Korzyści środowiskowe i ekonomiczne wynikające z usprawnienia pracy instalacji aminowej

Instalacja aminowa w rafineriach

System alkanoloaminowy w rafinerii, lepiej znany jako „jednostka aminowa”, służy do usuwania siarkowodoru (H₂S), dwutlenku węgla (CO₂) i merkaptanów (zwanych łącznie gazami kwaśnymi) ze strumieni gazów procesowych i ciekłych węglowodorów. Instalacje aminowe stanowią niezbędny element działalności rafinerii, umożliwiając utrzymanie jakości produktu i zgodności z przepisami dotyczącymi ochrony środowiska.

Ich znaczenie rośnie wraz ze wzrostem kwasowości surowców rafineryjnych i obniżaniem się dopuszczalnych limitów zawartości siarki w produktach rafinerii. Niewłaściwie eksploatowana instalacja aminowa może prowadzić do dużych strat amin, niskiej niezawodności instalacji, zanieczyszczenia roztworów aminowych, produktów niezgodnych ze specyfikacją, problemów operacyjnych i wzrostu kosztów operacyjnych rafinerii.

Ponadto, w przypadku wychwytywania CO₂ z gazów spalinowych po spalaniu, system wychwytywania CO₂ oparty na aminach jest obecnie najlepszą dostępną technologią na rynku. Na całym świecie trwają prace badawczo-rozwojowe mające na celu udoskonalenie tej technologii, głównie w celu zmniejszenia jej wysokich kosztów energetycznych i skupienia się na redukcji produktów degradacji.

Wyzwania

Pomimo swojego znaczenia, operacje w instalacjach aminowych często nie są dobrze rozumiane lub nie są prowadzone w sposób optymalny. Wynika to z kilku czynników, m.in.:

• Instalacje aminowe umożliwiają rafinerii generowanie zysków, ale bezpośrednio nie wytwarzają opłacalnego produktu.
• Różne części instalacji aminowej są zazwyczaj rozproszone w różnych jednostkach operacyjnych: ubogi rozpuszczalnik aminowy jest zwykle pompowany do wież absorpcyjnych w jednostkach procesowych zawierających płyny produkcyjne, a następnie bogata amina wraca z powrotem do wieży regeneracyjnej w celu usunięcia kwaśnych gazów, co utrudnia sterowanie całym obiegiem.
• Wiele instalacji aminowych w rafineriach  pracuje znacznie powyżej swoich pierwotnych możliwości projektowych.
• Systemy aminowe są często na tyle wytrzymałe, aby utrzymać jakość produktu rafineryjnego, nawet jeśli działają w sposób daleki od pierwotnego projektu lub najlepszych praktyk operacyjnych.
  
  

Korzyści

Z drugiej strony, poprawa działania instalacji aminowej może przynieść wiele korzyści, takich jak:

• Bardziej stabilna jakość produktu, co skutkuje zmniejszeniem częstotliwości działań „wywołanych zdarzeniami” związanych z mieszaniem lub ponownym przetwarzaniem produktów, które nie spełniają norm.
• Niższe koszty energii
• Niższe koszty filtrów, węgla aktywowanego i aminy zastępczej
• Zwiększona niezawodność, która obniża koszty wymiany/naprawy sprzętu
• Poprawa działania instalacji siarkowej dzięki zapewnieniu bardziej spójnej jakości wsadu do tej instalacji.

Rysunek 1 Proces elektrodializy Veolii oraz dedykowana instalacja Veolia do odzyskiwania aminy

W instalacjach aminowych gromadzą się termicznie stabilne sole amin (HSAS), które powodują problemy takie jak korozja, zanieczyszczenie, spadek wydajności, pienienie, niestabilność operacyjna i nadmierna utrata rozpuszczalnika aminowego. Najlepsze praktyki wskazują, że maksymalne dopuszczalne stężenie HSAS w roztworze aminy wynosi 2,0% wag. Kluczowym aspektem prawidłowej eksploatacji instalacji aminowej w celu uzyskania optymalnej wydajności jest dobry program zarządzania aminą. Obejmuje to monitorowanie stanu roztworu aminowego i zarządzanie jakością surowca, warunkami pracy oraz samym rozpuszczalnikiem aminowym, aby uniknąć problemów związanych z silnie zanieczyszczoną lub zdegradowaną aminą.

Rysunek 2 Trendy HSAS i formianów

Studium przypadku

W jednej z europejskich rafinerii stwierdzono wysokie stężenie HSAS (>5,0% wag. jako metylodiethanoloamina – MDEA) oraz zawartość formianów przekraczającą 15 000 ppm, co powodowało problemy korozyjne, zanieczyszczenia oraz nadmierne straty rozpuszczalnika aminowego. Firma Veolia przeprowadziła proces regeneracji rozpuszczalnika aminowego za pomocą specjalnie zbudowanego mobilnego urządzenia do elektrodializy (ED).

Technologia ED firmy Veolia zapewnia szereg korzyści: w warunkach stabilnej pracy i bez konieczności przeprowadzania procedury czyszczenia, mobilna jednostka ED może pracować przez kilka dni lub tygodni, a generowany strumień odpadów jest obojętnym roztworem soli. Ponadto, w tym okresie do strumienia amin nie wprowadza się wody, z wyjątkiem sekwencji „płukania” wymaganej przed czyszczeniem na miejscu (CIP).

Ubogi strumień aminy przepuszczono przez jednostkę odzysku, odsyłając go z powrotem do jednostki amin. Ścieki powstałe w procesie odzysku (solanka utworzona ze zneutralizowanych stabilnych soli) były przesyłane bezpośrednio do oczyszczalni ścieków rafinerii, nie powodując żadnych negatywnych skutków. Mobilna jednostka ED z dwoma urządzeniami jest w pełni zautomatyzowana dzięki programowalnemu sterownikowi logicznemu (PLC) i interfejsowi człowiek-maszyna (HMI). Natężenia przepływu, temperatury, przewodności i ciśnienia są kontrolowane i mierzone automatycznie podczas pracy. System może być monitorowany i obsługiwany przez jednego operatora na zmianę, bez konieczności pełnego zaangażowania, dzięki wysokiemu poziomowi automatyzacji.

Po zakończeniu pracy odzyskano 850 m³ roztworu aminy. Osiągnięto 90% redukcję zawartości formianów, do poziomu 1500 ppm – poniżej naszych wytycznych kontrolnych wynoszących 2000 ppm. Zawartość HSAS obniżono do 0,5% wag. Straty aminy w procesie regeneracji wyniosły mniej niż 1% wag., w odniesieniu do całkowitej objętości systemu.

Koszt regeneracji dla rafinerii wyniósł mniej niż 30% kosztu zakupu nowego roztworu aminowego, nie uwzględniając kosztów utylizacji zanieczyszczonej aminy. Całkowite oszczędności dla rafinerii wyniosły ponad 400 tys. USD. Mobilna jednostka regeneracji ma szerokie zastosowanie i może być z powodzeniem stosowana do różnych rodzajów rozpuszczalników aminowych, w tym MDEA, monoetanoloaminy (MEA), dietanoloaminy (DEA), diizopropanoloaminy (DIPA), rozpuszczalników formulacyjnych i innych.

Veolia oferuje klientom również dedykowaną jednostkę odzysku amin. Ta jednostka ED może być uruchomiona w trybie ciągłego zasilania i upustu (przy niższej wydajności), aby utrzymać HSAS na niskim poziomie, obsługiwanym przez Veolię.

Wnioski

Chociaż jednostki aminowe nie przyczyniają się bezpośrednio do wytwarzania produktów w rafinerii, stanowią one niezbędny element procesu produkcyjnego, pozwalający utrzymać specyfikację produktu i bezpiecznie przetwarzać kwaśne gazy w rafinerii i instalacjach wychwytywania dwutlenku węgla. Dbałość o parametry operacyjne, stan i wydajność systemu aminowego może zminimalizować koszty operacyjne oraz poprawić niezawodność i funkcjonowanie rafinerii. Kompleksowe rozwiązania aminowe firmy Veolia zapewnią pełen zakres technologii zwiększających niezawodność jednostek aminowych, zmniejszających zużycie energii, koszty operacyjne i negatywny wpływ na środowisko.

Chcesz dowiedzieć się więcej? Skontaktuj się z naszym ekspertem.