De raffinaderij upgrades zijn een centrale strategie geworden om te voldoen aan de stijgende wereldwijde vraag naar petrochemische grondstoffen.De fundamentele grondstoffen die worden gebruikt om kunststoffen, synthetische vezels, harsen, oplosmiddelen en duizenden andere chemische producten te produceren. Naarmate de wereldbevolking groeit en zich ontwikkelt industrialiseren de vraag naar deze materialen. Traditionele raffinaderijen, oorspronkelijk ontworpen om transportbrandstoffen zoals benzine en diesel te maximaliseren, worden nu aangepast en opnieuw geconfigureerd om te draaien naar de productie van hoogwaardige grondstoffenstromen zoals nafta, ethaan, propaan en gemengde aromaten. Deze transformatie is niet alleen een kwestie van het installeren van nieuwe apparatuur, maar het omvat een uitgebreide heroverwegen van de raffinaderijconfiguratie, procesintegratie en operationele filosofie. Het resultaat is een flexibelere, efficiëntere en duurzame raffinaderij die de output in real time kan aanpassen aan veranderende marktomstandigheden en direct bijdraagt aan de petrochemische waardeketen.

Het moderne raffinaderij- en petrochemische complex wordt steeds meer beschouwd als één enkel, geoptimaliseerd productiesysteem in plaats van twee afzonderlijke industrieën. Door bestaande eenheden te upgraden en nieuwe conversie- en scheidingstechnologieën toe te voegen, kunnen de raffinaderijen hogere marges vastleggen, het energieverbruik verminderen en de koolstofintensiteit verlagen. In dit artikel wordt onderzocht hoe specifieke raffinaderij-upgrades bijdragen aan de productie van petrochemische grondstoffen, de betrokken technologieën, de economische en milieuvoordelen en de trends die de toekomst van geïntegreerde raffinage bepalen.

Het strategische belang van raffinage-upgrades voor de bevoorrading van diervoeders

Petrochemische grondstoffen zijn voornamelijk afgeleid van ruwe oliefracties en aardgasvloeistoffen (NGL's). De meest voorkomende grondstoffen zijn lichte nafta (gebruikt in stoomkrakers voor de productie van ethyleen en propyleen), zware nafta (voor aromatenproductie), LPG (propaan en butaan), en ethaan. Historisch gezien, raffinaderijen stuurde deze fracties naar brandstofpools of verkocht hen op de open markt tegen grondstoffenprijzen. Echter, als de wereldwijde vraag naar chemicaliën groeit sneller dan de vraag naar transportbrandstoffen . Mede door de elektrificatie van het vervoer en strengere brandstofefficiëntie normen . raffinaderijen zijn gestimuleerd om hun faciliteiten te upgraden om meer van de moleculen die petrochemische bedrijven voeden te produceren.

Met de modernisering van de raffinaderijen kan een faciliteit:

  • Verhoog de opbrengst van lichte fracties die ideale grondstoffen zijn voor crackers en reformers.
  • Verbeteren van de kwaliteit van de grondstoffen door het verwijderen van zwavel, stikstof, metalen en andere contaminanten die downstream katalysatoren vergiftigen.
  • Verbeteren van de operationele flexibiliteit om een breder scala aan ruwe olie (inclusief zwaardere, zure ruwe olie) te verwerken terwijl ze nog steeds hoogwaardige grondstoffen produceert.
  • Het energieverbruik en de emissies verminderen door efficiëntere warmte-integratie, geavanceerde katalysatoren en state-of-the-art controlesystemen.

Zonder deze upgrades zouden veel raffinaderijen moeite hebben om te concurreren op een markt die steeds meer de chemische productie beloont. De wereldwijde vraag naar petrochemische grondstoffen zal naar verwachting groeien met een jaarlijks tempo van 3% .4% in het komende decennium, met een groot deel van die groei afkomstig uit Azië en het Midden-Oosten. Upgrades zijn daarom niet optioneel; ze zijn essentieel voor het behoud van een levensvatbaar business model in een energietransitie tijdperk.

Belangrijkste raffinaderijen upgrades die de productie van diervoeders stimuleren

Een uitgebreid raffinaderij upgrade programma kan zich richten op meerdere proceseenheden gelijktijdig. Hieronder onderzoeken we de meest impactvolle upgrades en hoe ze bijdragen aan de grondstofkwaliteit en kwantiteit.

Opgewaardeerde ruwe destillatie-eenheden (CDU's)

De ruwe destillatie-eenheid is de eerste belangrijke verwerkingsfase in een raffinaderij. Upgrades tot crux, zoals het vervangen van trays door hoog-efficiënte verpakking, het installeren van geavanceerde warmtewisselaarnetwerken, en het implementeren van betere refluxcontrole .low voor een scherpere scheiding van ruwe olie in de samenstellende fracties. Dit levert een hoger percentage van lichte rechte nafta (C5 .C12) en lichtere gassen (C1 .C4) op terwijl de hoeveelheid waardevol licht materiaal verloren aan zwaardere stromen. Snijper scheiding vermindert ook de overdracht van verontreinigingen zoals zwavel en stikstof in cruxe-snut, waardoor de belasting op downstream behandelingseenheden wordt verlaagd. Moderne crux-ontwerpen kunnen de opbrengst van nafta met 2% .5% in vergelijking met oudere ontwerpen verhogen, een aanzienlijke uplift gezien de grote doorvoercapaciteit van een typische raffinaderij.

Fluid Catalytic Cracking (FCC) upgrades

De FCC-eenheid is al lang het werkpaard van de benzineproductie, maar kan worden aangepast om meer lichte olefinen (propyleen, propyleen) en hoog-octaannafta voor petrochemische gebruik te produceren. Upgrades tot FCC-eenheden omvatten:

  • Installeren van geavanceerde katalysatorformuleringen die de lichtolefine selectiviteit maximaliseren zonder de conversie op te offeren.
  • Modifiëren van de riser en regenerator ontwerp om hogere verblijftijden en geoptimaliseerde temperatuurprofielen mogelijk te maken.
  • Toevoeging van een propyleenterugwinningssectie (bv. een propyleensplitter) om het propyleen van chemische kwaliteit te scheiden van het FCC-gas.
  • Integreren met een downstream alkylatie-eenheid om [50]-esters om te zetten in hoogwaardig alkylaat, een schone benzinecomponent, of in iso-iso-butyleen voor MTBE/ETBE-productie.

FCC upgrades kunnen de opbrengst van propyleen met 2% .4% ten opzichte van de grondstof verhogen, waardoor de FCC een belangrijke bron van chemische tussenproducten wordt. Veel raffinaderijen werken nu .petchem FCCs . die zijn geoptimaliseerd voor maximale olefinen in plaats van benzine.

Hydrocracking upgrades

Hydrokraken is een veelzijdig conversieproces dat zware gasolie en vacuümgasoliën breekt tot lichtere producten onder hoge waterstofdruk. Het verhogen van een hydrokraakmachine om meer nafta en LPG te produceren in plaats van diesel. Het vereist aanpassingen in katalysatorkeuze, bedrijfstemperatuur en gedeeltelijke druk van waterstof. Moderne hoogactieve katalysatoren kunnen selectief naftenenen en barsten paraffines openen om hoge opbrengsten van lichte nafta rijk aan C5 .C6 moleculen te produceren ideaal voor stoomkraken. Hydrokraken produceert ook aanzienlijke hoeveelheden LPG (propan en butaan), die kunnen worden gebruikt als krakervoer of verkocht als brandstof. Door het verbeteren van de hydrokraakmachine kunnen de raffinaderijs productleien verplaatsen naar petrochemical materiaal met 10% .20% zonder het bouwen van geheel nieuwe eenheden.

Catalytic Reforming Upgrades

Katalytische reformatoren zetten laag-octaannafta om in hoog-octaan formataat (rijk aan aromaten zoals benzeen, tolueen en xyleen), samen met waterstofrijke off-gas. Reforming is de primaire bron van aromaten voor petrochemische productie.

  • Continueerde katalysatorregeneratietechnologie die de katalysatoractiviteit en selectiviteit handhaaft en hogere aromaten oplevert.
  • Geavanceerde hydrobehandeling om katalysatorgif (sulfur, stikstof, metalen) te verwijderen voordat het wordt gereformeerd.
  • Geoptimaliseerde bedrijfsomstandigheden (druk, temperatuur, ruimtesnelheid) om de benzeen-tolueen-xyleenvorming te maximaliseren en ongewenste kraken tot lichtere gassen te minimaliseren.

Een moderne CCR reformator kan reformataat produceren met 60% .70% aromaten, aanzienlijk hoger dan oudere vaste-bed eenheden. Dit formataat wordt vervolgens naar de aromaten extractie-eenheid om hoogzuiver benzeen, tolueen en xylenes . key bouwstenen voor polymeren, vezels en oplosmiddelen te herstellen.

Hydroprocessing upgrades (Hydrobehandeling en hydroontzwaveling)

Strikte milieuvoorschriften en katalysatorvereisten vereisen ultra-lage zwavel- en stikstofgehalten in petrochemische grondstoffen. Hydrobehandelingseenheden verwijderen deze heteroatomen door ze met waterstof te reageren over een katalysator. Upgrades op deze eenheden kunnen omvatten:

  • Installatie van katalysatoren met een hogere activiteit die bij lagere temperaturen dieper ontzwavelen (minder energieverbruik).
  • Toevoeging van een tweede fase voor het verwijderen van aromaten en verzadigd olefinen, met name waardevol voor de productie van hoogzuivere nafta voor ethyleencrackers.
  • Vernieuwing van de reactor-interns om het vloeibaar-vast contact te verbeteren en de doorvoer te verhogen zonder een nieuwe reactor te bouwen.

Verbeterde hydrobehandeling zorgt ervoor dat grondstoffen voldoen aan de strenge specificaties die door petrochemische processen worden vereist (bv. < 0,5 ppm zwavel voor stoomkrakervoer). Ook verlengt het de levensduur van downstream katalysatoren door vervuiling te voorkomen.

LPG-terugwinnings- en fractioneringsupgrades

Veel raffinaderijen hebben aanzienlijke hoeveelheden lichte koolwaterstoffen die in verschillende stromen zijn opgelost, uit FCC, hydrokraak, cokes en reforming. Door de verbetering van gasterugwinnings- en fractioneringseenheden (bv. ontethaande ethaande-propanisator, de-butanizer) kan de raffinaderij propaan, butaan en ethaan vangen dat anders als brandstof zou worden verbrand. Deze teruggewonnen LPG kan rechtstreeks worden verkocht als petrochemische grondstof of verder worden verwerkt tot lichtere olefinen. Moderne absorptie- en membraantechnologieën kunnen meer dan 95% van de C2+-koolwaterstoffen uit brandstofgas recupereren, waardoor het beschikbare volume aan grondstoffen drastisch wordt verhoogd.

Integratie van vertraagde coking en aanpassing van residuen

Naarmate zwaardere ruwe oliën vaker voorkomen, is het noodzakelijk om residu (vacuümbodems) te upgraden tot lichtere producten. Een vertraagde cokereenheid zet zware residuen om in lichtere gasolie, nafta en petroleumcokes. Upgrades tot cokertechnologie. Zoals geoptimaliseerde trommelwielrennen, geavanceerde verwarming ontwerp, en verbeterde outillage kan de opbrengst van coker nafta (een grondstof voor nafta crackers) met 3% en 5% verhogen. Sommige raffinaderijen overwegen zelfs cokers te vervangen door meer selectieve residu hydrocracking of sherry-fase hydrocracking om nog hogere opbrengsten van destillaten en nafta te produceren.

Soorten diervoeders verbeterd door upgrades

De raffinage-upgrades zijn afgestemd op specifieke grondstoffencategorieën, elk met verschillende chemische eigenschappen en toepassingen.

Lichte Nafta (C5

Lichte nafta is de voorkeursgrond voor stoomkrakers omdat het hoge niveaus van ethyleen en propyleen. Upgrades die de opbrengst van lichte nafta verhogen. Zoals verbeterde CDU-raffinage en FCC-wijzigingen zijn cruciaal. Lichte nafta heeft meestal een paraffinegehalte > 70%, waardoor het een uitstekende krakervoer.

Ethanen en LPG (propaan/butaan)

Ethane is de belangrijkste grondstof voor de productie van olefinen in regio's met overvloedig aardgas (bijvoorbeeld Noord-Amerika, Midden-Oosten). Ook raffinaderijen kunnen ethaan uit gas of gas produceren via cryogene terugwinning of absorptie. Het verbeteren van gasverwerkingseenheden kan ethaan vangen dat anders zou worden opgevlamd of verbrand als brandstof. Op dezelfde manier kunnen propaan en butaan (LPG) worden gebruikt in crackers om respectievelijk propyleen en butadieen te produceren. Upgrades die LPG terugwinning en zuiverheid verbeteren, openen nieuwe inkomstenstromen.

Reformateren en Aromatische stoffen (BTX)

Reformateren van katalytische reformering is de primaire bron van benzeen, tolueen en xylenen. Het verbeteren van reformers met CCR technologie verhoogt de opbrengst van aromaten en vermindert het waterstofverbruik. De gescheiden BTX worden vervolgens gebruikt in de productie van styreen, cumene, cyclohexaan en polyester vezels.

Zware voedervoorraden (Gasolie)

Terwijl lichtere grondstoffen de voorkeur krijgen voor kraken, kunnen sommige petrochemische processen (bijvoorbeeld hydrokraken om smeerolie te produceren) zware gasolie gebruiken. Upgrades die hydrobehandeling en hydrokraken voor deze fracties verbeteren, stellen de raffinaderij in staat om gespecialiseerde grondstoffenstromen aan de chemische industrie te leveren.

Integratie van raffinaderijen en petrochemische installaties

Een van de belangrijkste trends in de industrie is de fysieke en operationele integratie van raffinaderijen met petrochemische fabrieken, vaak .geïntegreerde raffinaderij-petrochemische complexen" (IRPC's) genoemd.

  • Directe pijpleidingen die nafta, LPG en formatteren van de raffinaderij naar de extractie-eenheid voor crackers en aromaten, waardoor de vervoerskosten en verliezen worden verminderd.
  • Gemeenschappelijke gebruikssystemen (stoom, vermogen, waterstof) die de algehele energie-efficiëntie verbeteren.
  • Gedeeld waterstofbeheer waar de waterstof die wordt geproduceerd in katalytische reformering en FCC wordt gebruikt in hydroprocess-eenheden, en overtollige waterstof uit de petrochemische fabriek wordt teruggevoerd naar de raffinaderij.
  • Voedingsflexibiliteit die de cracker toelaat om een mengsel van nafta uit de CDU, LPG uit gasterugwinning en zelfs gerecycleerd licht te accepteren uit de petrochemische fabriek zelf.

Veel recent gebouwde complexen zoals die in Saoedi-Arabië, China en India zijn ontworpen vanaf de grond als geïntegreerde eenheden. Echter, voor bestaande raffinaderijen, een reeks upgrades kan geleidelijk de faciliteit naar volledige integratie. Deze stapsgewijze aanpak stelt raffinaderijen in staat om incrementele te investeren terwijl het vastleggen van vroege voordelen.

Economische voordelen van raffinage-upgrades voor de productie van diervoeders

Het financiële geval voor het upgraden van raffinaderijen om meer petrochemische grondstoffen te produceren is overtuigend. Petrochemische producten hebben meestal hogere marges dan transportbrandstoffen, en de vraaggroei voor chemicaliën is veerkrachtiger. Specifieke economische voordelen zijn:

  • Hogere winstmarges: Het produceren van hoogzuivere nafta of propyleen kan, afhankelijk van de marktcyclus, een marge van 2
  • Verminderd vertrouwen op de markten voor vluchtige brandstoffen: Diversificatie in chemische stoffen stabiliseert inkomstenstromen, aangezien de chemische vraag minder gevoelig is voor olieprijzen en economische cycli.
  • Verhoogd capaciteitsgebruik: Door upgrades kunnen raffinaderijen vaak dichter bij volledige capaciteit lopen door het evenwicht tussen het grondstoffenaanbod en de petrochemische vraag.
  • Lagere bedrijfskosten: Verbeteringen van de energie-efficiëntie door upgrades verminderen brandstof- en energiekosten en verbeteren de bodem.
  • Toegang tot markten met hoge groei: Azië en andere opkomende regio's hebben sterke eetlust voor kunststoffen, verpakkingen en bouwmaterialen, die allemaal afhankelijk zijn van petrochemische grondstoffen.

Volgens een verslag van het Internationaal Energieagentschap zullen petrochemische producten tegen 2050 goed zijn voor bijna de helft van de wereldwijde olievraag, waardoor de integratie van raffinaderij-petrochemische producten een strategische noodzaak voor de winstgevendheid op lange termijn is.

Milieu- en duurzaamheidseffecten

De modernisering van de raffinaderijen draagt ook op verschillende manieren bij tot de duurzaamheid van het milieu. Ten eerste kunnen veel verbeteringen de uitstoot rechtstreeks verminderen door de energie-efficiëntie te verbeteren. Bijvoorbeeld door oude ovens te vervangen door hoogefficiënte branders, systemen voor het installeren van warmteterugwinning van afval en het optimaliseren van de procesbesturing kan de CO2-uitstoot per vat voer met 5% worden verminderd. Ten tweede vermindert de productie van meer grondstoffen van bestaande raffinaderijen de noodzaak om nieuwe standalone petrochemische installaties te bouwen, die een grotere milieuvoetafdruk kunnen hebben. Ten derde kunnen geavanceerde upgradetechnologieën de verwerking van zwaardere, hoogzwavelige ruwe stoffen mogelijk maken die anders inefficiënt zouden kunnen worden weggegooid of verwerkt, waardoor de totale koolstofintensiteit van de vaten wordt verminderd.

Bovendien kan het vermogen om ter plaatse lichte grondstoffen te produceren de behoefte aan langeafstandsvaart van ruwe olie of tussenliggende chemicaliën verminderen, waardoor de transportgerelateerde emissies worden verminderd. Sommige raffinaderijen onderzoeken ook het gebruik van hernieuwbare waterstof (geproduceerd via elektrolyse) in hydroverwerkingseenheden, waardoor uiteindelijk koolstofneutrale grondstoffen kunnen worden geproduceerd.

Het is de moeite waard erop te wijzen dat de petrochemische industrie zelf onder druk staat om de milieueffecten te verminderen. Door raffinaderijen te moderniseren om schonere grondstoffen te produceren, bijvoorbeeld, met een zeer laag zwavelgehalte en aromatengehalte.De downstream chemische processen kunnen efficiënter werken en met minder afval. Deze positieve feedbacklus versterkt de waarde van het verbeteren van investeringen.

De volgende golf van raffinaderij upgrades zal waarschijnlijk worden aangedreven door digitalisering en modulaire constructie. Geavanceerde procesbesturing (APC) en real-time optimalisatie (RTO) kunnen de grondstofopbrengst maximaliseren en het energieverbruik minimaliseren. Digitale tweelingen van raffinaderij units kunnen ingenieurs om upgrade scenario's te testen vrijwel vóór de implementatie, verminderen risico en kosten.

Modulaire upgrades, waarbij delen van een eenheid buiten de bouwplaats worden gebouwd en vervolgens ter plaatse worden gemonteerd, kunnen de bouwtermijnen verkorten en de kapitaalgoederen verminderen. Dit is vooral aantrekkelijk voor projecten in de brownfieldsector waar de ruimte beperkt is en de uitvaltijd moet worden geminimaliseerd.

Ten slotte zet de circulaire economie raffinaderijen ertoe aan recycling van kunststofafval als grondstof te beschouwen. Er worden verbeteringen ontwikkeld die het mogelijk maken pyrolyseolie uit afvalplastics in bestaande FCC-eenheden of hydrokrakereenheden mee te verwerken. Dit zou een gesloten lus kunnen creëren waarbij gebruikte kunststoffen weer in chemische bouwstenen worden omgezet, waardoor de afhankelijkheid van ruwe olie wordt verminderd.

Bedrijven als Honeywell UOP en Shell zijn al pioniers in geïntegreerde oplossingen die upgrading, digitalisering en circulariteit combineren. Naarmate deze technologieën rijpen, zal de raffinaderij van de toekomst een flexibele, efficiënte en duurzame leverancier van petrochemische grondstoffen zijn.

Conclusie

De raffinage-upgrades zijn een krachtige hefboom voor het verhogen van de productie van petrochemische grondstoffen, waardoor raffinaderijen zich kunnen aanpassen aan een veranderend energielandschap. Door de modernisering van ruwe destillatie, FCC, hydrocracking, reforming en hydrotreating units, kunnen de raffinaderijen de opbrengsten van lichte nafta, LPG en aromaten verhogen.Deze verbeteringen verbeteren ook de grondstofkwaliteit, verbeteren de operationele flexibiliteit en verminderen de milieueffecten. De economische situatie is sterk, met hogere marges en een stabielere vraag in vergelijking met traditionele brandstoffen. Naarmate de wereld naar een koolstofarme toekomst gaat, zal het vermogen van raffinaderijen om te draaien naar chemicaliën een belangrijke factor zijn in hun overleving en succes. Investeren in upgrades legt vandaag de basis voor een veerkrachtige, winstgevende en duurzame raffinaderij‐petrochemische onderneming morgen.

Learn more about petrochemical fundations from the European Petrochemical Association.[