Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Treatment Technology for VOC Emissions from Oil Refineries: Case study of measures taken to minimize VOC emissions at Swedish petrochemical companies to be appiled at Chineses Refineries
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Industrial Ecology.
2010 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The aim of this thesis is to give suggestions on what measures to take to improve the VOC emission situation in refineries in Tianjin, China, through existing technologies in refineries in Sweden. This has been done by identifying the main places of leakage in oil refineries in Sweden, identifying what VOC compounds are emitted from the plants and the amounts emitted, mapping out different measures taken by oil refineries in Sweden to minimize VOC emissions, evaluating the different measures and suggesting how to move forward with VOC control in Tianjin.

Six case studies have been done in Sweden; at Preemraff Lysekil, Shell refinery in Gothenburg, Berg depot Statoil Sweden situated in Nacka, Nynas refinery situated in Nynäshamn, Scandinavian Tank Storage situated in Torshamnen and Oxelösund harbor. Two case studies at Chinese refineries were made, PetroChina Dagang Petrohemical Company and China Petroleum and Chemical Corporation, Sinopec, Tianjin Branch, both situated in Tianjin Binhai New Area.

Since the data retrieved from the Chinese refineries is insufficient to make a qualitative evaluation of the state of their VOC treatment it is not possible to propose measures for these two refineries. Instead this evaluation is focused on general problems and solutions at refineries and gives an idea of what can be done to improve the VOC emission situation at refineries.

The report contains an evaluation of internal measures and technical solutions at Swedish refineries and other petrochemical companies. The evaluation is focused as much as possible on the Chinese situation. The technologies have been evaluated from an environmental, technical and economical point of view. This has resulted in recommendations for refineries that wish to enhance their VOC control.

Abstract [sv]

Detta examensarbete har gjorts som en avslutande del i utbildningen Civilingenjör i Kemiteknik vid Kungliga Tekniska högskolan, Stockholm. Idén för arbetet introducerades av Östen Ekengren, IVL Svenska Miljöinstitutet, och har utförts vid IVL:s kontor i Stockholm. Den har handletts från Institutionen för Industriell Ekologi, KTH.

Oljeraffinaderier släpper ut stora mängder VOC. På grund av den stora produktionsskalan och fabriksområdets omfattning är det svårt att veta hur mycket och vad som släpps ut. Lättflyktiga organiska ämnen (Volatile organic compounds, VOC) är organiska föreningar som har ett tillräckligt högt ångtrycker för att förångas under normala förhållanden. Stora mängder VOC läcker från oljeraffinaderier varje år. Tianjin är en industristad med stora investeringar. På grund av den stora industriella aktiviteten i området är VOC-problemen stora. En av de stora utsläppsbovarna är den petrokemiska industrin. Tianjin Academy of Environmental Science (TAES) har frågat efter Svensk teknik att minimera VOC-utsläpp från petrokemisk industri.

Målet med detta examensarbete är att ge förslag på vilka åtgärder som kan tas för att förbättra VOC-utsläppssituationen i raffinaderier i Kina genom befintlig teknik på Svenska raffinaderier. Detta har gjorts genom följande steg:

  • Identifiera de största utsläppsområdena på oljeraffinaderier i Sverige
  • Identifiera vilka VOC-föreningar som emitteras från raffinaderierna samt i vilken mängd.
  • Kartlägga olika åtgärder vid oljeraffinaderier i Sverige och i Tianjin, Kina för VOC-utsläpp.
  • Utvärdera de olika åtgärderna och föreslå hur man kan gå vidare med VOC-kontroll i Kina.

Sex fallstudier har genomförts i Sverige; Preemraff Lysekil, Shell raffinaderi i Göteborg, Bergs depot Statoil Sweden i Nacka, Nynas refinery i Nynäshamn, Scandinavian Tank Storage i Torshmnen och Oxelösunds hamn, Oxelösund. Två fallstudier har genomförts vid Kinesiska raffinaderier; PetroChina Dagang Petrochemical Comapany och China Petroleum and Chemical Corporation, Sinopec, Tianjin Branch, båda placerade i Tianjin Binhai New Area.

Eftersom otillräcklig data från de Kinesiska raffinaderierna har gjort det svårt att göra en kvalitativ utvärdering av hur långt de kommit i VOC-arbetet har det inte varit möjligt att föreslå åtgärder för dessa två raffinaderier specifikt. Istället har utvärderingen fokuserats på generella problem och lösningar vid raffinaderier och att ge en ide om vad som kan göras för att förbättra VOC-utsläppssituationen vid raffinaderier.

VOC från oljeraffinaderier med traditionell aktivitet består i huvudsak av alkaner, alkener och aromater där alkaner utgör den största delen. Alla dessa tre grupper förekommer naturligt i råolja. Vilka föreningar som förekommer i VOC-plymen från en fabriksanläggning beror på vilken råolja som används, hur processen ser ut och vilka produkter som produceras. Sammansättningen av VOC-plymen varierar därför från raffinaderi till raffinaderi.

De största emissionskällorna vid raffinaderier som producerar i första hand bensin och diesel är tankparkerna, speciellt under fyllning. Tankparker som innehåller råolja utgör den största emissionspunkten vid dessa raffinaderier. Den näst största källan är processområdet. Detta medför att tankparker och processområde är de områden där störst fokus på minimering skall ligga för raffinaderier med samma typ av verksamhet. Produktionen vid Nynas Refinery kräver en annan råolja Här är det processen som utgör den största utsläppskällan tillsammans med vattenrening. Uppvärmda bitumencisterner utan rening utgör också en stor utsläppspunkt.

Eftersom processområdet och tankparkerna har många potentiella läckpunkter är det primära sättet att minimera VOC-utsläpp tätning och underhåll på hela fabriksområdet. Införandet av rutiner för detta har visat sig mycket effektivt speciellt vid Shell raffinaderi. En annan idé skulle kunna vara att inkludera VOC-utsläppsmätning i on-line system för produktkvalitet. Detta skulle medföra ett inbyggt VOC-kontrollsysem. Detta har inte gjorts än men det kan vara värt att ta en närmare titt på.

Kina har stort fokus på luktkontroll. Detta är bara en liten del av VOC-problemet. Metan utgör en stor del av utsläppen från råoljecisterner, vilka är vanliga luktbovar. För att eliminera lukt är adsorbtion med aktivt kol effektivt. Filtret fångar däremot inte kortare kolkedjor som metan och etan. För att eliminera dessa är förbränning den enda lösningen. Ingen luktsanerningsmetod som presenteras i denna rapport genererar någon vinst för företagen.

Gasåterföringsanläggningar (VRU) har visats vara en gynnsam metod för att behandla emissioner vid tankning. En snabb överslagsräkning baserat på den återförda mängden bensin och diesel vid Preemraff Lysekil 2008 ger en vinst på 0,9 – 1,3 miljoner Euro/år.

En stor andel VOC förbränns i fackla på raffinaderier. Denna gas skulle kunna användas som bränngas eller för energiåtervinning. Penningvärdet på energin i gasen som facklas är stor. Genom att installera en kompressor kan gas som skulle facklas användas som bränngas i raffinaderierna istället. Båda de studerade raffinaderierna i Kina angav fackling som den primära VOC-åtgärden. Man kan därmed anta att stora mängder gas facklas där. Detta visar att det finns mycket att tjäna på att hitta alternativa sätt att använda gasen.

Flyktiga utsläpp är en stor del av VOC-källorna vid oljeraffinaderier. Utsläppunkterna beror på typ av råolja, process och produkter. Varje raffinaderi ar unikt och måste därför mäta sin a utsläpp. Vid mätning av ett helt fabriksområde med Solar Occulation Flux-metoden, som är en on-lineteknik som mäter VOC-utsläpp i from av alkaner, fås en bild av totala utsläppen från hela fabriken. Detta är till stor hjälp vid identifiering av problemområden och behandling av dessa.

När VOC-behandling skall påbörjas vid ett raffinaderi rekommenderas följande:

  • Mätning av VOC över hela raffinaderiområdet
    • Använda on-lineteknik, så som SOF
    • Identifiera sammansättning av plymen genom kanisterprov etc.
  • Läcksökning / Underhåll

Om följande tekniska lösningar går att applicera vid raffinaderiet föreslås det att de prioriteras.

  • Införa VRU-anläggning
  • Energiåtervinning (minimerad fackling)
  • Införa kommunicerande kärl

För fortsatt arbete rekommenderas följande.

Undersöka om det finns intresse och möjlighet att införa on-line VOC-konrollsystem eller on-line konstrollsystem för produktkvalitet. Är det tekniskt möjligt och ekonomiskt hållbart?

För att kunna utvärdera miljöpåverkan av NMVOC från oljeraffinaderier har en studie av effekterna från emissionerna från Preemraff Lysekil och Shell Göteborg gjorts genom att använda karakteriseringsdata från databaserna CLM2001 och EDIP97. Detta resulterade i ett värde som ger hur många gånger fler de två raffinaderierna per ton satsad råolja bidrar till ozonformationspotentialen och globala uppvärmningspotentialen i förhållande till årspersonsekvivalenten (vad en normalperson bidrar med per år). Det visade sig att de bidrar med mycket mindre än årspersonsekvialenten per ton råolja, 0,03 gåner för Preemraff och 0,02 gånger för Shell. Men med antalet ton råolja som processas per år i åtanke så blir oljeraffinaderierna en stor källa till miljöpåverkan. Toxicitetsvärdena visade att Shell hade mycket större andel toxiska utsläpp än Preemraff. I förbränning, som fackling, så förbränns VOC till CO2. Detta medför att VOC har en sekundär GWP. Om hänsyn tas till detta kan man se att den totala GWP av VOC främst utgörs av den sekundära effekten genom fackling. Denna utvärdering visar att miljöpåverkan är olika för olika raffinaderier, även de med samma typ av verksamhet.

Place, publisher, year, edition, pages
2010.
Series
Trita-IM, ISSN 1402-7615 ; 2010:24
Keyword [en]
VOC, VOC treatment, refinery, petrochemical industry, Tianjin, vapor recovery
Keyword [sv]
VOC, flyktiga kolväten, VOC-behandling, raffinaderi, petrokemisk industri, Tianjin
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-55499OAI: oai:DiVA.org:kth-55499DiVA: diva2:473360
Educational program
Master of Science in Engineering - Chemical Science and Engineering
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2012-01-25 Created: 2012-01-02 Last updated: 2012-01-25Bibliographically approved

Open Access in DiVA

oden_hanna(1962 kB)2659 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1962 kBChecksum SHA-512
11243a22c59138a93c200663259915e6e7b447508a682f181b03f05ba895af83fdc5a7c1f599f30ebb25cd410c7f1fcf7b5f2d319982481ae3a8263613f690ac
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Industrial Ecology
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 2659 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 631 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf