Modelování dopadu mísení MEŘO na bilanci středních destilátů v ČeR a.s., s využitím lineárního programování Hugo KITTEL, Pavel PELANT Česká rafinérská a.s., Wichterleho 809, 278 52 Kralupy nad Vltavou E-mail:
[email protected],
[email protected] 17.4.2007, Milovy, Milovy, hotel Devě Devět skal Připraveno pro konferenci APROCHEM 2007
CRC‘s solutions
OSNOVA: • Úvod – proč je důležité modelovat mísení MEŘO do NM • Rozbor problému – změna podmínek pro mísení MEŘO • Výsledky a jejich diskuse -vychází se z LP modelu -vliv koncentrace MEŘO -vliv množství vyráběné NM • Závěry 2
CRC‘s solutions
ÚVOD: • NM představuje nejvýznamnější (35% produkce) a současně nejrychleji rostoucí rafinérský produkt • Všechny zákonné změny ve formulaci NM mají proto zásadní význam na provoz rafinérií • Mísení MEŘO nařízené legislativně musí být důkladně analyzováno ze všech možných hledisek – hmotnostní bilance, vlivu na vlastnosti NM, logistiky a ekonomie • Přednáška obsahuje výsledky modelování mísení MEŘO do NM s využitím LP rozvojového modelu. • Byly uvažovány koncentrace MEŘO překračující současný legislativní rámec pro plošné mísení – až 15 % hm. 3
CRC‘s solutions
ROZBOR PROBLÉMU – základní situace • MEŘO představuje ověřenou komponentu NM • Existuje řada publikací zabývajících se tímto problémem • Od počátku 90 let byla v ČR v rámci tzv. oleoprogramu různou formou podporována výroba speciální „směsné NM“ s min 31% hm MEŘO. Výrobou se dobrovolně zabývaly specializované soukromě firmy. Rafinerie tento produkt většinou nenabízely. • Současný přístup vlády je odlišný – nařizuje plošné povinné mísení MEŘO do NM (2008 - 2,0 %; 2009 – 3,5 % obj.). Do mísení MEŘO se rafinerie musejí zapojit! • Využití MEŘO rafinérským průmyslem vedlo k vytvoření normy kvality symetrické s normami pro ropné produkty (ČSN EN 14214) a zapojení rafinérských odborníků 4
CRC‘s solutions
ROZBOR PROBLÉMU – příležitost a hrozby Veřejný pohled
Pohled rafinerií
• Pravidla jsou stanovena • Normy jsou definovány • Výrobní kapacity pro MEŘO jsou k dispozici • Výchozí koncentrace MEŘO v NM jsou nízké a v souladu s ČSN EN 590 • MEŘO je dobře mísitelné s ropnými uhlovodíky
• Nutné investice do stáčecích a skladovacích kapacit • Nutné investice do mísení • Zavedení nových analytických metod • Potřeba nových pracovníků • Nutnost studovat chování MEŘO v rafinérských zařízeních a korigovat receptury mísení • Nutnost promyslet distribuci produktu k zákazníkům • Požadavek dokumentovat vhodně a transparentně manipulace s MEŘO
Î MÍSENÍ JE SNADNÉ
Î MÍSENÍ JE OBTÍŽNÉ5
CRC‘s solutions
ROZBOR PROBLÉMU - modelování • Rafinerie musejí řešit komplikované úlohy Æ modelování problému důležité • LP modelování představuje ověřený způsob jak studovat problémy rafinerií kvantitativně • Použít LP pro posouzení mísení MEŘO umožňuje analyzovat vliv na materiálovou bilanci, využití jednotlivých technologií, receptury mísení a ekonomii rafinerií • Podobné využití LP modelu není v dostupné literatuře popsané
6
VÝSLEDKY A DISKUSE - schéma LIT V ÍN O V
RME
C9
GOHT K # 5/6
CDU - 2
Diesel
K 11 OHC
VDU - 2
Crude
CRC‘s solutions
K 12 OHC
GOHT PS04 LCO
NHC
VBU
VDU - 1
Crude
CDU - 1
K eH T P S03
HCVD KER O
7
VÝSLEDKY A DISKUSE - schéma
CRC‘s solutions
KRALUPY
Crude
JET
KeHT PS2513
Diesel
VDU
CDU
GOHT PS2514
FCC
RME
K dispozici technologie: • Hydrogenační rafinace • Hydrokrakování
• Termické krakování visbreaking • Fluidní katalytické krakování 8
CRC‘s solutions
VÝSLEDKY A DISKUSE – hlavní komponenty NM Základní komponenty
• Primární Pe • Směs primárních Pe (podíl 17-37 % hm) + PO • Primární PO • Směs hydrokrakových Pe + PO v Litvínově (výtěžek 33 – 37% hm)
• MEŘO Í nové
Doplňkové komponenty –
hydrogenují se ve směsi s primárními frakcemi
• Vakuový PO • LCO z RFCC v Kralupech (výtěžek cca 11% hm) • Těžký benzín z RFCC v Kralupech (15%hm) • PO + VPO z visbreakingu v Litvínově (17% hm) • C9 frakce z pyrolýzy (60 kt/r)
• Vše hydrogenačně rafinováno (výtěžek 95 – 99 % hm) nebo hydrokrakováno • Vlastnosti a kvalitativní hodnocení vizte text ve sborníku 9
CRC‘s solutions
VÝSLEDKY A DISKUSE – MEŘO v NM Hustota (kg/m3) Destilace (% vol) 250 °C 350 95% obj. Cetanový index Síra (ppm wt) * Bod vzplanutí (°C) CCR (% wt) Viskozita 40°C(mm2/s) MEŘO (%vol) CFPP (°C) {Class} Polyaromáty (% wt)
Diesel 820 – 845 <65 Min 85 Max 360 Min 46 Max 10 > 55 0,30 2,0-4,5 Max 5 0{B}; -20{F} Max 11
FAME / RME 890,0 - Vysoká - Nízká 80,0 - Nízka <360 + OK 48,0 + Vysoký 10 / + OK 110 - OK 0,05 + OK 4,0 + OK 100 - Vysoká -4 -Vysoká (F) 0,0 + Nízké
• Hlavní problém z hlediska mísení – vysoká hustota 10
CRC‘s solutions
VÝSLEDKY A DISKUSE – studované příklady Příklad MEŘO(% vol) Výroba NM (%) Výroba JET Výroba PO 0,1% S
1 0 100 Opt. Opt.
2 5 100 Opt. Opt.
3 10 100 Opt. Opt.
4 15 100 Opt. Opt.
5 5 94 Opt. Opt.
6 5 106 Opt. Opt.
• 6 příkladů lišících se koncentrací MEŘO a výrobou NM • Mísení MEŘO do koncentrace 15% obj • Produkce, včetně NM, dle požadavků akcionářů pro rok 2008 • Výroba PO 0,1% hm S jako ELTO a JET otevřená. Možné jsou i scénáře s nulovou produkcí PO. • Pro výpočet průměrných vlastností produkované NM vytvořen „short-cut“ model mísení NM v MS Excel • Předpoklady důležité pro konečný výsledek 11
CRC‘s solutions
VÝSLEDKY A DISKUSE – suroviny Příklad Ropa (%) Ost.suroviny(%) Celkem (%)
1 2 3 4 5 6 100,0 100,0 100,2 98,9 99,9 99,8 4,3 6,4 8,6 10,8 6,3 6,6 104,3 106,4 108,8 109,7 106,2 106,4
• Množství ropy se prakticky nemění • Množství ostatních surovin se více jak zdvojnásobí, v důsledku spotřeby MEŘO • I pro koncentraci 15 % ob. MEŘO se podíl ostatních surovin zvýšil jen o 5%. Náhrada ropných uhlovodíků pouze v jednom produktu je opticky významně vyšší, než fakticky • Bilance surovin není citlivá na množství vyráběné NM 12
CRC‘s solutions
VÝSLEDKY A DISKUSE – kapacity (% max) Příklad KeHT (2 jednotky) GOHT (3 jednotky) Hydrokrak (3 jednotky) RFCC (1 jednotka) VBU (1 jednotka)
1 81 100 97 90 90
2 81 100 96 89 90
3 81 100 96 89 90
4 82 91 96 88 90
5 81 100 96 90 90
6 81 100 96 91 90
• Protože MEŘO je míseno přímo + objem zpracovávané ropy se nemění Î využití technologií nebude mísením MEŘO významněji / negativně ovlivněno • V důsledku premis, využití kapacit je málo citlivé i na změny produkce NM
13
CRC‘s solutions
VÝSLEDKY A DISKUSE – transfery (% NM) Case Kero LTV Æ KRA LCO KRA Æ LTV
1 8,03 0,78
2 7,30 0,53
3 4,82 0,00
4 2,53 0,00
5 8,28 1,23
6 7,47 0,98
• ČeR a.s. transferuje komponenty mezi svými rafinerie s cílem optimalizovat jejich využití • Mísení MEŘO významně sníží transfery mezi rafineriemi – 1 % obj. MEŘO představuje pokles transferů o desítky kt/r • Změny produkce NM mají na transfery podstatně menší vliv
14
CRC‘s solutions
VÝSLEDKY A DISKUSE – produkty ze středních destilátů Příklad 1 2 3 4 5 6 NM (%) 100,0 100,0 100,0 100,0 94,0 106,0 JET (%) 100,0 92,8 71,6 43,2 115,3 77,9 PO pro pyrol. (%) 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 PO 0,1%S (kt/yr) 0 187 412 513 324 28
• Mísení MEŘO zásadním způsobem ovlivní produkci JET a PO 0,1% hm S • S implementací MEŘO poroste přebytek PO Æ ELTO, zvýšit produkci NM, zvýšit dodávku pro pyrolýzu • Změny v produkci NM se na JET a produkci PO 0,1 % hm se projeví stejně významně 15
CRC‘s solutions
VÝSLEDKY A DISKUSE – složení NM Příklad MEŘO (%hm) Pe sum (%hm) PO sum (%hm)
1 0,0 29,1 70,9
2 5,3 29,8 64,9
3 10,5 30,8 58,7
4 15,8 29,2 55,0
5 5,3 29,5 65,2
6 5,3 28,8 65,9
Hustota (kg/m3) Cetanový index S (ppm wt) CFPP (°C) Polyarom. (% wt) Viskozita (mm2/s)
842,7 48,8 8,7 -6,3 6,7 3,3
844,3 48,8 8,7 -6,1 6,1 3,3
845,3 48,7 8,7 -6,1 5,5 3,2
846,7 48,4 9,0 -7,0 5,5 3,1
844,5 48,9 8,7 -5,8 6,0 3,3
844,4 48,7 8,7 -6,4 6,3 3,2
61,8 38,2
66,0 34,0
72,6 27,4
65,5 34,5
69,5 30,5
61,4 38,6
-
0,0 100,0
0,0 100,0
76,3 23,7
0,0 100,0
0,0 100,0
Podíl na NM (%) Rafinerie Litvínov Rafinerie Kralupy Podíl PO (%) Rafinerie Litvínov Rafinerie Kralupy
16
CRC‘s solutions
VÝSLEDKY A DISKUSE – ekonomie Ekonomie zpracování MEŘO (GRM) 100,0
GRM (relativní)
90,0
80,0
70,0
60,0
tržní cena (C ena MEŘO/NM 162%) podporovaná cena (MEŘO=NM)
50,0
40,0 0
2
4
6
8 MEŘO (% obj)
10
12
14
•
Již mísení 5% MEŘO může mít významný negativní ekonomický dopad
•
Co je vnímáno jako minimální dopad na tržní ceny, může mít zásadní vliv na ekonomické fungování rafinerií
•
Ekonomický vliv mísení MEŘO na rafinerie nemůže být trivializován 17
CRC‘s solutions
ZÁVĚRY: •
Vliv mísení MEŘO na bilanci surovin bude relativně malý
•
Naopak vliv MEŘO na možnou produkci souvisejících středních destilátů (JET, PO 0,1% S) bude velký. Bude nutné uplatnit přebytek PO.
•
Využití kapacit jednotek a způsob provozování rafinerií bude ovlivněn až vyšší koncentrací MEŘO v NM (15%)
•
Dopad MEŘO na standardní parametry kvality NM bude zanedbatelný
•
ČeR a.s. si i při mísení MEŘO zachová určitou flexibilitu v produkci NM
•
Mísení až 15 % obj MEŘO do NM v ČeR a.s. je technicky možné
•
Mísení MEŘO může vážně ohrozit hospodaření vlastníků rafinérií, zvláště pokud bude nakupováno za tržní cenu. Bude vyžadovat precizní finanční management.
•
Aplikaci LP modelu na mísení MEŘO do NM lze považovat za přínos pro porozumění problému 18
