Konsekvensanalys - biobränsle för eldning i en befintlig processugn i ett oljeraffinaderi
Typ
Examensarbete för masterexamen
Master Thesis
Master Thesis
Program
Publicerad
2008
Författare
Eneroth, Robert
Pal, Robert
Modellbyggare
Tidskriftstitel
ISSN
Volymtitel
Utgivare
Sammanfattning
Gaseldade processugnar används i många olika industrier och har därför också olika uppgifter. Generellt för alla är att de används vid tillfällen då enbart en värmeväxling inte räcker till. Dessa ugnar eldas oftast med ett bränsle som har ett fossilt ursprung. På Preems raffinaderier eldas dessa med en överskottsgas från processen, den så kallade raffinaderigasen. Raffinaderiets utsläpp av fossil koldioxid utgörs till ca 90 % av utsläpp från processugnarna. I strävan efter att närma sig ett klimatneutralt raffinaderi bör denna bränngas åtminstone delvis bytas ut. Problemet är att hitta en gas som framställs ur biomassa och som samtidigt klarar av att uppfylla behovet i processugnen. Att byta bränngas är ett alternativ också för andra industrier som strävar efter att minska utsläppen av fossil koldioxid och som nyttjar gaseldade processugnar. Denna studie har kretsat kring att med utvalda kommersiella förgasningsmetoder med biomassa som råvara, jämföra olika gaskvaliteter med raffinaderigasen och hur de påverkar en befintlig processugn. Som råvara konstaterades det att inhemska produkter i form av salix, bark och GROT lämpar sig bra. Råvaran har mindre betydelse för vilken produktgas som erhålls från förgasningen. Istället är den mer beroende av tryck och temperaturer i anläggningen. De studerade förgasningsanläggningarna är framtagna för att producera en gas för ett specifikt användningsområde. Detta innebär att en förgasningsanläggning för detta ändamål istället borde skräddarsys för att skapa en produktgas som efterliknar raffinaderigasen så mycket som möjligt. Den befintliga ugnen som valdes som pilotfall för studien var SynSat-ugnen på raffinaderiet i Göteborg. Anledningen till att ett specifikt pilotfall valdes var att processugnarna på raffinaderiet har väldigt olika utformningar, både geometriskt sett och vad gäller brännarnas placering, processflödets väg genom ugnen etc. Alla dessa variationer påverkar beräkningarna så pass mycket att de gör det omöjligt att simulera en generell ugn och samtidigt erhålla resultat väsentliga för studien. Samtidigt medför bytet av bränngas en förändring av tillförd värme- samt rökgas- och bränngasmängder. Detta kan medföra kapacitetsförändringar och att ugnen inte längre uppfyller sitt syfte i processen. Bränngasbytet utvärderades med hjälp av en MATLAB-modell som utvecklats ur ett tidigare arbete med ugnen. Modellen utformades så att den ingående bränngasens sammansättning kunde varieras. Med raffinaderigasen som referensfall kunde konsekvensen av bränngasbyte studeras. Bränngaserna utvärderades även med Wobbe-index. Beräkningarna visade att värmebehovet i ugnen går att uppfylla med nästan alla gasalternativ men det krävs ett högre bränngasflöde. Detta kan skapa problem i brännarna och befintligt distribueringssystem. Däremot fås ingen större variation av rökgasmängder. Vid jämförelse av Wobbe-index mellan de olika alternativen konstaterades att ingen biogas som inte spetsats med en reducerad raffinaderigas kan användas utan att modifiera befintlig processugn genom t.ex. ett brännarbyte. En intressant iakttagelse är att, om modifieringar ska genomföras, en större produktion kan erhållas med några av alternativen jämfört med referensfallet. SynSat-ugnen har i tidigare rapporter ansetts vara en flaskhals i processen. Även om modellen innehåller förenklingar och antaganden är resultaten från studien intressanta då det är frågan om att jämföra med ett referensfall som beräknas på samma sätt. Samtidigt ger det även en bra bild över vilka faktorer i processugnen som påverkas mest av bränngasbytet.
Beskrivning
Ämne/nyckelord
Kemiteknik , Chemical Engineering