FCC opetussimulaattorin koulutussuunnitelma

Abstract

Tämän diplomityön tavoitteena oli laatia Nesteen Porvoon jalostamon leijukatalyyttisen krakkausyksikön (FCC) opetussimulaattorille koulutussuunnitelma. Opetussimulaattorilla kuka vain Neste Oyj:n palveluksessa oleva voi opiskella FCC-prosessin reaktiokemiaa sekä operointimuuttujien vaikutusta tuotesaantoihin ja -laatuihin. Työssä sivutaan myös prosessin energian kulutuksen optimointia sen ollessa erityisen tärkeä osa prosessin ekonomian kannalta. Opetussimulaattorit ovat tärkeä osa prosessien opiskelua. Opetussimulaattorin avulla voidaan harjoitella eri parametrien vaikutusta prosessiin turvallisessa ympäristössä. Erityisesti uusien työntekijöiden perehdyttämisen osana opetussimulaattorilla voi olla merkittävä rooli.

FCC-prosessi on monimutkainen kokonaisuus ja sen toimintaan vaikuttaa useat eri tekijät, kuten katalyytti ja katalyytin aktiivisuus, syötön koostumus sekä operointiolosuhteet. FCC-yksikkö on tärkeä osa jalostamon bensiinin ja olefiinien tuotantoa ja sen tarkoituksena on krakata raskaat pitkät hiilivetyketjut lyhyemmiksi arvokkaammiksi hiilivetyketjuiksi jatkojalostusta varten.

Työn kirjallisessa osassa käydään läpi FCC-prosessia kokonaisuudessaan sisältäen reaktiokemian ja roolin tuoteketjussa sekä prosessiin vaikuttavat operointimuuttujat ja -parametrit. Kirjallisen osan perusteella laadittiin soveltavassa osassa mallinnettavat simulointiharjoitukset. Opetusharjoitteissa otetaan huomioon operointiparametrien, kuten lämpötilan ja syötön koostumuksen vaikutukset tuotteiden saantoihin ja laatuihin. Jokaiselle harjoitteelle laaditaan oppimistavoite sekä hyväksymisrajat. Simulointiharjoitteet on luotu Petro-SIMin FCC-SIM steady-state mallin avulla, joka on kalibroitu vastaamaan Nesteen Porvoon jalostamon FCC-yksikön suorituskykyä.

The goal of this thesis was to prepare an educational plan for the learning simulator of the fluid catalytic cracking unit (FCC) of Neste's Porvoo refinery. With learning simulator, anyone working at Neste Oyj can study the reaction chemistry of the FCC process and the effect of operating variables on product yields and qualities. The work considers also process energy optimization, as it is a particularly important part of the process economy. Learning simulators are an important part of studying of processes. With learning simulators, the effect of different parameters on the process in a safe environment can be practiced. Especially as part of the orientation of new employees, the training simulator can play a significant role.

The FCC process is a complex entity, and its operation is affected by several different factors, such as the catalyst and the activity of the catalyst, the composition of the feed and the operating conditions. The FCC unit is an important part of the refinery's gasoline and olefin production. The purpose of the unit is to crack heavy long hydrocarbon chains into shorter, more valuable hydrocarbon chains for further processing.

In the literature part of the thesis, the FCC process is reviewed in its entirety, including the reaction chemistry and role in the product chain, as well as the operating variables and parameters affecting the process. Based on the literature part, the simulation exercises to be modeled in the applied part were prepared. The learning exercises consider the effects of operating parameters, such as temperature and feed composition on product yields and qualities. A learning goal and acceptance limits are drawn up for each exercise. The simulation exercises were created using Petro-SIM’s FCC-SIM steady state simulation model, which has been calibrated to match the FCC unit performance of Neste’s Porvoo refinery.