Amine system optimization to reduce energy consumption

Abstract

The purpose of this master’s thesis is to determine the optimization potential of amine system in Porvoo refinery to minimize the steam consumption in the reboilers of the amine regenerators. The benefits of optimization arise as a result of the reduction of energy use and emissions. The theoretical part of this thesis discusses the role of amine scrubbing in hydrogen sulphur removal in refining as well as factors that affect the optimal operation and performance of amine absorbers. In the experimental part, data was collected from the 16 amine absorbers and three regenerators. With collected data, the present situation was simulated using the ProTreat simulation model and the required amine solution flow rates for the optimal situation were determined. As a result of reduced recycling rates of the amine, the consumption of steam in regenerators of the system can be reduced.

At present, there is no optimization procedure or performance monitoring system for the entire amine system. In addition, the operating method varies between each absorber. This thesis serves as a preliminary study for uniform optimization of the whole amine system, also determining the actions that are required for conducting reliable optimization in the future. The proposal for the next steps is also given in addition to the conclusions to unify the system’s operating methods.

Tämän Diplomityön tarkoitus on määrittää Porvoon jalostamon amiinikiertojen optimointipotentiaali amiinin regeneraattoreiden pohjankiehuttimien höyryn kulutuksen minimoimiseksi. Pienentyneellä pohjankiehutuksen tarpeella voidaan saavuttaa merkittäviä säästöjä energian kulutuksessa, sekä pienentää syntyviä hiilidioksidipäästöjä. Työn teoriaosassa käsitellään amiinipesun roolia jalostamon rikkivedyn poistossa, sekä tekijöitä jotka vaikuttavat hapankaasupesureiden optimaaliseen toimintaan ja suorituskykyyn. Työn kokeellisessa osassa kerättiin tietoa jalostamon 16 amiiniabsorberista ja kolmesta regeneraattorista. Kerättyjen tietojen avulla simuloitiin amiinikiertojen nykyinen tilanne käyttäen ProTreat-simulaatiomallia ja määritettiin optimitilanteessa tarvittavat amiiniliuoksen virtausmäärät. Pienentyneen amiiniliuoksen kierrätysmäärän seurauksena voidaan vähentää höyryn kulutusta regeneraattoreissa.

Porvoon jalostamon amiinikierroille ei toistaiseksi ole käytössä optimointimenetelmää tai yhtenäistä tiedonkeruujärjestelmää. Amiinikierroille ei ole myöskään yhtenäistä operointimallia, vaan operointikäytännöt vaihtelevat yksiköittäin. Tämä työ toimii esiselvityksenä kiertojen yhtenäisen optimoinnin aloittamiselle, määrittäen myös ne tekijät ja toimenpiteet, joita optimointi edellyttää.