Biojalostamon massataseen laskenta ja optimointi

Abstract

Tässä diplomityössä tavoitteena oli selvittää uusiutuvia biopolttoaineita valmistavalle biojalostamolle massatase ja selvittää mahdollisesti puutteellisia mittauspisteitä. Lisäksi tavoitteena oli optimoida ja pohtia erilaisia skenaarioita taseelle, laitoksen syöttövauhdin ja raaka-aineen koostumuksen muuttuessa. Löydettyjen arvojen/tietojen avulla prosessia voidaan edelleen tehostaa sekä seurantaa kehittää ja parantaa.

Työn kirjallisuusosassa käydään läpi perustasolla biopolttoaineiden valmistusta uusiutuvista raaka-aineista vetykäsittelyn avulla, sekä hiilivetyjen ja hapankaasujen erotusta strippauksella, tislauksella ja pesureilla. Käsitellään myös massataseen teoriaa ja sen hyödyntämistä prosessin optimoinnissa.

Kokeellisessa osassa selvitettiin biojalostamon kolmen eri prosessilaitteen massataseet, hyödyntäen prosessinohjausjärjestelmän, laboratorioanalyysien ja erillisten ultraäänimittausten dataa. Laskelmien ja tutkimusten perusteella selvisi useita virtausmittauksiin liittyviä mittausvirheitä, jolloin prosessilaitteiden taseet eivät täysin täsmänneet. Taseiden perusteella ehdotettiin uusia ja tehokkaampia tapoja laskea taseita sekä optimoida prosessia ja sen operointia.

In this thesis the main objective was to determine a mass balance and seek out possible deficiencies in flow measurements for a biorefinery that produces renewable diesel and naphtha. In addition, the goal was to optimize the mass balance and discuss possible scenarios when changing the production rate of the biorefinery and the effect of different compositions of raw materials. With the help of these parameters, the process efficiency of the refinery can be improved even further with the help of some predictability of the process itself.

Production of biofuels using hydrotreatment from renewable raw materials and hydrocarbon and sour gas separation by distillation, stripping and scrubbers are discussed in the literature review part of this thesis. Mass balance and the use of mass balance as a tool in process optimization are also presented and discussed in this thesis.

As a result in the experimental part of the thesis, mass balances were calculated for three different process units of the biorefinery utilizing data from process control system, laboratory analyses and ultrasonic measurements. Many discrepancies were found in the mass balances originating from different errors from flow measurements. Many new and more efficient ways to calculate mass balances and how to better operate and optimize the process were proposed based on the mass balances.