CO2:n käyttö puhdistuksessa ja inerttinä kaasuna öljynjalostusympäristössä

Abstract

Tutkimuksen tavoitteena on löytää CO2:lle puhdistus- ja inertointikohteita öljynjalostusympäristöstä. CO2:na käytettäisiin Porvoon vetylaitokselta sivutuotteena tulevaa CO2:a. Vetylaitokselta saatava CO2-virta ei ole riittävän puhdasta käytettäväksi suoraan pesuissa ja inertoinnissa. CO2:n eri olomuotoja voidaan käyttää puhdistuksessa. Tutkimuksen lähtökohtana olleen ylikriittisen CO2:n tehokkuus perustuu sen liuottavuuteen. Huonosti liukenevien aineiden liukoisuus ylikriittiseen CO2:in paranee lisäaineiden ja pinta-aktiivisten aineiden käytöllä. Kiinteä CO2 jäädyttää ja poistaa epäpuhtauden sublimoitumisesta aiheutuvan paineaallon voimasta. Kuivajääpuhdistus soveltuu parhaiten tasaisten pintojen puhdistamiseen. Ylikriittisellä CO2:lla onnistuu nykyisellä teknologialla vain pienien kappaleiden puhdistaminen. Kuivajääpuhdistuksen toimivuutta kokeiltiin käytännössä Neste Oilin Porvoon jalostamolla hyvin tuloksin. Tasaisilta pinnoilta saatiin poistetuksi bitumia ja rasvakerros. Käyttökustannusvertailussa osoittautui ylikriittistä CO2:a käyttävä laitteisto halvemmaksi ja kuivajääpuhallus kalliimmaksi kuin konventionaaliset menetelmät. Säiliöiden paineistamiseen ja inertointiin käytetään yleisesti N2:ä. N2:llä inertoitavia kohteita voitaisiin korvata CO2:lla. CO2:n käyttöä rajoittavia seikkoja on hinta ja sen reaktiivisuus alkalimetallien kanssa. Vertailtaessa näiden kahden liukoisuuksia hiilivetyihin osoittautui CO2 monin kerroin liukoisemmaksi. Tämän ominaisuuden ansiosta CO2 voisi olla hyvä väliaine laitteiden hiilivetyvapaaksi saattamisessa.

The goal of this research is to findcleaning and inerting applications for CO2 in oil refinery. CO2 could be a byproduct from Porvoo hydrogen plant. CO2 from hydrogen plants should be purified before its use for cleaning and inerting. Different states of CO2 can beused for cleaning. The cleaning efficiency of the supercritical CO2 is based onthe solubility of hydrocarbons. Cosolvents and surfactants improve dissolving properties of supercritical CO2. Solid CO2 freezes and eliminates the impurities by the power of sublimation pressure waves. Dry ice blasting is the best when cleaning flat surfaces. The cleaning equipment based on the use of supercritical CO2 are suitable for the treatment of small objects. Dry ice blasting efficiency for cleaning was tested on Neste Oil Porvoo refinery with good results. Impurities like bitumen and grease was cleaned totally from flat surfaces. Costs of CO2-cleaning equipment and conventional methods were compared at Porvoo refinery. Operation costs were cheaper for supercritical CO2-cleaning and more expensive fordry ice blasting than for conventional cleaning methods. Pressurizing of vessels and inerting of pipes is usually made by N2. N2 can be inserted by CO2 for inerting. The reactivity of CO2 with alkaline metals and its price can limit its use. CO2 is much more soluble in hydrocarbons than N2. This property could be useful by releasing the equipment from hydrocarbons.