Milieu- en economische voordelen van het verbeteren van amine-eenheidsoperaties

Amine-eenheid in raffinaderijen

Het alkanolaminesysteem in een raffinaderij, beter bekend als de amine-eenheid, wordt gebruikt om waterstofsulfide (H₂S), kooldioxide (CO₂) en mercaptanen (gezamenlijk aangeduid als zure gassen) uit procesgas- en vloeibare koolwaterstofstromen te verwijderen.
 Amine-eenheden vormen een essentieel onderdeel van de raffinaderijwerking om de productkwaliteit en de naleving van milieuregels te waarborgen.

Hun belang neemt toe naarmate de voedingsstromen van raffinaderijen zuurder worden en de zwavelgrenzen in raffinageproducten worden verlaagd. Een slecht geëxploiteerde amine-eenheid kan leiden tot hoge amineverliezen, slechte betrouwbaarheid van de eenheid, besmetting van de amineoplossing, producten die buiten specificatie vallen, operationele problemen en hogere operationele kosten voor de raffinaderij.

Daarnaast is voor post-combustie CO₂-afvang uit rookgas het op amine gebaseerde CO₂-afvangsysteem momenteel de commercieel best beschikbare technologie. Wereldwijd wordt momenteel onderzoek gedaan om deze technologie te verbeteren, vooral om de hoge energiekosten te verlagen en de afbraakproducten te verminderen.

Uitdagingen

Ondanks hun belang worden amine-eenheden vaak niet goed begrepen of optimaal bedreven. Dit komt door verschillende factoren, waaronder:
Amine-eenheden stellen een raffinaderij in staat winst te maken, maar produceren niet rechtstreeks een winstgevend product.

De verschillende onderdelen van een amine-eenheid zijn doorgaans verspreid over meerdere operationele eenheden: lean amine wordt meestal naar absorbertorrens gepompt in procesunits met productiestromen, waarna rijke amine teruggepompt wordt naar de strippertoren voor het verwijderen van zure gassen. Het controleren van het gehele circuit is daardoor niet eenvoudig.

Veel raffinaderij-amine-eenheden worden geëxploiteerd ver boven hun oorspronkelijke ontwerpcapaciteit.

Aminesystemen zijn vaak robuust genoeg om de productkwaliteit van de raffinaderij te handhaven, zelfs wanneer ze ver van het oorspronkelijke ontwerp of de beste bedrijfspraktijken opereren.

Voordelen

Daarentegen kunnen er veel voordelen worden gerealiseerd door het verbeteren van de werking van amine-eenheden, zoals:

1. Consistentere productkwaliteit, waardoor de frequentie van ‘incidentgedreven’ activiteiten om producten buiten specificatie te mengen of opnieuw te behandelen wordt verminderd.
2. Lagere energiekosten.
3. Lagere kosten voor filters, actief kool en vervangende amine.
4. Verbeterde betrouwbaarheid, waardoor de kosten voor vervanging/herstel van apparatuur afnemen.
5. Verbeterde werking van de zwavelinstallatie door een consistenter voedingskwaliteit naar deze eenheid.
   
   
   
   

Figure 1 Het elektrodialyseproces van Veolia

Amine-eenheden hebben de neiging om thermisch stabiele aminezouten (HSAS) op te hopen, die problemen veroorzaken zoals corrosie, vervuiling, rendementsverlies, schuimvorming, operationele instabiliteit en buitensporig verlies van amine-oplosmiddel.
 Best practices geven aan dat de maximaal toegestane concentratie HSAS 2,0% gewichtsprocent in de amine-oplossing bedraagt.

Een belangrijk aspect van het succesvol exploiteren van een amine-eenheid voor optimale prestaties is een goed aminebeheerprogramma. Dit omvat het monitoren van de conditie van de amine-oplossing en het beheren van de voedingskwaliteit, de bedrijfsomstandigheden en het amine-oplosmiddel zelf om problemen te vermijden die verband houden met sterk verontreinigde of afgebroken amine.


Figure 2 HSAS- en mierenzuurtrends

Casestudy

Een raffinaderij in Europa had een hoge HSAS-concentratie (>5,0% gew.% methyldiethanolamine, MDEA) en een formiaatgehalte van meer dan 15.000 ppm, wat corrosieproblemen, vervuiling en buitensporig verlies van amine-oplosmiddel veroorzaakte.

 Veolia Water Technologies & Solutions voerde de regeneratie van amine-oplosmiddel uit met behulp van een op maat gebouwde mobiele elektrodialyse (ED)-eenheid.

De ED-technologie van Veolia biedt verschillende voordelen: wanneer deze stabiel werkt en er geen reinigingsprocedure nodig is, kan een mobiele ED-eenheid meerdere dagen of weken operationeel blijven. De afvalstroom die wordt gegenereerd, is een neutrale zoutoplossing. Bovendien wordt in deze periode geen water toegevoegd aan de aminestroom, behalve een spoelcyclus die vereist is vóór een clean-in-place (CIP).
Een lean aminestroom werd door de regeneratie-eenheid geleid en teruggestuurd naar de amine-eenheid. Het effluent dat tijdens dit proces werd gegenereerd (pekel gevormd door geneutraliseerde stabiele zouten) werd rechtstreeks naar de afvalwaterzuiveringsinstallatie van de raffinaderij gestuurd, zonder negatieve impact.

De dubbele mobiele ED-eenheid is volledig geautomatiseerd met een PLC-systeem en HMI-interface. Debieten, temperaturen, geleidbaarheden en drukken worden automatisch gecontroleerd en gemeten. Het systeem kan door één operator per shift worden bewaakt zonder exclusieve toewijding dankzij de hoge mate van automatisering.

Aan het einde van de operatie werd 850 m³ amine-oplossing geregenereerd. Een reductie van 90% van het formiaatgehalte werd bereikt, tot 1.500 ppm – onder de richtlijn van 2.000 ppm. De HSAS werd teruggebracht tot 0,5% gew.% en de amineverliezen gedurende het proces waren minder dan 1% gew.%, gebaseerd op het totale systeemvolume.

De kosten van regeneratie voor de raffinaderij bedroegen minder dan 30% van de kosten voor volledige vervanging van de amine-oplossing, zonder rekening te houden met de verwijderingskosten van de vervuilde amine. De totale besparing voor de raffinaderij bedroeg meer dan $400.000 (VS).
De mobiele regeneratie-eenheid heeft brede toepasbaarheid en kan met succes worden gebruikt voor verschillende soorten amine-oplosmiddelen, waaronder MDEA, mono-ethanolamine (MEA), di-ethanolamine (DEA), di-isopropanolamine (DIPA), samengestelde oplosmiddelen en andere.

Veolia kan klanten ook een speciale amine-regeneratie-eenheid aanbieden. Deze ED-eenheid kan in een continue feed & bleed-werking (met lagere capaciteit) worden gebruikt om HSAS op een continu laag niveau te houden, geëxploiteerd door Veolia.

Conclusie

Hoewel amine-eenheden niet rechtstreeks bijdragen aan het produceren van raffinaderijproducten, zijn ze een essentiële operationele eenheid om productspecificaties te handhaven en zure gassen veilig te verwerken in raffinaderijen en CO₂-afvanginstallaties.

Aandacht voor bedrijfsparameters, conditie van het aminesysteem en prestaties kan de operationele kosten minimaliseren en de betrouwbaarheid van raffinaderijeenheden verbeteren.

 De Total Amine Solutions van Veolia bieden een volledig scala aan technologieën om de betrouwbaarheid van amine-eenheden te vergroten, de energievoetafdruk te verkleinen en zowel de operationele kosten als de milieu-impact te verlagen.

IAls u meer wilt weten over onze Total Amine Solutions, bezoek dan onze website.