Nowoczesne technologie w branży naftowej

Branża naftowa, często postrzegana jako tradycyjna i konserwatywna, przechodzi obecnie technologiczną rewolucję. Polskie rafinerie i koncerny naftowe wdrażają zaawansowane rozwiązania technologiczne, które zwiększają efektywność, bezpieczeństwo i konkurencyjność, jednocześnie zmniejszając wpływ na środowisko. W tym artykule przedstawiamy przegląd najnowszych technologii wykorzystywanych w polskim sektorze naftowym.

Zaawansowane procesy rafinacji

Serce każdej rafinerii stanowią procesy przetwarzania ropy naftowej. W ostatnich latach polskie zakłady zainwestowały znaczące środki w modernizację i rozbudowę swojego potencjału technologicznego.

Hydroodsiarczanie nowej generacji

Jednym z kluczowych procesów w nowoczesnej rafinerii jest głębokie hydroodsiarczanie. Grupa Lotos wdrożyła w Gdańsku instalację HDS (HydroDesulphurization) opartą na katalizatorach nowej generacji, które pozwalają na redukcję zawartości siarki w paliwach do poziomu poniżej 10 ppm, przy jednoczesnym zmniejszeniu zużycia wodoru o około 15% w porównaniu do starszych technologii.

Inżynier Tomasz Jabłoński z Grupy Lotos wyjaśnia: "Zastosowane przez nas katalizatory oparte na nanomateriałach pozwalają na znacznie bardziej efektywną konwersję związków siarki. To technologia, która daje nam przewagę zarówno ekonomiczną, jak i środowiskową."

Kompleks hydrokrakingu MHC

Grupa Lotos zainwestowała ponad 1,4 mld zł w budowę kompleksu hydrokrakingu MHC (Mild Hydrocracking), który umożliwia większą konwersję ciężkich frakcji ropy naftowej w produkty o wysokiej wartości dodanej, takie jak olej napędowy i paliwo lotnicze. Technologia ta pozwala na zwiększenie uzysku paliw średnich (olej napędowy i paliwo lotnicze) o około 15 punktów procentowych.

Kluczowe parametry kompleksu MHC w rafinerii Lotos:

• Zdolność przerobowa: 3,5 mln ton rocznie
• Temperatura pracy: 380-420°C
• Ciśnienie: 80-100 barów
• Katalizatory: zeolity typu Y modyfikowane metalami szlachetnymi

Technologia visbreaking w PKN Orlen

PKN Orlen wdrożył w rafinerii w Płocku technologię visbreakingu, która pozwala na obniżenie lepkości ciężkich pozostałości próżniowych poprzez łagodny kraking termiczny. Efektem jest zmniejszenie ilości produkowanego ciężkiego oleju opałowego i zwiększenie wydajności instalacji destylacji próżniowej.

Cyfrowa transformacja sektora naftowego

Digitalizacja procesów to jeden z najważniejszych trendów w polskim sektorze naftowym. Koncerny intensywnie inwestują w rozwiązania z zakresu Przemysłu 4.0, sztucznej inteligencji i analityki danych.

Digital Twin - cyfrowe bliźniaki instalacji

PKN Orlen jako pierwszy w Polsce wdrożył technologię cyfrowych bliźniaków (Digital Twin) dla kluczowych instalacji rafineryjnych. System tworzy dokładną, działającą w czasie rzeczywistym symulację procesów produkcyjnych, co pozwala na:

• Przewidywanie awarii i planowanie konserwacji predykcyjnej
• Optymalizację parametrów pracy instalacji w czasie rzeczywistym
• Szkolenie operatorów w bezpiecznym, wirtualnym środowisku
• Testowanie różnych scenariuszy operacyjnych bez ryzyka dla rzeczywistej instalacji

Technologia cyfrowych bliźniaków integruje dane z tysięcy czujników i systemów kontroli procesu, tworząc kompletny, dynamiczny model instalacji. Sztuczna inteligencja analizuje te dane, identyfikując wzorce i anomalie, które mogą wskazywać na potencjalne problemy.

Zaawansowana analityka w optymalizacji procesów

Polskie rafinerie wykorzystują zaawansowane algorytmy analityczne i uczenia maszynowego do optymalizacji procesów rafineryjnych. Przykładem jest system Real Time Optimization (RTO) wdrożony w Grupie Lotos, który w czasie rzeczywistym dostosowuje parametry pracy instalacji w celu maksymalizacji marży rafineryjnej.

System ten uwzględnia m.in.:

• Aktualne ceny ropy i produktów naftowych
• Specyfikacje przerabianej ropy
• Stan techniczny instalacji
• Ograniczenia procesowe i środowiskowe

Według szacunków Grupy Lotos, wdrożenie systemu RTO pozwoliło na zwiększenie marży rafineryjnej o około 0,2-0,4 USD na baryłce przerabianej ropy, co przy skali działalności firmy przekłada się na dziesiątki milionów złotych rocznie.

IoT i czujniki nowej generacji

Internet Rzeczy (IoT) znajduje szerokie zastosowanie w polskich rafineriach. Tysiące inteligentnych czujników monitorują w czasie rzeczywistym kluczowe parametry, takie jak:

• Temperatura i ciśnienie w poszczególnych punktach instalacji
• Skład chemiczny strumieni procesowych
• Wibracje i stan techniczny pomp, kompresorów i innych urządzeń rotacyjnych
• Emisje zanieczyszczeń

Czujniki te są zintegrowane z centralnymi systemami zarządzania i kontroli, co pozwala na szybkie wykrywanie odchyleń od optymalnych wartości i automatyczne dostosowanie parametrów procesu.

Technologie proekologiczne

Polska branża naftowa inwestuje znaczące środki w technologie ograniczające wpływ na środowisko naturalne. Jest to odpowiedź zarówno na coraz bardziej restrykcyjne regulacje prawne, jak i na rosnące oczekiwania społeczne dotyczące ochrony środowiska.

Odzysk wodoru i efektywność energetyczna

Wodór jest kluczowym surowcem w procesach rafineryjnych, a jednocześnie jego produkcja wiąże się ze znaczącą emisją CO2. PKN Orlen wdrożył zaawansowany system zarządzania wodorem, który obejmuje:

• Instalacje odzysku wodoru ze strumieni odpadowych
• System oczyszczania i recyklingu wodoru
• Zaawansowane membrany separacyjne o wysokiej efektywności

System ten pozwolił na zmniejszenie zapotrzebowania na nowy wodór o około 15%, co przekłada się na istotną redukcję emisji CO2 i kosztów operacyjnych.

Technologie wychwytu i wykorzystania CO2

Grupa Lotos prowadzi zaawansowane prace nad implementacją technologii CCU (Carbon Capture and Utilization) w rafinerii w Gdańsku. Technologia ta umożliwia wychwytywanie CO2 z gazów spalinowych i jego wykorzystanie jako surowca w procesach chemicznych, np. do produkcji metanolu.

Pilotażowa instalacja wychwytu CO2 w Grupie Lotos wykorzystuje innowacyjne absorbenty aminowe o niskim zapotrzebowaniu energetycznym, co czyni proces bardziej ekonomicznym w porównaniu do starszych technologii. Wychwycony CO2 ma być wykorzystywany m.in. w produkcji paliw syntetycznych w ramach projektu Pure H2.

Paliwa przyszłości i biorafinerie

Polskie koncerny naftowe intensywnie rozwijają technologie produkcji paliw nowej generacji, w tym biopaliw zaawansowanych i paliw syntetycznych.

Hydrorafinowany olej roślinny (HVO)

PKN Orlen inwestuje w technologię produkcji HVO (Hydrotreated Vegetable Oil), czyli oleju napędowego nowej generacji produkowanego z olejów roślinnych i tłuszczów odpadowych. W odróżnieniu od tradycyjnego biodiesla (FAME), HVO ma następujące zalety:

• Właściwości fizykochemiczne identyczne z olejem napędowym pochodzenia naftowego
• Doskonałe właściwości niskotemperaturowe (możliwość stosowania w surowych warunkach zimowych)
• Możliwość stosowania w wysokich stężeniach bez modyfikacji silników
• Redukcja emisji CO2 o 50-90% w porównaniu do tradycyjnego oleju napędowego

Budowa instalacji HVO w Płocku o zdolności produkcyjnej 300 tys. ton rocznie ma zostać ukończona do 2025 roku. Technologia oparta jest na katalitycznym uwodornieniu olejów roślinnych i tłuszczów odpadowych w obecności wodoru i specjalnych katalizatorów.

Technologia co-processing

Zarówno PKN Orlen, jak i Grupa Lotos wdrażają technologię co-processingu, która pozwala na jednoczesne przetwarzanie surowców kopalnych i biologicznych w istniejących instalacjach rafineryjnych. Technologia ta jest szczególnie atrakcyjna, ponieważ:

• Wymaga relatywnie niewielkich modyfikacji istniejących instalacji
• Pozwala na stopniowe zwiększanie udziału surowców odnawialnych
• Umożliwia produkcję paliw o niższym śladzie węglowym przy zachowaniu pełnej kompatybilności z istniejącą flotą pojazdów

Grupa Lotos rozpoczęła już produkcję oleju napędowego z 5% dodatkiem uwodornionych olejów roślinnych przy wykorzystaniu technologii co-processingu w instalacji hydrokrakingu.

Podsumowanie

Polski sektor naftowy przechodzi technologiczną transformację, wdrażając nowoczesne technologie, które zwiększają efektywność, konkurencyjność i ekologię procesów. Kluczowe obszary inwestycji technologicznych to:

• Zaawansowane procesy konwersji i uszlachetniania (hydrocracking, visbreaking, hydroodsiarczanie)
• Cyfryzacja i automatyzacja procesów (Digital Twin, IoT, analityka predykcyjna)
• Technologie proekologiczne (efektywność energetyczna, wychwyt CO2)
• Biorafinerie i paliwa nowej generacji (HVO, co-processing)

Inwestycje te są niezbędne, aby polski sektor naftowy mógł sprostać wyzwaniom związanym z transformacją energetyczną, rosnącą konkurencją międzynarodową i coraz bardziej restrykcyjnymi regulacjami środowiskowymi. Przedsiębiorstwa, które najszybciej i najskuteczniej wdrożą te technologie, będą miały najlepszą pozycję w nowym, niskoemisyjnym krajobrazie energetycznym.