OBNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE
Tab. 1: Vybrané kvalitativní parametry vzorků obchodovaných UCO různého původu
UCO 1 UCO 2 UCO 3 UCO 4 UCO 5 UCO 6 UCO 7 UCO 8 UCO 9 UCO 10 911,5 917,2 916,2 918,1 920,9 923 926,2 920,8 930,1 920,8
[kg/m 3 ]
Hustota při 15 °C
Kinematická viskozita při 40 °C
[mm 2 /s]
23,6* 21,8* 42,18 37,09 34,06 33,41 54,85 44,32 37,1 37,33
Bod tuhnutí
[°C]
26
15
9
4
1
–3
–7
–10 –17
–24
Číslo kyselosti Obsah vody Obsah dusíku
[mgKOH/g] 6,4
9,0
5,8 20,5 8,9
0,3 10,0 3,9 11,3
1,0
[mg/kg] [mg/kg] [mg/kg] [mg/kg] [mg/kg]
950 1 624 477 12 000 1 333 700 49 500 384 1 114 606 16,8 99,7 77,7 362 68,1 22,6 93,8 28,8 113 24,1
Obsah síry
6,7 28,7 1,38 37 62,9 2,2
32 <1,0 9,3
1,9
Obsah fosforu Obsah chloru
0,4 0,77 2,91 99,9 2,1
0,7
12 12,2 157 1,53
<1,0 19,5 314,6 161,5 16,6 2,7 147,6 5,5
7,3
6,6
Obsah vybraných kovů celkem (K, Ca, Mg, Na) Střední bod varu (SimDIST)
[mg/kg]
2,8
7,4 17,1 327,3 <2
1,5 322,8 41,9 247,6 5,3
[°C]
595,8 596,2 581,0 576,2 598,7 591,8 577,2 595,2 603,5 605,0
* při 60 °C
Přečištěné UCO lze následně zpracovat na biopaliva. Běžnými způ- soby produkce paliv pro vznětové motory z UCO je transesterifikace triglyceridů na tzv. bionaftu (metylestery rostlinného oleje – FAME, tzv. UCOME) a hydrogenační zpracování na hydrogenovaný rostlinný olej (HVO) s širším uplatněním. V Evropě se přibližně 80 % přečištěného UCO používá na výrobu UCOME a 20 % na HVO. Ročně je pro výrobu UCOME zpracováno v EU více než 2 mil. tun UCO. Současné trendy ale směřují k navyšování produkce HVO. Roste poptávka po HVO i pro trysková paliva s cílem snížit emise skleníkových plynů z leteckých paliv na 50 % v roce 2050. HVO z UCO lze rovněž použít i v petrochemic- kých technologiích pro výrobu dalších produktů, například polymerů, a přispívat tak k udržitelnosti a dekarbonizaci chemické výroby. Samotné pevné příměsi obsažené v UCO lze energeticky využívat spa- lováním nebo k výrobě biometanu. Mají rovněž potenciál jako náhrada tuhých fosilních paliv ve formě směsných lisovaných biopaliv s další odpadní biomasou. Dále je lze zhodnotit procesem torrefikace, tj. říze- ného procesu karbonizace, při kterém je biomasa zahřívána v rozmezí teplot 230–340 °C v bezkyslíkatém prostředí nebo za přítomnosti pouze malého množství kyslíku. Tento proces vede ke snížení vlhkosti biomasy a přeměně biomasy na produkt s podobnými vlastnostmi, jaké má uhlí. Technologie zpracování UCO na pokročilá biopaliva ve formě HVO UCO je možné obdobně jako čerstvé rostlinné oleje zpracovávat na HVO samostatně, na vhodně vybraném hydrodeoxygenačním katalyzátoru, vysoký potenciál ale nalézají rovněž při zpracování s ropnou surovinou na konvenčních hydrorafinačních rafinérských technologiích formou tzv. koprocesingu, nejčastěji na Ni-Mo/Al 2 O 3 nebo Co-Mo/Al 2 O 3 sulfidických katalyzátorech. Produktem koprocesingu je hydrogenovaný plynový olej s obsahem biosložky ve formě HVO. Současným trendem je výstavba tzv. multi-feedstock a flexibilních technologických jednotek, které jsou schopné zpracovávat různé alternativní suroviny a vyrábět samostatně obnovitelná paliva jak v kvalitě vyžadované pro dieselové motory, tak v kvalitě pro leteckou dopravu. Katalytická hydrogenační rafinace se v rafinérii používá k odstranění nežádoucích heteroatomů (síry a dusíku, příp. kyslíku) a nasycení ole- finických a aromatických uhlovodíků ropných frakcí při výrobě paliv. Mezi nejdůležitější reakce probíhající během hydrogenačního zpraco- vání UCO patří hydrogenace (nasycení) přítomných dvojných vazeb v nenasycených řetězcích, přeměna triglyceridů na propan a mastné kyseliny, hydrodeoxygenace mastných kyselin a esterů na n-alkany a vodu, hydrodekarbonylace a hydrodekarboxylace, kdy je odstraňována karbonylová, resp. karboxylová skupina za vzniku n-alkanů a oxidu uhelnatého, resp. uhličitého. Výtěžek HVO je závislý především na podmínkách procesu (teplota, tlak) a spotřebě vodíku. V průmyslovém měřítku se výtěžek pohybuje mezi 86–90 %.
Jako vedlejší produkt vzniká z 1 tuny zpracovávaných rostlinných olejů a tuků přibližně 50 kg biopropanu. Biopropan lze využít obdobně jako samotné HVO k výrobě udržitelných monomerů a následně polymerů na stávajících petrochemických technologiích, nebo jej lze ve formě bioLPG využít jako náhradu fosilního LPG v dopravě či v drobné energetice a teplárenství. BioLPG nachází uplatnění i v dalších průmyslových aplikacích, např. jako chladiva bez obsahu skleníkových plynů či plynů poškozujících ozónovou vrstvu země nebo jako hnací plyny aerosolů. ORLEN Unipetrol a ORLEN UniCRE se dlouhodobě v rámci své strategie zabývá hledáním alternativních surovin pro výrobu biopaliv v rafinérii Litvínov. V roce 2016 byl proveden první provozní test ko- procesingu řepkového oleje na hydrokrakovací jednotce v litvínovské rafinérii. Následovaly celkem čtyři provozní testy koprocesingu UCO se surovinou ropného původu na hydrorafinační jednotce plynového oleje 2304-HRPO, a to v letech 2017–2020. Bylo zpracováno celkem 2 127 t UCO různého původu, a to z oblasti střední Evropy, Číny, Chile a Indonésie. Jednotka HRPO 2304 slouží k hydrogenační rafinaci, primárně odsíření směsi atmosférických a vakuových plynových olejů, přebytků petroleje a lehkého cyklového oleje z dalších technologických celků rafinérií v Litvínově a Kralupech nad Vltavou. Testování probíhalo na heterogenním Ni-Mo katalyzátoru, při teplotách mezi 330–390 °C a tlaku 6,5–6,7 MPag. HVO se chemicky neliší od standardního dieselu vyrobeného z ropných frakcí. Jedná se o směs n-alkanů (parafinických uhlovodíků s přímým řetězcem), bez aromatických uhlovodíků, kyslíku a síry, s vysokým cetanovým číslem, vyšší oxidační stabilitou, zanedbatelnou kyselostí a zvýšeným stupněm nasycení. Konkrétní vlastnosti vyrobeného HVO nebo jeho směsi s hydrogenovaným plynovým olejem silně závisí na kvalitativních parametrech vstupní suroviny (UCO). Největší nevýhodou primárních HVO jsou nepříznivé nízkoteplotní vlastnosti, které značně limitují jejich využití v čisté podobě jako náhrady za ropnou motorovou naftu. Důvodem je vysoký obsah n-heptadekanu a n-oktadekanu, které sice mají vysoká cetanová čísla (105, resp. 110 jednotek), ale rovněž i vysoký bod tání (+19, resp. +28 °C). Z těchto důvodů se v komerč- ním měřítku uplatnila dvoustupňová výroba HVO zahrnující v prvním stupni hydrogenaci, na kterou navazuje hydroizomerizace. Isoalkany totiž vykazují výrazně nižší body tání. Hydroizomerizované HVO se vyznačuje mnohem vyšší kvalitou v porovnání s FAME, ať už ve formě MEŘO (vyrobené z řepkového oleje) nebo UCOME (vyrobené z UCO), dokonce i standardní motorovou naftou vyrobenou z ropy. HVO je plně kompatibilní s minerální motorovou naftou, je proto možné jej přidávat ve vyšší příměsi. Porovnání vybraných kvalitativních parametrů definovaných normami pro minerální motorovou naftu s příměsí do 7 % FAME (ČSN EN 590), 100 % bionaftu (FAME) B100 (ČSN EN 14214) a parafinické nafty (ČSN EN 15940) je uvedeno v tab. 2.
13
CHEMAGAZÍN • 4 / XXXIII (2023)
Made with FlippingBook - professional solution for displaying marketing and sales documents online