Reducing sulfur content in return gasoline - Techno-economic evaluation

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Kemian tekniikan korkeakoulu | Master's thesis

Authors

Date

2020-08-18

Department

Major/Subject

Chemical and Process Engineering

Mcode

CHEM3043

Degree programme

Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering

Language

en

Pages

67

Series

Abstract

A global trend of achieving ever cleaner fuels has been observed in recent years. One of the impurities in fuels is sulfur, which is harmful to the environment and health even in concentrations of tens of ppm in a fuel. Thus, national and international governing bodies are introducing tighter fuel specifications especially in diesel, gasoline and shipping fuel. This thesis aims to evaluate the best practice of reducing sulfur content in a blending stream (denoted as return gasoline) within a certain refinery-petrochemical plants integration from a benzene plant to an oil refinery. In this thesis, various desulfurization methods for hydrocarbon fuels were assessed. These desulfurization methods include hydro (HDS), oxidative (ODS), adsorptive (ADS) and bio desulfurization (BDS) technologies. None of these technologies were found to be fully compatible with a hydrocarbon stream high in olefin and aromatic content due to process chemistry (HDS, ODS and ADS) or novelty (BDS). In addition, changing feedstock and redistributing sulfur via distillation were studied. HDS and redistribution were selected technologies for further studying due to their potential in reducing sulfur content in return gasoline. HDS and redistribution were studied in five cases: three redistribution cases and two HDS cases. A techno-economic evaluation was conducted for these cases and the process alternatives were compared in terms of technology and economics. Technical feasibility was assessed by conducting simulations using Aspen Plus V10 software. The best alternative was found to be a side draw-off to a distillation column, thus redistributing sulfur. With this new technology, additional product value can be obtained for the hydrocarbon streams.

Polttoaineiden tuotespesifikaatioissa voidaan havaita globaali trendi, joka tavoittelee yhä puhtaampien polttoaineiden tuotantoa. Yksi polttoaineiden epäpuhtauksista on rikki, joka on haitallinen ympäristölle sekä ihmisten terveydelle jopa alle 100 ppm pitoisuuksissa. Täten kansalliset ja kansainväliset johtavat organisaatiot rajoittavat näitä epäpuhtauksia polttoaineissa, kuten dieselissä, bensiinissä ja laivapoltto-aineessa. Tämän diplomityön tarkoituksena on löytää ratkaisu parhaalle tavalle vähentää rikkipitoisuutta laimennusvirrasta (työssä nimetty palautusbensiiniksi), joka johdetaan bentseenin tuotantolaitokselta öljynjalostamolle. Tässä työssä arvioitiin erilaisia rikinpoistomenetelmiä hiilivetyvirroissa. Näitä rikinpoistomenetelmiä ovat vedytys, hapetus, adsorptio sekä biologinen rikinpoisto. Yksikään näistä teknologioista ei kuitenkaan ollut täysin yhteensopiva tämän työn kannalta oleelliseen hiilivetyvirtaan, jossa on korkea olefiini- ja aromaattipitoisuus. Yhteensopimattomuus johtuu vedytyksessä, hapetuksessa ja adsorptiossa prosessikemiasta, ja biologisessa rikinpoistossa teknologian uutuus oli este. Näiden menetelmien lisäksi arvioitiin rikin vähentämistä vaihtamalla prosessin syöttöaineita sekä uudelleenjakamalla rikkiä tislaamalla. Vedytys ja uudelleenjakaminen olivat potentiaalisimpia vaihtoehtoja, ja ne valittiinkin tarkempaan tarkasteluun. Vedytystä ja uudelleenjakamista tutkittiin viidessä prosessivaihtoehdossa: kolmessa uudelleenjakamisessa ja kahdessa vedytyksessä. Näille vaihtoehdoille tehtiin teknillis-taloudellinen tarkastelu, jossa vertailtiin prosessivaihtoehtojen tekniikkaa ja taloutta. Teknillistä soveltuvuutta arvioitiin Aspen Plus V10 –ohjelmalla luoduilla simulaatioilla. Parhaaksi prosessivaihtoehdoksi päädyttiin tapaukseen, jossa tislauskolonniin asennettaisiin sivu-ulosotto, joka jakaa rikkiä. Tällä uudella teknologialla olemassa oleviin hiilivetyvirtoihin voidaan saada lisäarvoa.

Description

Supervisor

Oinas, Pekka

Thesis advisor

Rönkä, Mikko

Keywords

desulfurization, pygas, hydrocarbons, petrochemicals

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202008234963

Collections

[dipl] Kemian tekniikan korkeakoulu / CHEM