Krakkausprosessin tislausosan operoinnin tavoitemittaristo

dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorTamminen, Esa
dc.contributor.advisorKulin, Mika
dc.contributor.authorRautanen, Jenni
dc.contributor.schoolKemian tekniikan korkeakoulufi
dc.contributor.supervisorAlopaeus, Ville
dc.date.accessioned2015-05-13T08:56:35Z
dc.date.available2015-05-13T08:56:35Z
dc.date.issued2015-05-12
dc.description.abstractTislaus on yleisin ja eniten energiaa kuluttava erotusmenetelmä. Tässä diplomityössä käsitellään tislauksen kannattavuutta operoinnin tavoitemittariston ja energiankulutuksen minimoinnin näkökulmista. Tavoitemittariston kohde on Neste Oilin Porvoon jalostamon Pohjaöljyn käsittely -yksikön MHC-tislausosa. Mittariston pohjana käytetään yksikön suunnitteluvaiheessa Aspen Plus -ohjelmalla tehtyä steady state -simulointimallia. Kehitetty tavoitemittaristo on tarkoitettu päivittäisen operoinnin tueksi ohjaamo-operaattorin käyttöön. Kirjallisuusosassa lähestytään tislauksen operoinnin kannattavuutta energiankulutuksen minimoinnin kautta. Tislauskolonnin termodynaaminen analyysi on pinch-analyysiin pohjautuva menetelmä, jonka avulla suunnitteluvaiheessa tiedetään, kuinka lähellä ollaan prosessin parasta mahdollista suorituskykyä. Ennen suunnitteluvaihetta tunnistetaan lämmönsiirtojärjestelmän lämpökuorman vähimmäismäärät. Menetelmässä hyödynnetään kolonniprofiileja eli kuvaajia, jotka havainnollistavat tislauskolonnin energiantarvetta välipohjakohtaisesti. Profiilityyppejä ovat kolonnin yhdistelmäkäyrä sekä höyry- ja nestevirtakäyrä. Soveltavan osan aluksi käydään läpi Pohjaöljyn käsittely -yksikön toimintaa, sekä erityisesti sen MHC-tislausosaa. MHC-tislausosasta selvitetään prosessin kulku, suunnittelu- ja tuotantomäärät, laatuvaatimukset ja -mittaukset, muuttujat ja rajoitteet sekä kate. MHC-tislausosan simulointimallia verrataan todelliseen prosessiin tislauskolonnien rakenteiden sekä virtausmäärien osalta. Lisäksi tarkastellaan todellisen prosessin rajoitteita. Simulointimallin käyttäytymistä testataan kolmella simulointikokeella, jotka edustavat tyypillisiä muutoksia MHC-tislausosassa. Kokeista kahdessa jäljitellään prosessihäiriöitä, jotka ovat muutos syötön laadussa ja määrässä. Kolmannessa kokeessa muutetaan petrolituotteen laatua. Tavoitemittaristoon luotiin Excel-pohjainen valvomonäytön kaltainen käyttöliittymä, jonka avulla simulointeja voidaan ajaa. Tavoitemittaristoa käyttämällä operaattori voi tunnistaa todellisessa prosessissa tapahtuneiden muutosten aiheuttamia vaikutuksia sekä arvioida uusia ajotavoitteita niiden jälkeen. Samaa lähestymistapaa simulointimallista tavoitemittaristoksi voidaan soveltaa myös muihin Porvoon jalostamon yksiköihin.fi
dc.description.abstractDistillation is the most common and energy-consuming separation method. This thesis handles the cost-effectiveness of distillation from the viewpoints of process monitoring and energy consumption minimization. A distillation monitoring tool was developed for the MHC distillation section of the Residual Hydrocracking Unit at Neste Oil Porvoo refinery. An Aspen Plus steady state simulation model was used as the basis of the monitoring tool. The tool is intended for the support of every-day operations carried out by the operators. The literature review approaches cost-effectiveness of distillation through the minimization of energy consumption. Thermodynamic analysis of a distillation column is a Pinch analysis based method, which tells already in the unit design phase, how close the best performance of the process is. Even before the design phase, the minimum heat load in the heat exchanger network is recognized. The method utilizes column profiles, i.e. graphs, that illustrate the tray-wise energy consumption. Different column profile types are Column Grand Composite Curve and Column Composite Curve. The experimental part starts with a description of the Residual Hydrocracking Unit and especially its MHC distillation section. Of the distillation section, operation, planning and production quantities, quality requirements, variables, limitations and its profit are covered. The simulation model of the MHC distillation section is compared to the real process through the column internals and flow quantities. In addition, the limitations of the real process are evaluated. The behaviour of the simulation model is tested with three simulation trials which represent typical changes in the MHC distillation section. Two of the experiments imitate disturbances in the process: changes in feed quality and amount. The third experiment alters kerosene quality. An Excel-based user interface was created for the monitoring tool to run simulations and to imitate operation room controls. By using the tool, the operator can identify influences caused by changes in the real process and evaluate new run targets after the changes. The same approach from a simulation model to a monitoring tool can be applied also in other units of the Porvoo refinery.en
dc.format.extent114 + 13
dc.format.mimetypeapplication/pdfen
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/15973
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-201505132632
dc.language.isofien
dc.locationPKfi
dc.programmeKEM - Kemian tekniikan koulutusohjelmafi
dc.programme.majorProsessit ja tuotteetfi
dc.programme.mcodeKE3003fi
dc.rights.accesslevelopenAccess
dc.subject.keywordtislausfi
dc.subject.keywordöljynjalostusfi
dc.subject.keywordtermodynaaminen analyysifi
dc.subject.keywordsteady state -simulointifi
dc.titleKrakkausprosessin tislausosan operoinnin tavoitemittaristofi
dc.titleMonitoring the distillation section of a cracking processen
dc.typeG2 Pro gradu, diplomityöen
dc.type.okmG2 Pro gradu, diplomityö
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.ontasotDiplomityöfi
dc.type.publicationmasterThesis
local.aalto.idinssi51276
local.aalto.openaccessyes
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
master_Rautanen_Jenni_2015.pdf
Size:
4.24 MB
Format:
Adobe Portable Document Format