The effect of the impurities present in the oil refinery's hydrogen network on noble metal catalysts

Abstract

Öljynjalostamon vetyverkko koostuu vetyä tuottavista, kuluttavista ja puhdistavista prosesseista. Näistä prosesseista voi siirtyä epäpuhtauksia vetyverkkoon. Monissa vetyä kuluttavissa prosesseissa käytetään jalometallikatalyyttejä, jotka ovat herkkiä deaktivoitumaan epäpuhtauksien vaikutuksesta. Työssä tutkittiin vetyverkon epäpuhtauksia, jotka voivat vaikuttaa jalometallikatalyyttien toimintaan. Diplomityön kirjallisuusosassa kartoitettiin, millaisia epäpuhtauksia vetyverkossa voi esiintyä. Raportoiduista epäpuhtauksista selvitettiin tarkemmin esiintymispitoisuuksia ja mahdollisia lähteitä sekä vetyprosesseissa käytettyjen jalometallikatalyyttien sietokykyä epäpuhtauksia kohtaan.

Kokeellisessa osassa tutkittiin Porvoon öljynjalostamon vetyverkon epäpuhtauksia. Työssä tutkittiin epäpuhtauksia neljästä vetyvirrasta, joita käytetään jalometallikatalyyttejä sisältävissä prosesseissa. Tutkitut virrat olivat PSA-menetelmällä puhdistettu vety-yksikön tuotevety, hapetuksen ja metanoinnin avulla puhdistettu vety-yksikön tuotevety, reformointiyksikössä muodostuva vety ja rikinpoistoprosessissa käytetty amiinipesurilla puhdistettu vety. Vetyvirroista tutkittiin vedyn, hiilivetyjen, aromaattisten hiilivetyjen, rikkiyhdisteiden, typpiyhdisteiden, hiilen oksidien, klooriyhdisteiden ja happiyhdisteiden pitoisuuksia.

Tutkituista virroista vety-yksiköiden tuotevirrat olivat selvästi puhtaimpia. Reformointiyksikön tuotevedystä löytyi pieniä pitoisuuksia vetykloridia ja rikkivetyä. Lisäksi virta sisälsi aromaattisia hiilivetyjä, jotka saattavat katalyyttien lisäksi aiheuttaa ongelmia muualla prosesseissa. Amiinipesurilla puhdistetusta vedystä löytyi epäpuhtautena rikkivetyä ja emäksisiä typpiyhdisteitä. Lisäksi virta sisälsi mahdollisesti reformoinnista peräisin olevia aromaattisia hiilivetyjä.

Havaittujen epäpuhtauksien lisäksi työn soveltavassa osassa tarkasteltiin käytettyjen tutkimusmenetelmien soveltuvuutta pienten pitoisuuksien analysoimiseen vetyvirroista. Tulokset osoittivat, että mittaukset ovat herkkiä monenlaisille virheille. Merkittävimmät virhelähteet liittyivät näytteenottoon ja käsittelyyn. Lisäksi työn aikana kävi ilmi, että osa käytetyistä tutkimusmenetelmistä ei soveltunut käyttötarkoitukseen, eikä kaikille tutkituille virroille voitu käyttää samoja menetelmiä. Ongelmia oli erityisesti rikkiyhdisteiden analysoimisessa kosteasta emäksisiä yhdisteitä sisältävästä kaasuvirrasta. Koska pienten epäpuhtauspitoisuuksien mittaaminen on virheille altista ja vaikeaa, on käytettyjen tutkimusmenetelmien sopivuuteen kiinnitettävä erityistä huomiota edustavien tulosten saamiseksi.