Wprowadzenie: Rola nowoczesnych technologii w przemyśle rafineryjnym
Przemysł rafineryjny w Polsce, podobnie jak na całym świecie, przechodzi technologiczną rewolucję. Rosnące wymagania jakościowe dla paliw, presja na ograniczanie emisji oraz potrzeba zwiększania efektywności ekonomicznej sprawiają, że polskie rafinerie systematycznie inwestują w nowoczesne technologie przetwarzania ropy naftowej. W niniejszym artykule przyglądamy się najważniejszym technologiom stosowanym w polskich rafineriach, ich znaczeniu dla jakości produktów oraz wpływowi na konkurencyjność i ekologiczność procesu produkcji.
Polska posiada obecnie dwa główne kompleksy rafineryjne: Rafinerię Płocką należącą do PKN Orlen oraz Rafinerię Gdańską (dawniej należącą do Grupy Lotos, obecnie częściowo przejętą przez Saudi Aramco w ramach środków zaradczych przy fuzji Orlen-Lotos). Łączna moc przerobowa tych rafinerii wynosi około 27 milionów ton ropy naftowej rocznie, co plasuje polskie zdolności rafineryjne w czołówce europejskiej.
Kluczowe technologie w polskich rafineriach
1. Hydroodsiarczanie (HDS) i głębokie hydroodsiarczanie
Technologia hydroodsiarczania jest fundamentalnym procesem stosowanym w polskich rafineriach, szczególnie w kontekście coraz bardziej rygorystycznych norm dotyczących zawartości siarki w paliwach. Proces polega na usuwaniu związków siarki z frakcji naftowych poprzez reakcję z wodorem w obecności katalizatora.
Rafineria Płocka PKN Orlen dysponuje kilkoma instalacjami HDS, w tym zaawansowanymi jednostkami głębokiego hydroodsiarczania, które pozwalają na produkcję olejów napędowych o zawartości siarki poniżej 10 ppm (parts per million), zgodnie z normą Euro 6. W 2019 roku uruchomiono tam nową instalację HDS, która kosztowała około 400 milionów złotych i znacząco zwiększyła możliwości produkcji paliw o najwyższej jakości.
Rafineria Gdańska również posiada zaawansowane instalacje hydroodsiarczania, wchodzące w skład kompleksu EFRA (Efektywna Rafinacja), ukończonego w 2019 roku. Technologia ta pozwala na produkcję paliw o ultraniskij zawartości siarki, spełniających najsurowsze normy europejskie.
2. Instalacje hydrokrakingu (MHC)
Hydrokraking to jeden z kluczowych procesów konwersji stosowanych w nowoczesnych rafineriach. Umożliwia on przetwarzanie ciężkich frakcji ropy naftowej (próżniowy olej napędowy, ciężki olej opałowy) na produkty o wyższej wartości, takie jak olej napędowy, benzyna czy paliwo lotnicze.
Rafineria Gdańska w ramach projektu EFRA zainwestowała w instalację mild hydrokrakingu (MHC), która zwiększyła głębokość przerobu ropy o 8%. Instalacja ta, oddana do użytku w 2019 roku, kosztowała około 2,3 miliarda złotych i stanowi jeden z najnowocześniejszych obiektów tego typu w Europie. Technologia MHC umożliwia przeróbkę cięższych frakcji ropy, zwiększając elastyczność rafinerii i poprawiając jej efektywność ekonomiczną.
PKN Orlen w Płocku również posiada instalacje hydrokrakingu, które systematycznie modernizuje. W ramach obecnie realizowanych inwestycji, koncern planuje budowę nowej instalacji Visbreaking, która uzupełni możliwości konwersji ciężkich frakcji ropy.
3. Katalityczny reforming i izomeryzacja
Instalacje katalitycznego reformingu i izomeryzacji służą do poprawy właściwości benzyn, w szczególności do zwiększania liczby oktanowej, co bezpośrednio przekłada się na jakość paliwa dla konsumentów.
Rafineria Płocka dysponuje kilkoma instalacjami reformingu katalitycznego, które pozwalają na produkcję wysokooktanowych komponentów benzyn. Najnowsza instalacja CCR (Continuous Catalytic Reforming) umożliwia ciągłą regenerację katalizatora, co zwiększa efektywność procesu i obniża koszty operacyjne.
W Rafinerii Gdańskiej również funkcjonują nowoczesne instalacje reformingu i izomeryzacji, które przeszły w ostatnich latach gruntowną modernizację. Szczególnie ważna jest instalacja izomeryzacji pentanów i heksanów, która pozwala na produkcję wysokooktanowych komponentów benzyn bez zwiększania zawartości związków aromatycznych (w szczególności benzenu), co ma pozytywny wpływ na ekologiczność paliw.
4. Kompleks Olefin i produkcja petrochemikaliów
Rafineria Płocka PKN Orlen wyróżnia się na tle innych europejskich rafinerii rozbudowanym segmentem petrochemicznym, w tym instalacjami do produkcji olefin (etylenu i propylenu), które stanowią bazę do wytwarzania tworzyw sztucznych i innych produktów petrochemicznych.
W ramach Programu Rozwoju Petrochemii, PKN Orlen zainwestuje do 2023 roku około 8,3 miliarda złotych w rozbudowę kompleksu Olefin III, co zwiększy możliwości produkcji petrochemikaliów o około 30%. Ta inwestycja czyni rafinerię w Płocku jednym z najbardziej zaawansowanych kompleksów rafineryjno-petrochemicznych w Europie Środkowo-Wschodniej.
5. Technologie produkcji biokomponentów
W odpowiedzi na regulacje dotyczące odnawialnych źródeł energii w transporcie, polskie rafinerie rozwijają technologie związane z produkcją i wykorzystaniem biokomponentów.
Rafineria Gdańska posiada instalację do współuwodornienia olejów roślinnych (proces HVO), która umożliwia produkcję biokomponentów drugiej generacji. Technologia ta pozwala na wykorzystanie odpadów z przemysłu spożywczego, takich jak zużyte oleje kuchenne, do produkcji wysokiej jakości biokomponentów do oleju napędowego.
PKN Orlen również inwestuje w technologie biopaliwowe. W ramach strategii dekarbonizacji, koncern planuje budowę dużej biorafinerii, która będzie produkować zaawansowane biopaliwa drugiej generacji. Ponadto, w zakładach Orlen Południe w Trzebini i Jedliczu powstają instalacje do produkcji bioetanolu z surowców rolniczych oraz UCO FAME (estrów metylowych z olejów posmażalniczych).
Porównanie technologii stosowanych przez różne rafinerie
Porównując technologie stosowane w głównych polskich rafineriach, można zauważyć pewne różnice w strategiach technologicznych:
| Technologia | Rafineria Płocka (Orlen) | Rafineria Gdańska (dawniej Lotos) |
|---|---|---|
| Hydroodsiarczanie | Liczne instalacje HDS, najnowsza z 2019 roku | Instalacje w ramach kompleksu EFRA |
| Hydrokraking | Klasyczne instalacje, planowany Visbreaking | Nowoczesna instalacja MHC (2019) |
| Reforming katalityczny | Instalacja CCR z ciągłą regeneracją katalizatora | Modernizowane instalacje klasyczne |
| Petrochemia | Rozbudowany kompleks Olefin, duże inwestycje w toku | Mniejszy segment petrochemiczny |
| Biokomponenty | Planowana biorafineria, instalacje UCO FAME | Instalacja HVO do współuwodornienia olejów roślinnych |
Rafineria Płocka wyróżnia się bardziej rozbudowanym segmentem petrochemicznym i większą skalą działalności, co wynika z jej historycznej roli jako głównego zakładu przetwórstwa ropy w Polsce. Rafineria Gdańska natomiast postawiła w ostatnich latach na głęboką modernizację podstawowych procesów rafineryjnych w ramach projektu EFRA, co znacząco zwiększyło jej efektywność w zakresie produkcji paliw.
Wpływ technologii na jakość paliw
Zaawansowane technologie stosowane w polskich rafineriach bezpośrednio przekładają się na jakość produkowanych paliw. Najważniejsze parametry jakościowe, na które wpływają omówione technologie to:
- Zawartość siarki: Dzięki zaawansowanym instalacjom hydroodsiarczania, polskie rafinerie produkują paliwa o ultraniskij zawartości siarki - poniżej 10 ppm, co spełnia najostrzejsze normy europejskie. Przekłada się to na mniejszą emisję tlenków siarki podczas spalania paliw.
- Liczba cetanowa (olej napędowy): Procesy hydrokrakingu i hydroodsiarczania pozwalają na uzyskanie oleju napędowego o wysokiej liczbie cetanowej (powyżej 51), co zapewnia lepszy zapłon i sprawniejszą pracę silników Diesla.
- Liczba oktanowa (benzyna): Dzięki instalacjom reformingu katalitycznego i izomeryzacji, polskie rafinerie produkują benzyny o wysokiej liczbie oktanowej (95-98), co zapobiega spalaniu stukowemu w silnikach benzynowych.
- Stabilność oksydacyjna: Nowoczesne procesy uszlachetniania zapewniają lepszą stabilność oksydacyjną paliw, co przekłada się na ich dłuższą przydatność do użycia.
- Właściwości niskotemperaturowe: Specjalistyczne procesy deparafinacji i dodawanie odpowiednich dodatków umożliwiają produkcję paliw zimowych, które zachowują płynność nawet w bardzo niskich temperaturach.
Badania jakości paliw prowadzone regularnie przez Urząd Ochrony Konkurencji i Konsumentów wskazują, że paliwa produkowane przez polskie rafinerie spełniają, a często przewyższają wymagania norm europejskich. W 2022 roku, w testach UOKiK, paliwa z polskich rafinerii osiągały zgodność z normami na poziomie powyżej 98%.
Technologie przyjazne środowisku
Poza podstawowymi procesami produkcyjnymi, polskie rafinerie inwestują w technologie ograniczające ich wpływ na środowisko:
- Instalacje odsiarczania gazów odlotowych: Zarówno Rafineria Płocka, jak i Gdańska posiadają nowoczesne instalacje do redukcji emisji tlenków siarki i azotu z procesów spalania.
- Kogeneracja: Obie rafinerie wykorzystują układy kogeneracyjne do jednoczesnej produkcji energii elektrycznej i ciepła, co zwiększa efektywność energetyczną całego kompleksu.
- Zarządzanie wodą: Wdrażane są zaawansowane systemy oczyszczania ścieków i zamkniętego obiegu wody, które ograniczają zużycie wody świeżej i minimalizują emisję zanieczyszczeń do środowiska wodnego.
- Monitoring emisji: Obie rafinerie posiadają zaawansowane systemy ciągłego monitoringu emisji, które pozwalają na natychmiastową reakcję w przypadku przekroczenia norm.
Szczególnie istotnym trendem jest dążenie do dekarbonizacji procesów rafineryjnych. PKN Orlen ogłosił plan osiągnięcia neutralności klimatycznej do 2050 roku, co będzie wymagało głębokiej transformacji technologicznej. Jednym z kroków w tym kierunku jest rozwój technologii wykorzystania wodoru w procesach rafineryjnych oraz prace nad wychwytywaniem i wykorzystaniem CO₂ (CCU - Carbon Capture and Utilization).
Wyzwania i perspektywy rozwoju
Polskie rafinerie, mimo znaczących inwestycji w nowoczesne technologie, stoją przed szeregiem wyzwań:
- Transformacja energetyczna: Postępująca elektryfikacja transportu i odchodzenie od paliw kopalnych wymaga dywersyfikacji działalności i rozwoju technologii alternatywnych.
- Dekarbonizacja: Restrykcyjne cele redukcji emisji CO₂ w UE oznaczają konieczność rozwijania technologii niskoemisyjnych, takich jak zielony wodór czy syntetyczne paliwa.
- Konkurencja z rafineriami bliskowschodnimi i azjatyckimi: Nowe, energooszczędne rafinerie budowane w regionach o niższych kosztach operacyjnych stanowią wyzwanie dla europejskiego przemysłu rafineryjnego.
- Zmienność jakości ropy naftowej: Konieczność przetwarzania coraz cięższych i bardziej zasiarcząjnych gatunków ropy wymaga dalszych inwestycji w technologie konwersji i oczyszczania.
W odpowiedzi na te wyzwania, polskie rafinerie planują kolejne inwestycje technologiczne, w tym:
- Rozbudowę kompleksu Olefin w Płocku, co zwiększy udział produktów petrochemicznych w strukturze produkcji.
- Rozwój technologii produkcji zaawansowanych biopaliw, w tym budowę biorafinerii.
- Inwestycje w technologie wodorowe, w tym w elektrolizery do produkcji "zielonego wodoru".
- Cyfryzację i automatyzację procesów produkcyjnych w ramach koncepcji Przemysłu 4.0, co pozwoli na dalszą optymalizację efektywności.
Podsumowanie
Polskie rafinerie w ostatnich latach dokonały znaczącego skoku technologicznego, inwestując w zaawansowane procesy produkcyjne, które pozwalają na wytwarzanie paliw najwyższej jakości przy jednoczesnym ograniczaniu wpływu na środowisko. Kompleksy rafineryjne w Płocku i Gdańsku należą obecnie do najnowocześniejszych w Europie, co przekłada się na ich konkurencyjność i wysoką jakość oferowanych produktów.
Wyzwania związane z transformacją energetyczną i dekarbonizacją gospodarki wymagają jednak dalszych inwestycji w nowe technologie, szczególnie w obszarze odnawialnych źródeł energii, produkcji wodoru i zaawansowanych biopaliw. Od skuteczności tych inwestycji zależeć będzie przyszła pozycja polskich rafinerii na europejskim rynku paliw i chemikaliów.
Konsumenci mogą być pewni, że paliwa dostępne na polskim rynku, produkowane przez krajowe rafinerie, spełniają najwyższe standardy jakościowe i środowiskowe, co przekłada się na wydajność silników, mniejsze zużycie paliwa oraz niższą emisję szkodliwych substancji.
