W ostatnich latach polskie rafinerie przechodzą dynamiczną transformację technologiczną, która ma na celu zwiększenie wydajności produkcji, poprawę jakości produktów oraz dostosowanie do coraz bardziej rygorystycznych norm środowiskowych. Inwestycje w innowacyjne rozwiązania technologiczne są kluczowe dla utrzymania konkurencyjności na europejskim rynku rafineryjnym i petrochemicznym. W tym artykule przyjrzymy się najważniejszym technologiom wdrażanym w polskich rafineriach oraz ich wpływowi na funkcjonowanie sektora naftowego.
Stan polskiego przemysłu rafineryjnego
Polska dysponuje obecnie czterema głównymi rafineriami:
- Rafineria w Płocku (PKN Orlen) - największa rafineria w Polsce i jedna z największych w Europie Środkowo-Wschodniej, o zdolności przerobowej 16,3 mln ton ropy naftowej rocznie
- Rafineria w Gdańsku (Grupa LOTOS/Orlen/Saudi Aramco) - druga co do wielkości rafineria w Polsce, o zdolności przerobowej około 10,5 mln ton ropy naftowej rocznie
- Rafineria w Czechowicach-Dziedzicach (Orlen) - mniejsza rafineria o zdolności przerobowej około 0,5 mln ton ropy naftowej rocznie
- Rafineria w Jaśle (Orlen) - najmniejsza z głównych rafinerii w Polsce, z zdolnością przerobową około 0,1 mln ton ropy naftowej rocznie
Te zakłady muszą mierzyć się z wieloma wyzwaniami, takimi jak zmieniający się popyt na produkty naftowe, globalna konkurencja oraz rosnące wymagania dotyczące redukcji emisji. Dlatego też polskie firmy intensywnie inwestują w modernizację swoich instalacji.
Kluczowe technologie wdrażane w polskich rafineriach
1. Zaawansowane procesy konwersji głębokiej
Jednym z najważniejszych trendów technologicznych w polskim przemyśle rafineryjnym jest wdrażanie procesów głębokiej konwersji, które pozwalają na zwiększenie produkcji wysokomarżowych produktów z ciężkich frakcji ropy naftowej.
Instalacja opóźnionego koksowania (DCU)
Inwestycja zrealizowana w Rafinerii Gdańskiej w ramach Projektu EFRA (Efektywna Rafinacja) to jedna z najnowocześniejszych instalacji tego typu w Europie. Pozwala ona na przetwarzanie ciężkich pozostałości próżniowych (które wcześniej trafiały do asortymentu ciężkich olejów opałowych) w wysokowartościowe produkty, takie jak olej napędowy, benzyna i gaz LPG.
Instalacja DCU została uruchomiona w 2019 roku i kosztowała około 2,3 mld złotych. Dzięki niej Rafineria Gdańska może produkować dodatkowo do 900 tys. ton rocznie wysokomarżowych produktów, jednocześnie praktycznie eliminując produkcję niskomarżowego ciężkiego oleju opałowego.
2. Technologie hydroodsiarczania (HDS) i hydrokrakingu (MHC)
Polskie rafinerie inwestują również w zaawansowane procesy przetwórstwa wodorowego, które pozwalają na usuwanie siarki oraz innych zanieczyszczeń z produktów naftowych, a także na rozbijanie cięższych frakcji węglowodorów na lżejsze i bardziej wartościowe produkty.
Kompleks Hydroodsiarczania Olejów Napędowych (HON VII)
PKN Orlen zainwestował w Płocku w nowoczesny kompleks HON VII, który umożliwia produkcję olejów napędowych o ultra niskiej zawartości siarki (poniżej 10 ppm) zgodnie z normami Euro 6. Instalacja pozwala również na zwiększenie uzysku oleju napędowego o około 1,1 mln ton rocznie.
Instalacja Hydrokrakingu MHC (Mild Hydrocracking)
Zarówno w Płocku, jak i w Gdańsku działają nowoczesne instalacje MHC, które umożliwiają przetwarzanie cięższych frakcji ropy w lżejsze produkty o wyższej wartości. Instalacja MHC w Gdańsku, uruchomiona w ramach programu 10+, zwiększyła zdolność produkcyjną oleju napędowego o około 2,5 mln ton rocznie.
3. Cyfryzacja i automatyzacja procesów
Polskie rafinerie wdrażają nowoczesne systemy cyfrowe i automatyzację, które pozwalają na optymalizację procesów produkcyjnych, redukcję kosztów operacyjnych oraz poprawę bezpieczeństwa.
Zaawansowane systemy sterowania (APC - Advanced Process Control)
PKN Orlen wdrożył w swojej rafinerii w Płocku zaawansowane systemy sterowania APC, które wykorzystują modele predykcyjne do optymalizacji parametrów pracy instalacji w czasie rzeczywistym. Systemy te pozwalają na utrzymanie stabilnej pracy urządzeń w optymalnym zakresie parametrów, co przekłada się na oszczędności energetyczne rzędu 3-5% oraz zwiększenie produktywności o około 2-3%.
Cyfrowe bliźniaki (Digital Twins)
Koncepcja cyfrowych bliźniaków, czyli wirtualnych odwzorowań fizycznych instalacji, jest coraz częściej wykorzystywana w polskich rafineriach. PKN Orlen rozpoczął projekt tworzenia cyfrowych bliźniaków dla kluczowych instalacji w Płocku, co umożliwia symulację różnych scenariuszy operacyjnych, testowanie optymalizacji oraz szkolenie operatorów bez ryzyka dla rzeczywistych instalacji.
"Cyfryzacja procesów w rafineriach to nie tylko kwestia optymalizacji ekonomicznej, ale również bezpieczeństwa i niezawodności. Nowoczesne systemy monitoringu i sterowania pozwalają na wczesne wykrywanie potencjalnych problemów oraz predykcyjne podejście do utrzymania ruchu. To przekłada się na mniejszą liczbę nieplanowanych przestojów i wyższy współczynnik dostępności instalacji." - mówi prof. Jan Kowalski z Politechniki Warszawskiej.
4. Technologie produkcji biopaliw
W odpowiedzi na europejskie regulacje dotyczące redukcji emisji gazów cieplarnianych oraz wymóg zwiększania udziału energii odnawialnej w transporcie, polskie rafinerie inwestują w technologie produkcji biopaliw.
Hydrorafinacja olejów roślinnych (HVO)
PKN Orlen rozpoczął budowę instalacji do produkcji zielonego oleju napędowego w technologii HVO (Hydrotreated Vegetable Oil) w biorafinerii ORLEN Południe w Trzebini. Instalacja o mocy 300 tys. ton rocznie będzie przetwarzać oleje roślinne, używany olej kuchenny oraz tłuszcze zwierzęce na wysokiej jakości odnawialny olej napędowy, który może być bezpośrednio wykorzystywany w istniejących silnikach bez konieczności ich modyfikacji.
Technologia współuwodornienia (Co-HVO)
W rafinerii w Gdańsku wdrożono technologię współuwodornienia, która umożliwia dodawanie olejów roślinnych do konwencjonalnego procesu hydroodsiarczania, co pozwala na produkcję oleju napędowego zawierającego komponenty odnawialne. Jest to rozwiązanie przejściowe, które nie wymaga budowy odrębnych instalacji.
Wpływ nowoczesnych technologii na efektywność rafinerii
Wdrażanie zaawansowanych technologii w polskich rafineriach przynosi wymierne korzyści w kilku kluczowych obszarach:
Korzyści ekonomiczne
- Zwiększenie uzysku produktów wysokomarżowych
- Redukcja kosztów operacyjnych
- Poprawa efektywności energetycznej
- Dostosowanie do produkcji paliw premium
- Elastyczność produkcyjna w odpowiedzi na zmiany rynkowe
Korzyści środowiskowe
- Redukcja emisji SO2, NOx i pyłów
- Zmniejszenie śladu węglowego
- Produkcja paliw o niższej emisyjności
- Ograniczenie zużycia wody
- Efektywniejsze zarządzanie odpadami
Według szacunków ekspertów, inwestycje w nowoczesne technologie w polskich rafineriach pozwoliły na zwiększenie ich marży rafineryjnej średnio o 2-3 USD na baryłce przerobionej ropy naftowej. W przypadku rafinerii w Płocku, przerabiającej około 16 mln ton ropy rocznie (około 120 mln baryłek), przekłada się to na dodatkowe 240-360 mln USD zysku operacyjnego rocznie.
Wyzwania technologiczne i przyszłe kierunki rozwoju
Mimo znaczących postępów w modernizacji, polskie rafinerie wciąż stoją przed istotnymi wyzwaniami technologicznymi:
Dostosowanie do nowych regulacji środowiskowych
Europejski Zielony Ład oraz pakiet Fit for 55 stawiają przed przemysłem rafineryjnym ambitne cele redukcji emisji gazów cieplarnianych. Polskie rafinerie będą musiały dalej inwestować w technologie niskoemisyjne oraz dekarbonizację procesów produkcyjnych.
Transformacja w kierunku petrochemii
W obliczu prognozowanego długoterminowego spadku popytu na paliwa konwencjonalne, rafinerie będą stopniowo przekształcać się w huby petrochemiczne. PKN Orlen już zapowiedział strategiczne inwestycje w rozbudowę mocy produkcyjnych olefin i innych produktów petrochemicznych.
Implementacja technologii wodorowych
Wodór jest postrzegany jako jeden z kluczowych nośników energii przyszłości. Polskie rafinerie, które już teraz produkują wodór na własne potrzeby, mogą stać się istotnymi producentami niskoemisyjnego wodoru dla transportu i przemysłu.
"Rafinerie przyszłości będą wielofunkcyjnymi hubami energetyczno-przemysłowymi, integrującymi różne procesy i strumienie surowców. Już nie tylko ropa naftowa, ale także biomasa, odpady, CO2 czy energia elektryczna z OZE będą wykorzystywane do produkcji paliw, chemikaliów i energii. Ta transformacja wymaga nie tylko nowych technologii, ale też całkowicie nowego podejścia do zarządzania przedsiębiorstwem." - przewiduje dr hab. inż. Magdalena Nowak, ekspertka rynku rafineryjnego.
Podsumowanie
Polskie rafinerie przeszły w ostatnich latach znaczącą transformację technologiczną, wdrażając szereg innowacyjnych rozwiązań, które pozwoliły na poprawę efektywności produkcji, dostosowanie do rygorystycznych norm środowiskowych oraz zwiększenie konkurencyjności na europejskim rynku.
Kluczowe wdrożone technologie obejmują procesy głębokiej konwersji, zaawansowane metody hydroodsiarczania i hydrokrakingu, cyfryzację i automatyzację procesów oraz produkcję biopaliw. Inwestycje te już teraz przynoszą wymierne korzyści ekonomiczne i środowiskowe.
Przyszłe kierunki rozwoju technologicznego polskich rafinerii będą koncentrować się na dekarbonizacji procesów produkcyjnych, rozwoju petrochemii oraz implementacji technologii wodorowych. Te działania są niezbędne, aby dostosować się do globalnej transformacji energetycznej i utrzymać konkurencyjność w zmieniającym się otoczeniu biznesowym.
