W ostatnich latach polskie rafinerie przechodzą intensywną modernizację technologiczną. Inwestycje w nowoczesne rozwiązania mają na celu nie tylko zwiększenie efektywności produkcji, ale również ograniczenie wpływu na środowisko naturalne. Przyjrzyjmy się najważniejszym innowacjom wdrażanym w polskim sektorze rafineryjnym i ich znaczeniu dla przyszłości branży.

Stan polskiego przemysłu rafineryjnego

Polski sektor rafineryjny jest zdominowany przez dwa główne podmioty: PKN Orlen z rafinerią w Płocku oraz Grupę Lotos z rafinerią w Gdańsku (obecnie w procesie fuzji z PKN Orlen). Łączna moc przerobowa tych dwóch zakładów wynosi około 33 mln ton ropy naftowej rocznie, co czyni polski przemysł rafineryjny jednym z największych w Europie Środkowo-Wschodniej.

Polskie rafinerie stoją przed szeregiem wyzwań, które wymuszają inwestycje w nowe technologie:

  • Rosnące wymagania dotyczące jakości produktów naftowych (niższa zawartość siarki, wyższe liczby oktanowe)
  • Zaostrzające się normy emisyjne i środowiskowe
  • Zmieniająca się struktura popytu (spadek zapotrzebowania na cięższe frakcje, wzrost popytu na lekkie produkty)
  • Konieczność przerobu coraz trudniejszych gatunków ropy
  • Presja konkurencyjna ze strony nowoczesnych rafinerii z regionu Zatoki Perskiej i Azji
  • Wyzwania związane z transformacją energetyczną i dekarbonizacją

Kluczowe innowacje technologiczne w polskich rafineriach

1. Kompleks EFRA (Efektywna Rafinacja) w rafinerii Grupy Lotos

Jedną z najważniejszych inwestycji technologicznych w polskim sektorze rafineryjnym ostatnich lat był Projekt EFRA (Efektywna Rafinacja) zrealizowany w gdańskiej rafinerii Grupy Lotos. Ta inwestycja o wartości ponad 2,3 mld zł została zakończona w 2019 roku i obejmowała:

  • Instalację opóźnionego koksowania (DCU - Delayed Coking Unit)
  • Instalację hydrokonwersji benzyny koksowej (CNHT)
  • Instalację produkcji wodoru (HGU)
  • Rozbudowę instalacji odzysku siarki (SRU/TGTU)

Dzięki kompleksowi EFRA, rafineria Lotos może przetwarzać ciężką pozostałość próżniową, która wcześniej była wykorzystywana do produkcji niskomarżowego ciężkiego oleju opałowego, na wysokowartościowe produkty jak oleje napędowe i paliwa lotnicze. Szacuje się, że inwestycja ta zwiększyła marżę rafineryjną o około 2 USD na baryłce przerobionej ropy.

"Projekt EFRA to przełomowa inwestycja, która pozwoliła nam zwiększyć głębokość przerobu ropy naftowej i dołączyć do grona najnowocześniejszych rafinerii w Europie" - mówił Mateusz Bonca, były prezes Grupy Lotos.

2. Program Inwestycyjny MEGA w Rafinerii Płockiej (PKN Orlen)

W PKN Orlen realizowany jest szereg inwestycji w ramach Programu Inwestycyjnego MEGA, mającego na celu modernizację i rozbudowę Rafinerii Płockiej. Kluczowe projekty obejmują:

  • Instalacja Metatezy - umożliwiająca przetwarzanie frakcji C4 na wysokowartościowe produkty petrochemiczne, w tym propylen, który jest podstawowym surowcem do produkcji polipropylenu
  • Instalacja Visbreakingu - technologia poprawiająca jakość ciężkich pozostałości próżniowych i zwiększająca uzysk lekkich frakcji
  • Kompleks Hydrokrakingu (HON VII) - instalacja umożliwiająca produkcję wysokiej jakości olejów napędowych i paliw lotniczych z frakcji próżniowych

Warto podkreślić, że instalacja Metatezy w Płocku jest jedną z największych tego typu na świecie, co świadczy o zaawansowaniu technologicznym polskiego przemysłu rafineryjnego.

3. Instalacje do produkcji biopaliw

Odpowiadając na wymogi dotyczące zwiększenia udziału odnawialnych źródeł energii w transporcie, polskie rafinerie inwestują w instalacje do produkcji biopaliw:

  • HVO (Hydrogenated Vegetable Oil) - PKN Orlen realizuje projekt budowy instalacji do produkcji biokomponentów drugiej generacji w technologii współuwodornienia (co-hydroprocessing). Technologia ta pozwala na produkcję odnawialnego diesla z olejów roślinnych i tłuszczów odpadowych
  • Instalacja do produkcji glikolu propylenowego - w Trzebini powstała nowoczesna instalacja wykorzystująca glicerynę (produkt uboczny z produkcji biodiesla) do wytwarzania glikolu propylenowego
  • Biorafinerie - PKN Orlen planuje budowę biorafinerii w Krośnie Odrzańskim

4. Cyfryzacja i automatyzacja procesów rafineryjnych

Polskie rafinerie coraz szerzej wdrażają rozwiązania z zakresu Przemysłu 4.0, w tym:

  • Zaawansowane systemy kontroli procesów (APC - Advanced Process Control) - pozwalające na optymalizację parametrów pracy instalacji w czasie rzeczywistym
  • Diagnostykę predykcyjną - systemy monitorujące stan urządzeń i przewidujące potencjalne awarie
  • Digital Twin - cyfrowe bliźniaki instalacji przemysłowych umożliwiające symulację różnych scenariuszy operacyjnych bez ryzyka dla rzeczywistych procesów
  • Systemy planowania i harmonogramowania produkcji - optymalizujące wykorzystanie instalacji i maksymalizujące marże

Korzyści z innowacji technologicznych

  • Zwiększenie głębokości przerobu ropy naftowej (z 76% do ponad 90%)
  • Wzrost marży rafineryjnej o 2-3 USD/bbl
  • Redukcja emisji CO2 i innych zanieczyszczeń
  • Możliwość produkcji paliw spełniających najwyższe normy jakościowe
  • Elastyczność w doborze gatunków przerabianej ropy
  • Lepsza integracja rafinerii z petrochemią

Wyzwania technologiczne

  • Wysokie koszty inwestycji (rzędu miliardów złotych)
  • Długi czas realizacji projektów (3-5 lat)
  • Konieczność czasowego wyłączania części instalacji podczas modernizacji
  • Potrzeba wykwalifikowanej kadry do obsługi zaawansowanych technologii
  • Ryzyko szybkiego starzenia się technologii w obliczu zmian regulacyjnych
  • Niepewność co do przyszłości popytu na paliwa kopalne

Technologie ochrony środowiska w rafineriach

Nowoczesne rafinerie to nie tylko instalacje produkcyjne, ale również zaawansowane systemy ochrony środowiska. W polskich zakładach rafineryjnych wdrażane są:

1. Technologie ograniczania emisji zanieczyszczeń do atmosfery

  • Zaawansowane systemy odsiarczania gazów odlotowych (TGTU - Tail Gas Treatment Unit)
  • Instalacje do redukcji emisji tlenków azotu (NOx) i tlenków siarki (SOx)
  • Systemy monitoringu emisji w czasie rzeczywistym
  • Hermetyzacja procesów przeładunkowych i magazynowych

2. Gospodarka wodno-ściekowa

  • Nowoczesne oczyszczalnie ścieków przemysłowych z technologią biologicznego oczyszczania
  • Systemy zamkniętych obiegów wody chłodniczej
  • Technologie odzysku wody z procesów technologicznych
  • Monitoring jakości wód gruntowych wokół rafinerii

3. Gospodarka odpadami

  • Technologie zagospodarowania zużytych katalizatorów
  • Systemy odzysku energii z odpadów
  • Minimalizacja ilości wytwarzanych szlamów i osadów

Efekty środowiskowe:

Dzięki wdrożonym innowacjom technologicznym, polska rafineria w Płocku zredukowała emisję:

  • SO2 o 80% w stosunku do poziomu z 2000 roku
  • NOx o 45% w stosunku do poziomu z 2000 roku
  • Pyłów o 70% w stosunku do poziomu z 2000 roku

Podobne efekty osiągnięto w rafinerii w Gdańsku.

Przyszłość technologii rafineryjnych w Polsce

W obliczu transformacji energetycznej i dążenia do gospodarki niskoemisyjnej, przyszłość polskich rafinerii będzie związana z:

1. Integracja rafinerii z petrochemią

Trend ten jest już widoczny w strategiach polskich firm rafineryjnych, które coraz silniej inwestują w petrochemię jako obszar o większym potencjale wzrostu niż tradycyjne paliwa. PKN Orlen realizuje Program Rozwoju Petrochemii o wartości około 8,3 mld zł, który obejmuje:

  • Budowę kompleksu Olefin III w Płocku
  • Rozbudowę zdolności produkcyjnych fenolu
  • Rozwój produkcji biotworzyw i materiałów biodegradowalnych

2. Technologie niskoemisyjne i odnawialne

Przyszłość rafinerii to również technologie pozwalające na redukcję emisji CO2 i zwiększenie udziału odnawialnych źródeł energii:

  • Technologie wychwytywania i składowania dwutlenku węgla (CCS - Carbon Capture and Storage)
  • Produkcja zielonego wodoru poprzez elektrolizę wody z wykorzystaniem energii z OZE
  • Technologie Power-to-X, pozwalające na konwersję energii elektrycznej z OZE na paliwa syntetyczne
  • Zaawansowane biopaliwa trzeciej generacji (np. z alg)

3. Zaawansowana analityka danych i sztuczna inteligencja

Kolejnym kierunkiem rozwoju technologicznego rafinerii będzie jeszcze szersze wykorzystanie big data i sztucznej inteligencji:

  • Systemy optymalizacji całego łańcucha wartości od zakupu ropy po dystrybucję produktów
  • Zaawansowane modele predykcyjne do prognozowania popytu i optymalizacji produkcji
  • Systemy wspomagania decyzji oparte na sztucznej inteligencji
  • Robotyzacja procesów inspekcji i utrzymania ruchu (np. drony do inspekcji instalacji)

"Przyszłość rafinerii to nie tylko głęboki przerób ropy, ale przede wszystkim inteligentne zarządzanie energią, minimalizacja śladu węglowego i integracja z gospodarką o obiegu zamkniętym. Polskie rafinerie stopniowo wchodzą na tę drogę, a tempo transformacji będzie uzależnione od regulacji, sytuacji rynkowej i dostępnych technologii" - prof. Marek Ściążko, ekspert ds. technologii rafineryjnych.

Podsumowanie

Polskie rafinerie przechodzą intensywną modernizację technologiczną, która ma na celu zwiększenie ich konkurencyjności, efektywności energetycznej i ograniczenie wpływu na środowisko. Wdrażane innowacje pozwalają na produkcję paliw najwyższej jakości, przy jednoczesnym zmniejszeniu emisji zanieczyszczeń i zwiększeniu elastyczności produkcyjnej.

Wyzwaniem na przyszłość będzie pogodzenie inwestycji w istniejące aktywa rafineryjne z transformacją w kierunku gospodarki niskoemisyjnej. Polskie koncerny naftowe podejmują ten wysiłek, inwestując równolegle w tradycyjne technologie rafineryjne, petrochemię oraz nowe obszary, jak odnawialne źródła energii, biopaliwa czy wodór.

Jeśli polskie rafinerie będą kontynuować obecny kierunek rozwoju technologicznego, mają szansę nie tylko utrzymać konkurencyjność w zmieniającym się otoczeniu, ale również odegrać istotną rolę w transformacji energetycznej kraju i regionu.