4 Yleiskuvaus toiminnasta Borealis Polymers Oy:n tuotantolaitokset sijaitsevat Porvoon kaupungin Kilpilahden alueella. Petrokemian tuotantolaitokset muodostuvat Olefiinituotannosta sekä Fenoli ja aromaatit - tuotannosta. Tuotantolaitokset on hyvin vahvasti integroitu sekä keskenään että viereiseen jalostamoon ja voimalaitokseen. Petrokemian tuotantolaitosten tuotevirrat on esitetty liitteessä 22.3a. 4.1 Olefiinituotanto Borealis Polymers Oy:n Olefiinituotanto sijaitsee Porvoon kaupungin Kilpilahden teollisuusalueella. Tuotanto jakautuu eteenilaitokseen, propeenilaitokseen ja butadieenilaitokseen. Olefiinituotannon henkilökunnan määrä on noin 99 henkeä. Olefiinituotanto on jatkuvatoimista eli tuotanto toimii keskeytymättömästi. Tuotannon henkilökunta työskentelee viidessä vuorossa. Eteenilaitos on käynnistetty vuonna 1971, butadieenilaitos 1973 ja propeenilaitos 1977. Eteenilaitoksen nykyinen nimelliskapasiteetti on 390 000 t/a, propeenilaitoksen 280 000 t/a ja butadieenilaitoksen 25 000 t/a. Kapasiteetin nosto eteenilaitoksessa arvoon 600 000 t/a ja propeenilaitoksessa arvoon 370 000 t/a tapahtuu toteutuspäätöksestä riippuen aikaisintaan vuonna 2022. Hankkeeseen sisältyy kaksi uutta krakkausuunia (BA-15 ja BA-16) sekä syöttöaineille uusi maanalainen kalliosäiliö. Kalliosäiliön louhinta on aloitettu 2015. Butadieenilaitoksen kapasiteetin nosto arvoon 100 000 t/a tapahtuu toteutuspäätöksestä riippuen aikaisintaan vuonna 2022. Olefiinituotannossa valmistetaan petrokemian tuotteita, jotka käytetään raaka-aineina polyolefiinien ja paperiteollisuuden kemikaalien valmistuksessa. Olefiinituotannon päätuotteet ovat eteeni, propeeni ja butadieeni. Sivutuotteina Olefiinituotannossa valmistuu pyrolyysipolttoöljyä, pyrolyysibensiiniä, vetyä, metaania ja butaani/buteenijakeita. Eteenilaitos Eteenilaitos käsittää eteeni- ja propeenilaitokset. Laitoksen ovat keskenään varsin pitkälle integroituja. Propeenilaitos saa pääosan syötöstään suoraan eteenilaitoksesta ja eteenilaitoksessa syntyvää energiaa käytetään hyväksi laitosten tislauskolonnien energiana. Eteenilaitos jaettaan ISBL- ja OSBL - alueisiin. Eteenilaitoksen ISBL-alue käsittää eteeni- ja propeenilaitosten prosessilaitteet ja OSBL-alue syöttö-, väli- ja tuotesäiliöalueet. Olefiinituotannon raaka-aineet saadaan Neste Oil Oyj:n jalostamolta, raaka-ainetuonteina sekä petrokemian ja muovitehtaiden sisäisinä palautuksina. Eteenilaitos on syöttöaineiden suhteen joustava ja voi käyttää raaka-aineenaan teollisuusbensiiniä, n-pentaania, n- heksaania, butaania, propaania, etaania sekä muita jalostamokaasuja ja jakeita. Raaka-aineet syötetään laimennushöyryn kanssa eteenilaitoksen krakkausuuneihin, joissa syötön hiilivedyt pilkkoutuvat kevyemmiksi, tyydyttymättömiksi hiilivety-yhdisteiksi. Prosessin loppuosa on syntyneiden hiilivetyjen tai hiilivetyryhmien erotusta kuuma- ja kylmätislauksella sekä eteeni- ja propeenituotteiden puhdistusta. SKR\Liite4_Petrokemia2015.docx 1(7) 22.07.2015
Eteenilaitoksen sivutuotteet kierrätetään käyttöön Jalostamolle, Fenoli ja aromaatit - tuotantoon tai muovitehtaille. Olefiinituotannon virtauskaavio on esitetty liitteessä 22.3b. Eteenilaitoksen kapasiteetin kehitys Kapasiteetin nosto eteenilaitoksessa arvoon 600 000 t/a ja propeenilaitoksessa arvoon 370 000 t/a tapahtuu toteutuspäätöksestä riippuen aikaisintaan vuonna 2022. Hankkeeseen sisältyy kaksi uutta krakkausuunia (BA-15 ja BA-16). Samalla suljetaan kaksi tai kolme vanhaa krakkausuunia, joiden energiatehokkuus sekä saannot ovat huonoja. Syöttöaineille louhitaan uusi maanalainen kalliosäiliö. Louhintatyöt on aloitettu kesällä 2015. Butadieenilaitoksen kapasiteetin nosto arvoon 100 000 t/a tapahtuu toteutuspäätöksestä riippuen aikaisintaan vuonna 2022. Kapasiteetinnostohankkeeseen liittyy myös useampia laitteistomuutoksia. Prosessikaasukompressorin etupuolelle lisätään noin 6 MW:n apukompressori pumppaustehon lisäämiseksi. Propeenijäähdytyskompressorin rinnalle lisätään toinen pienempi rinnakkaiskompressori. Kylmäjäähdytyksen ja kylmälaatikon rinnalle lisätään toinen lämmönvaihdinjuna. Viisi nykyistä tislauskolonnia vaihdetaan isommiksi halkaisijaltaan. Kartta kapasiteetinnostoon liittyvistä muutoksista on esitetty liitteessä 22.5. Butadieenilaitos Butadieenilaitoksen ISBL-alue, joka sijaitsee eteenilaitoksen välittömässä läheisyydessä, käsittää laitoksen prosessilaitteet. OSBL-alueella sijaitsee laitoksen syöttösäiliö. Butadieenilaitos on integroitu eteenilaitokseen raaka-aineen ja energian saanniltaan. Butadieenilaitoksessa erotetaan eteenilaitoksen butaaninpoiston ylimenotuotteena saatavasta butaani/buteeni/butadieeni-virrasta 1,3-butadieeni. Butadieenin erotus tehdään uuttotislauksella ja liuottimena käytetään asetonitriiliä, joka vaikuttaa butadieenin haihtuvuuteen. Butadieeni tislataan erilleen liuottimesta kahdessa vaiheessa (matala- ja korkeapainetislaus), minkä jälkeen tuote puhdistetaan ja kuivataan. Butadieenilaitoksen virtauskaavio on esitetty liitteessä 22.3c. 4.2 Olefiinituotannon päästöt ja niiden vaikutus Olefiinituotannon haihtuvien orgaanisten hiilivetyjen hajapäästöt (VOC-päästöt) ovat tasolla 650 tonnia vuodessa. Olefiinituotannon VOC-päästöt vuonna 2012 olivat 645 t, joka on noin 77 % Petrokemian tuotantolaitosten kokonaispäästöistä ja noin 57 % Porvoon Borealiksen kokonaispäästöistä. Teollisuusprosessien VOC-päästöt olivat Suomessa kokonaisuudessaan 9 000 tonnia vuonna 2010. Olefiinituotannon osuus niistä oli noin 7,2 %. SKR\Liite4_Petrokemia2015.docx 2(7) 22.07.2015
Savukaasupäästöt (NO X, SO 2, CO 2 ja hiukkaset) syntyvät krakkausuunien, regenerointiuunien, soihdun ja varavoimageneraattoreiden savukaasuista. Olefiinituotannon päästöjen osuus Borealiksen teollisuusprosessien kokonaispäästöistä oli vuonna 2012 seuraava: Päästö v. 2012 Borealis NO X 263 t 81 % CO 2 400 kt 80 % SO 2 0,01 kg Olematon Hiukkaset 3,5 t 58 % Päästöt on arvioitu laskennallisesti käyttämällä apuna kolmen vuoden välein toistettavia päästömittauksia ja niistä saatuja päästökertoimia, mitattuja polttoaineiden määriä ja niiden lämpöarvoja sekä laskettuja soihdutusmääriä. Olefiinituotannon jätevedet johdetaan Neste Oil Oyj:n öljynjalostamon jätevesilaitoksen kautta puhdistettuna mereen. Olefiinituotannolla on sekundäärijäähdytysvesikierto (makeavesikierto). Tämän jäähdytysvesikierron lämpöteho meriveteen on maksimissaan noin 200 MW. Olefiinituotannon osuus petrokemian lämpökuormituksesta mereen on noin 67 %, mutta koko Kilpilahden alueen jäähdytysvesien lämpökuormituksesta noin 20 %. Jätteiden käsittelyssä on tapahtunut merkittävä muutos keväästä 2013 alkaen. Ennen kaatopaikalle toimitettu sekajäte kerätään nyt energiajakeena ja se toimitetaan energiahyötykäyttöön jätteenpolttolaitokselle. Laitoksen melu ei yleensä ylitä yöajan ohjearvoa (50 db) lähimpien asuntojen kohdalla. Häiriötilanteissa kokonaismelu soihtu mukaan lukien saattaa kuitenkin ylittää yöajan ohjearvon lähimpien asuntojen kohdalla. Myös päiväajan ohjearvo (55 db) saattaa ylittyä muutamien asuntojen kohdalla. 4.3 Fenoli ja aromaatit -tuotanto Fenoli ja aromaatit -tuotanto sijaitsee Porvoon kaupungissa Kilpilahden teollisuusalueella, petrokemian alueella. Tuotanto jakautuu bentseeni-, kumeeni- ja fenolilaitoksiin. Tuotantolaitosten henkilökunnan määrä on noin 85 henkilöä. Tuotannon prosessit ovat jatkuvatoimisia eli tuotanto toimii keskeytymättömästi. Tuotannon henkilökunta työskentelee viidessä vuorossa. Bentseenilaitos on käynnistetty vuonna 1978 ja kumeeni- ja fenolilaitokset vuonna 1981. Laitokset muodostavat integroidun tuotantoketjun. Nykyinen bentseenin nimelliskapasiteetti on 185 000 t/a, kumeenin 300 000 t/a, fenolin 230 000 t/a ja asetonin 145 000 t/a. Fenoli ja aromaatit -tuotanto valmistaa lopputuotteinaan fenolia ja asetonia. Bentseenilaitoksessa valmistettu bentseeni käytetään kumeenin valmistukseen ja kumeeni taas käytetään fenolin ja asetonin valmistukseen. SKR\Liite4_Petrokemia2015.docx 3(7) 22.07.2015
Bentseenilaitos Bentseenilaitoksessa bentseeni erotetaan uuttotislauksella Olefiinituotannosta tulevasta pyrolyysibensiinistä sekä Neste Oil Oyj:n jalostamolta tulevasta bentseenirikkaasta reformaatista. Bentseenilaitoksen bentseeniä käytetään raaka-aineena kumeenin valmistuksessa. Bentseenilaitos jaetaan kahteen alueeseen: prosessi- eli ISBL-alue käsittää bentseenilaitoksen prosessilaitteet, kuten esitislauksen, DPG2-reaktorin, uuttotislauksen ja vetykompressoreiden hallin. Varasto- eli OSBL-alue käsittää välisäiliö- ja tuotesäiliöalueet laitteineen. Bentseeniprosessin alussa on esitislaus. Esitislauksessa erotetaan kevyet ja raskaat komponentit C 6 -virrasta. DPG-2 reaktorissa vedytetään olefiinit ja rikkiyhdisteet. Kevyet ja raskaat jakeet palautetaan putkilinjaa pitkin Neste Oil Oyj:n jalostamolle ja vedytetty C 6 -jae jatkaa uuttotislaukseen. Bentseenin uuttotislauksessa erotetaan bentseeni vedyttystä C 6 -jakeesta ja Neste Oil Oyj:n jalostamolta tulevasta bentseenirikkaasta reformaatista. Uuttotislauksessa (uuttoliuottimena N-formyylimorfoliini) erotettu bentseenijae tislataan edelleen tuotebentseeniksi. Muita tuotteita uuttotislauksesta ovat aromaatiton C 6 -raffinaatti ja tolueenijae, jotka yhdistetään ja palautetaan joko Neste Oil Oyj:n jalostamolle bensiinikomponenteiksi tai eteenille krakkauksen syöttöön. Bentseenituotannon virtauskaavio on esitetty liitteessä 22.3d. Kumeenilaitos Kumeenilaitoksen tuotantokapasiteetti on 300 000 tonnia kumeenia vuodessa. Kumeenin valmistuksen raaka-aineet ovat bentseeni ja Neste Oil Oyj:n jalostamolta tuleva FCCpropeeni tai Borealis Polymers Oy:n eteenilaitoksen tuotepropeeni. Kumeeniylaitos jaetaan kahteen alueeseen: Prosessi- eli ISBL-alue käsittää alkylointireaktorin, tislauskolonnit ja transalkylointireaktorin sekä kuumaöljyuunin. Varasto- eli OSBL-alue käsittää välisäiliö- ja tuotesäiliöalueet laitteineen. Alkylointireaktorissa bentseeni ja propeeni reagoivat kumeeniksi ja di-isopropyylibentseeniksi (DIPB). Jonkin verran muodostuu myös raskaampia polyisopropyylibentseenejä. Transalkyloinnissa polyisopropyylibentseenit (lähinnä DIPB) reagoivat edelleen bentseenin kanssa muodostaen lisää kumeenia. Molemmissa reaktoreissa on kuiva, kiinteä zeoliittikatalyytti. Reaktiotuotteesta puhdistetaan tuotekumeeni kolmivaiheisella tislauksella. Ensimmäisessä tislauskolonnissa reaktiotuotteesta erotetaan propaani ja sitä kevyemmät hiilivedyt. Propaani toimitetaan putkilinjaa pitkin muovitehtaille tai palautetaan eteenilaitoksen krakkausuuneille. Propaaninpoiston jälkeen erotetaan edelleen bentseeni ja kumeenia kevyemmät jakeet. Nämä jakeet palautetaan bentseenilaitokseen. Bentseeni kierrätetään takaisin alkylointi- ja SKR\Liite4_Petrokemia2015.docx 4(7) 22.07.2015
transalkylointireaktorille. Kumeenikolonnissa tuotekumeeni saadaan kolonnin huipulta raskaiden komponenttien jäädessä pohjavirtaan. Prosessin hyötysuhteen parantamiseksi kumeenikolonnin pohjavirrasta erotetaan DIPBkolonnissa di-isopropyylibentseeni (DIPB) ja tri-isopropyylibentseeni (TIPB), jotka kierrätetään takaisin transalkylointiin. Muut raskaat komponentit johdetaan yhdessä fenolilaitoksen raskaiden hiilivetyjakeiden kanssa kuumaöljyuunilla poltettavaksi. Kuumaöljyuuni uusittiin keväällä 2015. Investoinnin tarkoituksena oli korvata vanha uuni, parantaa energiatehokkuutta ja pienentää lämpöhäviöitä. Investoinnin myötä fenolilaitoksen raaka-asetonikolonnin ja raskaiden hiilivetyjen poistokolonnin kiehutukset siirretään korkeapainehöyrystä kuumaöljylle. Kuumaöljyuunin polttokaasun kulutus kasvaa noin 79 600 MWh/a ja CO 2 -päästöt suurenevat noin 17 300 t/a. Nesteen voimalaitoksen korkeapainehöyryn käytön vähentäminen kuitenkin vähentää CO 2 -päästöjä noin 29 400 t/a. Uuden kuumaöljyuunin NOx-päästöt nousevat tasolta 51 tonnia vuodessa arviolta tasolle 65 tonnia vuodessa. Uuden kuumaöljyuunin polttoteho on 69 MW ja lämpöteho on 56 MW. Polttokaasun laatu on 92 tilavuus-% metaania, 4 tilavuus-% vetyä ja 4 tilavuus-% typpeä. Kumeenilaitoksen virtauskavio on esitetty liitteessä 22.3e. Fenolilaitos Fenolilaitoksen nimelliskapasiteetti on 230 000 tonnia fenolia vuodessa ja 145 000 tonnia asetonia vuodessa. Fenolin valmistuksen raaka-aineena on kumeeni, joka hapetetaan ilman hapella kumeenihydroperoksidiksi. Fenolilaitos jaetaan kahteen alueeseen: Prosessi eli ISBL-alue käsittää prosessilaitteet sekä ilmakompressoreiden hallin. Varasto- eli OSBL-alue käsittää väli- ja tuotesäiliöalueet laitteineen. Fenolilaitos voidaan jakaa seuraaviin prosessivaiheisiin: kumeenin hapetus, kumeenihydroperoksidin väkevöinti, kumeenihydroperoksidin hajotus fenoliksi ja asetoniksi, hajotustuotteen neutralointi ja pesu, tuotteiden tislaus ja puhdistus fenoliksi ja asetoniksi, hiilivetyjen talteenotto, fenolitervan krakkaus sekä poistovesien käsittely. Kumeeni hapetetaan ilman hapella nestefaasissa kumeenihydroperoksidiksi (CHP) sarjaan kytketyissä hapetusreaktoreissa. Reaktioseoksen CHP-pitoisuus nostetaan reaktorisarjoissa noin 25 30 %:iin, jonka jälkeen liuos väkevöidään kolmivaiheisessa alipainetislauksessa. Reagoimaton kumeeni palautetaan hapetukseen ja noin 82 %:iin väkevöity kumeenihydroperoksidi hajotetaan rikkihappokatalyytin avulla fenoliksi ja asetoniksi. Tämän jälkeen seos neutraloidaan ja jaetaan tislausosassa asetoni-, fenoli-, hiilivety- ja tervajakeisiin. Asetonijakeesta puhdistetaan tislauksella tuoteasetoni ja fenolijakeesta tislauksella tuotefenoli. Hiilivetyjen talteenotossa hiilivetyjakeesta erotetaan kumeeni ja alfa-metyylistyreeni (AMS). Vedytyksessä kumeenivirrassa oleva AMS vedytetään kumeeniksi ja se palaa hapetuksen SKR\Liite4_Petrokemia2015.docx 5(7) 22.07.2015
raaka-aineeksi. Kevyet hiilivedyt palautetaan Neste Oil Oyj:n jalostamolle bensiinin valmistukseen. Fenolilaitoksen hyötysuhdetta parannetaan krakkaamalla termisesti fenolin tislauksessa erotettuja raskaita hiilivetyjä kumeeniksi, alfametyylistyreeniksi ja fenoliksi, jotka palautetaan tuotteiden tislaukseen. Fenolipitoisia poistovesiä syntyy prosessin neutralointi- ja pesuvaiheessa. Fenolilaitoksen vedet esikäsitellään strippauskolonnissa, jossa fenoli otetaan talteen. Vedet jatkokäsitellään Neste Oil Oyj:n biologisessa jätevedenpuhdistuksessa. Fenolilaitoksen virtauskavio on esitetty liitteessä 22.3f. 4.4 Fenoli ja aromaatit -tuotannon päästöt ja niiden vaikutus Fenoli ja aromaatit -tuotannon VOC-päästöt ovat noin 200 tonnia vuodessa. VOC-päästöjen haitallisin komponentti on bentseeni. Bentseeni on syöpäsairauden vaaraa aiheuttava aine. Bentseenin työhygieeninen raja-arvo on 1 ppm, jota bentseeni- ja kumeenilaitoksilla valvotaan jatkuvatoimisella henkilösuoja-analysaattorilla. Muilta osin päästöjen hiilivedyt eivät ole erityisen haitallisia esim. alailmakehän otsonin muodostuksen kannalta, joten vaikutus ympäristöön on vähäinen. Laitoksen päästöt ovat kuitenkin osa Kilpilahden alueen kokonaispäästöjä. NO X -, CO 2 -, SO 2 - ja hiukkaspäästöt syntyvät vedynkuumennusuunin, kuumaöljyuunin, hönkienpolttouunien ja soihdun savukaasuista. Vuoden 2012 päästöt on arvioitu laskennallisesti käyttämällä apuna 2010 suoritettuja savukaasumittauksia ja niistä saatuja päästökertoimia, mitattuja polttoaineiden määriä ja niiden lämpöarvoja. Savukaasupäästöjen osuus Borealiksen kokonaispäästöistä vuonna 2012 oli seuraava: Päästö Osuus Borealiksen v. 2012 kokonaispäästöstä NO X 49 t 15 % CO 2 70 kt 17 % SO 2 3,4 t 100 % Hiukkaset 2,5 t 42 % Esikäsitellyt jätevedet johdetaan Neste Oil Oyj:n öljynjalostamon jätevesilaitoksen kautta puhdistettuna mereen. Fenoli ja aromaatit -tuotannolla on oma sekundäärijäähdytysvesikierto (makeavesikierto). Tämän jäähdytysvesikierron lämpöteho meriveteen on noin 100 MW. Fenoli ja aromaatit - tuotannon osuus petrokemian lämpökuormituksesta mereen on noin 33 %, mutta koko Kilpilahden alueen jäähdytysvesien lämpökuormituksesta noin 9 %. SKR\Liite4_Petrokemia2015.docx 6(7) 22.07.2015
Jätteiden käsittelyssä on tapahtunut merkittävä muutos keväästä 2013 alkaen. Ennen kaatopaikalle toimitettu sekajäte kerätään nyt energiajakeena ja se toimitetaan energiahyötykäyttöön jätteenpolttolaitokselle. Alueen melu ei yleensä ylitä yöajan ohjearvoa (50 db) lähimpien asuntojen kohdalla. Uusi ilmakompressori, joka käynnistyi 2007, on edellistä suurempi, mutta uuden tekniikan myötä sen melutaso on pienempi kuin aiemmin käytössä olleen laitteen. SKR\Liite4_Petrokemia2015.docx 7(7) 22.07.2015