Processmässig statusbedömning och optimering av bensenverket vid SSAB Oxelösund AB

Sammanfattning

SSAB Oxelösund producerar järn i masugnsprocessen. Som bränsle och

reduceringsmedel av järnmalmen används koks. Koks bildas genom

torrdestillering av stenkol, s.k. koksning. Som en biprodukt vid koksning

bildas koksugnsgas. Innan koksugnsgasen kan användas för uppvärmning av

stålverk, valsverk och koksverk renas den från bl.a. BTX (bensen, toluen

och xylen) och naftalen.

Bensenutvinningen sker i tre steg med en skrubber, en avdrivare och en

fraktioneringskolonn. Urtvättningen av BTX och naftalen sker i motström i

en skrubber med en petroleumolja, men verket är konstruerat för en

mineralolja som användes tidigare. Vid byte av oljesort förlorades en del

av förståelsen för processen. Oljans viskositet ökar med tiden eftersom den

polymeriseras. Viskositetsökningen leder till minskad produktion eftersom

cirkulationspumparna inte orkar pumpa runt oljan. När oljans viskositet

blir för hög måste verket stoppas och oljan bytas ut. Detta sker 2-

3gånger/år och medför en stor kostnad både p.g.a. att ny olja måste köpas

in och företaget går miste om inkomsterna från bensenproduktionen under

stoppet. Det försvinner ungefär 3m3 tjärolja ur systemet varje vecka. Det

är möjligt att den försvinner i naftalenavdraget på fraktioneringskolonnen.

Examensarbetet syftar till att ge ökad förståelse för bensenproduktionen,

både urtvättningen och efterbehandlingen. Först gjordes en processmässig

statusbedömning av bensenverket och sedan gjordes ett optimeringsförsök.

Under statusbedömningen gjordes mätningar av sammansättningen för det som

lämnar systemet via naftalenbotten. De visade att ungefär 16kg/h olja

(2,3m3/vecka)lämnade systemet via fraktioneringskolonnens naftalenavdrag.

För att minska oljeförlusten och motverka ansamlingen av naftalen i

tjäroljan gjordes försök att höja temperaturen på naftalenbotten. En

höjning av naftalenhalten på fraktioneringskolonnens naftalenavdrag

åstadkoms genom en höjning av temperaturen på naftalenbotten. Även en hög

temperatur ovan naftalenbotten och en liten skillnad i temperaturen ovan

och under naftalenbotten visade sig ha en positiv inverkan på

naftalenhalten. Naftalenkoncentrationen i naftalenavdraget ökade från 20-

30% till 50 % när temperaturen på naftalenbotten ökades från 128°C till 135°

C.

För att undersöka viskositetens påverkan på urtvättningen mättes

viskositeten på tjäroljan samt halterna BTX och naftalen i avdriven

respektive anrikad tjärolja. Det visade sig att BTX halterna och

urtvättningen av BTX minskade med ökande viskositet. Naftalenhalterna i

tjäroljan ökar med viskositeten, vilket tyder på en ansamling av naftalen i

tjäroljan. Detta stämmer väl överens med mätningarna som gjordes på

fraktioneringskolonnen, där endast 4kg/h naftalen lämnade systemet.

Naftalenurtvättningen gick inte att statistiskt säkerställa. Vid vissa

tillfällen var urtvättningen positiv medan den vid andra tillfällen var

negativ, alltså naftalen överfördes från den avdrivna tjäroljan till den

renade koksugnsgasen.

För att öka förståelsen för Bensenavdrivaren samt för att försöka minska

oljeförlusten men ändå behålla samma bensenproduktion utförs ett 23-

fullfaktorförsök på dess börvärden. En hög topptemperatur och en låg

ingående temperatur i kombination med ett lågt ångflöde gav en god

avdrivning av BTX och en låg avdrivning av de lätta fraktionerna av

tjäroljan.

Sammanfattningsvis resulterade examensarbetet i en ökad förståelse för

bensenanläggningen. Temperaturen på naftalenbotten ökades från 125C till

135C.