JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Tämän kandidaatintyön tavoitteena on selvittää, millaisia sivuvirtoja muodostuu petrokemian teollisuudessa ja miten niitä voidaan hyödyntää. Työ keskittyy peruspetrokemikaalien ja muovien valmistuksessa muodostuviin sivuvirtoihin, päästöihin ja muihin materiaalivirtoihin. Työ on toteutettu kirjallisuuskatsauksena.

Työssä esitellään aluksi peruspetrokemikaalien tuotantoprosesseja eteenin ja propeenin valmistukselle. Muovien tuotannosta käsitellään erilaisten polyeteenien, polypropeenin, polyvinyylikloridin ja polystyreenin valmistusta. Samalla työssä käydään läpi, millaisia sivuvirtoja tuotantoprosessin aikana muodostuu.

Työssä esitellään tuotantoprosesseista muodostuvista sivuvirroista jo olemassa olevia teollisuudessa käytettäviä hyödyntämisratkaisuja sekä tutkimuskohteita mahdollisille hyödyntämiskohteille. Työssä on selvitetty myös petrokemikaalien ja muovien tuotannossa muodostuville muille materiaalivirroille sekä päästöille mahdollisia talteenotto- ja hyödyntämisratkaisuja. Vaihtoehtoisena näille työssä on esitelty päästöjen vähentämisratkaisuja, kuten savukaasujen vähentäminen laitevalintojen avulla. Työssä on etsitty ympäristöystävällisempiä ja materiaalitehokkaampia ratkaisuja petrokemian teollisuudessa sivuvirtojen hyödyntämiselle päästöjen ja jätteiden minimoimiseksi.

Tässä kandidaatintyössä käy ilmi, miten monia petrokemian teollisuuden sivuvirtoja hyödynnetään teollisuudessa lähinnä tuotannon raaka-aineena tai energian tuotannossa. Esimerkiksi pyrolyysipolttoöljyä poltetaan voimalaitoksilla sekä pyrolyysibensiiniä käytetään bentseenin tuotannon syöttönä. Vaihtoehtoisesti niille on tutkittu muita käyttömahdollisuuksia. Tällaisia tutkimuskohteita ovat pyrolyysipolttoöljyn erilaiset käyttötarkoitukset litiumioniakuissa sekä pyrolyysibensiinin vaikutukset polttoaineiden ominaisuuksiin. Työssä on käsitelty muovin tuotannon sivuvirtojen hyödyntämistä, kuten polyeteenivahan erilaisia käyttökohteita. Muiden materiaalivirtojen ja päästöjen osalta työssä on esitelty erilaisten käytettyjen katalyyttien, savukaasujen ja jätevesien talteenottoa ja hyödyntämistä. Esimerkiksi hiilidioksidin hyödyntämismahdollisuuksille raaka-aineena on monenlaisia vaihtoehtoja, kuten muovin ja synteettisen kumin valmistuksessa.

Side streams and their utilization potentials in petrochemical industry

Abstract

The aim of this bachelor’s thesis is to find out what kind of side streams are formed in the petrochemical industry and how they can be utilized. The work focuses on side streams, emissions and other material flows formed in the production of basic petrochemicals and plastics. The study has been carried out as a literature review.

At the beginning of the work the production processes of basic petrochemicals to produce ethylene and propylene are presented. Regarding the production of plastics, the manufacturing of various polyethylenes, polypropylene, polyvinyl chloride and polystyrene are handled. Also, it is introduced what kind of side streams are formed during the production process.

In the work the utilization solutions that already exist in industry from side streams formed from production processes are presented, as well as research targets for possible utilization targets. There has also been clarified possible recovery and utilization solutions for other material flows and emissions formed in the production of petrochemicals and plastics. Alternatively, solutions for reducing emissions have been presented in the work, such as reducing flue gases by means of equipment choices. More environmentally friendly and material-efficient solutions for the utilization of side streams in the petrochemical industry to minimize emissions and waste have been searched.

In this bachelor’s thesis, it is shown how many side streams of the petrochemical industry are utilized in the industry mostly as a raw material of the production or in the energy production. For example, pyrolysis fuel oil is burned at power plants, and pyrolysis gasoline is used as a feedstock for benzene production. Alternatively, other possible uses for them have been studied. Such research targets include the different uses of pyrolysis fuel oil in lithium-ion batteries and the effects of pyrolysis gasoline on fuel properties. The utilization of side streams of plastic production, such as the various uses of polyethylene wax, is discussed. Regarding other material flows and emissions, the recovery and utilization of various used catalysts, flue gases and wastewater has been presented. For example, there are many options for utilizing carbon dioxide as a raw material, such as the manufacturing of plastic and synthetic rubber.