Περιβαλλοντική διαχείριση διυλιστηρίων. Υφιστάμενη γνώση και εφαρμογή βέλτιστων πρακτικών. Περίπτωση μελέτης: Διυλιστήριο Ασπροπύργου HELLENIQ Energy, πρώην ΕΛΠΕ

Σπετσιέρης, Γεώργιος

The environmental management of refineries. Existing experience and best practices. Case study: Aspropyrgos refinery of HELLENIQ ENERGY, former HELPE

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

Author

Σπετσιέρης, Γεώργιος

Date

2024-03-12

Advisor

Κονδύλη, Αιμιλία

Μεταπτυχιακή Εργασία (6.915Mb)

Keywords

Περιβαλλοντική διαχείριση ; Διυλιστήρια ; Ελληνικά Πετρέλαια ΑΕ ; Περιβαλλοντικοί όροι ; Βέλτιστες διαθέσιμες τεχνικές ; Αέριοι ρύποι

Abstract

Η προσπάθεια ενεργειακής μετάβασης της Ευρώπης σε ένα μέλλον χαμηλού αποτυπώματος άνθρακα αφορά όλες τις δραστηριότητες της βιομηχανίας και δημιουργεί σίγουρα σημαντικές ευκαιρίες αλλά και νέες ισχυρές προσκλήσεις, ειδικά για τους κλάδους της διύλισης και των πετρελαιοειδών. Το μέλλον τους περνάει μέσα από την προσαρμογή τους στο νέο περιβάλλον και όχι μέσα από την αντικατάστασή τους. Τα δεδομένα της αγοράς κάνουν σαφές το γεγονός πως η παγκόσμια ζήτηση για υγρούς υδρογονάνθρακες – ως καύσιμα, ως πρώτη ύλη για την παραγωγή πετροχημικών, αλλά και για άλλες χρήσεις, δεν πρόκειται να μειωθεί στο προσεχές μέλλον. Επομένως, το μεγάλο ζήτημα είναι η μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος της διύλισης με τη βοήθεια των νέων τεχνολογιών, προκειμένου με βάση αυτή την αλλαγή, να προκύψει σημαντική μείωση των περιβαλλοντικών εκπομπών. Στην παρούσα εργασία γίνεται προσπάθεια να εντοπιστούν και αναπτυχθούν οι καλές περιβαλλοντικές πρακτικές που εφαρμόζουν τα διυλιστήρια με σκοπό την συμμόρφωσή τους με την Ευρωπαϊκή και Ελληνική Εθνική νομοθεσία και πόσο αυτές επηρεάζουν το περιβαλλοντικό τους αποτύπωμα. Σαν μελέτη περίπτωσης χρησιμοποιήθηκαν οι βιομηχανικές εγκαταστάσεις των ΕΛ.ΠΕ. στον Ασπρόπυργο. Η εταιρεία ΕΛ.ΠΕ. είναι μια από τις παλαιότερες και μεγαλύτερες ελληνικές εταιρίες με κυρίαρχη θέση στη βαριά βιομηχανία της χώρας που πρωταγωνιστεί στις ενεργειακές εξελίξεις στην Ελλάδα, αλλά και στην ευρύτερη περιοχή της ΝΑ Ευρώπης και οι βιομηχανικές εγκαταστάσεις τους στον Ασπρόπυργο, οι μεγαλύτερες. Για το μεγαλύτερο ελληνικό διυλιστήριο, ΕΛΠΕ-ΒΕΑ, χρησιμοποιήθηκε χρονοσειρά δεδομένων (2017-2021) για τους αέριους ρύπους προκειμένου να τεκμηριωθεί ότι οι βέλτιστες τεχνικές όταν εφαρμόζονται σε ένα διυλιστήριο μπορούν να μειώσουν το περιβαλλοντικό του αποτύπωμα. Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε ήταν: 1. Ανάλυση κατανομών: o Έλεγχος κανονικότητας κατανομών συχνοτήτων για κάθε ρύπο και έτος. o Μετασχηματισμός δεδομένων (λογαριθμικός/Box-Cox) για κανονικοποίηση. o Απεικόνιση μετασχηματισμένων κατανομών και Q-Q plots. 2. Στατιστική επεξεργασία: o Υπολογισμός μέσης, διάμεσης και τυπικής απόκλισης για κάθε ρύπο και έτος. o Σύγκριση μετρήσεων με νομοθετικά όρια. o Εξέταση ποσοστημορίων (π.χ. 90%) για τα αιωρούμενα σωματίδια ώστε να διαπιστωθούν τα όρια του νόμου και να εξηγηθούν οι αποκλίσεις (ανά έτος). 3. Ανάλυση: o Ανάλυση δυναμικής κατανομής σε βάθος πενταετίας. o Μαθηματική περιγραφή κατανομών (κανονική/Box-Cox) για μελλοντική ανάλυση/πρόβλεψη. o Αξιολόγηση συμμόρφωσης με όρους ΑΕΠΟ (2019). Οι παραπάνω στατιστικές αναλύσεις έγιναν με τη βοήθεια του στατιστικού προγράμματος SPSS καθώς και του Excel. Κύρια Αποτελέσματα: • Η εφαρμογή βέλτιστων τεχνικών οδήγησε σε μείωση ρύπων (SO2, NOx, CO, PM10). • Οι μετρήσεις για όλους τους ρύπους, με εξαίρεση μεμονωμένα περιστατικά, βρίσκονται εντός των νομοθετικών ορίων. • Η χρονοσειρά δεδομένων αποκαλύπτει σταθερότητα στις διεργασίες του διυλιστηρίου. • Η μαθηματική περιγραφή των κατανομών αποτελεί χρήσιμο εργαλείο για μελλοντικές προβλέψεις. Επιπλέον, για να αναπτυχθεί πλήρως το παραπάνω θέμα παρουσιάστηκαν τα εξής:➢ δομή και λειτουργία διυλιστηρίου,➢ περιβαλλοντικής νομοθεσίας που υπόκεινται τα διυλιστήρια στην Ελλάδα και στο εξωτερικό, πώς αυτή μπορεί να επηρεάσει τον τρόπο λειτουργίας και τη δομή του, πώς εφαρμόζεται και τι κυρώσεις υπάρχουν➢ ρύποι που εκλύονται από το διυλιστήριο➢ τι είναι και πώς εφαρμόζονται σε ένα διυλιστήριο οι Καλές Περιβαλλοντικές Πρακτικές (Best Environmental Practices) και πώς σχετίζονται με τις Βέλτιστες Τεχνικές (Best Available Techniques)➢ πιστοποιήσεων του διυλιστηρίου➢ πώς και γιατί άλλαξαν διάφορες τεχνολογίες του διυλιστηρίου ΕΛΠΕ – ΒΕΑ με την πάροδο των ετών➢ τι αντίκτυπο είχε η αλλαγή τόσο στην παραγωγή, όσο και στο περιβάλλον➢ τι υποχρεώνεται να μετρά το διυλιστήριο ΕΛΠΕ – ΒΕΑ και που δημοσιεύεται. Η υιοθέτηση βέλτιστων τεχνικών από το διυλιστήριο ΕΛΠΕ-ΒΕΑ έχει συμβάλλει σημαντικά στη μείωση του περιβαλλοντικού του αποτυπώματος. Η πενταετής ανάλυση δεδομένων επιβεβαιώνει την αποτελεσματικότητα αυτών των μεθόδων, ενώ παράλληλα προσφέρει πολύτιμα στατιστικά στοιχεία και μαθηματικά μοντέλα για μελλοντική έρευνα και βελτιστοποίηση.

Abstract

Europe's effort towards the energy transition to a low-carbon future concerns all industrial activities and is creating both significant opportunities but also new challenges, especially for the refining and petroleum industries. Their future lies in their ability to adapt to the new era of low emissions. It is clear that global demand for liquid hydrocarbons – as fuels, raw materials for petrochemical production, and for other uses – is not going to decrease in the near future. Therefore, the main issue is to reduce the environmental footprint of oil and petroleum refineries using new “green” technologies, so a significant reduction in environmental emissions can occur. In this Master Thesis, an attempt is made to present the Good Environmental Practices applied by refineries in order to comply with European and Hellenic National legislation and how these practices can affect their environmental footprint. The industrial facilities of HELPE in Aspropyrgos are used as a case study. The company HELPE is one of the oldest and largest Greek industries which plays a leading role in energy developments in Greece, but also in the wider region of SE Europe. In the case study of HELPE-BEA, time series (2017-2021) of air pollutant measurements were evaluated in order to prove that when best available techniques are applied to a refinery, they can reduce its environmental footprint. Methodology followed: • Distribution analysis: o Normality test of frequency distributions for each pollutant and year. o Data transformation (logarithmic/Box-Cox transformation) for normalization. o Visualization of transformed distributions and presentation of Q-Q plots. • Statistical analysis: o Calculation of mean, median and standard deviation for each pollutant and year. o Comparison of measurements with legislation. o Presentation of percentiles (e.g. 90%) for particulate matter (PM10) to identify and explain deviations (per year) from the normal distribution. • Analysis: o Analysis of distribution dynamics over a five-year period. o Mathematical description of distributions (normal/Box-Cox) for future analysis/prediction. o Assessment of compliance with AEO terms (2019). The aforementioned statistical analysis was performed using the statistical software SPSS and Excel. Main Results: • The implementation of Best Practices and Best Available Techniques led to a reduction in pollutants’ concentrations (SO2, NOx, CO, PM10). • Generally, all air pollutants measured, were are within the limits set by legislation. • Analysis of the time series data reveals stability in refinery processes. • The mathematical description of the normal (or not) distributions is a useful tool for future predictions. In order to achieve this aim, the following was presented and analyzed:• refinery structure and operation, • environmental legislation that refineries are subjected to in Greece and Europe and how this can affect their operation and structure• pollutants released from the refinery• which are the Best Environmental Practices applied in a refinery and how they are related to Best Available Techniques• refinery certifications• how and why various technologies of the HELPE - BEA refinery have changed over the years• what impact this change had on both production and the environment• what the HELPE - BEA refinery is obliged to measure and where it is published.