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• raffineria di petrolio
• sistema rete di vapore
• pompe di calore
• pompe di calore a ricompressione di vapore
• modellazione
• ottimizzazione

In an Oil Refinery, like in many other industries, steam is a working fluid used as an heating media, utility cooling and to generate shaft work to move pumps and compressors. This choice is due to its relatively cheap cost, great quantity of heat that can transfer in changing phase compared to other fluids at the same temperature, and because is clean for the environment. Steam is produced in steam boilers where refinery fuel gas, a product of the refinery that doesn’t reach the standard for market selling, is completely fired. Whenever this fuel is not enough to supply the heat demand of the refinery, the missing quantity is filled by purchase of Liquefied Natural Gas (LNG).
Following the Paris Agreement which states that the global temperature must not overcome 2°C above pre-industrial levels, Sweden has decided to be carbon neutral by 2045. According to this, Lysekil Oil Refinery, the largest oil refinery in Scandinavia, is interested in reducing emissions by saving LNG.
In this Master Thesis, which has been carried out at the department of Energy and Environment at Chalmers University of Technology, investigation about Mechanical Vapour Recompression (MVR) integration in the refinery has been made. The Power-to-Heat technology of MVR uses electricity purchased from the grid to supply heat demand, so energy is provided without increasing emissions in the plant. The main goal was to evaluate how the integration of MVR affect the steam mass balance and the potential emissions reduction, economical saving as well as payback period.
The work starts with a description of general principles of Mechanical Vapour Recompression, actual technology and utility steam system, before approaching with the integration; two opportunities have been taken into account. The first one is to assist a process, compressing vapour product from a distillation column and provide heat to the reboiler where steam is used. The second one is to place MVR in the steam utility system where four different main pipeline at constant pressure and temperature are working to collect and send steam to the various processes.

In una raffineria di petrolio, come in molti altri tipi di industrie, il vapore d’acqua è un fluido di lavoro che viene utilizzato come mezzo di riscaldamento o raffreddamento e per generare lavoro all'albero tramite l’uso di turbine. Questa scelta è dovuta al suo costo relativamente basso, all'elevato calore latente rispetto ad altri fluidi ed anche perché non è inquinante. Il vapore viene prodotto nelle caldaie dove il gas combustibile prodotto della raffineria che non raggiunge lo standard per la vendita sul mercato, viene completamente bruciato. Ogni volta che questo combustibile non è sufficiente a soddisfare la richiesta di calore della raffineria, la quantità mancante viene acquistata in forma di gas naturale liquefatto (GNL).
In seguito all'Accordo di Parigi che afferma che la temperatura globale non deve superare gli 1.5 °C rispetto ai livelli preindustriali, la Svezia ha deciso di essere “zero carbone” entro il 2045. La più grande raffineria di petrolio in Scandinavia (Lysekil), è quindi interessata a ridurre le emissioni riducendo l’uso di GNL.
In questa Tesi, svolta presso il dipartimento di Energia e Ambiente della Chalmers University of Technology, sono state condotte indagini riguardo l’integrazione di pompe di calore a compressione di vapore nella raffineria. La tecnologia Power-to-Heat utilizza l'energia elettrica acquistata dalla rete per fornire calore ai processi tramite l’uso di vapor saturo o surriscaldato, senza aumentare le emissioni all’interno dell’impianto. L'obiettivo principale è stato quello di valutare come l'integrazione di queste macchine influenzi il bilancio di massa del sistema rete di vapore, la riduzione delle emissioni e dei costi operativi, cosi come i tempi di recupero dell'investimento.
Il lavoro inizia con una descrizione generale e una panoramica della tecnologia attuale delle pompe di calore industriali, per poi descrivere la raffineria e il sistema rete di vapore. Due diverse vie sono state analizzate per l'integrazione; la prima è quella di assistere processi all’interno della raffineria, comprimendo il prodotto di una colonna di distillazione in fase vapore e fornendo calore al ribollitore. Il secondo è quello di utilizzare la pompa di calore nel sistema rete di vapore costituito da quattro diversi livelli di pressione che raccolgono e inviano vapore ai vari processi.