Raffinerie di petrolio e gas
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Raffinerie di petrolio e gas
Executive Summary - Refineries SINTESI Il BREF (documento di riferimento sulle migliori tecniche disponibili) sulle raffinerie di petrolio e di gas riflette lo scambio di informazioni organizzato a norma dell’articolo 16, paragrafo 2 della direttiva 96/61/CE. Questa sintesi, che va letta alla luce delle spiegazioni sugli obiettivi, l'uso e la terminologia del BREF contenute nella prefazione, descrive i risultati e le conclusioni principali sulle BAT ed i livelli di emissione ad esse associati; pur potendo essere letta e considerata come un documento a sé stante, è pur sempre una sintesi e quindi non presenta tutte le complessità del testo integrale del BREF né sostituisce quest'ultimo ai fini delle decisioni sulle BAT. Allo scambio di informazioni hanno partecipato direttamente oltre 40 persone: poiché normalmente le compagnie petrolifere sono imprese multinazionali, in molti casi si è trattato di cittadini di paesi terzi. Ambito di applicazione Il BREF sull’industria della raffinazione del petrolio e del gas si applica agli impianti indicati al punto 2.1 dell’allegato I della direttiva 96/61/CE (cd. "direttiva IPPC"), da cui è tratto anche il titolo. Il documento concerne l’industria della raffinazione del petrolio e gli impianti di gas naturale, mentre non riguarda altre attività connesse quali l’esplorazione, la produzione, il trasporto o la commercializzazione dei prodotti. Sono presi in considerazione tutti i tipi di raffinerie di petrolio, indipendentemente dalla capacità, e tutti i tipi di attività normalmente svolte nelle raffinerie, ad esclusione di alcune attività che sono oggetto di altri BREF (ad es. produzione di olefine leggere e solventi, produzione di energia elettrica a partire dal gas naturale). Altre attività non sono interamente trattate in questo BREF perché rientrano parzialmente nell’ambito di altri BREF (ad es. raffreddamento, stoccaggio, acque reflue e gas di scarico). Pertanto, ai fini della procedura di autorizzazione IPPC per un determinato sito, è necessario prendere in considerazione anche altri documenti di riferimento. La bonifica dei suoli non è oggetto del presente BREF perché non è una tecnica di prevenzione o riduzione dell’inquinamento. L’industria europea della raffinazione L’industria della raffinazione di petrolio e di gas costituisce un settore importante e strategico. Le raffinerie di petrolio coprono da sole il 42% del fabbisogno energetico dell’UE e il 95% del fabbisogno di carburanti per autotrazione. Nell’UE, in Svizzera e in Norvegia sono state identificate circa 100 raffinerie, che lavorano complessivamente circa 700 milioni di tonnellate di greggio all’anno. Gli impianti, collocati prevalentemente vicino alle coste, sono ben distribuiti su tutto il territorio europeo. Secondo le stime, il settore occupa circa 55 000 addetti diretti e 35 000 addetti indiretti. Sono stati inoltre identificati 4 impianti di gas naturale situati sulla terraferma. Processi di raffinazione e principali problemi ambientali Il documento fornisce un quadro aggiornato della situazione tecnica e ambientale dei due comparti industriali e riporta una breve descrizione tecnica delle attività e dei processi principali, integrata da dati sui livelli effettivi di emissione e consumo degli impianti europei. Normalmente le raffinerie sono grandi impianti integrati; si tratta di siti industriali che gestiscono enormi quantità di materie prime e di prodotti e consumano grandi quantità di energia e di acqua. Nei processi di stoccaggio e raffinazione, le raffinerie generano emissioni in atmosfera, nell’acqua e nel suolo, tanto che la gestione ambientale è diventata ormai un aspetto prioritario della loro attività. Il tipo e la quantità di emissioni nell’ambiente sono in genere ben noti. I principali inquinanti atmosferici di entrambi i comparti sono gli ossidi di carbonio, di azoto e di zolfo, il particolato (prodotto essenzialmente dai processi di combustione) e i composti organici volatili. L'acqua è consumata in grandi quantità sia per i processi di raffinazione che per il raffreddamento e viene inquinata da prodotti petroliferi, soprattutto idrocarburi, solfuri, ammoniaca e alcuni metalli. Tenuto conto dell’enorme quantità di materie prime lavorate, la quantità di rifiuti prodotti dalle raffinerie non è elevata. Questi rifiuti sono i Executive Summary - Refineries costituiti prevalentemente da fanghi, rifiuti non specifici (domestici, di demolizione, ecc.) e sostanze chimiche esauste (ad es. acidi, ammine, catalizzatori). Le emissioni in atmosfera sono i principali inquinanti prodotti dalle raffinerie di petrolio, e in misura molto inferiore dagli impianti di gas naturale, come si evince dal numero di punti di emissione, di tonnellate emesse e di BAT sviluppate. Per ogni milione di tonnellate di greggio lavorato (in Europa la capacità di raffinazione degli impianti varia da 0,5 a più di 20 milioni di tonnellate), le raffinerie emettono 20 000-820 000 t di anidride carbonica, 60-700 t di ossidi di azoto, 10-3 000 t di particolato, 30-6 000 t di ossidi di zolfo e 50-6 000 t di composti organici volatili, e per ogni milione di tonnellate di greggio raffinato producono 0,1-5 milioni di tonnellate di acque reflue e 10-2 000 tonnellate di rifiuti solidi. Differenze così ampie nei livelli di emissione si possono spiegare in parte con i diversi gradi di integrazione e i diversi tipi di raffinerie, dalle più semplici alle più complesse, ma si spiegano soprattutto con le diverse normative vigenti nei vari Stati membri in materia di emissioni. Per gli impianti di gas naturale, le emissioni atmosferiche sono costituite prevalentemente da CO2, NOx, SOx e COV; le acque reflue e i rifiuti sono in genere prodotti in quantità meno rilevanti rispetto alle raffinerie di petrolio. Dati i notevoli progressi realizzati nella riduzione delle emissioni di zolfo, l’attenzione ha iniziato a spostarsi sui COV (compresa l'emissione di odori), sul particolato (dimensioni e composizione) e sugli NOx, così come è avvenuto in generale nel dibattito in materia ambientale. Quando il dibattito sulle emissioni di anidride carbonica si farà più intenso, sicuramente anch'esso avrà riflessi importanti sulle raffinerie. Le tecniche di trattamento delle acque reflue di raffineria sono ormai mature e l’attenzione si è perciò spostata sulle tecniche di prevenzione e riduzione. La riduzione del consumo di acqua e/o della concentrazione di inquinanti nell’acqua può contribuire a ridurre l’emissione finale di inquinanti. Tecniche prese in considerazione nell'individuazione delle BAT Ai fini dell'individuazione delle BAT sono state prese in considerazione quasi 600 tecniche, che sono state analizzate secondo uno stesso schema. Per ciascuna tecnica si riportano l’analisi effettuata, una breve descrizione, i vantaggi per l'ambiente e gli effetti sui vari comparti ambientali, i dati operativi, l’applicabilità e gli aspetti economici. In alcuni casi, il BREF esamina gli elementi che depongono a favore dell'applicazione della tecnica in questione e indica il numero di impianti che già la utilizzano. La descrizione delle tecniche si conclude con i riferimenti bibliografici a sostegno dei dati riportati nel capitolo 4. Le varie tecniche sono state raggruppate in 25 sezioni, come risulta dalla seguente tabella. ii Executive Summary - Refineries Campo di applicazione delle tecniche Paragrafo del capitolo 4 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Attività/processo Alchilazione Produzione di oli di base Produzione di bitume Cracking catalitico Reforming catalitico Processi di coking Raffreddamento Desalinizzazione Sistema energetico Eterificazione Processi di separazione dei gas Processi con consumo di idrogeno Produzione di idrogeno Gestione integrata della raffineria Isomerizzazione Impianti di gas naturale Polimerizzazione Impianti di distillazione primaria Trattamenti Stoccaggio e movimentazione dei prodotti di raffineria Visbreaking Trattamento dei gas di scarico Trattamento delle acque reflue Gestione dei rifiuti TOTALE Produzione e prevenzione Gas e gas di scarico Acque reflue Rifiuti solidi 3 14 2 17 3 9 3 13 56 1 3 0 4 5 13 3 19 0 22 0 2 0 2 1 2 0 8 4 2 1 0 0 1 2 5 0 3 1 0 1 0 3 21 10 37 6 39 3 18 80 3 5 8 0 0 2 10 6 33 0 0 0 24 0 6 6 63 3 0 1 3 0 12 0 2 0 5 0 3 0 3 2 3 3 20 3 11 5 21 2 19 4 2 0 12 11 54 3 - 1 76 1 - 1 1 6 77 - - 41 - 41 207 180 100 58 101 58 588 TOTALE Come si può rilevare dalla tabella, il 35% delle tecniche descritte nel capitolo 4 è costituito da tecniche produttive o da tecniche per prevenire l’inquinamento, il 31% da tecniche per ridurre l’inquinamento atmosferico e il 17% da tecniche per ridurre l’inquinamento idrico e la formazione dei rifiuti o per prevenire la contaminazione dei suoli. Questi dati confermano che le emissioni atmosferiche sono il principale problema ambientale del settore della raffinazione. Migliori tecniche disponibili per le raffinerie di petrolio e di gas Le conclusioni sulle migliori tecniche disponibili per i due comparti congiuntamente considerati rappresentano la parte più importante del BREF e sono riportate nel capitolo 5. Ove possibile, sono stati indicati i livelli di emissione, consumo ed efficienza associati alle singole tecniche. Dal capitolo sulle BAT emerge una volta di più che le emissioni atmosferiche costituiscono il principale problema ambientale per le raffinerie. Le BAT indicate nel capitolo 5 sono più di 200 e riguardano tutti i problemi ambientali riscontrati nelle raffinerie. A causa della complessità del settore, della varietà delle materie prime utilizzate, dei contemporanei effetti sui vari comparti ambientali e delle diverse percezioni ambientali, non è stato facile definire la struttura da dare al capitolo 5. Ad esempio, il capitolo non classifica gli obiettivi ambientali in ordine di priorità né indica le varie misure da adottare per realizzarli, e ciò sia a causa delle divergenze di opinioni in seno al TWG sia perché gli stessi obiettivi ambientali possono essere conseguiti adottando approcci diversi per ciascun sito. iii Executive Summary - Refineries Questo paragrafo mette in luce i problemi ambientali più rilevanti e le principali conclusioni formulate nel capitolo 5. Durante lo scambio di informazioni tra i membri del TWG, sono state sollevate e discusse numerose questioni, solo alcune delle quali sono menzionate in queste pagine. Approccio specifico e approccio generale delle BAT Uno dei punti più controversi emersi durante l’elaborazione del BREF, vista la sua attinenza con la maggior parte delle conclusioni sulle BAT di cui al capitolo 5, riguarda l'integrazione dei vari processi nella raffineria, se cioè si debba utilizzare un approccio globale, ispirato al concetto di "bolla" (bubble approach), o se invece si debba ricorrere ad un approccio integrato ambientale per ciascuna unità di processo ("approccio specifico"). Una conclusione importante a cui si è giunti è che entrambi gli approcci vanno rispettati, in quanto presentano ciascuno la propria utilità ai fini della procedura di rilascio delle autorizzazioni, e quindi non si contrappongono l'uno all'altro ma sono complementari. Di conseguenza, il capitolo 5 è stato suddiviso in due paragrafi (BAT generali e BAT di processo). Per una qualsiasi raffineria le BAT sono un insieme di elementi non specifici, ossia applicabili alle raffinerie in generale (BAT generali), e di elementi specifici applicabili alle singole unità (BAT specifiche). Rilascio di autorizzazioni IPPC basate sulle BAT Poiché in Europa è poco probabile che vengano costruite altre raffinerie ex novo, l’applicazione del concetto di BAT serve soprattutto per il rilascio di autorizzazioni relative a nuove unità di processo in raffinerie esistenti o per l’adeguamento e il rinnovo di autorizzazioni riguardanti impianti già in funzione. L’applicazione di alcuni concetti o tecniche relativi alle BAT nelle raffinerie esistenti potrebbe rivelarsi molto difficile a causa della complessità del settore, della sua varietà, del grado elevato di integrazione dei processi o della complessità tecnica. Nel capitolo sulle BAT sono indicati, ove opportuno, i livelli di emissione o di consumo “associati alle migliori tecniche disponibili”. I BREF non fissano norme giuridicamente vincolanti, ma hanno lo scopo di fornire all’industria, agli Stati membri e alla collettività informazioni indicative sui livelli di emissione e di consumo che si possono ottenere utilizzando determinate tecniche. Questi livelli non rappresentano limiti di emissione o di consumo e non devono essere considerati come tali. I valori limite devono essere stabiliti caso per caso, tenendo conto degli obiettivi della direttiva IPPC e di fattori locali. Il TWG ha riconosciuto che l’applicazione delle BAT alle singole raffinerie va esaminata caso per caso e che sono possibili molteplici soluzioni tecniche; per questo motivo le BAT indicano le tecniche di prevenzione o riduzione come un gruppo di possibilità. Tre le molte questioni ambientali esaminate nel BREF, i cinque aspetti di seguito indicati sono probabilmente i più importanti: • miglioramento dell’efficienza energetica; • riduzione delle emissioni di ossidi di azoto; • riduzione delle emissioni di ossidi di zolfo; • riduzione delle emissioni di composti organici volatili; • riduzione dell’inquinamento idrico. BAT è migliorare l’efficienza energetica delle raffinerie Dallo scambio di informazioni è emerso che una delle BAT più importanti per il settore è il miglioramento dell’efficienza energetica, che ha il grande vantaggio di ridurre le emissioni di tutti gli inquinanti atmosferici. Sono state identificate diverse tecniche per il miglioramento dell’efficienza energetica delle raffinerie (~32), fornendo i relativi dati, ma non è stato possibile con i metodi disponibili indicare valori quantitativi che consentano di stabilire quando una raffineria risponde a criteri di efficienza energetica. Solo per dieci raffinerie europee sono stati riportati alcuni dati sull’indice Solomon. Nel capitolo sulle BAT si riconosce che il miglioramento dell’efficienza energetica va gestito su due fronti: miglioramento dell’efficienza iv Executive Summary - Refineries energetica dei vari processi/attività e rafforzamento dell’integrazione energetica a tutti i livelli della raffineria. BAT è ridurre le emissioni di ossidi di azoto Anche le emissioni di NOx delle raffinerie sono una questione da analizzare sotto due punti di vista: quello della raffineria nel suo complesso e quello dei processi/attività specifici, e in particolare del sistema energetico (forni, caldaie, turbine a gas) e dei rigeneratori degli impianti di cracking catalitico, che costituiscono le fonti principali di questo tipo di emissioni. Il TWG ha quindi cercato di raggiungere una posizione unanime ricorrendo sia al concetto di "bolla" sia all’esame dei singoli processi che generano emissioni di NOx. In base al concetto di bolla il gruppo di lavoro non è riuscito ad identificare un unico intervallo di emissioni associato all’applicazione delle BAT e ha invece definito cinque diversi intervalli o valori con riferimento alla concentrazione (di cui tre basati su differenti ipotesi di applicazione delle BAT) e due intervalli o valori con riferimento al carico (di cui uno basato su un'ipotesi di applicazione della BAT). Le BAT relative alle emissioni di NOx (~17) sono in genere accompagnate dai livelli di emissione ad esse associati. BAT è ridurre le emissioni di ossidi di zolfo Il terzo aspetto che è opportuno esaminare secondo i due punti di vista indicati in precedenza è costituito dalle emissioni di SOx, prodotte principalmente dal sistema energetico (a causa dell’impiego di combustibili contenenti composti di zolfo), dai rigeneratori degli impianti di cracking catalitico, dai processi di produzione del bitume, dai processi di cokefazione, dal trattamento delle ammine, dagli impianti di recupero dello zolfo e dalle torce. Un’ulteriore difficoltà in questo caso è data dal fatto che lo zolfo è presente nei prodotti di raffineria. Per questo motivo, il bilancio dello zolfo è una delle tecniche da includere nel sistema di gestione ambientale. Il TWG ha quindi cercato di raggiungere una posizione unanime ricorrendo sia al concetto di "bolla" sia all’esame dei singoli processi che generano emissioni di SOx. In base al concetto di bolla il gruppo di lavoro non è riuscito ad identificare un unico intervallo di emissioni associato all’applicazione delle BAT e ha invece definito cinque diversi intervalli o valori con riferimento alla concentrazione (di cui due basati su differenti ipotesi di applicazione delle BAT) e due con riferimento al carico (di cui uno basato su un'ipotesi di applicazione delle BAT). Le BAT relative alle emissioni di SOx (~38) sono in genere accompagnate dai livelli di emissione ad esse associati. La Commissione ha preso atto delle opinioni divergenti del TWG riguardo ai livelli medi delle emissioni di biossido di zolfo associati all'uso delle BAT nel processo di combustione dei combustibili liquidi. Essa osserva altresì che la direttiva 1999/32/CE del Consiglio relativa al tenore di zolfo di alcuni combustibili liquidi stabilisce a partire dal 1° gennaio 2003 un valore limite di emissione pari a 1700 mg/Nm3, equivalente ad un tenore di zolfo dell'1% nell'olio combustibile pesante, come media mensile delle emissioni di tutti gli impianti della raffineria. Inoltre la più recente direttiva 2001/80/CE sui grandi impianti di combustione prevede valori limite di emissione compresi tra 200 e 1700 mg/Nm3, a seconda delle caratteristiche degli impianti presi in considerazione. In questa prospettiva, secondo la Commissione per i processi di combustione di combustibili liquidi, livelli di emissione di biossido di zolfo compresi tra 50 e 850 mg/Nm3 sono compatibili con le BAT. In molti casi, il conseguimento del valore più basso di questo intervallo comporta costi e effetti ambientali tali da superare i benefici derivanti dalla riduzione delle emissioni di biossido di zolfo (cfr. paragrafo 4.10.2.3). Un elemento a favore del valore più basso potrebbe essere rappresentato dai limiti nazionali di emissione del biossido di zolfo stabiliti dalla direttiva 2001/81/CE relativa ai limiti nazionali di emissione di alcuni inquinanti atmosferici o dall'ubicazione dell'impianto in una zona sensibile allo zolfo. BAT è ridurre le emissioni di COV Le emissioni di COV delle raffinerie non sono considerate una questione legata ad attività/processi specifici ma un problema di carattere generale: in questo settore, infatti, le emissioni di COV sono emissioni diffuse, in quanto il punto di emissione non è noto. Tuttavia, nelle BAT specifiche relative alle singole attività e ai singoli processi sono indicati i v Executive Summary - Refineries processi/attività che con maggiori probabilità possono dare origine a emissioni di COV. Proprio perché è difficile identificare i punti di emissione, il TWG ha stabilito che una BAT importante consiste nel quantificare le emissioni di COV. Un metodo utilizzabile a questo scopo è indicato, a titolo di esempio, nel capitolo 5. In questo caso viene considerata molto importante anche l’attuazione di un programma di individuazione e riparazione delle perdite (Leakage Detection and Repair - LDAR). Il TWG non è riuscito ad identificare intervalli di emissione associati all’applicazione delle BAT, principalmente a causa della mancanza di informazioni. Sono state identificate numerose (~19) BAT riguardanti le emissioni di COV. BAT è ridurre l'inquinamento idrico Come già ripetutamente indicato, le emissioni atmosferiche rappresentano il principale problema ambientale per le raffinerie. Tuttavia, le raffinerie consumano ingenti quantità d’acqua, e producono perciò anche grandi quantità di acque reflue inquinate. Le BAT per le acque (~37) si articolano su due livelli: il primo riguarda la gestione delle acque e delle acque reflue nell'intera raffineria ed il secondo gli interventi specifici diretti a ridurre l’inquinamento o il consumo d’acqua. Il capitolo 5 indica i parametri di riferimento utilizzabili per analizzare il consumo di acqua dolce e il volume degli effluenti di processo, nonché i parametri relativi agli effluenti di depurazione delle acque reflue, e contiene inoltre numerose BAT (~21) riguardanti le possibilità di riciclo delle acque reflue da un processo all'altro. Tecniche emergenti In questo breve capitolo sono indicate le tecniche in fase di ricerca o sviluppo, che non sono ancora oggetto di applicazioni commerciali. Si è deciso di inserirle nel documento per le loro possibili implicazioni per il settore delle raffinerie, allo scopo di richiamare l’attenzione su questo tema in occasione delle future revisioni del BREF. Osservazioni conclusive La situazione ambientale delle raffinerie europee varia notevolmente da uno Stato membro all'altro e le condizioni di partenza sono molto differenti, così come diverse sono le percezioni e le priorità ambientali. Grado di consenso L'industria della raffinazione è un settore grande e complesso, presente in tutti gli Stati membri tranne il Lussemburgo. Le dimensioni e la complessità di questo settore traspaiono dal numero di processi/attività esaminati nel BREF e dal numero di BAT (oltre 200) in esso contenute. Il fatto che sia stato raggiunto un accordo su tutte queste BAT tranne 27 è indicativo dell’ampio consenso dei membri del TWG sulle conclusioni raggiunte. I 27 punti su cui non è stato raggiunto il consenso possono essere riassunti e classificati in tre modi: • • • un'opinione divergente riguarda l’introduzione generale al capitolo 5; undici riguardano le BAT generali; quindici riguardano BAT specifiche. • Diciannove riguardano i valori degli intervalli riportati nel capitolo 5 e rappresentano due diverse posizioni: secondo la prima le tecniche di riduzione sono applicabili quasi in tutti i casi, mentre per la seconda le tecniche di riduzione sono difficilmente applicabili; quattro riguardano la struttura delle parti del capitolo 5 che si riferiscono alle emissioni di SOx e NOx e sono riconducibili all’approccio basato sul concetto di "bolla"; due riguardano la tabella delle emissioni in acqua; una concerne il periodo medio indicato nella colonna relativa alle concentrazioni e l’altra il sistema da utilizzare nella tabella per indicare il contenuto di metalli; una riguarda l’introduzione al capitolo 5 e si riferisce al metodo di scelta del valore superiore degli intervalli indicati nel medesimo capitolo; soltanto un'opinione divergente riguarda essenzialmente una tecnica, ossia la produzione • • • • vi Executive Summary - Refineries di oli di base. • • • • Nove riguardano la tabella delle emissioni in acqua; otto riguardano le emissioni di SOx; otto riguardano le emissioni di NOx; due riguardano le emissioni di particolato. Raccomandazioni per il futuro In previsione delle future revisioni del BREF, tutti i componenti del TWG e le parti interessate devono continuare a raccogliere dati sui livelli di emissione e consumo registrati e sull’efficienza delle tecniche da prendere in considerazione ai fini dell'individuazione delle BAT. Ai fini della revisione occorre inoltre raccogliere ulteriori dati sui livelli di emissione e consumo ottenibili e sugli aspetti economici di tutti i processi produttivi analizzati e continuare a raccogliere informazioni sull’efficienza energetica. A parte questi aspetti generali, è necessario raccogliere ulteriori dati su alcune delle tecniche di cui al capitolo 4, in modo da completare il quadro ad esse relativo. Nel documento mancano inoltre dati complementari sulle caratteristiche del particolato, del rumore e degli odori. Si constata infine che altre organizzazioni, come ad es. le associazioni dei fornitori di tecnologia, possono migliorare la presentazione e la validazione dei dati contenuti nel documento. Raccomandazioni sui futuri progetti di R&S Nel paragrafo precedente sono indicati numerosi aspetti che dovranno essere affrontati prossimamente. Gran parte delle attività future consisterà nella raccolta di informazioni da utilizzare per la revisione del BREF. Le proposte relative ai futuri progetti di R&S riguardano essenzialmente le tecniche già individuate nel BREF ma che risultano troppo costose o non ancora attuabili nel settore della raffinazione. La CE sta lanciando e cofinanziando, attraverso i suoi programmi di RST, una serie di progetti concernenti le tecnologie pulite, tecnologie emergenti di trattamento degli effluenti e di riciclo nonché strategie di gestione. Questi progetti possono apportare un utile contributo alle future revisioni BREF. Si invitano pertanto i lettori ad informare l'Ufficio europeo di prevenzione e di riduzione integrata dell'inquinamento (European Integrated Pollution Prevention and Control Bureau - EIPPCB) in merito a qualsiasi risultato di ricerca che interessi il campo di applicazione del presente documento (cfr. anche la prefazione del presente documento). vii