صنعت پتروشیمی
پتروشيمي به عنوان صنعت مهم و مادر كشور يكي از بخشهاي اصلي صنعت نفت ميباشد كه از قدمتي بيش از 40 سال برخوردار است. اين صنعت در زمره يكي از مهمترين گزينههاي صادرات غيرنفتي كشور است كه باعث طولاني‌تر شدن زنجيره و حلقههاي ارزش افزوده از مواد اوليه و منابع كم نظير هيدروكربورهاي نفتي و گازي تا محصول نهايي در كشور ميگردد. صنايع پتروشيمي كشور در جوار پالايشگاههاي نفت، منطقه ويژه اقتصادي عسلويه و منطقه ويژه بندر امام قرار دارند كه خوراك آنها از محصولات جانبي تأسيسات فوق الذكر (نظير نفتا، گاز، اتان، مايعات و ميعانات گازي) تأمين ميشود. علاوه بر آن با احداث خط لوله اتيلن غرب از جنوب به شمال غرب كشور، زمينه بهرهبرداري از مجتمعهاي پتروشيمي در مسير این خط در نقاط مختلف كشور فراهم شده است و خوراك برخي از آنها از منطقه ويژه اقتصادي عسلويه (پتروشيمي كاويان) تأمين ميشود.
يكي از مزيتهاي نسبي صنايع پتروشيمي در كشور، فراواني منابع هيدروكربوري و مواد اوليه ميباشد. در ابتدا خوراك طرحهاي پتروشيمي بيشتر براساس نفتاي حاصل از پالايشگاههاي كشور مورد نظر قرار گرفت، ليكن با توسعه منابع گازي در كشور و همچنين توسعه تكنولوژي در فرآيندهاي مختلف پتروشيمي كه استفاده از منابع گازي را به عنوان خوراك ميسر ساخت، سياست تأمين خوراك طرحهاي جديد پتروشيمي بر مبناي استفاده حداكثر از منابع گازي موردتوجه واقع شد. بهمين دليل محل احداث اغلب طرحهاي عظيم پتروشيمي در كشور به لحاظ استفاده از گاز طبيعي و يا اتان موجود در آن و همچنين مايعات و ميعانات گازي در جنوب كشور (بندر امام و بندر عسلويه) درنظر گرفته شده است. به هرحال تأمين خوراك و سوخت مجتمعهاي پتروشيمي به عنوان يك قطب صنعتي عمده كشور تاكنون از منابع نفت و گازي كشور از اولويت خاص برخوردار بوده است. درحال حاضر خوراك مجتمعها به طوركلي از دو طريق تأمين ميگردد. مجتمعهاي همجوار پالايشگاههاي نفت، خوراك مورد نياز را مستقيماً از فرآوردههاي مياني پالايشگاههاي مجاور تأمين مينمايند و ساير مجتمعها از ساير منابع گاز (مايعات و ميعانات گازي) براي خوراك استفاده ميكنند.
ظرفيت توليد محصولات پتروشيمي از 2/5 ميليون تن در سال 1376 به حدود 9/61 ميليون تن در انتهاي سال 1395 افزايش يافت. در حال حاضر 67 طرح مصوب پتروشيمي در مراحل مختلف جذب سرمايهگذار و اجرا قرار دارد و پيش بيني ميشود با تكميل و راه اندازي آنها ظرفيت توليد اين صنعت به بيش از يك صد و بيست ميليون تن برسد.
میزان سوخت مصرفی پتروشیمی از 3/8 میلیارد متر مکعب در سال 1390 با رشد سالانه 8/5 درصد به 11 میلیارد متر مکعب در سال 1395 رسیده است و انتظار میرود که با طرحهای در دست اجرا، این میزان به 36 میلیارد متر مکعب در سال برسد.
جدول 1: مجتمعهاي توليدي صنعت پتروشيمي در سال 1395
|
|
تعداد مجتمع |
ظرفیت اسمی هزار تن |
تولید واقعی هزار تن |
گاز طبیعی مصرفی هزار متر مکعب |
||
|
سوخت |
خوراک |
مجموع |
||||
|
ماهشهر |
20 |
72/25653 |
42/18220 |
4/4705 |
7/729 |
1/5435 |
|
عسلویه |
14 |
58/25167 |
49/22565 |
2/3760 |
9/3862 |
1/7623 |
|
سایر |
18 |
06/11087 |
28/9828 |
9/2438 |
9/1282 |
8/3721 |
|
جمع |
52 |
37/61908 |
19/50614 |
5/10904 |
5/5875 |
16780 |
مرجع: گزارش سالانه شرکت ملی صنایع پتروشیمی
مطابق با ترازنامه هیدروکربوری سال 1394، سوخت مصرفی پتروشیمی معادل 61 میلیون بشکه معادل نفت خام بود که حدود 26 درصد از گاز مصرفی بخش صنعت (9/234 میلیون بشکه معادل نفت خام، بجز مصارف عملیاتی و تبدیل انرژی) را به خود اختصاص میدهد.
معیارها و استانداردهای مصرف انرژی در صنایع پتروشیمی
استاندارد و معيار مصرف انرژي در فرآيندهاي توليدي مواد پلاستيكي به شكل اوليه و لاستيك مصنوعي به شماره 9648، در سال 1385 توسط وزارت نيرو تدوين گرديده است. استاندارد و معيار مصرف انرژي در فرآيندهاي توليدي الفين (استاندارد شماره 13370)، آمونياك (شماره 13371)، متانول (شماره 13372)، اوره (شماره 13373)، آروماتيك (شماره 13374) توسط شركت بهينه سازي مصرف سوخت در سال 1389 تدوين گرديده است. همچنين معيار مصرف انرژي در 15 محصول پتروشيمي توسط شركت بهينه سازي مصرف سوخت تعيين گرديده است.
با تدوين استاندارد و معيار مصرف انرژي در صنايع پتروشيمي مبناي اندازه گيري مصارف سوخت و نواقص فرآيندهاي موجود شناسايي شده و با ارائه راهكارهاي مؤثر از اتلاف انرژي در واحدهاي صنعتي موجود و همچنين واحدهاي جديدالاحداث جلوگيري بعمل خواهد آمد.
جدول 2: استانداردهاي معيار مصرف انرژي در فرآيندهاي پتروشيمي
|
كد استاندارد |
نوع محصول |
واحد |
مصرف انرژي ويژه استاندارد |
مصرف انرژي ويژه در واحدهاي جديد الاحداث |
|
13370 |
الفين |
Gj/ton |
7/25-2/20 |
20 |
|
13371 |
آمونياك |
Gj/ton |
7/49- 6/29 |
31 |
|
13372 |
متانول |
Gj/ton |
1/36- 4/29 |
5/29 |
|
13373 |
اوره |
Gj/ton |
6/6- 8/4 |
3/3 |
|
13374 |
اروماتيك |
Gj/ton |
3/24- 1/19 |
6/11 |
|
9648 |
اكرپلونيتريل بوتادين استايرنABS |
Gj/ton |
81/18 |
608/8 |
|
پلي وينيل كلرايد PVC |
Gj/ton |
71/5 |
573/4 |
|
|
پلي اتيلن سبكLDPE |
Gj/ton |
01/13 |
395/5 |
|
|
پلي اتيلن سبك خطي LLDPE |
Gj/ton |
74/11-19/8 |
395/5 |
|
|
پلي اتيلن سنگين HDPE |
Gj/ton |
01/31-45/9 |
279/7 |
|
|
پلي پروپيلنPP |
Gj/ton |
64/43-37/6 |
396/6 |
|
|
پلي بوتادين رابرPBR |
Gj/ton |
08/26 |
84/20 |
|
|
پلي استايرن PS |
Gj/ton |
- |
454/2 |
|
|
استايرن بوتادين رابرSBR |
Gj/ton |
43/33 |
747/18 |
|
|
اپوكسي رزين |
Gj/ton |
44/23 |
118/10 |
|
|
پلي اتيلن ترفنالاتPET |
Gj/ton |
7/5 |
564/5 |
|
|
پلي كربنات |
Gj/ton |
526/39 |
131/37 |
|
|
پلي استايرن انبساطی EPS |
Gj/ton |
92/16 |
- |
|
|
پلي استايرن مقاوم HIPS |
Gj/ton |
02/5 |
- |
|
|
پلي استايرن معمولی GPPS |
Gj/ton |
02/5 |
- |
|
|
کریستال ملامین |
Gj/ton |
79/60-98/66 |
018/42 |
|
|
پلی بوتادین(PB) |
Gj/ton |
- |
381/42 |
راهکارهای کاهش مصرف انرژی در مجتمعهای پتروشیمی کشور
مصارف انرژی واحدهای پتروشیمی به دو بخش تقسیم میشود:
1- بخش يوتيليتي
2- بخش فرایندی
بخش يوتيليتي و هدفگذاري ارتقاي كارايي انرژي در اين بخش از اهميت زيادي برخوردار است تا آنجايي كه بخش قابل توجهي از انرژي در اين بخش مصرف ميشود. مطابق نمودار 1 حدود 50 درصد مصرف انرژي كل در يك نمونه مجموعه پتروشيمي تولید آمونیاک و اوره، در بخش يوتيليتي مصرف ميگردد.
نمودار 1- سهم مصارف انرژی در يك نمونه مجموعه پتروشيمي تولید آمونیاک و اوره
در نمودار2 توزيع انرژي سوخت مصرفي يكي از مجموعه‌هاي پتروشيمي كشور آورده شده است. بخش قابل توجهي از انرژي ورودي شامل 47/95 درصد وارد توربين‌هاي گازي مجموعه جهت توليد برق و سپس توليد بخار با استفاده از بازيافت حرارتي ميشود. مابقي شامل 52/4 درصد وارد بويلرهاي مجموعه جهت توليد بخار ميشود و درصد بسیار ناچيزي هم در كوره‌هاي زباله سوز مجموعه مصرف ميشود.
نمودار 2- توزیع انرژی سوخت مصرفي يكي از پتروشيمي‌هاي فعال در كشور
در نمودار3 دياگرام Sankey يكي از مجموعه‌هاي پتروشيمي كشور نشان داده شده است. از كل انرژي ورودي به اين مجموعه، 67 درصد به فاز يك و 33 درصد فاز دو وارد ميشود. در اين نمودار سهم اتلافات بويلر، مجموعه توربين گاز و HRSG آورده شده است. همچنين در اين نمودار انرژي مصرفي توليدات برق، بخار، هوا و آب به تفكيك آورده شده است.
نمودار 3- دياگرام Sankey يكي از پتروشيمي‌هاي فعال در كشور
سیستم تولید و توزیع بخار 30 درصد مصرف انرژی فرآیندهای پتروشیمی و شیمیایی را به خود اختصاص میدهد. برخی از راهکارهای صرفه جویی مصرف انرژی در سیستم تولید بخار عبارتند از:
- استفاده از فناوریهای نوین تصفیه آب بویلر (مانند اسمز معکوس)
- بهبود کنترل فرآیند بویلر - صرفه جویی حدود 3 درصد
- کاهش مقدار گاز خروجی– صرفه جویی 2 تا 5 درصد
- بهبود عایقکاری - صرفه جویی 6 تا 26 درصد
- تعمیر و نگهداری بویلر- صرفه جویی 10 درصد
- بازیافت حرارت گاز دودکش – صرفه جویی 1 درصد
- بازیافت حرارت از آب/بخار زیرکش (Blowdown)– صرفه جویی تا 1.3 درصد
- کاهش تلفات حاصل ازStandby بویلر
برخی از راهکارهای صرفه جویی مصرف انرژی در سیستم توزیع بخار عبارتند از:
- بهبود عایقکاری - صرفه جویی 3 تا 13 درصد
- تعمیر و نگهداری تلههای بخار -صرفه جویی 15-10 درصد
- پایش اتوماتیک تلههای بخار– صرفه جویی 5 درصد
- برگشت کندانس–صرفه جویی10 درصد
- تعمیر نشتیها –صرفه جویی 3 تا 5 درصد
هیترها و کورههای فرایندی 20 تا 30 درصد مصرف سوخت در صنایع پتروشیمی و شیمیایی را به خود اختصاص میدهد. برخی از راهکارهای صرفهجویی مصرف انرژی در هیترها و کورههای فرایندی عبارتند از:
- کنترل مکش(Draft) و فشار کوره – صرفه جویی 5 تا 10 درصد
- کنترل نسبت هوا به سوخت در کوره ها–صرفه جویی 5 و 25 درصد
- بازیافت حرارت گاز دودکش برای پیشگرم هوای احتراق- صرفه جویی سوخت بین 8 و 18 درصد برای دمای بالاتر از C° 650 در هیترها با بار حرارتی بیش از MMBtu/hr 50
- بهبود انتقال حرارت با کنترل رسوبات – صرفهجویی 5 تا 10 درصد – ( استفاده از دمنده های دود، سوزاندن کربن و یا سایر رسوبات حاصل از لولههای تابشی، تمیزکاری سطوح مبدلها)
- کاهش اتلاف حرارتی دیواره (صرفه جویی به میزان 5-2 درصد)
- تعمیر و نگهداری و آب بندی های درب و لوله (تا 5 درصد)
- کاهش اتلاف حرارت تابشی -صرفهجویی تا 5 درصد
- بهبود سیستمهای کنترلی – صرفه جویی 2 تا 10 درصد
- طراحی مشعلهای جدید
برخی از راهکارهای صرفه جویی مصرف انرژی در فرآیند (تقطیر) عبارتند از:
- بهینه سازی شرایط تغذیه ستون تقطیر
- عایقکاری ستون تقطیر
- جایگزینی سینی های قدیمی با سینی های جدید یا افزودن یک سیستم بسته بندی با راندمان بالا و یا طراحی سینی هایی با کارآیی بالاتر
- کاهش بار ریبویلر با کنترل اتوماتیک جریان و جلوگیری از جریان بخار اضافی در ریبویلر
- استفاده از بخار با فشار کمتر در ریبویلر با تنظمیات فصلی فشار و استفاده از کمپرسورهای حرارتی
- تغییرشرایط خوراک از مایع اشباع به بخار اشباع برای ستونهای با 80% بازیابی خوراک در بخش فوقانی برج – کاهش بار ریبویلر تا 50%
- بهینه سازی نسبت ریفلاکس- مقایسه سرمایهگذاری برای افزودن مراحل در مقابل هزینههای عملیاتی یوتیلیتیها
- کنترل خنککاری؛ فلوی آب کندانسور
- افزایش کنترلهای واحد تقطیر
- بهینه سازی خلوص محصول
برخی از راهکارهای صرفه جویی مصرف انرژی در فرآیند تولید اتیلن عبارتند از:
- بکار بردن مواد پیشرفته در کوره (مانند بسترهای گردش مواد جامد /ذرات- کویل های تابشی گزینشی) – 7% صرفهجویی در SEC فرایند
- کاهش تشکیل کک در لولهها (تمیزکاری شیمیایی دیوارههای داخلی معمولاً با مواد با پایه گوگرد)
- کاهش کک با استفاده از کویلها و لولههای پیشرفته: ( به عنوان مثال پوشش با سرامیک کربید سیلیونزینتر شده– مزایا: امکان افزایش دمای لوله تا 1400 درجه سانتیگراد و 10% صرفهجویی در SEC فرایند تولید اتیلن) نکته: پوشش دار کردن لولههای تابشی موجب افزایش بازده تولید اتیلن هم میشود.
- انتگراسیون توربین گاز –امکان 13% صرفهجویی درSEC تکنولوژی کراکینگ بخار
- در بخش فشردهسازی و جداسازی، استفاده از فناوری تراکم مکانیکی بخار (MVR) در جداکنندههای موجود (Splitter) – 5% صرفهجویی درSEC فرایند کراکینگ بخار
سایر راهکارها و اقدامات عمومی عبارتند از:
- انتگراسیون فرآیند
- آنالیزپینچ در کل واحد– صرفهجویی 10 تا 15 درصد
- آنالیز پینچ سیستم آب
- مدیریت و کنترل
- سیستم مدیریت انرژی
- پایشو هدف گذاری- متوسط صرفه جویی 8 درصد
- بهبود سیستم های کنترل فرآیند(رطوبت، اکسیژن، دما، فلوی هوا بر مبنای منطق فازی (fuzzy logic))- صرفه جویی 2 تا 18 درصد
- بازیافت انرژی، گاز فلر و هیدروژن
- تولید همزمان برق و حرارت (CHP)
- به کارگیری توربینهای انبساط گاز
- استفاده ازCHP دما بالا
- تبدیل گاز (سیکل ترکیبی)
- بهینه سازی موتورهای الکتریکی
