بخشی از مقاله
امکان سنجی فنی و اقتصادي و مزایاي احداث پتروپالایشگاهها در کشور
چکیده
ایجاد پتروپالایشگاه به جاي پالایشگاه امروزه مورد توجه صنایع نفت و پتروشیمی کشورهاي پیشرفته قرار گرفته است.
الگوهاي مختلفی براي توسعه پترو پالایشگاه وجود دارد که یکی از مناسبترین آنها تبدیل نفتا و نفت سفید به اولفین ها و یا آروماتیکها می باشد. ادغام پالایشگاه و پتروشیمی داراي مزیتهاي بسیاري از جمله تولید خوراك با کیفیت بالاتر، افزایش ارزش محصولات جانبی و دستیابی به بهره وري بهتر می باشد.
در این تحقیق، سه سناریوي مختلف پتروپالایشگاهی با اضافه نمودن واحدهاي نفتا کراکر، کروسین کراکر و آروماتیک سازي بررسی شده و مطالعات اقتصادي براي پالایشگاه نفت به تنهایی و این سه سناریوي پتروپالایشگاهی با ظرفیت
250,000 بشکه در روز خوراك انجام شده است. نتایج نشان می دهد احداث پتروپالایشگاه با واحدهاي کروسین کراکر و نفتا کراکر بهترین بازگشت سرمایه را خواهد داشت. هزینه احداث این واحدهاي پتروپالایشگاهی به ترتیب حدود 6/361 و 5/949 میلیارد دلار برآورد شده و نرخ بازگشت سرمایه آن به ترتیب حدود %30 و %31 پیش بینی می گردد. این در حالیست که نرخ بازگشت سرمایه پالایشگاه در بهترین حالت حدود %13 پیش بینی شده است. همچنین مطالعات نشان می دهد الگوي فرآیندي تولید آروماتیکها در پتروپالایشگاه باعث افزایش نرخ بازگشت سرمایه به %13/33 می گردد.
از طرفی، نسبت تولید پروپیلن به اتیلن در واحدهاي کراکینگ نفتا یا کروسین حدود 10 برابر بیشتر از واحدهاي کراکینگ گازي می باشد. این در حالیست که در سالهاي گذشته و بواسطه توسعه میدان گازي پارس جنوبی، اکثر مجتمعهاي پتروشیمیایی بر اساس خوراك گاز احداث و یا برنامه ریزي شده است. با توسعه پتروپالایشگاهها، می توان به تولید بیشتر پروپیلن بعنوان یک ماده پتروشیمیایی با بازار مصرف بالا نیز دست یافت.
کلمات کلیدي
پتروپالایشگاه – اولفین – ادغام – پالایشگاه – پتروشیمی – اقتصاد – بازگشت سرمایه
-1 مقدمه
صنعت پالایشگاهی در ایران از صنعت پتروشیمی زودتر آغاز و توسعه یافت و محصـولات اضـافی پالایشـگاه نیـز صـادر میگردید. از سال 1368 صنعت پتروشیمی با استفاده از خوراك اولیه (گاز فراوان و نفتاي ارزان قیمت) رو به توسعه نهاد، اما با گران شدن قیمت جهانی نفت و به تبع آن افزایش قیمت نفتا، سوددهی صنایع پتروشیمی وابسته به خوراك مایع کاهش یافت و بحث تجمیع پالایشگاه و پتروشیمی جهت متنوع نمودن خوراك واحدهاي پتروشـیمی و تـامین نیازهـاي پالایشـگاهی مـورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. بررسیهاي اولیه در حوزه اقتصادي نشان میدهد که نرخ بازگشت سرمایه در واحدهاي پتروشیمی بدلیل بالارفتن قیمت نفت خام کاهش یافته که با انجام طرح تجمیع، میتوان هزینهها را کاهش داد که این امر باعـث افـزایش سود مجتمع میشود. تجمیع پالایشگاه و پتروشیمی یا پتروپالایشگاه با هدف تنوع فرآورده، کاهش قیمت تمام شده محصولات، بهینه سازي راندمان، افزایش سود آوري و بهینه سازي مصرف انرژي، پایهریزي شده است. براي تجمیع پالایشگاه و پتروشـیمی
یا پتروپالایشگاه سناریوهاي مختلفی قابل تعریف است. در یکی از این حالات تجمیع، نفتا، LPG و اتان مازاد تولیدي پالایشگاه بجاي فروش، براي تولید اتیلن به مجتمع پتروشیمی منتقـل میگردنـد و Butens Raffinate ناشـی از اسـتخراج بوتـادین،
بنزین پیرولیز، دیزل و هیدروژن به پالایشگاه ارائه و یا مستقیما به استخر اختلاط بنزین فرستاده میشود. کیفیـت و نـوع نفـت سبک و سنگین، نوع محصولات جانبی ارسالی از بخش پالایشگاه به بخش پتروشیمی را تغییر میدهـد. نفـت سـبک، خـوراك مایع بیشتري به بخش پتروشیمی ارسال میکند در حالیکه براي نفت سنگین خوراك گازي بیشتري ارسال خواهد شد. با توجه به طرحها و با در نظر گرفتن موقعیت مکانی کارخانجات و نوع نفت خام در دسترس (سبک و سـنگین و کیفیـت آن) و... نـرخ بازگشت سرمایه در حالت تجمیع نسبت به حالت پالایشگاه (بصورت تنها اجرا شده) بالاتر است. در واقع بررسیها نشان میدهد که نرخ بازگشت سرمایه در حالت پتروپالایشگاه (تجمیع کارخانههاي پالایشگاه و پتروشیمی) نسبت به پالایشگاه تنها، افـزایش قابل ملاحظهاي دارد که برخی از دلایل آن در ادامه تشرح شده است.
تولید هیدروژن به عنوان یکی از محصولات جانبی بخش پتروشیمی که مصرف بالایی در بخش پالایشگاه دارد بگونه اي که حتی میتواند کل نیاز آن واحد پالایشگاهی را برطرف نماید و دیگر نیازي به ایجاد واحد تولید هیدروژن در پالایشگاه نباشد.
یکی دیگر از محصولات جانبی بخش پتروشیمی، مواد بهبود دهنده عدد اکتان است که میتوان آن را جداسازي نموده و جهـت بالابردن عدد اکتان به استخر اختلاط بنزین در پالایشگاه اضافه نمود. بازیابی گـاز خروجـی از واحـد FCC پالایشـگاه، توسـط بخش پتروشیمی که جهت تولید اتیلن مورد استفاده قرار میگیرد. با توجه به اینکه در فرآینـدهاي جدیـد پالایشـگاهی میـزان قابل توجهی پروپیلن تولید میشود میتوان براي مجتمع هاي پتروشیمی واحدهاي پلی پروپیلن با ظرفیت بالاتر ایجاد نمود. بـا توجه به محدودیتهاي جدید محیط زیستی براي پالایشگاه که باید میزان گوگرد در فرآوردههاي نفتی آنها کمتر از -10 ppm 50 بوده و میزان بنزن دراین فرآوردهها نیز درحد قابل قبول کاهش یابد، هزینههاي اضافی بر پالایشگاه تحمیل گردیـده اسـت.
لذا می توان درصدي از VGO تولیدي در پالایشگاه را قبل از ارسال به واحد هاي پر هزینه هایدروکراکینگ و هایدروتریتینگ، به واحدهاي پتروشیمی ارسال کرد. همچنین میتوان ترکیبات آروماتیکی را از بنزین تولیـدي پالایشـگاه جـدا و بـه واحـدهاي جداسازي آروماتیک پتروشیمی منتقل کرد. طرح تجمیع، با توجه به فرآیندهاي جدید، باعث افزایش مـدت در سـرویس بـودن کارخانجات، بهینه سازي مصرف انرژي، استفاده مشترك از منابع یوتیلیتی، سیسـتم مشـعل، سیسـتم تصـفیه پسـاپ، نیـروي
انسانی ماهر، سیستم اداري و آموزشی میشود که استفاده مشترك از موارد مـذکور باعـث کـاهش چشـم گیـر میـزان سـرمایه گذاري میگردد. در سیستمهاي تجمیع، ترکیبات سنگین C9,C10 و آروماتیکهاي سنگین را میتوان به عنوان سوخت کـوره
استفاده نمود. LSRG با عدد اکتان پایین بجاي آنکه درواحد ایزومریزاسیون تبدیل به بنزین گردد میتواند به عنوان خـوراك واحد تولید اتیلن مورد استفاده قرار گیرد. با تجمیع پالایشگاه و پتروشیمی، امنیت تامین خـوراك بـراي واحـدهاي پتروشـیمی تضمین شده و همچنین با توجه به تنوع محصولات، انعطاف پذیري در بازار مصرف براي واحدهاي تجمیع شده بوجـود خواهـد
آمد. بدلیل محدودیتهاي محیط زیستی و افزایش قیمت فراوردههاي نفتی، تولید سوختهاي جایگزین (مانند بیو اتـانول و بیـو دیزل و هیدروژن) رشد فزاینده اي داشته و همچنین استفاده از ماشینهاي هیبریدي گسترش یافته است. این موضوع میتوانـد در آینده، سود آوري واحد پالایشگاهی (اجرا شده بصورت تنها) را کاهش دهد. بنـزین پیرولیـز خروجـی از واحـد تولیـد اتـیلن میتواند جهت استخراج محصولات آروماتیک با ارزش افزوده بالاتر براي مجتمعهاي پتروشیمی استفاده شود. LPG میتواند به عنوان خوراك واحد تولید اتیلن مورد استفاده قرار گیرد. در این شرایط جهت سودهی مجتمعهاي پتروشیمی داخلـی بـر پایـه خوراك مایع، بایستی طرح تجمیع با پالایشگاه مربوطه انجام گردد چرا که تجمیع بـا یـک مجتمـع پتروشـیمی باعـث افـزایش سوددهی پالایشگاه میگردد. در جدول 1، نمونه اي از جریانهاي پالایشگاهی که در واحدهاي پتروشیمیایی مورد اسـتفاده قـرار می گیرند، نشان داده شده است . این نمونه از جریانها در هنگامیکه تنها از واحدهاي پالایشگاهی استفاده می شود، ممکن است تنها به عنوان جریانهاي تامین کننده سوخت براي احتراق در داخل پالایشگاه مورد استفاده قرار گیرند. این درحالی است که در
هنگامیکه ادغام با پتروشیمی صورت می گیرد، محصولاتی با کیفیت مناسب از این جریانها حاصل می شـود. وجـود واحـدهاي تبدیل کاتالیستی، شکست هیدروژنی (Hydrocracking) باعث می شـود کـه خوراکهـاي مناسـبی بـراي تولیـد اولفینهـا و
همچنین آروماتیکهایی نظیر بنزن ،تولوئن و زایلنها در واحدهاي پتروشیمیایی فراهم شود. علاوه بر این، بنزین پیرولیز حاصله از واحد شکست حرارتی تولید کننده اولفینها به عنوان خوراك مناسبی براي واحد تبدیل کاتالیستی موجود در بخش پالایشگاهی یک مجتمع پتروپالایشگاهی می تواند مورد استفاده قرار گیرد. بنزین پیرولیز مورد استفاده داراي مقدار زیادي دي الفینهـا مـی باشد که قبل از استفاده باید تحت واکنشهاي هیدروژناسیون قرار گرفته و تا حد زیادي این مواد اشباع شوند. بررسـی وضـعیت
شرکتهاي بزرگ صنعت نفت اروپایی نشان می دهد این شرکتها به طراحی و اجراي واحدهاي پتروپالایشـگاهی روي آورده انـد. بطوریکه شرکت %24 BP ، %39 shell، %74 Total و %90 Exxon Mobil فعالیتهاي خود را به این زمینه مهم اختصاص
داده اند. در واقع با راه اندازي واحدهاي پتروپالایشگاهی کشور امکان تولید پروپیلن بـه عنـوان یـک محصـول بـا ارزش افـزوده پتروشیمی در پالایشگاههاي نفت فراهم می شود و همزمان با تولید این محصول پتروشیمی، تولید نفت کوره در سـبد پـالایش نفت کشور کاهش پیدا می کند.
جدول :1 نمونه اي از جریانهاي پالایشگاهی که در واحدهاي پتروشیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند
بررسی وضعیت شرکتهاي بزرگ صنعت نفت اروپـایی نشـان مـی دهـد ایـن شـرکتها بـه طراحـی و اجـراي واحـدهاي پتروپالایشگاهی روي آورده انـد. بطوریکـه شـرکت %24 BP ، %39 shell، %74 Total و %90 Exxon Mobil فعالیتهـاي
خود را به این زمینه مهم اختصاص داده اند. در واقع با راه اندازي واحدهاي پتروپالایشگاهی کشـور امکـان تولیـد پـروپیلن بـه عنوان یک محصول با ارزش افزوده پتروشـیمی در پالایشـگاههاي نفـت فـراهم مـی شـود و همزمـان بـا تولیـد ایـن محصـول پتروشیمی، تولید نفت کوره در سبد پالایش نفت کشور کاهش پیدا می کند.
-2 سناریوهاي مختلف واحدهاي پترو پالایشگاهی
-1-2 آروماتیک سازي
یکی از سناریوهاي اصلی تجمیع پالایشگاه و پتروشیمی و ایجاد پتروپالایشگاه اضافه نمودن یک واحد آروماتیک سـازي به پالایشگاه و تولید محصولات آروماتیکی شامل بنزن، تولوئن و زایلین (تقریبا به میزان کاهش وزنـی تولیـد بنـزین) میباشـد.
واحد آروماتیک سازي براي تولید هیدروکربور هاي حلقوي طراحی شده است که شامل بخش هاي تصفیه هیدروژنی خـوراك ، تبدیل کاتالیستی ، تفکیک با حلال و هیدرودي الکیلاسیون مـی باشـد. نفتـا پـس از تصـفیه در بخـش تصـفیه هیـدروژنی و سولفورزدایی، به بخش تبدیل کاتالیستی وارد شده و در آن واکنش هاي تبدیل به آروماتیک ها صـورت مـی پـذیرد. در بخـش تفکیک، ترکیبات حلقوي توسط حلال جدا شده و سپس به تولیدات نهایی تفکیک می شوند. در بخش هیدرودي الکیلاسـیون، تولوئن و آروماتیکهاي سنگین به بنزن تبدیل می شوند. شماتیک این واحـد در شـکل 1 نشـان داده شـده اسـت . محصـولات آروماتیکی همانند گروه مواد شیمیایی شامل طیف وسیعی از محصولات هستند، محصولاتی مانند: بنـزن، تولـوئن، اورتـوزایلن، پارازیلن و آروماتیکهاي سنگین و غیره. با وجود تنوع زیاد محصولات این گروه و اهمیت زیاد آنهـا در فرآینـد تولیـد، میـزان مصرف برخی از محصولات این گروه در مقایسه مقداري با محصولات سایر گروهها ناچیز به نظر میرسد. ایـن محصـولات ارزش افزوده زیادي ایجاد نمیکنند، به همین دلیل در اکثر کشورها تولید این مواد تنها در مقیاس تولیـد بسـیار زیـاد، داراي توجیـه اقتصادي میباشد. ضمن اینکه از صادرات آن نیز صرفه اقتصادي قابل ملاحظهاي حاصل میشود، به همـین دلیـل اکثـر تولیـد کنندگان این محصولات، شرکتهـاي بسـیار بـزرگ هسـتند کـه در مقیـاس گسـترده تولیـد میکننـد. بـا ایـن نگـاه احـداث پتروپالایشگاه از طریق اضافه نمودن بخش آروماتیک سازي به آن چندان جذابیت کسب و کاري نـدارد. ضـمن اینکـه در حـال حاضر سه مجتمع پتروشیمی بوعلی سینا، نوري (برزویه) و اصفهان براي تولید محصولات آروماتیک در کشور فعال میباشند.
شکل-1 شماتیک واحد آروماتیک سازي
-2-2 شکست حرارتی نفتا یا کروسین سازي
یکی از سناریوهاي ایجاد پتروپالایشگاه، اضافه نمودن یک واحد شکست حرارتی می باشد که منجر به تولید محصـولات اتیلن، پروپیلن و بوتادین میشود. در شکل 2 شماي ظاهري کوره شکست حرارتی واحد پیرولیز نشان داده شده است.
شکل -2 شماي ظاهري کوره شکست حرارتی واحد پیرولیز
همانطوریکه دیده می شود ،این تجهیز داراي بخشهاي با اهمیت ذیل می باشد: -1 بخش انتقال حرارت به شیوه انتقال حرارت انتقالی
-2 بخش انتقال حرارت به شیوه انتقال حرارت تشعشعی
-3 بخش خطوط انتقال محصولات حاصل از شکست
-4 بخش مبدل خنک کننده سریع براي اضافه کردن این واحد به مجموعه پالایشگاه چندین وضعیت ترکیبی با تغییر نوع خوراك به ایـن واحـد (شکسـت
حرارتی) در نظر گرفته شده است. دو نوع خوراك این واحد عبارتند از:
-1 استفاده از نفتا به عنوان خوراك ورودي به واحد تولید اولفینها (شکست حرارتی) -2 استفاده از کروسین به عنوان خوراك ورودي به واحد تولید اولفینها (شکست حرارتی)
-3 بررسی اقتصادي
چهار سناریوي مختلف، با فرض خوراك ورودي 250000 بشکه در روز بررسی گردید که عبارتند از: -1 پالایشگاه نفتی نمونه
-2 پتروپالایشگاه سناریوي اول: اضافه کردن واحد شکست حرارتی به پالایشگاه با خوراك نفتا
-3 پتروپالایشگاه سناریوي دوم: اضافه کردن واحد شکست حرارتی به پالایشگاه با خوراك کروسین
-4 پتروپالایشگاه سناریوي سوم: اضافه کردن واحد تولید آروماتیکها به پالایشگاه در این مطالعات نفت خام ورودي، با مشخصات جدول 2 می باشد:
جدول:2 مشخصات خوراك
