بخشی از مقاله
چکیده
پتروشیمیها جزء صنایع مادر کشور بوده و حجم مصرف انرژی و تولید آلایندگی بسیار بالایی دارند. روشهای مختلفی برای کاهش مصرف انرژی و تولید آلایندههای وجود دارد که در این میان استفاده از عایقهای نوین مبتنی بر فناوری نانو راهکاری مقرون به صرفه و مطمئن میباشد. دماهای بالا و پایین در فرایندهای مختلف پتروشیمی وجود دارند و نیاز به عایقکاری مناسب دارند تا اتلاف انرژی و به تبع آن تولید آلایندههای مختلف کاهش یابد.
عایقهای هواژل نانومتخلخل دارای خواص منحصر به فردی مانند مقاومت حرارتی بسیار بالا، فوق آب گریزی، طول عمر بالا، انعطاف پذیری مناسب، عبور صوت بسیار پایین و غیره هستند که سبب شده است در دنیا بسیار مورد توجه قرار گرفته و جایگزین عایقهای رایج گردند. دراین کار خواص عایقهای مناسب واحدهای پتروشیمی بررسی و پتانسیل استفاده از عایقهای هواژل نانومتخلخل ارزیابی شده است. انواع عایقهای هواژل نانومتخلخل در داخل کشور امکان تولید اقتصادی و کاربرد گسترده دارند.
-1 مقدمه
ایران دارای منابع غنی نفت و گاز بوده و توسعه روز افزون واحدهای پتروشیمی در آن بدیهی است. ایران دومین تولید کننده گاز طبیعی و چهارمین تولید کننده نفت خام است. در عین حال ایران مصرف کننده بزرگ انرژی بوده و آلودگیهای زیست محیطی زیادی ایجاد میکند. آمار نشان میدهند روند تولید نفت در ایران رو به کاهش بوده و مصرف نفت افزایش زیادی در داخل کشور دارد که سبب میشود در مدت زمانهای نه چندان دور نفتی برای صادرات وجود نداشته باشد.
توسعه و استفاده از فناوریهای نوین با بازدهی بالا در صنایع کشور کم و بسیار کند است. همچنین بسیاری از صنایع مادر مانند پالایشگاهها، پتروشیمیها، نیروگاههای برق، صنایع شیمیایی از فناوریهای تاریخ گذشته استفاده میکنند که مصرف انرژی و آلایندههای زیست محیطی را افزایش میدهند. متاسفانه قوانین زیست محیطی و اجرای آنها به ندرت اتفاق میافتد و امروزه مشکلات بسیار جدی مانند سطح بالای آلایندههای مختلف در هوا و آب در شهرهای بزرگ، خشک شدن دریاچههای فصلی، کمبود آب شرب، افزایش نرخ مرگ و میر ناشی از بیماریهای مختلف وابسته به آلایندهها و غیره بروز نموده است.
ایران کشوری با مساحت بالا، منابع طبیعی و آب و هوای متنوع است. روشهای زیادی برای توسعه پایدار و سبز مانند پنلهای خورشیدی، زمین گرمایی، تبخیر کنندههای خورشیدی، انرژی باد، انرژی امواج و غیره بررسی و برخی به صورت محدود کار شده اند. امکان تعویض یا تغییر اساسی تجهیزات صنایع مختلف به خاطر هزینه بالا و نبود دسترسی به فناوریها، وجود نداشته و یکی از بهترین راه حلها برای توسعه پایدار و سبز صنایع بزرگ، کاهش آلایندهها و اتلاف انرژی مانند پتروشیمیها استفاده از عایقهای حرارتی به روز و دارای کارایی بالاتر است. اتلاف انرژی در تمامی صنایع در مقادیر بالا اتفاق میافتد که به معنی مصرف بالاتر انرژی و آلودگی بیشتر محیط زیست و تولید گازهای گلخانهای بیشتر است. پتروشیمیها جزء صنایع مادر بوده و بسیاری از صنایع کوچک و بزرگ دیگر وابسته به کارکرد آنها میباشند.
مجتمعهای پتروشیمی معمولا واحدهای بسیار متنوع و بزرگی را دارا میباشند که از تجهیزات، لولهها، مخازن و ... بسیار زیادی در مساحتهای چندین هکتار قرار دارند و مصرف آب، انرژی و برق و غیره بسیار زیاد و قابل توجهی را به خود اختصاص میدهند. مجموع کل تولیدات صنعت پتروشیمی کشور در سال 94 بالغ بر 46.4 میلیون تن بوده است. در حال حاضر، 66 طرح پتروشیمی برنامه پنجم باضافه 3 طرح پیشتاز برنامه ششم در نقاط مختلف کشور از جمله منطقه ویژه اقتصادی پتروشیمی، منطقه ویژه اقتصادی انرژی پارس و سایر مناطق در دست اجرا میباشد. 49 پتروشیمی راهاندازی شده و فعال در سطح کشور وجود دارند که درصد سهم هر کدام از تولید در نمودار 1 نشان داده شده است
شکل -1 درصد جرمی سهم تولید پتروشیمیهای مختلف ایران در سال [1] 1394
با توجه به حجم بالای صنایع پتروشیمی، امکان ایجاد آلودگیهای گسترده هوا، آب، خاک توسط این صنایع در صورت عدم کنترل و رسیدگی صحیح وجود دارد. بر اساس چالشهای مختلف موجود در صنایع پتروشیمی، راهکارهای مختلفی برای کاهش مصرف انرژی و جلوگیری از آلودگی زیست محیطی وجود دارد. راهکارهایی مانند به روزرسانی تجهیزات و سیستمهای کنترلی مختلف، استفاده از تجهیزات با فناوری پیشرفته در جداسازی و حذف آلایندهها و غیره. دراین میان استفاده از عایقهای نوین در عایق کاری لولهها و تجهیزات اهمیت بسیاری مییابد چرا که سایر روشها نیاز به هزینه بسیار بالایی برای اجرا دارند.
عایقهای پیشرفته از طریق کاهش اتلاف انرژی، کاهش تولید گازهای گلخانهای، بهبود سیستم کنترل دستگاهها و کارایی بالاتر فرایند، جلوگیری از خوردگی زیر سطحی، افزایش ایمنی فرایند و غیره میتوانند راه حل موثر و قابل اجرایی در صنایع پتروشیمی قدیمی و در حال احداث باشند. عمده صنایع نفتی ایران در مناطق جنوب کشور وجود دارند که هوای گرم و شرجی از خصوصیات آنجا است.
هوای گرم و شرجی سبب تشدید پدید خوردگی زیر سطحی میشود که هزینههای بسیار زیادی را از لحاظ تعمیر، تعویض و ایمنی فرایند ایجاد میکند. خوردگی زیر سطحی به خوردگی مابین سطح دستگاه و عایق روی آن اتلاق میشود و اهمیت آن از این لحاظ است که تا زمان عدم بروز مشخصههای ظاهری امکان شناسایی آن به راحتی وجود ندارد. به عبارت دیگر خوردگی زیر سطحی زمانی آشکار میشود که اثرات سوء خود را گذاشته و ممکن است سبب بروز حوادث ایمنی خطرناکی شود. دراین مقاله به بررسی خصوصیات عایقهای نوین نانومتخلخل مبتنی بر هواژل پرداخته شده و مزایای آنها از جنبههای مختلف در توسعه سبز پتروشیمیها بررسی میشود.
-2 خصوصیات عایق مناسب در پتروشیمیها پتروشیمیها بر اساس تنوع فرایندهای سرد و گرمی که دارند میتوانند از انواع عایقهای حرارتی در بخشهای مختلف استفاده کنند. حجم بسیار گسترده از عایق مورد نیاز، دماهای بسیار بالا و بسیار پایین، مواد فرایندی آتش گیر و با قابلیت انفجار، سیستمهایی با هندسه پیچیده برای عایق کاری، رقابت و اقتصاد محصولات، کیفیت و خلوص، مصرف انرژی و آب بسیار زیاد، ایمنی بالای مورد نیاز، موارد زیست محیطی، خوردگی و غیره از جمله مسائلی هستند که سبب میشوند انتخاب نوع عایق و به کارگیری آن بسیار اهمیت داشته باشد. چرا که عایقها به نوعی در تمامی موارد ذکر شده دخیل بوده و میتواند بسیار موثر باشند .[2] عایقهای حرارتی ممکن است به خاطر یک و یا ترکیبی از اهداف زیر در پتروشیمیها استفاده شوند:
· ذخیره انرژی از طریق کاهش نرخ انتقال حرارت
· نگهداری دمای فرایند
· جلوگیری از انجماد، میعان، تبخیر و یا تشکیل ترکیبات ناخواسته مانند هیدراتها
· محافظت از افراد در برابر تماس با تجهیزات
· جلوگیری از میعان بر روی سطح دستگاه حامل سیالات با دمای پایین
· جلوگیری از افزایش دمای تجهیزات از آتش خارجی
· پایدارسازی فرایندها
· ایجاد کنترل بهتر فرایند با نگهداری دمای فرایند
· جلوگیری از خوردگی با نگهداری دمای سطح سیستم خنک کننده بالاتر از دمای نقطه شبنم
· جذب ارتعاش
