بخشی از مقاله
چکیده
اهداف ویژه ای در صنایع نفت، ما را به سوی بهینه سازی مصرف هیدروژن در پالایشگاه ها و واحدهای پتروشیمی هدایت می کند که از آن جمله می توان به وضع قوانین جدید برای تولید سوخت های پاک - سوخت های با گوگرد پایین - و حرکت به سمت استفاده از نفت خام سنگین و کاهش فروش مستقیم آن را نام برد. همچنین افزایش خلوص هیدروژن در ورودی راکتورها، باعث بهبود میزان تبدیل در داخل راکتور شده و به افزایش عمر کاتالیست ها کمک می نماید . خرید هیدروژن از خارج نیز گران قیمت بوده و مقرون به صرفه نمی باشد. این عوامل پالایشگاه ها را مجبور به یافتن راه حلی جهت بهبود مصرف هیدروژن می نماید.
گوگرد موجود در سوخت دیزل باعث بروز مشکلات زیادی در ارتباط باالودگی محیط زیست می گردد.در حال حاضر میزان گوگرد در سوخت دیزل ایران حدود ./8درصد وزنی است که بسیار بالاتر از استاندارد قابل قبول جهانی است.به علاوه در میان فراورده های نفتی بیشترین میزان تقاضا ومصرف مربوط به برشهای میان تقطیر نفتی از قبیل سوخت دیزل می باشد.لذا کاهش میزان گوگرداین برشها قسمت مهمی از برنامه توسعه پالایشگاه های کشور می باشد که این هدف را می توان بوسیله فرآیند گوگرد زدایی با هیدروژن انجام داد.
مقدمه
هیدروژن یک حامل انرژی با استاندارد های بسیار استثنایی به عنوان خوراک فرایندهای پتروشیمی وپالایش که با محیط زیست نیز هماهنگ است،از اهمیت ویزه ای برخوردار است.تقاضای جهانی برای هیدروژن به دلیل نیاز به فراوری مواد خام سنگین وکثیف وترکیب انها با مواد مطلوب به منظورتولیدسوخت های پاک تر بدون گوگرد در حال افزایش است روش های تصفیه با هیدروژن در پالایش فراورده های نفتی از اهمیت بالایی برخوردارند.به علت گرانی هیدروژن این روش تا مدت هاتوسعه چندانی نیافته بودندولی از زمانی که توانستندهیدروژن ارزان قیمت از واحد رفرمینگ بدست اورندبه سرعت در پالایشگاه ها گسترش پیدا کردند.
در نفت خام وبرش های نفتی مقداری از ترکیبات حاوی گوگرد.نیتروژن.اکسیژن.فلزات ونیز ترکیبات سیر نشده وجود دارند که می توانندنقش مهمی درالودگی محیط زیست.مسمومیت.کاتالیزورها،خوردگی دستگاه هاو...داشته باشندکه هدف عملیات تصفیه با هیدروژن،حذف یا کاهش این گونه ترکیبات مزاحم است.
باتوجه به تخمِین تقاضاِی جهانِی مطابق شکل - - وکاهش1 تقاضابه سوختهاِی سنگین گوگرددارو درنتِیجه افزاِیش تقاضابراِی فرآورده هاِی سبک - بوِیژه بنزِین - وفرآورده هاِی مِیان تقطِیروازطرفی افزایش تقاضاجهت بهینه سازی کیفیت محصولات،نیازبه یک دگرگونی درعملیات پالایش می باشد.
شکل - تخمِین- - 1 تقاضا به فرآورده هاِی سبک و مِیان تقطِیر
تغییرفرمولاسیون محصول نهائی باجایگزینی مواد اکسیژنه درموردسوخت بنزین تولیدی نیز حایز اهمیت می باشد. صنعت پالایش کشورعلاوه بربیشینه سازی تولیدفرآورده های سوختی، بویژه بنزین،بایستی بهینه سازی درکیفیت محصولات راضمن درنظرگرفتن مسائل زیست محیطی به انجام برساند.
اکثرسرمایه گذاری هادر صنعت جهانی پالایش مربوط به مسائل زیست محیطی میباشد. که برخی ازآنهامربوط به کاهش گازهای آلاینده خروجی حاصل ازاحتراق درخودروهاست. که قسمت اعظم آن مربوط به تولیدسوخت هایی باگوگردکمتر،حذف سرب وکاهش ماده آروماتیکی بنزن درسوخت بنزین است.
با توجه به اینکه کاهش گوگردمحصولات میان تقطیرتولیدی بخش عمده ای ازتحولات این صنعت را در بر می گیرد. بنابر این احداث واحدهای جدیدگوگردزدائی ازمحصولات میان تقطیرموردتوجه خاص قرارگرفته است.
درحال حاضرواحدهای کاهش فرآورده های سنگین ظرفیت کوچکی رابه خوداختصاص داده است. ولی امروزه این فرایندهابطورچشمگیری درحال گسترش میباشند.
دراین میان گازهیدروژن بعنوان اشباع کننده وعامل جایگزین گوگردنقش اساسی ایفامیکند. واهمیت شبکه هیدروژن دریک پالایشگاه نمایان میشود. بدیهی است که این امردرپالایشگاهای پیچیده ونیمه پیچیده بیشترنمودپیدامیکندومدیریت شبکه هیدروژن موازنه مبادی تولیدومصرف باتوجه به الگوهای اقتصادی ضروری میگردد.
کم هزینه ترین روش کاهش آلاینده های محیط زیست،تولیدهیدروژن ازگازهای Off Gas میباشد. بنابراین امروزه مجموعه فعالیتهادر این بخش بشرح زیرخلاصه میشود.
· استفاده از Refinery Off جهت تولیدهیدروژن وکاهش آلاینده های محیط زیست
· افزایش بازدهی واحدهیدروژن موجود
· افزایش ظرفیت واحدهیدروژن
· احداث واحدهای جدید
موازنه هیدروژن
باتوجه به فرایندهای موجود در درپالایشگاههای مختلف ،منابع مختلف تولیدکننده گازهای غنی ازهیدروژن وجوددارد
واحدهای Catalytic Reformingعمده ترین منبع تولیدگازغنی ازهیدروژن میباشد. همچنین یکی ازمنابع تولیدگازهای غنی ازهیدروژن، گازهای خروجی ازواحدهای Hydrocrackingکه آلوده به گازسولفیدهیدروژن میباشند. - درسیستم جذب توسط آمین موردتصفیه قرارمیگیرند - .
موازنه بین مبادی تولیدومصرف هیدروژن حائزاهمیت است. درگازهای فرایندی که خلوص هیدروژن درآنهابیشتراز% 55 مولی میباشد جهت خالص سازی هیدروژن ازسیستمهای بهینه - Pressure Swing Asorption - PSAاستفاده میشود . خروجی سیستمهای PSAگازهیدروژن باخلوص %99.8 بوده وحدود %12-15 خوراک واحدهای PSAبعنوان Offgas میباشد .جهت خالص سازی هیدروژن درگازهای فرایندی که خلوص هیدروژن بیشتراز %40 باشد هیدروژن میتوان ازسیستم Membraneاستفاده نمود.
بخش قابل توجهی ازهیدروژن موردنیازازاین طریق تامین میگرددوبقیه ازطریق واحدهیدروژن تامین میگردد
.ذکراین نکته ضروری است که استفاده از تکنولوژیهای مختلف خالص سازی هیدروژن واحداث واحدهای جدیدتولیدهیدروژن جهت کاهش آلاینده های محیط زیست باتوجه ارزیابی اقتصادی صورت میگیرد.درشکل - 3 - آرایش ساده یک شبکه هیدرون نشان داده شده است.
شکل - - 3 موازنه مبادی تولید و مصرف هیدروژن
بهینه سازی واحدهیدروژن وتاثیر شبیه سازی بر آن کم هزینه ترین روش ارزیابی عملکرد واحدهیدروژن استفاده ازشبیه سازی موجودمیباشد. استفاده ازشبیه سازی علاوه بربهینه سازی شرایط عملیاتی واحدامکان ارزیابی عملکرد واحدباخوراکهای مختلف رافراهم میسازد.. بدین ترتیب باتوجه به وجودخوراکهای مختلف درپالایشگاههاانتخاب مناسبترین گزینه خوراک باحداقل هزینه بسهولت امکانپذیراست.
این مسئله باتوجه به اینکه پالایشگاههادرصددجایگزینی خوراک واحدبه گازطبیعی می باشندحائز اهمیت است.
افزایش ظرفیت واحدهای تولیدهیدروژن. بااستفاده ازنرم افزارهای شبیه سازی انجام مطالعات اولیه بسهولت امکانپذیرمیگردد.
