بررسی نقش پتروپالایشگاهها در توسعه متوازن زنجیره ارزش نفت و گاز

هدف اين گزارش آشنايي با مفهوم پتروپالايشگاه، ابعاد فرايندي آن ،بررسي وضعيت پتروپالايشگاهها در جهان و دستيابي به راهكارهاي توازن زنجيره پتروشيمي و بهبود راندمان پالايشگاه در داخل كشور است .

 

چكیده

از جمله مدلهاي توسعه صنايع مياندستي صنعت نفت و گاز، مدل ادغام مجتمعهاي پتروشيمي و پالايشگاهي است. به عبارتي مفهوم پتروپالايشگاه برمبناي يكپارچگي بين مجتمعهاي پالايشي و پتروشيمي شكل گرفته كه با هدف تنوع در محصولات) انواع سوخت و محصولات پايه پتروشيمي( ،كاهش قيمت تمام شده محصولات، بهينهسازي راندمان و افزايش سودآوري ايجاد ميشوند .مجتمعهاي پتروپالايش در راستاي توليد همزمان فراوردههاي هيدروكربوري و محصولات پايه پتروشيمي نيازمند بهكارگيري واحدهاي فرايندي تبديلي و تكميلي از جمله واحد كراكر با بخار، واحد تبديل كاتاليستي، واحد هيدروژنزدايي از پروپان، استخراج و جداسازي آروماتيکها و الفينها هستند.

بررسي وضعيت پتروپالايشگاهها در جهان نشان ميدهد كه كميت و كيفيت، دو كاركرد اصلي مجتمعهاي پتروپالايش يعني تأمين سوخت، توليد محصولات پايه پتروشيمي و مدل توسعه آنها، در كشورهاي مختلف دنيا با توجه به منابع هيدروكربوري موجود در آن كشور متفاوت است .نتايج اين گزارش نشان ميدهد در مناطقي مانند خاورميانه و آمريكاي شمالي كه دسترسي به خوراكهاي سبک از جمله اتان بيشتر است شكلگيري پتروپالايشگاه براي توليد اتيلن ضعيفتر است. با وجود اين 45 درصد از اتيلن توليد شده در جهان در مجتمعهاي پتروپالايشگاهي توليد شده است. اما در توليد محصولات پروپيلن و آروماتيکها نقش پتروپالايشگاهها پُررنگتر است. به طوري كه در شمال شرق آسيا، اتحاديه اروپا و آمريكاي شمالي به ترتيب 64، 57 و 51 درصد از ظرفيت توليد پروپيلن و 72، 89 و 91 درصد از ظرفيت توليد آروماتيکها )پارازايلن( به مجتمعهاي پتروپالايش اختصاص دارد. اين در حالي است كه فقط 16 درصد از پروپيلن توليدي در منطقه خاورميانه از مجتمعهاي پتروپالايش حاصل ميشود .

بررسي وضعيت توليد موجود و آتي محصولات پايه پتروشيمي كشور نشان از تمركز بر توليد محصولات مبتني بر خوراكهاي گازي )متان و اتان( و در نتيجه توليد محصولات پايه متانول، آمونياك و اتيلن دارد. اين در حالي است كه در ساير محصولات پتروشيمي از جمله پروپيلن و آروماتيکها كه عمدتاً مبتني بر خوراكهاي مايع است، ظرفيت توليد بهمراتب كمتر است. ازاينرو ايجاد و توسعه پتروپالايشگاهها در كشور ميتواند در متوازن كردن توسعه صنعت پتروشيمي كشور مؤثر باشد. همچنين از آنجا كه در مجتمعهاي پتروپالايش در هر سه سطح مالكيت، مديريت و عمليات، همافزايي بين بنگاهي در بخش پالايش و پتروشيمي ايجاد ميشود، بنگاهها تابآوري بالاتري در برابر شوكهاي محيطي  خواهند داشت.

 

نفت و گاز مهمترين منابع تأمين انرژي به شمار ميروند. به طوري كه نفت خام 37 درصد و گاز طبيعي 21 درصد انرژي دنيا را تأمين ميكنند. ازاينرو نفت و گاز در معادلات اقتصادي ـ سياسي جهان اهميت راهبردي دارند و در فرايند روابط بينالملل نقش مهمي ميتوانند ايفا كنند. كشورهاي جهان، به لحاظ برخورداري از ذخاير انرژي به دو گروه تقسيم ميشوند:

گروه اول كه بيشترين انرژي را در جهان مصرف ميكنند، سهم ناچيزي از ذخاير نفت و گاز دنيا دارند. براي مثال، گروه كشورهاي صنعتيOECD  كه حدود 62 درصد نفت جهان را ميسوزانند، تنها 7 درصد ذخاير نفتي را در اختيار دارند. اين كشورها 34 درصد نياز خود را از كشورهاي نفتخيز تأمين ميكنند و براي تأمين انرژي خود، بهشدت نيازمند كشورهاي داراي ذخاير نفت و گاز هستند.

گروه دوم كشورهاي داراي ذخاير نفت و گاز هستند .در اين گروه، كشورهاي خاورميانه با 48 درصد منابع نفتي دنيا، تنها 9 درصد از اين انرژي را مصرف ميكنند و با داشتن 43 درصد منابع گاز دنيا، فقط 14 درصد از كل گاز مورد استفاده دنيا در اين منطقه مصرف ميشود. اين در حالي است كه اتحاديه اروپا با داشتن حدود 1 درصد از ذخاير نفت دنيا ،14 درصد از نفت را در سال 2016 مصرف كرده و با داشتن 2 درصد از ذخاير گاز دنيا ،14 درصد از گاز مصرف شده در دنيا را به خود اختصاص داده است. بررسيها حاكي از آن است كه در سال 2016 روزانه بيش از 97 ميليون بشكه نفت خام در دنيا پالايش شده است .همانطور كه در شكل 1 نشان داده ميشود منطقه آسياي پاسيفيک با 31 ميليون و 284 هزار بشكه ظرفيت، سهم 33 درصدي از كل ظرفيت پالايشي دنيا را دارد. دو منطقه آمريكاي شمالي و اروپا ـ اوراسيا نيز به ترتيب با 5/22 و 19 درصد در رتبههاي دوم و سوم قرار گرفتهاند .

منطقه خاورميانه نيز تنها 9 درصد از ظرفيت پالايشي دنيا را به خود اختصاص داده است.

 

 

شكل 1. توزیع ظرفیت پالایش نفت در مناطق مختلف دنیا در سال 2016

با توجه به افزايش سهم انرژيهاي تجديدپذير در تأمين انرژي مورد نياز كشورهاي دنيا، پيشبيني ميشود كه طي سالهاي آتي سهم تقاضاي نفت خام كاهش يابد، همين موضوع سبب خواهد شد كه فرصت بيشتري به منظور بهرهگيري از نفت خام و فراوردههاي هيدروكربوري براي تكميل زنجيره ارزش بهويژه توليد محصولات پتروشيمي ايجاد شود. در جدول 1 مقدار تقاضاي هر يک از محصولات پايه پتروشيمي در قياس با نفت خام و البته گاز مايع) LPG( ارائه شده است .

بر اساس جدول 1، در سال 2016 در دنيا 4 هزار و 291 ميليون تن نفت خام مصرف شده است .

در همين سال مجموع تقاضاي محصولات پايه پتروشيمي 631 ميليون تن بوده است. مقايسه اين دو رقم نشان ميدهد كه به طور تقريبي فقط حدود 15 درصد از نفت خام در دنيا به منظور توليد محصولات پايه پتروشيمي وارد مجتمعهاي پتروشيميايي ميشود و 85 درصد ديگر به عنوان فراوردههاي سوختي از جمله بنزين، ديزل، سوخت جت، نفت كوره و گاز مايع مورد مصرف قرار ميگيرد .

همانطور كه مشخص است در بين محصولات پايه پتروشيمي بجز آمونياك و متانول ـ كه عمدتاً مبتني بر منابع گاز طبيعي و زغالسنگ توليد و عرضه ميشوند ـ مابقي محصولات پايه غالباً مبتنيبر خوراكهاي برگرفته از نفت خام در دنيا توليد و عرضه ميشوند.¹ لذا در صورت بهكارگيري طرح جامع پتروپالايشي ميتوان همزمان با توليد محصولات سوختي، محصولات پايه پتروشيميايي كه ارزش بالاتري نيز دارند، توليد كرد .

                                               

1. 1. شايان ذكر است که الگوی خوراکهای بهکارگیری شده جهت تولید هر یک از محصولات پایه در مناطق مختلف دنیا متفاوت است، به طور مثال در منطقه خاورمیانه عمده اتیلن از اتان تولید میشود، این در حالی است که در اتحادیه اروپا تولید اتیلن مبتنی بر خوراکهای مایع از جمله نفتاست .

جدول 1. مقدار تقاضاي هر یک از محصولات پایه پتروشیمی  در جهان طی سال 2016

با جايگزين شدن سوختهاي غيرفسيلي و در نتيجه كاهش تقاضاي فراوردههاي سوختي مبتني بر منابع فسيلي در سالهاي اخير و البته با رشد بيشتر در آينده، طبيعي به نظر ميرسد كه كشورها و شركتهاي فعال در بازار نفت و گاز به فكر تقاضاهاي جديد براي نفت خام خواهند بود. با توجه به ارزشافزوده بالا و همچنين افزايش رشد تقاضاي مصرف هر يک از محصولات پايه پتروشيمي، يكي از تقاضاهاي پايدار نفت خام در سالهاي آتي بهرهگيري از آن در واحدهاي جديد پتروپالايشي به منظور توليد صدها محصول شيميايي و پليمري است. لذا در اين گزارش سعي شده است ضمن ارائه ادبياتي از موضوع پتروپالايش، وضعيت آن در دنيا بررسي و ملزومات ايجاد اين گونه واحدها بررسي شود .

 

1. 1. تعریف پتروپالایشگاه و ابعاد فرایندي آن

به طور معمول منابع هيدروكربوري در بخشهاي مختلف حملونقل، صنعت، تجاري، خانگي و نيروگاهها مورد استفاده قرار ميگيرد. همانطور كه در شكل 2 نشان داده ميشود، در سال 2016 حدود 15 درصد از منابع هيدروكربوري به منظور تأمين خوراك صنعت پتروشيمي مورد استفاده قرار گرفته است. در واقع فصل مشترك صنعت بالادست و صنعت پاييندست به منظور تبديل نفت خام )و NGL استحصالي از گازهاي همراه نفت خام(، گاز طبيعي و زغالسنگ به خوراكهاي قابل عرضه به صنعت پتروشيمي؛ مجتمعهاي پتروپالايش هستند. اين مجتمعها در واقع مسئوليت توليد و تبديل خوراكهاي متان، اتان ،گاز مايع )پروپان و بوتان(، نفتا و نفت كوره به محصولات پايه آمونياك، متانول، الفينها )اتيلن، پروپيلن ،بوتادين و بوتيلنها( و آروماتيکها )بنزن، تولوئن و زايلنها( را دارند؛ تا در ادامه مجتمعهاي پليمري و شيميايي با دريافت چنين خوراكهايي، قادر به توليد دهها محصول مختلف باشند .

 

شكل 2. نگاهی به سهم خوراک صنعت پتروشیمی از مصرف انرژيهاي فسیلی در دنیا طی سال 2016

لذا تمامي مجتمعهاي پتروشيمي به نوعي از حيث تأمين خوراك مورد نياز خود به مجتمعهاي پالايش نفت و گاز وابستهاند. همين موضوع سبب شده است كه بسياري از مجتمعهاي توليدكننده محصولات پليمري و شيميايي در اقصي نقاط دنيا در مجاورت مجتمعهاي پالايشي طراحي و احداث شوند. توسعه فناوري در سالهاي گذشته سبب شده است كه پيكربنديهاي مختلفي جهت طراحي و احداث مجتمعهاي پتروپالايش بهكار گرفته شود. به همين منظور در اين گزارش سعي بر اين است كه به صورت مختصر مدلهاي يكپارچه شدن دو صنعت پالايش و پتروشيمي مورد بررسي قرار گيرد. با توجه به اينكه مناطق مختلف دنيا از حيث دسترسي به منابع انرژي فسيلي و در نتيجه خوراكهاي قابل عرضه به صنعت پالايش و پتروشيمي متفاوتند ،لذا طبيعي است كه الگوي توسعه و بهكارگيري مجتمعهاي پتروپالايش نيز متفاوت خواهند بود. به منظور بررسي هرچه بهتر اين موضوع، وضعيت توسعه مجتمعهاي پتروپالايش در راستاي تأمين خوراكهاي مورد نياز محصولات پايه صنعت پتروشيمي در چهار منطقه اصلي خاورميانه، آسياي شمال شرقي، اتحاديه اروپا و آمريكاي شمالي در اين گزارش بررسي شده است .

 

1–1. تعریف پتروپالایشگاه

عبارت پتروپالايشگاه در يک نگاه، از عبارت معادل Petro Refinery گرفته شده است كه حاصل تركيب دو واژه نفت) Petroleum( و پالايشگاه) Refinery(؛ به معناي پالايشگاه نفت است. منتها آنچه در اين گزارش از واژه پتروپالايشگاه مورد نظر است، عبارت معادل Petrochemical Refinery است كه بر يكپارچگي بين مجتمعهاي پالايش و پتروشيمي تأكيد دارد .در واقع در مجتمعهاي پتروپالايشگاهي هدف تنها توليد سوخت از جمله گاز مايع) LPG(، بنزين، نفت سفيد، نفت گاز و نفت كوره نيست، بلكه در كنار چنين محصولاتي فراوردههاي ويژه و خوراكهاي مورد نياز مجتمعهاي پليمري و شيميايي نيز توليد و عرضه ميشود. در مجتمعهاي پتروپالايش، نفت خام به عنوان خوراك وارد واحدهاي فرايندي متعددي ميشود تا تركيبي از محصولات سوختي و پايه پتروشيمي توليد شود .اين موضوع سبب شده است كه مجتمعهاي پتروپالايش به منظور توليد همزمان سوخت و ساير محصولات پايه پتروشيمي نيازمند بهكارگيري واحدهاي فرايندي خاصي باشند كه در ادامه به اين مهم اشاره ميشود.

 

شكل 3. شمایی كلی از محصولات قابل تولید در مجتمعهاي پتروپالایشگاه

2–1. ابعاد فرایندي

مجتمعهاي پتروپالايش در راستاي توليد همزمان فراوردههاي هيدروكربوري )سوخت( و محصولات پايه پتروشيمي نيازمند بهكارگيري واحدهاي فرايندي تبديلي و تكميلي خاص از جمله موارد ذيل هستند: الف( فرایندهاي تبدیلی ـ واحد كراكر با بخار¹  ـ واحد تبديل كاتاليستي² ـ واحدهاي كراكينگ بستر سيال³  ـ واحد هيدروژنزدايي از پروپان⁴ ب( فرایندهاي تكمیلی

ـ استخراج و جداسازي آروماتيکها )بنزن، تولوئن و زايلنها(

ـ استخراج و جداسازي الفينها )اتيلن، پروپيلن، بوتادين و بوتيلنها(

در ادامه به صورت مختصر هر يک از واحدهاي فرايندي تبديلي توضيح داده شده است.

1ـ الف( واحد كراكر با بخار  

واحد كراكر با بخار يكي از فرايندهاي اصلي و مادر در مجتمعهاي پتروپالايش محسوب ميشود. اين واحد را به طور كلي به دو بخش كراكينگ) Hot Section( و جداسازي) Cold Section( تقسيم ميكنند. واحد كراكر با بخار قابليت دريافت خوراكهاي سبک همچون اتان تا خوراكهاي سنگين همچون نفت گاز را داراست. همانطور كه در نمودار 1 نشان داده ميشود با توجه به تركيب خوراك ورودي به اين واحدها، تركيب و درصد محصولات فرق خواهد كرد. به طور مثال وقتي خوراك ورودي به واحد كراكر با بخار، اتان خالص باشد، تنها محصول توليد شده داراي قابليت جداسازي و خالصسازي ،اتيلن است. اين در حالي است كه با تزريق خوراكهاي سنگينتر از جمله نفتاي سبک و سنگين، سهم ساير محصولات از جمله پروپيلن، بوتادين و بنزين پيروليز) PyGas( افزايش مييابد. لذا تركيب محصولات توليدي در اين واحد به طور مستقيم به تركيب خوراك ورودي بستگي دارد .

 

                                               

1. Steam Cracker
2. Catalytic Reforming
3. FCC: Fluid Catalytic Cracking
4. PDH: Propane Dehydrogenation

نمودار 1. تركیب درصد محصولات واحد كراكر با بخار مبتنی بر خوراکهاي مختلف

هدف اصلي واحدهاي كراكر با بخار در دنيا، توليد اتيلن است. چراكه محصول اصلي واحد اتيلن محسوب ميشود و تركيب و مقدار ساير محصولات جانبي به طور مستقيم به تركيب خوراك ورودي بستگي دارد. اين واحد يكي از واحدهاي اصلي بهكارگيري شده در مجتمعهاي پتروپالايش است ،چراكه با بهكارگيري خوراكهاي مايع، قابليت توليد تركيبات الفيني )اتيلن، پروپيلن و بوتادين( و همچنين تركيبات آروماتيكي )بنزن( وجود دارد.

 

شكل 4. شمایی كلی از واحد كراكر با بخار مبتنی بر خوراکهاي مایع

بر اساس شكل فوق، نفتاي توليدي در مجتمعهاي پالايش نفت بعد از تصفيه هيدروژني به دو برش نفتاي سبک¹ و نفتاي سنگين² تبديل ميشوند. حال اگر رويكرد حاكم در مجتمع فقط توليد سوخت باشد، برش نفتاي سبک وارد واحد ايزومريزاسيون جهت تبديل به ايزومريت و در نهايت توليد بنزين

                                               

1. Light Naphtha
2. Heavy Naphtha

ميشود. نفتاي سنگين نيز در واحدهاي تبديل كاتاليستي به ريفورميت و در نهايت بنزين تبديل ميشود .اين در حالي است كه در بنگاههاي با رويكرد پتروپالايش، نفتاي سبک ميتواند به عنوان خوراك واحد كراكر با بخار و توليد محصولات پايه صنعت پتروشيمي مورد استفاده قرار گيرد. لذا طبيعي به نظر ميرسد زماني كه فشار توليد بنزين به بنگاههاي پالايش نفت تحميل شود، به تنها گزينه پيش روي خود يعني توليد سوخت )بنزين( توجه ميكنند .

2 ـ الف( واحد تبدیل كاتالیستی

يكي ديگر از واحدهاي مهم و كليدي در مجتمعهاي پتروپالايش، بهرهگيري از واحدهاي تبديل كاتاليستي است. به نوعي اين واحد فرايندي در راستاي تبديل برش نفتاي سنگين به ريفورميت¹ است كه يكي از جريانهاي اصلي توليد بنزين در مجتمعهاي پتروپالايشگاهي محسوب ميشود )شكل 4(. ذكر اين نكته ضروري است كه واحدهاي تبديل كاتاليستي كاركرد دوگانه دارند:

1. توليد ريفورميت جهت توليد بنزين،
2. توليد ريفورميت جهت توليد تركيبات آروماتيكي همچون بنزن، تولوئن و زايلنها )به طور مختصر BTX(.

در صورتي كه هدف، توليد بنزين باشد، شرايط عملياتي فرايند با حالتي كه توليد آروماتيکها مورد نظر باشد، متفاوت خواهد بود. مجتمعهاي پتروپالايش به منظور توليد تركيبات آروماتيكي از جريان ريفورميت نيازمند واحدهاي جداسازي و خالصسازي هستند تا تركيبات تفكيک و خالص شده بنزن ،تولوئن و زايلنها توليد و عرضه شوند. با ذكر اين توضيحات ميتوان بهصراحت اشاره كرد كه تمامي پالايشگاههايي كه داراي واحد تبديل كاتاليستي هستند، به نوعي قابليت تبديل به يک مجتمع پتروپالايش و توليد محصولات آروماتيكي را دارند .

 

شكل 5. شمایی كلی از واحد تبدیل كاتالیستی

3ـ الف( واحد كراكینگ بستر سیال

فرايند كراكينگ بستر سيال، فرايندي است با تكنولوژي پيچيده كه براي ارتقاي هيدروكربنهاي سنگين¹ كاربرد دارد. فرايند (FCC(، يكي از مهمترين فرايندهاي پالايشگاهي است كه هدف عمده آن، تبديل برشهاي سنگين و كمارزش نفتي به فراوردههاي باارزش و سبک است. خوراك اين واحد نفت گاز حاصل برج خلأ )VGO( است و محصولات آن گازهاي سبک، الفينهاي سبک )اتيلن و پروپيلن(، بنزين پيروليز و ساير تركيبات سنگين است. در واقع به منظور كاهش توليد نفت كوره در مجتمعهاي پالايش نفت به ناچار بايد از واحدهاي تبديلي همچون كراكينگ بستر سيال )FCC(، كراكينگ هيدروژني،² ككينگ  تأخيري و يا روشهاي كراكينگ حرارتي استفاده كرد. در اين بين دو روش FCC و Hydro Cracker روشهاي اصلي جهت كاهش ميزان نفت كوره و توليد محصولات باارزش هستند .

ظرفيت اسمي نصب شده واحدهاي كراكينگ بستر سيال در دنيا چيزي حدود 18 ميليون بشكه در روز است كه اين عدد حدود 18 درصد ظرفيت كل پالايش نفت دنيا را به خود اختصاص ميدهد .واحدهاي FCC به طور فراگير در كشورهاي آمريكاي شمالي، اتحاديه اروپا و آسياي شمال شرقي، طراحي و نصب شدهاند، به طوري كه حدود 80 درصد ظرفيت نصب شده مجموع واحدهاي كراكينگ بستر سيال دنيا در اين سه منطقه است. متوسط ظرفيت اسمي واحدهاي نصب شده FCC در دنيا 40 هزار بشكه در روز است. هرچند واحدهايي با ظرفيت معادل چهار برابر اين مقدار نيز در دنيا طراحي و بهرهبرداري شدهاند.³ در نمودار 2 توزيع واحدهاي FCC در مناطق مختلف دنيا قابل مشاهده است.

 

 

 

                                               

1. Up Grading
2. Hydro Cracking
3. در ایران نیز دو پالایشگاه آبادان و امام خمینی )ره( شازند اراک نیز دارای دو واحد FCC به ظرفیت 40 هزار بشکه در روز و همچنین RFCC به ظرفیت 95 هزار بشکه در روز هستند.

نمودار 2. توزیع ظرفیت واحدهاي كراكینگ بستر سیال در مناطق مختلف دنیا

در جدول 2 نيز به تفكيک مناطق مختلف دنيا، ظرفيت اسمي نصب شده واحدهاي كراكينگ بستر سيال در سال 2016 نشان داده شده است. همانطور كه در اين جدول مشخص است، ظرفيت واحدهاي FCC نصب شده در آمريكاي شمالي در مجموع پنج ميليون 839 هزار بشكه در روز است كه اين منطقه از اين حيث در رتبه دوم قرار گرفته است. در واقع اين كشور معادل 30 درصد ظرفيت پالايشي روزانه خود) 20 ميليون بشكه در روز( را در واحدهاي كراكينگ بستر سيال بهكار گرفته است. منطقه آسياي پاسيفيک با 3 ميليون بشكه در روز ظرفيت مجموع واحدهاي FCC و البته 3 ميليون و 171 هزار بشكه ساير واحدهاي همخانواده FCC از حيث مجموع ظرفيت در رتبه اول قرار گرفته است. هرچند نسبت ظرفيت مجموع واحدهاي FCC به مجموع ظرفيت پالايشي اين منطقه حدود 19 درصد است. منطقه خاورميانه نيز بهرغم داشتن ظرفيت قابل توجه توليد نفت خام فقط حدود 9 ميليون و 243 هزار بشكه در روز ظرفيت پالايش نفت خام دارد. نسبت ظرفيت مجموع واحدهاي FCC )764 هزار بشكه در روز( به ظرفيت پالايش در اين منطقه، 8 درصد است .

 

جدول 2. ظرفیت واحدهاي كراكینگ بستر سیال در مناطق مختلف دنیا در قیاس با ظرفیت پالایشگاهی

ظرفيت كم واحدهاي تبديلي همچون FCC در منطقه خاورميانه حاكي از آن است كه بيشتر تركيب محصولات توليدي در مجتمعهاي پالايشگاهي اين منطقه سنگين و كمارزش هستند. بيبهره بودن مجتمعهاي پالايشي از واحدهاي تبديلي سبب شده است كه اقتصاد مجتمعهاي پالايشي بسيار ضعيف و نامطلوب باشد. اين در حالي است كه با بهكارگيري واحدهايي همچون FCC ميتوان سهم محصولات كمارزش را ناچيز و از طرف ديگر سهم محصولات سبک سوختي همچون بنزين و البته محصولات پايه پتروشيمي از جمله اتيلن، پروپيلن و بوتيلنها را افزايش داد .

 

شكل 6. شمایی از واحد كراكینگ بستر سیال) FCC(

4ـ الف( واحد هیدروژنزدایی از پروپان

فرايند كاتاليستي تبديل پروپان به پروپيلن) PDH( در سال 1980 به عنوان يكي از فرايندهاي مستقيم¹ توليد پروپيلن معرفي شد. اولين واحد صنعتي اين فرايند در سال 1990 تجاري شد و در سالهاي اخير نيز واحدهاي متعددي به بهرهبرداري رسيدهاند. با توجه به اينكه پروپان يكي از تركيبات توليد شده در مجتمعهاي پالايش نفت و گاز محسوب ميشود؛ لذا با بهكارگيري واحدهاي PDH قابليت توليد پروپيلن وجود خواهد داشت. در نمودار 3 روند افزايش ظرفيت واحدهاي PDH طي سالهاي گذشته و پيشبيني آن در سالهاي آتي قابل مشاهده است. همانطور كه از اين نمودار مشخص است، طي سالهاي 2012 به بعد شاهد افزايش بهكارگيري روش PDH جهت توليد پروپيلن هستيم. اين موضوع در سال 2016 به بالاترين مقدار خود رسيده است، به طوري كه دو ميليون و 690 هزار تن ظرفيت توليد پروپيلن از طريق طراحي و راهاندازي اين واحد وارد مدار توليد شده است.

 

 

 

 

 

                                               

1. On Purpose

نمودار 3. روند افزایش ظرفیت اسمی واحدهاي PDH در دنیا

پروپان در حال حاضر در مجتمعهاي پالايش نفت در تركيبهاي مختلفي از برش بوتان¹ به عنوان سوخت با نام گاز مايع) LPG( به فروش ميرسد. همانطور كه از شكل 7 مشخص است، هر چند گاز مايع توليدي ميتواند به طور مستقيم به عنوان خوراك واحدهاي كراكر با بخار مورد استفاده قرار گيرد؛ منتها به صورت تفكيک شده نيز قابليت بهرهگيري در واحدهاي پتروپالايش را داراست. به طوري كه بوتان به عنوان خوراك واحدهاي كراكر با بخار و پروپان نيز به عنوان خوراك واحدهاي هيدروژنزدايي از پروپان) PDH( مورد استفاده قرار ميگيرد.

 

شكل 7. شمایی از واحد هیدروژنزدایی از پروپان) PDH(

                                               

1 . Butane

2. 2. ساختار مفهومی پتروپالایش

شاخصهاي اقتصادي از جمله مهمترين عوامل يكپارچه شدن دو صنعت پالايش و پتروشيمي و شكلگيري مجتمعهاي پتروپالايش در دنيا محسوب ميشوند. هرچند ساير عوامل از جمله دسترسي به منابع انرژي فسيلي، دسترسي به فناوري، مكان جغرافيايي، نيازهاي بازار و زيرساختهاي انتقال مواد خام؛ اثر مستقيمي بر شكلگيري و توسعه مجتمعهاي پتروپالايش داشتهاند. همانطور كه در شكل 8 نيز ترسيم شده است، مجتمعهاي پتروپالايش از دو بازار سوخت و محصولات پايه پتروشيمي تأثير ميپذيرند. در واقع اين بنگاهها منطبق با نيازهاي بازار به برنامهريزي جهت بهكارگيري يک يا تمامي واحدهاي پتروپالايشي براي توليد همزمان سوخت و محصولات پايه پتروشيمي اقدام ميكنند تا بتوانند انعطافپذيري و سودآوري بنگاه خود را در برابر تكانههاي محيطي افزايش دهند.

 

شكل 8. شمایی كلی از پتروپالایشگاه

هدف اصلي بنگاههاي پتروپالايش، سودآوري و افزايش توان رقابت خود در محيط پرُتلاطم و متغير است. توليد همزمان سوخت و محصولات پايه صنعت پتروشيمي موجب مديريت هرچه بهتر زنجيرههاي تأمين، توليد و فروش و در نتيجه افزايش بهرهوري و سودآوري بنگاه خواهد شد. در ادامه سعي خواهد شد؛ سهم فرايندهاي مختلف در توليد محصولات پايه پتروشيمي از جمله الفينها و آروماتيکها مورد بررسي قرار گيرد تا هرچه بهتر نقش بنگاههاي پتروپالايش در توسعه يكپارچه و متوازن زنجيره ارزش نفت و گاز تبيين شود.

 

 

3. 3. نگاهی به روشهاي تولید محصولات پایه پتروشیمیایی

در اين بخش سعي خواهد شد به تركيب خوراكها و فرايندهاي مورد استفاده در دنيا در راستاي توليد برخي از مهمترين محصولات پايه پتروشيمي از جمله اتيلن، پروپيلن، بنزن و پارازايلن اشاره شود، تا هرچه بهتر نقش خوراكهاي مايع و البته فرايندهاي پتروپالايشي در توسعه صنعت پتروشيمي مشخص شود.

 

1–3. الفینها

در نمودار 4 سهم خوراكهاي مختلف در توليد اتيلن در سال 2014 و پيشبيني آن در سال 2019 ترسيم شده است.¹ در سال 2014، نفتا با 46 درصد بيشترين سهم را در خوراك واحدهاي كراكر با بخار جهت توليد اتيلن به خود اختصاص داده است. ساير تركيبات مايع همچون گاز مايع )پروپان و بوتان( و نفت گاز نيز مجموعاً با 17 درصد سهم قابل توجهي از خوراك مورد نياز صنعت پتروشيمي را در راستاي توليد اتيلن به خود اختصاص دادهاند. اين نكته قابل توجه است كه اتان نيز در سال 2014 در تأمين خوراك واحدهاي كراكر با بخار، سهم 35 درصدي داشته است و پيشبيني ميشود كه در سال 2019 اين مقدار به 39 درصد افزايش يابد.

 

نمودار 4. مقایسه سهم هر یک از خوراکهاي مورد استفاده در تولید اتیلن در دنیا

لذا از نمودار 4 مشخص است كه سهم غالب خوراكهاي مورد استفاده جهت توليد اتيلن در دنيا، تركيبات هيدروكربوري مايع است كه توسط مجتمعهاي پالايش نفت تأمين ميشود و اين مهم ضرورت طراحي و بهكارگيري بنگاههاي متمركز و يكپارچه پتروپالايش را افزايش ميدهد.

در نمودار 5 به سهم هر يک از فرايندها در توليد پروپيلن در سالهاي 2014 و 2019 اشاره شده

                                               

1. 1. این نکته شایان ذکر است که 98 درصد از اتیلن تولیدی در دنیا در فرایند کراکر با بخار است و 2 درصد دیگر نیز از بازیابی جریانهای پالایشگاهی از جمله واحد FCC است.

است. در سال 2014، حدود 7/88 ميليون تن پروپيلن توليد شده و در سال 2019 بيش از 3/112 ميليون تن توليد خواهد شد. تركيب فرايندهاي مختلف جهت توليد پروپيلن طي اين دوره با تغييرات قابل ملاحظهاي مواجه خواهد شد. طي سالهاي گذشته و با توجه به افزايش رشد تقاضاي پروپيلن در دنيا و جبران كاهش ميزان عرضه، فرايندهاي مختلفي جهت توليد پروپيلن توسعه داده شدهاند كه در اين بين ميتوان به فرايند تبديل پروپان به پروپيلن) PDH(، تبديل كاتاليستي متانول به الفينهاي سبک) MTO/P(، فرايند Metathesis و البته فرايندهاي بهروز شده روشهاي سنتي همچون HS FCC اشاره كرد. پيشبيني ميشود طي سالهاي پيش رو سهم روشهاي سنتي در توليد پروپيلن از

85 درصد به 70 درصد كاهش يابد. در مقابل سهم روش PDH از 5 درصد در سال 2014 به 14 درصد در سال 2019 افزايش خواهد يافت.

 

نمودار 5. مقایسه سهم هر یک از روشهاي تولید پروپیلن در دنیا در سالهاي 2014 و 2019

از نمودار 5 مشخص است كه نقش واحدهاي پتروپالايش كراكر با بخار) Steam Cracker(، كراكينگ بستر سيال )FCC( و هيدروژنزدايي از پروپان) PDH( در توليد پروپيلن بسيار پُررنگ است. همانطور كه در بخش گذشته نيز اشاره شد، واحدهاي كراكر با بخار زماني قادر به توليد پروپيلن هستند كه تركيب خوراك مورد استفاده در اين واحدها از نوع سنگين )نفتاي سبک، نفتاي سنگين و نفت گاز( باشد. چراكه در صورت بهكارگيري خوراك سبكي همچون اتان، قابليت توليد پروپيلن وجود ندارد .

 

2–3. آروماتیکها

در نمودار 6 سهم هر يک از خوراكهاي مصرفي جهت توليد بنزن به صورت جداگانه در سالهاي 2014 و 2019 ارائه شده است. همانطور كه مشخص است، در سال 2014، 44 ميليون و 300 هزار تن بنزن توليد شده است و مطابق پيشبينيهاي به عمل آمده در سال 2019 بيش از 51 ميليون و 200 هزار تن بنزن، توليد و روانه بازارهاي مصرف خواهد شد .

تركيب مصرف خوراك جهت توليد بنزن طي اين دوره با تغييرات قابل ملاحظهاي مواجه خواهد شد .هرچند بايد به اين نكته اشاره كرد كه سهم توليد بنزن از بنزين پيروليز واحدهاي كراكر با بخار از 37 درصد در سال 2014 به 5/32 درصد در سال 2019 كاهش خواهد يافت و اين نيز به دليل سبکتر شدن خوراكهاي ورودي به واحدهاي كراكر با بخار است. از طرف ديگر واحدهاي تبديل كاتاليستي نيز به طور مستقيم در سال 2014 سهم 35 درصدي را در توليد ريفورميت و سپس تركيبات آروماتيكي داشته است .

اين مقدار در سال 2019 مطابق پيشبينيهاي صورت گرفته به حدود 40 درصد افزايش مييابد.

لذا همانطور كه مشخص است نقش دو فرايند كراكر با بخار با توليد بنزين پيروليز و فرايند تبديل كاتاليستي با توليد ريفورميت در توليد و عرضه بنزين قابل توجه است. بدون هرگونه اغراقي ميتوان گفت كه نقش خوراكهاي مايع توليدي در مجتمعهاي پالايش نفت از جمله نفتاي سبک و نفتاي سنگين در شكلگيري واحدهاي پتروپالايش كراكر با بخار و تبديل كاتاليستي جهت توليد بنزن بسيار كليدي و مهم است.

 

نمودار 6. سهم خوراکهاي مختلف در تولید بنزن در سالهاي 2014 و 2019 در دنیا

تركيبات زايلني نيز كه عمدتاً پارازايلن هستند، وابستگي قابل توجهي به خوراكهاي مايع و واحدهاي فرايندي پتروپالايش دارند. همانطور كه از نمودار 7 نيز مشخص است، در سال 2014 حدود 70 درصد از تركيبات زايلني توليدي در دنيا از جريان ريفورميت حاصله از فرايند تبديل كاتاليستي توليد و عرضه شده است. به عبارتي ميتوان گفت كه تمامي واحدهاي پتروشيمي توليدكننده تركيبات آروماتيكي از جمله زايلنها به طور مستقيم به خوراكهاي توليدي در شركتهاي پالايش نفت وابستهاند.

همين مهم نيز سبب شده كه بسياري از بنگاههاي توليدكننده تركيبات آروماتيكي )بنزن، تولوئن و زايلنها( در مجاورت مجتمعهاي پالايش نفت، طراحي و احداث شوند و در بسياري از مواقع مالكيت و مديريت اين بنگاهها يكپارچه است .

نمودار 7. سهم خوراکهاي مختلف در تولید زایلنها در سال 2014 در دنیا

همانطور كه اشاره شد در اين بخش تلاش شده تا جايگاه مجتمعهاي پتروپالايش در زنجيره تبديل و توليد محصولات شيميايي و پليمري مشخص شود. لكن در بخش آتي براي تبيين هرچه بهتر اين موضوع، وضعيت مناطق مختلف دنيا در بهكارگيري بنگاههاي يكپارچه در زنجيره ارزش نفت و گاز مورد بررسي قرار گرفته است .

 

4. 4. وضعیت پتروپالایش در مناطق مختلف دنیا

همانطور كه در بخشهاي گذشته نيز بيان شد، بنگاههاي پتروپالايش داراي دو كاركرد اصلي: 1. تأمين سوختهاي مورد نياز از جمله گاز مايع، بنزين، ديزل، سوخت جت و نفت كوره براي بخشهاي مختلف و 2. تأمين خوراك مورد نياز بنگاههاي شيميايي و پليمري هستند. منتها كميت و كيفيت اين مهم در كشورها و مناطق مختلف دنيا با توجه به منابع هيدروكربوري موجود در آن كشور متفاوت است .براي مثال كشورهاي مستقر در اتحاديه اروپا به دليل عدم دسترسي به منابع نفت و گاز؛ سعي بر مديريت يكپارچه بنگاههاي پالايش نفت و پتروشيمي دارند تا بتوانند هر سه زنجيره تأمين، توليد و فروش را با بهرهوري بالاتري مديريت و كنترل كنند.

همانطور كه در شكل 9 نيز مشخص است، در چنين مناطقي پيكربندي بنگاههاي پالايش نفت و واحدهاي فرايندي پتروپالايشي )از جمله كراكر با بخار و تبديل كاتاليستي و جداسازي آروماتيک¹( به منظور توليد همزمان سوخت و محصولات پتروشيمي انتخاب ميشود. مجتمع پالايش نفت با توليد جريانهاي مياني از جمله:

)Dry Gas & Off Gas (ـ گازهاي سبک

)Propane & Butane (ـ گاز مايع

                                               

1. 1. Aromatics Complex

ـ نفتاي سبک و نفتاي سنگين

ـ پروپيلن توليدي در واحدهاي كراكينگ بستر سيال) FCC Propylene(

و تحويل آنها به واحدهاي تبديلي كراكر با بخار و تبديل كاتاليستي سعي بر تأمين خوراك مورد نياز صنعت پتروشيمي دارد .

 

شكل 9. یک نمونه از پیكربندي مجتمعهاي پتروپالایش

در مقابل فرايندهاي تبديلي پتروپالايش نيز ضمن توليد محصولات پايه صنعت پتروشيمي از جمله اتيلن، پروپيلن، بنزن و پارازايلن؛ جريانهاي جانبي همچون: هيدروژن،¹ نفت كوره و بنزين پيروليز،² تركيبات آروماتيكي سنگين³ را توليد و به مجتمعهاي پالايش نفت تحويل ميدهند .اين تبادل جرم بين دو مجتمع پالايش نفت و پتروشيمي از آنجا كه به كاهش هزينهها و صد البته افزايش بهرهوري هر دو بنگاه منجر ميشود؛ لذا سبب شده كه مالكيت و مديريت بنگاههاي پالايش نفت و پتروشيمي به صورت يكپارچه و به نوعي پتروپالايشگاهها توسعه يابند. در سه نمودار ذيل به منظور بررسي هرچه بيشتر به سهم مجتمعهاي پتروپالايش در توليد سه محصول اتيلن، پروپيلن و پارازايلن در مناطق مختلف دنيا، اشاره شده است .

در نمودار 8 سهم توليد اتيلن توسط بنگاههاي پتروپالايش و غيرپتروپالايش به تفكيک مناطق

                                               

1. Hydrogen
2. PyGas & Cracked Fuel Oil
3. Heavy Aromatics

مختلف دنيا نشان داده شده است. اتحاديه اروپا و كشورهاي شمال شرق آسيا به ترتيب 53 و 51 درصد از اتيلن توليدي خود را در بنگاههاي پتروپالايش توليد ميكنند و از اين حيث در رتبه اول و دوم قرار گرفتهاند. اين در حالي است كه دو منطقه آمريكاي شمالي و خاورميانه هر يک با 23 و 12 درصد از سهم كمتري از اين حيث برخوردارند .

 

نمودار 8. سهم بنگاههاي پتروپالایش در مناطق مختلف دنیا در تولید اتیلن در سال 2015

با تأمل بيشتر در نمودار 8، ميتوان گفت در مناطقي كه دسترسي بيشتري به خوراكهاي سبک از جمله اتان وجود دارد؛ ميزان يكپارچگي مجتمعهاي پالايش و پتروشيمي در راستاي توليد اتيلن كمتر است كه اين مهم در دو منطقه خاورميانه و آمريكاي شمالي كاملاً مشهود است؛ چراكه اين دو منطقه به تنهايي بيش از 90 درصد اتان توليدي دنيا را به خود اختصاص دادهاند. در مقابل مناطقي همچون اتحاديه اروپا، آسياي شمال شرقي و آسياي جنوب شرقي به دليل بهرهگيري از خوراكهاي مايع همچون گاز مايع، نفتاي سبک، نفتاي سنگين و نفت گاز به مجتمعهاي پالايش نفت بيشتر وابستگي دارند .همين موضوع نيز سبب شده است كه اين كشورها از سهم بالاتري در بنگاههاي پتروپالايش در توليد اتيلن برخوردار باشند.

در نمودار 9 به سهم توليد پروپيلن توسط بنگاههاي پتروپالايش و غيرپتروپالايش به تفكيک مناطق مختلف دنيا اشاره شده است. همانطور كه از اين نمودار به وضوح مشخص است ،55 درصد از پروپيلن توليدي در دنيا در بنگاههاي پتروپالايش، توليد و عرضه شده است. در بين مناطق مختلف دنيا، شمال شرق آسيا 64 درصد از پروپيلن توليدي خود را در مجتمعهاي پتروپالايش و با بهكارگيري واحدهاي كراكر با بخار و كراكينگ بستر سيال، توليد كرده است .

 

نمودار 9. سهم بنگاههاي پتروپالایش در مناطق مختلف دنیا در تولید پروپیلن در سال 2015

در اين بين سهم بسيار پايين خاورميانه در توليد پروپيلن و از طرف ديگر سهم بسيار كم بنگاههاي پتروپالايش در كشورهاي اين منطقه سبب شده است فقط 16 درصد از پروپيلن توليدي در اين منطقه مبتني بر مجتمعهاي پتروپالايش باشد. خاورميانه در سال 2016؛ تنها 8 ميليون و 900 هزار تن پروپيلن توليد كرده است. اين در حالي است كه كشورهاي شمال شرق آسيا )چين، ژاپن، كره جنوبي و تايوان( 41 ميليون و 700 هزار تن پروپيلن توليد و مصرف كردهاند. مقايسه سهم بنگاههاي پتروپالايش در توليد اتيلن و پروپيلن حاكي از آن است كه نقش بنگاههاي پتروپالايش در توليد پروپيلن بسيار پُررنگتر است .لذا به نظر ميرسد؛ يكي از دلايل توليد كم اين محصول پايه ارزشمند پتروشيمي در منطقه خاورميانه ،عدم بهكارگيري واحدهاي پتروپالايش است .

در نمودار 10 به سهم توليد پارازايلن توسط بنگاههاي پتروپالايش و غيرپتروپالايش به تفكيک مناطق مختلف دنيا اشاره شده است. بررسيهاي صورت گرفته حاكي از آن است كه در سال 2015؛ سهم بنگاههاي پتروپالايش در توليد پارازايلن 79 درصد است و تنها 21 درصد از پارازايلن توليدي در مجتمعهاي غيرپتروپالايشي توليد ميشود. همانطور كه در بخش قبل نيز تشريح شد، به نوعي خوراك اصلي توليد تركيبات آروماتيكي از جمله پارازايلن مبتني بر خوراك نفتاي سنگين و واحد تبديل كاتاليستي است. با توجه به نوع خوراك مورد استفاده جهت توليد محصولات آروماتيكي، پُرواضح است كه نقش بنگاههاي پتروپالايش در اين زنجيره از صنعت پتروشيمي نيز بسيار پُررنگتر باشد  .

 

نمودار 10. سهم بنگاههاي پتروپالایش در مناطق مختلف دنیا در تولید پارازایلن در سال 2015

اين مهم سبب شده كه در مناطق مختلف دنيا، سهم عمده توليد محصولات پايه آروماتيكي در بنگاههاي پتروپالايش صورت گيرد، يعني بنگاههايي كه در كنار فراوردههاي سوختي همچون بنزين و گازوئيل به توليد محصولات پايه پتروشيمي از جمله بنزن، تولوئن و زايلنها اقدام ميكنند. بررسيهاي صورت گرفته در اين بخش حاكي از آن است كه نقش پتروپالايشگاهها در توليد پروپيلن و تركيبات آروماتيكي بسيار جدي است و به نوعي بخش عمدهاي از عرضه اين محصولات توسط مجتمعهاي پتروپالايش در دنيا انجام ميگيرد .

 

5. 5. بررسی موردي مجتمعهاي پتروپالایش در مناطق مختلف دنیا

1–5. پتروپالایشگاه «باتون روژ»¹ در ایالات متحده

اين مجتمع پتروپالايشگاهي در سال 1909 در ايالت لوئيزياناي آمريكا تأسيس شد و مالكيت آن در اختيار شركت اكسون موبيل است. اين پالايشگاه طي سالهاي متمادي توسعه يافت. اين روند تا جايي ادامه مييابد كه در سال 1983 واحد رزين، در سال 1990 واحد توليد روغن و در سال 1998 واحد پلي الفين به مجموعه باتون روژ اضافه ميشود. در سال 2006 نيز واحد بزرگ پليپروپيلن با ظرفيت 3/1 ميليون تن راهاندازي ميشود. مجموعه باتون روژ شركت اكسون كه در واقع يک پتروپالايشگاه با پيچيدگي زياد يا يک پارك شيميايي است، در حال حاضر قادر است روزانه 503 هزار بشكه نفت خام را به مواد پالايشي و پتروشيمي تبديل كند. ازاينرو در رده دوازدهم پالايشگاههاي دنيا و چهارم پالايشگاههاي آمريكا قرار ميگيرد كه اين به معناي توان بالا در كيفيت و كميت به طور همزمان است .

                                               

1. Baton Rouge

ظرفيت واحدهاي مختلف پالايشي آن مطابق جدول ذيل است.

 

جدول 3. ظرفیت واحدهاي پالایشی پتروپالایشگاه باتون روژ

شركت اكسون موبيل كه خود يک شركت فعال در زمينههاي بالادست و پاييندست نفت است ،پالايشگاه باتون روژ را نيز به يک مجتمع بزرگ توليد فراوردههاي پالايشي و مواد پتروشيمي تبديل كرده است. به طوري كه اين مجموعه از ترمينال اختصاصي خود، محصولاتي نظير پروپيلن در گريدهاي مختلف )پليمري و شيميايي(، بوتادين و ايزوبوتيلن را به فروش ميرساند. بخش شيميايي مجتمع باتون روژ كه در سال 1940 از پالايشگاه مستقل شد، با دريافت خوراكهاي گازوئيل، اتان، پروپان و الفينهاي سنگين، موادي همچون متيل اتيل كتون، بوتيل الكل، دي ايزو پروپيل اتر، ايزوپروپيل، بوتادين، ايزوپرن ،بنزن و فتاليک آنيدريد توليد ميكند. بخش رزين نيز 15 نوع مختلف از رزينها را توليد ميكند كه بيشتر براي صنايع چسب كاربرد دارند. واحد پليالفين نيز ساليانه 36/1 ميليون تن پليپروپيلن و پلياتيلن سنگين و 580 هزار تن پلياتيلن سبک توليد ميكند. واحد توليد روغن نيز قادر است 28 نوع روغن پايه ،24 نوع افزودني و 48 نوع روغن نهايي به حجم 6200 بشكه در روز توليد كند. واحد سوختهاي هوايي نيز به صورت جداگانه مشغول توليد سوخت جت و ساير فراوردههاي خاص هوايي با برندها و مشخصات مختلف است.

 

2–5. پتروپالایشگاه آنگارسک¹ در روسیه

شركت نفتي روسنِِفت² با در اختيار داشتن 32 درصد از ظرفيت پالايشي روسيه بزرگترين شركت پالايشي اين كشور به حساب ميآيد. اين شركت در حوزههاي مختلف صنعت نفت از اكتشاف و استخراج

                                               

• . Angarsk
• . Rosneft

گرفته تا پالايش و پتروشيمي فعاليت دارد و نيمي از سهام اين شركت به شركت دولتي روسنِفتِِگاز¹ متعلق است. فعاليتهاي اين شركت تنها در روسيه خلاصه نشده و به ساير نقاط دنيا نظير ونزوئلا، كوبا ،كانادا، آمريكا، برزيل، نروژ، آلمان، ايتاليا، مغولستان، قرقيزستان، چين، ويتنام، ميانمار، تركمنستان ،گرجستان، ارمنستان، بلغارستان، اوكراين، امارات، مصر، موزامبيک، عراق و اندونزي رسيده است.

در سال 1955 پالايشگاهي به نام آنگارسک در شرق سيبري توسط شوروي راهاندازي شد كه شركت روسنفت در سال 2007 آن را خريداري كرد. اين پالايشگاه ظرفيتي معادل 220 هزار بشكه در روز دارد .در مجاورت اين پالايشگاه يک مجتمع پتروشيمي قرار گرفته كه آن هم توسط شركت روسنفت خريداري شده است. با در اختيار داشتن اين مجتمع پتروشيمي، شركت روسنفت علاوه بر واحدهاي رايج پالايشگاهي به واحدهاي ريفرمينگ كاتاليستي، ايزومريزاسيون، تصفيه هيدروژني ديزل، كراكينگ كاتاليستي، ككينگ و قيرسازي دسترسي دارد و متانول، بوتانول و آمينها را در كنار محصولات پالايشي توليد ميكند.

پتروپالايشگاه آنگارسک علاوه بر توليد محصولات متداول پالايشي، انواع روغنها را نيز در واحد روغنسازي خود توليد ميكند. اين روغنها شامل روغنهاي موتور خودروهاي سبک، سنگين و ماشينآلات، روغن جعبهدنده ماشينهاي سبک و سنگين، روغنهاي حملونقل دريايي و ريلي ،روغنهاي فشار و هيدروليک مخصوص صنايع و روغنهاي پايه ميشود.

از طرفي مجتمع پليمري آنگارسک قادر است ساليانه 200 هزار تن اتيلن ،100 هزار تن پروپيلن و 60 هزار تن بنزن توليد كند. خوراك اين مجتمع، نفتاي واحد تقطير اتمسفريک و گازهاي هيدروكربوري پالايشگاه آنگارسک) 650 هزار تن در سال( بوده كه ابتدا به محصولات پايه پتروشيمي نظير اتيلن و سپس به پلياتيلن و پلياستايرن تبديل ميشود. شركت روسنفت در سال 2008 به وسيله قراردادي با شركت نكسنت² به طراحي مفهومي واحد پيروليز پرداخت تا ظرفيت توليد اتيلن را به 450 هزار تن در سال برساند. همچنين بزرگترين واحد توليد پلياتيلن فشار پايين روسيه با ظرفيت 345 هزار تن در سال در مجتمع پليمري آنگارسک مطالعه شده است.

 

3–5. پتروپالایشگاه ساتورپ³ عربستان سعودي

مجموعه پتروپالايشي الجبيل عربستان (SATORP) با ظرفيت 400 هزار بشكهاي در روز، متعلق به شركتهاي آرامكو) 5/62 درصد( و توتال) 5/37 درصد( است. اين مجتمع در سال 2013 و با سرمايهگذاري بالغ بر 10 ميليارد دلار با هدف صادرات انواع محصولات پالايشي و پتروشيمي از نفت سنگين عربستان

                                               

• . Rosneftegaz
• . Nexant

3. Satorp

راهاندازي شده است. اين پتروپالايشگاه كه در بندر الجبيل واقع شده، علاوه بر محصولات پالايشي رايج ،ساليانه 700 هزار تن پارازايلن ،140 هزار تن بنزن و 200 هزار تن پروپيلن با هدف صادرات توليد ميكند و از همين رو داراي پايانههاي بارگيري براي كشتيهاي حمل مواد پالايشي و پتروشيمي است.

60 درصد از محصولات صادراتي اين مجموعه به شرق آسيا و 40 درصد به اروپا اختصاص يافته است كه عمده صادرات شرق آسيا را محصولات پايه پتروشيمي، نفتا و گاز مايع و عمده صادرات اروپا را ديزل و نفت سفيد/ سوخت جت تشكيل ميدهد. از آنجا كه اين مجتمع عظيم پتروپالايشي با هدف صادرات تأسيس شده است، ميتوان مشاهده كرد كه محصولات خروجي آن بيشتر همان سمتوسوي تقاضاي بازارهاي هدف، يعني شرق آسيا و اروپا را دارد. توليد مواد پتروشيمي در آن 17 درصد از كل محصولات را تشكيل ميدهد. همچنين 6/51 درصد از خوراك ورودي به ديزل تبديل ميشود.

 

4–5. مجتمع پترورابغ؛ از پالایشگاه تا پتروپالایشگاه در عربستان سعودي

پالايشگاه پترورابغ در سال 1990 با ظرفيت 325 هزار بشكه در روز در عربستان افتتاح شد. طرح ارتقا و توسعه اين مجموعه به ارزش 10 ميليارد دلار در سال 2005 بين شركتهاي آرامكو و سوميتومو¹ در زميني به وسعت 30 هكتار شروع شد و تا سال 2009 به طول انجاميد. به ميزان 5/37 درصد مالكيت اين مجموعه متعلق به آرامكو ،5/37 درصد متعلق به شركت سوميتومو و 25 درصد مابقي متعلق به مردم است.

با نصب يک واحدFCC  با بازدهي بالاي الفين و يک كراكر اتان، طرح ارتقا و توسعه مجموعه پترورابغ تكميل شد. پس از آن ظرفيت خوراك ورودي مجموعه به 400 هزار بشكه نفت ،7/2 ميليون مترمكعب اتان و 15 هزار بشكه بوتان در روز رسيد. ظرفيت توليد اتيلن به 3/1ميليون تن پروپيلن به 900 هزار تن در سال و بنزين به 60 هزار بشكه در روز رسيد.

از ويژگيهاي اين طرح، تبديل يک پالايشگاه به پتروپالايشگاه بوده، ضمن اينكه غير از خوراك مايع، از خوراكهاي گازي نيز در كنار آن استفاده شده است كه باعث ايجاد ظرفيت توليد مواد شيميايي بسيار متنوعي ميشود. همچنين تبديل مواد پايه شيميايي مانند اتيلن و پروپيلن به محصولات با ارزش بيشتر نظير پروپيلن اكسيد، اتيلن گليكول و ساير گريدهاي پليمري اتيلن از ويژگيهاي پتروپالايشگاه پترورابغ است.

پتروپالايشگاه پترورابغ با سرمايهگذاري 8 ميليارد دلاري در سال 2016 خود را براي تبديل شدن به يک پارك شيميايي آماده ميكند. در اين صورت، خوراكهاي گاز و مايعي كه به اين مجموعه وارد ميشوند به محصولات نهايي شيميايي تبديل و با ارزشافزوده بسيار بيشتري نسبت به حالت خام به بازار عرضه ميشوند.

 

                                               

1. 1. Sumitomo

 

6. 6. ضرورت مدیریت یكپارچه و متوازن زنجیره ارزش نفت و گاز

تبديل مواد اوليه خام به محصولات با ارزش با بهرهگيري از ابزارهاي نرمافزاري و سختافزاري در اولويت تمامي كشورهاي دنيا قرار دارد. ايران به عنوان دومين دارنده ذخاير گازي و چهارمين دارنده ذخاير نفتي دنيا و همچنين قرارگيري در منطقه خاورميانه و نزديكي به بازارهاي مصرف و در حال رشد، فرصت بسيار خوبي را جهت بهرهبرداري از اين منابع خدادادي در اختيار دارد. در اين بين از جمله كليديترين و مهمترين مسائل پيش روي توسعه يكنواخت زنجيره ارزش )زنجيرههاي تأمين، توليد و فروش( مديريت يكپارچه، منسجم، هدفمند و هماهنگ تمامي لايههاي آن است. در يک تصوير كلان ميتوان مدل توسعه تفكيكي زنجيره ارزش نفت و گاز را مشتمل بر سه لايه زير دانست:

 

شكل 10. شمایی كلی از مدل توسعه تفكیكی زنجیره ارزش نفت و گاز

بررسي ساختار صنعت پالايش نفت و گاز به عنوان اولين لايه زنجيره ارزش، حاكي از آن است كه رسالت اين صنعت:

1. توليد فراوردههاي هيدروكربوري )گاز مايع، بنزين، گازوئيل، سوخت جت و نفت كوره(،
2. تأمينكننده خوراك مورد نياز صنعت پتروشيمي )اتان، اتيلن، پروپيلن، هيدروژن، پروپان، بوتان ،نفتا، آروماتيکها و نفت سفيد( است. هرچند كه هدف اصلي از طراحي و احداث مجتمعهاي پالايش نفت، توليد سوخت و فراورده است، منتها اين را هم نبايد فراموش كرد كه صنعت پالايش ماهيتاً از اقتصاد ضعيف رنج ميبرد و يكي از مؤثرترين راهكارهاي بهبود و تقويت اقتصاد مجتمعهاي پالايش نفت ،اتصال آنها به صنعت پتروشيمي و به نوعي احداث بنگاههاي پتروپالايش است.

از جمله مدلهاي توسعه صنايع مياندستي صنعت نفت و گاز، مدل ادغام پتروشيمي و پالايشگاه و يا به اختصار «پتروپالايشگاه» است كه در كشورهاي مختلف اجرا شده و توسعه يافته است. در حال حاضر نيز پروژههاي متعددي براي توسعه اين مدل در دنيا در حال پيشرفت و احداث است. پتروپالايشگاه در واقع ادغام مجموعههاي پالايشي و پتروشيمي و تبادل جريانهاي مواد و انرژي بين آنهاست كه باعث همافزايي بين اين مجموعهها ميشود. در يک جمله «پتروپالايشگاه» عبارت است از: يک پالايشگاه وپتروشيمي تجميع شده با هدف افزايش سودآوري و توان رقابتي از طريق:

ـ تأمين پايدار خوراك، ـ تنوع فراوردهها و محصولات،  ـ كاهش هزينههاي توليد، ـ بهينهسازي راندمان، ـ انعطافپذيري توليد، ـ بهينهسازي مصرف انرژي.

در شكل 11 شمايي كلي از مدل توسعه يكپارچه زنجيره ارزش نفت و گاز ترسيم شده است. در بنگاههاي پتروپالايش از آنجا كه در هر سه سطح مالكيت، مديريت و عمليات؛ همافزايي بين بنگاهي در بخش پالايش و پتروشيمي ايجاد ميشود، به مراتب بنگاهها تابآوري بالاتري در برابر تكانههاي محيطي خواهند داشت. از طرف ديگر با توجه به مزيتهاي حاصل شده از يكپارچگي، سودآوري بنگاههاي پتروپالايش بالاتر خواهد بود  .

 

شكل 11. شمایی كلی از مدل توسعه یكپارچه زنجیره ارزش نفت و گاز

جمعبندي

طي سالهاي متمادي، زنجيره ارزش نفت و گاز بر اساس تفكيک صنايع پالايشي و صنايع پتروشيمي توسعه يافته است. در اين مدل، هدف توسعه صنايع پالايشي صرفاً تأمين سوخت بوده و تمامي طرحهاي توسعهاي با اين منطق طراحي و اجرا ميشوند. بنابراين اقتصاد پالايشگاه در توليد سوخت خلاصه شده و در نتيجه مزيت سرمايهگذاري در اين بخش به طور قابل توجهي كاهش مييابد.

در مقايسه با اين مدل كه بر اصل تفكيک پالايش از پتروشيمي استوار است، مدلهاي پيشرفتهتري وجود دارد كه مبتني بر نگاه يكپارچه و پيوسته به زنجيره ارزش نفت و گاز است. در اين مدلها كه طي سالهاي اخير در اغلب كشورهاي پيشرفته مورد توجه قرار گرفته است، با نگاه يكپارچه به زنجيره ارزشنفت و گاز، واحدهايي تحت عنوان «پتروپالايشگاه» ايجاد ميشود كه خوراك آن تركيبي از نفت و گاز و محصولات آن طيف گستردهاي از سوخت، مواد شيميايي و پليمري است. در واقع صنعت نفت دنيا در دو دهه اخير به دلايل مختلفي به سمت ادغام صنايع پتروشيمي و پالايشگاه حركت كرده، به طوري كه حدود 45 درصد اتيلن ،55 درصد پروپيلن و 79 درصد پارازايلن دنيا كه از جمله مهمترين محصولات اصلي و پايهاي پتروشيمي به حساب ميآيند، در مجتمعهاي پتروپالايشگاهي توليد ميشوند.

به طور خلاصه، پتروپالايشگاه عبارت است از يک پالايشگاه و پتروشيمي تجميع شده كه با هدف تنوع فراورده، كاهش قيمت تمام شده محصولات، بهينهسازي راندمان، افزايش سودآوري و بهينهسازي مصرف انرژي، پايهريزي شده است .ساختار پتروپالايشگاهها متناسب با نوع خوراك، نوع زنجيره ارزش و بازار هر كشور، متفاوت است و لذا از واحدهاي فرايندي تبديلي و تكميلي مختلفي استفاده ميشود. به عنوان مثال در برخي از پتروپالايشگاهها جريانهايي از مواد به كراكر بخار يا واحد آروماتيکسازي تحويل داده شده تا محصولات پتروشيمي ايجاد شوند. واحد كراكينگ بستر سيال نيز ظرفيت خوبي را به منظور توليد محصولات پايه پتروشيمي در كنار سوخت ايجاد ميكند. طي سالهاي گذشته بسياري از مجتمعهاي پالايشگاهي در مناطق مختلف دنيا به منظور افزايش تابآوري و انعطافپذيري خود و البته بهبود شرايط اقتصادي و رقابتيشان به تغيير رويكرد از پالايش به پتروپالايش اقدام كردهاند.

به طور خلاصه نتايج اين گزارش نشان ميدهد:

ـ كشورهاي عضو اتحاديه اروپا به دليل عدم دسترسي به منابع نفت و گاز، سعي در مديريت يكپارچه بنگاههاي نفت و پتروشيمي دارند تا بتوانند زنجيرههاي تأمين، توليد و فروش را با بهرهوري بالاتري مديريت و كنترل كنند.

ـ در آمريكاي شمالي به دليل برخورداري از منابع قابل ملاحظه اتان، در توليد اتيلن كمتر از مجتمعهاي پتروپالايش استفاده شده، اما 51 درصد از ظرفيت توليد پروپيلن و 91 درصد از توليد پارازايلن آمريكاي شمالي در سال 2015 در پتروپالايشگاهها ايجاد شده است .

ـ بر اساس يافتههاي اين گزارش سهم پتروپالايشگاهها در توليد پروپيلن و آروماتيکها نسبت به توليد اتيلن بيشتر است، هرچند در منطقه خاورميانه به دليل سهم كم بنگاههاي پتروپالايش در سال 2015 فقط حدود 16 درصد از پروپيلن توليدي در اين منطقه مبتني بر مجتمعهاي پتروپالايش بوده است .

ـ مطالعه موردي پتروپالايشگاهها در كشورهاي جهان حاكي از نقش پُررنگ اين بنگاهها در توسعه صنعت نفت و گاز است كه در اين گزارش به نمونههايي در كشورهاي روسيه، ايالات متحده و عربستان اشاره شده است .

ـ بررسي وضعيت حال حاضر و آتي كشور در توليد محصولات پايه صنعت پتروشيمي از جمله متانول، آمونياك، اتيلن، پروپيلن، بنزن، تولوئن و زايلنها، حاكي از آن است كه تمركز اصلي صنعت پتروشيمي كشور در توليد محصولات مبتني بر خوراكهاي گازي )متان و اتان( و در نتيجه توليدمحصولات پايه متانول، آمونياك و اتيلن بوده است. اين در حالي است كه در ساير محصولات پايه صنعت پتروشيمي از جمله پروپيلن و آروماتيکها كه عمدتاً مبتني بر خوراكهاي مايع است، ظرفيت توليد به مراتب كمتر است.

در حال حاضر در كشور ما نظام برنامهريزي و توسعه دو صنعت پالايش و پتروشيمي با هم همگرايي و همافزايي ندارند و همين موضوع نيز براي هر دو صنعت پالايش و پتروشيمي چالشهاي زيادي را به وجود آورده است. در اين ارتباط ميتوان به دو مجتمع پالايش نفت امام خميني )ره( شازند اراك و همچنين پتروشيمي شازند اراك اشاره كرد كه در مجاورت يكديگر قرار دارند. منتها هر دو مجتمع از عدم تعامل پايدار و سازنده رنج ميبرند و اين امر باعث شده است كه مجتمع پتروشيمي شازند اراك، خوراك مورد نياز خود را از ساير منابع از جمله كشور عراق تأمين كند و از طرف ديگر پالايشگاه اراك نيز از خوراكهاي مياني باارزش خود از جمله پروپيلن، گازهاي سوختي شامل اتان، هيدروژن و اتيلن به درستي بهرهبرداري نكند. نتيجه نهايي اين نحوه بنگاهداري چيزي جزء اقتصاد شكننده، آسيبپذير و غيررقابتي نخواهد بود.

در واقع يكي از مهمترين موضوعات مرتبط با پتروپالايشگاهها را در مديريت يكپارچه اين دو صنعت ميتوان متصور شد. به عبارتي تلفيق دو صنعت پالايش نفت و پتروشيمي و نگاهي جامع در نظام برنامهريزي، موجب بهرهبرداري حداكثري از فرصتهاي فيمابين اين دو صنعت ميشود. ازاينرو اهميت مكانيسمهاي محرك و مشوق يكپارچهساز واحدهاي موجود پالايشي و پتروشيمي كشور، اصلاح پالايشگاه هاي موجود و همچنين طراحي و احداث مجتمعهاي پتروپالايش در كشور طي سالهاي آتي ميتواند از نكات كليدي قابل تأمل باشد . 

 

 

منبع: مرکز پژوهش های مجلس شورای اسلامی

نام دفتر: مطالعات انرژي، صنعت و معدن (گروه صنعت) مدیر مطالعه: علياصغر اژدري

تهیه و تدوین كنندگان: رضا مهدويپور، فاطمه ميرجليلي ناظران علمی: حسين افشين، علياصغر اژدري

تاریخ انتشار: 8/10/1397

 

واژههاي كلیدي:

1. پتروپالايش

2. زنجيره ارزش