معرفی تکنولوژی تلفیق واحدهایPDH و الفین با خوراک بوتان و پروپان
یادداشت-سید حسین میرافضلی*:حدود ۸۷ درصد گاز پروپان در واحد های PDH به پروپیلن تبدیل می شود. در این فرآیند حدود ۱۰ درصد بوتان نیز حاصل می شود. در واحد های PDH گاز بوتان حاصله را یا در مخزن بوتان ذخیره و در داخل کشور یا بازار صادراتی می فروشند یا اینکه تحویل واحدهای الفین خوراک مایع می دهند. چنانچه در کنار واحد PDH کوره های با خوراک بوتان احداث شوند می توان ترکیبی از واحد PDH و واحد الفین با خوراک مایع را راه اندازی نمود
در حال حاضر برخی واحدهای الفینی موجود از جمله پتروشیمی های جم، مارون، امیرکبیر و اراک دارای دو نوع کوره می باشند یکی کوره های مختص خوراک اتان و دیگری کوره های خوراک مایع، از جمله دلایل اصلی این نوع طراحی این است که با کاهش خوراک اتان واحد بتواند با خوراک مایع برنامه تولید را ادامه دهد بهر حال از پنج سال آینده به بعد تولید گاز اتان کاهش خواهد یافت و در آن شرایط واحدهایی که صرفا به خوراک اتان وابسته هستند مجبور به کاهش تولید خواهند شد اما واحدهای الفین چون جم و مارون و امیرکبیر قادر هستند با کاهش خوراک اتان با خوراک‌های متنوع کوره های مایع را با ظرفیت کامل بهره برداری نمایند.
در طرح تلفیق واحد PDHبا واحد الفین نیز همین هدف قابل تامین است بهر حال با افت فشار میادین گاز تولید پروپان نیز کاهش می یابد لذا با تلفیق واحد های ذکر شده پایداری برنامه تولید به اطمینان بالایی ارتقاء می یابد.
در این طرح دو تکنولوژی کوره های واحد الفین و تکنولوژی PDH ترکیب می شوند. خروجی رئاکتورهای واحد PDH پس از خنک سازی وارد یک دارم(تانک) می شود در کنار آن خروجی کوره های مایع نیز پس از جدا سازی ترکیبات سنگین در دو تاور مربوطه و سپس کاهش دما وارد همین درام(تانک) می شوند و خروجی این تانک به سمت کمپرسور اصلی جهت فشار گیری و مراحل جدا سازی هدایت می شود. تاورهای جدا کننده ترکیبات سبک تر از اتیلن، گاز اتان و اتیلن را جدا می کنند. همچنین تاورهای جدا کننده ترکیبات سه سربنه گاز پروپان و پروپیلن را جدا می نمایند. گاز اتان و اتیلن در تاور مربوطه از هم جدا می شود و گاز های پروپان و پروپیلن نیز در دو تاور مربوطه جدا می شوند. ترکیبات 4 کربنه و بالاتر در تاور دی بوتانایزر جدا می شوند به این ترتیب محصولات خالص شده خروجی از واحد عبارتند از: پروپیلن، پروپان، اتیلن و بوتان سایر خروجی ها به عنوان سوخت در کوره ها مورد استفاده قرار می گیرند.
کامل سازی و اجرای این طرح مواهب ارزشمندی به دنبال دارد.
همانگونه که تشریح گردید فرآیند بعد از رئاکتور های واحد PDH به این ترتیب است که خروجی رئاکتور آخر بعد از خنک سازی وارد کمپرسور می شود و پس از فشار گیری وارد تاورها می شود تا پروپیلن خالص از پروپان و بوتان و سایر ترکیبات سنگین تر جدا شود. پروپیلن خالص به سمت تانکهای ذخیره پروپیلن هدایت می شود و تریبات سنگین تر در تاورها جدا می شوند ترکیبات اشباع نشده و ترکیبات استایرنی نیز در دو رئاکتور مربوطه اشباع شده و جدا سازی می شوند. ترکیبات سبک تر نیز به عنوان سوخت قابل تزریق در کوره های واحد PDH می باشد. در واحد های PDH کوره هایی وجود دارد که گاز پروپان قبل از ورود به رئاکتور تا دمای حدود 550 درجه در آن کوره ها گرم می شود.
اجرای طرح فوق هزینه سرمایه گذاری واحد PDHرا افزایش می دهد از جمله این افزایش هزینه ها عبارتند از:
o هزینه کوره های الفین
o هزینه تاورهایی که اضافه می شوند
o هزینه افزایش ظرفیت کمپرسورها
o هزینه افزایش ظرفیت دو رئاکتور مربوط به ترکیبات اشباع نشده
o هزینه ارتقاء کولد باکس
o هزینه مبدل های بخش گرم واحد الفین
o هزینه دو تاور جدا کننده ترکیبات سنگین واحد الفین
o هزینه افزایش ظرفیت PSA جهت تولید هیدروژن خالص
با این وجود کل افزایش هزینه حدود سی درصد خواهد بود چرا که بخش عمده تجهیزات و ماشین آلات و تاورها بین دو واحد مشترک هستند هر چند همه آنها می بایست در طراحی افزایش حجم و ظرفیت داده شوند.
تعداد کوره های بخش الفین 3 کوره 50 تنی می باشد که حداکثر در هر ساعت 150 تن خوراک بوتان دریافت می کنند کوره های بگونه ای طراحی می شوند. که زمان دی کک آنها کمتر 120 روز نباشد. ترکیبات خروجی کوره ها بعد از جدا سازی ترکیبات سنگین عبارت خواهند بود از:
✓ بین 30 تا 35 درصد اتیلن
✓ بین 20 تا 25 درصد پروپیلن
✓ حدود 28 درصد بنزین پیرولیز
✓ مابقی ترکیبات از قبیل متان، بوتان، و سایر ترکیبات
بوتان پس از شکسته شدن ترکیبات اشباع نشده با هیدروژن، به عنوان خوراک مجدد وارد کوره ها می شود
کامل سازی و اجرای این طرح چند مزیت خاص دارد که عبارتند از:
➢ فروش بوتان به تنهایی مشتری کمی دارد و معمولا خریداران متقاضی LPG هستند که 50 تا 60 درصد آن پروپان است لذا با این روش مشکل فروش بوتان حل می شود.
➢ رفع نگرانی از بابت کاهش تولید متاثر از کاهش ذخایر پروپان طی چند دهه آینده
➢ با لحاظ اینکه با کاهش قیمت نفت و کاهش قیمت گاز بوتان کوره های با خوراک مایع نیز از توجیه اقتصادی مناسب تری برخوردار خواهند گردید.
➢ هزینه های مازادی که با ترکیب واحد الفین در واحد PDH ایجاد می گردد در مدت حدود دو سال با سود حاصل از محصولات ارزشمند اتیلن و پروپیلن حاصل از کوره های بخش الفین بازگشت خواهد شد. شرکت لینده آلمان به تکنولوژی دست یافته که درصد تبدیل گاز بوتان به محصول ارزشمند پروپیلن را در کوره های خاص افزایش می دهد استفاده از این تکنولوژی توجیه اقتصادی این طرح را افزایش خواهد داد.
بنده از زمان حضور در پتروشیمی جم گاهی اوقات به این طرح می اندیشم و در حال تکمیل و رفع ایراد آن هستم انشالله در تجزیه وتحلیل بعدی مباحث فنی عمیق تری از این طرح ارائه خواهد شد. امید است این طرح پس از رفع ایراد به بلوغ برسد و بتوان در خصوص جزئیات اجرایی آن با شرکتهای طراح توانمند بین المللی جهت تهیه طراحی پایه (Basic Design ) و details آن به جمع بندی رسید.
*کارشناس صنعت نفت و پتروشیمی
