مهند الكاطع
21-02-2007, 08:10 PM
.
تعود معظم أسباب هدر الطاقة في صناعة التكرير والبتروكيماويات إلى تقادم وحداتها الصناعية، والذي يرافقه العديد من المشكلات، من أهمها:
• ضعف المردود الإنتاجي الذي يعبر عنه بنسبة كمية المنتجات إلى كمية النفط الخام المكرر، بسبب قدم التقنية المتبعة في الوحدات الإنتاجية.
• نقص الاعتماد على الوحدات التحويلية التي تحول المخلفات الثقيلة الناتجة عن وحدات التقطير إلى منتجات ثمينة، وهي بالإضافة إلى أنها ذات ربحية اقتصادية عالية تتميز بأنها تستهلك طاقة أقل من وحدات التقطير الجوي ووحدات الهدرجة.
• وجود عدة وحدات صغيرة متفرقة لها نفس الغرض، مما يؤدي إلى ارتفاع معدل استهلاك الطاقة وتكاليف التشغيل الأخرى من صيانة ويد عاملة وكيماويات أكثر بالمقارنة مع حالة وجود وحدة ذات طاقة إنتاجية عالية تحقق الغاية المرجوة بتكاليف أقل.
• قصور استخدام التقنيات الحديثة المتطورة لوسائل الإنتاج والتحكم والصيانة، والتي ينتج عنها تكرار حدوث الأعطال والتوقفات غير المبرمجة التي تستهلك كميات كبيرة من الطاقة اللازمة لإعادة التشغيل، فضلاً عن الخسائر التي يمكن أن تنتج عن وقوع حوادث وأخطار بسبب الأعطال المتكررة للمعدات وتسرب المواد الزيتية من الأوعية والخطوط المهترئة التي لم تخضع لعمليات تفتيش وصيانة جيدة، أو لعدم وجود برامج واضحة لمراقبة ظاهرتي الاتساخ (Fouling) والتآكل(Corrosion) في معدات الوحدات.
• نقص التكامل الحراري في الوحدات الإنتاجية وعدم الاستفادة من الحرارة الضائعة من بعض المعدات في مواقع أخرى تحتاج إليها.
فرص ترشيد استهلاك الطاقة في صناعة التكرير والبتروكيماويات:
يمكن ترشيد استهلاك الطاقة وتحسين كفاءة استخدامها في صناعة التكرير والبتروكيماويات بتطبيق عدد من الإجراءات، منها ما يمكن تنفيذه على المدى القريب وبتكاليف بسيطة، ومنها ما يحتاج إلى استثمارات كبيرة على المدى البعيد، وبتنفيذ هذه الإجراءات قد يصل تخفيض استهلاك الطاقة إلى معدل يتراوح بين 20-30 % من كمية الاستهلاك الإجمالي
1.1 إجراءات على المدى القريب:
عندما يتخذ القرار بالبدء في تنفيذ إجراءات فورية للحد من هدر الطاقة خلال مدة زمنية قصيرة وباستثمارات محدودة، تقوم المصفاة بتشكيل فريق عمل متخصص يتولى دراسة الوضع الراهن للوحدات الإنتاجية، وتحديد المعدات التي تسبب هدر الطاقة، وبحث أفضل الفرص الممكنة لتحسينها، وقد أثبتت الخبرة العملية لتنفيذ مشاريع مشابهة إمكانية تخفيض ما يعادل 10-15% من كمية الطاقة المستهلكة، ومن أهم هذه الإجراءات:
1.1.1. تحسين أداء الوحدات الإنتاجية من خلال المراقبة المستمرة لظروف عمل المعدات المستهلكة للطاقة، وتحديد العوامل المسببة للهدر بشكل آني، واتخاذ الإجراءات التصحيحية الفورية.
2.1.1. استخدام تقنيات الأتمتة الشاملة التي تساعد المشغل على الكشف الفوري عن أي خلل يحدث في ظروف التشغيل، ليقوم بتصحيحه قبل تفاقمه، وبالتالي يمكن ضمان استقرار عمل الوحدات، وتخفيض التوقفات الطارئة التي تسبب هدر الطاقة وطرح كمية كبيرة من المواد الهيدروكربونية إلى شبكات تجميع النفايات، وإلى الهواء الجوي، أو الحرق في الشعلة، والتي تلوث البيئة، فضلاً عن الخسارة الناتجة عن خروج مواصفات المنتجات عن القيم النظامية، حيث تحتاج بعدها إلى كمية كبيرة من الطاقة لإعادة تكريرها.
3.1.1. الاهتمام بتنفيذ برامج الصيانة الدورية والوقائية للوحدات الإنتاجية بالشكل الذي يضمن استمرار عمل المعدات وسلامتها، والتأكيد على إجراء ما يلي:
• تنظيف الأنابيب والأوعية والمبادلات الحرارية من الرواسب التي تعيق التبادل الحراري وتسبب هدر الطاقة، وذلك كلما دعت الحاجة.
• الكشف على سلامة معادن الأنابيب والأوعية للتأكد من عدم وجود اهتراء قد ينتج عنه حدوث تسرب مفاجئ للمواد الخطرة أو القابلة للاشتعال يستوجب توقيفاً اضطراريا للوحدات، وبالتالي تكبد خسارة كبيرة في الإنتاج وضياع للطاقة.
• الكشف على خطوط شبكات البخار لإصلاح التسربات، وترميم التالف من المواد العازلة للحرارة، والتأكد من سلامة عمل مصائد البخار.
• الكشف على إحكام صمامات الأمان لمنع تسرب المواد الهيدروكربونية إلى الشعلة.
4.1.1. تحسين التكامل الحراري في الوحدات الإنتاجية للاستفادة من الحرارة الضائعة، والبحث عن إمكانية تحويل اللقيم من الوحدات الرئيسية مباشرة إلى الوحدات اللاحقة دون تجميعه في خزانات وسطية، فيمكن بذلك توفير كمية الطاقة اللازمة لإعادة تسخين اللقيم مرة أخرى بعد أن تم تبريده ليصبح قابلاً للتخزين.
5.1.1. تطبيق برامج مراقبة ظاهرة الاتساخ(Fouling) في المبادلات الحرارية، التي تساعد على الكشف عن حدوث تدني في معدل انتقال الحرارة، وبالتالي إتاحة الفرصة لاتخاذ الإجراءات التصحيحية قبل تفاقم المشكلة.
6.1.1. مراقبة مصادر ضياع الطاقة في الأنابيب والأوعية والأفران وإصلاحها، كترميم مواد العزل الحراري، أو تعديل مسارات الأنابيب ما أمكن لإزالة الزوايا الحادة والاختناقات التي تعيق جريان السائل وبالتالي هدر الطاقة اللازمة لضخه.
7.1.1. استعمال مبادلات حرارية ذات تصميم متطور يؤمن سطح تبادل حراري أكبر ومردود أفضل.
8.1.1. تدريب المهندسين على أنظمة نمذجة العمليات التكنولوجية Process Modeling Systems باستخدام برمجيات خاصة لاختيار أفضل الظروف المناسبة لتحسين مردود وأداء الوحدات الإنتاجية.
9.1.1. الاستفادة من التطورات الحديثة في مجال استخدام الوسائط الحفازة، كتلك المستخدمة في وحدات نزع الكبريت من المنتجات البترولية بالهيدروجين، والتي يمكن الحصول بواسطتها على مردود أعلى عند درجة حرارة تفاعل مماثلة.
10.1.1. استخدام أجهزة التحليـــــل المستمـــــر في دارة العمـلOn stream continuous analyzer تمكن المشغل من الحصول على قيم آنية لتحاليل المنتجات، فيقوم بتصحيح الخلل فور حدوثه، ويختصر بذلك الزمن اللازم للحصول على نتائج التحليل من المخبر.
11.1.1. تحسين أداء الأفران والمراجل البخارية من خلال ما يلي:
• الاهتمام بتنظيف وصيانة معدات التسخين الأولي لهواء الاحتراق، باعتبارها من المعدات التي تساهم في استخلاص الطاقة الحرارية المتبقية في الغازات المنطلقة من المدخنة، والاستفادة منها لتوفير الوقود اللازم لتسخين الهواء الداخل إلى الحراقات.
• تركيب حراقات متطورة تساعد على ضخ الوقود بشكل رذاذ منتظم، مما يضمن احتراقه الكامل.
• استعمال محللات موثوقة لغازات المدخنة، بهدف التأكد من النسبة المثالية للهواء اللازم للاحتراق، والتي تتم عندها الاستفادة المثلى من كمية الوقود المستهلك ومنع الهدر الذي يمكن أن ينتج عن بقاء المواد الهيدروكربونية غير المحترقة في غازات المدخنة.
• الكشف الدوري على بطانة العزل الحراري لجدران غرف الاحتراق، وإصلاح الخلل لتفادى ضياع الحرارة إلى الجو المحيط.
• إعادة استخدام البخار المتكاثف الناتج عن مصائد البخار بعد تجميعه في خزانات خاصة.
12.1.1. دراسة الخطوط المتصلة بالشعلة والعمل على استرجاع الغازات الداخلة إليها من مختلف الوحدات الإنتاجية لاستخدامها كوقود في أفران المصفاة بدلاً من حرقها.
2.1. إجراءات على المدى البعيد:
وهي الإجراءات التي يحتاج تنفيذها إلى استثمارات كبيرة وزمن طويل، لأنها تتعلق بإجراء تعديلات شاملة على البنية الأساسية للمصفاة أو الوحدة الإنتاجية، ومن أهم هذه الإجراءات:
1.2.1. مراجعة التصاميم الهندسية للبحث عن فرص تحسين التكامل الحراري بين الوحدات الإنتاجية والخدمية، بحيث يستفاد من حرارة بعض الخطوط المطلوب تبريدها في تسخين خطوط وحدات أخرى.
2.2.1. الاعتماد على تقنيات الوحــــــدات التحويليــــــة (Bottom of the Barrel) لإنتاج المشتقات الخفيفة التي تستهلك طاقة أقل من وحدات التقطير الجوي التي تكرر النفط الخام.
1.2.1. الاعتماد على تقنية التوليد المشترك Co-generation لتوليد الطاقة الكهربائية والبخار ضمن المصفاة، حيث تتاح بذلك فرصة استخدام المنتجات الجانبية الفائضة والرخيصة الثمن كوقود، كما يمكن بيع الفائض من الطاقة الكهربائية إلى الشبكة العامة بعد تأمين احتياجات المصفاة.
4.2.1. الاعتماد على التقنيات التي لا تحتاج إلى طاقة حرارية، كتقنيات المعالجة البيولوجية (Biotreatment) التي تستخدم لتنقية المنتجات أو تحويل النفايات إلى مركبات غير ضارة بالبيئة، فمثلاً تحتاج عملية الإتلاف بالحرق (Incineration (للحمأة (Sludge) الناتجة عن وحدة معالجة المياه الملوثة في المصفاة إلى كمية كبيرة من الطاقة مقارنة بطرق المعالجة الأخرى، كطريقة التثبيت الكيميائي أو الدفن في التربة.
5.2.1. إعادة تصميم الوحدات الإنتاجية لتزويدها بالمرونة اللازمة لتكرير خامات مختلفة الأنواع والمواصفات دون أن ينتج عنها توضع الرواسب على سطوح الأوعية والمبادلات الحرارية والتي تسبب هدراً كبيراً للطاقة.
المصدر : المؤتمر العربي الثامن للطاقة
تعود معظم أسباب هدر الطاقة في صناعة التكرير والبتروكيماويات إلى تقادم وحداتها الصناعية، والذي يرافقه العديد من المشكلات، من أهمها:
• ضعف المردود الإنتاجي الذي يعبر عنه بنسبة كمية المنتجات إلى كمية النفط الخام المكرر، بسبب قدم التقنية المتبعة في الوحدات الإنتاجية.
• نقص الاعتماد على الوحدات التحويلية التي تحول المخلفات الثقيلة الناتجة عن وحدات التقطير إلى منتجات ثمينة، وهي بالإضافة إلى أنها ذات ربحية اقتصادية عالية تتميز بأنها تستهلك طاقة أقل من وحدات التقطير الجوي ووحدات الهدرجة.
• وجود عدة وحدات صغيرة متفرقة لها نفس الغرض، مما يؤدي إلى ارتفاع معدل استهلاك الطاقة وتكاليف التشغيل الأخرى من صيانة ويد عاملة وكيماويات أكثر بالمقارنة مع حالة وجود وحدة ذات طاقة إنتاجية عالية تحقق الغاية المرجوة بتكاليف أقل.
• قصور استخدام التقنيات الحديثة المتطورة لوسائل الإنتاج والتحكم والصيانة، والتي ينتج عنها تكرار حدوث الأعطال والتوقفات غير المبرمجة التي تستهلك كميات كبيرة من الطاقة اللازمة لإعادة التشغيل، فضلاً عن الخسائر التي يمكن أن تنتج عن وقوع حوادث وأخطار بسبب الأعطال المتكررة للمعدات وتسرب المواد الزيتية من الأوعية والخطوط المهترئة التي لم تخضع لعمليات تفتيش وصيانة جيدة، أو لعدم وجود برامج واضحة لمراقبة ظاهرتي الاتساخ (Fouling) والتآكل(Corrosion) في معدات الوحدات.
• نقص التكامل الحراري في الوحدات الإنتاجية وعدم الاستفادة من الحرارة الضائعة من بعض المعدات في مواقع أخرى تحتاج إليها.
فرص ترشيد استهلاك الطاقة في صناعة التكرير والبتروكيماويات:
يمكن ترشيد استهلاك الطاقة وتحسين كفاءة استخدامها في صناعة التكرير والبتروكيماويات بتطبيق عدد من الإجراءات، منها ما يمكن تنفيذه على المدى القريب وبتكاليف بسيطة، ومنها ما يحتاج إلى استثمارات كبيرة على المدى البعيد، وبتنفيذ هذه الإجراءات قد يصل تخفيض استهلاك الطاقة إلى معدل يتراوح بين 20-30 % من كمية الاستهلاك الإجمالي
1.1 إجراءات على المدى القريب:
عندما يتخذ القرار بالبدء في تنفيذ إجراءات فورية للحد من هدر الطاقة خلال مدة زمنية قصيرة وباستثمارات محدودة، تقوم المصفاة بتشكيل فريق عمل متخصص يتولى دراسة الوضع الراهن للوحدات الإنتاجية، وتحديد المعدات التي تسبب هدر الطاقة، وبحث أفضل الفرص الممكنة لتحسينها، وقد أثبتت الخبرة العملية لتنفيذ مشاريع مشابهة إمكانية تخفيض ما يعادل 10-15% من كمية الطاقة المستهلكة، ومن أهم هذه الإجراءات:
1.1.1. تحسين أداء الوحدات الإنتاجية من خلال المراقبة المستمرة لظروف عمل المعدات المستهلكة للطاقة، وتحديد العوامل المسببة للهدر بشكل آني، واتخاذ الإجراءات التصحيحية الفورية.
2.1.1. استخدام تقنيات الأتمتة الشاملة التي تساعد المشغل على الكشف الفوري عن أي خلل يحدث في ظروف التشغيل، ليقوم بتصحيحه قبل تفاقمه، وبالتالي يمكن ضمان استقرار عمل الوحدات، وتخفيض التوقفات الطارئة التي تسبب هدر الطاقة وطرح كمية كبيرة من المواد الهيدروكربونية إلى شبكات تجميع النفايات، وإلى الهواء الجوي، أو الحرق في الشعلة، والتي تلوث البيئة، فضلاً عن الخسارة الناتجة عن خروج مواصفات المنتجات عن القيم النظامية، حيث تحتاج بعدها إلى كمية كبيرة من الطاقة لإعادة تكريرها.
3.1.1. الاهتمام بتنفيذ برامج الصيانة الدورية والوقائية للوحدات الإنتاجية بالشكل الذي يضمن استمرار عمل المعدات وسلامتها، والتأكيد على إجراء ما يلي:
• تنظيف الأنابيب والأوعية والمبادلات الحرارية من الرواسب التي تعيق التبادل الحراري وتسبب هدر الطاقة، وذلك كلما دعت الحاجة.
• الكشف على سلامة معادن الأنابيب والأوعية للتأكد من عدم وجود اهتراء قد ينتج عنه حدوث تسرب مفاجئ للمواد الخطرة أو القابلة للاشتعال يستوجب توقيفاً اضطراريا للوحدات، وبالتالي تكبد خسارة كبيرة في الإنتاج وضياع للطاقة.
• الكشف على خطوط شبكات البخار لإصلاح التسربات، وترميم التالف من المواد العازلة للحرارة، والتأكد من سلامة عمل مصائد البخار.
• الكشف على إحكام صمامات الأمان لمنع تسرب المواد الهيدروكربونية إلى الشعلة.
4.1.1. تحسين التكامل الحراري في الوحدات الإنتاجية للاستفادة من الحرارة الضائعة، والبحث عن إمكانية تحويل اللقيم من الوحدات الرئيسية مباشرة إلى الوحدات اللاحقة دون تجميعه في خزانات وسطية، فيمكن بذلك توفير كمية الطاقة اللازمة لإعادة تسخين اللقيم مرة أخرى بعد أن تم تبريده ليصبح قابلاً للتخزين.
5.1.1. تطبيق برامج مراقبة ظاهرة الاتساخ(Fouling) في المبادلات الحرارية، التي تساعد على الكشف عن حدوث تدني في معدل انتقال الحرارة، وبالتالي إتاحة الفرصة لاتخاذ الإجراءات التصحيحية قبل تفاقم المشكلة.
6.1.1. مراقبة مصادر ضياع الطاقة في الأنابيب والأوعية والأفران وإصلاحها، كترميم مواد العزل الحراري، أو تعديل مسارات الأنابيب ما أمكن لإزالة الزوايا الحادة والاختناقات التي تعيق جريان السائل وبالتالي هدر الطاقة اللازمة لضخه.
7.1.1. استعمال مبادلات حرارية ذات تصميم متطور يؤمن سطح تبادل حراري أكبر ومردود أفضل.
8.1.1. تدريب المهندسين على أنظمة نمذجة العمليات التكنولوجية Process Modeling Systems باستخدام برمجيات خاصة لاختيار أفضل الظروف المناسبة لتحسين مردود وأداء الوحدات الإنتاجية.
9.1.1. الاستفادة من التطورات الحديثة في مجال استخدام الوسائط الحفازة، كتلك المستخدمة في وحدات نزع الكبريت من المنتجات البترولية بالهيدروجين، والتي يمكن الحصول بواسطتها على مردود أعلى عند درجة حرارة تفاعل مماثلة.
10.1.1. استخدام أجهزة التحليـــــل المستمـــــر في دارة العمـلOn stream continuous analyzer تمكن المشغل من الحصول على قيم آنية لتحاليل المنتجات، فيقوم بتصحيح الخلل فور حدوثه، ويختصر بذلك الزمن اللازم للحصول على نتائج التحليل من المخبر.
11.1.1. تحسين أداء الأفران والمراجل البخارية من خلال ما يلي:
• الاهتمام بتنظيف وصيانة معدات التسخين الأولي لهواء الاحتراق، باعتبارها من المعدات التي تساهم في استخلاص الطاقة الحرارية المتبقية في الغازات المنطلقة من المدخنة، والاستفادة منها لتوفير الوقود اللازم لتسخين الهواء الداخل إلى الحراقات.
• تركيب حراقات متطورة تساعد على ضخ الوقود بشكل رذاذ منتظم، مما يضمن احتراقه الكامل.
• استعمال محللات موثوقة لغازات المدخنة، بهدف التأكد من النسبة المثالية للهواء اللازم للاحتراق، والتي تتم عندها الاستفادة المثلى من كمية الوقود المستهلك ومنع الهدر الذي يمكن أن ينتج عن بقاء المواد الهيدروكربونية غير المحترقة في غازات المدخنة.
• الكشف الدوري على بطانة العزل الحراري لجدران غرف الاحتراق، وإصلاح الخلل لتفادى ضياع الحرارة إلى الجو المحيط.
• إعادة استخدام البخار المتكاثف الناتج عن مصائد البخار بعد تجميعه في خزانات خاصة.
12.1.1. دراسة الخطوط المتصلة بالشعلة والعمل على استرجاع الغازات الداخلة إليها من مختلف الوحدات الإنتاجية لاستخدامها كوقود في أفران المصفاة بدلاً من حرقها.
2.1. إجراءات على المدى البعيد:
وهي الإجراءات التي يحتاج تنفيذها إلى استثمارات كبيرة وزمن طويل، لأنها تتعلق بإجراء تعديلات شاملة على البنية الأساسية للمصفاة أو الوحدة الإنتاجية، ومن أهم هذه الإجراءات:
1.2.1. مراجعة التصاميم الهندسية للبحث عن فرص تحسين التكامل الحراري بين الوحدات الإنتاجية والخدمية، بحيث يستفاد من حرارة بعض الخطوط المطلوب تبريدها في تسخين خطوط وحدات أخرى.
2.2.1. الاعتماد على تقنيات الوحــــــدات التحويليــــــة (Bottom of the Barrel) لإنتاج المشتقات الخفيفة التي تستهلك طاقة أقل من وحدات التقطير الجوي التي تكرر النفط الخام.
1.2.1. الاعتماد على تقنية التوليد المشترك Co-generation لتوليد الطاقة الكهربائية والبخار ضمن المصفاة، حيث تتاح بذلك فرصة استخدام المنتجات الجانبية الفائضة والرخيصة الثمن كوقود، كما يمكن بيع الفائض من الطاقة الكهربائية إلى الشبكة العامة بعد تأمين احتياجات المصفاة.
4.2.1. الاعتماد على التقنيات التي لا تحتاج إلى طاقة حرارية، كتقنيات المعالجة البيولوجية (Biotreatment) التي تستخدم لتنقية المنتجات أو تحويل النفايات إلى مركبات غير ضارة بالبيئة، فمثلاً تحتاج عملية الإتلاف بالحرق (Incineration (للحمأة (Sludge) الناتجة عن وحدة معالجة المياه الملوثة في المصفاة إلى كمية كبيرة من الطاقة مقارنة بطرق المعالجة الأخرى، كطريقة التثبيت الكيميائي أو الدفن في التربة.
5.2.1. إعادة تصميم الوحدات الإنتاجية لتزويدها بالمرونة اللازمة لتكرير خامات مختلفة الأنواع والمواصفات دون أن ينتج عنها توضع الرواسب على سطوح الأوعية والمبادلات الحرارية والتي تسبب هدراً كبيراً للطاقة.
المصدر : المؤتمر العربي الثامن للطاقة