تسلسل ومنطق تحسين جودة البنزين في بلادنا

Thread Content

تسلسل ومنطق تحسين جودة البنزين في بلادنا. تسلسل ومنطق تحسين جودة البنزين في بلادنا. تعد شركة أكسنس الفرنسية رائدة في مجال تقنيات إزالة الكبريت من البنزين باستخدام المحفزات. وحتى الآن، تم استخدام تقنية الهيدروجينة الانتقائية لإزالة الكبريت من البنزين التي طورتها الشركة (Prime-G+) في أكثر من 230 نظامًا على مستوى العالم، من بينها 32 نظامًا في الصين. تعد شركات مثل CDTECH وAXENS وUOP من الموردين الرئيسيين لهذه التقنيات على المستوى الدولي، حيث تتكون التقنية المستخدمة من قبل شركة CDTECH من وحدات تقنية مُرخصة مثل الهدرجة بالتقطير الحفاز، وتكوين الإيثرات بالتقطير الحفاز، وتحويل الألكينات ذات السلسلة المباشرة. وتعتبر هذه التقنية متقدمة للغاية، كما أن حصتها في السوق هي الأعلى، حيث تم استخدامها في أكثر من 100 منشأة صناعية. 　　تسلسل ومنطق تحسين جودة البنزين في بلادنا
بدأ تحسين جودة البنزين في الصين حوالي عام 2000، ومنذ ذلك الحين مر أكثر من عشر سنوات. لقد ساهمت المعايير المتزايدة الصرامة لجودة البنزين، بالإضافة إلى التركيبة الخاصة للبنزين في الصين، في تعزيز تطوير تقنيات تحسين جودة البنزين وتطبيقها على نطاق صناعي. قبل تطبيق معايير البنزين من الفئة V في عام 2017، من المفيد أن نلقي نظرة على التطورات التقنية في تحسين جودة البنزين والخيارات المتاحة في السوق. ومن خلال تحليل المؤشرات المختلفة لجودة البنزين، وبناءً على عمليات المعالجة التي تستخدمها مصافي التكرير، يمكن تحديد تسلسل التقنيات اللازمة لتحسين جودة البنزين. ربما يكون هذا هو الإجراء التقني الذي يجب على مصافي التكرير اتخاذه مسبقًا لمواجهة معايير الفئة V أو المعايير الأكثر صرامة في المستقبل.

أولاً، يتكون بنزين الصين بشكل أساسي من البنزين المُحفَّز، وإزالة الكبريت من البنزين المُحفَّز وتقليل نسبة الأوليفينات ورفع قيمة الأوكتان في البنزين هي القضايا الرئيسية الثلاث التي يجب التعامل معها لتحسين جودة البنزين وفقًا لمعايير الفئة IV وV.

لطالما استخدمت مصافي التكرير في الصين النفط الخام ذو القيمة الكبريتية المنخفضة في عمليات التكرير، وكانت عملية المعالجة الثانوية تعتمد بشكل أساسي على التكسير الحفزي، مما أدى إلى اختلاف تركيب البنزين الناتج في مصافي التكرير الصينية عن تركيب البنزين الناتج في مصافي التكرير في الولايات المتحدة وأوروبا. في خزانات البنزين في مصافي النفط الأمريكية، يشكل كل من البنزين المحفز والنفط الناتج عن عملية إعادة التكوين والزيوت الناتجة عن عمليات الألكيلة والإيزوميرة ثلث كمية البنزين الموجودة. في خزانات البنزين في مصافي أوروبا، تبلغ نسبة الزيت الناتج عن عملية إعادة التكوين حوالي 50٪، بينما تبلغ نسبة البنزين الناتج عن العمليات الحفزية حوالي 30٪، أما الزيوت الناتجة عن عمليات الألكيلة والإيزومرة وغيرها فتشكل حوالي 20٪. تشكل البنزينات المحفزة 73% من كمية البنزين في مصافي التكرير لدينا، بينما لا تتجاوز نسبة المكونات ذات القيمة الأوكتانية العالية مثل الزيوت الناتجة عن عملية إعادة التشكيل والزيوت المُعدلة كيميائيًا 20%. نظرًا لأن معظم الكبريت والأوليفينات الموجودة في خزانات البنزين تأتي من البنزين المحفز، وبما أن قيمة الأوكتان للبنزين المحفز تتراوح بين 89 و91، وهي قيمة منخفضة نسبيًا، فإن ذلك يشكل ضغطًا كبيرًا على مصانع التكرير المحلية لإزالة الكبريت وتقليل نسبة الأوليفينات من البنزين، مما يجعل إنتاج البنزين ذو القيمة الأعلى أمرًا صعبًا. من خلال إجراء تعديلات كبيرة على هيكل محطات التكرير، يمكن جعل تركيبة البنزين في بلادنا مشابهة لتلك الموجودة في الولايات المتحدة أو أوروبا. ورغم أن ذلك قد يساعد في حل مشاكل الأوليفينات وقيمة الأوكتان في البنزين، إلا أن مشكلة إزالة الكبريت لا تزال قائمة. كما أن زيادة نسبة الوقود الناتج عن عملية إعادة التكرير بشكل كبير قد يؤدي إلى ارتفاع مستوى البنزين في الوقود ； في الوقت نفسه، لا يتطلب الأمر فقط استثمارات كبيرة في بناء وتحديث المنشآت، بل إن التزويد المستمر بالنفط الخام الخفيف ذي السعر المرتفع أمر غير واقعي أيضًا، مما سيؤثر حتمًا على ربحية الشركة. على المدى الطويل، ونظراً لتزايد ثقل النفط الخام، فإن التكسير الحفزي سيظل يحتل مكانة محورية في المعالجة الثانوية كتقنية فعالة لتحويل النفط الثقيل/القطران بشكل عميق. 　　بناءً على العوامل المذكورة أعلاه، فإن الوضع الحالي الذي يتمثل في هيمنة البنزين المحفز في مخزونات البنزين في بلادنا لن يتغير بشكل جوهري في المستقبل المنظور. ويُعد تقليل نسبة الكبريت في البنزين المحفز، وخفض نسبة الأوليفينات، ورفع قيمة الأوكتان في البنزين من التحديات الرئيسية التي يجب مواجهتها على المدى الطويل في جهود تحسين جودة البنزين في بلادنا حاليًا وفي المستقبل. 　　ثانيًا، أثبتت التجارب الصناعية على مدى عقود في جميع أنحاء العالم أن التحليل الكاتاليتي للبنزين بهدف إزالة الكبريت هو التقنية السائدة حاليًا لإزالة الكبريت من البنزين، سواء في الدول المختلفة أو محليًا. تعتبر شركة Axens الفرنسية رائدة في مجال تقنيات إزالة الكبريت من البنزين، وحتى الآن، تم استخدام تقنية التحليل الكاتاليتي للبنزين التي طورتها الشركة (Prime-G+) في أكثر من 230 نظامًا صناعيًا حول العالم، من بينها 32 نظامًا في الصين. معدل تشبع الهيدروجين للأوليفينات في هذه التقنية منخفض جدًا، مما يؤدي إلى فقدان قليل في قيمة الأوكتان ； لا تحدث ردود فعل إشباع أو تكسير للهيدروكربونات العطرية، ويصل معدل السائل المستخلص إلى حوالي 100% ； يتمتع باستقرار في العمل على مدى فترات زمنية طويلة، ويتوافق مع دورات صيانة أجهزة التكسير الحفزي ； معدل إزالة الكبريت أكثر من 98%، مما يلبي متطلبات محتوى الكبريت في البنزين والذي يبلغ 10 جزيئات في المليون. من بين شركات تكرير النفط المحلية، استخدمت شركات التكرير في مقاطعة شاندونغ تقنية Prime-G+ بأكبر قدر، حيث بلغ عدد أجهزة التكرير التي تستخدم هذه التقنية 17 جهازًا. على الرغم من أن محتوى الكبريت في البنزين المُنتج في بعض مصافي شاندونغ الكبيرة يصل إلى آلاف الجزيئات لكل مليون، إلا أن استخدام هذه التقنية يسمح بإنتاج بنزين يلبي معايير V الوطنية بمعدل استخلاص يزيد عن 99%، وذلك لتزويد منطقتي بكين وشانغهاي، مما يحقق فوائد اقتصادية كبيرة. 　　تتساوى تقنية إزالة الكبريت من البنزين باستخدام الهيدروجين المستخدمة من قبل شركة إكسون موبيل، وهي تقنية Scanfining، مع تقنية إزالة الكبريت من البنزين باستخدام التقطير الحفاز الذي تطوره شركة CDTECH، وهي تقنية CD Hydro/CD HDS، من حيث المكانة في السوق العالمية. لكن أداء هاتين التقنيتين في التطبيقات الصناعية يقل كثيرًا مقارنة بتقنية AXENS الفرنسية. على المستوى المحلي، وخلال عملية تحسين جودة البنزين وفقًا لمعيار الدرجة الثالثة، استخدمت العديد من مصافي التكرير تقنية الهيدروجينة الانتقائية لإزالة الكبريت في البنزين، والتي طورها معهد فوشون للبتروكيماويات (سلسلة OCT). استحوذت شركة سينوبك على تقنية امتصاص الكبريت من البنزين باستخدام مادة S-Zorb التابعة لشركة فيليبس الأمريكية، وذلك كوسيلة رئيسية لمواجهة متطلبات تحسين جودة البنزين وفقًا للمعايير الوطنية V. قامت سينوبك بتنظيم الوحدات المختصة بالتصميم والبحث داخل الشركة لاستيعاب هذه التقنية والمواد المستخدمة في عملية الامتصاص، وحاليًا يتم تطبيق هذه التقنية على نطاق واسع ضمن أنشطة شركة سينوبك. بالإضافة إلى ذلك، فإن تقنية الهيدروجينة الانتقائية لإزالة الكبريت من البنزين التي طورتها شركة بكين أنايجي لتكنولوجيا الطاقة، والتي تلبي معايير الدرجة V الوطنية، قد تم تطبيقها في أكثر من عشرين محطة في الصين، ومن بينها محطات صناعية بطاقة إنتاج تصل إلى ملايين الأطنان. ويمكن اعتبار هذه التقنية قوة تقنية لا يمكن تجاهلها. 　　من خلال تاريخ تطور تقنيات تحسين جودة البنزين المحفز، يتضح أن الطريق المتمثل في استخدام تقنية إزالة الكبريت واستعادة قيمة الأوكتان في البنزين المحفز لا يمكن أن يكون حلاً فعالاً لمشكلة فقدان قيمة الأوكتان أثناء عملية هيدروجينة البنزين المحفز. لا تمتلك تقنيات Octgain التابعة لشركة ExxonMobile، وتقنية ISAL التابعة لشركة UOP، بالإضافة إلى بعض التقنيات المماثلة في الدول المحلية، حصة كبيرة في السوق على مستوى العالم. قدم خبراء التقنية في شركة AXENS الفرنسية في المؤتمر السنوي لـ NPRA عام 2003، شرحًا حول أهمية ضمان متطلبين أساسيين في تقنية إزالة الكبريت من البنزين؛ وهما عدم فقدان كمية البنزين المنتج ； لا يتغير نطاق التقطير. تواجه تقنية هدرجة البنزين وإزالة الكبريت باستخدام محفزات الزيوليت لاستعادة قيمة الأوكتان صعوبات في تلبية المتطلبين المذكورين أعلاه، وذلك بسبب القيود الجوهرية المتعلقة بآلية التفاعل لديها. لذلك، لحل مشكلة فقدان قيمة الأوكتان في البنزين المستخدم كوقود، من الضروري إجراء تحليل شامل لمصادر مكونات البنزين والعلاقات بين الأجهزة المختلفة المستخدمة في عملية التحويل. 　　ثالثًا، إن عملية تحفيز تكوين الإيثرات في البنزين الخفيف تتوافق مع خصائص تركيب البنزين في بلادنا، وهي تقنية ناضجة وفعالة لخفض نسبة الأوليفينات في البنزين ورفع قيمة الأوكتان لديه. أما تقنيات التكسير الحفزي واستخدام المحفزات لخفض نسبة الأوليفينات، فإن إمكانيات تطويرها محدودة. المهمة الرئيسية في عملية تحسين جودة البنزين بعد إزالة الرصاص منه هي خفض نسبة الأوليفينات في البنزين، وذلك من خلال استخدام محفزات خاصة وتقنيات التكسير الحفزي. حاليًا، تتراوح نسبة الأوليفينات في البنزين المنتج في معظم المصانع المحلية بين 30% و40%، وهو ما أدى إلى انخفاض كمية البنزين الخفيف المنتج، بالإضافة إلى انخفاض قيمة الأوكتان لدى البنزين وتدهور قيمة الهيكسان لدى الديزل. إذا استمر الاعتماد على تقنيات التكسير الحفزي والمحفزات لتلبية معايير البنزين من الفئة IV وV، فإن هذه المشاكل ستزداد سوءًا. يُظهر التحليل المقارن لتقنيات تكسير البنزين الخفيف بواسطة العوامل المحفزة السائدة في السوق أن تكسير البنزين الخفيف بواسطة العوامل المحفزة ثم خلطه مع البنزين الثقيل المعالج بنفس الطريقة يؤدي إلى الحصول على بنزين محفز ذو تركيبة كاملة. ويمكن من خلال هذه الطريقة تقليل نسبة الأوليفينات بحوالي 10 نقاط، كما يزداد مؤشر الأوكتان بمقدار وحدة واحدة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن تحويل حوالي 4% من الميثانول إلى مكونات البنزين، بالإضافة إلى انخفاض ضغط البخار للبنزين بعد عملية التكسير، يسمح بإضافة المزيد من المكونات الهيدروكربونية ذات مؤشر الأوكتان العالي إلى البنزين، وهو ما يساهم في زيادة الأرباح للشركات. 　　تعد شركات مثل CDTECH وAXENS وUOP من الموردين الرئيسيين لهذه التقنيات على المستوى الدولي، حيث تتكون التقنية المستخدمة من قبل شركة CDTECH من وحدات تقنية مُرخصة مثل الهدرجة بالتقطير الحفاز، وتكوين الإيثرات بالتقطير الحفاز، وتحويل الألكينات ذات السلسلة المباشرة. وتعتبر هذه التقنية متقدمة للغاية، كما أن حصتها في السوق هي الأعلى، حيث تم استخدامها في أكثر من 100 منشأة صناعية. قامت شركة CDTECH بنقل هذه التقنية إلى مصفاة نانتشونغ التابعة لشركة بتروتشاينا، ومصفاة جيرمو، بالإضافة إلى مصفاة أورومتشي للبتروكيماويات. 　　رابعًا، من الضروري التركيز على تطوير تقنية الألكيلة، بالإضافة إلى تطوير تقنية إعادة التكسير بشكل متوازن. فهذه الإجراءات تُعد من الخطوات الأساسية لرفع قيمة الأوكتان في البنزين، ولمواجهة المعايير الأكثر صرامة في المستقبل. خلال عملية تحسين جودة البنزين وفقًا للمعايير الجديدة، يؤدي الإزالة العميقة للكبريت وتقليل كمية الأوليفينات في البنزين إلى زيادة مشكلة انخفاض قيمة الأوكتان. كما أن انخفاض قيمة الأوكتان في المكونات الوسطى للبنزين يؤثر سلبًا على أداء المحركات في البدء بالحركة والتسارع. ومع تزايد متطلبات كفاءة المحركات وانبعاثات الغازات، يصبح من الضروري السعي إلى استخدام بنزين ذو قيمة أوكتان عالية مع انخفاض نسبة الكربون فيه. ومن الواضح أن التكسير الحفزي سيظل الوسيلة الرئيسية لمعالجة البنزين على المدى الطويل، ولذلك فإن التركيز على تطوير تقنية الألكيلة يُعد حلاً أساسيًا للمشاكل المذكورة أعلاه. المكون الرئيسي للزيوت المعدنية هو الهيدروكربونات الألكيلية ذات القيمة الأوكتانية العالية والسلاسل المتفرعة، وهي خالية من الأوليفينات والأروماتيكات، كما أن محتوى الكبريت فيها منخفض وضغط البخار لديها منخفض أيضًا، لذا فهي مكون مثالي لتحسين جودة البنزين. وبشكل خاص، في تحسين قيمة الأوكتان في البنزين المستخدم كوقود حفاز، وضمان توزيع معقول لقيمة الأوكتان في خليط البنزين، بالإضافة إلى تلبية معايير الكربون المنخفض في الوقود في المستقبل، فإن الزيوت المُعدّلة بالألكيلات لها دور لا يمكن استبداله بمكونات أخرى ذات قيمة أوكتان عالية. من خلال استخدام أجهزة التكسير الحفزي لإنتاج كميات أكبر من الغاز المسال، يمكن إنتاج المزيد من الزيوت المعدنية، كما يمكن إنتاج كميات أكبر من البروبيلين، مما يؤدي إلى رفع قيمة الأوكتان في البنزين وزيادة العائدات المالية للشركات. وبذلك، يمكن لعملية التكسير الحفزي أن تلعب دورًا أساسيًا في المعالجة الثانوية، وبالتالي يمكننا تحويل التحديات إلى فرص، واستغلال النقاط القوية وتجنب النقاط الضعيفة، لنسلك طريقًا لتحسين جودة البنزين يتماشى مع الخصائص الخاصة ببلادنا ومع اتجاهات التطور المستقبلي. لا تقتصر وحدات التكسير الحفزي على إنتاج مكونات البنزين ذات الأوكتان العالي، بل توفر أيضًا المركبات الأروماتية كمواد خام للشركات الكيميائية، كما تُعد مصدرًا مهمًا للهيدروجين في مصافي التكرير. ونظرًا للنقص العالمي في موارد النفط الخفيف وموارد النافتا المحلية، بالإضافة إلى القيود المفروضة على نسبة البنزين في البنزين النهائي، من الضروري موازنة عدة عوامل وتطوير تقنيات التكسير الحفزي وفقًا للإمكانيات المتاحة. 　　استنادًا إلى التحليل أعلاه، من أجل رفع قيمة الأوكتان في البنزين، يمكن النظر في زيادة نسبة الزيوت المُعدّلة كيميائيًا والزيوت الناتجة عن عملية إعادة التشكيل في البنزين، على مدى 3 إلى 5 سنوات، وذلك على مراحل وحسب المناطق المختلفة، بحيث ترتفع هذه النسبة من أقل من 20% حاليًا إلى 30%، بينما تنخفض نسبة البنزين المُحفَّز إلى حوالي 60%. من خلال استخدام تقنية إثراء البنزين بالإيثر وتعديل تركيبة خزانات البنزين، يمكن التخلص تدريجيًا من القيود التي تحد من قدرة أجهزة التكسير الحفزي على تقليل كمية الأوليفينات، وبذلك يمكن تعظيم الدور الأساسي لهذه الأجهزة في زيادة إنتاج البنزين عالي الجودة وكميات الأوليفينات منخفضة الكربون. كما يمكن الاستفادة الكاملة من موارد الكربون رقم 4 والميثانول ذات القيمة المنخفضة، مما يؤدي إلى زيادة نسبة إنتاج البنزين عالي الجودة. من خلال التخطيط الدقيق والبحث المتأني، يمكن تحقيق الحالة المثالية التي يتم فيها تحسين الجودة مع زيادة كفاءة الشركات.