بررسی فنی- اقتصادی طرح تجمیع پالایشگاه و پتروشیمی
ساعت ۱٠:۳٥ ‎ق.ظ روز دوشنبه ٢٧ اردیبهشت ۱۳۸٩ : توسط : مهر یار موسی نژاد

صنعت پالایشگاهی در اروپای غربی از صنعت پتروشیمی زودتر آغاز و توسعه یافت و محصولات اضافی پالایشگاه نیز صادر می گردید. از سال 1960 صنعت پتروشیمی با استفاده از خوراک اولیه (نفتای ارزان قیمت) رو به توسعه نهاد، اما با گران شدن قیمت جهانی نفت و به تبع آن افزایش قیمت نفتا، سوددهی صنایع پتروشیمی

 

 

 

کاهش یافت و بحث تجمیع پالایشگاه و پتروشیمی جهت متنوع نمودن خوراک واحدهای پتروشیمی و تامین نیازهای پالایشگاهی و عدم وابستگی به نفتای خاورمیانه، مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. 

برخلاف اروپای غربی درکشورهای آسیایی مجاور اقیانوس آرام (آسیای پاسیفیک)، توسعه صنعت پتروشیمی زودتر از توسعه صنایع عمده پالایشگاهی صورت گرفت. اخیرا با رشد اقتصادی سریع در این نواحی و ضرورت تطابق تولید انرژی و خوراک اولیه پتروشیمی، محرکی برای تجمیع صنایع پالایشگاهی و پتروشیمی بوجود آمده است. یکی از دلایلی که طرح تجمیع  درایالات متحده کمتر مورد توجه قرار گرفته، دردسترس بودن خوراک ارزان گاز جهت تولید اتیلن        می باشد.

گرچه درحال حاضر باتوجه به رکود اقتصادی، ایجاد پروژه های جدید، درخاورمیانه و آسیا شدیدا کاهش یافته است، اما شرکتهای موجود در آمریکا و اروپا سعی دارند با بهینه سازی عملیات تولید و حفظ موقعیت بازار، سود خود را حفظ نمایند. یکی از این روشها تجمیع کارخانجات پالایشگاه و پتروشیمی[1] می باشد که باعث افزایش سود می شود. همانگونه که درشکل-1 نشان داده شده است]1[ ، نرخ بازگشت سرمایه در واحدهای پتروشیمی بدلیل بالارفتن قیمت نفت، کاهش یافته که با انجام طرح تجمیع،     می توان هزینه ها را کاهش داد.

 

شکل ا- نرخ بازگشت سرمایه واحدهای پتروشیمی  در سالهای مختلف و پیشبینی آن در آینده

 

قسمت عمده این طرح براساس کاهش قیمت فراورده، نوع خوراک، بهینه سازی راندمان، افزایش ظرفیت، بهینه سازی مصرف انرژی، افزایش کیفیت نگهداری واصلاح مهارتهای انسانی پایه ریزی شده است.

 

طرح فرآیند:

در شکل2، ارتباط بین واحدهای پالایشگاهی و واحد شکست مولکولی با بخار  [2]S.C  و واحدهای آروماتیک بصورت شماتیک نشان داده شده است]2[. همانگونه که ملاحظه می شود درحالت تجمیع، نفتا،LPG  و اتان مازاد تولیدی پالایشگاه بجای فروش، برای تولید اتیلن به پتروشیمی منتقل  می گردند و Butens Raffinate  ناشی از استخراج بوتادی ان، بنزین پیرولیز، دیزل( در برخی از فرآیندهای S.C) و هیدروژن (به عنوان خوراک) به پالایشگاه ارائه و یا مستقیما به استخر اختلاط بنزین فرستاده می شود. کیفیت و نوع نفت سبک و سنگین، نوع محصولات جانبی که از طرف پالایشگاه به واحدS.C  فرستاده می شود را تغییر می دهد. برای نفت سبک، خوراک مایع بیشتری به واحد S.C‌ فرستاده می شود در حالیکه برای نفت سنگین خوراک گازی بیشتری ارسال خواهد شد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 2- ارتباط بین پالایشگاه و پتروشیمی در طرح تجمیع

 

با توجه به مطالعات انجام شده در شرکت های مختلف طراح و با در نظر گرفتن موقعیت مکانی کارخانجات و نوع نفت خام در دسترس (سبک و سنگین و کیفیت آن) و قوانین کشوری / منطقه ای، نرخ بازگشت سرمایه در حالت تجمیع نسبت به حالت پالایشگاه (بصورت تنها اجرا شده) بالاتر است]3[. در این خصوص به موارد ذیل اشاره می شود]4[:

 

  • 1) یکی از مواد پر مصرف در پالایشگاهها، هیدروژن می باشد که در واحدهای Hydro treating و Hydro cracking مصرف می شود درحالیکه یکی از محصولات جانبی واحد S.C‌ پتروشیمی، هیدروژن است که می تواند با توجه به ظرفیت پالایشگاه مورد نظر، حتی کل نیاز آن واحد پالایشگاهی را برطرف نماید و دیگر نیازی به ایجاد واحد تولید هیدروژن در پالایشگاه نیست.
  • 2) یکی دیگر از محصولات جانبی واحدهای پتروشیمی، بنزین با اکتان بالا می باشد که می توان آن را جداسازی انجام نموده و یا جهت بالابردن عدد اکتان به استخر اختلاط بنزین در پالایشگاه اضافه نمود.
  • 3) بازیابی گاز خروجی از واحد FCC[3] پالایشگاه، توسط کوره های S.C جهت تولید اتیلن مورد استفاده قرار می گیرد.
  • 4) با توجه به اینکه در فرآیندهای جدید پالایشگاهی میزان قابل توجهی پروپیلن تولید می شود می توان برای مجتمعهای پتروشیمی واحدهای پلی پروپیلن با ظرفیت بالاتر ایجاد نمود.
  • 5) به توجه به محدودیت های جدید محیط زیستی برای پالایشگاه که باید میزان گوگرد در فرآورده های نفتی آنها کمتر از 10-50 ppm بوده و میزان بنزن دراین فرآورده ها نیز درحد قابل قبول کاهش یابد، هزینه های اضافی بر پالایشگاه تحمیل گردیده است. لذا بهتر است درصدی از خروجی واحد VGO[4]، به واحدهای پتروشیمی ارسال گردد. و همچنین می توان با جداسازی ترکیبات آروماتیک و ارسال آن به واحدهای آروماتیک پتروشیمی، این معضل را برطرف نمود.
  • 6) طرح تجمیع، با توجه به فرآیندهای جدید، باعث افزایش مدت در سرویس بودن کارخانجات، بهینه سازی مصرف انرژی، استفاده مشترک از منابع یوتیلیتی ، سیستم مشعل [5] ، سیستم تصفیه پساپ، نیروی انسانی ماهر، سیستم اداری و آموزشی می شود که استفاده مشترک از موارد مذکور باعث کاهش چشم گیر میزان سرمایه گذاری می گردد.
  • 7) در سیستمهای تجمیع، ترکیبات سنگین C9,C10‌ و آروماتیکهای سنگین را می توان به عنوان سوخت کوره استفاده نمود.
  • 8) LSR [6] پارافین با عدد اکتان پایین بجای آنکه درواحد ایزومریزاسیون تبدیل به بنزین گردد می تواند به عنوان خوراک واحد S.C مورد استفاده قرار گیرد.
  • 9) با تجمیع پالایشگاه و پتروشیمی، امنیت تامین خوراک برای واحدهای پتروشیمی تضمین شده و همچنین با توجه به تنوع محصولات، انعطاف پذیری در بازار مصرف برای واحدهای تجمیع شده بوجود خواهد آمد.
  • 10) بدلیل محدودیت های محیط زیستی و افزایش قیمت فراورده های نفتی، تولید سوختهای جایگزین (مانند بیو اتانول و بیو دیزل و هیدروژن) رشد فزاینده ای داشته و همچنین استفاده از ماشینهای هیبریدی گسترش یافته است. این موضوع می تواند در آینده، سود آوری واحد پالایشگاهی (اجرا شده بصورت تنها) را کاهش دهد.
  • 11) بنزین پیرولیز خروجی از واحد S.C ‌می تواند جهت استخراج محصولات آروماتیک با ارزش افزوده بالاتر برای مجتمع های پتروشیمی استفاده شود.
  • 12) [7]LPG ‌می تواند به عنوان خوراک واحد S.C مورد استفاده قرار گیرد.

فرضیات:

این مقاله برای پالایشگاهی با ظرفیت 200000 بشکه در روز و بر اساس  خوراک نفت سبک ایران - که قیمت آن 80 دلار به ازای هر بشکه در نظر گرفته شده- طراحی گردیده است و برشهای بنزین  و میان تقطیرها را تولید می نماید . کارخانه تجمیع شده دارای یک واحد SC تولید اتیلن با ظرفیت Kton/year 680  می باشد. در این مقاله شرایط کارخانه تجمیع شده با حالتهای پالایشگاه تنها و واحدSteam cracker در حالتهای پایه گازی و مایع مقایسه گردیده است. کلیه قیمتها بر اساس FOB خلیج فارس در نظر گرفته شده است]5[،]6[،]7[،]8[. وهزینه های ساخت کارخانه در ابتدای سال 2010 می باشد.

ارزیابی فنی و اقتصادی:

مشخصات کلی طرح تجمیع پالایشگاه و پتروشیمی، پالایشگاه تنها و واحد تولید اتیلن بر پایه گاز و مایع در جدول1، ارائه شده است. شایان ذکر است که کلیه محاسبات اقتصادی و مالی توسط نرم افزار (Expert) COMFAR-III انجام گردیده است. در این بررسی هر دلار معادل  000/10 ریال منظور شده است. جدول 2، میزان سرمایه لازم جهت اجرای طرحهای فوق را نشان می دهد.

 

 

 

 

 

جدول 1- مشخصات کلی طرحها

عنوان

توضیحات

محل اجرای طرح

سواحل خلیج فارس

تاریخ شروع فاز ساخت کارخانه

1/1/1389

مدت اجرای کامل پروژه

3 سال

مدت زمان تولید کارخانه

15 سال

مالیات

10 سال اول معاف

تورم

در نظر گرفته نمی شود

تعداد شیفت و روز کاری

سه شیفت و 330 روز کاری (8000 ساعت)

جدول 2- برآورد میزان کل سرمایه گذاری   (میلیون ریال)

طرح

کل سرمایه گذاری

تجمیع پالایشگاه و پتروشیمی

26772100

پالایشگاه تنها

14247828

تولید اتیلن بر پایه مایع

13490000

تولید اتیلن بر پایه گاز

11456230

 

هزینه های غیرعملیاتی عبارتند از استهلاک سالیانه [8] و هزینه های مالی[9] که نحوه محاسبه آنها در جدول 3، نشان داده شده است.

جدول 3-درصد استهلاک سالیانه سرمایه گذاری ثابت طرح

 

ردیف

عنوان

درصد استهلاک

1

ساختمان و محوطه

7

2

تجهیزات اصلی تولید

10

3

سرمایه گذاری های ثابت متفرقه

20

4

هزینه های پیش بینی نشده

10

نوع و میزان خوراک ومحصولات تولیدی در چهار طرح فوق در جداول 4، 5، 6، 7 ارائه گردیده است.

جدول 4- میزان خوراک و تولیدات مجتمع        پترو پالایشگاه

 

نام ماده

مقدار

خوراک

(b/d)

نفت خام

200000

متانول

500

 

 

محصولات

(b/d)

بنزین

37000

نفت سفید

21000

دیزل

62000

بنزن

1950

زایرن مخلوط

950

[10]RFO

54000

محصولات

(ton/d)

اتیلن

2050

پروپیلن

1200

بوتا دی ان

200

برش C4

300

 

 

جدول 5- میزان خوراک و تولیدات  پالایشگاه تنها

 

نام ماده

مقدار

خوراک

(b/d)

نفت خام

200000

 

 

محصولات

(b/d)

بنزین

37000

نفت سفید

21000

دیزل

62000

LPG

3500

بوتان نرمال

2500

RFO

54000

نفتا

6800

 

 

جدول 6- میزان خوراک و تولیدات مجتمع        تولید اتیلن  بر پایه مایع

 

نام ماده

مقدار

خوراک

(ton/d)

نفتا

6000

 

 

 

محصولات

(ton/d)

بنزین پیرولیز

1250

متان و هیدروژن

900

اتیلن

2050

پروپیلن

850

برش C4

300

 

 

 

 

جدول 7- میزان خوراک و تولیدات مجتمع        تولید اتیلن  بر پایه گاز

 

نام ماده

مقدار

خوراک

(ton/d)

اتان

1900

پروپان

1200

 

 

 

محصولات

(ton/d)

بنزین پیرولیز

100

متان و هیدروژن

800

اتیلن

2050

پروپیلن

200

برش C4

100

 

 

 

جدول 8 کل هزینه های تولید و فروش سالیانه را  برای چهار طرح ذکر شده در ظرفیت کامل       بر حسب میلیون ریال ارائه داده است.

 

 

جدول 8-  هزینه های تولید و فروش سالیانه(میلیون ریال)

       

طرح

هزینه

فروش

پتروپالایشگاه

63320412

67737860

پالایشگاه

53127956

53630994

SC پایه مایع

16806220

16068804

SC پایه گاز

7877489

9858539

 

 

 

جدول 9 نرخ بازگشت سرمایه را برای چهار طرح ذکر شده را ارائه داده است. همانگونه که مشاهده می گردد در زمانیکه قیمت نفت بالا می باشد، استفاده از خوراک نفتا جهت تولید فراورده های پتروشیمی اصلا مقرون به صرفه  نیست و نرخ بازگشت سرمایه آن منفی است. اما استفاده از خوراک گازی جهت تولید اتیلن بیشترین بازدهی را دارد.

 

جدول 9- نرخ بازده داخلی کل سرمایه (IRR) (درصد)

طرح

نرخ بازگشت سرمایه (% )

پتروپالایشگاه

14.85

پالایشگاه

3.33

SC پایه مایع

9.06-

SC پایه گاز

17.77

 

با مقایسه نرخ بازگشت سرمایه در حالتهای پتروپالایشگاه ( تجمیع کارخانه های پالایشگاه و پتروشیمی) و پالایشگاه تنها، معلوم می گردد که افزایش قابل   ملاحظه ای در بازدهی مجتمع پترو- پالایشگاه مشاهده می گردد که دلایل آن قبلا ذکرگردیده است؛ البته این افزایش قابل ملاحظه برای نفت سبک ایران بدست آمده است و برای نفت سنگین ایران جای بحث دارد.

نتیجه گیری:

  • 1- در هنگام افزایش قیمت نفت و به تبع آن افزایش قیمت نفتا، استفاده از آن بعنوان خوراک جهت تولید اتیلن در مجتمع های پتروشیمی اصلا مقرون به صرفه نمی باشد.
  • 2- جهت سودهی مجتمع های پتروشیمی داخلی بر پایه مایع ، بایستی طرح تجمیع با پالایشگاه مربوطه انجام گردد.
  • 3- تجمیع با یک مجتمع پتروشیمی باعث افزایش سوددهی پالایشگاه می گردد.
  • 4- با افزایش قیمت نفت و به تبع آن افزایش قیمت فراورده های پتروشیمی ، استفاده از گاز به عنوان خوراک دارای ارزش افزوده بالاتری برای مجتمع های پتروشیمی می باشد.

 

منابع:

  • 1. John Philpot,KBC Advance Technologies,usa,"Describes recent programmes where companies have transformed profitability through refinery-petrochemical integration",2007
  • 2. Contribution to the work of the high level group for the European commission by total raffinaderrij antwerpen ," synergies between refinery and petrochemical today and tomorrow",2008

 

  • 3. Dr. Josef Lichtscheidl," Opportunities and Challenges at the Interface between Petrochemistry and Refinery" , DGMK-Conference, October 10-12, 2007, Hamburg, Germany

 

  • 4. Dilip Dharia and Colin P. Bowen," Cat Cracking For Integration Of Refinery and Steam Cracker", Shaw Stone & Webster (SSW)
  • 5. سازمان بورس کالا
  • 6. سازمان توسعه تجارت ایران www.arzesh.tpo.ir
  • 7. Plastemart.com
    31 Shah Industrial Estate, Veera Desai Road, Andheri (W), Mumbai - 400053,India
  • 8. http://tonto.eia.doe.gov/dnav/pet/pet_pri_wco_k_w.htm

 

 

 

 

 

 

 

 

 


[1] پتروپالایشگاه

[2] Steam cracker

[3] Fluidize Catalytic Cracking

[4] Vacuum Gas Oil

[5] Flare

[6] Light Straight Run

[7] Liquefied Petroleum Gas

[8] Depreciation

[9] Financial Cost

[10] Refinery Fuel Oil