بحران آب در صنعت نفت و برخی راه کارهای مقابله با آن

به گزارش زیست آنلاین، اغلب صنایع از آب به عنوان یک ماده اصلی در فرآیند تولید و یا به عنوان ماده انتقال دهنده انرژی استفاده می کنند.
صنعت نفت به عنوان یک صنعت مادر برای بسیاری از صنایع خوراک تهیه می کند و یا محصولاتی که بصورت مستقیم در اختیار مصرف کننده قرار می گیرد را به بازار عرضه می کند.
یکی از الزامات جانمایی صنایع نفتی و صنایع پایین دستی آن ، در دسترس بودن آب برای استفاده در واحد پالایشگاهی و یا پتروشیمی است.

بطور کلی صنایع نفتی بر پایه آب به دو دسته تقسیم می شوند: -   صنایع نفتی با دسترسی به آبهای آزاد (دریا و اقیانوس ها )
-   صنایع نفتی با دسترسی به آب های سطحی و زیر زمینی ( سد ، رودخانه و چاه ) موارد استفاده آب در صنعت : بطور کلی موارد استفاده آب در صنعت عبارتند از :
۱-   استفاده از آب به عنوان ماده خنک کننده تجهیزات ( برج های خنک کننده ،سیستم خنک کننده مدار بسته ، مبدل های حرارتی با آب شور و شیرین و .... )
۲-   استفاده از آب به عنوان بخار فشار بالا ( پس از فرآیند شیرین سازی و نرم سازی آب )
۳-   استفاده از آب به عنوان ماده شستشوی تجهیزات و دستگاهها ( آب کارگاهی و تمیزکاری تجهیزات )
۴-   استفاده از آب به عنوان ماده آب آتش نشانی
۵-   استفاده از آب به عنوان ماده حلال در جداسازی مواد زائد از ترکیبات نفتی ( برج های جداسازی تر ، نمک زداهای واحد های تقطیر نفت خام و .... )
۶-   استفاده از آب به عنوان آب آشامیدنی

بیشتر بخوانید: بحران آب در جهان

چالش آب در صنعت : تقریباً همه پالایشگاههایی که در مرکز ایران احداث شده اند در سالهای گذشته با بحران کم آبی روبرو بوده اند و علت اصلی آن عدم توجه در طراحی این پالایشگاهها به مقوله آب و بحران کم آبی در ایران بوده است.
مشکل کم آبی در صنایعی که در نزدیکی آبهای شور احداث شده اند به مراتب بسیار کمتر بوده است.
در زمان طراحی پالایشگاههای مناطق مرکزی ایران ، سعی شده است از منابع آبی که در نزدیکترین نقطه به پالایشگاه موجود بوده است استفاده گردد و تقریباً منابع آبی مناسب نیز در دسترس بوده ولی برای همه طرح های توسعه ای و هم افزایی با دیگر صنایع ، آب به اندازه کافی در دسترس نبوده است. پس از اجرای چندین طرح موازی و یا افزایش ظرفیت چندین واحد صنعتی بصورت موازی ، در کنار مصرف کنندگان سنتی دیگر که حاضر به اصلاح الگوی مصرف خود نبوده اند ،تقسیم بندی آب منطق سنتی خود را از دست داده و پس از عدم توجه به میزان آب موجود در مناطق و میزان آب مورد نیاز صنایع ، مشکلی بنام بحران کم آبی شکل گرفته است. مطمئناً در زمان اولیه بروز این مشکل ، امکان مهار آن وجود داشته است ولیکن پس از اجرای طرح عای صنعتی بزرگ و صرف هزینه های زیاد ، دیگر هیچ سازمانی حاضر به از دست دادن میزان سود ناشی از سرمایه گذاری نبوده و به هر قیمت ممکن قصد تولید دارد که از نظر تجاری صحیح نیز می باشد ولی اگر به همین سرمایه گذار مشکلات آتی بحران آب اطلاع رسانی شده بود ، کارشناسان بخش طراحی مشکل کم آبی را در تجهیزات مورد استفاده و یا حتی تغییر محل اجرای پروژه در نظر گرفته و شاهد وضعیت امروزی نبودیم.
در حال حاضر و پس از برداشت های بی رویه از منابع آب های سطحی و زیر زمینیو ذخایر موجود در سدها و کاهش میزان بارندگی ، مشکلات این صنعت و صنایع مشابه به طرز چشمگیری خود را نشان داده است.

از مهمترین عوامل بروز اختلال آب در صنایع ، می توان به موارد زیر اشاره کرد : ۱-   برداشت بی رویه آب از منابع مختلف جهت مصارف کشاورزی بصورت سنتی بدون در نظر گرفتن حجم ذخیزه آب در منابع آب سطحی و زیر زمینی و کاهش حجم آب تخصیص داده شده به صنایع
۲-   سهم خواهی استانهای با یمزان بارندگی بالا نسبت به استانهایی که مصرف کننده بوده اند و سهم ذخیره آبی کمتری داشته اند . نظیر استان چهار محال و بختیاری و استان اصفهان
۳-   احداث صنایع جدید بدون نظر گرفتن محدودیت در منابع آبی منطقه جغرافیایی احداث طرح های صنعتی
۴-   استفاده از تکنولوزی های با مصرف آب بالا جهت استفاده در صنایع نظیر برج های خنک کننده تر به جای برج های خنک کننده خشک و یا شبکه های آب مدار بسته.
۵-   استفاده از انرژی بخار به عنوان حامل انرژی در صنعت و عدم توجه به میزان آب اتلاف شده در این بخش و یا حرارت منتقل شده به شبکه های آب خنک کننده.نظیر استفاده از مولد های بخاری به جای مولد های گازی
۶-   عدم توجه به بالانس آب در سیستم های تولید و توزیع بخار ( هدر رفت بخار در صنایع ، راندمان پایین شبکه های برگشت کاندنس گرم و تخلیه دیگ های بخار و ... )
۷-   عدم توجه به مصرف منطقی آب در شبکه های آب کارگاهی ، آتش نشانی و آشامیدنی در صنعت
۸-   عدم تمرکز بر مدیریت پساب در صنایع که یکی از راهکارهای مهم جهت استفاده مجدد از آب در صنعت بوده و پتانسیل بالایی در کاهش میزان مصرف آب در صنایع دارد.

بیشتر بخوانید:راهکارهای نجات کشور از بحران کم آبی

بحران خشک سالی و اثر آن در صنایع : بطور کلی می توان اثر خشک سالی در صنایع را به این صورت عنوان نمود :
۱-   کاهش شدید آب مورد نیاز در صنعت و در نتیجه کاهش تولید ( به عنوان مثال پالایشگاه اصفهان در سالهای گذشته مجبور به کاهش تولید به دلیل عدم تامین آب مورد نیاز از زاینده رود شده است. همچنین پالایشگاههای دیگر در مناطق مرکزی ایران برای تامین آب دچاز مشکلاتی شده اند که در سطح مدیران استانها مطرح شده است ولی با تلاش گروههای مختلف کارشناسی بصورت اضطراری مشکل بر طرف شده است ولی بطور اصولی بررسی و تامین آب برای بلند مدت صورت نگرفته است . مثل پالایشگاه شیراز )
۲-   افزایش خزینه های تامین آب در صنعت که با بالا رفتن هزینه تامین آب مورد نیاز ، عملاً هزینه های تولید افزایش یافته و هزینه جاری پالایشگاههای برای خرید آب صرف شده و این در حالیست که همین هزینه می توانست در جهت مدیریت آب هزینه گردد.
۳-   با توجه به استراتژیک بودن صنعت پالایش نفت خام و تولید فرآورده های نفتی ، عملاً توقف تولید در این صنعت می تواند منجر به یک بحران عظیم ملی تبدیل گردد. ( مثلاً عدم تولید بنزین در حداکثر یک روز ، می تواند بحران صف های طویل پمپ بنزین ها را به یک بحران کشوری تبدیل کند )

میزان آب خام مورد نیاز در صنعت نفت : برای اینکه بتوانیم یک معیار خاص برای میزان آب در صنعت نفت برسیم ، نیاز به پارامتر های متعددی داریم . مهمترین این پارامترها عبارتند از :
۱-   پیچیدگی صنعت : ( بعنوان مثال صنایع نفت دارای واحد های تولیدی با تکنولوزی های مرسوم نظیر برج های تقطیر تا واحد های کاتالیستی با تکنولوژی های بسیار پیچیده و پیشرفته اند که با توجه به نوع تکنولوژی بکار رفته در این صنعت ، دمای تنظیم سیالات در این تجهیزات متفاوت و در نتیجه حجم آب مورد نیاز برای پالایشگاه نیز متفاوت می باشد. )

۲-   تکنولوژی های استفاده شده : استفاده از تکنولوژی های مصرف کننده آب در پالایشگاه بسیار حائز اهمیت است. بعنوان مثال در صنعت پالایش در مناطق مرکزی ایران ، عمدتاً از برج های خنک کننده تر استفاده شده است که این برج های خنک کننده بعضاً تا ۵۰ درصد آب مورد نیاز پالایشگاه را در تبادل حرارت به خود اختصاص می دهند که بصورت تبخیر و یا تخلیه از شبکه خارج می گردد.

همچنین استفاده انرژی بخار به عنوان نیروی محرکه مولد های تولید برق و محرک کمپرسور ها و تلمبه های می تواند از دو منظر اهمیت داشته باشد .

o   یکی از این عوامل استفاده از مولد های بخاری در واحد های تولید برق است که تقریباً همه پالایشگاههای مرکزی ایران با اینکه باید از تکنولوژی مولد های گازی استفاده نمایند ، از مولد های بخاری استفاده کرده اند که انرژی بالایی جهت خنک کاری این تجهیزات مورد نیاز است و موجب بالا رفتن نیاز به تامین آب در برج های خنک کننده می گردد.
o   عامل دوم استفاده از بخار به عنوان محرک کمپرسور ها و پمپ ها بوده که ذاتاً در این نوع نیروی محرکه ۳۰ درصد از بخار مورد نیاز هدر رفته و همچنین در برخی موارد نیز همانند مولد های بخاری ، تبادل انرژی بالایی بر روی برج های خنک کننده جهت خنک کاری این تجهیزات تحمیل می نماید که حجم آب مصرفی برج های خنک کننده را افزایش خواهد داد.

۳-   منطقه جغرافیایی : منابع آبی در هیچ کجای دنیا بصورت یکنواخت توزیع نشده اند و عوامل متعددی در این تقسیم بندی اهمیت دارند و باید این موضوع را قبول کرد که انسان تابع طبیعت است و نه طبیعت تابع انسان. از طرفی برخی مواقع بدلیل استفاده از یک نوع تکنولوژی خاص در یک کشور ، ما نیز همان تکنولوزی را استفاده می کنیم . غافل از اینکه میزان آب در دسترس صنایع در کشور اول کاملاً با میزان آب در دسترس در کشور ما متفاوت بوده و قابلیت مقایسه و استفاده مشابه ندارد.
پس باید در انتخاب و جانمایی واحد های صنعتی به این مورد توجه نمود که برای احداث یک واحد صنعتی باید منطقه جغرافیایی را نیز مد نظر قرار داد.
بعنوان مثال در سالهای گذشته در مناطق مختلفی از ایران جانمایی احداث پتروشیمی های جدید انجام شده است که عملاً این طرح ها با مشکل بی آبی روبرو خواهند شد و هیچ گاه از منظر فنی و مهندسی به آنها توجه نشده است . حتی اگر این طرح ها راه اندازی شوند ، عوارض و مشکلات آن به قدری زیاد خواهد بود که کل مجموعه شامل کشاورزان و ساکنین محلی و صنایع قدیمی احداث شده در منطقه را تحت تاثیر قرار خواهد داد. شاید در دید اولیه این پتروشیمی ها ایجاد اشتغال نماید ولی در مرحله بهره برداری به وضوح خواهیم دید که این صنایع عمدتاً زیان بیشتری از نظر آلایندگی و کاهش منابع آبی ایجاد خواهند کرد.از طرفی صنایع پایین دستی آنها نیز الزاماً در همین مناطق نخواهند بود و بیش از میزان اشتغال ایجاد شده و عوارض و مالیات و ... که از این صنایع به منطقه صنعتی وارد می شود ، از طریق مشکلات متعدد برای کشاورزان ، صنایع پایین دستی دیگر و ساکنین جبران خواهد شد و در مجموع ضرر آن بیش از منافع آن خواهد بود.در حالیکه احداث همین صنایع در محل مناسب ، بسیاری از این عوارض را جبران نموده و اصطلاحاً شعار محیط زیست مبنی بر "توسعه پایدار " را محقق خواهد کرد.
جانمایی این صنایع در کنار آبهای ساحلی خلیج فارس و استفاده از پتانسیل آبی در این منطقه از منظر حمل مواد خام اولیه ، دسترسی به بنادر صادراتی و همچنین توسعه این مناطق علاوه بر دسترسی به منابع آبی فراوان از مزایای این جانمایی است .
به وضوح می توان عدم مشکل کم آبی در صنایع پارس جنوبی ، پالایشگاه بندرعباس و حتی پالایشگاه آبادان را دید . البته پالایشگاه آبادان با تغییر در منابع آبی در حال حاضر دچار مشکل آب بوده ولی حل این مشکل با توجه به دسترسی به منابع آبی شور و لب شور منطقه در نزدیکی این پالایشگاه ، منجر به بحران نخواهد شد و قابل مدیریت است.

جمع بندی : پس با توجه به این موارد می توان پالایشگاهها را به دو دسته کلی تقسیم بندی کرد که برای سهولت در کار ، میزان پیچیدگی پالایشگاهها را مشابه هم در نظر می گیریم که علت آن اجرای پروژه های کیفی سازی و استفاده از تکنولوزی های مشابه در این صنعت است.
بعلت تاثیر پذیری منطقه جغرافیایی که خود منجر به انتخاب تکنولوژی نیز شده است ، دسته بندی پالایشگاهها را به موارد زیر محدود می کنیم :
-   پالایشگاههای مناطق مرکزی ایران
-   پالایشگاههای مناطق ساحلی ایران

پالایشگاههای مناطق مرکزی ایران شامل پالایشگاههای تهران ،اراک ، اصفهان ، تبریز ، شیراز ، کرمانشاه
پالایشگاههای مناطق ساحلی ایران شامل پالایشگاه بندرعباس ، ستاره خلیج فارس و لاوان و آبادان هستند. علت استفاده از پالایشگاه غیر ساحلی آبادان در این دسته بندی ، بروز مشکل کم آبی در این پالایشگاه که طراحی آن بر اساس آب شیرین انجام شده است ولی با مشکل شوری آب بهمنشیر و اروند رود عملاً باید به سمت تغییر محل برداشت آب یا تغییر در شیرین سازی آب پیش رود بوده است.

میزان استفاده آب شیرین در پالایشگاهها : -   پالایشگاههای مناطق مرکزی ایران بین ۶۰ تا ۸۰ لیتر به ازاء هر بشکه خوراک است.
عمده ترین منابع مصرف کننده آب در این پالایشگاههای به ترتیب برج های خنک کننده و شبکه های تولید و توزیع بخار هستند.
-   پالایشگاههای مناطق ساحلی ایران بین ۴۰ تا ۵۰ لیتر به ازاء هر بشکه خوراک است.
عمده ترین منابع مصرف کننده آب در این پالایشگاههای ، سیستم تولید بخار و شبکه های آب کارگاهی هستند و اختلاف حدود ۳۵ تا ۴۰ درصدی استفاده از آب شیرین در این دو نوع دسته بندی ، استفاده از آب شور جهت خنک کاری در پالایشگاههای ساحلی ایران در برابر پالایشگاههای مرکزی ایران است.

بیشتر بخوانید: بحران کمبود آب در کشورهای مختلف/ نیمی از مردم جهان آب ندارند

راه کارهای کاهش مصرف آب شیرین در پالاشگاههای ایران : با توجه به جمع بندی مطالب ارائه شده می توان مهمترین راه کارهای کاهش مصرف آب در پالایشگاههای ایران را به موارد زیر طبقه بندی کرد :

۱-   مدیریت آب در صنعت : بهترین گزینه برای مدیریت آب در صنعت نفت ، مدیریت آب و استفاده از پساب های صنعتی داخل صنعت یا برون سازمانی است.
در بسیاری از موارد میزان آب اتلاف شده در صنعت براحتی بخش قابل توجهی از آب خریداری شده در همان صنعت را پاسخگو بوده و نیاز آبی مجموعه از طریق ایجاد مدیریت آب در صنعت جبران می گردد.
به عنوان مثال پالایشگاه اصفهان به عنوان یک شرکت مطرح در منطقه صنعتی مرکزی ایران در سالهای گذشته با مشکل کم آبی روبرو بوده است که با انجام پروژه های مدیریت آب توانسته است آب مورد نیاز در صنعت را مدیریت نموده و حجم زیادی از پساب تولیدی در این شرکت را به چرخه تولید بازگرداند.
این شرکت در سالهای گذشته با نصب تجهیزات برگشت آب ، موفق شده است حجم تقریبی ۳۰۰ متر مکعب در ساعت آب خروجی از تصفیه خانه خود را به شبکه مصرف بازگرداند و در پروژه ای که اخیراً نیز اجرا نموده است موفق شده از منابع پساب موجود در منطقه برای استفاده در صنعت استفاده نماید. با توجه به عقد قرارداد بلند مدت در این زمینه ، در صورت حمایت از این صنعت جهت مدیریت آب ، می تواند از شبکه آب های سطحی منطقه جدا شده و بصورت کاملاً مستقل از آب های صنعتی و پساب شهری ، نیاز آبی خود را جبران نماید.

۲-   انتخاب تکنولوژی : در برخی از صنایع معمولاً مطالعات صورت گرفته در سنوات گذشته به عنوان مبنای محاسبات جدید در نظر گرفته می شود و اصطلاحاً تکنولوژی مورد استفاده کپی برداری از صنایع اجرا شده در گذشته است . این در حالیست که منابع آبی در گذشته و امروز بسیار متفاوت بوده اند و لازم است با نگرش جدید به موضوع انتخاب تکنولوژی نگاه شود. مهمترین مواردی که باید مد نظر قرار گیرند عبارتند از :
o   ابتدا باید در نظر گرفت که حجم منابع آبی در سالهای گذشته و امروز متفاوت بوده و لازم است با توجه به حجم مجاز برداشت آب از منابع نزدیک به محل احداث واحد های جدید مورد ارزیابی قرار گیرد.
o   در مرحله بعدی باید پروژه های احداث شده در منطقه از سالهای گذشته و برنامه های آتی در سالهای آتی در منطقه مورد ارزیابی واقع گردد و حجم آب مورد نیاز برای این صنایع در نظر گرفته شود تا با احداث چند پروژه ، هم افزایی در خصوص برداشت آب از منابع صورت نگیرد و عملاً میزان آب مورد نیاز با حجم مجاز برداشت آب ، همخوانی لازم را داشته باشد.
o   در نهایت باید محاسبات اقتصادی طرح ها با هزینه های جدید خرید آب از تامین کننده بازنگری گردد. در این خصوص لازم است قیمت خرید آب در دراز مدت با اجرای طرح های صنعتی با در نظر گرفتن مصرف آب کمتر ، مقایسه شوند. به عنوان مثال برج های خنک کننده تر دارای هزینه سرمایه گذاری کمتری نسبت به برج های خنک کننده هیبریدی و خشک هستند ولی در دراز مدت هزینه سرمایه گذاری اولیه ، با کاهش هزینه های مرتبط با خرید آب ، به راحتی جبران می گردند.
این در حالیست که پس از اجرای طرح های صنعتی ، به ندرت موافقت مدیران مراکز صنعتی جهت بهبود و اصلاح شرایط پذیرفته می شود که بدلیل تغییر در شرایط عملیاتی ، توقف تولید در بازه کوتاه مدت و همچنین اخذ موافقت جهت هزینه های مجدد دارای مشکلات مدیریتی خاص خود می باشد.
o   همچنین در کلیات طرح های صنعتی ، دو نوع منبع اصلی تامین انرژی در نظر گرفته می شود.
یکی پایه گذاری مجموعه بر اساس تولید نیروی برق از انرژی مولد های گازی
یکی پایه گذاری مجموعه بر اساس تولید نیروی برق از انرژی مولد های بخاری
برای برنامه ریزی بر اساس تولید برق از انرژی گاز طبیعی ، دو منبع هوا و گاز طبیعی نیاز است که هر دو منبع خوراک این واحد ها، به اندازه کافی در همه مناطق ایران قابل دسترسی است ولی برای تولید برق از مولد های بخاری نیاز به عامل تولید بخار که از گاز طبیعی و هوا تامین می گردد بعلاوه حجم نسبتاً زیادی از آب نیز می باشد که بخشی از این آب تبدیل شده به بخار اتلاف می گردد. در پالایشگاههای ایران بصورت متوسط راندمان برگشت بخار به شبکه تولید بخار ۷۰ درصد می باشد .
ولی نکته مهمتری نیز وجود دارد و آن در بخش تبادل انرژی است.
در انتهای فرآیند تولید برق در مولد های بخاری ، مبدل حرارتی جهت تبدیل بخارات انتهایی توربین به مایع وجود دارد که برای تبادل حرارت خود از آب خنک کننده واحد های برج خنک کننده استفاده می کند که میزان انرژی تبادل شده بسیار بالا بوده و میزان گرمایش آب در برج های خنک کننده را بالا برده و موجب تبخیر حجم بالایی از آب در برج های خنک کننده می گردد.
لذا استفاده از مولد های بخاری در مناطق مرکزی ایران می تواند موجب افزایش مصرف آب تلف شده در واحد های صنعتی گردد.

۳-   کنترل میزان مصرف : در برخی از واحد های صنعتی به واسطه اختلاف زیاد هزینه های تولید در برابر هزینه آب مصرفی و در برخی موارد بدلیل عدم آگاهی در زمینه هزینه های مرتبط با تولید آب های صنعتی ، توجهی به میزان سرمایه از دست رفته در بخش آب نمی گردد . در صنایع عمدتاً محصولات اصلی نظیر بنزین ، گازروئیل ، حلال ها ، مواد پتروشیمی و ... قیمت گذاری مشخصی دارند ولیکن محصولات جانبی نظیر انواع آبهای صنعتی ، بخار و کاندنس برگشتی دارای قیمت مشخصی نیست و بصورت مرسوم و تجاری بر روی این قیمت گذاری و بازگشت سرمایه ناشی از آنها تمرکز نشده است.
بدین منظور پالایشگاه بندرعباس از سال ۱۳۹۶ اقدام به تهیه مبانی قیمت گذرای محصولات جانبی نظیر آب های صنعتی ، بخار ، کاندنس برگشتی و آب های خنک کننده نموده است و قالب مشخصی جهت فروش محصولات یوتیلیتی به شرکتهای مصرف کننده تهیه نموده است.
در صورت استفاده از مبنای مشخص قیمت گذاری در محصولات جانبی یاد شده ، می توان هزینه های مرتبط با اتلاف آب و بخار و ... را به صورت عدد و ارقام مشخص شده ای به مدیران سازمان ها اعلام نموده و کارشناسان مربوطه را در زمینه پیگیری طرح های اصلاحی در خصوص مدیریت منابع آب ترغیب نمود.



https://zistonline.com/vdcdso0j.yt0zn6a22y.html