مطالعات موردی درباره طراحی رآکتورهای پالایشگاهی، که مطابق با نیازهای تأسیسات و ترکیب گاز شکل گرفته‌اند، به ارائه‌ راهکارهایی به‌منظور خلق ارزش از تصفیه‌ گازهای خروجی پالایشگاهی منجر شده ‌است. 
در گذشته، گازهای خروجی از واحدهای کراکینگ کاتالیزوری سیال‌بستر (FCC)، واحدهای کک‌سازی و منابع مشابه در پالایشگاه‌ها، صرفاً جریان پسماندی به حساب می‌آمدند و درنتیجه به‌شکل سوخت گازی یا گاز مشعل سوزانده می‌شدند. اما امروزه این گازهای پالایشگاهی منابع ارزشمندی به حساب می‌آیند که حاوی ترکیبی غنی از هیدروکربورها، الفین‌ها (حدود 30درصد مولی در گازهای پالایشگاهی)، دی‌الفین‌ها و هیدروژن در کنار برخی ناخالصی‌های ناخواسته هستند.

چالش‌های یکپارچه‌سازی
هدف از یکپارچه‌سازی پالایشگاه‌ها با تأسیسات اتیلنی، حداکثرسازی بازده الفین است. تصفیه‌ گازهای پالایشگاهی با هدف حذف ناخالصی‌های غیرمفید به‌منظور حصول ترکیبات ارزشمندی مثل اتیلن، پروپیلن، پارافین و هیدروژن می‌تواند بخش مهمی از این راهبرد در راستای بهبود چشمگیر درآمدهای حاصله‌ تأسیسات، در کنار کاهش ردپای دی‌اکسید کربن باشد. بااین‌حال، ترکیبات گازهای پالایشگاهی تفاوت‌های چشمگیری با یکدیگر دارند، به‌ویژه زمانی که زدودن ناخالصی‌های همراه نیز مدنظر باشد. اجرای هر دو فرآورش کاتالیزوری و جذبی ضرورت دارد، اما این کار با چالش‌هایی همراه است. هم‌اکنون، در صنعت پالایش، سری‌های کاتالیزور اختصاصی نیکل‌پایه‌ اوله‌مَکس 100 (OleMax 100) برای فرآورش بیش از هزار تن متریک گازهای عمدتاً پالایشگاهی در ساعت، به‌منظور زدودن اسیدنیتریک، اکسیژن، استین و فلزات سنگین با هدف بازیابی محصولات هیدروکربوری استفاده می‌شود. حاصل این فرایند، حصول ظرفیت تولید اتیلن به‌میزان بیش از 300 تن متریک در ساعت و اصلاح ایمنی فرایند در بخش فرآورش برودتی پایین‌دست است.

بازیابی گازهای خروجی
تصفیه و بازیابی ترکیبات ارزشمند از گازهای خروجی پالایشگاهی با استفاده از جاذب‌ها و کاتالیزورها علاوه بر حذف ایمن آلاینده‌ها، با کاهش انتشار دی‌اکسید کربن و سایر آلاینده‌هایی بوده که هنگام استفاده در سامانه‌های گاز سوختی و مشعل پالایشگاه‌ها ایجاد می‌شوند.
با این پیش‌زمینه، نگاه‌ها بر تجربه و نتایج حاصل از طراحی سامانه‌های بهینه‌ فرآورش کاتالیزوی گازهای خروجی پالایشگاهی متمرکز شده است. در برخی موارد، این سامانه‌ها را تحت عنوان رآکتورهای De-Oxo می‌شناسند. در جریان مطالعات موردی، طراحی‌های تخصصی رآکتور کاتالیزوری منطبق با نیازهای تأسیسات و ترکیب گاز بررسی می‌شوند. این نمونه‌ها مشتمل بر استفاده از جاذب‌های سطحی برای زدودن مواد سمی (جیوه، آرسین و فسفین) و محلول‌های کاتالیزوری مختص حذف اکسیدهای نیتریک، اکسیژن و استیلن است.
حاصل این بررسی‌ها، دستیابی به الگوی یکپارچه‌سازی عملیات پالایشگاهی با زنجیره‌ ارزش پتروشیمی با استفاده از مهم‌ترین عناصر سازنده‌ ترکیبات شیمیایی یعنی اتیلن و پروپیلن است. بخش تصفیه‌ گازهای خروجی پالایشگاهی را می‌توان با واحدهای موسوم به بازیابی اتیلن و یا واحدهای بازیابی پروپیلن ادغام کرد. در برخی موارد، گازهای خروجی تصفیه‌شده به واحد تفکیک تأسیسات اتیلن (کراکر بخار) ازجمله واحد برودتی ارسال می‌شود که به ایمنی بسیار حساس بوده و مستلزم نظارت دقیق بر ناخالصی‌هاست. این موضوع همچنین می‌تواند به‌شکل یک واحد مستقل باشد که در آن جریان‌های گازی خروجی در مقادیر بالا، در واحدهای بازیابی اتیلن و پروپیلن به‌منظور حصول ترکیبات ارزشمند، مورد فرآورش قرار می‌گیرند.

منابع اولیه
گازهای خروجی پالایشگاهی از تعدادی از واحدهای فرآورش در مقادیر و ترکیبات مختلف مشتق می‌شوند. منابع اولیه عبارت‌اند از واحد تقطیر نفت خام (اتمسفری و خلأ)، واحدهای کک‌سازی (تأخیری و سیال) و واحدهای کراکینگ کاتالیزوری سیال‌بستر. سایر منابع می‌تواند شامل کراکینگ هیدروژنی، تصفیه‌ هیدروژنی، اصلاح و فرآورش گاز باشد. شرکت صنایع شیمیایی کلرینت (Clariant) طی سه‌ دهه فعالیت، با جریان‌های گاز خروجی مرکب و برش‌های تفکیک‌شده (اشباع‌شده و اشباع‌نشده) سروکار دارد و ازاین‌رو می‌تواند مشاهدات خود را هم‌رسانی کند. به ‌سبب تنوع خوراک پالایشگاهی، گازهای خروجی نیز از تنوع بسیاری برخوردارند.
در اینجا باید خاطرنشان کرد که به‌ سبب تنوع بالای ترکیبات و ناخالصی‌ها، تحلیل اجزای گازهای خروجی دشوار است. در بسیاری از موارد، پالایشگاه و شرکای مهندسی، تدارکات و ساخت (EPC) مربوطه، ترکیبات گازهای خروجی مورد انتظار/شبیه‌سازی‌شده را در غیاب داده‌های تحلیلی واقعی ارائه می‌کنند. ناخالصی‌های رد به‌ندرت تحلیل می‌شوند و مستلزم تجهیزات آزمایشگاهی برون‌خطی هستند که در محل تأسیسات فراهم نیست. با وجود بهره‌برداری گسترده از ذخایر نفتی با تجهیزات پیشرفته و تمرکز روزافزون بر اقتصاد چرخشی، ترکیب گازهای خروجی پالایشگاهی و سایر گازهای خروجی به‌ سبب میزان بالای آلاینده‌هایی همچون فلزات سنگین، فلزات آلکالی، گوگرد و ترکیبات نیتروژنی در آستانه‌ تغییر است.
گازهای خروجی پالایشگاهی اساساً به‌عنوان سوخت گازی برای عملیات پالایشگاهی، روشن‌کردن کوره‌ها، دیگ‌ها و گرم‌کننده‌های فرایندی استفاده می‌شده‌اند. اما الزامات اقتصادی و زیست‌محیطی این رویه از راهکاری عملی به استفاده‌ بهینه از منابع ارزشمند سوق داده ‌است.
جریان‌های گاز خروجی پالایشگاهی، محتوی ترکیبات ارزشمندی ازجمله اتیلن، پروپیلن و هیدروژن به‌عنوان عناصر کلیدی در عملیات تبدیل نفت خام به مواد شیمیایی (COTC) هستند. ترکیبات جریانی در کاربردهای مختلف از تنوع بالایی برخوردارند، اما همگی مستلزم زدودن آلاینده‌های معمول از قبیل اکسیژن، نیتریک اکسید و استلین هستند. این تنوع ترکیبی، استفاده از کاتالیزور، جاذب سطحی و فرایند خاص بازیابی بهینه را الزامی می‌کند.

کاربری مدرن
کاربردهای مدرن گازهای خروجی پالایشگاهی مشتمل بر فرآورش و یا تصفیه‌ بیشتر با هدف تفکیک و بازیابی ترکیبات ارزشمندتر قابل استفاده در اجزای سازنده‌ مواد شیمیایی (الفین‌های سبک) یا خوراک (هیدروکربورهای اشباع‌شده) برای سایر فرایندهای پایین‌دستی یا یکپارچه مانند تأسیسات اتیلن است.
با وجود کاهش تولید سوخت مورد نیاز بخش حمل‌ونقل در پالایشگاه‌ها، فناوری‌هایی مانند واحدهای کراکینگ کاتالیزوری سیال‌بستر یا کراکینگ کاتالیزوری عمیق (DCC) را می‌توان برای تولید الفین بیشتر، به‌روزرسانی کرد. جریان‌های فوق همچنین پیش از فرآورش و تفکیک، مستلزم خالص‌سازی هستند. به‌علاوه، برخی فناوری‌ها جریان‌های سنگین‌تر را نیز پردازش می‌کنند و به‌طور ویژه، جریان‌های کم‌ارزش الفینی، پارافینی یا مرکب را به پروپیلن و اتیلین با ارزش بالا تبدیل می‌کنند.
با وجود اینکه هر پروژه از جنبه‌‌ نرخ خوراک، ترکیب، فشار و یکپارچگی با سایر فرایندها منحصربه‌فرد است، این دستاورد را می‌توان در سه مورد استفاده کرد. مهم‌ترین مورد به هیدروژنه‌کردن استیلن، پروپین و پروپادین در جریان‌های الفینی مربوط است که محتوی گوگرد و مقادیر بالای مونوکسید کربن هستند. در این مورد، پردازش خوراک هیدروکربوری پالایشگاه از طریق کوره‌های کراکینگ برای تولید گاز شکسته‌ الفینی مدنظر است. کراکینگ هیدروکربورهای مرکب در دماهای بالا، ناگزیر به تولید استیلن‌های C2 و C3 به‌عنوان محصولات جانبی منجر می‌شود.

منبع: دیجیتال ریفاینینگ (https://www.digitalrefining.com)