یکی از زمینه‌های رقابت بین پالایشگاه‌ها، ارزش‌افزایی محصولات کم‌ارزش است، به‌ویژه که سازمان بین‌المللی دریانوردی از سال ۲۰۲۰ مقررات سختی را در زمینه‌ کاهش گوگرد در نفت کوره‌ سوخت ناوگان دریایی اعمال می‌کند. این مسئله، به‌ویژه پالایشگاه‌هایی را که نفت‌ خام سنگین‌تر پالایش می‌کنند، با مسئولیت سنگین‌تری مواجه کرده و حاشیه‌ سود پالایشگاه‌ها را که هنوز با عواقب دوران همه‌گیری کرونا درگیرند، تحت فشار مضاعف می‌گذارد.   
براساس این سناریو، واحدهای فرایندی‌ که قادر به بهبود کیفیت جریان‌های ته‌مانده‌ نفت خام مانند ته‌مانده‌ برج تقطیر در خلأ و نفت‌گاز، یا تبدیل آن‌ها به محصولات دارای ارزش‌افزوده‌ بالاتر باشند، به‌ویژه در کشورهای دارای ذخایر بزرگ نفت سنگین، اهمیت راهبردی بیشتری خواهند داشت. این واحدهای فرایندی برای سازگاری با مقررات زیست‌محیطی و کیفیت ضرورت دارند و سوددهی و رقابت‌پذیری تأسیسات پالایشی را با افزایش حاشیه‌ سود پالایشگاه‌ها تضمین می‌کنند. اخیراً با کاهش تقاضا برای سوخت مورد نیاز ناوگان حمل‌ونقل، صاحبان پالایشگاه‌ها مجبور شده‌اند به‌ دنبال یکپارچگی با تأسیسات پتروشیمی بروند و بازده تولید محصولات پتروشیمی را در پالایشگاه‌ها افزایش دهند. استفاده از فناوری‌های بهبود ته‌مانده‌ها برای تولید محصولات پتروشیمی به‌جای سوخت حمل‌ونقل، می‌تواند مسیری جذاب در برخی بازارها باشد.

مزیت رقابتی   
پالایشگاه‌هایی که بتوانند بازده محصولات پتروشیمی خود را به حداکثر برسانند، در بازار امروز به مزیت رقابتی دست خواهند یافت و ارزش‌ افزوده‌ بالاتری را برای نفت خام فرآوری‌شده تضمین می‌کنند. هم‌افزایی مؤثر بین فناوری‌های پالایشی، مفهومی بنیادی در بخش پایین‌دست و از گام‌های نخستین برای طراحی یک پیکربندی پالایشی مناسب است. هم‌افزایی بین فناوری‌های بهبود ته‌مانده‌ها برای پالایشگاه‌هایی که قصد حفظ و بهبود پایداری اقتصادی خود را دارند، به‌ویژه با توجه به بازار پایین‌دست، روزبه‌روز ضروری‌تر می‌شود. با توجه به محدودیت‌های فناوری کراکینگ کاتالیزوری سیال‌بستر برای تصفیه‌ خوراک‌های سنگین‌تر، هم‌افزایی با واحدهای هیدروکراکینگ می‌تواند امکان تبدیل مقادیر بالاتری از محصولات کم‌ارزش را فراهم آورده و تولید مشتقات دارای ارزش‌افزوده‌ بالا را به حداکثر ممکن برساند.   
به‌رغم هزینه‌های سرمایه‌ای نسبتاً بالا، هم‌افزایی بین واحدهای هیدروکراکینگ و کراکینگ کاتالیزوری سیال‌بستر برای پالایشگاه‌ها در بازارهایی با تقاضای بالاتر برای مشتقات سبک‌تر، به‌ویژه محصولات پتروشیمی‌ و میان‌تقطیر، جذابیت اقتصادی دارد. علاوه بر مزایای یکپارچه‌سازی پتروشیمی‌ها، دستیابی به اقتصاد چرخشی در صنایع پایین‌دست‌ ضروری است. بدین‌منظور، بازیافت شیمیایی پلاستیک ضرورت دارد.

هیدروکراکینگ و کراکینگ کاتالیزوری

اما نقش واحدهای هیدروکراکینگ و کراکینگ کاتالیزوری سیال‌بستر در تبدیل نفت خام به محصولات شیمیایی چیست؟ با توجه به بازار روبه‌رشد، ارزش‌ افزوده‌ بالاتر و کاهش قابل‌ توجه در تقاضا برای سوخت حمل‌ونقل، برخی پالایشگران و طراحان فناوری تلاش‌های خود را صرف تأسیسات پالایشی تبدیل نفت خام به محصولات شیمیایی کرده‌اند. یکی از بزرگ‌ترین بازیگران این عرصه شرکت آرامکوی عربستان است که هدف خود را تبدیل مستقیم نفت خام به محصولات میانی پتروشیمی تعریف کرده ‌است. فرایندی که این شرکت دنبال می‌کند، بر کیفیت نفت خام و فناوری‌های تبدیل عمیق مانند واحدهای کراکینگ کاتالیزوری سیال‌بستر پتروشیمی و فناوری‌های هیدروکراکینگ عمیق استوار است. نفت خام فرآورش‌شده سبک است و کربن باقیمانده‌ پایینی دارد که از ویژگی‌های نفت خام موجود در منطقه‌ خاورمیانه است. طرح فرآورش در اینجا مبتنی بر تبدیل کاتالیزوری عمیق برای رسیدن به حداکثر تبدیل به الفین‌های سبک است. در این پیکربندی پالایشی، ترکیب هیدروکراکینگ و کراکینگ کاتالیزوری سیال‌بستر پتروشیمی، با هدف تضمین حداکثر ارزش‌افزوده از نفت خام فرآورش‌شده با تولید نزدیک به صفر سوخت حمل‌ونقلی صورت می‌گیرد. قیاس بازده تولید محصولات پتروشیمی از پالایشگاه‌های سنتی، پالایشگاه‌های یکپارچه و بالاخره مجتمع‌های تبدیل نفت خام به مواد شیمیایی، اطلاعات معناداری را ارائه می‌کند. بازده پالایشگاه‌های سنتی ۸ تا ۱۰ درصد وزنی، پالایشگاه‌های یکپارچه ۱۰ تا ۲۵ درصد وزنی و مجتمع‌های تبدیل نفت خام به مواد شیمیایی در فاز نخست ۴۰ تا ۵۰ درصد وزنی و در فاز دوم ۷۰ تا ۸۰ درصد وزنی است.

شباهت رقابت‌زا   
رقابت بین فناوری‌های واحدهای کراکینگ کاتالیزوری سیال‌بستر و فناوری‌های هیدروکراکینگ به‌ سبب شباهت‌های جریان‌های خوراک فرآورش‌شده در واحدهای مربوطه، شدید است. در برخی از طرح‌های پالایشی، واحدهای هیدروکراکینگ متوسط را می‌توان به‌عنوان گام پیش‌تصفیه پیش از واحدهای کراکینگ کاتالیزوری سیال‌بستر به کار برد که به‌ویژه درمورد جریان‌های ته‌مانده با مقادیر بالای فلزاتی که کاتالیزورهای کراکینگ را سمی می‌کند، کاربری دارد. همچنین، فرایند هیدروکراکینگ متوسط به بهبود عملکرد واحد کراکینگ کاتالیزوری سیال‌بستر منجر شده و بازده محصولات سبک مانند نفتا، گاز مایع (ال‌پی‌جی) و الفین را افزایش می‌دهد. طرح پالایشگاهی یکپارچه‌ مبتنی بر فناوری‌های بهبود ته‌مانده مانند هیدروکراکینگ و کراکینگ کاتالیزوری سیال‌بستر می‌تواند تولید محصولات پتروشیمی باکیفیت را افزایش دهد.   
در برخی پیکربندی‌های پالایشگاهی، فناوری‌های هیدروکراکینگ متوسط را می‌توان در بخش بالادست واحدهای کراکینگ کاتالیزوری سیال‌بستر استفاده کرد تا کیفیت محصولات مربوطه را افزایش دهد، که این کار با کاهش میزان گوگرد محصولات صورت می‌گیرد.

تبدیل جریان خوراک   
با توجه به انعطاف‌پذیری فناوری‌های هیدروکراکینگ عمیق، که می‌توانند جریان‌های خوراک شامل طیف گسترده‌ای از بنزین تا ته‌مانده‌ برج تقطیر را در بر می‌گیرد تبدیل کنند، جایگزینی جذاب برای بهبود ظرفیت تبدیل محصولات کم‌ارزش، فرآورش ته‌مانده‌های نشکسته در واحد کراکینگ کاتالیزوری واحدهای هیدروکراکینگ است. این کار باعث بهبود عملکرد مشتقات با ارزش ‌افزوده‌ بالا و عمدتاً محصولات میان‌تقطیر مانند گازوئیل و نفت سفید می‌شود. این پیکربندی می‌تواند به‌ویژه برای تولید بنزین ردیف ۳ (با حداکثر ۱۰ ppm گوگرد) برای پالایشگاه‌هایی که نفت خام با گوگرد بالا را فراورش می‌کنند، جذاب باشد. ترکیب واحدهای فرآورش کراکینگ کاتالیزوری سیال‌بستر و هیدروکراکینگ می‌تواند به پالایشگاه‌ها کمک کند تا ارزش‌ افزوده‌ نفت خام فرآورش‌شده را با تولید محصولات با ارزش‌ افزوده‌ بالا (مانند محصولات پتروشیمی) به حداکثر برسانند. تقاضای روبه‌رشد برای محصولات میانی پتروشیمی مانند اتیلن و پروپیلن را باید نسبت به کاهش بلندمدت پیش‌بینی‌شده‌ تقاضای بنزین در نظر گرفت.

منبع: هایدروکربن پراسسینگ (https://www.hydrocarbonprocessing.com)