कम उत्सर्जन वाले क्रैकिंग ऑयल सिस्टम 2025 के कार्बन नियमों के अनुरूप

कम उत्सर्जन वाले क्रैकिंग ऑयल सिस्टम के लिए नियामकीय दबाव की व्याख्या

घटना: रिफाइनरी उत्सर्जन पर बढ़ता नियामकीय दबाव

दुनिया भर में रिफाइनरियों की जांच अब तक की तुलना में अधिक सख्ती से की जा रही है क्योंकि सरकारें लगातार अपने कार्बन नियमों को कड़ा कर रही हैं। यूरोपीय संघ के उत्सर्जन व्यापार प्रणाली का उदाहरण लें, जो अब कंपनियों पर उनकी CO2 सीमा से अधिक होने पर प्रति मीट्रिक टन 110 डॉलर से अधिक के दंड लगा रही है। इसके अलावा Euro VI नियमों के तहत रिफाइनरियों को वर्ष 2020 की तुलना में 2025 तक हवा में छोटे कणों को लगभग 30% तक कम करने की आवश्यकता है, जैसा कि पिछले वर्ष ICCT के अनुसंधान में बताया गया था। यही नियम केवल यूरोप तक सीमित नहीं हैं। लगभग एक चौथाई अमेरिकी राज्यों ने मूल रूप से कैलिफोर्निया के लो कार्बन फ्यूल स्टैंडर्ड कार्यक्रम को नकल कर लिया है। इस बीच प्रशांत के दूसरी ओर, चीन ने अपनी राष्ट्रीय कार्बन बाजार प्रणाली शुरू कर दी है, जिसमें लगभग 2,200 औद्योगिक सुविधाएं शामिल हैं, जिनमें से कई कच्चे तेल को क्रैकिंग संचालन के माध्यम से संसाधित करती हैं।

कैसे क्रैकिंग ऑयल सिस्टम कार्बन फुटप्रिंट को प्रभावित करते हैं

तरल उत्प्रेरक क्रैकिंग (एफसीसी) इकाइयां एक तेल शोधन संयंत्र के कार्बन फुटप्रिंट का लगभग 40 से 60 प्रतिशत भाग निर्माण करती हैं क्योंकि इन प्रक्रियाओं को अपने तापीय प्रक्रमों के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, साथ ही सभी उत्प्रेरक पुनर्जीवन चक्रों की भी। 2024 में प्रकाशित सामग्री और ऊर्जा संतुलन अध्ययन से प्राप्त हालिया शोध के अनुसार, पुरानी क्रैकिंग प्रणालियों को आधुनिक बनाने से प्रत्येक बैरल की प्रसंस्करण प्रक्रिया के लिए स्कोप 1 उत्सर्जन में लगभग 34% की कमी आ सकती है। कई क्षेत्र ऐसे हैं जहां सुधार से वास्तविक अंतर आ सकता है। सबसे पहले, अभिकर्मक तापमान को उचित ढंग से समायोजित करने से अत्यधिक कोकिंग रोकी जा सकती है, जिसमें अकेले ईंधन गैस खपत पर 12 से 18% तक की बचत होती है। अपशिष्ट ऊष्मा रिकवरी प्रणालियों की स्थापना से एक बड़ी जीत मिलती है, जो भाप आवश्यकताओं को लगभग 25% तक काफी कम कर देती है। और जैव द्रव्यमान सामग्री से प्राप्त आव्यूह सामग्री में स्विच करना भी नहीं भूलना चाहिए। यह एकल परिवर्तन जीवन चक्र उत्सर्जन में लगभग आधे 52% तक की कमी कर देता है, जो आज उपलब्ध सबसे प्रभावी रणनीतियों में से एक बनाता है।

केस स्टडी: यूरोपीय रिफाइनरियां यूरो VI और EU ETS के साथ अनुपालन में

राइन-रूहर रिफाइनरियों के एक कंसोर्टियम ने 2023 में छह क्रैकिंग इकाइयों में 22% उत्सर्जन कमी हासिल की:

परियोजना के $740 मिलियन के पूंजीगत व्यय ने $210 मिलियन/वर्ष की बचत कार्बन शुल्क और उत्पादकता में वृद्धि में अनुपालन के व्यावसायिक तर्क को दर्शाया।

रिफाइनिंग ऑपरेशन में ESG और अनुपालन का रणनीतिक एकीकरण

वे ऑपरेटर जो आगे बने रहना चाहते हैं, वे अपने उत्सर्जन नियंत्रण रणनीतियों को ईएसजी (ESG) मानकों से जोड़ रहे हैं, जो कार्बन तीव्रता को प्राथमिकता देते हैं। एनर्जी इंस्टीट्यूट की 2024 की नवीनतम सिफारिशों के अनुसार, कंपनियों को वास्तविक समय में उत्सर्जन ट्रैकिंग को अपने दैनिक संचालन स्क्रीन में सीधे एकीकृत करना चाहिए। कुछ कंपनियों ने तो शीर्ष प्रबंधन के लगभग एक तिहाई बोनस को उन उत्सर्जन कमी के लक्ष्यों को प्राप्त करने के आधार पर लिंक करना शुरू कर दिया है। यह दृष्टिकोण उस मुद्दे का समाधान करता है जो निवेशकों के लिए आजकल पर्यावरणीय रिपोर्टिंग के मामले में सबसे अधिक महत्वपूर्ण है, लेकिन इसके पीछे एक अन्य पहलू भी है। वे कंपनियां जो इन प्रथाओं को अपनाती हैं, कार्बन मूल्यों में वृद्धि के समय बेहतर स्थिति में होती हैं, जो कई विशेषज्ञों के अनुसार अगले कुछ वर्षों में होने वाली है, क्योंकि सरकारें ग्रीनहाउस गैसों पर नियमों को कड़ा कर रही हैं।

कम उत्सर्जन वाली क्रैकिंग प्रक्रियाओं और उत्प्रेरक प्रौद्योगिकी में नवाचार

पर्यावरण-अनुकूल क्रैकिंग प्रक्रियाएं: हाइड्रोक्रैकिंग और एफसीसी (FCC) में उन्नति

हाइड्रोक्रैकिंग आज पारंपरिक तरीकों की तुलना में लगभग 15 से 20 प्रतिशत अधिक ठंडी होती है, आमतौर पर 300 से 400 डिग्री सेल्सियस के बीच। तापमान में इस गिरावट का मतलब है कि कुल मिलाकर कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है, फिर भी उत्पादन के स्तर को मजबूत रखा जाता है। तरल उत्प्रेरक क्रैकिंग इकाइयों में भी हाल ही में सुधार हुआ है, नए रीजनरेटर डिज़ाइन के साथ दहन को काफी अधिक कुशल बना दिया गया है। ये बदलाव प्रत्येक प्रसंस्करण चक्र के लिए कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन को लगभग 12 से 18 प्रतिशत तक कम करने में मदद करते हैं। उत्प्रेरकों के मामले में, सिलिका-एल्यूमिना संस्करणों में भी वास्तविक संभावना दिखाई दे रही है। यह 2023 में मिज़ुनो और सहयोगियों द्वारा प्रकाशित अनुसंधान के अनुसार, जो पहले संभव था, उसकी तुलना में लगभग 25% तक हाइड्रोकार्बन परिवर्तन दरों में वृद्धि करता है। ऐसी प्रगति रिफाइनरियों के लिए यूरोपीय संघ के उत्सर्जन व्यापार प्रणाली के तहत आवश्यकताओं को पूरा करना आसान बनाती है।

क्रैकिंग ऑयल सिस्टम में CO− कम करने के लिए अगली पीढ़ी के उत्प्रेरक

उत्प्रेरक नवाचार डीकार्बोनीकरण के लिए महत्वपूर्ण है। दुर्लभ पृथ्वी धातुओं के साथ डोप किए गए नैनोस्ट्रक्चर्ड ज़ीओलाइट्स क्रैकिंग दक्षता में सुधार करते हैं, जिससे अभिक्रिया गतिकी में 30–40% तक तेजी आती है। अब चयनात्मक उत्प्रेरक ऑलिफिन उत्पादन पर ध्यान केंद्रित करते हैं और कोक गठन को कम करते हैं, जो सीधे उत्सर्जन का एक प्रमुख स्रोत है, 10–15% अधिक उत्पाद चयनात्मकता प्राप्त करते हैं और पुन: प्रसंस्करण की आवश्यकता और संबंधित ऊर्जा अपव्यय को कम करते हैं।

केस स्टडी: 18–22% कम CO− उत्पादन प्राप्त करने वाले चयनात्मक उत्प्रेरक

दिसंबर 2023 में, हैम्बर्ग के पास एक रिफाइनरी ने अपने वास्तविक उत्पादन वातावरण में कोबाल्ट संशोधित एफसीसी उत्प्रेरकों पर परीक्षण किया। लगभग छह महीने बाद, उन्होंने देखा कि नियमित पुराने उत्प्रेरकों की तुलना में CO2 उत्सर्जन में 18 से 22 प्रतिशत की कमी आई। सबसे अच्छी बात यह थी कि इस समय के दौरान डीजल उत्पादन पूरी तरह से समान बना रहा। जो हुआ वह यह था कि इन नए उत्प्रेरकों ने सतहों पर धातु को बेहतर ढंग से फैला दिया, जिससे उन हाइड्रोजन स्थानांतरण अभिक्रियाओं ने बहुत अधिक कठिनता से काम किया। कम ईंधन गैस भी धुएं में उड़ गई। सभी के साथ, इसका मतलब यूरोपीय संघ के कार्बन शेयरों की कम खरीदारी से प्रति वर्ष लगभग 2.7 मिलियन यूरो बचाना। तो यहां हमारे पास यह साबित करने का सबूत है कि हरित रंग अपनाना हमेशा अधिक पैसा खर्च करने का मतलब नहीं है।

क्रैकिंग ऑयल सिस्टम में कार्बन कैप्चर एंड स्टोरेज इंटीग्रेशन

रिफाइनरियों में सीसीयूएस तकनीक: क्रैकिंग यूनिट में अनुप्रयोग

CCUS प्रणालियाँ तेल शोधन संयंत्रों से CO₂ उत्सर्जन को कम करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं, विशेष रूप से उन क्रैकिंग इकाइयों के मामले में। मूल रूप से, ये प्रणालियाँ उत्सर्जन को उसी स्थान पर पकड़ती हैं जहाँ वे उत्पन्न होते हैं, उन्हें परिवहन योग्य रूप में संपीड़ित करती हैं और उन्हें लंबे समय तक संग्रहण के लिए गहरे भूमिगत खारे पानी के जलाशयों जैसे स्थानों पर भेजती हैं। पिछले वर्ष यूके क्लाइमेट चेंज कमेटी ने रिपोर्ट दी थी कि यदि उद्योग गंभीर रूप से CCUS तकनीक अपनाते हैं, तो 2035 तक हम सभी शोधन संयंत्रों के लगभग आधे उत्सर्जन को समाप्त हुआ देख सकते हैं। इसे संदर्भ में रखिए: क्रैकिंग इकाइयाँ उन गाढ़े, भारी हाइड्रोकार्बनों को लेती हैं और उन्हें हल्के ईंधन में बदल देती हैं जिन्हें लोग खरीदना चाहते हैं। शोधन संयंत्रों के इस विशेष हिस्से के कारण कुल कार्बन उत्सर्जन का 15% से 25% तक होता है, इसलिए यह आश्चर्य की बात नहीं है कि जब कंपनियाँ अपने संयंत्रों में कार्बन कैप्चर समाधानों के साथ पुनर्निर्माण के बारे में सोचती हैं, तो यह उनकी सूची में शीर्ष पर होता है।

फ्लूइड कैटालिटिक क्रैकिंग (FCC) इकाइयों के लिए विशिष्ट CCS समाधान

उच्च तापमान, उत्प्रेरक संचालित प्रक्रियाओं के लिए विशिष्ट रूप से डिज़ाइन की गई कार्बन कैप्चर और स्टोरेज (CCS) तकनीक को शामिल करना शुरू कर दिया है, जो भारी गैस ऑयल को उपयोग योग्य पेट्रोल में बदलती हैं। एमीन आधारित विलायक की नवीनतम पीढ़ी वास्तव में CO2 उत्सर्जन का लगभग 90 से 95 प्रतिशत तक कैप्चर कर सकती है, जबकि सिस्टम से बहुत अधिक अतिरिक्त ऊर्जा का उपभोग नहीं करती है। Inspenet द्वारा 2024 में प्रकाशित हालिया शोध के अनुसार, FCC संचालन में CCS को एकीकृत करने से प्रति घंटे लगभग 18 से 22 मीट्रिक टन तक कुल उत्सर्जन कम हो जाता है। हम यह भी देख रहे हैं कि हाल ही में हाइब्रिड सिस्टम अधिक लोकप्रिय हो रहे हैं, जहां पोस्ट कम्बशन कैप्चर विधियों को ऑक्सी ईंधन दहन तकनीकों के साथ जोड़ा जाता है। ये मिश्रित दृष्टिकोण उन क्षेत्रों में सबसे अच्छा काम करते हैं जहां कार्बन की कीमतें प्रति टन $80 से अधिक हो गई हैं, जिससे संयंत्र संचालकों के लिए अपने पर्यावरण पदचिह्न को कम करना अधिक आर्थिक रूप से व्यवहार्य बन जाता है।

CCS अपनाने में लागत और स्थायित्व का संतुलन

सीसीएस के निश्चित रूप से पर्यावरण संबंधी लाभ हैं, लेकिन इसके व्यापक अपनाने का दारोमदार लागत को कम करने और समर्थक नीतियों को एकजुट करने पर है। वर्तमान में, सीसीएस के कार्यान्वयन से प्रत्येक बैरल तेल परिष्करण पर लगभग 12 से 18 डॉलर का अतिरिक्त खर्च आता है, जिसमें से अधिकांश खर्च संग्रहण सुविधाओं और परिवहन नेटवर्क के निर्माण से आता है। अच्छी खबर यह है कि हम कुछ प्रेरक विकास देख रहे हैं। मॉड्यूलर कैप्चर सिस्टम और साझा सीओ2 पाइपलाइन नेटवर्क पहले से ही कई मामलों में प्रारंभिक निवेश आवश्यकताओं को लगभग 30 से 40 प्रतिशत कम कर रहे हैं। यूके सरकार द्वारा 2024 में घोषित सीसीएस रणनीति को देखते हुए, उन्होंने यह उल्लेख किया है कि प्रति टन 85 डॉलर के कर साख जैसे वित्तीय प्रोत्साहनों को बड़े पैमाने पर हाइड्रोजन उत्पादन प्रयासों के साथ संयोजित करने से तेलशोधन संयंत्रों में सीसीएस परियोजनाओं को वित्तीय रूप से निवेश के योग्य 2027 तक के रूप में देखा जा सकता है।

उत्सर्जन अनुकूलन के लिए क्रैकिंग संचालन में डिजिटलीकरण और एआई

क्रैकिंग तेल प्रणालियों में एआई-संचालित प्रक्रिया अनुकूलन

आधुनिक मशीन लर्निंग सिस्टम आजकल तेल शोधन संचालन से निकलने वाले विभिन्न प्रकार के डेटा का विश्लेषण करते हैं। वे ऐसी चीजों का ट्रैक रखते हैं, जैसे कि किस प्रकार का फीडस्टॉक उपयोग में लाया जा रहा है, तापमान में समय के साथ कैसे परिवर्तन हो रहा है, और उत्प्रेरकों का प्रदर्शन कैसे हो रहा है, इससे पहले कि वे वास्तविक समय में समायोजन करें। कुछ बुद्धिमान एल्गोरिदम वास्तव में यह भविष्यवाणी कर सकते हैं कि शोधन प्रक्रियाओं के लिए सबसे अच्छा समय कब होगा, जो आमतौर पर एक दिन से दो दिनों के आगे होता है। यह प्रक्रिया से प्रक्रिया में स्थानांतरण के दौरान बर्बाद होने वाली ऊर्जा को कम करने में मदद करता है। अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी के हालिया निष्कर्षों के अनुसार, वे संयंत्र जिन्होंने अपनी शोधन इकाइयों के लिए एआई को लागू किया है, आमतौर पर पुराने तरीकों की तुलना में ऊर्जा लागतों पर लगभग 12 से 18 प्रतिशत तक बचत करते हैं, जहां सब कुछ मैन्युअल रूप से नियंत्रित किया जाता था। यह काफी बड़ा अंतर है, यह देखते हुए कि ऊर्जा कीमतें हाल के दिनों में कितनी महंगी हो गई हैं।

ऊर्जा दक्षता के लिए स्वचालन और वास्तविक समय निगरानी

तरल उत्प्रेरक क्रैकिंग इकाइयों में अब आईओटी सेंसर लगाए गए हैं जो कार्बन डाइऑक्साइड के स्तर, ऊष्मा वितरण पैटर्न और उत्प्रेरकों के प्रदर्शन की निगरानी करते हैं। ये स्मार्ट सिस्टम संचालन के दौरान स्वचालित रूप से वायु और ईंधन के मिश्रण, भाप के इंजेक्शन के समय और रिएक्टर के तापमान जैसी चीजों में समायोजन करते हैं। पिछले साल सेंसर के माध्यम से उत्सर्जन नियंत्रण पर किए गए शोध ने वास्तव में कुछ प्रभावशाली परिणाम दिखाए - यह छोटे समायोजन तेल शोधन के दौरान उत्पन्न होने वाली ग्रीनहाउस गैसों को लगभग 20 प्रतिशत तक कम कर सकते हैं। पर्यावरण मानकों को पूरा करने के लिए बिना उत्पादन को बलि दिए रिफाइनरियों के लिए, इस तरह की वास्तविक समय पर निगरानी बहुत अंतर लाती है।

केस स्टडी: ऊर्जा के उपयोग में 15% की कमी के साथ एआई-अनुकूलित एफसीसी इकाइयां

एक यूरोपीय रिफाइनरी ने हाल ही में अपनी FCC इकाई के लिए एआई संचालित पूर्वानुमानित नियंत्रण लागू किए, विशेष रूप से उन ऊर्जा गहन पुन: उत्पादन चक्रों पर ध्यान केंद्रित करते हुए। मशीन लर्निंग सिस्टम ने यह निर्धारित किया कि किस प्रकार की आपूर्ति सामग्री आ रही है, उसके आधार पर बर्नर्स की सर्वोत्तम स्थिति और उत्प्रेरकों के संचारित होने की गति क्या होनी चाहिए। लगभग 18 महीने इस सेटअप को चलाने के बाद, उन्होंने प्रति बैरल संसाधित करने पर प्राकृतिक गैस की खपत में लगभग 15% की बहुत प्रभावशाली गिरावट देखी, जो लगभग 3.2 मिलियन बीटीयू के बराबर है। और भी बेहतर बात यह है कि उन्होंने 99.2% की एक शानदार क्रैकिंग दक्षता बनाए रखी। यह सफलता की कहानी दर्शाती है कि विशेष रूप से 200 हजार बैरल प्रतिदिन से अधिक संसाधित करने वाली बड़ी सुविधाओं के लिए प्रदर्शन मानकों को ना छोड़ते हुए समान दृष्टिकोण बड़े पैमाने पर भी अच्छी तरह से काम कर सकते हैं।

पूछे जाने वाले प्रश्न

कम उत्सर्जन वाले क्रैकिंग तेल प्रणालियों के लिए नियामकीय दबाव के पीछे मुख्य ड्राइविंग कारक क्या हैं?

कठोर कार्बन और उत्सर्जन नियम, जैसे कि यूरोपीय संघ उत्सर्जन व्यापार प्रणाली और यूरो VI, रिफाइनरियों को जुर्माने से बचने और अनुपालन सुनिश्चित करने के लिए कम उत्सर्जन प्रणालियों को अपनाने के लिए मजबूर कर रहे हैं।

तेल क्रैकिंग प्रणालियाँ रिफाइनरी के कार्बन फुटप्रिंट पर कैसे प्रभाव डालती हैं?

क्रैकिंग प्रणालियाँ, विशेष रूप से द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग (FCC) इकाइयाँ, अपनी उच्च ऊर्जा मांगों और उत्प्रेरक पुनर्जनन चक्रों के कारण रिफाइनरी के कार्बन फुटप्रिंट में काफी योगदान देती हैं।

उत्सर्जन को कम करने के लिए रिफाइनरियाँ कौन सी तकनीकें लागू कर सकती हैं?

रिफाइनरियाँ अपशिष्ट ऊष्मा रिकवरी प्रणालियों को लागू कर सकती हैं, जैव-मात्रा से प्राप्त कच्चे माल पर स्विच कर सकती हैं, और CCUS और AI-ड्राइवन अनुकूलन को अपनाकर प्रभावी ढंग से उत्सर्जन को कम कर सकती हैं।

रिफाइनर्स CCS तकनीकों को अपनाते समय लागत और स्थायित्व के बीच संतुलन कैसे बना सकते हैं?

वित्तीय प्रोत्साहन, मॉड्यूलर कैप्चर प्रणालियाँ, और साझा CO2 पाइपलाइन नेटवर्क CCS अपनाने को अधिक व्यावहारिक बनाने के लिए रिफाइनरियों को लागत के साथ स्थायित्व को संतुलित करने में मदद कर सकते हैं।