Тосонд суллагдсан хаягдлыг цэвэрлэх ажлын чиг хандлага: Бага хэмжээний хуваагуур зуухны эрэлт илүү их байгаа нь

Нефтийн шлам болон зохицуулах хүчин зүйлсийн өсөх даралт

Үзэгдэл: Ширээлэх болон петроли химийн үйл ажиллагааны үед үүсэх нефтийн шламын эзлэхүүн нэмэгдэж байна

Олон улсын энергийн агентлагийн 2023 оны мэдээллээр түүхий нефтийг боловсруулах үйлдвэр, петрохимийн үйлдвэрүүд нь 10 жилийн өмнөхтэй харьцуулахад 35% илүү шлам үйлдвэрлэж байна. Энэ нь хүнд нефтийг боловсруулах болон эрчим хүчний аж ахуйн нэгжүүдэд ашиглагдаж байгаа дэд бүтцийн ажиллагаа муудаж байгаагаас үүдэлтэй юм. Энд яригдаж буй нь ус, хатуу хэсгүүдтэй холилдсон янз бүрийн гидрокарбонуудыг агуулсан зузаан шлам юм. Энэ нь үйл ажиллагаанд олон төрлийн асуудал үүсгэдэг. Хоолойнууд эмх замбараагүй байдаг, хадгалах савууд жилдээ дунджаар 12-18 хувийн багтаамжийг эзэлдэг бөгөөд мөн шламнаас гал гарах эрсдэл байнга байдаг. Дунд дахь нэгэн түүхий нефтийг боловсруулах үйлдвэрийг жишээ болгон авч үзье. Өнгөрсөн жил тэд шламын улмаас зогссон тоног төхөөрөмжийг засварлахад ойролцоогоор дөрвөн сая ам.доллар зарцуулсан. Эдгээр зардлууд нь олон үйлдвэрүүд хаягдал материалыг илүү үр дүнтэй боловсруулах шийдлүүд, тухайлбал, хаягдлыг боловсруулахад илүү тохиромжтой крекинг печь зэрэг технологиудад хөрөнгө оруулж эхэлснийг харуулж байна.

Зарчим: Орчин үеийн дүрэм журмын дагуу хаягдлыг цэвэрлэх стандартыг батжин хэрэгжүүлэх

2024 оны хорт бүтээгдэхүүн хаягдал арилгах шинэ заавар EPA-ны дагуу компаниуд өөрсдийн шлам хаягдаас ашиглах боломжтой 90 хувийн углеводородыг дахин авах ёстой бөгөөд энэ нь 2020 онд байсан 75 хувийн шаардлагатай харьцулахад ихээр нэмэгдсэн юм. Эдгээр стандартыг хангаж чадаагүй байгууламжууд нь боловсруулаагүй хаягдлын метр тонн тутамд 50 мянган ам.долларын торгууль төлөх эрсдэлтэй байна. Дэлхий дахинд аж ахуйн нийт хаягдлыг энэ арван жилийн эцэст нь хагасаар бууруулахыг энэхүү ардчилсан хөдөлгөөнөөр дэмжиж байгаа юм. Санхүүгийн хувьд том зардал гаргах боломжгүй бага дунд бизнесүүдийн хувьд халаагуур төхөөрөмж зэрэг дулааны конвертийн технологи нь одоо үед ашиглах боломжтой цорын ганц арга зам болон үлдэж байна. Би ярилцсан үйлдвэрийн менежерүүд эдгээр системүүд нь анхны үнэ ихтэй боловч урт хугацаанд үзэхэд хэвийн хаягдал арилгах арга бодвол мөнгө хэмнэдэгтэй таана.

Тохиолдол: Хаягдалд хяналт тавиа болохгүйд болж Гольфын эрэг орчмын бүсэд хэрэгжүүлсэн хяналтын шийтгэл

Гольфын эрэг дагуухуур гурван шүүхэй байгууллага 2023 онд хаягдал нь EPA-ийн хорын шинжилгээнд хангаагүйгээс болоод нийтдээ 2.7 сая ам.долларын шийтгэл төлсөн. Шалгагчид энэ асуудлын шалтгааныг тогтоохын тулд шалгалт хийхэд муу дулааны эмчилгээний арга хэмжээний улмаас хаягдалд зөвшөөрөгдсөнөөс 22% илүү хортоо поликиклик ароматик химүүлэгчдийг (PAH) агуулж байсныг илрүүлсэн. Энэ шийтгэлийг хүлээж авсны дараа нэг бүрээр нь шүүхэй байгууллагууд үйл ажиллагааны тоног төхөөрөмжид модуль хэлбэрийн хатуу шатаах уурын цахилгааныг суурилуулсан. Ойролцоогоор 6 сарын дотор PAH-ийн түвшин нэг саян бүрт 15-с 8 ppm хүртэл буурчээ. Өнгөрсөн жил Понемоны институтаас хийсэн судалгаагаар энэ сайжруулалт нь компанийн жилд дунджаар 740 мянган ам.долларын боломжит хуурамч нэхэмжлэлээс хамгаалж, мөн орчны экосистемийг бохирдсон хаягдалд хамгаалахад тусалжээ.

Хүнд тосны хаягдлыг шатгахад бага эзэлхүүнтэй пиролизын зуухууд яаж үр ашигтай дулааны хувиргах үйл явцыг хангах вэ

Бага эзэлхүүнтэй пиролизын зууханд тосны хаягдлыг дулааны хувиргах үйл явцыг ойлгох

Бага эзэлхүүнтэй пиролизын зуухууд нь тосны хаягдал дахь нарийн нүүрс устөрөгчдийг хяналт тавьсан дулааны задрал гэж нэрлэгддэг аргаар задалдаг. Хаягдлыг нарийн төлөвлөсөн хэмжээний дулаанд өртөгдүүлэхэд систем нь бүх органик бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ууршилдаг бол хүнд металл агууламжийг хойш хаяна. Эдгээр төхөөрөмжүүдийг үнэхээр үр ашигтай болгодог нь модуль хэлбэрээр зохион байгуулагдсан байдал юм. Энэ нь өдөр бүр өөр өөр найрлагатай хаягдлуудыг боловсруулах үед ч тогтвортой ажиллаж чаддэг гэсэн үг юм. Хаягдлыг менежментээр ажилладаг хүмүүст энэ уян хатан байдал нь тэдний өдөр тутмын ажилдаа тулгардаг хамгийн том асуудлыг шийдэх боломжийг олгодог.

Үндсэн процессийн механизмууд: Дулаан шингээгч пиролиз ба Уур хувиргах

Дулаан шингээгч трещин нь урт нүүрстөрөгчийг хөнгөн фракцууд болгон задлах анхны үе шатанд давамгайлдаг. Зэрэгцээ нэгэн зэрэг явагддаг уурын ногоон шинэчлэлт нь үлдэгдэг тарс нь синтезийн хий (үндсэндээ H₂ ба CO) болон хувирч уг нүүрсөн хольцоос болж үүсэх углеродын хурдамтыг хамгийн бага болгодог. Энэхүү хоёр үе шаттай механизм нь дулаан боловсруулалтын сүүлийн үеийн харьцуулалтаар энгийн шатаалтаас 10–15% илүү энерги сэргээх чадвартай байдаг.

Мэдээллийн цэг: 85–92% органик бодисыг туршилтын масштабын крекингийн төхөөрөмжөөр сэргээх (EPA, 2022)

EPA-ийн 2022 оны туршилтын туршлагууд нь бага хэмжээтэй крекингийн дулааны агрегатууд нь тосны шламаас 85–92% органик бодисыг сэргээж, дахин ашиглах түлш болгон хувиргадгийг харуулсан. Энэ нь хаягдлыг энерги болгон хувиргах шийдлийн хэрэгцээ нэмэгдэж буйтай таарч, хаягдлыг олсоор хаяхад тавигдаж буй хориг тогтоосон бодлогыг хүчтэй болгож буй цацраг идэвхит байдлын төвүүдэд тохиромжтой байдаг.

Крекингийн дулааны агрегатын үр ашигтай ажиллагааг дээд зэргээр нь тохируулах процессын параметрүүдийг оновчтой болгох

Температурыг оновчтой болгох: Дээд зэргээр нүүрстөрөгчийг крекинглэхэд 450–650°C хүртэлх хамгийн сайн муж

Хамгийн сайн ажиллагааны муж нь химийн цусны буурга үр ашиг нь 450-650 хэмийн хооронд байна. Энэ температурын муж нь ихэнх органик материалыг задлах бөгөөд процесс явагдахад ихээр энерги алдахгүй байх боломжийг олгодог. Хэрэв халуун 450 хэмээс доошлох ёстой бол бүтэн урвал явагдахгүйгээр үлдсэн гидрокарбонуудыг үүсгэдэг. Нөгөө талаас, 650 хэмээс дээш явуулах нь цаашдын шатахууныг шатааж, зарим төлбөртэй хайлшгүй ханыг хурдан элэгдүүлдэг. 2023 онд Эрчим хүчний яам гаргасан зарим судалгаагаар эдгээр системийг 550 хэм дээр ажиллуулах нь хуучин пиролизын арга барилтай харьцуулахад энерги хэрэглээг 18 хувь бууруулж, мөн 92%-ийн хувиргах түвшинд ойртдог.

Орших хугацаа болон синтезийн хийн цэвэрлэгээ, загасны тос бууруулахад нөлөөлөх нь

Реакторт материалыг 8-12 минутын хугацаагаар байлгах нь ихэвчлэн хамгийн сайн синтезийн хийг үлдээдэг. Учир нь энэ хугацаа эдгээр хүнд хийн нэгдлүүдийг бүрэн задлахад хангалттай цаг болгодог. Процесс хэт богино хугацаатай явагдвал системд их хэмжээний тар (жинхэнэ жингийн 14% хүртэл) үүсдэг бөгөөд энэ нь дараагийн бүх процессыг алдалтанд оруулдаг. Нөгөө талаар, циклийг хэт урт хугацаагаар явуулбал цаашид ямар ч ашиг олохгүйгээр энерги ихээр зарцуулагддаг. Мэргэжлийн салбарын зарим томоохон компаниуд реакторт 10 минут байлгасны дараа 95% цэвэр синтезийн хийг авч чаддаг болохыг туршлагаар баталжээ. Энэ нь ихэнх үйлдвэрүүд индустрийн стандартыг хангахын тулд хүрэх ёстой тоон үзүүлэлт юм.

Исэлдэлтийг тэнцвэржүүлэх, пиролизийн үе шатыг удирдах эквивалентын харьцаа

Эквивалентийн харьцааг (ER) 0.25–0.35 байлгах нь бүрэн шаталтаас сэргийлж хэсэгчилсэн исэлдэлтэнд хангалттай хүчилтөрөгчийг баталгаажуулна. Энэ "хүчилтөрөгчийн бага" орчин нь шингэний гарцыг дээд зэргээр нэмэгдүүлж, CO₂ ялгаралтыг хамгийн бага байлгана. Процессын имитацийн загварын үр дүнгээс үзвэл ER-ийн хэлбэлзэл 0.05-аар буурвал био-тосны гарц 22%-иар буурч, эвдэрсэн эмисс нь 30%-иар нэмэгддэг (EPA процессийн удирдамж, 2022).

Энерги зарцуулалт ба бүтээгдэхүүний гарц ашигт чанарын хоорондын хамаарал

Операторууд дараахийг тэнцвэржүүлэх ёстой:

Дээрх тохируулга нь ерөнхийдөө 85–88% нийт энерги ашиглалтын үр ашигтай байдаг бол түүхий нүүрс устөрөгчийн 90%-иас илүүг авч боловсруулдаг бөгөөд энэ нь 2023 оны талбайн үнэлгээнд 47 ажиллаж буй нэгжээр батлагдсан стандарт юм.

Нефтийн шламыг тресслээр боловсруулах үед гаралтын чанарыг дээшлүүлэх, үнэт чиглэлээр нь өөрчлөх

Орчин үеийн тресслэх зуухны загварууд нь гадныгийн хатуу орчин үүсгэх шаардлагыг хангаж, нефтийн шламыг өндөр үнэт бүтээгдэхүүн болгон хувиргах шинэ замыг нээж байна.

Катализын тресслэлтийг нэгтгэн био тосны чанарыг сайжруулах

Дулааны хайлалтын процесст катализатор нэмж оруулах нь био-тосны чанарыг асар их сайжруулдаг. Энэ нь вискозити болон хүхрийн түвшинг бууруулдагтай холбоотой. Цеолит катализаторын технологийн шинэ хөгжил нь катализатор ашиграагүй стандарт дулааны хайлалтын аргуудтай харьцулахад ашиглаж болох гидрокарбоны үйлдвэрлэлийг 18-23 хувь хүртэл нэмэгдүүлсэн. Материалын хувиргах талаарх судалгаа энэ аргыг дэмжиж байгаа бөгөөд катализын эмчилгээ нь цацрагийн био-тосны оронд шүүх байгууламжид ажиллуулах боломжтой бүтээгдэхүүн гаргаж авахын тулд чухал ач холбогдолтой гэдгийг харуулж байна.

Синтезийн хийг цэвэрлэхэд тулгарч буй бэрхшээлүүд болон мембраны шүүлтийн арга технологийн дэвшлийн талаар

Нүүрсний тосноос гарах синтезийн хийн ердийн найрлага нь 12–15% элэгдлийн загас агуулдаг тул энерги сэргээхийн тулд дэвшүүлсэн цэвэрлэх технологийг шаарддаг. Гурав дахь үеийн шилэн мембраны систем нь 550°C температур дээр 99.2% шүүлтийн үр дүнтэй ажилладаг бөгөөд энэ нь хосолсон цикл турбинд шууд синтезийн хийг ашиглах боломжийг олгодог. Талбайн туршилтын үр дүнгээс эдгээр систем нь устөрөгчийн цэвэрлэгээний традицион нэгжүүдтэй харьцуулахад зардлыг 40%-иар бууруулдаг нь тодорхой болжээ.

Биоцхар нь үнэ цэнэтэй хажуугийн бүтээгдэхүүн

Трекингийн зуухнаас гарах хатуу үлдэгдэл нь орчин тойрны хоёр давуу талыг харуулж байна:

• Хөрс засварлах : Биоцхар агуулсан хөрс нь хуурай бүс нутагт усны барилтын чадварыг 30–50% нэмэгдүүлдэг
• Нүүрстөрөгчийн хадгалалт : Тосны шүүсэлтээс гарах биоцхарын тогтвортой нүүрстөрөгчийн агууламж нь IPCC-ийн удирдамжийн дагуу нүүрстөрөгчийн зөвшөөрлийн хөтөлбөрт хамрагдах 80%-аас дээш байна

Эдгээр үнэ цэнийн урсгал нь тосны шүүсийг хариуцлага бүхий хөрөнгөөс эргэлтийн эдийн засгын хөрөнгө болгон хувиргадаг.

Багц хэмжээтэй трекингийн зуухыг нэвтрүүлэх шинэчлэлт ба эдийн засгийн ашиг

Модуль хэлбэрийн трекингийн зуух нь тосны шүүсийг газар тосны ордны дээр эмхтгэх боломжийг олгодог

Модуль хэсэгтэй крекингийн дулааны технологи нь бидний худалдааны наалд хэрхэн хандахыг өөрчилж байгаа бөгөөд бүх зүйлийг нь тээвэрлэн явуулахын оронд үйлдвэрлэсэн газраа эмчлэх боломжийг олгодог. Мэргэжлийн дотоодхон мэдээллээр эдгээр жижиг зөөврийн төхөөрөмжүүд нь төвд нэгтгэсэн боловсруулалтын хуучин аргуудтай харьцуулахад тээврийн зардлыг 40-60 хувь бууруулдаг. Тэнгис дээрх цахилгаан станцууд эсвэл шүүлтийн байгууламжийн дунд тосны ордод ажиллаж буй хүмүүст энэ нь томоохон ялгааг бий болгодог. Эдгээр системүүд цагт 2-оос 5 тонн хүртэлх наалдыг боловсруулж чадах бөгөөд энэ нь уламжлалт төхөөрөмжүүдэд шаардагдах зайг 1/3-аар багасгадог. Одоо ихэнх үйлдлийн удирдагчид энэ шилжилтийг хийдэг нь ийм үр ашигтай байдаг.

Материалын шинжлэх ухааны амжилт: Урт хугацаагаар ашиглах боломжтой дулааны хана

Ширэмийн матрикс нийлмэл материалын технологийн дэвшлил нь цацрагийн зуухны ажиллах хугацааг 200–300%-иар сунгасан. Орчин үеийн дулаан тэсвэртэй давирхай 800°C-аас дээш температурыг тэсвэрлэх бөгөөд хүчиллэг шламын бүрэлдэхүүн хэсгээс үүдэлтэй коррозийг эсэргүүцдэг. Энэхүү бат бөх байдлыг сайжруулснаар 2023 оны металлургийн судалгааны мэдээллээр засварын зогсолтыг 45–55%-иар бууруулсан.

Туршлагын жишээ: Цацрагийн бага хэмжээний төхөөрөмжийг далайн цөмийн талбайд ашиглах

Мексиконы булангийн томоохон үйл ажиллагаа үйлдвэрлэлийн цөмийн талбайд модуль хэлбэрийн цацрагийн зуухыг ашиглан шламыг түлш болгох 92% үр дүнд хүрсэн. Энэхүү аргыг нэвтрүүлснээр далайн тээврийн эрсдлийг бүрэн арилгасан ба элсэн дээрх бусад арга замаас нэг баррелийг боловсруулах өртгийг 18 ам.доллараар бууруулсан.

Зардал-ашиг харьцааны шинжилгээ: Анхны хөрөнгө оруулалт болон урт хугацаат шавар хаягдал арилгах өртгийн харьцаа

Бага хүчин чадал бүхий крекингийн зуухууд нь шатаагуур системүүдээс 20-35% илүү өртөгтэй байдаг ч, өдөрт 50 тонн хүртэлх хаягдлыг боловсруулж байх үед 18-30 сарын дотор хөрөнгө оруулалтын буцаалтыг хангаж, нэгж тутамд 2.8 сая ам.долларын хэмнэлт гаргаж авдаг 2024 оны эдийн засгийн загварт үзүүлэв.

Нефтийн шламаас нөөцийг нь ашиглан нүүрстөрөгчийн хэмжээг бууруулах

Одоогийн крекингийн зуухууд нь шламын массын 85-90%-ийг дахин ашиглагдах нүүрс устөрөгч болгон хувиргаж, цаасан дээр хаях буюу 62-68% нүүрстөрөгчийн ялгаралтыг бууруулдаг. Энэхүү хаалттай систем нь тойрог эдийн засгийн зорилтод нийцэж, шламын эмгэг хаягдлыг боловсруулах үед нь тонн тутамд 120-150 ам.долларын нүүрстөрөгчийн кредит үүсгэдэг.

Түгээмэл асуулт

Рефенерийн үйлдвэрт шламын хэмжээ яагаад ихээр үүсдэг вэ?

Үндсэн шалтгаануудад хүнд нефтийг боловсруулах, хуучирсан дэд бүтцийн улмаас үр ашиггүй ажиллагаа, шламын хуралт ихсэх зэрэг ордог.

Рефенерийн үйлдвэрт шламыг буруу арилгах нь ямар үр дагавартай вэ?

Буруу хандах нь торгуулийн хэмжээ, тоног төхөөрөмжийн гэмтэл, экологийн хохирол учруулах боломжтой. Боловсруулаагүй хогийн тонн тутамд цэцэрлэгт 50,000 ам.долларын хэмжээгээр торгууль ногдуулна.

Модуль хэлбэрийн крекингийн зуухууд нь шүүлтүүрүүдэд ямар ашиг тус үзүүлдэг вэ?

Эдгээр нь газрын шороог байршил дээр нь эмнэл зүйн хөтөлбөрөөр эмчлэх боломжийг олгож, тээвэрлэх зардлыг 40-60% хүртэл бууруулж, цагт 5 тонн хүртэлх боловсруулалтыг үр ашигтай гүйцэтгэнэ.