โรงกลั่นทั่วโลกกำลังถูกจับตามองอย่างใกล้ชิดมากกว่าที่เคยเป็นมา เพราะรัฐบาลต่างเพิ่มความเข้มงวดในข้อกำหนดด้านคาร์บอนของตน ตัวอย่างเช่น ระบบการซื้อขายสิทธิ์การปล่อยก๊าซเรือนกระจกของสหภาพยุโรป (EU Emissions Trading System) ตอนนี้มีการลงโทษบริษัทที่ปล่อยก๊าซคาร์บอนเกินขีดจำกัดของตนในอัตราสูงกว่า 110 ดอลลาร์สหรัฐต่อเมตริกตัน มาตรการ Euro VI ยังกำหนดให้โรงกลั่นต้องลดปริมาณอนุภาคขนาดเล็กในอากาศลงเกือบ 30% ภายในปี 2025 เมื่อเทียบกับระดับในปี 2020 ตามการวิจัยของ ICCT เมื่อปีที่แล้ว มาตรการในลักษณะนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะในยุโรปเท่านั้น กว่าหนึ่งในสี่ของรัฐในสหรัฐอเมริกาได้ลอกเลียนแบบโปรแกรมมาตรฐาน verbrauch von Kraftstoff mit niedrigem CO2-Ausstoß (Low Carbon Fuel Standard) ของแคลิฟอร์เนีย ขณะที่อีกฟากของมหาสมุทรแปซิฟิก จีนได้เปิดตัวระบบตลาดคาร์บอนแห่งชาติของตนเอง ซึ่งครอบคลุมโรงงานอุตสาหกรรมประมาณ 2,200 แห่ง โดยมีจำนวนมากที่ดำเนินการกลั่นน้ำมันดิบ
หน่วยการแตกตัวด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาแบบไหล (FCC) มีส่วนรับผิดชอบต่อปริมาณคาร์บอนฟุตพรินต์ของโรงกลั่นน้ำมันราว 40 ถึง 60 เปอร์เซ็นต์ เนื่องจากกระบวนการเหล่านี้ต้องใช้พลังงานจำนวนมากสำหรับกระบวนการทำความร้อน รวมถึงรอบการฟื้นฟูตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งหมด ตามข้อมูลจากการศึกษาล่าสุดจากงานวิจัยด้านสมดุลพลังงานและวัสดุ (Materials & Energy Balance Study) ที่เผยแพร่ในปี 2024 การทันสมัยระบบการแตกตัวแบบเก่า อาจช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก Scope 1 ได้ถึงประมาณ 34% ต่อบาร์เรลที่ผ่านกระบวนการนี้ นอกจากนี้ยังมีหลายจุดที่สามารถปรับปรุงให้เกิดความแตกต่างได้ อย่างแรกคือการปรับอุณหภูมิของเครื่องปฏิกิรให้เหมาะสม เพื่อป้องกันการสะสมของเขม่าถ่านหินมากเกินไป ซึ่งช่วยประหยัดการใช้ก๊าซเชื้อเพลิงได้ระหว่าง 12 ถึง 18% อีกแนวทางที่สำคัญคือการติดตั้งระบบกู้คืนความร้อนทิ้งที่ช่วยลดความต้องการไอน้ำได้อย่างมากถึงประมาณ 25% และอย่าลืมถึงการเปลี่ยนไปใช้วัตถุดิบที่สกัดจากชีวมวล การเปลี่ยนแปลงนี้สามารถลดการปล่อยก๊าซตลอดวงจรชีวิตได้ถึงเกือบครึ่งหนึ่งที่ระดับ 52% ซึ่งถือเป็นหนึ่งในกลยุทธ์ที่มีผลกระทบเชิงบวกมากที่สุดในปัจจุบัน
กลุ่มโรงกลั่นในเขต Rhine-Ruhr สามารถลดการปล่อยมลพิษได้ 22% บนหน่วยครั๊กคิ้งทั้งหมด 6 หน่วยในปี 2023 ผ่านการดำเนินการเป็นระยะ:
เฟส | การทำงาน | ผลลัพธ์ |
---|---|---|
1 | ติดตั้งเครื่องล้างก๊าซแบบเปียก (Wet Gas Scrubbers) | ลด SO− ลง 38% |
2 | ติดตั้งเครื่องจับฝุ่นไฟฟ้าสถิต (Electrostatic Precipitators) | จับฝุ่น PM2.5 ได้ 94% |
3 | โครงการนำร่อง CCS บนก๊าซปล่องเตาเผา FCC | กักเก็บ CO− ได้ 15,000 ตันต่อปี |
โครงการที่ลงทุน 740 ล้านดอลลาร์นี้ สร้างผลประหยัด 210 ล้านดอลลาร์ต่อปี จากค่าปรับคาร์บอนที่หลีกเลี่ยงได้และประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น แสดงให้เห็นถึงมูลค่าทางธุรกิจของการปฏิบัติตามข้อกำหนด
ผู้ดำเนินการที่ต้องการอยู่ข้างหน้า กำลังเชื่อมโยงกลยุทธ์การควบคุมการปล่อยมลพิษเข้ากับมาตรฐาน ESG ที่ให้ความสำคัญกับความเข้มข้นของคาร์บอน ตามคำแนะนำล่าสุดปี 2024 ของสถาบันพลังงาน บริษัทควรมีการติดตามการปล่อยมลพิษแบบเรียลไทม์โดยตรงเข้ากับหน้าจอการทำงานประจำวัน บางบริษัทเริ่มเชื่อมโยงโบนัสของผู้บริหารระดับสูงประมาณหนึ่งในสามกับประสิทธิภาพในการลดการปล่อยคาร์บอนเป้าหมาย การดำเนินการนี้ตอบสนองสิ่งที่นักลงทุนให้ความสนใจมากที่สุดในปัจจุบันเกี่ยวกับการรายงานด้านสิ่งแวดล้อม แต่ยังมีอีกมุมมองหนึ่งที่ควรพิจารณา บริษัทที่นำแนวทางนี้ไปใช้ในตอนนี้ จะมีตำแหน่งที่แข็งแกร่งกว่าเมื่อราคาคาร์บอนเพิ่มสูงขึ้น ซึ่งหลายผู้เชี่ยวชาญพยากรณ์ว่าจะเกิดขึ้นในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า เนื่องจากรัฐบาลต่างๆ กำลังควบคุมกฎเกณฑ์เกี่ยวกับก๊าซเรือนกระจกให้เข้มงวดมากยิ่งขึ้น
ในปัจจุบัน อุณหภูมิที่ใช้ในการแตกตัวด้วยไฮโดรเจน (Hydrocracking) ลดลงราว 15 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับวิธีการแบบดั้งเดิม โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 300 ถึง 400 องศาเซลเซียส การลดลงของอุณหภูมิดังกล่าว หมายถึงการใช้พลังงานโดยรวมที่ลดลง แต่ยังคงสามารถผลิตได้ในระดับที่สูงอยู่ หน่วยแตกตัวแบบเร่งปฏิกิริยาด้วยของไหล (Fluid catalytic cracking) ก็ได้รับการปรับปรุงล่าสุดเช่นกัน โดยมีการออกแบบเครื่องเผาใหม่ที่ทำให้การเผาไหม้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลงได้ราว 12 ถึง 18 เปอร์เซ็นต์ต่อรอบการแปรรูป ในส่วนของตัวเร่งปฏิกิริยา (Catalysts) สารประกอบซิลิกา-อะลูมินา (silica-alumina) ได้แสดงศักยภาพที่เป็นรูปธรรมเช่นกัน โดยสามารถเพิ่มอัตราการเปลี่ยนไฮโดรคาร์บอนได้มากขึ้นประมาณ 25 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับประสิทธิภาพก่อนหน้านี้ ตามที่ Mizuno และคณะได้เผยแพร่ผลการวิจัยในปี 2023 ความก้าวหน้าเช่นนี้ ช่วยให้โรงกลั่นสามารถปฏิบัติตามข้อกำหนดภายใต้ระบบการซื้อขายการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของสหภาพยุโรป (European Union's Emissions Trading System) ได้ง่ายขึ้นด้วย
การนวัตกรรมตัวเร่งปฏิกิริยามีความสำคัญต่อการลดคาร์บอน ซีโอไลต์โครงสร้างนาโนที่ผสมโลหะหายากช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการแตกตัว ทำให้ปฏิกิริยาดำเนินไปเร็วขึ้น 30â40% ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเลือกจำเพาะในปัจจุบันให้ความสำคัญกับการผลิตโอลีฟิน ขณะเดียวกันลดการเกิดเขม่า (Coke formation) ซึ่งเป็นแหล่งหลักของการปล่อยมลพิษโดยตรง สามารถเพิ่มการเลือกจำเพาะของผลิตภัณฑ์ได้ 10â15% และลดความจำเป็นในการแปรรูปซ้ำ ตลอดจนการสูญเสียพลังงานที่เกี่ยวข้อง
ในช่วงปลายปี 2023 โรงกลั่นน้ำมันใกล้เมืองฮัมบวร์กได้ทำการทดสอบตัวเร่งปฏิกิริยา FCC ที่ปรับปรุงด้วยโคบอลต์ในสภาพแวดล้อมการผลิตจริงของพวกเขาเอง หลังจากประมาณครึ่งปี พวกเขาพบว่าการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลดลงระหว่าง 18 ถึง 22 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับที่ได้จากตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเดิม โดยจุดที่ดีที่สุดคือการผลิตดีเซลยังคงระดับเดิมตลอดช่วงเวลานั้น สิ่งที่เกิดขึ้นคือ ตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่เหล่านี้ช่วยกระจายโลหะให้ทั่วพื้นผิวดีขึ้น ซึ่งทำให้ปฏิกิริยาการถ่ายโอนไฮโดรเจนทำงานได้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น นอกจากนี้ ยังมีเชื้อเพลิงก๊าซที่เผาผลาญสูญเสียน้อยลงด้วย โดยรวมแล้ว สิ่งนี้ช่วยประหยัดเงินได้ราว 2.7 ล้านยูโรต่อปี จากการซื้อเครดิตคาร์บอนของสหภาพยุโรปที่ลดลง ดังนั้นนี่จึงเป็นหลักฐานว่าการมุ่งสู่ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมนั้น ไม่จำเป็นเสมอไปที่จะต้องใช้เงินมากขึ้น
ระบบ CCUS มีบทบาทสำคัญในการลดการปล่อยก๊าซ CO₂ จากโรงกลั่นน้ำมัน โดยเฉพาะในส่วนของหน่วยกลั่น (cracking units) โดยพื้นฐานแล้ว ระบบนี้จะจับก๊าซที่เกิดขึ้น ณ จุดผลิต บีบอัดให้อยู่ในรูปแบบที่สามารถขนส่งได้ จากนั้นส่งไปยังสถานที่สำหรับกักเก็บระยะยาว เช่น แหล่งกักเก็บน้ำเกลือใต้ดินลึก คณะกรรมการการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของสหราชอาณาจักรรายงานเมื่อปีที่แล้วว่า หากภาคอุตสาหกรรมจริงจังกับการนำเทคโนโลยี CCUS มาใช้ เราอาจเห็นการลดลงของก๊าซเรือนกระจกจากโรงกลั่นน้ำมันได้ราวครึ่งหนึ่งภายในปี 2035 มาดูตัวอย่างให้เห็นภาพได้ชัดขึ้น: หน่วยกลั่นจะเปลี่ยนไฮโดรคาร์บอนหนักๆ ให้กลายเป็นเชื้อเพลิงที่เบากว่าและเป็นที่ต้องการของตลาด ส่วนประกอบเฉพาะของโรงกลั่นน้ำมันเหล่านี้มีส่วนในการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ราว 15 ถึง 25 เปอร์เซ็นต์ จึงไม่น่าแปลกใจที่บริษัทต่างๆ จะให้ความสำคัญกับการติดตั้งระบบจับคาร์บอนในส่วนนี้เป็นอันดับแรกๆ
หน่วยการเผาไหม้ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบไหล (FCC) ซึ่งเปลี่ยนก๊าซน้ำมันดิบหนักให้กลายเป็นเบนซินที่ใช้งานได้ เริ่มนำเทคโนโลยีการจับและกักเก็บคาร์บอน (CCS) ที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับกระบวนการที่มีอุณหภูมิสูงและใช้ตัวเร่งปฏิกิริยามาใช้งานมากขึ้น สารละลายที่ใช้แอมีนเป็นฐานรุ่นใหม่ล่าสุดสามารถจับคาร์บอนไดออกไซด์ได้ราว 90 ถึง 95 เปอร์เซ็นต์ โดยไม่สูญเสียพลังงานเพิ่มมากนักจากกระบวนการผลิต ตามรายงานวิจัยล่าสุดที่เผยแพร่โดย Inspenet ในปี 2024 ระบุว่า เมื่อ CCS ถูกผนวกรวมเข้ากับการดำเนินงาน FCC จะช่วยลดการปล่อยมลพิษโดยรวมได้ราว 18 ถึง 22 เมตริกตันต่อชั่วโมง นอกจากนี้ เรายังเห็นระบบไฮบริดได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อย ๆ โดยรวมวิธีการจับหลังการเผาไหม้เข้ากับเทคนิคการเผาไหม้แบบออกซิเชื้อเพลิง แนวทางผสมผสานเหล่านี้มักจะได้ผลดีในพื้นที่ที่ราคาคาร์บอนสูงเกินกว่า 80 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน ซึ่งช่วยให้การลงทุนมีความคุ้มค่ามากขึ้นสำหรับผู้ดำเนินการโรงงานที่ต้องการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
CCS ย่อมมีข้อได้เปรียบด้านสิ่งแวดล้อมอย่างชัดเจน แต่การที่จะทำให้มีการนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายนั้น ขึ้นอยู่กับการลดต้นทุนดังกลงมาและการกำหนดนโยบายสนับสนุนที่เหมาะสม ในปัจจุบัน การใช้งาน CCS จะเพิ่มต้นทุนประมาณ 12 ถึง 18 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อบาร์เรลของน้ำมันสำเร็จรูป โดยส่วนใหญ่ของค่าใช้จ่ายดังกล่าวมาจากค่าก่อสร้างสถานที่กักเก็บและเครือข่ายการขนส่ง ข่าวดีคือเรากำลังเห็นพัฒนาการที่เป็นไปได้ในทางบวก ระบบที่จับคาร์บอนแบบโมดูลาร์ (Modular capture systems) และเครือข่ายท่อส่ง CO2 ที่ใช้ร่วมกัน (shared CO2 pipeline networks) ได้ช่วยลดความต้องการการลงทุนเริ่มต้นลงได้ราว 30 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์ในหลายกรณี ถ้าพิจารณาจากแผนยุทธศาสตร์ CCS ปี 2024 ของรัฐบาลสหราชอาณาจักร พวกเขาได้ชี้ให้เห็นว่า การรวมมาตรการจูงใจด้านการเงิน เช่น การให้เครดิตภาษี 85 ดอลลาร์ต่อตัน เข้ากับความพยายามผลิตไฮโดรเจนในระดับขนาดใหญ่ อาจทำให้โครงการ CCS ที่โรงกลั่นน้ำมันกลายเป็นการลงทุนที่คุ้มค่าทางการเงินได้ตั้งแต่ปี 2027
ระบบการเรียนรู้ของเครื่องจักรในปัจจุบันสามารถประมวลผลข้อมูลที่หลากหลายจากกระบวนการแตกตัวด้วยน้ำมัน โดยระบบจะติดตามข้อมูลต่าง ๆ เช่น ชนิดของวัตถุดิบที่ใช้ อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไปตามระยะเวลา และประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา ก่อนที่จะปรับตั้งค่าแบบเรียลไทม์ ซึ่งอัลกอริทึมอันชาญฉลาดสามารถทำนายช่วงเวลาที่เหมาะสมที่สุดสำหรับกระบวนการแตกตัวได้ โดยปกติอยู่ระหว่างหนึ่งถึงสองวันข้างหน้า สิ่งนี้ช่วยลดการสูญเสียพลังงานทุกครั้งที่มีการเปลี่ยนกระบวนการดำเนินงาน จากข้อมูลล่าสุดของสำนักพลังงานระหว่างประเทศ (International Energy Agency) ระบุว่า โรงงานที่นำระบบปัญญาประดิษฐ์ (AI) มาใช้กับหน่วยแตกตัวสามารถประหยัดค่าพลังงานได้ประมาณ 12 ถึง 18 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับวิธีการเดิมที่ต้องควบคุมด้วยคนงาน ซึ่งถือเป็นความแตกต่างที่มากพอสมควรในยุคปัจจุบันที่พลังงานมีราคาแพงขึ้นมาก
ปัจจุบันหน่วยแยกตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยของเหลว (Fluid catalytic cracking units) มาพร้อมกับเซ็นเซอร์ IoT ที่สามารถตรวจสอบระดับคาร์บอนไดออกไซด์ รูปแบบการกระจายความร้อน และประสิทธิภาพการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยา เครื่องจักรอัจฉริยะเหล่านี้สามารถปรับแต่งสิ่งต่างๆ เช่น อัตราส่วนการผสมของอากาศและเชื้อเพลิง ช่วงเวลาที่ฉีดไอน้ำ และอุณหภูมิที่เครื่องปฏิกิริยาทำงานได้อัตโนมัติระหว่างดำเนินการ งานวิจัยเมื่อปีที่แล้วเกี่ยวกับการควบคุมการปล่อยมลพิษผ่านเซ็นเซอร์ ได้แสดงให้เห็นถึงผลลัพธ์ที่น่าประทับใจ ซึ่งก็คือการปรับแต่งเล็กๆ น้อยๆ เหล่านี้สามารถลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการกลั่นได้ถึงประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ สำหรับโรงกลั่นที่พยายามจะปฏิบัติตามมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมโดยไม่กระทบต่อการผลิต การตรวจสอบแบบเรียลไทม์ในลักษณะนี้มีความสำคัญอย่างมาก
หนึ่งในโรงกลั่นน้ำมันของยุโรปได้ติดตั้งระบบควบคุมเชิงทำนายที่ขับเคลื่อนด้วยปัญญาประดิษฐ์ (AI) สำหรับหน่วย FCC โดยเน้นเป็นพิเศษในวงจรการเผาไหม้ที่ใช้พลังงานสูง ระบบการเรียนรู้ของเครื่องจักร (Machine Learning) ได้คำนวณค่าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการตั้งค่าหัวเผาและอัตราการไหลเวียนของตัวเร่งปฏิกิริยา โดยคำนึงถึงประเภทของวัตถุดิบที่ไหลเข้ามาในแต่ละช่วงเวลา หลังจากดำเนินการภายใต้ระบบนี้เป็นเวลาประมาณ 18 เดือน โรงกลั่นนี้สามารถลดการใช้ก๊าซธรรมชาติได้ถึง 15% ซึ่งเทียบเท่ากับการประหยัดพลังงานประมาณ 3.2 ล้าน BTU (MMBtu) ต่อบาร์เรลที่ประมวลผล นอกจากนี้ ยังสามารถรักษาระดับประสิทธิภาพในการแยกสาร (Cracking Efficiency) ไว้ที่ระดับสูงถึง 99.2% ได้อย่างต่อเนื่อง เรื่องราวความสำเร็จนี้แสดงให้เห็นว่าวิธีการลักษณะเดียวกันนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้ผลดีในโรงงานขนาดใหญ่ที่มีกำลังการผลิตเกินกว่า 200,000 บาร์เรลต่อวัน โดยไม่กระทบต่อมาตรฐานการดำเนินงานแต่อย่างใด
ข้อกำหนดด้านคาร์บอนและมลพิษที่เข้มงวด เช่น ระบบการซื้อขายการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของสหภาพยุโรป (EU Emissions Trading System) และมาตรฐานยูโร VI กำลังบังคับให้โรงกลั่นน้ำมันต้องปรับใช้ระบบปล่อยมลพิษต่ำ เพื่อหลีกเลี่ยงการถูกปรับและรับประกันความสอดคล้องตามกฎหมาย
ระบบแตกตัว โดยเฉพาะหน่วยการแตกตัวด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาแบบไหลเวียน (Fluid Catalytic Cracking หรือ FCC) มีส่วนสำคัญต่อปริมาณคาร์บอนฟุตพรินต์ของโรงกลั่นน้ำมัน เนื่องจากมีความต้องการพลังงานสูงและกระบวนการฟื้นฟูตัวเร่งปฏิกิริยา
โรงกลั่นน้ำมันสามารถติดตั้งระบบกู้คืนพลังงานความร้อนที่เสียไป ใช้วัตถุดิบจากชีวมวล และนำระบบการจับและกักเก็บคาร์บอน (CCUS) รวมถึงการปรับแต่งด้วยปัญญาประดิษฐ์มาใช้ เพื่อลดการปล่อยมลพิษได้อย่างมีประสิทธิภาพ
มาตรการจูงใจทางการเงิน ระบบจับคาร์บอนแบบแยกส่วน รวมถึงเครือข่ายท่อส่งก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์แบบร่วมกัน สามารถช่วยให้โรงกลั่นน้ำมันสร้างสมดุลระหว่างต้นทุนและความยั่งยืน ทำให้การนำ CCS มาใช้เป็นไปได้มากขึ้น
2024-09-25
2024-09-18
2024-09-12
2024-09-05
2024-08-30
2024-08-23
ลิขสิทธิ์ © 2025 โดย Shangqiu AOTEWEI environmental protection equipment Co.,LTD นโยบายความเป็นส่วนตัว