کاربرد مواد شیمیایی در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی

مواد شیمیایی در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی فقط مواد اولیه تولید نیستند؛ بیشتر آن ها برای کنترل خوردگی، جداسازی آب از نفت، شیرین سازی گاز، جلوگیری از تشکیل رسوب، تصفیه پساب و حفظ پایداری فرایند مصرف می شوند. انتخاب نا مناسب یک ماده شیمیایی می تواند راندمان واحد را کاهش دهد، به تجهیزات آسیب بزند یا کیفیت محصول نهایی را از محدوده استاندارد خارج کند. برای نمونه، تزریق کمتر از مقدار مورد نیاز بازدارنده خوردگی، خطوط انتقال را در معرض تخریب قرار می دهد و تزریق بیش از حد ضدکف ممکن است روی مراحل جداسازی اثر منفی بگذارد.
نوع ماده، درصد خلوص، مقدار مصرف، سازگاری با سیال فرایندی و جنس تجهیزات باید پیش از خرید بررسی شود. حتی دو ماده با نام تجاری مشابه ممکن است از نظر ماده فعال، حلال پایه، دانسیته و رفتار در دمای عملیاتی یکسان نباشند. به همین خاطر واحد خرید نباید صرفاً قیمت هر کیلوگرم یا بشکه را مقایسه کند. شناخت کاربرد مواد شیمیایی در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی به مدیران خرید و کارشناسان فرایند کمک می کند محصولی متناسب با شرایط واقعی واحد انتخاب کنند. 

نقش مواد شیمیایی در استخراج و فرآورش نفت خام

نفت استخراج شده از چاه، ترکیبی یکنواخت و آماده پالایش نیست. آب شور، ذرات جامد، گاز های همراه و ترکیبات خورنده می توانند در کنار نفت خام حضور داشته باشند. مواد شیمیایی فرایندی در این مرحله برای پایدار نگه داشتن تولید و آماده سازی سیال برای انتقال استفاده می شوند.
دمولسیفایر یا امولسیون شکن برای جداسازی آب از نفت کاربرد دارد. در بیشتر چاه ها، آب و نفت به دلیل حضور مواد طبیعی فعال سطحی، فشار و آشفتگی جریان، یک امولسیون پایدار تشکیل می دهند. اگر این امولسیون شکسته نشود، آب بیشتری وارد خطوط انتقال و تجهیزات پایین دستی خواهد شد. نتیجه آن افزایش خوردگی، بالا رفتن هزینه انتقال و ایجاد مشکل در واحد نمک زدایی پالایشگاه است.
انتخاب دمولسیفایر به نوع نفت خام، درصد آب، شوری، دما و زمان ماند وابسته است. محصولی که برای نفت سبک مناسب است، ممکن است در نفت سنگین عملکرد مطلوبی نداشته باشد. تست بطری در آزمایشگاه یا آزمون میدانی معمولاً راه مطمئن تری برای انتخاب فرمول مناسب است.
بازدارنده های خوردگی هم روی سطح داخلی لوله و تجهیزات یک لایه محافظ ایجاد می کنند. وجود آب، دی اکسید کربن، سولفید هیدروژن و نمک ها احتمال خوردگی را افزایش می دهد. بازدارنده باید با ترکیب سیال، سرعت جریان و جنس تجهیزات سازگار باشد. تنها افزایش نرخ تزریق، مشکل خوردگی را حل نمی کند؛ محل تزریق و توزیع مناسب ماده در خط هم دارای اهمیت است. در این بخش از مواد ضد رسوب، ضد کف، بایوساید و مواد کنترل کننده پارافین و آسفالتین هم استفاده می شود. تشکیل رسوب معدنی یا تجمع ترکیبات سنگین نفتی می تواند سطح مقطع خطوط را کاهش دهد و عملکرد پمپ ها، شیر ها و تجهیزات اندازه گیری را مختل کند.

کاربرد مواد شیمیایی در حفاری و تکمیل چاه

سیال حفاری باید توانایی حمل کنده های حفاری، خنک کردن مته، کنترل فشار سازند و پایدار نگه داشتن دیواره چاه را داشته باشد. برای تنظیم خواص این سیال از مجموعه ای از مواد شیمیایی و افزودنی های تخصصی استفاده می شود. باریت برای افزایش وزن گل حفاری به کار می رود. بنتونیت به ایجاد ویسکوزیته و بهبود ظرفیت حمل ذرات کمک می کند. پلیمر ها، مواد کنترل کننده افت سیال، روان کننده ها، ضد کف ها و تنظیم کننده های pH هم براساس نوع سازند و طراحی عملیات انتخاب می شوند. در چاه های شور یا دما بالا، پایداری حرارتی و تحمل نمک افزودنی ها اهمیت بیشتری پیدا می کند.
افزایش بی حساب ویسکوزیته یا استفاده از افزودنی ناسازگار ممکن است نرخ حفاری را کاهش دهد یا جداسازی جامدات را دشوار کند. برای خرید مواد شیمیایی حفاری در مصارف صنعتی باید اطلاعاتی مثل گرید، محدوده دمای کار، سازگاری با پایه آبی یا روغنی و نتایج آزمون های کنترل کیفیت بررسی شود. در عملیات تکمیل و تحریک چاه هم اسید ها، مواد کنترل خوردگی، سورفکتانت ها و افزودنی های مخصوص استفاده می شوند. اسیدکاری بدون انتخاب درست بازدارنده خوردگی می تواند به تیوبینگ و تجهیزات سرچاهی آسیب بزند. نوع اسید و غلظت آن باید براساس جنس سنگ مخزن، دما و هدف عملیات تعیین شود.

مواد شیمیایی مورد استفاده در پالایشگاه نفت

در پالایشگاه، مواد شیمیایی برای بهبود جداسازی، کاهش ترکیبات مزاحم، کنترل خوردگی و آماده سازی محصولات مصرف می شوند. اسید ها، باز ها، حلال ها، کاتالیست ها و افزودنی های فرایندی هر کدام وظیفه مشخصی دارند. سود سوزآور در بعضی مراحل برای خنثی سازی ترکیبات اسیدی و شست و شوی جریان های هیدروکربنی مصرف می شود. غلظت سود، میزان ناخالصی و وجود موادی مثل کلرات و کربنات باید با نیاز واحد هماهنگ باشد. سود با غلظت یا کیفیت نا متناسب می تواند مصرف را افزایش دهد یا در فرایند مشکلات جانبی ایجاد کند.
اسید سولفوریک در بعضی فرایند های پالایشی، تنظیم pH و تولید مواد واسطه کاربرد دارد. اسید کلریدریک هم بیشتر در عملیات شست و شو، رسوب زدایی کنترل شده و بعضی مراحل آماده سازی استفاده می شود. مصرف اسید بدون توجه به متریال تجهیزات، سرعت خوردگی و روش خنثی سازی می تواند هزینه تعمیرات را بالا ببرد. کاتالیست ها بخش مهمی از واحد های پالایشی مانند هیدروتریتینگ، ریفرمینگ و کراکینگ هستند. وظیفه آن ها افزایش سرعت واکنش و هدایت فرایند به سمت محصول مورد نظر است. فعالیت، سطح ویژه، مقاومت مکانیکی و حساسیت کاتالیست به سموم فرایندی از معیار های اصلی انتخاب هستند. وجود گوگرد، فلزات یا رطوبت خارج از محدوده می تواند عمر کاتالیست را کاهش دهد. مواد ضد کف، بازدارنده های خوردگی، اکسیژن زدا ها و مواد کنترل کننده رسوب هم به صورت پیوسته یا دوره ای تزریق می شوند. نرخ تزریق این مواد باید با داده های عملیاتی و آزمون های واحد تنظیم شود، نه صرفاً یک مقدار ثابت و همیشگی.

کاربرد مواد شیمیایی در شیرین سازی و فرآورش گاز

گاز طبیعی استخراج شده ممکن است حاوی سولفید هیدروژن، دی اکسید کربن، بخار آب و ترکیبات سنگین باشد. این ناخالصی ها می توانند باعث خوردگی، کاهش ارزش حرارتی یا ایجاد مشکل در انتقال شوند. واحد های فرآورش گاز برای حذف آن ها از جاذب ها، حلال ها و مواد شیمیایی تخصصی استفاده می کنند. محلول های آمینی مثل مونو اتانول آمین، دی اتانول آمین و متیل دی اتانول آمین برای جذب گاز های اسیدی کاربرد دارند. هر آمین رفتار متفاوتی دارد. مونو اتانول آمین قدرت جذب بالایی دارد اما می تواند خورندگی و انرژی احیای بیشتری ایجاد کند. متیل دی اتانول آمین در بیششتر واحد ها به خاطر انتخاب پذیری و مصرف انرژی مناسب تر مورد توجه قرار می گیرد، ولی انتخاب آن به ترکیب گاز و هدف شیرین سازی وابسته است.
کیفیت آمین تازه، میزان آب، محصولات تخریب، نمک های پایدار حرارتی و ذرات معلق بر عملکرد واحد اثر می گذارند. خرید ماده اولیه با خلوص مناسب تنها بخشی از کار است؛ پایش محلول در حال گردش و تصفیه دوره ای آن هم برای کاهش کف، خوردگی و افت راندمان ضروری است.
گلایکول ها، به خصوص تری اتیلن گلایکول، برای آب زدایی گاز استفاده می شوند. این ماده بخار آب موجود در جریان گاز را جذب می کند تا احتمال تشکیل هیدرات و خوردگی در خطوط کاهش پیدا کند. درصد خلوص، پایداری حرارتی و میزان آلودگی گلایکول باید کنترل شود؛ چون ورود هیدروکربن و ذرات جامد به مدار، کف کردن و کاهش ظرفیت جذب را به همراه دارد.
متانول هم در بعضی شرایط برای جلوگیری یا رفع تشکیل هیدرات در خطوط گاز تزریق می شود. مقدار مصرف باید براساس دما، فشار و میزان آب تعیین شود. تزریق بیش ازحد متانول هزینه عملیاتی را افزایش می دهد و ممکن است بازیافت یا مدیریت جریان های پایین دستی را دشوار کند.

نقش مواد شیمیایی در واحد پتروشیمی و تولید پلیمر

صنعت پتروشیمی خوراک های نفتی و گازی را به موادی مانند متانول، آمونیاک، اوره، اتیلن، پروپیلن، آروماتیک ها، حلال ها و پلیمر ها تبدیل می کند. مواد شیمیایی در این واحد ها ممکن است نقش خوراک، حلال، کاتالیست، آغازگر واکنش یا افزودنی محصول را داشته باشند. در تولید پلیمر ها، نوع کاتالیست و شرایط واکنش مستقیماً بر وزن مولکولی، توزیع زنجیره ها و خواص مکانیکی محصول اثر می گذارد. پایدار کننده های حرارتی، آنتی اکسیدانت ها، روان کننده ها، رنگدانه ها و مواد آنتی استاتیک هم برای ایجاد ویژگی مورد نظر به محصول اضافه می شوند.
در خطوط تولید رزین، چسب، رنگ و مواد شوینده از حلال هایی مثل زایلن، تولوئن، الکل ها و گلایکول ها استفاده می شود. انتخاب حلال فقط براساس قدرت حل کنندگی انجام نمی شود. سرعت تبخیر، نقطه اشتعال، سمیت، سازگاری با رزین و الزامات زیست محیطی باید هم زمان بررسی شوند.
خلوص مواد اولیه در واحد های پتروشیمی حساسیت زیادی دارد. مقدار اندک آب، فلزات، ترکیبات گوگردی یا مواد واکنش پذیر ناخواسته می تواند کاتالیست را غیرفعال کند یا رنگ و مشخصات محصول را تغییر دهد. به همین خاطر، برگه آنالیز باید با مشخصات فنی قرارداد تطبیق داده شود و در خرید های حجیم، نمونه گیری مستقل در نظر گرفته شود. انتخاب متانول مناسب برای واحدهای پتروشیمی و پالایشگاهی نیازمند بررسی دقیق کیفیت، خلوص و مشخصات فنی محصول است. برای آشنایی با معیارهای مهم خرید، راهنمای انتخاب متانول صنعتی برای واحد پتروشیمی و پالایشگاهی را مطالعه کنید.

مواد شیمیایی تصفیه آب، برج خنک کن و بویلر

پالایشگاه ها و مجتمع های پتروشیمی حجم بالایی از آب را در برج های خنک کن، بویلر ها و واحد های فرایندی مصرف می کنند. کیفیت نا مناسب آب باعث رسوب، خوردگی، رشد میکروبی و افت انتقال حرارت می شود. این مشکلات مصرف انرژی را افزایش داده و عمر مبدل ها، لوله ها و تجهیزات را کاهش می دهند. آنتی اسکالانت ها برای کنترل تشکیل رسوب، بازدارنده های خوردگی برای محافظت از فلزات و بایوساید ها برای مهار رشد باکتری و جلبک استفاده می شوند. در مدار برج خنک کن، انتخاب بایوساید باید با نوع آلودگی میکروبی، pH آب و سایر مواد تزریقی هماهنگ باشد. در آماده سازی آب از منعقد کننده هایی مثل پلی آلومینیوم کلراید و کلروفریک استفاده می شود. این مواد ذرات ریز و کلوئیدی را به لخته های قابل جداسازی تبدیل می کنند. انتخاب میان آن ها به کدورت، pH، دمای آب، مقدار مواد آلی و تجهیزات واحد وابسته است.
سدیم هیپوکلریت برای گند زدایی آب کاربرد دارد، اما ماده ای ناپایدار است و در اثر گرما، نور و زمان بخشی از کلر فعال خود را از دست می دهد. هنگام خرید باید درصد کلر فعال، تاریخ تولید، شرایط حمل و نوع مخزن نگهداری بررسی شود.
در بویلر ها، اکسیژن زدا، تنظیم کننده pH، مواد کنترل رسوب و مواد محافظ خطوط کندانس مصرف می شوند. برنامه تزریق باید براساس آنالیز آب خوراک، فشار بویلر و وضعیت برگشت کندانس طراحی شود. استفاده از نسخه یکسان برای تمام بویلر ها معمولاً نتیجه خوبی ندارد.

معیار خرید مواد شیمیایی برای نفت، گاز و پتروشیمی

نام ماده شیمیایی به تنهایی برای خرید کافی نیست. واحد فنی باید گرید، خلوص، ماده فعال، ناخالصی های مجاز، دانسیته، ویسکوزیته و شرایط نگهداری را مشخص کند. در مواد فرایندی مثل دمولسیفایر یا بازدارنده خوردگی، عملکرد میدانی از درصد خلوص مهم تر است. برگه آنالیز یا COA هر محموله باید با مشخصات قرارداد مقایسه شود. برگه اطلاعات ایمنی یا SDS هم اطلاعات مربوط به خطرات، تجهیزات حفاظت فردی، روش اطفای حریق و اقدامات لازم هنگام نشت را ارائه می دهد. برای مواد حساس، نمونه شاهد و آزمون ورودی می تواند از ورود محموله نامنطبق جلوگیری کند.
بسته بندی باید با ماهیت ماده سازگار باشد. اسید ها، باز ها، حلال ها و اکسید کننده ها الزام های یکسانی ندارند. بشکه نامناسب، مخزن آلوده یا حمل هم زمان مواد ناسازگار می تواند کیفیت محصول را کاهش دهد و خطر ایمنی ایجاد کند. اشتباه رایج در خرید، انتخاب صرفاً براساس پایین ترین قیمت است. معیار دقیق تر، هزینه مصرف ماده در هر واحد تولید یا میزان صرفه جویی ایجاد شده است. ممکن است محصولی گران تر باشد، اما با نرخ تزریق کمتر، کاهش خوردگی یا افزایش فاصله شست و شوی تجهیزات، هزینه واقعی پایین تری ایجاد کند.

نگهداری ایمن مواد شیمیایی در مجتمع نفت و پتروشیمی

مواد قابل اشتعال باید از منابع حرارتی و جرقه دور باشند و تهویه مناسب برای محل نگهداری آن ها پیش بینی شود. اسید ها و باز ها نباید بدون ارزیابی سازگاری در کنار یکدیگر قرار گیرند. مواد اکسید کننده هم به فضای اختصاصی و ظروف سازگار نیاز دارند. مخازن باید دارای برچسب واضح، حوضچه جمع آوری نشتی و تجهیزات انتقال مناسب باشند. استفاده از پمپ یا شیلنگ مشترک برای چند ماده می تواند آلودگی متقابل و واکنش ناخواسته ایجاد کند. آموزش اپراتور، دسترسی به دوش و چشم شوی اضطراری و اجرای دستورالعمل واکنش در شرایط نشت، بخش عملی مدیریت مواد شیمیایی است.
کاربرد مواد شیمیایی در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی زمانی نتیجه خوبی دارد که انتخاب محصول براساس آنالیز سیال، شرایط عملیاتی و هدف فرایند انجام شود. قبل از ثبت سفارش، باید مشخصات فنی، برگه آنالیز، بسته بندی، شرایط حمل و نرخ مصرف واقعی را مقایسه کرد. کارشناسان ما در دلکو صنعت آماده اند برای انتخاب و تأمین مواد شیمیایی صنعتی متناسب با نیاز پالایشگاه ها، واحد های گازی و مجتمع های پتروشیمی مشاوره تخصصی ارائه دهند.

چه عواملی بر قیمت مواد شیمیایی صنعت نفت و پتروشیمی تأثیر می‌ گذارند؟

قیمت مواد شیمیایی صنعت نفت و پتروشیمی فقط به نام محصول یا حجم سفارش وابسته نیست. نوع ماده، درصد خلوص، گرید صنعتی، کشور و شرکت سازنده و مشخصات فنی مورد نیاز فرآیند، مستقیماً روی قیمت خرید اثر می‌ گذارند. برای مثال، قیمت یک دمولسیفایر تخصصی برای جداسازی آب از نفت خام را نمی‌ توانیم صرفاً براساس وزن محصول با یک ماده شیمیایی عمومی مقایسه کنیم؛ عملکرد آن در شرایط واقعی واحد بهره‌ برداری اهمیت بیشتری دارد. مواد اولیه هم بخش مهمی از قیمت تمام‌ شده را تشکیل می‌ دهند. تغییر قیمت خوراک پتروشیمی، هزینه انرژی، محدودیت تولید یا کاهش عرضه می‌ تواند بازار محصولاتی مانند ضد خوردگی‌ ها، آنتی‌ اسکالانت‌ ها، بایوساید ها و مواد شیمیایی تصفیه آب را تحت تأثیر قرار دهد.

در محصولات وارداتی، نرخ ارز، هزینه حمل بین‌ المللی، تعرفه و هزینه‌ های ترخیص به قیمت نهایی اضافه می‌ شوند. نوع بسته‌ بندی، حجم سفارش و خرید بشکه‌ ای، IBC یا فله هم در استعلام قیمت مؤثر است. برای واحد خرید پالایشگاه یا مجتمع پتروشیمی، انتخاب صرفاً براساس پایین‌ ترین قیمت می‌ تواند اشتباه پر هزینه‌ ای باشد. پیش از خرید باید آنالیز محصول، غلظت ماده مؤثر، دوز مصرف، سازگاری با فرآیند و شرایط نگهداری بررسی شود. برای استعلام قیمت و انتخاب مواد شیمیایی متناسب با شرایط عملیاتی، کارشناسان دلکو صنعت می‌ توانند مشخصات فنی و نیاز مصرفی مجموعه را بررسی کنند.