-عنوان دانش: فرآیند شکست حرارتی (الفین)

2-مقدمه: مواد الفینی آجربنای صنایع پلیمری هستند که از شکست حرارتی هیدروکربن­های اشباع شده تولید می شوند. جهت جلوگیری از خام فروشی هیدروکربن­های سبک (اتان،LPG، و نفتا) می­توان با تبدیل آن­ها به هیدروکربن­های الفینی سبک و سپس تبدیل الفینی­ها به پلیمر و یا محصول نهایی، ارزش افزوده این مواد هیدروکربنی را بالا برد.

با توجه به وجود ذخایر فراوان نفت و گاز در کشور، سرمایه­گذاری در تولید الفین­ها می تواند بسیار سودمند باشد. از سال 1342 که اولین واحد الفین در پتروشیمی آبادان ساخته شد تاکنون لیسانس­های متعدد فرایند تولید الفین خریداری شده­اند. با توجه به علت تنوع خوراک، ظرفیت بسیار عظیم میلیون تنی این واحدهای صنعتی و هم­چنین پیشرفت­های ایجاد شده در تکنولوژی شکست حرارتی در دنیا، نیاز به یک واحد پیشتاز به منظور تحقیق و بررسی پدیده‌های متفاوت در کوره‌ی الفین ضروری به نظر می­رسید. به همین منظور شرکت پژوهش و فناوری با هم‌افزایی دانش مراکز دانشگاهی- پژوهشی و صنعتی کشور نظیر دانشگاه تربیت مدرس و تولیدکنندگان موفق داخلی، موفق به طراحی و ساخت اولین پایلوت کوره­ی نیمه صنعتی شکست حرارتی هیدروکربن­ها با دانش بومی شد که در سال 1392 برای اولین بار در کشور راه‌اندازی گردید. پایلوت شرکت پژوهش وفناوری با رعایت اصول کاهش مقیاس با الگو گرفتن از کوره­های الفین لیسانس­های مختلف موجود در کشور طراحی و ساخته شده است و توانایی ارائه خدمات به کلیه واحدهای الفین موجود در کشور را دارا است. 

کویل مورد استفاده در کوره از نوع یک ردیفی و دارای طول 20 متر و 18 گذر می­باشد. دمای هر گذر از کویل توسط ترموکوپل­های قرار داده شده بر روی بدنه­ی آن قابل اندازه­گیری می­باشد. علاوه بر این، امکان نمونه­گیری از محصول در طول­های مختلف کویل نیز فراهم گردیده است. برای پیش گرم نمودن خوراک و آب از ناحیه¬های 1 و 2 داخل محفظه­ی کوره استفاده می‌شود. در هر ناحیه، 12 مشعل و جمعا از 108 مشعل از نوع شعله مسطح (flat flame) در کوره استفاده گردیده است که برای اولین بار توسط شرکت شعله صنعت طراحی و ساخته شد. هوای مورد استفاده در مشعل­ها توسط یک دمنده و به صورت اجباری تامین می­گردد و نسبت سوخت به هوا پس از تغییر دمای دلخواه هر ناحیه به صورت اتوماتیک تنظیم می­گردد. دمای هر ناحیه از کوره مجهز به سیستم کنترل به صورت مجزا می­باشد.

در این طرح علاوه بر ساخت کوره­ی نیمه صنعتی، از یک سیستم جدید جهت خنک­سازی سریع گازهای حاصل از شکست استفاده گردیده است. هم چنین، روش و دستگاه­های مربوط به آماده­سازی گازهای حاصل از شکست به منظور آنالیز دقیق محصولات واحد نیز طراحی و ساخته شده است. تنظیم و کالیبراسیون این کوره با تعیین شدت جریان خوراک ورودی و هم چنین تغییر طول مؤثر راکتور که در معرض فلاکس حرارتی مشعل­ها قرار دارد، برای هر واحد باید به صورت جداگانه صورت پذیرد تا با نتایج خروجی از آن واحد مطابقت داشته باشد.

از کوره­ی نیمه صنعتی ساخته شده می­توان در طراحی کوره­های صنعتی، افزایش ظرفیت (revamp) واحدهای موجود، پیش­بینی محصولات در شکل­های مختلف کویل­ها (تکنولوژی­های مختلف) برای خوراک­های گاز، مایعات سبک و سنگین، توسعه نرم افزارهای بهینه‌سازی و کنترل پیشرفته‌ی کوره‌های الفین، رفع معضلات مربوط به کمبود خوراک با استفاده‌ی بهینه از خوراک‌های کم ارزش موجود در کشور، کاهش تشکیل کک، افزودنی‌های مورد استفاده در کوره‌ها، بررسی پوشش­های جدید جهت افزایش انتقال حرارت، بهینه‌سازی عملکرد کوره‌های شکست حرارتی از نظر مصرف انرژی، راندمان محصولات تولیدی، افزایش run length و سایر موارد، استفاده نمود.

در این پایلوت پروژه های "شکست حرارتی اتان و مقایسه با نتایج خروجی از یکی از کوره­های صنعتی موجود در کشور" و "بررسی تغییر خوراک یکی از واحدهای الفین موجود در کشور از نفتا به یک برش جدید پالایشگاهی" انجام شده است و پروژه­های "بررسی تاثیر افزایش نسبت بخار به هیدروکربن بر عملکرد کوره پتروشیمی آبادان "و  "بررسی پوشش­های ضد تشکیل کک"، تحت بررسی هستند. 

3-فعالیت­های انجام شده در طرح الفین

—       بررسی و ساخت کوره آزمایشگاهی شکست حرارتی هیدروکربن‌ها

—       طراحی پایه راکتورهای شکست حرارتی گاز- مایع در مقیاس نیمه صنعتی 

—       بررسی کاهش نشست کک در کراکینگ حرارتی با استفاده از بازدارنده‌های شیمیایی

—       مدلسازی و شبیه‌سازی و بهینه سازی سیکل کرایجنیگ (اتیلن و پروپیلن) واحد الفین تبریز

—       کنترل سوریتیSeverity کوره‌های شکست حرارتی واحدهای الفین پتروشیمی از طریق بهینه‌سازی متغیرهای قابل کنترل

—       بررسی شکل‌ و قرارگیری کویل‌های راکتورهای شکست حرارتی واحد الفین

—       بررسی امکان جایگزینی DMDS باH₂S  و دیگر ترکیبات گوگردی در واحد الفین پتروشیمی مارون

—       شناسایی و بررسی خوراک‌های جایگزین مناسب و مقرون به صرفه به جای نفتا در واحدهای صنعتی

—       بررسی توالی قرارگیری برج‌های جداسازی در واحد الفین با توجه به نوع خوراک  

—       ساخت دستگاه نمونه‌برداری قابل حمل برای گرفتن نمونه از کوره‌های شکست حرارتی

—       ساخت و راه اندازی پایلوت چند منظوره شکست حرارتی هیدروکربن‌ها با بخار (کوره اولفین)

—       شکست کاتالیستی LPG  برای تولید پروپیلن و اتیلن در حضور بخار

—       مقایسه تکنولوژی­های پایین دست (قسمت سرد و جداسازی) واحدهای اولفین با خوراک مایع به منظور انتخاب فرآیند مناسب

—       طراحی مفهومی بخش همرفتی و تولید بخار (بازیافت حرارت) در کوره‌های شکست حرارتی واحد الفین

—       شبیه‌سازی کوره‌ شکست گاز اتان؛ ارزیابی رفتار هیدرودینامیکی و تأثیر جانمایی مشعل‌های آن برپدیده‌های انتقال حرارت

4- دستاوردهای حاصل شده

—       دستیابی به دانش scale up کوره‌های صنعتی

—       ساخت و راه اندازی کوره نیمه صنعتی شکست حرارتی

—       دانش بکارگیری انواع افزودنی‌های مورد استفاده در کوره‌های شکست حرارتی

—       ارزیابی و صحت­سنجی نرم‌افزارهای شبیه‌سازی، بهینه‌سازی و کنترل پیشرفته‌ی کوره‌های الفین

نمای کلی واحد پیشتاز کوره شکست حرارتی هیدروکربن­ها با بخار به ظرفیت 15کیلوگرم در ساعت