مسیر اقتصاد/ مجتمع شیمیایی بی. ای. اس. اف در لودویگسهافن آلمان، نمونه‌ای برجسته از یکپارچگی جریان مواد و انرژی در مقیاس یک پارک صنعتی است که توانسته در مهار ناترازی در پتروشیمی‌ها موفق باشد. در این مجموعه، واحدهای تولیدی به‌صورت جزیره‌های مستقل فعالیت نمی‌کنند؛ خطوط لوله و شبکه‌های مشترک، امکان انتقال مواد اولیه، مواد واسطه و انرژی میان بخش‌های مختلف را فراهم می‌کنند. این ساختار که با مفهوم «وربوند» شناخته می‌شود، مبنای طراحی و بهره‌برداری شبکه‌های یوتیلیتی مجتمع نیز قرار گرفته است.
عبور از تولید جزیره‌ای؛ مدیریت هم‌افزا و تاب‌آوری شبکه برق
اهمیت این رویکرد از جایی روشن می‌شود که نیاز انرژی یک واحد در ارتباط با ظرفیت و محصولات جانبی واحدهای دیگر بررسی شود. در ساختار متعارف، هر مجتمع ممکن است انرژی مورد نیاز خود را مستقلاً تولید کند و گرمای مازاد بعضی فرآیندها نیز دفع شود. در لودویگسهافن، ارتباط میان واحدها این امکان را فراهم می‌کند که جریان‌های انرژی در سطح پارک مدیریت شوند و ظرفیت موجود در یک بخش برای پاسخ‌گویی به نیاز بخشی دیگر به کار گرفته شود.
تقاضای برق مجتمع لودویگسهافن حدود ۴٫۵ تراوات‌ساعت در سال است؛ رقمی که بیش از یک درصد مصرف کل برق آلمان را تشکیل می‌دهد. برق مورد نیاز از سه نیروگاه داخل پارک و شبکه برق خارجی تأمین می‌شود. نیروگاه‌های داخلی از نوع تولید همزمان برق و بخار هستند و عمدتاً از گاز طبیعی استفاده می‌کنند. شبکه داخلی برق از طریق چندین هزار کیلومتر کابل، که بخش عمده آن‌ها در زیرزمین قرار دارند، برق تولیدشده در سایت و برق دریافتی از شبکه بیرونی را میان واحدهای مختلف توزیع می‌کند.
ترانسفورماتورهای متعدد نیز ولتاژ برق را متناسب با نیاز تجهیزات تغییر می‌دهند. یکی از ویژگی‌های مهم این شبکه، امکان بهره‌برداری جزیره‌ای است؛ در صورت قطع اتصال با شبکه بیرونی، شبکه داخلی می‌تواند جدا شود و با اتکا به ظرفیت تولید داخلی، برق بارهای منتخب و حیاتی را ادامه دهد.
بنابراین، یکپارچگی شبکه با سازوکاری برای مدیریت شرایط اضطراری همراه شده است. در صورت خروج یکی از توربین‌های گازی، سامانه مشعل کمکی گازسوز می‌تواند ظرف چند دقیقه بخشی از کمبود بخار فرآیندی را جبران کند. این قابلیت، در کنار طراحی افزونگی برخی تجهیزات، به حفظ فشار شبکه بخار کمک می‌کند.
تأمین بخار از دل واکنش‌های شیمیایی و حذف هزاران سفر باری
در بخش بخار، مزیت این مجتمع شیمیایی آشکارتر است. لودویگسهافن سالانه به بیش از ۱۵ میلیون تن بخار نیاز دارد. تقریباً نیمی از این مقدار در سه نیروگاه سایت تولید می‌شود و نیمی دیگر از بازیابی گرمای واحدهای تولیدی به دست می‌آید. در واکنش‌های شیمیایی گرمازا، انرژی حرارتی حاصل می‌تواند برای تولید بخار مورد استفاده قرار گیرد و بخار تولیدشده از طریق شبکه در اختیار دیگر واحدها قرار گیرد.
بنابراین، بخار در این مجموعه تنها محصول نیروگاه‌ها نیست؛ بخشی از آن از انرژی موجود در خود فرآیندهای شیمیایی تأمین می‌شود. نمونه مشخص این رویکرد در فرآیند تولید اسید اکریلیک دیده می‌شود. گرمای حاصل از واکنش بازیابی شده و برای تولید بخار به کار می‌رود؛ سپس این بخار وارد شبکه مشترک می‌شود و مصرف‌کنندگان دیگر می‌توانند از آن استفاده کنند.
دو واحد تولید اسید اکریلیک سهمی در حدود ۱۰ درصد از بخار مورد نیاز پارک را از طریق بازیابی گرما تأمین می‌کنند. این نمونه نشان می‌دهد که در صنایع شیمیایی، بازیابی انرژی می‌تواند از یک اقدام محدود در مرز یک واحد فراتر رود و به بخشی از نظام تأمین انرژی کل مجتمع تبدیل شود.
یکپارچگی لودویگسهافن به انرژی محدود نیست. خطوط لوله داخلی، انتقال مواد میان واحدهای تولیدی را تسهیل می‌کنند و نیاز به بخشی از حمل‌ونقل جاده‌ای و دریایی را کاهش می‌دهند. این شبکه سالانه از جابه‌جایی حدود ۷ میلیون تن بار جلوگیری می‌کند؛ رقمی معادل تقریباً ۲۸۰ هزار بارگیری کمتر کامیون‌ها یا بیش از ۳ هزار سفر کمتر کشتی‌های باری. چنین زیرساختی افزون بر کاهش هزینه حمل‌ونقل، نیاز به برخی عملیات واسطه‌ای و بخشی از جابه‌جایی‌های وابسته به آن را نیز کم می‌کند.
تولید انرژی از پسماند و درس‌آموخته‌هایی برای مهار ناترازی در پتروشیمی‌ها
تصفیه پساب نیز در یک زیرساخت متمرکز انجام می‌شود. این تصفیه‌خانه سالانه حدود ۱۰۰ میلیون مترمکعب پساب صنعتی را دریافت می‌کند و تقریباً ۲۰ میلیون مترمکعب فاضلاب شهری نیز از شهرهای اطراف به آن وارد می‌شود. در مجموع، حجم تصفیه سالانه به حدود ۱۲۰ میلیون مترمکعب می‌رسد. مدیریت لجن نیز در مقیاس بزرگی صورت می‌گیرد و بخار حاصل از سوزاندن لجن، برای تولید برق مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نمونه نشان می‌دهد که در یک مجموعه یکپارچه، حتی بخشی از جریان انرژی حاصل از مدیریت پسماند نیز می‌تواند وارد چرخه بهره‌برداری شود.
برای قطب‌های پتروشیمی ایران، تجربه لودویگسهافن اهمیت ویژه‌ای دارد؛ زیرا تأمین بخار در بسیاری از مجتمع‌ها به مصرف گاز طبیعی وابسته است. شناسایی منابع گرمایی فرآیندها و بررسی امکان استفاده از آن‌ها برای تولید بخار می‌تواند مصرف سوخت را کاهش دهد و به مهار ناترازی در پتروشیمی‌ها کمک کند. تحقق این هدف مستلزم بررسی دقیق دما و مقدار گرمای قابل‌بازیابی، پایداری تولید، فاصله میان منبع و مصرف‌کننده، مشخصات فشار بخار و هزینه ایجاد شبکه انتقال است.
از این رو، بازیابی حرارت باید به‌عنوان بخشی از برنامه مشترک مدیریت انرژی در قطب‌های پتروشیمی و مهار ناترازی در پتروشیمی‌ها مورد توجه قرار گیرد تا گرمای قابل‌بازیابی در مواردی که از نظر فنی، اقتصادی و عملیاتی توجیه دارد، برای تأمین بخار و کاهش مصرف سوخت به کار گرفته شود.
منابع:
۱. شرکت بی.ای.اس.اف (BASF)، بخش مدیریت انرژی مجتمع لودویگسهافن.
۲. نشریه تخصصی امیکرون انرژی (Omicron Energy)، شماره OM-2401.
۳. شرکت بی.ای.اس.اف (BASF)، گزارش آماری مجتمع لودویگسهافن در سال ۲۰۲۴ (Site in Figures).
۴. شرکت بی.ای.اس.اف (BASF)، بیانیه مطبوعاتی، ژوئیه ۲۰۲۲.
انتهای پیام/ انرژی
