انتشار کربن دی اکسید در واحد‌های آمونیاک و متانول ایران

گرمایش زمین و مشکلات زیست‌ محیطی در دهه‌های اخیر دولت‌ها را به برنامه‌ریزی برای مقابله با این چالش جهانی سوق داده است. پیگیری اجرای این برنامه‌ها از طریق مجامع بین‌المللی باعث اهتمام اکثر کشورها به تعهدات خود شده اما متاسفانه در کشور ما اقدام جدی در این خصوص انجام نشده است. بخش صنایع شیمیایی و پتروشیمیایی نیز سهم عمده‌ایی از انتشار آلاینده‌‌های زیست محیطی به طور ویژه انتشار کربن دی اکسید را به خود اختصاص داده است. از طرفی کربن دی اکسید به عنوان یک ماده شیمیایی جهت تولید برخی از محصولات شیمیایی از جمله اوره، متانول، سدیم کربنات و غیره است. از اینرو جذب، مدیریت و توسعه زنجیره ارزش کربن دی اکسید در صنعت پتروشیمی از اهمیت ویژه‌ایی برخوردار است.

روند انتشار کربن دی اکسید در واحد‌های تولید کننده آمونیاک و متانول

در صنعت پتروشیمی ایران واحد‌های تولید کننده آمونیاک-اوره و متانول عمده مصرف گاز طبیعی (خوراک و سوخت) را به خود اختصاص داده است. از طرفی بخش قابل توجه ای از آلاینده کربن دی اکسید تولید شده در صنعت پتروشیمی نیز در بخش تولید گاز سنتز واحد‌های فرایندی متانول و آمونیاک منتشر شده است. در حال حاضر (سال 1403) ظرفیت اسمی واحد‌های ‌فرایندی تولید کننده متانول در کشور 15 میلیون و 730 هزار تن در سال و واحد‌های فرایندی تولید کننده آمونیاک 6 میلیون و 536 هزار تن در سال است.

بر اساس طرح‌های در دست اجرا پیش‌بینی می‌شود تا سال 1410 ظرفیت اسمی تولید متانول در کشور به 27 میلیون 40 هزار تن در سال و ظرفیت تولید آمونیاک به 10 میلیون 424 هزار تن در سال افزایش پیدا کند. ازینرو در شکل زیر میزان تولید آلاینده کربن دی اکسید در واحد‌های آمونیاک و متانول در سال 1403 و در چشم انداز سال 1410 در ایران را نشان داده شده است. در سال 1403 حدود 3 میلیون و 620 هزار تن CO2 از طریق واحد‌های آمونیاک و متانول در محیط رها‌سازی شده است و پیش‌بینی می‌شود این مقدار تا سال 1410 به 5 میلیون و 924 هزار تن در سال افزایش پیدا کند.

مقدار انتشار کربن دی اکسید در واحد های متانول و آمونیاک

در واحد‌های متانول و آمونیاک، به دلیل تفاوت در عدد گاز سنتز تولید شده در بخش رفرمینگ گاز طبیعی، میزان مصرف سوخت در واحد‌های آمونیاک و متانول با یکدیگر متفاوت است. عدد گاز سنتز مناسب جهت تولید آمونیاک بیشتر از عدد گاز سنتز مورد نیاز سنتز متانول است، در واحد ریفرمینگ گاز طبیعی در مجتمع‌های تولید کننده آمونیاک هدف تولید هیدروژن بیشتر است در این راستا میزان مصرف گاز طبیعی به عنوان سوخت در واحد‌های تولید کننده آمونیاک جهت تامین انرژی حرارتی بیشتر در کوره ریفرمینگ اولیه (SMR) تقریبا 2.5 برابر واحد‌های متانول است در نتیجه میزان آلاینده تولید شده (کربن دی اکسید) در واحد‌های آمونیاک نیز 2.5 برابر واحد‌های متانول برآورد می‌شود.

توسعه واحد‌های تولید کننده متانول و آمونیاک سبز (با انتشار کربن صفر)

در شکل زیر شمای کلی از فرایند تولید آمونیاک و متانول سبز آورده شده است. در حالت کلی منظور از متانول و آمونیاک سبز، تولید محصول نهایی مبتنی بر انرژی‌‌های تجدید‌ پذیر و منابع غیر فسیلی با انتشار کربن صفر است.

در زنجیره تولید متانول و آمونیاک سبز، هیدروژن مورد نیاز از طریق الکترولیز آب با استفاده از انرژی الکتریکی تجدید پذیر(خورشیدی، بادی و …) تامین خواهد شد.

از طرفی کربن دی اکسید مورد نیاز سنتز متانول از طریق جذب و ذخیره سازی کربن دی اکسید در بخش‌های مختلف صنعتی تامین خواهد شد. نیتروژن مورد سنتز آمونیاک نیز از طریق هوا تامین می‌شود. در نهایت از طریق تولید متانول و آمونیاک نیز امکان تولید بسیاری از محصولات در زنجیره ارزش صنعت پتروشیمی امکان پذیر خواهد بود.

فناوری که امروزه برای تولید آمونیاک از هیدروژن و نیتروژن استفاده می‌شود همان فناوری قدیمی هابر است که بیشتر از 95 درصد آمونیاک تولیدی در دنیا از این طریق به دست می‌آید. برخلاف فرآیند هابر، فرآیند تولید متانول از هیدروژن و کربن دی اکسید فناوری جدیدی در دنیا محسوب می‌شود. شرکت Carbon Recycling International به اختصار CRI این فناوری جدید را ابداع کرده است و برای اولین بار با استفاده از این روش توانسته در مقیاس صنعتی متانول تولید کند.

جمع بندی

در سال‌های اخیر در مناطق مختلف جهان به طور ویژه در کشور‌های توسعه یافته برنامه‌ریزی و سیاست گذاری‌های کلان جهت جذب، مدیریت و توسعه زنجیره ارزش کربن دی‌اکسید در صنایع مختلف در کنار توسعه زنجیره ارزش هیدروژن از جمله صنعت پتروشیمی مورد توجه ویژه‌‌ای قرار گرفته است. در ایران نیز کربن دی اکسید در صنعت پتروشیمی علاوه بر اینکه به عنوان آلاینده در برخی از واحد‌های فرایندی در محیط منتشر می‌شود از طرفی به عنوان ماده اولیه تولید برخی از محصولات شیمیایی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

لذا توجه به مسائل محیط زیستی در کنار توسعه زنجیره ارزش کربن دی اکسید باید مورد توجه قرار گیرد. در حال حاضر در صنعت پتروشیمی ایران نیز توسعه فناوری و همچنین تنظیم سند راهبردی توسعه زنجیره ارزش کربن دی‌اکسید باید در دستور کار نهاد‌های حاکمیتی و توسعه دهنده قرار گیرد. برای مطالعه مقاله نگاهی کلان به زنجیره ارزش هیدروژن در صنعت پتروشیمی ایران به این لینک مراجعه بفرمایید.