پایان نامه الكيلتها مكملهاي پاک براي بنزين
مقدمه
پالايشگاههاي تمام جهان در تلاشند كه فرمول بنزين را طوري اصلاح كنند كه قادر باشند سوالات قوانين زيست محيطي را پاسخگو باشند.
در آمريكا 121 ميليون نفر جمعيت ( نزديك به نصف جمعيت آمريكاست) در مناطقي زندگي ميكنند كه از نظر هوا در وضعيت استاندارد نيست. سازمان حفاظت از محيط زيست EPA اخيرا سختگيريهاي بيشتري نسبت به لايه اوزن انجام ميدهد و بويژه نسبت به مناطقي كه قوانين مربوطه را اجرا نمي كنند فشار بيشتري براي استفاده از بنزين اصلاح شده (RFG ) اعمال مي نمايد. به علاوه كاهش انتشار مواد فرار آلي و نيتروكسيدها در حال حاضر از اهداف فاز 2 عمليات پاكسازي هوا محسوب مي گردد. در همين زمان اتومبيل سازان در خواست بنزيني با سطح سولفور پايين تر شاخص توانايي به حركت درآوردن Drive Ability (DIS) پايين تر و حذف MMT از بنزين را دارند.
اين طور كه به نظر مي رسد در آينده استفاده از MTBE در بنزين اصلاح شده (RFG) كاهش پيدا خواهد كرد. ديگر كشورها نيز به تبعيت از قوانين زيست محيطي آمريكا و درسهاي بسياري كه از آزمون و خطا آنها گرفته اند قوانين زيست محيطي جديدي وضع كرده اند.
بانك جهاني استفاده از بنزين بدون سرب را براي كل جهان ممنوع كرده است و مراكز پر جمعيت را به سمت استفاده از بنزين اصلاح شده براي كاهش آلودگي هوا سوق مي دهد.
اهميت الكيلاسيون براي پالايشگاه ها به حدي است كه به او نام طلاي مايع براي بنزين اصلاح شده داده اند. افزايش ظرفيت الكيلاسيون به خوبي از دهه گذشته در آمريكا در حال تحقق است. بسياري از پالايشگاهها دست به اصلاح و افزايش ظرفيت واحد هاي موجود نموده اند و در موارد معدودي نيز واحدهاي جديدي براي اين منظور احداث شده است. ظرفيت الكيلاسيون در خارج از آمريكا نيز از رشد خوبي برخوردار است. افزايش ظرفيت تبديل، به اضافهي افزايش درخواست براي بنزين در بسياري از مناطق جهان با احداث واحدهاي جديد الكيلاسيون قابل جبران است. اين نياز براي بنزين بيشتر همراه با نياز براي بنزين پاكتر نيز مي باشد. شكل1-1 نشان دهنده تاريخچه رشد ظرفيت جهاني الكيلاسيون است.
شكل 1-1 ظرفيت جهاني الكيلاسيون
1-2-وقايع در ايالت متحده
قانون اصلاحيه هواي پاك (CAAA) در سال 1990 بزرگترين نيرو براي افزايش ظرفيت الكيلاسيون در ايالات متحده بود. يك قسمت از CAAA اكثر بخشهاي آلودهي ايالات متحده را ملزم به اصلاح بنزين نموده بود. ساير مناطق ايالات متحده نيز مي توانستند به صورت داوطلبانه در اين برنامه حضور داشته باشند ولي پس از مدتي آنها نيز بايد وارد برنامه مي شدند. برنامه بنزين اصلاح شده (RFG) از ژانويه 1995 آغاز شد.
در حدود 25 درصد از بنزين فروخته شده در آمريكا در سال 1995 اصلاح شده بود كه اين مقدار در سالهاي بعد به اين ترتيب رشد كرد: 29 درصد در سال 96، 31 درصد در سال 97، 32 درصد در سال 98، 33 درصد در سال 99 و 33 درصد در 4 ماه ابتدايي 2000. مناطقي كه در حال حاضر بنزين اصلاح شده دريافت مي كنند و يا احتياج به كنترل اوزون دارند در شكل 1-2 نشان داده شده است.
شكل 1-2
1-2-1- قوانين ايالات متحده
مخصوصا CAAA قصد دارد تا ميزان تركيبات آلي (VOC) منتشر شده را در طول تابستان و آلاينده هاي سمي هوا را در طول سال كاهش دهد؛ سمومي از قبيل بنزن،1و3- بوتادين، فرمالدهيد، استالدهيد و مواد آلي پلي سايكل. هدف فاز يك كاهش 17 درصدي (در ايالات شمالي) و 37 درصدي (در ايالات جنوبي) VOC و 17 درصدي سموم در طي سالهاي 1995- 1999 نسبت به سال پايه 1990 بود. براي فاز دوم كه از سال 2000 آغاز شده، اهداف بيشتري مانند كاهش 27 درصدي VOC و 22 درصدي سموم به علاوه الزام به كاهش 8/6 درصدي اكسيدهاي نيتروژن () در نظر گرفته شده است. انواع بنزين هاي اصلاح شده در جدول 1-1 جمع آوري شده اند.
Types of Reformulated Gasoline | ||
Reformulation Requirements | Years
Required |
|
Lower PRV and Benzene. Add Oxygen. | 1995-1997 | Phase 1 Simple Model |
Lower RVP, Benzene, aromatics, olefins, sulfur, ,.
Add Oxygen. |
1996+ | Ca RFG (California Only) |
17% (Northern states) and 37% (southern states) reduction in VOC emissions.
17% Reduction in Toxic Emissions. Add Oxygen. |
1998-1999 | Phase 1 Simple Model |
29% reduction in VOCs.
22% reduction in toxics. 6.8% reduction in. Add Oxygen. |
2000+ | Phase 2 Simple Model |
جدول 1-1 انواع بنزين اصلاح شده
در سال 1998 آمريكا مجاز به استفاده از بنزين فرمولبندي شده مدل پيچيده فاز 1 (phase 1 complex model) بود. اين مدل پيچيده، مجموعهاي از معادلات ميباشد كه كاهش آلاينده توسط مخلوط بنزين ويژهاي را پيشبيني ميكند. اين مدل اثر پالايشي RVP، ، ، اكسيژن، اروماتيك، بنزن، اولفين و تراز گوگرد را براي تأييد يك بنزين مطمئن براي 15% كاهش نشر ميسنجد.
در كاليفرنيا، لسآنجلس و سنديگو در سال 1995 از مدل ساده (simple model) استفاده كردند. به هرحال در مارس سال 1996، تمام كاليفرنيا طبق حكم (CARB) ملزم به تهيه بنزين فرمولبندي شده محكمتري شدند. فرمول بنزين فرمولبندي شده كاليفرنيا (CaRFG Phase 2 &3) در جدول 1-2 نشان داده شده است. توجه داشته باشيد كه اين فرمول به پالايشگاهها به عنوان يك پيشنهاد ارائه شده تا مشخصههاي هر گالن بنزين يا متوسط كردن استخر بنزينهايشان را بهبود بخشند و مقدار كمي اجزاء سازند. با درجه بالاتر را براي ترازهاي پايينتر استفاده كنند. در اين مورد، تراز متوسط پايين از پارامترها، مورد نياز است اگر پالايشگاه با مشخصه هر گالن مواجه شود. پالايشگاهها همچنين از تراز ماكسيمم براي هر جزء نبايد تخطي ميكردند.
California Reformulated Gasoline (Ca RFG) | |||
Cap Limits
Phase 2 |
Averaging Limits
Phase 2 |
Flat Limits
Phase 2 |
Fuel
Parameter |
80 | 30 | 40 | Sulfur,wt ppm |
30 | 22 | 25 | Aromatics, Vol% |
1.2 | 0.8 | 1.0 | Benzene, Vol% |
10.0 | 4.0 | 6.0 | Olefins, Vol% |
1.8-3.5 | — | 1.8-2.2 | Oxygen, wt |
330(166) | 290(143) | 300(149) | |
220(104) | 200(99) | 210(99) | |
7.0(0.49) | — | 7.0(0.49) | RVP, psi () |
MTBE/Oxygenates | |||
NA | NA | NA | Other than EtOH |
جدول 1-2 بنزين اصلاح شده كاليفرنيا
علاوه بر فرمولهاي بالا، CARB، مدل پيش بيني شده (Predictive model) را شبيه به مدل پيچيده (EPA (Complex model منتشر كرده است. پيش از آنكه اين يك فرمول سخت باشد، يك مدل رياضي طراحي شده براي پيشبيني انتشار از يك مخلوط بنزين مخصوص است. اين مدل طراحي شده است تا به پالايشگاههاي كاليفرنيا اجازه توليد (CaRFG) با قابليت انعطاف بيشتر بدهد و مورد استفاده براي توليد مقدار زيادي بنزين ميباشد.
برنامه تحقيقي پيشرفت كيفيت هوا – بنزين اتومبيلها، به تازگي آخرين گزارش خود را انتشار داده است. يافتههاي عمده اين چنين است:
1)افزودن اكسيژن به RFG منجر به كاهش CO در ماشينهاي مدل دهه 1990 نميشود.
2)كم كردن مقدار اروماتيك بنزين شامل اكسيژندار كردن بنزين هيچ تغييري در VOC ايجاد نميكند و موجب بالا رفتن انتشار در ماشينهاي مدرن ميشود.
3)افزودن اتانول، VOC را افزايش ميدهد.
بنابراين اكسيژن، ميتواند كمك كند به VOCو و آلودگي اوزون. همچنين در مقايسه با بنزين اكسيژنه شده مقدار RFG را افزايش و صرفهجويي در سوخت را 2%-1 كم ميكند. بيشتر كارشناسان صنعتي معتقدند كه پالايشگاهها، در صورت اقتصادي بودن، بايد اجازه افزودن اكسيژن را براي افزايش عدد اكتان داشته باشند. به هرحال در صورت اقتصادي نبودن نبايد مجبور به افزودن آن باشند.
استفاده بنزين فرمولبندي شده و ديگر تغييرات مورد نياز به وسيله اصلاح Clean Air Act، براي بهبود كيفيت هواي ملل ظاهر ميشود. در سال 1991، 98 ناحيه در آمريكا به عنوان غيرقابل دستيابي براي استاندارد كيفيت هوا تعيين شده بود. تا سال 1995 اين رقم به 77 ناحيه كاهش يافت. محاسبات نشان ميدهد كه استفاده از RFG منجر به كاهش آلايندهها معادل با 11 ميليون ماشين از جادهها شده است.
1-2-2-نگرانيهاي موجود
1-2-2-1- MTBE
بحث ادامهداري راجع به برنامه فدرال RFG در رابطه با حكم داده شده راجع به استفاده از اكسيژن آميخته شده وجود دارد. امروزه MTBE ( Methyl Tertiary Butyl Ether) اكسيژن آميخته شده مطلوب توسط پالايشگاههاي نفت ميباشد، با تقريباً 90% پاككنندگي بنزين، استفاده MTBE به عنوان اولين از بين برنده آلودگي با اكسيژن آميخته شده ميباشد. اگرچه تأثيرات MTBE بر سلامت انسان هنوز ناشناخته است ولي مردم غلظت بسيار كمي از MTBE را در آب آشاميدني احساس ميكنند.
به علت نشت از تانكرهاي سوخت زيرزميني، MTBE در سال 1995 در آبهاي زميني Orang County ظاهر شد. به سرعت در تمامي آبها، درياچهها، مخازن آب در آمريكا پراكنده شد. در بين بيش از 10000 سايت آلوده شده در كاليفرنيا توسط MTBE، درياچه Taho و Santa Monica مجبور به بستن آب آشاميدني كه شامل مقادير زيادي MTBE بود شدند. در نتيجه، مشخصة بنزين CARB توسط حكم خارج كردن MTBE تا سال 2002 اصلاح شد. دستور اجرايي D-5-99 منتشر شده در 31 مارس 1999 توسط فرمانده Gray Davis، فرماندار ايالت كاليفرنيا بدين شرح است.
هماكنون، من گري ديويس، فرماندار ايالت كاليفرنيا، بدين وسيله متوجه خطر قابل ملاحظهاي در استفاده از MTBE در بنزين براي محيط زيست شدهام و توسط قدرت و اختيار تفويض شده به من توسط قانون از ايالت كاليفرنيا، اين دستور را براي اجراي سريع اعلام ميدارم:
{….}
2)به نيابت از طرف ايالت كاليفرنيا، CARB، بايد تقاضاي رسمي به مدير مركز حفاظت محيط زيست براي لغو سريع براي پاككننده بنزين از اتحاديه Clean Air Act، در جهت تامين مايحتاج لازم براي مقدار اكسيژن در بنزين فرمولبندي شده اعلام دارد.
3)مركز حفاظت از محيط زيست كاليفرنيا بايد با سناتور Feinstein و California Cong Ressions Delegation به منظور تصويب از مجلس سنا، مصوبه 645، همكاري كند. اين قانون موجب اعطاي اختيار به مدير اين مركز براي لغو دائمي احتياجات لازم جهت هواي پاكيزه براي مقدار اكسيژن در بنزين فرمولبندي شده براي ايالاتي همچون كاليفرنيا كه برنامههاي بنزيني مصرفي براي دستيابي به تعادل هواي باكيفيت دارند، ميشود.
4)كميسيون انرژي كاليفرنيا (CEC) با مشورت CARB، بايد برنامهاي تا 1 جولاي 1999 براي حذف MTBE از بنزين در اولين زمان ممكن ارائه دهند كه اين زمان نبايد از 31 دسامبر 2002 تجاوز كند. اين برنامه بازتابي از مطالعات CEC خواهد بود و مواد مورد نياز و در دسترس بودن بنزين براي مصرفكنندههاي كاليفرنيا را بايد تضمين كند.
{….}
6)تا دسامبر 1999، CARB بايد تنظيم بنزين فرمولبندي شده فاز 3 كاليفرنيا را (CaRFG3) تطبيق دهد به طوري كه انعطاف بيشتري در كم كردن و يا حذف مقدار اكسيژن مورد نياز و دستيابي به آلايندههاي جاري و بهبود كيفيت مواد و مجوز مطلوبيت با (SIP) داشته باشد.
به علاوه، EPA، Blue Ribbon Pand را در نوامبر 1998 براي ارزيابي رشد توجه عمومي درباره اجزاء بنزين و پيشنهادي راجع به ادامه استفاده از MTBE گردآوري كرد و در برنامه بنزين اتحاديه مطرح ساخت كه نتيجه آن به شرح زير است:
- پيشنهاد مجموعهاي جامع از پيشبرد برنامه حفاظت از آب ملي، شامل بيش از 20 عمليات ويژه براي افزودن مخازن ذخيره زيرزميني، آب آشاميدني سالم، و برنامههاي حفاظتي خصوصي.
- موافقت وسيع كه استفاده از MTBE بايد به طور اساسي كاهش يابد (يا برخي اعضا كه از خارج كردن كامل حمايت ميكردند) و اين كه كنگره بايد براي آماده كردن اتحاديه پاك و اختيار ايالتي براي تنظيم و يا حذف استفاده MTBE و ديگر بنزينهاي افزايشي كه منابع آشاميدني آب را تهديد ميكند عمل كند.
- پيشنهاد اين كه كنگره براي حذف احتياجات جاري Clean Air Act كه 2% RFG، به وسيله وزن، شامل اكسيژن براي مطمئن كردن از تأمين سوخت كافي ميتواند آميخته شود با يك روش تأثيرگذار عمل كند به طوري كه استفاده از MTBE را كاهش دهد.
- پيشنهاد داده شد كه EPA به دنبال مكانيزمي براي اطمينان از اينكه هيچ نقصاني در بهبود كيفيت هواي جاري بوجود نيايد.
متعاقباً، EPA قدمهايي اصلاحي و قانوني براي مواجه شدن با اين دستور برداشته است كه شامل:
قانوني:
EPA در حال آماده كردن مشاورههاي فني براي كنگره در جهت ايجاد راهكارهاي قانوني نشان داده شده ميباشد كه پيشنهادات هيئت را مورد خطاب قرار ميدهد. به طور ويژه، در 20 مارس 2000، رئيس “Bucnner”, EPA و Glickman، دبيركل كشاورزي به نيابت از طرف Clinton-Gore Admistration، يك چارچوب قانوني براي تشويق انجام يك عمل كنگرهاي سريع براي كاهش و يا حذف MTBE و افزايش توجه به سوختهاي تجديدشدني همچون اتانول ايجاد كردند.
اصلاحي:
همچنين در 20 مارس 2000 رئيس EPA، Browner از شروع عمليات اصلاحي تحت عمل كنترل مواد سمي (TSCA) براي كاهش و يا حذف MTBE در بنزين با حفظ خاصيت هواي پاك مفيد خبر داد.
هنگامي كه كنگره صد و ششم برقرار بود بالغ بر 18 لايحه كنگرهاي در رابطه با MTBE تصويب شده بود. به هرحال، هيچ قانون جديدي در رابطه با نگرانيهاي موجود ملي درباره MTBE تصويب نشده بود. واضح است كه كنگره به طور جدي به دنبال حل مشكل MTBE و اكسيژن مورد نياز بود. كارخانه اتانول، معتقد است درخواست Clinton-Gore يك پيشنهاد مخاطرهآميز است و سياستگذاران تهية اتانول در ايالت را در مورد از دست دادن اكسيژن مورد نياز دودل كرده است. ائتلاف اتانول از نظر سياسي بسيار قدرتمند است و حمايت رهبر اقليت سنا Tom-Dasche و سخنگوي كاخ سفيد Dennis Hastest را شامل ميشود. ائتلاف پرواتانول به راحتي هرگونه قانوني را مبني بر تحريم MTBE و حذف اكسيژن بلوكه مي كند. به طور معكوس، لايحهاي كه تنها MTBE را تحريم ميكند، به وسيله آن به دست آوردن احتياجات اكسيژن آميخته شده و اجبار پالايشگاهها به استفاده از اتانول در تمام بنزينهاي RFG توسط قانونگذاران كاليفرنيا و شمال شرق ايالات متحده بلوكه ميشود.
با مقاومتي كه در برابر قانون اتحاديه بوجود آمد كاليفرنيا به دنبال انتخاب سوم ميباشد. ايالت از EPA درخواست كرده است به از بالا بردن اكسيژن مورد نياز صرفنظر كند. EPA اختيار اعطاي چنين لغوي را دارد و در فوريه اعلام كرد كه اميدوار است بررسي درخواست به عمل آمده توسط كاليفرنيا را تا اوايل تابستان كامل كند. هيچ گونه اعلامي تا امروز نبوده است.
انداختن لغوكنندهها به مرحله ايالتي بهترين راهحل موجود بود و توافق و رضايت عام را در برداشت مبني بر اينكه اين راهي است كه براي حل اين مشكل مورد نياز است. ايالات ميتوانند بهترين گزينهاي كه برايشان سود دارد را انتخاب كنند و سريعاً جهت خروج MTBE اقدام كنند.
دستور اجرايي از فرماندار Davis و پيشنهاد Blue Ribbon Panel رقابت جديدي براي پالايشگاهها و توليدكنندههاي پتروشيمي ايجاد كرد. واضح است كه اين تنها اعلامي در جهت فقدان اكتان نيست بلكه بسيار بزرگتر است. ديگر موضوعات مربوط به فقدان MTBE شامل:
الف) دستور اكسيژن ايالتي
عليرغم دستور ايالتي مبني بر خروج MTBE، برنامه RFG فدرال، كه در جنوب كاليفرنيا به كار ميرود به كمترين مقدار اكسيژن نياز دارد چنانچه در ديگر ناحيههاي RFG فدرال به كار ميرود. فرماندار Danis تعيين كرده است كه California EPA با سناتور Feinstein و CCD به منظور دستيابي به حق عبور از لايحه 645 سنا كار كنند. اين قانون اختياري به مدير سازمان حفاظت از محيط زيست اعطا ميكند براي لغو كامل احتياجات Clean Air Act به اكسيژن در بنزين فرمولبندي شده براي ايالاتي همچون كاليفرنيا كه برنامه بنزيني منحصر به خود را براي دستيابي به تعادل بهبود كيفيت هوا دارند. چه برنامه گستردهاي براي خروج MTBE باشد يا نباشد، پالايشگاهها امكان آميختن اتانول را دارند. از نظر پالايشي، نخستين مانع و ضرر اتانول محدوديت تركيب و پيچيدگي RVP ميباشد.
ب) اتانول
اتانول كمكحلالي است كه هم در آب و هم بنزين قابل حل است. اين بدان معني است كه آب شامل اتانول بيشتر در بنزين حل ميشود. بنابراين نشت gasohol از مخازن ذخيره بنزين در ترمينالها و يا ايستگاههاي پر كردن آن، احتمال آلوده كردن آب زيرزميني بيشتري را توسط هيدروكربنهاي آن ميدهد. اين مطلب بيانگر اين است كه احتياج بيشتري براي جلوگيري از ترشح تركيبات در تجهيزات ترمينالها نسبت به پالايشگاههاي مورد نياز است. در حال حاضر زيربناي كافي براي اين نوع تركيب در دسترس نيست ولي با صرف زماني كافي، اين موضوع، مانعي به نظر نميرسد.
افزودن اتانول به بنزين فشار تبخير (Rvp) را تقريباً psi1 بالا ميبرد، حتي اگر غلظت اتانول بسياركم باشد. بنابراين پالايشگاهها بايد بنزيني پايهاي و اساسي با Rvp پايينتري بسازند كه با شاخصهاي تنظيمي كه مانع تبخير بنزين در جو براي تشكيل بخار شيميايي و افزايش سموم ميشود، تهيه كنند. شاخصهاي بنزين با Rvp پايين ميزان بنزين را كاهش ميدهد كه ميتواند از بشكههاي خام بدون مراحل عمليات افزايشي توليد شود.
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.