الابتكارات في مجال إنتاج النفط الخام من أجل إنتاج المنتجات على النحو الأمثل

لاينار ضد نماذج الإقراض غير اللينيرة

ومن الناحية التاريخية، استخدمت شركات التكتل الخطي للصبغة، مثل استخدام محتوى خط الجاذبية أو الكبريت على أساس الوزن أو الحجم، غير أن العديد من الممتلكات الحاسمة - لا سيما تلك المتعلقة بالتحلل ونتائج المنتجات - تُظهر سلوكاً قوياً غير خطي.() وتُستخدم الآن محركات الدمج المتقدمة نماذج غير تجريبية للوصلات ونموذجات الشبكة الخلقية المدربة على البيانات المختلطة تاريخياً.

الابتكارات التكنولوجية الحديثة

التحليل التكويني للتاريخ الحقيقي والتركيب

ومن أهم التطورات نشر نظم المزلاجات الداخلية المجهزة بمحللات في الوقت الحقيقي، ويمكن للمطياف القريبة من الاشعة ورامان أن تقيس الآن الممتلكات الخام الرئيسية مباشرة في خط الأنابيب، حيث توفر ردود فعل فورية على حلقات التحكم، وتحل هذه المحللات محل الأساليب القديمة القائمة على المختبر والتي أدخلت ساعات من التأخير، وتستخدم نظم التمزيق هذه البيانات لتكييف معدلات التدفقات المحددة باستمرار.

فعلى سبيل المثال، يمكن أن يُشكل مركب معالج مكثف متعدد المواد الخام من مصادر مختلفة خلاطاً خطياً يوازن بين تدفقات خزانات التخزين لتحقيق حد ثابت من الخام يدخل وحدة مكافحة التصحر، مما يلغي الحاجة إلى عمليات كبيرة ومكلفة وبطيئة لتمزيق الصهاريج، كما أن الخلاط الداخلية الآلية، مثل تلك التي تقدمها [FLDC:0] نظم إعادة تصميم المنتجات [يوكو:1] أو

تعلم الآلات والاستخبارات الفنية في مجال التعظيم

وقد حولت نماذج التعلم من الآلات من التكوين الخام من تفاعل إلى انضباط تنبؤي، وقد تقترن بيانات المزج التاريخي بمكتبات المقذوفات ونماذج أداء الوحدات، وتدريب الخوارزميات على التوصية بإضافة مزيج أمثل للأهداف الاقتصادية المعينة، وتنظر هذه النماذج في قيود مثل حدود الكبريت في المجرى الوسيط، وقدرات خزانات التخزين، وقدرات البرمجة في إطار وحدة التتابع.

وتشمل التطبيقات العملية ما يلي:

• Online optimization motors] that run every 5 to 15 minutes, updating blend recipes as crude qualities drift or market prices change.
• الصيانة الموصى بها لمعدات الخلط بواسطة تحليل بيانات الاستشعار عن الشذوذ التي تشير إلى إضعاف المحللين أو ارتداء صمامات التحكم.
• Scenario analysis] tools that evaluate the impact of buy a new crude grade on the entire product slate, factoring in processing costs and product values.

التوائم الرقمية والحياكة - التنويم

ويمكن أن تتضمن هذه المحاكاة نماذج عملية صارمة، بما في ذلك التطهير الخام، والارتقاء بالوحدات المدمجة إلى وحدات المجرى المائي، واختبار استراتيجيات التمزيق دون المخاطرة بالإنتاج الفعلي، وأن تتضمن نماذج عملية متطورة، بما في ذلك التطهير من التآكل الخام، والارتطام بالهيدروك، وخلط المنتجات، للتنبؤ بالأثر الكامل لتغير الخليط الخام.

كما تدعم التكنولوجيا الرقمية التوأم التدريب للمشغلين والمهندسين، وتبني حدساً عن كيفية نشر قرارات التمزيق عبر المصفاة، وقد قام مقدمو خدمات المحاكاة الرائدة مثل أسبنتك وهونيويل بإدماج نماذج المزج في منابرهم الرقمية، وعندما تقترن هذه الأدوات ببيانات النباتات في الوقت الحقيقي، يمكن أن تكشف عن البارامترات العائمة النموذجية وتحديثها تلقائياً، مع الحفاظ على الدقة مع مرور الوقت.

الفوائد العملية للإقراض المتقدم من أجل تحقيق الاستخدام الأمثل لسجلات المنتجات

تحسين نوعية المنتجات ومواصفاتها

فالإدماج الافتراضي يعزز مباشرة نوعية المنتجات النهائية، ففي حالة البنزين، والتحكم الصارم في رقم الغليان، والضغط على بخار الريد، ومنحنى التحلل، يكفل أن يفي المنتج النهائي بمعايير تنظيمية ومعايير أداء دون الإفراط في الإنفاق على مكونات الأقساط، وفي تركيبات الديزل، والثغرات المتراكمة في الخزان، والنقطة السحابية، ومحتويات الكبريت.

تحقيق الاستخدام الأمثل اقتصاديا في ظل ظروف السوق المتغيرة

وتتوقف ربحية المصافي على قيمة مخرجها، الذي يتغير يومياً مع أسعار السلع الأساسية وأنماط الطلب، وتشتمل نماذج التخزين المتقدمة على بيانات أسعار الصرف في الوقت الحقيقي بالنسبة للنفط الخام، والوزن، والديزل، ووقود الطائرات، وزيت الوقود، والوقود الكيميائي، ويمكن أن تتحول المصافح إلى أعلى المنتجات المضاف إليها الطلب على الغازات الخام.

الامتثال التنظيمي والأداء البيئي

كما أن الأنظمة البيئية تحد بشكل متزايد من تكوين المواد الوسيطة الخام والمنتجات المكتملة، كما أن قاعدة المنظمة البحرية الدولية لعام 2020 بشأن كمية الكبريت في وقود النقل بنسبة 0.5 في المائة، مما يرغم المصافي على إنتاج وقود بحري متوافق مع متطلباته أو الاستثمار في أجهزة تنقية الغازات العادمة، ويؤدي الإقراض دورا رئيسيا: من خلال مزيج زيت الوقود العالي الإكبريت مع مخزونات منخفضة من الوقود (مثلا الديزل أو الغاز).

ومن منظور البيئة، يؤدي تحسين التذبذب إلى تقليل الحاجة إلى التجهيز الثانوي الكثيف للطاقة، فعلى سبيل المثال، فإن الخليط الخام الذي ينتج زيت غاز فراغ منخفض الكبريت يقلل من حدة الشدة المطلوبة في الماء، ويخفض استهلاك الطاقة وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون، وقد بدأت بعض المصافي بإدراج أهداف كثافة الكربون في تذبذبها الأمثل، متوافقة مع أهداف الشركة الصافية الصفرية.

المرونة التشغيلية والتخفيف من المخاطر

إن أسواق النفط الخام متقلبة بطبيعتها، مع انقطاع الإمدادات، وبطانة الصف، وتقلبات الأسعار، ويمكن أن يؤدي التحسّن الذي ينطوي على قدرة على الدمج المرن إلى استبدال حجر واحد بالنسبة لفئة أخرى إذا أصبح مستوى غير متاح أو غير اقتصادي، وتشمل نظم التخزين الأمثل إدارة المخزون ووحدات تحديد مواعيد الصهاريج التي تكفل الاستخدام الأمثل للخزانات المخزنة.

وعلاوة على ذلك، يمكن أن يساعد التزييف المكثف على تجهيز الفرص التي تفرزها الخماسات أو غير المستقرة أو الصفوف غير العادية دون انتهاك القيود المفروضة على العمليات، وعلى سبيل المثال، يمكن أن يختلط هذا الخردة العالية جداً (الرقم الإجمالي للحمض، TAN) مع انخفاض مستوى الأرباح (Crudes) لإبقاء الشبكة تحت حدود التآكل في وحدة مكافحة المخدرات.

دراسة حالة: تنفيذ نظام أكفأ للإقراض من أجل التنمية الصناعية

وقد جهزت مصفاة متوسطة الحجم في آسيا تبلغ طاقتها 000 200 برميل يوميا مزيجا من الخماسيات المتوسطة والشمالية والأفريقية والدنيا، وواجهت المصافحة تحديات مع عدم اتساق إنتاج المنتجات، وتواتر المنتجات غير العادية التي تتطلب إعادة المعالجة، وارتفاع تكاليف الطاقة، وبعد برنامج للتحول الرقمي مدته سنتان، نشرت المصفوفة جهازا مدمجا للنموذج الرقمي يدمج فيه معادلات ذات الزمن الحقيقي.

وقد أظهرت النتائج بعد ستة أشهر من بدء العمل تحسينات كبيرة:

• Yield improvement of 1.8%] for diesel, the highest-margin product, achieved by tuning the crude blend to shift the TBP curve favorably.
• Reduction in energy consumption] of the crude heater and hydrotreater by 4% due to fewer re-runs and lower severity operations.
• Reduction in off-spec events] by 60%, minimizing re processing costs and lost production.
• Annual margin improvement] estimated at $15 million, with a payback period of less than 18 months for the technology investment.

كما وفر النظام للمشغلين لوحات مدوّنة تبين قيمة اقتصادية آنية لكل خيار من خيارات المزيج، مما أتاح اتخاذ قرارات أسرع خلال اضطرابات العرض الخام، ويعالج المكبس الآن فرصتين أو ثلاث فرص إضافية في السنة كانت قد تجنبت في السابق بسبب التعقيد المختلط.

الاتجاهات المستقبلية: تكامل التكنولوجيات الرقمية والاستدامة

التحليلات الافتراضية والتأديبية لنظام تكرير الأنتر

ومع نضج التعلم الآلي، سيزداد إدماج التخزين الأمثل مع مهام أخرى في مجال المصفاة - الإصلاح الحاسبي، والتعقب الهيدروكتري، والهدرائي، ونزوح المنتجات، وستوصي نماذج التعبئة النهائية بالشرائح الخام، وحركات الدبابات، وظروف تشغيل وحدات العمليات في وقت واحد، وهذا النهج الكلي الذي يسمى أحيانا " الاستخدام الأمثل على نطاق المؤسسات " ، يتطلب موارد مستهلكة ضخمة، ولكن يمكن أن تكون قابلة للتكليف.

ولن يوصي التحليل الوصفي فقط بتصفيات مختلطة بل سيوصي أيضا بالاحتفاظ بالجدول الزمني، والتنبؤ باختلالات الحفازة، ومواءمة عمليات الشراء الخام مع دورات التسعير، وستتعلم هذه النظم باستمرار من بيانات المصفاة، والتكيف مع الظروف السوقية المتغيرة، والأداء البطيء التطور للمعدات.

Blending for Low-Carbon and Circular Feedstocks

وقد يؤدي الدافع إلى إزالة الكربون إلى خلق فرص جديدة للخلط، إذ أن التكريرات تستكشف التجهيز المشترك للمواد الكيميائية البيولوجية مثل الزيوت النباتية، والدهون الحيوانية، والزيوت السائلة من النفايات البلاستيكية إلى جانب النفط الخام، ويستلزم إنتاج هذه المواد الوسيطة المتجددة إدارة دقيقة لمحتوى الأكسجين، والحماض، والتوافق مع الحفازات القائمة.

وبالإضافة إلى ذلك، قد تؤثر اعتبارات احتجاز الكربون وتخزينه على قرارات الدمج، إذ أن أي خام مع محتوى أقل من الكربون لكل برميل من المنتجات سيكون له أثر كربوني أدنى، ومع توسع أسعار الكربون، ستدرج المصافِّرات تكاليف الكربون في المهمة الموضوعية المتمثلة في الخلط الأمثل.

حاسبة وحساب ذاتي

أما الحدود التالية فهي تذوب مستقلة تماما، حيث تستضيف أجهزة الحوسبة نماذج لضبط مختلطات مباشرة مع الحد الأدنى من التدخل البشري، حيث أن 5 جي وصناعات إيوت، وبيانات الاستشعار، وإشارات المراقبة في حالة الطوارئ الثانية، مما يتيح الاستجابة السريعة لتقلبات النوعية، ويمكن أن تؤدي نظم الخلط المستقلة ذاتيا إلى تقليص فترات دورة الدمج من ساعات إلى دقائق، مما يتيح تحقيق تغييرات فورية في مستوى موثوقية الموردات.

خاتمة

كما أن الابتكارات في تكتل النفط الخام - بدءاً من التحليلات الحالية والتعلم الآلي إلى التوأم الرقمي والنظم المستقلة - تعيد تشكيل الكيفية التي تُفضي بها المصافي إلى الحد الأمثل من سجل منتجاتها، وهذه التكنولوجيات تتيح التحكم الأقوى في جودة التغذية، وتغتنم الفرص الاقتصادية، وتدعم الامتثال للأنظمة البيئية المتشددة بشكل متزايد، ومع أن التحول الرقمي يتسارع ويصبح دعامة مركزية لاستراتيجية المصفاة، فإن تذبذب البيانات في المستقبل سيستمر في التطور من خلال مزيج ميكانيكي متطور.