إن عملية التفكيك في المستقبل هي واحدة من أقدم وأفقر عمليات التشقق الحراري المستخدمة في مصافي النفط من أجل رفع مستوى المخلفات الثقيلة، ومن خلال تطبيق درجات حرارة متوسطة )نحو ٠٣٤-٥٠٠ درجة مئوية( وفترات الإقامة القصيرة نسبياً )١-٥١ دقيقة(، فإن التفكك في مواجهة التفكك في الموازين الناشئة من حيث الطاقة، مما يجعلها مناسبة للاختراق في النفط أو كبائن.

الحالة الراهنة لتكنولوجيا المعلومات المرئية

وتمارس الوحدات الحديثة لتفكيك المصابيح على مبدأ التشقق الحراري البسيط، أو كسر جزيئات الهيدروكربون الطويلة المدى إلى مركبات أصغر حجماً وأقل نقطة، ويمكن تشكيل العملية إما على أنها مكسرة للغاز المكسور (تصاميم الصخري) أو على مشغل للضغط بالفرن، حيث تعرض هذه المركبات للسيطرة على قطع الشدة.

والتحدي الرئيسي في العمليات الحالية لتفكيك المواجهات هو تحقيق التوازن بين التحويل ونوعية المنتجات، ويؤدي التشقق المفرط إلى تكوين غاز جاف، وزيادة ترسب الفحم على جدران المفاعلات ومعدات المجرى السفلي، وعدم الاستقرار في المنتج النهائي للنفط، وبالتالي فإن المشغلين يتحكمون بعناية في درجة الحرارة ووقت الإقامة لتحقيق تخفيض في مستويات النسيج بنسبة 50-80 في المائة مع التقليل إلى أدنى حد من تكوين المنتجات الثانوية.

غير أن التكنولوجيا الحالية تواجه عدة قيود، حيث أن استهلاك الطاقة مرتفع من 30 إلى 50 كيلوواط في المائة لكل برميل من المواد الغذائية، وهو ما يسهم إسهاما كبيرا في البصمة الكربونية للمصافي، كما أن هذه العملية تنتج كميات من الكوكايين تصل إلى 2 إلى 5 في المائة، ويجب إزالتها بصورة دورية عن طريق عمليات التفكيك، مما يؤدي إلى انخفاض الوقت وتكاليف الصيانة، وعلاوة على ذلك، فإن نوعية المنتجات من تكسير المعادن تكون في كثير من الأحيان أقل من ذلك نتيجة لعمليات أكثر تكلفة مثل الهيدروك.

الاتجاهات والابتكارات الناشئة

إن مستقبل الاختراق يتوقف على الابتكارات التي تعالج أوجه الانتكاس المتأصلة مع الحفاظ على مزاياه الاقتصادية، وهناك عدة اتجاهات واعدة تعيد تشكيل المشهد التكنولوجي.

تحطيم الرؤية الحفازة

وربما كان أهم تطور هو إدخال عوامل حفازة في عملية التكسير، كما أن اختراق الطاقة الحرارية يعتمد على الطاقة الحرارية فقط لكسر الهيدروكربونات، ولكن إضافة عوامل حفازة يمكن أن تقلل درجة حرارة التشغيل المطلوبة من 50 إلى 100 درجة مئوية، مما يقلل من استهلاك الطاقة ويكبح الغازات وتشكيلات الكويكات.

تكامل العمليات مع وحدات التحسين الأخرى

كما أن عمليات التكسير الحديثة لا تُعتبر وحدة قائمة بذاتها وإنما تشكل جزءا من استراتيجية متكاملة للارتقاء، ومن ذلك مثلا أن التكسير مع عامل تأخر في إنتاج الطاقة يتيح للعامل المُثلج أن يُعالج ما قبل البقايا، ويقلل العبء على الكوكايين، ويُحسّن إنتاج السائل عموما.

استعادة الطاقة وإدماجها في الحياة

إن كفاءة الطاقة هي محور تركيز رئيسي بالنسبة للتصميمات المسببة للاختراق في المستقبل، إذ أن الوحدات الحديثة تضم شبكات متقدمة لتبادل الحرارة تسترد حرارة النفايات من ثعبان المفاعل وتستخدمها لتسخين العجلات أو توليد البخار، وتستخدم أدوات تحليل الخنازير ومحاكاة العمليات لتحقيق التكامل الأمثل للحرارة، وتحقيق تخفيضات في استهلاك الوقود الفرني بنسبة تصل إلى 30 في المائة، بل وتستخدم بعض المصممات " متحكمة الأخرى " لتقليلا من الضغط.

مراقبة العمليات المتقدمة ورسملها

ويحول تطبيق [التحكم المتطور في العمليات] والتكنولوجيات الرقمية عمليات الفرز، إذ إن نموذجاً للتعلم الذكائي والآلات ([FLT:]) لا يتيحان أيضاً للنموذجين اللذين يقدمان فيهما نظام اختبارات الغازات (FLT: 1) أن يُتوقعاً أن تكون هناك مشاكل في إنتاجية المواد الرقمية، وذلك على سبيل المثال، يمكن للعامل أن يُحدّ من مخاطر التكسير الرقمية.

التطورات المحتملة في المستقبل

وفي ضوء ما سبق، فإن البحوث تضغط على حدود التكنولوجيا المتطورة في عدة اتجاهات، ويمكن لهذه التطورات أن تعيد تحديد دور التفشي في مصفى المستقبل.

مصانع العوالق وبيئات رد الفعل

ومن المرجح أن يتجاوز التكوين الحافز في المستقبل الأحماض الصلبة البسيطة إلى المواد النانوية المصممة، مثل الزيلات الهرمية التي تستخدم شبكات الشعر المثلى التي يمكن أن تعالج الجزيئات الكبيرة من المواد الهيدروفلورية الموجودة في المخلفات الثقيلة، ويظل مفهوم آخر هو استخدام الحفازات المتجانسة (مثلاً، مركبات الكبتة العضوية) التي تفرق مع وجودها في مجال التغذية.

عملية الدمج والتأهيل والتشغيل المستقل

ومع أن خامات التعلم الآلي أصبحت أكثر تطوراً، فإن الخطوة التالية هي عملية مستقلة تماماً في مجال التفكيك، ويمكن أن تؤدي نماذج التعلّم من أجل تعزيزها باستمرار إلى تعديل آلاف البارامترات - معدلات إطلاق النار في الفضاء، وسرعة الضخ، وتدفقات الكتل، وسحب المنتجات - إلى الحفاظ على الأداء الأمثل على الرغم من التباينات في التغذية، كما أن هذه النظم ستُدرَّب على البيانات التاريخية ومدخلات الميكانيكية في الوقت الحقيقي، والتعلم من عمليات التصريف السابقة والتكيف مع الظروف الجديدة.

المواد الأولية البديلة والتجهيز المشترك

كما أن الأكاذيب التي تُمارس لتطهيرها من المواد الكيميائية، والتي لا تُحدث سوى كميات كبيرة من المواد الكيميائية، والتي تُستخدم في عمليات التخصيب، والتي تُستخدم في عمليات التخصيب، والتي تُجرى في إطارها عمليات الخفض التي تُجرى في المواد الكيميائية، والتي تُستخدم فيها أجهزة التخصيب، والتي لا تُحدث أيضاً، مثل اختبارات التحلل الحرارية الأحيائية، أو البلاستيك المُتُحدث في النفايات.

تجديدات تصميم المفاعل

والمفاعلات التقليدية المثبطة هي أساسا أنابيب أو طبول مسخنة ذات مزيج محدود، وتهدف تصميمات المفاعلات الجديدة إلى تحسين الحرارة والنقل الجماعي، ويتمثل أحد المفاهيم في مفاعل للشبكة الميكانيكية مع ارتفاع نسب الحرارة السطحية إلى الحجم تسمح بضبط درجات الحرارة على وجه الدقة والتصفير السريع، وتخفف من حدة التكسير الثانوي.

الآثار المترتبة على الصناعة

ولتطور التكنولوجيا المتطورة آثار عميقة على صناعة التكرير، الاقتصادية والبيئية على السواء.

الاقتصاد والعودة إلى الاستثمار

أما بالنسبة لـ[العمليات الهندسية الثقيلة]، فإن التفسير يوفر مسارا منخفض التكلفة نسبيا لرفع مستوى المخلفات، غير أن الهوامش ضئيلة، فالابتكارات التي تقلل استهلاك الطاقة وتزيد من العائد وتمتد بشكل مباشر إلى تحسين ربحية وحدة التفريغ، ويمكن أن تؤدي مثلا إلى زيادة إنتاجية الاختراقات القيمة بنسبة تتراوح بين 5 و15 في المائة، وهي قدرة محسنة على الصقل

الامتثال البيئي والتنظيمي

كما أن وضع لوائح صارمة بشأن محتوى الكبريت في الوقود البحري (IMO 2020) والانبعاثات من المصافي يرغم المشغلين على الحد من الأثر البيئي لتفريغ السائل، كما أن عمليات التدرج الأقل تركيزاً هي أقل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لكل برميل، وتقليص تكسير السائل من الحاجة إلى إعادة تدوير النفط بعد معالجة مواصفات كبريت (بما أن الحافز يمكن أن يزيل أيضاً بعض المواد السولفية).

الأثر على وحدات قائمة المنتجات وضوابطها

إن إنتاج المفرقعات المكسورة - الغاز والنفاثا وزيت الوقود - هي عادة أقل جودة من نوعية المنتجات المستخرجة من الهرولة المائية، غير أن زيادة الاختراق في الحفز، قد تؤدي إلى تضييق الفجوة في النوعية، ويمكن أن يكون النفط الناجم عن اختراق الوقود معالجاً مباشراً ومختلطاً بالديزل، بينما يمكن إصلاح كتل النفاثة لجعل كميات الوقود عالية من المذيبات.

متطلبات المهارات وتنمية القوى العاملة

وسيتطلب اعتماد التكنولوجيات الرقمية والمحفزات المتقدمة مجموعة جديدة من المهارات من مشغلي ومهندسي المصافي، وسيصبح علم البيانات والتعلم الآلي والهندسة للتفاعل الكيميائي جزءا لا يتجزأ من عملية الاستخدام الأمثل، وسيحتاج الإصلاح إلى الاستثمار في برامج التدريب وجذب المواهب من الميادين الرقمية، غير أن التشغيل الآلي للعديد من المهام الروتينية يمكن أن يقلل من عدد المشغلين اللازمين، ويحول القوة العاملة إلى أدوار تحليلية أكثر، ويجب على الصناعة أن تخطط لهذا الانتقال لتجنب الثغرات في المهارات.

خاتمة

إن التفكير، بمجرد النظر في عملية حرارية بسيطة موجهة نحو البدانة، يمر بنهضة، وفتح النظرة الحفازة، وتكامل العمليات، والتفاؤل الرقمي، وتصميم المفاعلات الجديدة، يتحول إلى تكنولوجيا أكثر كفاءة وانتقائية ومستدامة بيئياً، وهذه الابتكارات ستمكن من معالجة الثغرة الأكثر تهوية، والارتقاء في الوقت الذي يفي بمعايير الانبعاثات الأكثر صرامة، وتحسين إمكانية تحقيق الربح.