ارزیابی محیط‌ زیستی چرخه حیات سیستم سردسازی پروپان در تأمین سرمایش مبدل‌های حرارتی پالایشگاه گاز بید بلند خلیج فارس

آرپناهی, مزدک; سیاحی, سهیل; پیغمبرزاده, محسن

ارزیابی محیط‌ زیستی چرخه حیات سیستم سردسازی پروپان در تأمین سرمایش مبدل‌های حرارتی پالایشگاه گاز بید بلند خلیج فارس

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

مزدک آرپناهی ¹^{، 2}

سهیل سیاحی ³^{، 2}

محسن پیغمبرزاده ¹^{، 2}

¹ گروه مهندسی شیمی، واحد ماهشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، ماهشهر، ایران

² دانشکده معدن، نفت و انرژی، واحد ماهشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، ماهشهر، ایران

³ گروه شیمی، واحد ماهشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، ماهشهر، ایران

چکیده

باتوجه‌به نگرانی‌های فزاینده جهانی در مورد اثرات محیط‌ زیستی فعالیت‌های صنعتی و اقتصادی، ارزیابی چرخه حیات به‌عنوان ابزاری جامع و سیستماتیک برای کمی‌سازی و تحلیل این اثرات در تمام مراحل عمر یک محصول، فرایند یا سیستم، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در همین راستا، پژوهش حاضر باهدف بررسی و ارزیابی اثرات محیط‌ زیستی سیکل سردسازی پروپان که برای تأمین سرمایش موردنیاز مبدل‌های حرارتی در مجتمع تأسیسات و مخازن صادراتی شرکت پالایش گاز بید بلند خلیج‌فارس به کار می‌رود، انجام شد. به‌منظور انجام این ارزیابی، از سه روش شناخته ‌شده ارزیابی چرخه حیات شامل IMPACT 2002+، CML baseline و ReCiPe 2016 endpoint در نرم‌افزار سیماپرو استفاده شد. نتایج حاصل از این روش‌ها در ارزیابی اثرات محیط‌ زیستی سیکل سردسازی پروپان نشان داد: در روش IMPACT 2002+ ، از 15 طبقه اثر، بیشترین تأثیر به ترتیب مربوط به کاهش انرژی‌های تجدیدناپذیر برابر 000512/0، اثر تنفسی ناشی از مواد معدنی برابر 000132/0 و گرمایش جهانی برابر 000117/0، بوده است. در بررسی ۴ طبقه آسیب نهایی این روش (شامل سلامت انسان، کیفیت اکوسیستم، تغییر اقلیم و منابع)، نیز بیشترین آسیب متوجه منابع انرژی با میزان 000512/0 بوده است. همچنین، نتایج حاصل از کاربرد روش CML baseline در ارزیابی اثرات محیط‌ زیستی سیکل سردسازی پروپان نشان داد که بالاترین رده پیامدها به ترتیب مربوط به سمیت آب‌های آزاد با میزان نرمال شده 12-E44/2 و کاهش منابع فسیلی با میزان 12-E31/2 است و گرمایش جهانی (13-E41/2) و اسیدی شدن (13-E25/3) در رده‌های بعدی قرار دارند. علاوه بر این، بررسی نتایج نرمال‌سازی و وزن‌دهی در ۲۲ طبقه اثر با استفاده از روش ReCiPe 2016 endpoint، حاکی از آن بود که طبقات گرمایش جهانی (سلامت انسان) با میزان 000159/0، سمیت غیرسرطان‌زا برای انسان با میزان 000055/0، گرمایش جهانی (اکوسیستم‌های خشکی) با میزان 000034/0، کاهش سوخت‌های فسیلی برابر 000026/0 و تشکیل ذرات معلق برابر 000018/0، به ترتیب بیشترین شاخص نرمال‌سازی را به خود اختصاص داده‌اند. نتایج حاصل از هر سه روش، به‌وضوح نشان داد که برجسته‌ترین سهم در اثرات محیط‌ زیستی این سیستم، عمدتاً ناشی از مصرف پروپان به‌عنوان مبرد، به‌ویژه در حوزه‌های کاهش منابع تجدیدناپذیر، گرمایش جهانی و سمیت اکوسیستم‌ها است. این یافته‌ها بر اهمیت انتخاب و مدیریت بهینه مبردها در سیستم‌های سردسازی و ضرورت تمرکز بر کاهش نشتی مبرد و ارزیابی جامع مبردهای جایگزین با کارایی انرژی بالاتر و ردپای محیط‌ زیستی کمتر در طول چرخه حیات جهت دستیابی به پایداری بیشتر در صنایع پالایشگاهی تأکید می‌کند.

کلیدواژه‌ها

ارزیابی چرخه حیات

پالایشگاه گاز

سیکل سردسازی پروپان

اثرات محیط زیستی

نرم افزار سیماپرو

موضوعات

نفت، گاز و پتروشیمی

[1] Mohamadi-Baghmolaei M., Hajizadeh A., Zahedizadeh P., Azin R., Zendehboudi S., Evaluation of Hybridized Performance of Amine Scrubbing Plant Based on Exergy, Energy, Environmental, and Economic Prospects: A Gas Sweetening Plant Case Study, Energy, 214: 118715 ‌ (2021).

[2] Eliceche A.M., Corvalán S.M., Martínez P., Environmental Life Cycle Impact as a Tool for Process Optimisation of a Utility Plant, Computers & chemical engineering, 31(5-6): 648-656 ‌ (2007).

[3] Jolliet O., Myriam S., Pierre C., Analyse Du Cycle De Vie: Comprendre et Réaliser un Écobilan, EPFL Press, 23 (2010). ‏

[4] Telenko C., Seepersad C.C., Webber M.E.A., Compilation of Design for Environment Principles and Guidelines, In International design engineering technical conferences and computers and information in engineering conference, 43291: 289-301(2008).

[5] Harold M.P., Ogunnaike B.A., Process Engineering in the Evolving Chemical Industry, AIChE journal, 46(11): 2123-2127 ‌ (2000).

[6] Anastas P.T., Lankey R.L., Life Cycle Assessment and Green Chemistry: The Yin and Yang of Industrial Ecology, Green Chemistry, 2(6): 289-295‏ (2000).

[7] Seager T.P., Theis T.L., A Uniform Definition and Quantitative Basis for Industrial Ecology, Journal of Cleaner Production, 10(3): 225-235‏ (2002).

[8] Gillani S.T., Belaud J.P., Sablayrolles C., Vignoles M., Le Lann J.M., Review of Life Cycle Assessment in Agro-Chemical Processes, Chemical Product and Process Modeling, 5(1)‏: (2010).

[9] Dudley B., BP Statistical Review of World Energy 2018. Energy Economic, CENTRE for Energy Economics Research and Policy, British Petroleum, 5: (2018).

[10] Namvar H., Ramezanpoor G., Aramesh A., Nasrabadi A.M., Pirzadeh M. Increase of Bandar Abbas Oil Refinery Feedstocks and Products by Performing Direct Injection of Gas Condensate to the Atmospheric Tower, Farayandno, 7(39): 15-22‏ (2012).

[11] Rikhtegar F., Strategies for Reforming the Pattern of Energy Consumption in the Oil Industry, QJ Res, Educ, News Info Energy Consump Optim,‏ (2014).

[12] Tamazian A., Rao B.B., Do Economic, Financial and Institutional Developments Matter for Environmental Degradation? Evidence from Transitional Economies, Energy economics, 32(1): 137-145. (2010).

[13] Raimi D., Zhu Y., Newell R.G., Prest B.C., Global Energy Outlook 2024: Peaks or Plateaus, Resources for the Future: Washington, DC, USA,‏ (2024).

[14] Naseri K., Noorpoor A., Razavian F., Khoshmaneshzadeh B., Life Cycle Assessment of Crude Oil Processing by Energy Management Approach, Pollution, 9(1): 183-194. (2023).

[15] Dargahi H., Bahrami Gholami M., The GHGs Emissions Determinants in Selected OECD and OPEC Countries and the Policy Implications for Iran: (Panel Data Approach), Iranian Energy Economics, 1(1): 73-99 (2011).

[16] خلیلی گرکانی، امیرحسین.، بازیابی گازهای همراه نفت و فلر به منظور تولید سوخت و انرژی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، 41(3): 293-304 (2022).

[17] مسعودنیا، محمد.، کشوری، محمد.، حق پرست خانکهدانی، حسن.، فهندژ، مهدی.، کاهش میزان فلرینگ: مطالعه موردی یک پالایشگاه گازی، کنفرانس مدیریت انرژی در صنایع نفت و انرژی، 1 تا 9، (1391).

[18] Krishna I.M., Manickam V., Environmental Management: Science and Engineering for Industry, Butterworth-Heinemann,‏ (2017).

[19] McIntosh A., Jennifer P., Science and the Global Environment: Case Studies for Integrating Science and the Global Environment, Elsevier, 2016.‏

[20] Ross S., Evans D., Use of Life Cycle Assessment in Environmental Management, Environmental Management, 29(1): 132-142‏ (2002).

[21] Hellweg S., Fischer U., Scheringer M., Hungerbühler K., Environmental Assessment of Chemicals: Methods and Application to a Case Study of Organic Solvents, Green Chemistry, 6(8): 418-427‏ (2004).

[22] Sikdar S.K., Journey Towards Sustainable Development: A Role for Chemical Engineers, Environmental Progress, 22(4): 227-232. (2003).

[23] Domènech X., Ayllón J.A., Peral J., Rieradevall J., How Green is a Chemical Reaction? Application of LCA to Green Chemistry, Environmental science & technology, 36(24): 5517-5520 (2002).

[24] کارگری، نرگس.، مستوری، رضا.، اقدامی، افسانه.، ارزیابی چرخه حیات نیروگاه اتمی بوشهر از دیدگاه اثر برتغییر اقلیم، ویژه نامه پژوهش‌های محیط زیست، 1: 55 تا 62 (1393).

[25] Hischier R., Weidema B., Althaus H.J., Bauer C., Doka G., Dones R., Frischknecht R, Hellweg S, Humbert S, Jungbluth N, Koellner T, Loerincik Y, Margni M, Nemecek T., Implementation of Life Cycle Impact Assessment Methods, Final report ecoinvent v2, 2: (2010).

[26] Bösch M.E., Hellweg S., Huijbregts M.A., Frischknecht R., Applying cumulative exergy demand (CExD) indicators to the ecoinvent database, The international journal of life cycle assessment, 12(3): 181-190‏ (2007).

[27] Bahmannia G., Life Cycle Assessment of a Natural Gas Plant: Case Study - Sarkhoon Gas Treating Plant in Iran, In 23rd Natural Gas Conference, Amsterdam, Netherlands,‏ (2006).

[28] رضایی راد، راضیه.، علمی، محمدرضا.، صمدی، رضا.، نژاد کورکی، فرهاد.، ارزیابی محیط‌زیستی نیروگاه سیکل ترکیبی یزد با استفاده از روش LCA، پژوهش‌های محیط‌زیست، 10(19): 67 تا 77 (1398).

[29] Kheiralipour K., Tashanifar E., Hemati A., Motaghed S., Golmohammadi A., Environmental impact Investigation of Natural Gas Refinery Process Based on LCA CML-IA Baseline Method, Gas Processing Journal, 9(2): 53-60 (2021).

[30] مؤید کاظمی، هانیه.، جلیلی قاضی‌زاده، مهدی.، پناهی، مصطفی.، عابدی، زهرا.، غفارزاده، حمیدرضا.، بررسی اثرات محیط زیستی فرایند دفع لجن صنعتی پالایشگاه روغن با رویکرد ارزیابی چرخه حیات با استفاده از مدل ارزیابی اثرات CML-Baseline، فصلنامه علمی-پژوهشی علوم محیطی، 20(2): 245-260 (1401).

[31] Afkhami F., Ardestani M., Mehrdadi N., Environmental Impact Assessment of Asaluyeh Gas Refinery Products Based on Blue Water Footprint Measurement, Jundishapur Journal of Health Sciences, 14(3):‏ e127834 (2022).

[32] Naseri K., Noorpoor A., Razavian F., Khoshmaneshzadeh B., Life Cycle Assessment of Crude Oil Processing by Energy Management Approach, Pollution, 9(1): 183-194 (2023).

[33] Biswas W., Rosano M., A Life Cycle Greenhouse Gas Assessment of Remanufactured Refrigeration and Air Conditioning Compressors, International Journal of Sustainable Manufacturing, 2(2-3): 222-236 (2011).

[34] Shi J., Li T., Zhang H., Peng S., Liu Z., Jiang Q., Energy Consummation and Environmental Emissions Assessment of a Refrigeration Compressor Based on Life Cycle Assessment Methodology, The International Journal of Life Cycle Assessment, 20(7): 947-956‏ (2015).

[35] Roda-Stuart D.J., A Life-Cycle Assessment of Canadian-produced Liquefied Natural Gas for Consumption in China,‏ A Report Submitted to the Department of Energy Resources Engineering of Stanford University, (2018).

[36] Rossi M., Favi C., Germani M., Omicioli M., Comparative Life Cycle Assessment of Refrigeration Systems for Food Cooling: Eco-Design Actions Towards Machines with Natural Refrigerants, International Journal of Sustainable Engineering, 14(6): 1623-1646‏ (2021).

[37] Macheggiani S., Life Cycle Environmental Impact of Refrigeration in Supermarkets: A Comparative Study Under Different Operational Conditions, (2024).

‏[38] https://www.iso.org/standard/37456.html

[39] ویژه نامه اداره توسعه محصول، فناوری و نوآوری شرکت پالایش گاز بید بلند خلیج‌فارس، 1: 1 تا 82 (1402).

[40] متاعی مقدم، علی.، ساعی مقدم، مجتبی.، ناصحی، پدرام.، ایزدی، ریحانه.، سنتز کاتالیست نیکل/UIO-66 برای به‌کارگیری در فرایند ODH پروپان در دمای پایین، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، 41(3): 43-56 (2022).

[41] Herrmann I.T., Moltesen A., Does it Matter Which Life Cycle Assessment (LCA) Tool You Choose?–A Comparative Assessment of Simapro and GaBi, Journal of Cleaner Production, 86: 163-169 (2015).

[42] Ryding S.O., ISO 14042 Environmental Management• Life Cycle Assessment• Life Cycle Impact Assessment, The International Journal of life cycle assessment, 4(6): 307-307 (1999).

[43] Mazyan W.I., Ahmadi A., Ahmed H., Hoorfar M., Increasing the COP of a Refrigeration Cycle in Natural Gas Liquefaction Process using Refrigerant Blends of Propane-NH3, Propane-SO₂ and Propane-CO₂, Heliyon, 6(8): (2020).