بازسازی برج و داخلی: ارتقاء کارخانه های شیمیایی موجود

درک نیاز به ارتقاء نهادهای شیمیایی

هنگام به‌روزرسانی، صنعت شیمیایی با چالش‌های زیادی مواجه است، عمدتاً به این دلیل که بسیاری از کارخانه‌ها هنوز با فناوری قدیمی کار می‌کنند، از ناکارآمدی‌های عملیاتی رنج می‌برند و باید با مقررات محیط زیستی که روز به روز سفت‌تر می‌شوند، کنار بیایند. اکثر واحدهای فرآورشی با تجهیزاتی دهه‌ها قدیمی گرفتار شده‌اند که دیگر کارایی لازم را ندارند و این امر منجر به کاهش تولید و افزایش هزینه‌ها می‌شود. رعایت استانداردهای سبز امروزی با این سیستم‌های قدیمی بسیار دشوار است. بر اساس یافته‌های اخیر منتشر شده در نشریه مهندسی شیمی، معمولاً بهسازی سیستم‌های موجود صرفه‌جویی در هزینه را نسبت به ساخت کارخانه‌های کاملاً جدید به همراه دارد، چیزی که تولیدکنندگان باید به خاطر بسپارند در حالی که مقررات با سرعتی چشمگیری در سراسر این بخش در حال تغییر هستند.

این چالش‌ها واقعاً در مورد میزان تولید و ایمنی کارگران شدیداً احساس می‌شوند. اکثر افرادی که صنعت را خوب می‌شناسند می‌گویند کارخانه‌های قدیمی‌تر به طور مداوم در حین انجام عملیات با مشکلاتی مواجه می‌شوند. این مشکلات خطرات واقعی برای کارگران ایجاد می‌کنند و منجر به کاهش‌های بزرگ در تولید می‌شوند. یک مطالعه انجام شده توسط شورای شیمی آمریکا نشان می‌دهد که وضعیت مالی بخش شیمیایی چقدر بد شده است. شرکت‌ها هر ساله هزینه‌های زیادی را برای تعمیر خسارات ناشی از حوادث و پرداخت جریمه‌های ناشی از نقض مقرراتی که باید رعایت کنند، متحمل می‌شوند. کارخانه‌هایی که سیستم‌های خود را به‌روزرسانی نمی‌کنند، متوجه خواهند شد که از رقبا عقب افتاده‌اند و همچنین ریسک بروز مشکلات بیشتر محیط‌زیستی در آینده را نیز در پی خواهند داشت.

به‌روزرسانی تاسیسات قدیمی مزایای زیادی را به همراه دارد، مانند صرفه‌جویی در هزینه‌ها، عملکرد بهتر و مطابقت بیشتر با محیط زیست. وقتی شرکت‌ها فناوری‌های جدیدتری را که مصرف انرژی کمتری دارند نصب می‌کنند، هزینه‌های روزانه‌شان به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. به عنوان مثال، یک کارخانه با نصب مبدل‌های حرارتی مدرن و سیستم‌های کنترل هوشمند در سراسر ساختمان، نیاز خود به انرژی الکتریکی را به میزان قابل توجهی کاهش داد. این بهبودها موجب کاهش حدود ۲۰ درصدی کل هزینه‌های انرژی آن‌ها شدند. این ارتقاءها نه تنها عمر تجهیزات را افزایش می‌دهند و نیاز به تعویض را به تعویق می‌اندازند، بلکه به شرکت‌ها کمک می‌کنند تا با مقررات سخت‌گیرانه‌تر کار کنند و به صورت پایدار عمل کنند. شرکت‌هایی که در زمینه انجام ارتقاءهای فنی سرمایه‌گذاری می‌کنند، اغلب متوجه می‌شوند که در برابر رقبایی که چنین سرمایه‌گذاری‌هایی را در زمینه بهره‌وری انجام نداده‌اند، می‌توانند موقعیت خود را حفظ کنند.

مؤلفه‌های کلیدی یک اصلاح موفق

برای انجام یک بازسازی دقیق در کارخانه‌های شیمیایی، باید ابتدا به دقت به چیزهایی که قبلاً وجود دارند نگاه کرد. مدیران کارخانه باید مشخص کنند که کدام قطعات واقعاً نیاز به به‌روزرسانی یا تعویض دارند، آیا پمپ‌ها، شیرآلات، سیستم‌های لوله‌کشی یا تابلوهای کنترل. تجهیزات قدیمی اغلب نمی‌توانند با فناوری‌های جدید مانند سنسورهای پیشرفته یا ابزارهای نظارت دیجیتال کنار بیایند، بنابراین بررسی تمام این موارد قبل از هزینه کردن پول معقولیت دارد. با این حال بازرسی نباید فقط محدود به ماشین‌آلات باشد. بررسی دیوارها، کف‌ها و سازه‌های نگهدارنده نیز اهمیت دارد، چون هیچ‌کس نمی‌خواهد بعداً شاهد شگفتی‌هایی باشد که در اثر فرآیندهای جدید، سازه‌ها دچار آسیب شوند.

هنگامی که متوجه شویم چه چیزهایی نیاز به تعمیر دارند، استفاده از فناوری‌های جدید مانند تحلیل‌های پیشرفته و اینترنت اشیا (IoT) تفاوت بزرگی ایجاد می‌کند. این ابزارها به طور قابل توجهی عملکرد فرآیندها را بهبود می‌دهند و به افراد این امکان را می‌دهند که فرآیندها را به صورت زنده نظارت کنند. به عنوان مثال، دستگاه‌های IoT در واقع عملکرد ماشین‌آلات را تحت نظارت دارند و اغلب نیاز به تعمیر و نگهداری را خیلی پیش از وقوع خرابی کامل تشخیص می‌دهند. واحدهای تولیدی شیمیایی که از این نوع راهکارهای فناورانه استفاده می‌کنند، شاهد افزایش بهره‌وری و رعایت بهتر استانداردهای ایمنی هستند. انتقال به دیجیتال‌سازی تنها یک صحبت زیبا نیست، بلکه به یک روش استاندارد در به‌روزرسانی تأسیسات تبدیل شده است. واحدهایی که زودتر این کار را آغاز می‌کنند، موقعیت بهتری برای مواجهه با فناوری‌های جدیدتر در آینده پیدا می‌کنند و از رقبا عقب نمی‌مانند.

به‌روزرسانی کارخانجات شیمیایی: تمرکز بر شیمیایی‌های خاص

به‌روزرسانی کارخانه‌های شیمیایی اغلب متکی به روش‌های مدرن است تا تولید محصولاتی مانند فرمالدئید، پلی‌پروپیلن و انواع پلیمرها را افزایش دهد. در مورد تولید فرمالدئید به‌طور خاص، استفاده از کاتالیزورهای بهتر تفاوت بزرگی ایجاد می‌کند. این مواد پیشرفته به شتاب‌بخشیدن واکنش‌ها کمک می‌کنند و همچنین انتخاب‌گری فرآیند در مورد محصولات تولیدی را بهبود می‌دهند. صنعت اخیراً شروع به استقبال از فناوری‌هایی مانند راکتورهای غشایی و راکتورهای کوچک کانالی (میکروکانالی) کرده است. این فناوری‌ها توان بیشتری را در واحد فضای کمتری فراهم می‌کنند، محصولات جانبی ناخواسته را کاهش می‌دهند و در بلندمدت هزینه‌ها را پایین می‌آورند. برای تولیدکنندگانی که به دنبال کاهش هزینه‌های بلندمدت و تأثیرات محیطی هستند، این بهبودها نشان‌دهنده پیشرفت واقعی به سمت عملیات سبزتر بدون قربانی کردن بهره‌وری هستند.

در دنیای پردازش پلی‌پروپیلن، هنگامی که شرکت‌ها شروع به استفاده از افزودنی‌های جدید همراه با روش‌های بهتر بازیافت می‌کنند، مزایای واقعی به دست می‌آید. این موضوع از نظر عملی به این معنی است که هزینه‌های کارخانه کاهش می‌یابد، بدون اینکه سبکی محصول نهایی تحت تأثیر قرار گیرد. از نظر افزودنی‌ها، آن‌ها نقش مهمی در ویژگی‌های ماده ایفا می‌کنند. آن‌ها میزان استحکام، دوام و انعطاف‌پذیری پلی‌پروپیلن را تغییر می‌دهند. این امر به تولیدکنندگان کنترل بیشتری نسبت به قابلیت‌های پلاستیک‌شان در بازارهای مختلف می‌دهد. از نظر گزینه‌های بازیافت، بازیافت شیمیایی به عنوان یک روش بسیار مفید برجسته می‌شود. این فرآیند ضایعات قدیمی پلی‌پروپیلن را به بلوک‌های سازنده اولیه به نام مونومرها تجزیه می‌کند. این مونومرها می‌توانند دوباره وارد خطوط تولید شوند، نیاز به مواد خام را کاهش دهند و به کاهش اثرات زیست‌محیطی کلی کمک کنند.

بهبودهای اخیر در نحوه تولید پلیمرها، همه چیز در مورد استفاده از موادی مانند پلی اتیلن گلیکول به همراه روش‌های جدیدتر برای ساخت این مواد است. پلی اتیلن گلیکول (PEG) به خوبی به عنوان یک پلاستی‌ساز یا روان‌کننده عمل می‌کند و باعث افزایش انعطاف‌پذیری و پایداری کلی پلیمرها می‌شود. همچنین در صنعت شاهد برخی پیشرفت‌های بسیار جالب در فرآیندهای پلیمری‌سازی در ماه‌های اخیر بوده‌ایم. تکنیک‌هایی مانند پلیمری‌سازی رادیکالی کنترل‌شده و سیستم‌های کاتالیزوری مختلف اکنون به تولیدکنندگان این امکان را می‌دهند تا پلیمرهایی با وزن مولکولی دقیقاً مناسب و با کمترین میزان ناخالصی تولید کنند. نتیجه این امر برای تمامی دخیلین در این حوزه، محصولاتی با کیفیت‌تر و یکنواخت‌تر در تمامی زمینه‌هاست. علاوه بر این، این پیشرفت‌ها امکان توسعه موادی را فراهم می‌کنند که به طور خاص برای کاربردهای مشخص در صنایع مختلف طراحی شده‌اند و دارای ویژگی‌هایی هستند که وجود آنها ضروری است.

استراتژی‌های نوین در بازسازی کارخانجات

در این روزها، دستیابی به بهره‌وری انرژی بهتر در کارخانه‌های شیمیایی نیازمند رویکردهای هوشمندانه‌ای است. سیستم‌های بازیابی انرژی امروزه اهمیت زیادی برای این منظور پیدا کرده‌اند. چیزهایی مثل مبدل‌های حرارتی و همان ژنراتورهای ترموالکتریکی واقعاً عملکرد خوبی در کاهش مصرف کلی انرژی دارند. آنها از فرآیندهای مختلف اطراف کارخانه گرمای هدر رفته را جمع‌آوری می‌کنند و به جای اتلاف آن، دوباره آن را به سیستم بازمی‌گردانند. در همان حال، زمانی که شرکت‌ها فرآیندهای خود را با استفاده از نرم‌افزارها و سیستم‌های کنترل مدرن بهینه می‌کنند، همه چیز راحت‌تر و پاک‌تر کار می‌کند. ما شاهد بودیم که کارخانه‌ها تنها با اطمینان از اینکه تجهیزاتشان همواره بیشتر از حد لزوم کار نکند، هزینه‌های هزاران یورویی را ذخیره کردند.

کاهش انتشار کربن امروزه به یک اولویت اصلی تبدیل شده است، به‌ویژه با اینکه شرکت‌ها با فشار روزافزون مقرراتی و مصرف‌کنندگان مواجه هستند. برخی رویکردهای خلاقانه نیز در این زمینه در حال ظهور است، از جمله فناوری‌های دستگیری کربن و تغییر به مواد خام پاک‌تر. اعداد و ارقام هم قابل توجه هستند؛ سیستم‌های دستگیری کربن قادر به دام کردن حدود 90 درصد از CO2 تولید شده در فرآیندهای تولید هستند. بسیاری از کارخانه‌ها همچنین دارند به مواد اولیه تولید شده از چیزهایی مثل جلبک یا ضایعات کشاورزی به جای سوخت‌های فسیلی تغییر می‌دهند. این تغییر نه تنها منجر به کاهش گازهای گلخانه‌ای می‌شود، بلکه اغلب هزینه‌ها را نیز کاهش می‌دهد. به عنوان مثال، یک کارخانه شیمیایی در تگزاس اخیراً ورودی‌های نفتی را با جایگزین‌های زیستی عوض کرده و در عرض یک سال تقریباً 50 درصد از انتشارات خود را کاهش داده است.

بخش تولید شیمیایی شاهد تغییرات اساسی است که بسیاری از آنها بخاطر فناوری های پیشرفته اتوماسیون است که باعث افزایش کارایی و کاهش خطاها ی انسانی می شود. سیستم های رباتیک همراه با تحلیل های هوش مصنوعی و الگوریتم های یادگیری ماشینی در حال تغییر دادن نحوه عملکرد روزانه کارخانه ها هستند. این سیستم های اتوماتیک به طور قابل توجهی فرآیندها را تسریع می کنند و عموماً نتایج بهتری نسبت به روش های دستی ایجاد می کنند. وقتی شرکت ها این نوع فناوری را اتخاذ می کنند، کیفیت یکنواخت تری از محصولات و استانداردهای ایمنی بهتر در محیط کار را شاهد خواهیم بود. برای تولید کنندگانی که سعی دارند در بازار امروزی پیش قدم باشند، سرمایه گذاری در زمینه اتوماسیون تنها یک تصمیم خوب تجاری نیست، بلکه به یک ضرورت تبدیل شده است چرا که رقبا نیز در حال پیاده سازی بهبودهای مشابه در خطوط تولید خود هستند.

این استراتژی‌ها به طور مجموعه‌ای سهمی در عملیات پایدارتر، کارآمدتر و ارزان‌تر نیروگاه‌های شیمیایی دارند، فعالیت‌های صنعتی را با اهداف محیط زیستی و اقتصادی مدرن هماهنگ می‌کنند.

اجرای پروژه: گام‌هایی برای تضمین موفقیت

یک پروژه ریتروفیت موفق در واقع زمانی شروع می‌شود که همه‌ی اعضای تیم در مورد اینکه چه کارهایی باید انجام شود، توافق داشته باشند. وقتی تیم به‌خوبی می‌داند که به چه هدفی کار می‌کند، منطقی است که منابع به‌درستی تخصیص پیدا کنند و افراد وقت خود را صرف اولویت‌های متضاد نکنند. اهداف مشخص به همه کمک می‌کند تا در مسیر درستی قرار گیرند و هیچ‌کس در فرآیند گم نشود. بدون این نوع هماهنگی، پروژه‌ها معمولاً طولانی‌تر می‌شوند یا به‌طور کامل از هدف خود منحرف می‌شوند. بیشتر متخصصان با تجربه می‌گویند که صرف کردن وقت بیشتر در ابتدا برای تعریف این اهداف، ده‌برابر در آینده سودمند خواهد بود.

در انجام پروژه‌های بازسازی، مدیریت پروژه‌ها و کنترل هزینه‌ها امری بسیار مهم است. یک بودجه خوب باید شامل هزینه‌های غیرمنتظره‌ای باشد که همیشه پیش می‌آید و همچنین باید انعطاف‌پذیری لازم برای تغییر در زمان‌بندی را فراهم کند. مدیران پروژه باهوش می‌دانند که تأخیرها اتفاق می‌افتد و هزینه‌های اضافی همواره وجود دارند، بنابراین این موارد را از همان روز اول در برنامه‌ریزی خود در نظر می‌گیرند. این نوع تفکر به جلو حرکت کردن پروژه بدون تخطی از بودجه کمک می‌کند. بیشتر پیمانکاران با تجربه می‌گویند که در نظر گرفتن فضایی برای موارد غیرمنتظره، تفاوت بزرگی بین یک بازسازی موفق و یک پروژه که از زمان و بودجه مورد نظر فراتر می‌رود، ایجاد می‌کند.

نکات قانونی و استانداردهای ایمنی را در پروژه‌های اصلاحی (Retrofit) نمی‌توان نادیده گرفت. تیم‌های پروژه باید به خوبی با مقررات صنعتی آشنا باشند و این قوانین را در تمام مراحل کار اجرا کنند. مراجعه به دستورالعمل‌های سازمان‌هایی مانند EPA یا نهادهای مشابه، موجب پاسخگویی همه می‌شود و ایمنی در طول انجام کارهای اصلاحی را تضمین می‌کند. رعایت این قوانین، ابتدا و قبل از همه ایمنی کارکنان را تضمین می‌کند، اما از نظر ارزش بلندمدت و موفقیت کلی پروژه نیز منطقی است.

مطالعات مورد: بهبودهای موفق در نیروگاه‌های شیمیایی

بررسی مثال‌های واقعی از کارخانه‌هایی که به‌روزرسانی موفقیت‌آمیز داشته‌اند، درس‌های عملی خوبی در مورد این موضوع فراهم می‌کند که چه چیزی در مدرن‌سازی واحدهای شیمیایی کاربرد دارد. به عنوان مثال می‌توان به بازسازی اخیر در شرکت ChampionX Chemicals اشاره کرد؛ این شرکت تغییرات اساسی در تاسیسات ایجاد کرد که به طور قابل توجهی بهره‌وری عملیات را افزایش داد و در عین حال ایمنی کلی را بهتر کرد. مهم‌ترین تصمیم آن‌ها جایگزینی تجهیزات قدیمی با گزینه‌های سازگار با محیط زیست بود. آن‌ها این پوشش‌های پلیمری جدید را در چندین بخش حیاتی نصب کردند که باعث کاهش قابل توجهی در انتشارات مضر شد و همچنین سطوح را در برابر واکنش‌های شیمیایی مخرب که به مرور زمان باعث خوردگی فلزات می‌شوند، بسیار مقاوم‌تر کرد.

بهبودهای اعمال شده توسط خدمات الکتریفیکاسیون ABB نشان می‌دهد که چقدر عملیات می‌تواند بهتر شود وقتی شرکت‌ها در فناوری‌های جدید سرمایه‌گذاری می‌کنند. وقتی سیستم‌های الکتریکی خود را با چیزهایی مثل کلیدهای قطع‌کننده خلاء پیشرفته به‌روزرسانی کردند، ABB توانست خرابی تجهیزات را کاهش دهد و محیط کار را برای همه دخیل در آن ایمن‌تر کند. این تغییرات به‌طور واقعی کمک کرد تا اتصال کوتاه‌های خطرناک از همان ابتدا رخ ندهند، بنابراین تولید به‌صورت یکنواخت و بدون وقفه‌های غیرمنتظره ادامه یافت. بررسی آنچه ABB موفق به انجام آن شده است، روشن می‌کند چرا شرکت‌های هوشمند همواره به دنبال راه‌هایی برای ادغام فناوری‌های جدیدتر در تأسیسات خود هستند. کنترل بهتر انرژی به معنای کاهش هزینه‌ها در طول زمان است در حالی که همه چیز به‌صورت مداوم و قابل اعتماد کار می‌کند.

بررسی این مثال‌های واقعی نشان می‌دهد که استفاده از موادی مانند پلی‌پروپیلن و PEG در به‌روزرسانی واحدهای شیمیایی چقدر می‌تواند در جهت عملیات سبزتر موثر باشد. بسیاری از واحدها اکنون به این مواد سویچ می‌کنند زیرا دوام بیشتری دارند و به رعایت استانداردهای سختگیرانه ایمنی که به یک روال رایج در سراسر بخش تبدیل شده‌اند، کمک می‌کنند. عاملی که این رویکرد را بسیار مؤثر می‌سازد این است که هم نگرانی‌های مربوط به بهره‌وری عملیاتی را حل می‌کند و هم تضمین رعایت مقررات زیست‌محیطی را فراهم می‌کند، چیزی که مدیران واحدها را در شرایطی که مقررات همچنان سخت‌تر می‌شوند، روزانه به خود مشغول می‌کند.