راهکارهای کنترل آلودگی مشعل های پالایشگاهی ایران

مشعل سوزی گاز در صنایع نفت و گاز ایران دیگر صرفا یک مسئله فنی یا زیست محیطی نیست؛ یک بحران ملی چند وجهی است که همزمان امنیت انرژی، سلامت عمومی، تعهدات اقلیمی بین المللی، اعتبار جهانی و مهم تر از همه میلیاردها دلار منابع ملی را به آتش می کشد. با وجود برخورداری از دومین ذخایر بزرگ گاز طبیعی جهان، ایران همچنان در جایگاه سومین مشعل سوز بزرگ کره زمین قرار دارد و بیشتر از 70 درصد آلودگی صنعتی خلیج فارس را تولید می کند. این تناقض تلخ، نه ناشی از فقدان فناوری، نه کمبود دانش بومی و نه حتی نبود توجیه اقتصادی است؛ ریشه اصلی آن در انسداد ساختاری و وجود منافع سازمان یافته ای است که سال هاست خاموش شدن مشعل ها را به نفع خود نمی بینند.

ضرورت و اهداف پژوهش

مشعل سوزی گاز (فلرینگ) در پالایشگاه ها و سکوهای نفتی ایران با حجم سالانه حدود 17-18 میلیارد متر مکعب، ایران را به سومین مشعل سوز بزرگ جهان تبدیل کرده و بیشتر از 70 درصد آلودگی هوای حوزه خلیج فارس را به خود اختصاص داده است. این پدیده نه تنها سالانه میلیاردها دلار منابع هیدروکربنی ارزشمند را به هدر می دهد بلکه منشا انتشار حجم عظیمی از کربن دی اکسید، گوگرد دی اکسید، اکسیدهای نیتروژن، کربن سیاه و ترکیبات آلی فرار سرطان زا است که سلامت عمومی، اکوسیستم های شکننده زاگرس و خلیج فارس و تعهدات اقلیمی ایران را به شدت تهدید می کند. بنابراین بررسی عملکرد مشعل های پالایشگاهی و شناسایی اثرات زیست محیطی، اقتصادی و بهداشتی آن ها از اهمیت بالایی برخورد است. بر این اساس در پژوهش حاضر ضمن بررسی منشا آلودگی مشعل های پالایشگاهی ایران، راهکارهای تخصصی برای کنترل و کاهش آن پیشنهاد شده است.

مشعل های پالایشگاهی و معایب آن

مشعل های پالایشگاهی از اجزای حیاتی در واحدهای پالایش نفت، پتروشیمی و صنایع گاز محسوب می شوند. وظیفه اصلی این سیستم ها، سوزاندن ایمن گازهای اضافی، سمی یا قابل اشتعال است که در طول فرایندهای عملیاتی یا در شرایط اضطراری تولید می شوند. در واقع مشعل ها نقش حیاتی در حفاظت از تجهیزات فرآیندی و جلوگیری از افزایش بیش از حد فشار در خطوط انتقال و مخازن را دارند. این سیستم ها به گونه ای طراحی شده اند که بتوانند در مدت زمان بسیار کوتاهی حجم زیادی از گاز را تخلیه کرده و از وقوع انفجار یا آسیب به تجهیزات جلوگیری کنند. با وجود نقش ایمنی مهم مشعل ها، استفاده مداوم از آن ها پیامدهای قابل توجهی در زمینه آلودگی محیط زیست، اتلاف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای به همراه دارد.

در ادامه برخی از این پیامدها به طور مختصر مورد بررسی قرار گرفته است:

• اتلاف شدید انرژی و منابع هیدروکربنی: مشعل پالایشگاهی در اصل برای سوزاندن گازهای اضافی یا خطرناک طراحی شده است، اما در عمل، مقدار زیادی از گازهای قابل استفاده (مانند متان، اتان، پروپان و بوتان) بدون بازیافت سوزانده می شوند. این موضوع منجر به هدر رفتن منابع انرژی و افزایش هزینه های تولید می شود.
• تولید آلاینده های گازی خطرناک: در فرایند احتراق ناقص گازها، ترکیباتی نظیر CO2، SO2، NOX و ترکیبات آلی فرار تولید می شود. این گازها نقش قابل توجهی در گرم شدن زمین، باران اسیدی و آلودگی های هوای شهری دارند.
• اثرات بهداشتی و انسانی: افرادی که در نزدیکی پالایشگاه ها زندگی می کنند، در مرض خطر بیشتری از نظر ابتلا به بیماری های تنفسی، پوستی و حتی سرطان ناشی از تماس طولانی مدت با گازهای سمی و ذرات معلق هستند.
• آسیب اکوسیستم های محلی: انتشار مداوم گرما، گازها و دوده ها می تواند دمای محلی را افزایش داده و بر گیاهان، خاک و آب های سطحی تاثیر منفی بگذارد. این موضوع در مناطق مرطوب شمال ایران (مثل گیلان و مازندان) می تواند موجب تخریب پوشش گیاهی شود.

تکنولوژی های نوین مشعل های پالایشگاهی در جهان

در دهه اخیر با افزایش نگرانی های زیست محیطی و الزام صنایع نفت و گاز به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، فناوری های مشعل پالایشگاهی دستخوش تحولات اساسی شده اند. هدف از این نوآوری ها، بهبود راندمان احتراق، کاهش دود، بازیابی گازهای هدررفته و کاهش اثرات زیست محیطی است. کشورهای پیشرو مانند ایالت متحده، نروژ، کانادا و ژاپن با سرمایه گذاری در فناوری های کنترل هوشمند، بازیابی گاز مشعل و طراحی مشعل های بسته به استانداردهای بسیار بالایی در مدیریت مشعل دست یافته اند.

• فناوری بازیابی گاز فلر: یکی از پیشرفته ترین فناوری های روز دنیا، سیستم FGR است که به جای سوزاندن گاز، آن را جمع آوری و به چرخه تولید باز می گرداند.
• مشعل های بسته: مشعل های بسته طوری طراحی شده است که شعله در داخل محفظه ای عمودی یا افقی سوزانده شود و مانع از انتشار نور و حرارت مستقیم می شود. استفاده از این فناوری می تواند موجب کاهش آلودگی صوتی و تشعشعات محیطی شود.
• فناوری تزریق مایع خنک کننده و بخار فوق گرم: در این فناوری تزریق بخار یا آب به گاز در حال سوختن باعث افزایش دما و بهبود اختلاط می شود؛ در نتیجه احتراق کامل تر و بدون دوده حاصل می شود.
• سیستم های پایش از راه دور: این سیستم ها با استفاده از دوربین های مادون قرمز و حسگرهای طیفی، وضعیت شعله، دما و ترکیب گاز را از فاصله دور کنترل می کنند.

چالش های مشعل های پالایشگاهی در ایران

در ایران فلرینگ با چالش های خاصی مواجه است که بر شدت معایب آن می افزاید. این چالش ها عبارتند از:

• فرسودگی تجهیزات و طراحی های قدیمی: بیشتر مشعل های فعال در پالایشگاه های ایران مربوط به طرح های دهه 1350 تا 1370 هستند که فاقد سیستم های کنترل پیشرفته، نوک کم دود و تزریق بخار/هوا هستند. این باعث احتراق ناقص، تولید دود، دوده و انتشار گازهای سمی می شود.
• نبود مدل مالی پایدار: در ایران معمولا هزینه پروژه های زیست محیطی از محل بودجه عمومی تامین می شود و بازگشت سرمایه مشخصی تعریف نشده است. در نتیجه انگیزه بخش خصوصی برای سرمایه گذاری در پروژه های کاهش مشعل کم است.
• پراکندگی مسئولیت ها: مسئولیت نظارت بر مشعل بین وزارت نفت، سازمان حفاظت محیط زیست و شرکت های تابع تقسیم شده و هماهنگی ضعیفی بین این نهادها برقرار است.
• وابستگی به فناوری خارجی و نبود دانش بومی: تجهیزات کلیدی مانند کمپرسورهای مقاوم در برابر هیدروکربن های مرطوب و سیستم های کنترل خودکار مشعل هنوز به صورت کامل در داخل کشور تولید نمی شود.
• ضعف در نگهداری و تعمیرات: نبود قطعات یدکی استاندارد و آموزش تخصصی برای اپراتورها باعث کاهش کارایی سیستم های مشعل موجود می شود.

راهکارهای کنترل آلودگی مشعل های پالایشگاهی

در گذشته، برای کنترل آلودگی مشعل های پالایشگاهی ایران راهکارهای کلی ارائه شده است، اما به دلیل ضعف اجرایی، نتایج مطلوبی حاصل نشده و مشکلات همچنان پابرجاست. ازاین رو ارائه راهکارهای تخصصی، فوری و متناسب با شرایط اقلیمی و مدیریتی کشور امری ضروری است تا در کوتاه ترین زمان، این چالش ها برطرف و به فرصت تبدیل شوند. در ادامه برخی از مهم ترین راهکارهای پیشنهادی در این زمینه ارائه شده است.

• اقدام فنی فوری و کم هزینه: نصب فیلترهای تصفیه گازهای سمی بر روی مشعل های موجود (برای کاهش فوری اثرات بهداشتی) و اجرای پروژه های FGR در 5 پالایشگاه و سکوی اولویت دار تا پایان سال 1406.
• اصلاح ساختاری قاطع: تشکیل «هیئت نظارت عالی کاهش فلرینگ» با حضور نمایندگان مستقل قوه قضائیه، سازمان بازرسی کل کشور، دیوان محاسبات و جامعه دانشگاهی-صنعتی به عنوان ناظر بر کلیه مناقصات، مزایده ها و قراردادهای مرتبط با گازهای مشعل، به منظور قطع کامل دسته عوامل رانتی.
• فعال سازی بخش خصوصی و بازار: واگذاری بلندمدت (حداقل 15 ساله) گازهای مشعل از طریق مزایده عمومی شفاف به سرمایه گذاران داخلی و خارجی با تضمین خرید خوراک و محصول، مشابه مدل موفق NGL-3200 یا پروژه های EOR جنوب.

جمع بندی

مشعل سوزی گاز در ایران دیگر فقط مسئله فنی نیست؛ بحرانی ملی است که امنیت انرژی، سلامت، تعهدات اقلیمی و میلیاردها دلار منابع ملی را تهدید می کند. با وجود برخورداری از دومین ذخایر بزرگ گاز طبیعی جهان، ایران سومین مشعل سوز بزرگ دنیا و عامل بیش از 70 درصد آلودگی صنعتی خلیج فارس است. در ایران چالش های خاصی همچون فرسودگی تجهیزات و طراحی های قدیمی، نبود مدل مالی پایدار و عدم تمرکز اختیارات بین نهادهای مسئول بر شدت وضعیت مشعل سوزی افزوده است. ازاین رو ارائه راهکارهای تخصصی، فوری و متناسب با شرایط اقلیمی و مدیریتی کشور امری حیاتی است تا در کوتاه ترین زمان، این چالش ها برطرف و به فرصت تبدیل شوند. در این راستا حل بحران فلرینگ ایران نیازمند رویکرد سه گانه همزمان: اقدام فوری فنی، اصلاح ساختاری-نهادی و ایجاد انگیزه اقتصادی پایدار است.

این مطالعه در اندیشکده مرجع توسط یاسر ستوده با همکاری ابوالفضل پورمجیب، حسین سلمانوندی، علی اکبر خاصه و محمد حج فروش در سال 1404 انجام شده است.