در پالایشگاه‌های معمولی تمرکز بر روی تولید سوخت‌هایی نظیر بنزین، گازوئیل، سوخت جت، نفت کوره و غیره جهت مصرف در بخش حمل و نقل است.

طبق گزارش مرکز پژوهش‌های مجلس با عنوان «بررسی رویکردهای مختلف به توسعه صنعت پتروپالایشگاهی در کشور»، مطابق تصویر 1 هرچه به سمت نوک مثلث حرکت کنیم، میزان همبستگی پالایشگاه و پتروشیمی بیشتر می‌شود و سهم تولید مواد شیمیایی در سبد محصولات بیشتر شده و سهم مواد سوختی کاهش می‌یابد و ضریب پیچیدگی افزایش می‌یابد.

برای مثال در پالایشگاه‌های معمولی با سطح تکنولوژی پایین تقریباً عمده محصولات تبدیل به سوخت می‌شود و در پالایشگاه‌های دارنده واحد FCC و جداکننده آروماتیک‌ها تقریباً 10 درصد محصولات مواد شیمیایی است.

در صورت احداث واحدهای پتروشیمی در پایین دست پالایشگاه‌ها (پتروپالایشگاه)، میزان تولید مواد شیمیایی می‌تواند تا 40 درصد افزایش یابد. این واحدهای پتروشیمی‌ها با سه نوع پیکربندی به شرح زیر بعد از پالایشگاه قرار می‌گیرند و «مجتمع پتروپالایشگاهی» را شکل می‌دهند:

1.پتروشیمی کراکر بخار با هدف تولید الفین‌ها
2.پتروشیمی تولید آروماتیک‌ها با هدف تولید بنزن،تولوئن و زایلن‌ها
3.پتروشیمی کراکر بخار و تولید آروماتیک
4.
تصویر 1- طبقه‌بندی پالایشگاه‌ها و پتروپالایشگاه‌ها بر اساس میزان تولید مواد شیمیایی

همان‌طور که در تصویر 1 مشخص است، پالایشگاه (موارد 1 و 2) و پتروپالایشگاه‌ها (موارد 3، 4 و 5) در 5 سطح بر اساس ضریب پیچیدگی طبقه بندی می‌شوند:

1.پالایشگاه
2.پالایشگاه به همراه واحد جداسازی محصولات آروماتیک و واحد FCC جهت تولید پروپیلن
3.(پالایشگاه+ واحد پتروشیمی کراکر بخار) یا (پالایشگاه + واحد پتروشیمی تولید آروماتیک)
4.پالایشگاه + واحد پتروشیمی کراکر بخار + واحد پتروشیمی تولید آروماتیک
5.واحد تبدیل نفت خام به مواد شیمیایی (COTC)
در واحدهای تبدیل نفت خام به محصولات شیمیایی، هدف از احداث واحد پتروپالایشگاهی عمدتاً تمرکز بر روی تولید مواد شیمیایی مورد نظر است. یعنی پیکربندی پتروپالایشگاه از ابتدا بر اساس محصول نهایی مورد نیاز طراحی می‌شود تا محصول مورد نظر با بازده حداکثر تولید شود. میزان تولید مواد شیمیایی در این واحدها در برخی موارد به 70 درصد نیز می‌رسد.

* پالایشگاه معمولی

در پالایشگاه‌های معمولی نفت خام یا میعانات گازی وارد واحد برج تقطیر (CDU) می‌شوند و برش‌های مختلفی تولید می‌شود. این برش‌های مختلف تولید شده در واحدهای جداسازی از یکدیگر تفکیک می‌شوند و محصولات مختلفی از جمله اتان،گازمایع، نفتای سبک، نفتای سنگین، بنزین، نفت سفید، گازوئیل و مواد باقیمانده اتمسفری تولید می‌شود. نفتای سبک در واحد ایزومریزاسیون و نفتای سنگین در واحد تبدیل کاتالیستی ریفرمینگ مصرف شده و برای بهبود کیفیت بنزین در استخر بنزین ریخته می‌شوند.

در حال حاضر ساختار کلی پالایشگاه‌های تهران، بندرعباس، لاوان، شیراز و کرمانشاه مطابق تصویر 2 بوده و عمده محصولات خروجی سوخت است و محصولات شیمیایی خاصی در این واحدها تولید نمی‌شود. پالایشگاه ستاره خلیج فارس با خوراک میعانات گازی با اجرای فازهای فعلی صرفاً سوخت تولید می‌کند و با اجرا شدن فازهای بعدی قادر خواهد بود خوراک اولیه صنایع پتروشیمی را نیز تهیه کند.

تصویر 2- ساختار فرایندی پالایشگاه (Refinery)

* پالایشگاه به همراه واحد جداسازی آروماتیک‌ها و واحد FCC

در این واحدهای پالایشگاهی بخشی از محصولات آروماتیکی تولیدی در واحد تبدیل کاتالیستی ریفورمینگ جهت مصرف در پتروشیمی جداسازی می‌شود و همچنین مواد باقیمانده اتمسفری وارد برج تقطیر خلا و واحد FCC می‌شوند و محصولات شیمیایی الفینی ازجمله پروپیلن و اتیلن تولید می‌شود.

در حال حاضر دو پالایشگاه شازند اراک و آبادان در کشور دارای واحدهای FCC هستند که البته این دو واحد با هدف تولید سوخت بنزین طراحی و راه‌اندازی شده‌اند و کمتر از 3 درصد از جرم خروجی این واحدها به الفین‌ها تبدیل می‌شود.

تصویر 3- پالایشگاه به همراه واحد جداسازی آروماتیک‌ها و واحدFCC

*پتروپالایشگاه (پالایشگاه + پتروشیمی کراکر بخار یا پتروشیمی آروماتیک)

در این ساختار می‌توان از خوراک نفتا تولیدی در پالایشگاه به عنوان خوراک اصلی در واحد کراکر بخار با هدف تولید الفین‌ها یا در واحد پتروشیمی آروماتیک با هدف تولید آروماتیک‌ها استفاده کرد (تصویر 4). در این واحدها حداکثر 40 درصد از محصولات تولیدی، مواد شیمیایی و پتروشیمی خواهد بود.

عمده الفین‌های تولیدی در واحدهای کراکر بخار، زنجیره ارزش اتیلن و پروپیلن را تشکیل می‌دهند که طیف وسیعی از مواد شیمیایی و مواد پلیمری از جمله پلی اتیلن، مونواتیلن گلایکول، پلی وینیل کلراید، اتیلن اکسید، پلی پروپیلن، اکریلونیتریل، اکریلیک اسید، کیومن، پروپیلن اکسید و ... را شامل می‌شود.

همچنین در صورت احداث پتروشیمی آروماتیک در پایین دست پالایشگاه نیز می‌توان زنجیره ارزش بنزن از جمله مجموعه استایرن، نیترو بنزن، سیکلوهگزان، مالئیک اسید و در زنجیره ارزش زایلن‌ها موادی همچون پلی اتیلن ترفتالات و فتالیک انیدرید را تولید کرد. البته از مزیت واحدهای کراکر بخار این است که دیگر محصولات پالایشگاهی همچون گازمایع و اتان را نیز می‌توان به عنوان خوراک برای تولید الفین‌ها استفاده کرد که البته ترکیب درصد محصولات خروجی متفاوت خواهد بود.

در حال حاضر تبادل محصول بین پالایشگاه‌‌ها و پتروشیمی‌ها در کشور وجود دارد که البته این واحدها از لحاظ مدیریتی مستقل اداره می‌شوند. مثلا خوراک نفتای سبک و سنگین واحد الفین پتروشیمی اراک از پالایشگاه اراک و پالایشگاه اصفهان، خوراک نفتای واحد آروماتیک پتروشیمی بندر امام خمینی (ره) از پالایشگاه آبادان، خوراک ریفرمیت پتروشیمی اصفهان از پالایشگاه اصفهان و خوراک نفتای سبک و سنگین واحد الفین پتروشیمی تبریز از پالایشگاه تبریز و تهران تأمین می‌شود.

مجتمع پتروشیمی نوری، مجتمع پتروشیمی جم و مجتمع پتروشیمی پارس با خوراک ترکیبی میعانات گازی و اتان سه مجتمعی هستند که به صورت یکپارچه و پتروپالایشگاهی توسط شرکت ملی صنایع پتروشیمی در عسلویه ایجاد شدند اما بعد از خصوصی سازی مالکیت این سه واحد از حالت یکپارچه خارج شد و در حال حاضر این سه واحد جداگانه مدیریت می‌شوند اما به لحاظ تبادل محصولات وابستگی زیادی به یکدیگر دارند.

تصویر 4- پتروپالایشگاه (پالایشگاه + پتروشیمی کراکر بخار یا پتروشیمی آروماتیک)

*پتروپالایشگاه (پالایشگاه + پتروشیمی کراکر بخار + پتروشیمی آروماتیک)

در این ساختار بعد از واحد پالایشگاهی، واحد کراکر بخار و واحد آروماتیک به طور هم‌زمان احداث می‌شود و تبادل محصولات بین این سه مجموعه توام صورت می‌گیرد. مزیت این واحدها تولید توام الفین‌ها و آروماتیک‌ها است زیرا تولید بعضی از مواد پلیمری و شیمیایی مانند پلی اتیلن ترفتالات (PET)، پلیمر ABS و پلیمر SAN نیاز به تأمین خوراک از هر دو زنجیره آروماتیک و الفین دارد.

در حال حاضر در پتروشیمی بندر امام خمینی (ره) واحدهای کراکر بخار و آروماتیک وجود دارد که به ترتیب الفین‌ها و مواد آروماتیکی را به طور همزمان تولید می‌کنند. در این پتروشیمی خوراک نفتای واحد آروماتیک از پالایشگاه آبادان و خوراک واحد کراکر بخار از مایعات گازی تولیدی در میادین نفتی تأمین می‌شود.

تصویر 5- پتروپالایشگاه (پالایشگاه + پتروشیمی کراکر بخار + پتروشیمی آروماتیک)

*پتروپالایشگاه (واحد تبدیل نفت خام به مواد شیمیایی COTC)

این مجموعه‌ از پتروپالایشگاه‌ها رویکرد جدیدی از همبستگی و ادغام واحدهای پتروشیمی و پالایشگاه هستند که نسل جدیدی از فناوری در صنعت پالایشگاه و پتروشیمی را در بردارند. این واحدها به گونه‌ای پیکربندی می‌شوند که بیشترین محصولات شیمیایی و پلیمری را (بیش از 40 درصد) به جای سوخت تولید کنند.

به دلیل مقیاس بزرگ این واحدها (بازه بین 10 تا 20 میلیون تن در سال خوراک ورودی) و تولید مقیاس بالای محصولات در خروجی واحد، قیمت تمام شده محصولات در واحدهای COTC کاهش قابل توجهی می‌یابد و می‌تواند آینده واحدهای پتروشیمی معمولی در دنیا را دچار تحول کند. مطابق با تصویر 6، 4 مسیر مطرح تبدیل نفت خام به مواد شیمیایی (COTC) در زیر ذکر شده است:

1.فرایند استفاده از پالایشگاه و پتروشیمی کراکر بخار با خوراک نفت خام (فرایند معمول)
2.تکنولوژی شرکت اکسون موبیل در استفاده از نفت خام سبک در واحد کراکر بخار
3.پتروپالایشگاه‌های مبتنی بر تولید محصول پارازایلن (PX) با استفاده از نفت خام در چین
4.تکنولوژی شرکت آرامکو در تبدیل نفت خام به مواد الفینی

تصویر 6- مسیرهای موجود پتروپالایشگاهی تبدیل نفت خام به مواد شیمیایی (COTC)