پروپیلن؛ رشد تقاضا و نقش فناوری های جدید

پروپیلن یکی از محصولات کلیدی پتروشیمیایی است که به عنوان خوراک برای تولید پلیمرهای مختلف و محصولات میانی به کار می‌رود. مهم ترین مشتقات پروپیلن عبارتند از: پلی‌پروپیلن، آکریلونیتریل، پروپیلن اکسید، فنول، اکسوالکل، اسید آکریلیک، ایزوپروپیل‌الکل، الیگومرها و دیگر مواد واسط مختلف که سرانجام به صورت مواد مورد نیاز صنایع الکترونیک، خودروسازی، ساختمان‌سازی، بسته‌بندی و نظیر آن، استفاده می شوند. نقطه جوش پروپیلن مایع 4/48- درجه سانتی گراد و دانسیته آن در 40- درجه سانتی گراد، معادل 612/0 گرم با سانتی متر مكعب است. پروپیلن در آب كمی محلول است، ولی حلالیت آن در اتانول واسید استیك بیشتر است. پروپیلن یكی از پرمصرف ترین مواد پایه صنایع پتروشیمی است و می تواند به عنوان سوخت باارزش حرارتی بالا به كار رود. كاربرد و توسعه روزافزون مشتقات پروپیلن در سطح دنیا زمینه جانشینی این ماده را با پی.وی.سی و پلی اتیلن در بسیاری از وسایل نظیر لوله و اتصالات فراهم آورده است.
روش‌های متعارف تولید پروپیلن، عبارتند از: 1- کراکینگ بخار (تولید پروپیلن به صورت محصول جانبی تولید اتیلن) 2- بازیافت جریان های FCC پالایشگاه. معمولاً پروپیلن تولیدی این روش‌ها کم است و دارای بازده کافی نیست. از این رو، می باید وضعیت تقاضا برای پروپیلن در جهان مطالعه و بررسی شود که آیا با این روش‌های متعارف می‌توان به تقاضای جهانی پاسخ گفت یا راهی جز توسعه فناوری ‌ها و یافتن روش‌های جانشین تولید پروپیلن، به ویژه تولید پروپیلن بدون تولید اتیلن وجود ندارد.

عرضه و تقاضای پروپیلن در جهان
تقاضای جهانی برای پروپیلن از 4/16 میلیون تن در سال 1980 به حدود 30 میلیون تن در سال 1990 رسیده که با رشدی معادل 2/6 درصد روبه رو بوده است. این میزان تقاضا در سال 2000 به حدود 52 میلیون تن رسیده و پیش‌بینی می‌شود در سال‌های 2001 تا 2010 با رشدی حدود 1/5 درصد به میزان حدود 82 میلیون تن در سال برسد.
افزایش رشد تقاضای پروپیلن در جهان به دلیل افزایش تقاضا برای مشتقات آن، به ویژه پلی‌پروپیلن است؛ به گونه ای که در همان بازه سال‌های 2001 تا 2010 میزان تقاضا برای پلی‌پروپیلن با 3/7 درصد رشد روبه رو خواهد بود. از این‌رو، اغلب کارشناسان بر این نکته که تقاضا و نیاز بازار به پروپیلن نسبت به تولید آن رشد سریع‌تری دارد، وحدت نظر دارند.
با وجود چنین رشدی، امروزه بیش از 25 درصد از طرح‌های جدید کراکینگ در پتروشیمی جهان که در سال‌های 2003 تا 2006 بهره‌برداری می شوند، محصولات بر پایه اتان تولید می كنند و مقدار کمی پروپیلن تولید خواهند كرد. در نتیجه، افزایش تقاضا برای مشتقات کلیدی پروپیلن نظیر پلی‌پروپیلن‌ها و محدودیت تولید، قابلیت افزایش بیشتر قیمت پروپیلن را به دنبال خواهد داشت.

فناوری‌های تولید پروپیلن:
الف- فناوری‌های معمول(بازده پایین)
فناوری‌هایی که در حال حاضر برای تولید پروپیلن به کار می‌رود، «کراکینگ بخار» و «بازیافت جریان‌های پالایشگاهی» است:
1- کراکینگ بخار: پروپیلن یکی از محصولات جانبی تولید اتیلن از طریق کراکینگ بخار است. در تولید پروپیلن از این روش دو نکته مطرح است: انتخاب خوراک و شدت و دشواری عملکرد فرآیند. به دلیل محدودیت تولید اتیلن به واسطه اشباع بازار، تولیدکنندگان باید خوراک و فرآیندی را انتخاب کنند که كمترین اتیلن ممکن را تولید كند.
2- بازیافت جریان‌های پالایشگاهی: پروپیلن به صورت یک جریان رقیق در پروپان حاصل از فرآیندهای پالایشی، نظیر شکست کاتالیستی بستر سیال (FCC) و کاهش گران روی از طریق کراکینگ گرمایی قابل برداشت است. نسبت پروپان به پروپیلن در این فرآیندها بسته به فرآیند، خوراک، وضعیت عملکرد و کاتالیست متفاوت است. به طور متوسط و معمول، تولید پروپیلن با استفاده از این روش‌ نیز، مانند روش قبل نسبتاً کم است.
توسعه اقتصادی در مناطق در حال توسعه و نیاز به بنزین بیشتر به عنوان سوخت وسایل نقلیه به گسترش پالایشگاه‌ها و ایجاد پالایشگاه‌های بزرگ تر منجر می‌شود که افزایش پروپیلن تولیدی از واحدهایی نظیر FCC را به همراه خواهد داشت. اما نبود تجهیزات بازیافت‌کننده این پروپیلن تولیدی، یکی از مشکلاتی است که در حال حاضر گریبانگیر برخی پالایشگاه‌های این مناطق است و در آینده نیز احتمال بروز آن وجود دارد.
ب- فناوری‌‌های نو(بازده مناسب)

با توجه به بازده پایین و مشکلاتی نظیر تولید مازاد محصولاتی مانند اتیلن، توسعه فناوری‌های جدید تولید پروپیلن بسیار ضروری است. برخی از این فناوری‌ها که شرکت‌های مختلف صاحب لیسانس آنها را ابداع كرده و در برخی موارد از آنها بهره‌برداری شده است،‌ عبارتند از:
1- هیدروژن‌زدایی از پروپان: فناوری ای است که به آسانی از طریق صاحبان لیسانس متعدد قابل دسترسی است و امروزه به طور متعارف به کار برده می‌شود. استفاده از این فناوری در مناطقی مانند خاورمیانه و آسیای شرقی که عرضه کوتاه‌مدت پروپیلن مد نظر است، می‌تواند مناسب باشد.
اقتصادی بودن این روش به خوراک و هزینه برداشت از آن بستگی دارد. کارشناسان nexant بر این باورند که از نظر اقتصادی، چنانچه تهیه لیسانس‌های مناسب این فناوری به وسیله تولیدکنندگانی که از خوراک فراوان با قیمت پایین بهره می‌برند صورت پذیرد، این فناوری به یک فناوری قابل رشد و مناسب تبدیل خواهد شد.
شرکت¬هایی مانند UOP Olefex، BASF/Linde، ABB Lummus Global و Shamprogetti/Yarsintez به پیشرفت¬هایی در زمینه هیدروژن¬زدایی از پروپان دست یافته اند. البته سرانجام شرکت بیسف دریافت كه کمبود پروپیلن به¬زودی فراگیر خواهد شد. شرکت یاد شده در سالیان متمادی، سیاست خود را بر این قرار داد تا آن دسته از روش¬های تولیدی را ابداع و به كارگیرد که نسبت پروپیلن به اتیلن در آنها روند صعودی داشته باشد. ابتدا در مجتمع آتورب، این شرکت روشLow Severing Cracking را ابداع کرد که تعجب همگان را برانگیخت، سپس در آخرین مجتمع پتروشیمی، شرکت بیسف-فاینا روش Methathesis را در برنامه تولید مجتمع گنجاند و به این¬ترتیب توانست نسبت پروپیلن به اتیلن را تقریباً به یک نسبت ارتقا دهد.
2- روش تحول اولفین‌ها (Olefin Metathesis): در این روش، اتیلن به پروپیلن تبدیل می‌شود. یکی از ویژگی‌های این روش، استفاده از خوراک اتیلن است، زیرا تولیدکنندگان اتیلن می‌توانند با استفاده از این فناوری‌، مازاد اتیلن خود را به پروپیلن تبدیل كنند. روش تبدیل اولفین‌ها می تواند از طریق اضافه شدن به کراکرهای بخار، به منظور تولید پروپیلن از طریق واکنش تبدیل شکست اتیلن به همراه مقداری مخلوط بوتیلن به‌عنوان محصول جانبی به کار رود. این روش در واحد لیوندل در تگزاس به کار رفته و شرکت میتسویی برای افزایش ظرفیت تولید پروپیلن واحد خود در ژاپن آن را به کار برده است. شرکت‌های توتال‌فیناالف و BASF در حال توسعه این روش هستند.
3- فناوری‌های تبدیل متانول به اولفین و پروپیلن (MTP و MTO): فناوری‌های MTP و MTO، متانول را به اولفین و پروپیلن تبدیل می‌كنند. در کشورهای چین و نیجریه به این فرآیندهای كاتالیستی توجه شده و برنامه‌ریزی‌هایی برای استفاده از این فناوری‌ها در این کشورها صورت پذیرفته است. اقتصادی بودن این دو فرآیند با توجه به هزینه نسبتاً بالای راه‌اندازی واحدهای آنها، به وجود منابع گاز در دسترس بستگی دارد. در چنین حالتی، علاوه بر تولید پروپیلن مورد نیاز، ارزش افزوده لازم برای گاز طبیعی نیز به دست خواهد آمد. شرکت‌های UOP، هیدرو، اکسان موبیل و لورگی، صاحب لیسانس این فناوری هستند.
4- سایر روش‌ها: روش‌هایی مانند پیرولیز کاتالیستی، تبدیل داخلی اولفین‌ها (Olefin Interconversion) و DCC نیز، از دیگر روش‌های جدید تولید پروپیلن و در مرحله توسعه و تکمیل هستند.

ضعف خاورمیانه در تولید پروپیلن:
در حال حاضر، صنعت تولید پروپیلن در خاورمیانه به‌دلیل به‌کارگیری فناوری‌های با بازده پایین، کوچک است، اما با توجه به دسترسی به منابع گاز طبیعی ارزان و ویژگی‌های جغرافیایی مناسب، دارای قابلیت بالایی برای گسترش تولید این ماده پتروشیمیایی است. عمده پروپیلن خاورمیانه از طریق فرآیند کراکینگ بخار تولید می‌شود که تولید اتیلن مازاد را به همراه دارد. استفاده از گاز طبیعی به عنوان خوراک پتروشیمی‌، به استفاده واحدهای کراکینگ از خوراک اتان منجر شده که این مسئله این مناطق را به بزرگ ترین مناطق تولید اتیلن و مشتقات آن تبدیل کرده است. در مقابل، این مناطق در زمینه تولید پروپیلن و مشتقات آن قدرت کمتری دارند.این کمبود تولید تا حد زیادی به استفاده از خوراک اتان بستگی دارد، زیرا پروپیلن تولیدی از شکست نفتا حدود 5/0 تا 6/0 تن به ازای هر تن اتیلن است، در حالی که پروپیلن حاصل از فرآیند شکست اتان کمتر از 05/0 تن به ازای هر تن اتیلن است.در سال 2000 حدود 86 درصد پروپیلن به دست آمده در خاورمیانه به وسیله فرآیند کراکینگ تولید و 12 درصد دیگر از طریق واحدهای FCC و 2 درصد باقی مانده نیز، از طریق واردات تامین شده است. بیشترین برنامه‌های تدوین شده برای ایجاد ظرفیت‌های جدید پروپیلن در شکل کراکینگ بخار در عربستان سعودی و ایران دنبال شده است. در زمینه استفاده از فناوری‌های نو، «هیدروژن‌زدایی از پروپان»، اولین گزینه‌ای است که به آن توجه شده است. عربستان سعودی با احداث دو واحد «هیدوژن‌زدایی»، اولین کشور خاورمیانه است که به استفاده از این فناوری‌ها در تولید پروپیلن روی آورده است.

نتیجه گیری:
توجه تولیدکنندگان مواد پتروشیمیایی در خاورمیانه به نیاز بازار و آگاهی نسبت به نیازهای رو به رشدی نظیر پروپیلن، لازمه پیوستن به بزرگ ترین صادرکنندگان در عرصه جهانی در حوزه صنعت پتروشیمی است؛ مسئله ای که عمده کشورهای خاورمیانه از آن غافل هستند.روی‌نیاوردن به تولید پروپیلن و واردکردن آن از سوی کشورهایی مانند قطر و امارات عربی متحده تا سال 2003 و تولید نسبی آن در ایران در حد تامین بخشی از نیازهای داخلی، از پیامدهای این غفلت است. چنانچه روند برنامه‌ریزی و سرمایه‌گذاری در زمینه تولید پروپیلن و مشتقات آن با همین سرعت نه چندان مناسب كنونی ادامه یابد، علاوه بر از دست رفتن بازار کشورهای همسایه واردکننده پروپیلن، بازارهای جهانی مناسبی مانند چین با 3 میلیون و 300 هزار تن واردات را نیز از دست خواهیم داد. این مسئله به معنای ناکارآمدی در کسب و تسلط بر بازار جهانی یکی از عمده‌ترین محصولات پایه صنعت پتروشیمی است که مسئولان ما رویکرد اصلی آن را گسترش تولیدات در این زمینه خوانده‌اند.در کنار این مسائل باید توجه داشت که در توسعه تولید پروپیلن و مشتقات آن، انجام مطالعات لازم و بررسی میزان عرضه و تقاضا در سال‌های گذشته، حال و آینده بسیار ضروری است، زیرا هرگونه شتاب زدگی و عمل بر پایه آمار موسسه هایی مانند CMAIو SRI در آینده، تولیدکنندگان را با مسائلی نظیر بحران بازار اتیلن و مشتقات آن و کاهش نسبی قیمت ها روبه رو خواهد ساخت. اصولا چنانچه داده‌ها و گزارش های موسسه های مطالعاتی از این دست بررسی شوند، مشخص می‌شود که ترغیب تولیدکنندگان در حال توسعه به تولید بیشینه مواد خام، پایه و میانی و در نتیجه کاهش قیمت و سوق یافتن بازار به سوی تامین منافع مصرف‌کنندگانی نظیر آمریکای شمالی و اروپا از هدف های اساسی این موسسه ها است.
روی آوردن به اطلاعات و پیش‌بینی‌های چنین موسسه هایی به دلیل نبود مجموعه‌های پژوهشی و تحلیلی نظیر مشابه در کشورهای در حال توسعه ایران است. امید آن که چنین موسسه هایی با تدبیر مدیران در صنعت پتروشیمی ایجاد شود.

منابع:

1- CMAI Report, World Propylene supply study
2- www.chemsystems.com/search/docs/prospectus/ POPS03-Prospectus.pdf
3- www.chemsystems.com/search/docs/prospectus/ MC-Propylene-pros.pd

منبع : نمایشگاه بین‌المللی