تحلیل فنی اقتصادی روش های تولید پروپیلن و ارائه یک استراتژی
پایگاه خبری تحلیلی نامه نیوز (namehnews.com) :
پروپیلن یک گاز با فرمول شیمیاییC3H6 است یعنی دارای 3 کربن و 6 هیدروژن می باشد که کربن اول و دوم آن پیوند دوگانه دارند. پروپیلن به عنوان خاویار صنعت پتروشیمی دومین ماده پایه صنعت پتروشیمی از حیث میزان مصرف در دنیا است (بعد از اتیلن بیشترین مصرف محصولات پایه پلیمر را دارد) و تا پایان سال 2018 ظرفیت جهانی آن حدود 128 میلیون تن و تولید برابر 105 میلیون تن بوده است که در واقع راندمان میانگین تولید جهانی برابر 82% می باشد.
پلی پروپیلن محصولی است جامد و بشکل گرانول که با سهم 68 درصدی در زنجیره ارزش این ماده، بیشترین سهم را در مصرف پروپیلن در دنیا دارا می باشد. سایر محصولات کلیدی و با ارزش، همچون پروپیلن اکساید با ۸ درصد، آکریلونیتریلACN 6 درصد، آکریلیک اسید با ۴ درصد، کیومن با ۴ درصد، دو اتیل هگزانول با 3 درصد در جایگاه دوم تا ششم از حیث میزان مصرف پروپیلن قرار دارند. بوتانول و ایزوپروپانول نیز با ۳ و ۱ درصد در جایگاه های بعدی مصرف پروپیلن هستند.
نمودار زیر سهم مصرف پروپیلن در هریک از پایین دست های آنرا نشان می دهد.
از پلی پروپیلن جهت تولید طیف گسترده ای از محصولات استفاده می شود که از جمله آنها عبارتند از:
قالب تزریقی یا Injection Molding
بیشترین مورد استفاده پلی پروپیلن در این گرید است که در تولید و ساخت لوازم الکتریکی و الکترونیکی، کلاهک و سرپوش، چمدان، اسباب‌بازی، لوازم خانگی، صنعت اتومبیل و صنایع بسته‌بندی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
· الیاف Fibers دومین مورد استفاده PP در این گرید است که در تولید الیاف به کار رفته در پشت فرش و زیلو بعنوان جایگزین در الیاف سیزال و کنف در موکت و نخ‌های گونی، الیاف non-woven، پارچه لباس‌های عایق گرما و سرما مورد استفاده قرار می‌گیرد. · فیلم و شیت Film/Sheetکاربرد این نوع گرید پلی پروپیلن در سال‌های اخیر افزایش چشمگیری داشته است. این گرید در صنایع بسته‌بندی شیرینی و شکلات، سیگار، فیلم‌های گرافیک و چاپ، شیت‌های بسته‌بندی مواد غذایی که با حرارت شکل میگیرند، کاربرد فراوانی دارد.
· قالب بادی Blow Moldingاین نوع گرید پلی پروپیلن در ساخت و تولید بطری‌ها و قوطی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
· پایپ Pipeکاربرد این دسته از پلی پروپیلن‌ها در تولید انواع لوله‌های فاضلاب، اگو و انواع کابل و سیم است.
در شکل زیر میزان مصرف پلی پروپیلن در هریک از کاربرداهای آن قابل مشاهده است:
پروپیلن با توجه به کیفیت و خلوص معمولاً در سه گرید تولید و عرضه می گردد:
- گرید پلیمری با درجه خلوص %5/99
- گرید شیمیایی با درجه خلوص %96-90
- گرید پالایشگاهی با درجه خلوص %70-50
روشهای مختلف تولید پروپیلن، به سه طبقه بندی عمده تقسیم می گردند که دو طبقه اول بعنوان "روشهایی با بازدهی پایین پروپیلن" و طبقه سوم بعنوان "روشهایی با بازدهی بالای پروپیلن" شناخته می شوند.
الف) واحدهای کراکینگ با بخار: عموماً واحدهای الفین مبتنی بر خوراک نفتا و اتان می باشند که همچنان بیشترین سهم در منابع تولید پروپیلن را دارند. در این واحدها پروپیلن بعنوان محصول جانبی تولید اتیلن، تولید می گردد.
ب) کراکینگ کاتالیستی بستر سیال (FCC) در پالایشگاه های نفت خام: تولید پروپیلن در واحدهای FCC پالایشگاه های نفت خام، دومین منبع عمده عرضه پروپیلن در جهان می باشد.
ج) مجموعه روشهای به اصلاح "هدف-پروپیلن": در این روشها بازدهی تولید پروپیلن بالا بوده و در واقع محصول اصلی و یا تنها محصول تولیدی، پروپیلن می باشد که شامل روشهای زیر می باشند:
- هیدروژن زدایی از پروپان (PDH)
- تبدیل زغال سنگ به پروپیلن (CTP)
- تبدیل زغال سنگ به الفین (CTO)
- تبدیل متانول به پروپیلن (MTP)
- تبدیل متانول به الفین ها (MTO) که در این روش پروپیلن و اتیلن تولید می گردند.
- فرایند جانشینی متقابل (تبدیل اتیلن به پروپیلن)
- سایر روشهای متفرقه شامل نظیر پیرولیز کاتالیستی، تبدیل داخلی اولفین‌ها، ..
با توجه به افزایش تقاضای مصرف پروپیلن در سال های گذشته و در آینده ، شرکت های چند ملیتی تمرکز ویژه ای بر روی توسعه فرایندهای با بازدهی بالا داشته اند. دو روش تبدیل پروپان به پروپیلن (PDH) و همچنین تبدیل کاتالیستی متانول به الفین های سبک (MTO/P) با جدیت و سرعت قابل توجهی در کشور چین و البته با کمی تاخیر در منطقه آمریکای شمالی در حال به کارگیری است.
سهم روش های مختلف تولید پروپیلن در جهان در نمودار زیر قابل مشاهده است:
وضعیت مصرف پروپیلن در محصولات پایین دست آن در خاورمیانه، تفاوت زیادی با وضعیت جهانی دارد. نمودار زیر، میزان مصرف پروپیلن در هر یک از محصولات پایین دست آن در خاورمیانه را نشان می دهد.
منطقه خاورمیانه با ظرفیت 11 میلیون تن و تولید 9 میلیون تن در سال پروپیلن بعد از مناطق آسیای شمال شرقی (کشورهای چین، کره جنوبی، ژاپن و تایوان)، آمریکای شمالی و اتحادیه اروپا در جایگاه چهارم قرار دارد. چرا!
چنانچه ملاحظه می شود 91% از پروپیلن خاورمیانه در تولید پلی پروپیلن بکار گرفته می شود. پیش بینی ها نشان می دهد که این میزان در سال 2022 به 86% کاهش می یابد. دیگر محصولات پایین دست پروپیلن سهم بسیار کمی دارا می باشند.
در حال حاضر ظرفیت اسمی تولید پروپیلن کشور عزیزمان ایران ۱ میلیون و ۱۱۵ هزار تن در سال است که تمامی این ظرفیت مبتنی بر روش های با بازدهی پایین می باشد. ۹۵ درصد پروپیلن تولیدی در کشور به پلی پروپیلن و تنها ۵ درصد آن نیز در مجتمع پتروشیمی شازند اراک به دو اتیل هگزانول تبدیل می گردد. این در حالی است که سایر محصولات با ارزش موجود در زنجیره ارزش این ماده استراتژیک به دلایل مختلف از جمله نبود پروپیلن کافی در داخل کشور تولید نمی شوند.
چهار روش اصلی تولید پروپیلن با ارائه استدلال های فنی و اقتصادی مورد تجزیه و تحلیل قرار میگیرند و در نهایت یک چارچوب منطقی و یک استراتژی پیشنهاد خواهد شد
روش اول تولید پروپیلن به روش پالایشگاهی (بازیابی جریان های پالایشگاهی در واحدهای FCC/RFCC/DCC)): تولید پروپیلن به روش پالایشگاهی چندان اقتصادی نیست و در واقع پروپیلن محصول اصلی پالایشگاه نیست بلکه محصول ثانویه است که چون خلوص آن کم است به آن کیمیکال گرید می گویند نه پلیمر گرید لذا می بایست این محصول در برج های جداکننده واحدهای الفینی وارد و پروپیلن از سایر ناخالصی ها جدا شود اگر بنا باشد برای این موضوع واحد جدا سازی مجزا و مستقل ایجاد شود هزینه زیادی دارد بنا براین معمولا از ظرفیت خالی برج های جدا کننده واحدهای الفین با خوراک مایع که برج جدا کننده پروپیلن از پروپان و سایر برج های جدا کننده را دارند استفاده می شود آن هم نه در مقیاس زیاد بلکه در مقیاس ها پائین
- روش دوم تولید پروپیلن : کراکینگ با بخار
در حال حاضر بخش عمده پروپیلن تولیدی جهان و کل پروپیلن ایران به این روش تولید می شود واحدهای پتروشیمی جم، امیرکبیر، مارون، شازند و تبریز به این شیوه پروپیلن تولید می کنند. در فرآیند کراکینگ با بخار خوراک های مایع از قبیل لایت اند، LPG، نفتا و رافینت وارد کوره های مایع می شوند. در دمای حدود 850 درجه و در معرض بخار مخلوط با DMDS پیوند ملکول های کربن شکسته می شود و محصولاتی از قبیل اتیلن 30 درصد، پروپیلن18 درصد بنزین پیرولیز 17درصد، رافینت برگشتی 15 درصد( شامل 45درصد 3-1 بوتادین و 55 درصد بوتان) ، cfo حدود 2 درصد، متان 16 درصد و هیدروژن حدود 2 درصد تولید می شوند. قیمت نیمی از این محصولات از قیمت ماده اولیه ارزان تر است با لحاظ قیمت حدود 450 دلار( متوسط خوراک های یاد شده) قیمت متوسط محصولات تولیدی عبارتند از اتیلن 750 الی 800 دلار- پروپیلن 750 دلار- رافینت برگشتی اگر بوتادین آن جدا شود قیمت بوتادین 900 دلار و مابقی برابر همان قیمت خوراک است(البته برای جدا سازی بوتادین باید واحد بوتادین احداث شود که هزینه احداث آن بین 100 تا 200 میلیون دلار بر حسب ظرفیت تولید می باشد) - بنزین پیرولیز قیمت آن حدودا معادل قیمت خوراک است- cfo نصف قیمت خوراک، و متان و هیدروژن کمتر از یک سوم قیمت خوراک
با توجه به توضیحات فوق تولید پروپیلن از طریق کراکینگ خوراک های مایع چندان حاشیه سود مناسبی ندارد و معمولا حاشیه سود واحدهای الفین خوراک مایع کمتر از ده درصد است و واحدهای خوراک مایع اراک و تبریزسودشان بیشتر از طریق واحدهای پائین دست الفین و تخفیف نرخ خوراک و برخی محصولات ارزشمند پلیمری حاصل می گردد.
روش سوم تولید پروپیلن- روش جدا سازی هیدروژن از پروپان یا PDH :
در این روش خوراک پروپان با خلوص حدود 95 درصد پس از گرم شدن در مبدل وارد کوره های پیش گرم می شود و دمای پروپان به حدود 630 درجه می رسد(در این دما کرکینگ یا شکستن ملکول پروپان اتفاق نمی افتد) پروپان داغ وارد رئاکتورهای سری می شود و در داخل رئاکتورها در معرض کاتالیست، دو هیدروژن پروپان جدا و به این ترتیب پروپان به پروپیلن تبدیل می شود اما در مرحله اول فقط 33.5 درصد از پروپان ورودی به رئاکتورها تبدیل به پروپیلن می شود و مابقی پروپان ورودی واکنش نداده به همراه پروپیلن از رئاکتورها خارج و پس از خنک سازی وارد برج های جدا ساز می شود و در برج D.P پروپان از پروپیلن جدا می شود پروپیلن وارد مخزن پروپیلن می شود و پروپان واکنش نداده مجدد وارد کوره ها می شود و مجدد فرآیند قبلی تکرار و در نهایت کانورژن یا میزان تبدیل پروپان دریافتی به پروپیلن حدود 88درصد خواهد شد و12 درصد باقی مانده اتان و بوتان است که در واحدهای الفین خوراک مایع استفاده می شوند.
قیمت پروپان بطور متوسط حدود 350 دلار تحویل واحدهای PDH می شود و88 درصد آن به پروپیلن تبدیل می شود که قیمت آن حدود 750 دلار است با لحاظ کانورژن یا ضریب تبدیل پروپان به پروپیلن حاشیه سود واحد های PDH مناسب تر از همه روش های تولید پروپیلن است. هزینه احداث یک واحد PDH با ظرفیت 600 هزار تن در سال حدود 550 میلیون دلار است. مهمترین عوامل تعیین کننده در سودآوری این واحدها در مقابل واحدهای مشابه عبارتند از 1- نوع تکنولوژی 2- قیمت پروپان
خاورمیانه بعد از آمریکا، دومین تولید کننده بزرگ پروپان می باشد که حدود ۲۲% تولید جهانی را در اختیار دارد. خاورمیانه با حدود ۲۰ میلیون تن صادرات در ۲۰۱۷، بزرگترین صادرکننده پروپان در جهان می باشد. همچنین خاورمیانه پس از شمال شرق آسیا، ایالات متحده آمریکا و اروپای غربی، چهارمین مصرف کننده بزرگ پروپان در جهان می باشد. حدود ۹۲% پروپان تولیدی در خاورمیانه از طریق گاز طبیعی و تنها ۸% آن از طریق پالایشکاه نفت می باشد. بیشترین پروپان تولیدی خاورمیانه برای صادرات مخصوصا به آسیا استفاده می شود. بخشی از آن نیز برای مصرف داخلی بعنوان خوراک صنعت پتروشیمی بالاخص به صورت مخلوط پروپان و بوتان. جدول زیر تولیدکنندگان خاورمینه و میزان تولید آنها طی سال های مختلف را نشان می دهد.
|
سال |
ایران |
عراق |
کویت |
قطر |
عربستان سعودی |
ترکیه |
امارات |
بقیه |
مجموع |
|
2010 |
4110 |
814 |
2200 |
4652 |
14167 |
228 |
3007 |
816 |
29994 |
|
2016 |
5249 |
913 |
2353 |
6177 |
14169 |
294 |
5528 |
692 |
35375 |
دیدگاه تان را بنویسید