الفین‌های سبک

در یک تعریف ساده می‌توان ترکیبات موجود در نفت خام را به چهار دسته‌ی پارافین‌ها، الفین‌ها، نفتن‌ها و آروماتیک‌ها تقسیم‌بندی نمود. الفین‌های سبک شامل ترکیبات دو کربنه (اتیلن) سه کربنه (پروپیلن) و چهارکربنه (بوتادین و بوتیلن) می‌باشند و به جهت دارا بودن حداقل یک پیوند دوگانه‌ی کربن- کربن،‌ غیر اشباع و ترکیبات واکنش‌پذیر محسوب می‌شوند.

در بین هفت ماده‌ی پایه صنعت پتروشیمی که شامل الفین‌های سبک ( اتیلن، پروپیلن، بوتادین و بوتیلن)، آروماتیک‌ها (بنزن، تولوئن و زایلن) و متانول می‌باشند، الفین‌های سبک بیش از 60 درصد سهم تولید از این هفت ماده پایه پتروشیمی را در کل دنیا به خود اختصاص داده‌اند. شایان ذکر است اتیلن و پروپیلن در بین هفت ماده اصلی و پایه صنعت پتروشیمی در  رتبه اول و دوم میزان تولید قرار  دارند.

روش‌های مختلفی جهت تولید الفین‌های سبک وجود دارد که سهم عمده‌ی تولید به روش کراکینگ با بخار می‌باشد. بررسی بازار عرضه و تقاضای الفین‌های سبک حاکی از  آن است که شرکت‌های مختلف جهت تامین تقاضای مورد نیاز پروپیلن مصرفی در  دنیا،‌ اقدام به توسعه فرایندهای جدید جهت تولید این ماده پر ارزش نموده‌اند که می‌توان به روش‌های زیر اشاره نمود : 

  • تبدیل کاتالیستی متانول به الفین‌ها (MTO) و یا پروپیلن (MTP)
  • تبدیل پروپان به پروپیلن (PDH)
  • تبدیل برش‌های اتیلن و بوتیلن به پروپیلن (Metathesis)
  • تبدیل زغال سنگ به الفین‌ها (CTO)

کشور ایران با داشتن منابع هیدروکربوری متعدد از جمله دسترسی به خوراک‌های گازی مختلف (متان، پروپان) و از طرف دیگر دسترسی به خورا‌های مایع استحصالی از میعانات گازی و نفت خام سبک، گزینه‌های متعددی جهت تولید پروپیلن دارد.

سایر مناطق دنیا از جمله کشور چین با توجه به دسترسی ارزان به زغال سنگ سرمایه‌گذاری‌های قابل توجهی جهت تولید الفین‌های سبک از  زغال سنگ نموده است . آمریکای شمالی نیز مبتنی بر شل‌های گازی برنامه‌ریزی‌های لازم را جهت تولید پروپیلن از پروپان (PDH) در دستور کار خود قرار داده‌ است.

در کل چرخه تولید الفین‌ها به این صورت است که ابتدا موادی که ماهیت انرژی دارند،‌ مانند نفت،‌ گاز طبیعی و گاز مایع،‌ استخراج و پالایش می‌شوند ( مانند نفتا که از پالایش نفت به دست می‌آید و اتان، پروپان، ‌بوتان و … ) این خوراک‌ها وارد واحدهای اتیلن شده و الفین‌های پتروشیمی نظیر اتیلن،‌ پروپیلن و … استحصال می‌شوند.

اتیلن

پر مصرف‌ترین ماده پایه صنعت پتروشیمی در دنیا بعد از آمونیاک، اتیلن است. این هیدروکربن که دارای نسبت اتم هیدروژن به کربن (H/C) دو است، به عنوان سبک‌ترین الفین محسوب می‌شود. اتیلن گازی بی­رنگ، قابل اشتعال و با بویی تقریبا شیرین است. اتیلن در صنایع پتروشیمی با روش کراکینگ با بخار آب تولید می‌شود. در این فرآیند هیدروکربن‌های گازی و محلول‌های سبک هیدروکربن حاصل از نفت به مدت بسیار کوتاه در دمای 750-950 درجه سانتی­گراد حرارت داده می‌شوند. محصول این واکنش مخلوطی از انواع هیدروکربن‌هاست که اتیلن عمده‌ترین آن می‌باشد. مخلوط را به وسیله متراکم‌سازی و تقطیر جز به جز جداسازی می‌کنند.

اتیلن به دلیل حجم، تعداد مشتقات، قیمت فروش و نیز نقش آن به عنوان مهم‌ترین خوراک صنعت پتروشیمی، به عنوان محصول پایه این صنعت به شمار آمده و خوراک عمده بسیاری از محصولات نهایی می‌باشد. علی رغم این که اتیلن دارای زنجیره ارزش گسترده و متنوعی است، با این حال 61 درصد از این ماده کلیدی به گریدهای مختلف پلی‌اتیلن تبدیل می‌شود. اتیلن‌اکساید با 15 درصد در جایگاه دوم و محصول میانی اتیلن‌دی‌کلراید (EDC) با 10 درصد در مقام سوم مصرف اتیلن قرار دارد. اتیل بنزن، آلفا الفین­‌ها و سایر محصولات نیز به ترتیب با 6، 3 و 5 درصد در جایگاه‌های بعدی میزان مصرف اتیلن قرار دارند.

 گاز طبیعی عمدتا از متان، اتان، پروپان و بوتان تشکیل شده است. کراکینگ با بخار، در تولید مواد شیمیایی هیدروکربنی، از جمله اتیلن و پروپیلن اهمیت فراوان دارد. محصولات پتروشیمی عمدتا از کراکینگ نفتا و اتان به دست می‌آیند. در کراکینگ اتان بیشترین فرآورده (حدود 95 درصد) اتیلن می‌باشد، در حالی‌که در کراکینگ نفتا محصولات فرعی دیگری هم با نسبت بیشتر تولید می‌شوند.

برای تولید اتیلن از نفتا، اتان، LPG و برخی منابع دیگر استفاده می‌شود اما بیش از 80 درصد تولید جهانی از خوراک اتان و نفتا به دست می‌آید. کانادا، ونزوئلا و خاورمیانه که گاز طبیعی ارزان و فراوران دارند، بیشتر از اتان استفاده می‌کنند و کشورهای اروپایی و برخی از آسیایی‌ها برای تولید اتیلن به نفتا متکی هستند.

 

 

 

 

پروپیلن

پروپیلن یکی از محصولات کلیدی صنعت پتروشیمی است که خود نیز به عنوان ماده اولیه برای تولید پلیمرهای مختلف و محصولات میانی به کار می‌رود. پروپیلن از برش‌های سبک نفتی به راحتی به دست می‌آید. این ترکیب را می‌توان از کراکینگ پروپان با برش‌های سنگین‌تر (توسط بخار) تهیه کرد. مهم‌ترین مشتقات این محصول عبارتند از: پلی‌پروپیلن، اکسوالکل، پروپیلن اکسید، آکریلونیتریل، کومن، اسید آکریلیک، آکرولئین، ایزوپروپیل الکل، الیگومرها و دیگر مواد واسط مختلف می‌باشد که در نهایت به صورت مواد مورد نیاز صنایع الکترونیک، خودروسازی، ساختمان‌سازی و نظیر آن مورد استفاده قرار می‌گیرند. از اتیلن مواد شیمیایی زیادی تولید نمی‌شود، اما از پروپیلن به دلیل داشتن 3 کربن، محصولات بیشتری می‌توان تولید کرد.

تولید پروپیلن :

  1. کراکینگ بخار ( تولید پروپیلن به صورت محصول جانبی اتیلن) : پروپیلن یکی از محصولات جانبی تولید اتیلن از طریق کراکینگ بخار است. در تولید پروپیلن از این روش دو نکته مطرح است: انتخاب خوراک، شدت دشواری عملکرد فرآیند، به دلیل محدودیت تولید اتیلن به واسطه اشباع بازار، تولید کنندگان باید خوراک و فرآیندی را انتخاب کنند که کمترین اتیلن ممکن را تولید کند.
  2. بازیافت جریان­های پالایشگاهی : پروپیلن به صورت یک جریان رقیق در پروپان حاصل از فرآیندهای پالایشی، نظیر شکست کاتالیستی بستر سیال و کاهش گران روی از طریق کراکینگ گرمایی متفاوت است. به طور متوسط و معمول، تولید پروپیلن با استفاده از این روش، مانند روش قبل نسبتا کم است.

تکنولوژی‌های نوین تولید پروپیلن

  1. هیدروژه‌زدایی پروپان : استفاده از این فناوری در مناطقی مانند خاورمیانه و آسیای شرقی که عرضه کوتاه مدت پروپیلن مدنظر است، می‌تواند مناسب باشد. اقتصادی بودن این روش به خوراک و هزینه برداشت از آن بستگی دارد.
  2. تحول الفین‌ها : در این روش، اتیلن به پروپیلن تبدیل می‌شود. یکی از ویژگی‌های این روش، استفاده از خوراک اتیلن است، زیرا تولیدکنندگان اتیلن می‌توانند از طریق اضافه شدن به کراکرهای بخار، به منظور تولید پروپیلن از طریق واکنش تبدیل شکست اتیلن به همراه مقداری مخلوط بوتیلن به عنوان محصول جانبی به کار رود.
  3. تبدیل متانول به الفین و پروپیلن (MTO & MTP) : اقتصادی بورن این دو فرایند با توجه به هزینه نسبتا بالای راه‌اندازی واحدهای آن‌ها،‌ به وجود منابع گاز در دسترس بستگی دارد.

بوتادین و بوتیلن

فرایندهای مختلفی جهت استحصال و تولید الفین‌های چهارکربنه وجود دارد که سهم قابل توجهی از این الفین‌ها از برش‌های چهارکربنه تولیدی در واحدهای کراکینگ با بخار و همچنین واحدهای پالایشگاهی کراکینگ بستر سیال (FCC) استحصال می‌شوند.

پلی بوتادین با 31 درصد،‌ استایرن بوتادین رابر (SBR) با 28 درصد و آکریلونیتریل بوتادین استایرن نیز با 12 درصد بیشترین سهم را در مصرف بوتادین در دنیا دارا می‌باشند.

بوتیلن به طور عمده جهت تولید سوخت (بنزین) مورد استفاده قرار می‌گیرد. برش‌های بنزینی موجود در پالایشگاه از جمله آلکیلات و بنزین پلیمری از بوتیلن به عنوان خوراک استفاده می‌نمایند. از بوتیلن به منظور تولید ترکیبات اکتان افزا همچون متیل ترشری بوتیل اتیر (MTBE) و اتیل ترشری بوتیل اتر (ETBE) نیز استفاده می‌شود. شاین ذکر است ترکیبات بوتیلن مستقیما نیز در جهت تولید بنزین مورد استفاده قرار می‌گیرند. 80 تا 90 درصد بوتیلن در دنیا جهت تولید سوخت و تنها 10 تا 20 درصد آن در صنعت شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

نمایش همه جمع کردن