آشنایی با صنعت پتروشیمی(آروماتیک‌‌سازها)

مواد پتروشیمی گروهی از محصولات شیمیایی هستند که از طریق فعل و انفعالات هیدروکربن های نفت یا گاز طبیعی به دست می آیند. صنعت پتروشیمی از صنایع مادر و اشتغال‌زا می‌باشد که به‌عنوان منبع تغذیه سایر بخش‌ها،  می تواند نقش اساسی را در اقتصادکشورهای در حال توسعه ایفا نماید.

صنعت پتروشیمی در ایران یکی از صنایع مهم و استراتژیک کشور بوده که بخش عمده صادرات غیرنفتی را به خود اختصاص داده است. این صنعت با توجه به مزیت رقابتی می تواند وابستگی کشور به خام فروشی نفت را کاهش دهد. خوراک عمده واحدهای پتروشیمی گاز و زغال سنگ می باشد. کشورهایی که به منابع وسیع گاز دسترسی دارند(مانند ایران) از گاز به‌عنوان خوراک ارزان‌تر استفاده می کنند. در این تحلیل به بررسی و تحلیل صنعت آروماتیک که یکی از صنایع مهم کشور تلقی می‌شود خواهیم پرداخت.

تقسیم‌بندی صنعت پتروشیمی برمبنای محصول

محصولات تولیدی پتروشیمی ها به 5 دسته اوره و آمونیاک، متانول، الفین ها، پلیمر و آروماتیک‌ها دسته بندی می شوند.

هرکدام از شرکت‌های پتروشیمی برحسب محصولات تولیدی در یکی این دسته‌بندی‌ها قرار می‌گیرد که در جدول زیر زیر شاهد این دسته‌بندی هستیم.

آروماتیک چیست؟

در یک تقسیم بندی کلی مواد موجود در طبیعت به دو دسته اصلی تقسیم می شوند؛ دسته اول، مواد معدنی که عناصر آشنا و ملموسی همچون آب، خاک و … هستند و دسته دوم، مواد آلی که همگی دارای عنصری قابل جابجایی چون کربن هستند و در واقع از کربن‌ها شکل گرفته‌اند. مواد آلی خود نیز به دو گروه طبقه بندی می‌شوند؛ یک گروه مواد آلی خطی یا پارافینی می‌باشند که در آنها عنصرکربن به صورت خطی با هم پیوند خورده‌اند و گروه دوم مواد‌آلی حلقوی یا آروماتیک می‌باشند که عنصرکربن به صورت حلقوی پیوند خورده‌ و به آروماتیک‌ها مشهور شده‌اند. آروماتیک به زبان یونانی به معنای ماده خوشبو می باشد و از آنجایی که ترکیبات آلی حلقوی دارای بوی فراری هستند به این گروه از مواد نیز آروماتیک لقب داده‌اند.

پس به طور کلی به ترکیبات حلقوی هیدروکربنی که در ساختار  خود دارای حلقه هایی با 6 اتم کربن هستند، آروماتیک گفته می‌شود. ترکیبات آروماتیک به خصوص بنزن، تولوئن و زایلن ها  به عنوان خوراک اصلی برای تولید تعداد بسیاری از مواد واسطه صنعت پتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرند که آنها نیز به نوبه خود در تولید الیاف مصنوعی، رزین، مواد منفجره، آفت کش ها، مواد شوینده و بسیاری دیگر از مواد نقش دارند. 

• بنزن(Benzene)

بنزن ‌یک ‌ترکیب ‌شیمیایی ‌ارگانیک ‌با ‌فرمولC6H6 است ‌که‌ به‌ عنوان ‌یک ‌هیدروکربن ‌معطر‌ طبقه‌بندی ‌می‌شود. ‌بنزن ‌یک ‌مایع ‌بی‌رنگ،‌ سمی، ‌سرطان‌زا، ‌قابل‌اشتعال و ‌با ‌بوی‌ شیرین‌که‌ سرعت ‌تبخیر‌ بالایی ‌دارد ‌و عامل‌ ایجاد ‌بو ‌در ‌اطراف ‌ایستگاه‌های ‌بنزین ‌است.‌ مهم‌ترین‌کاربرد ‌بنزن ‌در‌تولید ‌استایرن،‌ مواد‌اولیه ‌لاستیک‌ها ‌و ‌در‌تولید LAB و ‌مواد‌اولیه‌ شوینده‌ها‌ است.‌ حدود‌۵۲ درصد ‌بنزن‌تبدیل‌ به ‌اتیل‌بنزن ‌می‌شود ‌که ‌ماده ‌اصلی‌توليد‌ استایرن ‌است‌ و ‌پس ‌از ‌اتیل‌بنزن، ‌حدود‌۲۱ درصد ‌بنزن ‌تبدیل‌ به‌ کومن(کیومن) شده‌ که‌ ماده ‌اولیه‌ تولید ‌استون ‌و ‌فنول ‌است ‌که از‌ فنول ‌برای ‌تولید ‌مواد‌ ضدعفونی‌کننده،‌ داروهایی‌مانند‌آسپرین، ‌تولید‌ محلول‌های عکاسی ‌و‌… ‌استفاده‌ می‌شود.   در نمودار بالا آمار صادرات و واردات بنزن را در سال 2019 مشاهده می‌کنیم. نزدیکی به دو کشور چین و عربستان که از بیشترین وارد‌کنندگان بنزن در جهان هستند را می‌توان مزیت مهمی برای تولیدکنندگان داخلی قلمداد کرد که با حذف تحریم ها می‌توانند به خوبی از این فرصت استفاده نمایند. لازم به ذکر است که کل تولید بنزن در سال 2021 برابر 58 میلیون تن بوده است. منبع: wits.worldbank

• تولوئن  (Toluene)

تولوئن یا متیل بنزن، یک هیدروکربن آروماتیک معطر می باشد. این مایع شفاف بی‌رنگ و محلول در آب است و رایحه‌ای مشابه تینر دارد. تولوئن به طور طبیعی در روغن کاج وجود دارد. این ماده به عنوان حلال در صنایع رنگ و رزین، حلال رنگ، پلاستیک، جوهر چاپ، لاک، ضدعفونی کننده، ساخت فوم و …  کاربرد دارد.    در شماتیک بالا بیشترین صادرکننده و واردکنندگان تولوئن در جهان را مشاهده می‌کنیم. کل تولید تولوئن در سال 2021 برابر 30.22 میلیون تن گزارش شده است. منبع: wits.worldbank

• زایلین‌ها(Xylene)

زایلین‌ و‌ ایزومرهای ‌مختلف ‌این ‌ترکیب ‌آروماتیکی ‌در‌ رتبه‌دوم ‌میزان‌ تولید ‌و‌ مصرف ‌آروماتیک‌ها ‌بعد ‌از‌ بنزن ‌قرار ‌دارند.‌ ارتوزایلین، ‌متازایلین ‌و ‌پارازایلین‌ سه ‌ایزومر‌ مختلف ‌از‌ زایلین ‌هستند ‌که ‌ایزومر‌ پارازایلین ‌نسبت‌ به ‌دو‌ ایزومر ‌دیگر‌ دارای ‌کاربرد ‌بیشتری‌ است.

با توجه به مازادعرضه زایلن‌ها در کشور، نزدیکی به کشوری که تقاضای کافی برای این مواد دارا باشد نکته مهمی برای شرکت‌های آروماتیکی تلقی می‌شود و همانطور که در نمودار بالا نیز مشاهده می‌شود، کشور چین با اختلاف زیاد بیشترین واردات زایلن‌ها را داشته و تولید کنندگان داخلی این محصول در کشور، نگرانی از محل کمبود تقاضا را نخواهند داشت. هرچند کشور چین در جهت تولید این محصولات گام‌های مهمی برداشته و ممکن است در سال‌های آتی بتواند عمده تقاضای خود را تامین نماید که از ریسک‌های این صنعت می تواند باشد

• • پارازایلین

حرف P یا para نشان دهنده محل قرار گرفتن دو شاخه متیل در عرض یکدیگر بر روی حلقه بنزن است. پارازایلین در ماده اوليه الياف مصنوعى، ترفتاليك اسيد، صنايع دارويى، حشره‌كش‌ها و حلال‌ها مورد استفاده قرار مى‌گيرد. جهت توليد اسيد‌ترفتاليک يا دى‌متيل‌ترفتاليك نيز از پارازایلین استفاده مى شود. همچنين پارازایلین به عنوان ماده ميانى در توليد پلى استر و فيلر مورد استفاده قرار مى گيرد.  عدم توازن در عرضه و تقاضا پارازایلین در منطقه خليج فارس، اين منطقه را به صادركننده خالص اين محصول پتروشيمى تبديل كرده است. پتروپالايشگاه‌های جزان (آرامكوى عربستان) و الزور (كويت) به ترتيب با ظرفيت هاى 830  و 1،400 هزار تن در سال پارازایلین، بزرگترين تهديد براى پارازایلین ايران در منطقه خواهند بود. لازم به ذکر است ظرفیت تولید پارازایلین در جهان در سال ۲۰۱۸ برابر با ۶۰ میلیون تن بوده است که این عدد در سال ۲۰۲۰ به 38/73 میلیون تن رسیده است.

• • ارتوزایلین در‌تولید ‌ایندرید‌ فتاليک،‌ پالستی‌سایزرها،‌ رنگ‌ها ‌و ‌حشره‌ کش‌ها‌ کاربرد ‌دارد.

فرآیند تولید آروماتیک‌ها

توليد آروماتيک‌ها شامل فرآیندهاي ریفرمينگ كاتاليستي نفتاي دریافتي از پالایشگاه‌هاي نفت‌خام و ميعانات گازي و همچنين بنزین پيروليز توليدي در واحدهاي كراكينگ با بخار است(هرچند كربونيزه كردن زغال‌سنگ در توليد آروماتيک‌ها برقم بازدهی پایين فرآیندهاي ثانویه و توسعه یافته، نيز اخيراً پا به عرصه وجود گذاشته‌اند). 

نفتا در پالایشگاه‌های نفت‌خام و ميعانات گازی، توليد و به دو صورت نفتای سبک و نفتای سنگين عرضه مي گردد. نفتاي سنگين كه عموماً حاوی هيدروكربن‌هاي C7 تا C12  پارافينی، نفتی و آروماتيکی می باشد عمدتاً (%۸۰) بعنوان خوراک در واحدهای ریفرمينگ كاتاليستی (در پالایشگاه و در واحدهای پتروشيمی) جهت توليد ریفرميت و سپس استخراج BTX استفاده مي‌گردد. 

نفتای سبک شامل هيدروكربن‌های C5 و C6 عموماً (%۶۰) به‌عنوان خوراک واحدهاي كراكينگ بخار استفاده می گردد. همچنين در روش استخراج BTX از بنزن پيروليز، باید گفت بنزین پيروليز محصول جانبي واحدهای كراكينگ با بخار نظير واحد الفين میباشد. 

در صورت استفاده از خوراک مایع (نظير نفتا و LPG) در واحدهای الفين اگرچه راندمان توليد اتيلن پایين است اما محصول جانبی و غنی از آروماتيک‌ها تحت عنوان بنزین پيروليز توليد می‌شود كه تركيبات بنزن، تولوئن و زایلين‌ها از آن قابل استخراج است. در ابتدا به كمک تقطير استخراجی یا همان استخراج مایع- مایع به كمک حلال، تركيبات آروماتيکی از غير آروماتيکی جدا و سپس با مکانيسم تقطير، تركيبات بنزن، تولوئن و زایلين‌ها از هم جدا می‌شوند.

مجتمع‌های تولید آروماتیک در ایران

در ایران چهار مجتمع آروماتیک وجود دارد ظرفیت تولید آنها از منظر تولید محصولات آروماتیکی در نمودار زیر قابل مشاهده است.

پتروشیمی نوری با ظرفیت حدود ۵/۴ میلیون تن محصول در سال یکی از بزرگترین مجتمع‌های آروماتیک در جهان است.

مقاله پیشنهادی “تحلیل و برآورد سود پتروشیمی نوری”