متانول ریشه لغوی واژه متیل الکل ریشه یونانی دارد .
Methuبه معنی شراب و hyel به معنی چوب است.
متیل در سال 1840 از کلمه متیلن مشتق شد و برای نامیدن متیل الکل استفاده شد.
درسال 1892 از طرف انجمن بین المللی نامگذاری ترکیبات شیمیایی ، متیل الکل به متانول تغییر نام یافت.
نگاه کلی مولکول متانول متانول به نام متیل الکل و الکل چوب هم شناخته میشود.
متانول یک ترکیب شیمیایی با فرمول CH3OH بوده و ساده‌ترین نوع الکل است.
متانول مایعی سبک ، فرار ، بدون رنگ و قابل اشتعال است.
در اثر سوختن در هوا دی‌اکسید کربن و آب تولید می‌کند.
متانول با شعله‌ای تقریبا بیرنگ می‌سوزد.
این ترکیب از متابولیسم غیر هوازی گونه‌های زیادی از باکتریها تولید میشود.
در نتیجه مقدار اندکی از بخار متانول در جو وجود دارد.
متانول موجود در اتمسفر بعد از گذشت چند روز توسط اکسیژن و نور خورشید به CO2 اکسید میشود.
تاریخچه در فرآیند مومیایی کردن در مصر باستان ، از ماده‌ای استفاده می‌شد که حاوی متانول بود و از تجزیه حرارتی چوب بدست می‌آمد.
متانول خالص اولین بار در سال 1661 توسط رابرت بویل از چوب استخراج شد.
در سال 1834 شیمیدانهای فرانسوی انجمن Jean-Babtist ، ترکیب عناصر آن را بدست آوردند و همچنین کلمه متیلن را به شیمی آلی معرفی کردند.
در سال 1923 شیمیدان آلمانی ، "ماتیاس" پیر ، متانول را از گاز سنتز (مخلوطی از CO و H2 که از کک بدست می‌آید) تولید کرد.
در این فرآیند ، از کرومات روی به عنوان کاتالیزور استفاده می‌شد و واکنش در شرایط سختی مانند فشار 1000-300 اتمسفر و دمای حدود 400 درجه سانتی‌گراد انجام می‌گرفت.
در شیوه مدرن تولید متانول ، از کاتالیزورهایی استفاده میشود که در فشارهای پائین عمل می‌کنند و کارایی موثرتری دارند.
تولید امروزه گاز سنتز مورد نظر برای تولید متانول مانند گذشته از زغال بدست نمی‌آید، بلکه از واکنش متان موجود در گازهای طبیعی تحت فشار ملایم 10-20 اتمسفر و دمای 850 درجه سانتی‌گراد با بخار آب و در مجاورت کاتالیزور نیکل تولید میشود.
CO و H2 تولید شده ، تحت تاثیر کاتالیزوری که مخلوطی از مس و اکسید روی و آلومینیوم است، واکنش داده و متانول ایجاد می‌کنند.
این کاتالیزور اولین بار درسال 1966 توسط ICI استفاده شد.
این واکنش در فشار 50-100 اتمسفر و دمای 250 درجه سانتی‌گراد صورت می‌گیرد.
روش دیگر تولید متانول ، واکنش دی‌اکسیدکربن با هیدروژن اضافی است که تولید متانول و آب می‌کند.
کاربرد متانول به صورت محدود به عنوان سوخت در موتورهایی با سیستم احتراق داخلی استفاده میشود.
متانول تولید شده از چوب و سایر ترکیبات آلی را متانول آلی یا بیو الکل می‌نامند که یک منبع تجدید شدنی برای سوخت است و میتواند جایگزین مشتقات نفت خام شود.
با این همه ، از بیو الکل 100 درصد نمی‌توان در ماشینهای دیزلی بدون ایجاد تغییر در موتور ماشین استفاده کرد.
متانول به عنوان حلال ، ضدیخ و در تهیه سایر ترکیبات شیمیایی استفاده میشود.
40 درصد از متانول تولیدی برای تهیه فرمالدئید استفاده میشود که آن هم در تهیه پلاستیک، تخته سه لایی ، رنگ و مواد منفجره استفاده میشود.
برای تغییر ماهیت اتانول صنعتی و جلوگیری از کاربرد آن به عنوان نوشیدنی ، مقداری متانول به آن اضافه می‌کنند.
دی متیل اتر از مشتقات متانول است که به جای CFC ها در افشانه‌های آتروسل به عنوان پیشرانه استفاده میشود.
نکات ایمنی متانول ترکیبی سمی است.
محصول متابولیت آن ، اسید فرمیک و فرمالدئید ، سبب نابینایی و مرگ میشود.
متانول از طریق نوشیده شدن ، تنفس و جذب از راه پوست وارد بدن میشود.
بطور مداوم در معرض آن بودن و استفاده از آن بدون محافظ (ماسک و دستکش) خطرناک است.
در صورت نوشیدن آن بلافاصله باید با پزشک تماس گرفته شود.
اثرات سمی متانول چند ساعت بعد از مصرف شروع میشود.
بنابراین استفاده سریع از پاد زهر مناسب میتواند از بروز آسیبهای دائمی جلوگیری کند.
دوز کشنده متانول ، 100-125 میلی لیتر است.
یکی از پاد زهرهای متانول ، استفاده از تزریق اتانول میباشد که به آهستگی آن را در کبد تجزیه می‌کند، بطوریکه این مواد ، متابولیزه شده نمی‌توانند دوباره ترکیب شوند.
نشانه‌های نوشیدن متانول شامل سردرد ، سرگیجه ، تهوع ، عدم تعادل ، پریشانی ، خواب آلودگی و سرانجام بیهوشی و مرگ است.
نام متانول نامهای دیگر الکل چوب ، متیل الکل فرمول شیمیایی CH3OH وزن مولکولی 32.04gr/miL نقطه جوش 64.7 درجه سانتی‌گراد نقطه انجماد 97.8- درجه سانتی‌گراد چگالی 0.78gr/cm3 در 25 درجه سانتی‌گراد خواص فیزیکی مولکولهای متانول اتیلن اتیلن ، ساده ترین هیدروکربن غیر اشباع بوده و اولین عضو از گروه آلکنها میباشد.
فرمول شیمیایی آن C2H4 بوده ، بین دو اتم کربن پیوند دوگانه وجود دارد.
به دلیل وجود این پیوند دوگانه ، اتیلن ایزومر صورت‌بندی ندارد، یعنی دو نیمه مولکول نمی‌توانند با چرخش حول پیوند دوگانه ، صورت‌بندی خود را تغییر دهند.اتیلن دارای ساختمان مسطح بوده ، زاویه بین دو اتصال کربن-هیدروژن ، 117 درجه میباشد.
یعنی مقداری بسته‌تر از زاویه 120 درجه که برای هیبریداسیون sp2 مناسب میباشد.
اتیلن گازی بیرنگ و آتش گیر بشمار می‌رود و در ترکیب نفت و گاز طبیعی یافت میشود.
تاریخچه در سال 1795، اتیلن را گاز اولفین می‌نامیدند.
اولین سنتز ترکیبات اتیلن (دی کلرو اتان) در سال 1795 توسط شیمیدان هلندی انجام شد.
در اواسط قرن 19 به علت اینکه C2H4 یک هیدروژن از C2H5 اتیل کم داشت، پسوندهای ene (از ریشه یونانی) به آخر اتیل اضافه کرده و از آن به بعد گاز اولفین را اتیلن می‌نامند.
تا سال 1852 در متون علمی واژه اتیلن استفاده می‌شد.
در سال 1866 "هافمن" شیمیدان آلمانی ، سیستم نامگذاری هیدروکربنها را بر پایه آلکان بنا نهاد.
در این سیستم ، هر هیدروکربنی که از آلکان مربوطه دو هیدروژن کمتر داشت، آلکن با فرمول CnH2n و اگر چهار هیدروژن از آلکان مربوطه کم داشت آلکین CnHn نامیده میشود.
طبق این نامگذاری ، اتیلن به اتن تغییر نام یافت.
انجمن بین المللی شیمیدانها در سال 1892 این نام را وارد نامگذاری IUPAC کردند و از آن تاریخ تا امروز ، این نام در متون علمی و کتابهای درسی و ...
مورد استفاده قرار می‌گیرد.
جرم مولکولی این ترکیب 05/28گرم بر مول ودانسیته آن26/1 گرم برلیتر می باشد.قابلیت انحلال آن 250mL در یک لیترآب صفر درجه است.
نقطه ذوب آن °41.04Kونقطه جوش آن°169.4Kو حد انفجارش2.7 تا 36% در هواست.
روشهای تولید 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 950 - 750 درجه سانتی‌گراد حرارت داده می‌شوند.
عموماً در این واکنش هیدروکربنهای بزرگ به هیدروکربنهای کوچک شکسته شده ، هیدروکربنهای اشباع با از دست دادن هیدروژن به هیدروکربنهای غیر اشباع تبدیل می‌شوند.محصول این واکنش مخلوطی از انواع هیدروکربنهاست که اتیلن عمده ترین آن میباشد.
مخلوط را به‌وسیله متراکم سازی و تقطیر جز به جز جداسازی می‌کنند.
روشهای دیگر ، هیدروژن‌دار کردن استیلن با استفاده از کاتالیزور و آبگیری از اتانول میباشد.
واکنشهای شیمیایی مربوطه آلکنها به علت داشتن پیوند دوگانه در واکنشهای افزایشی شرکت می‌کنند.
هالوژنها با اتیلن واکنش داده و تولید هالو اتان می‌کند.
با افزودن آب به پیوند دوگانه اتانول تولید میشود، اما سرعت واکنش بدون حضور کاتالیزگر پایین میباشد.
در حضور کاتالیزگرهای فلزی نظیر پلاتین ، نیکل و ...
و فشار بالا ، اتیلن ، هیدروژن‌دار شده ، به اتان تبدیل میشود.
اتیلن در حضور پراسیدها به اتواکسید که یک ترکیب حلقوی است تبدیل میشود.
اتیلن در حضور رادیکالهایی که واکنش بسپارش را آغاز می‌کنند، به پلی اتیلن پلیمریزه میشود.
کاربردها اتیلن ماده اولیه مهم برای تولید بسیاری از ترکیبات آلی پر مصرف در صنعت بشمار می‌رود.
اتیلن به صورت گسترده در صنعت پلاستیک مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اتیلن با پلیمریزه شدن ، پلی اتیلن را تولید می‌کند که یک پلاستیک بسیار مهم است.
با تکرار شدن ، پیش ماده پلی وینیل کلرید (PVC) را تولید می‌کند.
با ترکیب شدن، بنزن، اتیل بنزن ایجاد می‌کند که ماده اصلی پلی استر میباشد.
اتیلن ، نوعی هورمون گیاهی است که باعث رسیدن میوه‌ها ، باز شدن شکوفه‌ها و گلها و همچنین ریزش برگها در پاییز میشود.
به دلیل این خاصیت در کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
برای جلوگیری از خراب شدن میوه‌هایی مانند سیب ، گلابی و موز ، در حمل و نقل یا انبار ، آنها را کمی نارس می‌چینند و قبل از وارد کردن به بازار ، تحت تأثیر اتیلن قرار می‌دهند تا رسیده شود.
نحوه شناسایی اتیلن ، رنگ قهوه‌ای محلول برم در تتراکلرید کربن را بیرنگ می‌کند و رنگ بنفش محلول سرد و رقیق پرمنگنات پتاسیم را از بین می‌برد و در نتیجه واکنش رسوبات قهوه‌ای MnO2 حاصل میشود.
در اسید سولفوریک سردو غلیظ حل میشود.
ضرورت توجه به تولید پروپیلن و تکنولوژیهای جدید آن برای کشور اتیلن و پروپیلن در شمار اصلی‌ترین محصولات پایه پتروشیمی قرار می‌گیرند که ارزش افزوده‌ای بیش از مواد اولیه پتروشیمی نظیر گاز و نفتا دارند.
اما در این میان پروپیلن، به دلیل وضعیت عرضه و تقاضای متفاوت، نیازمند نگاه ویژه‌ای است.
در سالهای اخیر توجه زیاد تولیدکنندگان به اتیلن، منجر به گسترش تولید اتیلن در مقابل پروپیلن گردیده است؛ به خصوص آنکه در مهمترین روشهای معمول تولید پروپیلن نیز مقدار زیادی اتیلن تولید میشود.
در مطلب حاضر، ضمن بررسی رشد بیشتر تقاضای پروپیلن نسبت به تولید آن و ایجاد نگرانی‌های شدید برای تولیدکنندگان اتیلن همچون کشور ما، به معرفی تکنولوژیهای نوینی برای تولید پروپیلن پرداخت شده است که مشکلات روشهای معمول را ندارند.
پروپیلن یکی از محصولات کلیدی پتروشیمیایی است که به عنوان خوراک برای تولید پلیمرهای مختلف و محصولات میانی به کار می‌رود.
مهمترین مشتقات پروپیلن عبارتند از: پلی‌پروپیلن, آکریلونیتریل، پروپیلن اکسید، فنول، اکسوالکل، اسید آکریلیک، ایزوپروپیل‌الکل، الیگومرها و دیگر مواد واسط مختلف که در نهایت به صورت مواد مورد نیاز صنایع الکترونیک، خودروسازی، ساختمان‌سازی، بسته‌بندی و نظیر آن مورد استفاده قرار می‌گیرند.
روشهای متعارف تولید پروپیلن، عبارتند از 1- کراکینگ بخار (تولید پروپیلن به صورت محصول جانبی تولید اتیلن) و 2- بازیافت جریانهای FCC پالایشگاه.
معمولاً پروپیلن تولیدی این روش‌ها کم بوده و از بازده کافی برخوردار نمی‌باشد، از این رو بایستی وضعیت تقاضا برای پروپیلن در جهان را مطالعه کرده و پس از آن بررسی شود که آیا با این روشهای متعارف می‌توان به تقاضای جهانی پاسخ گفت یا راهی جز توسعه تکنولوژی‌ها و یافتن روشهای جایگزین تولید پروپیلن، به خصوص تولید پروپیلن بدون تولید اتیلن وجود ندارد.
عرضه و تقاضای پروپیلن در جهان تقاضای جهانی برای پروپیلن از 16.4 میلیون تن در سال 1980 به حدود 30 میلیون تن در سال 1990 رسیده که با رشدی معادل 6.2 درصد روبرو بوده است.
این میزان تقاضا در سال 2000 به حدود 52 میلیون تن رسیده و پیش‌بینی میشود بین سالهای 2001 تا 2010 با رشدی حدود 5.1 درصد به میزان حدود 82 میلیون تن در سال برسد.
افزایش رشد تقاضای پروپیلن در سطح جهان به دلیل افزایش تقاضا برای مشتقات آن، بویژه پلی‌پروپیلن میباشد؛ به نحوی که در همان بازه سالهای 2001 تا 2010 میزان تقاضا برای پلی‌پروپیلن با 7.3 درصد رشد مواجه خواهد بود.
از این‌رو اغلب کارشناسان بر این نکته که تقاضا و نیاز بازار به پروپیلن نسبت به تولید آن رشد سریع‌تری دارد، متفق‌القول می‌باشند.
با وجود چنین رشدی، امروزه بیش از 25 درصد طرح‌های جدید کراکینگ در پتروشیمی جهان که در سالهای 2003 تا 2006 مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند, محصولات بر پایه اتان تولید کرده و مقدار کمی پروپیلن تولید خواهند نمود.
در نتیجه، افزایش تقاضا برای مشتقات کلیدی پروپیلن نظیر پلی‌پروپیلن‌ها و محدودیت تولید، پتانسیل افزایش بیشتر قیمت پروپیلن را به دنبال خواهد داشت.
تکنولوژیهای تولید پروپیلن: الف- تکنولوژیهای معمول(بازدهی پایین) تکنولوژی‌هایی که عموماً در حال حاضر جهت تولید پروپیلن به کار می‌رود, "کراکینگ بخار" و "بازیافت جریانهای پالایشگاهی" میباشد: 1-کراکینگ بخار: پروپیلن یکی از محصولات جانبی تولید اتیلن از طریق کراکینگ بخار میباشد.
در تولید پروپیلن از این روش دو نکته مطرح است که یکی انتخاب خوراک و دیگری شدت و دشواری عملکرد فرایند میباشد.
به دلیل محدودیت تولید اتیلن بواسطه اشباع بازار، تولیدکنندگان باید خوراک و فرایندی را انتخاب کنند که حداقل اتیلن ممکن را تولید نماید.
2-بازیافت جریانهای پالایشگاهی : پروپیلن به صورت یک جریان رقیق در پروپان حاصل از فرایندهای پالایشی، نظیر شکست کاتالیستی بستر سیال (FCC) و کاهش گرانروی از طریق کراکینگ گرمایی قابل استحصال میباشد.
نسبت پروپان به پروپیلن در این فرآیندها بسته به فرایند، خوراک, وضعیت عملکرد و کاتالیست متفاوت میباشد.
به طور متوسط و معمول تولید پروپیلن از طریق این روش نیز مانند روش قبل نسبتاً کم میباشد.
توسعه اقتصادی در مناطق در حال توسعه و نیاز به بنزین بیشتر به عنوان سوخت وسایل نقلیه منجر به گسترش پالایشگاه‌ها و ایجاد پالایشگاه‌ه ای بزرگتر می‌گردد که افزایش پروپیلن تولیدی از واحدهایی نظیر FCC را به همراه خواهد داشت.
اما فقدان تجهیزات بازیافت‌کننده این پروپیلن تولیدی, یکی از مشکلاتی است که در حال حاضر گریبانگیر برخی پالایشگاه‌های این مناطق بوده و در آینده نیز احتمال بروز آن وجود دارد.
پروپیلن به صورت یک جریان رقیق در پروپان حاصل از فرایندهای پالایشی، نظیر شکست کاتالیستی بستر سیال (FCC) و کاهش گرانروی از طریق کراکینگ گرمایی قابل استحصال میباشد.
توسعه اقتصادی در مناطق در حال توسعه و نیاز به بنزین بیشتر به عنوان سوخت وسایل نقلیه منجر به گسترش پالایشگاه‌ها و ایجاد پالایشگاه‌های بزرگتر می‌گردد که افزایش پروپیلن تولیدی از واحدهایی نظیر FCC را به همراه خواهد داشت.
ب- تکنولوژیهای نوین(بازدهی مناسب ) با توجه به بازده پایین و مشکلاتی نظیر تولید مازاد محصولاتی چون اتیلن, توسعه تکنولوژیهای جدید تولید پروپیلن بسیار ضروری است.
برخی از این تکنولوژی‌ها که توسط شرکت‌های مختلف صاحب لیسانس ابداع شده و در برخی موارد مورد بهره‌برداری قرار گرفته‌اند عبارتند از: هیدروژن‌زدایی از پروپان: هیدروژن‌زدایی از پروپان تکنولوژی است که به سهولت از طریق صاحبان لیسانس متعدد قابل دسترسی بوده و امروزه به طور متعارف به کار برده میشود.
استفاده از این تکنولوژی در مناطقی مانند خاورمیانه و آسیای شرقی که عرضه کوتاه‌مدت پروپیلن مد نظر است، میتواند مناسب باشد.
اقتصادی بودن این روش بستگی شدیدی به خوراک و هزینه استحصال آن دارد.
کارشناسان nexant بر این عقیده‌اند که از نظر اقتصادی, چنانچه تهیه لیسانس‌های مناسب این تکنولوژی بوسیله تولیدکنندگانی که از خوراک فراوان با قیمت پایین بهره می‌برند صورت پذیرد, این تکنولوژی به یک تکنولوژی قابل رشد و مناسب تبدیل خواهد شد.
شرکت‌های لینده, Oleflex و فیلیپس از جمله دارندگان لیسانس این فرایند می‌باشند.
روش تحول اولفین‌ها (Olefin Metathesis): در این روش، اتیلن به پروپیلن تبدیل میشود.
یکی از ویژگی‌های این روش استفاده از خوراک اتیلن میباشد؛ چرا که تولیدکنندگان اتیلن می‌توانند با استفاده از این تکنولوژی، مازاد اتیلن خود را به پروپیلن تبدیل نمایند.
روش تبدیل اولفین‌ها میتواند 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 همچنین بوسیله شرکت میتسویی جهت افزایش ظرفیت تولید پروپیلن واحد خود در ژاپن به کار برده شده است.
این روش به‌وسیله شرکت‌های توتال‌فیناالف و BASF در حال توسعه میباشد.
تکنولوژیهای تبدیل متانول به اولفین و پروپیلن(MTP,MTO) تکنولوژیهای MTP و MTO، تکنولوژی‌هایی هستند که متانول را به اولفین و پروپیلن تبدیل می‌نمایند.
این فرایندهای کاتالیستی در کشورهای چین و نیجریه مورد توجه قرار گرفته و برنامه‌ریزی‌هایی جهت استفاده از این تکنولوژی‌ها در این کشورها صورت پذیرفته است.
اقتصادی بودن این دو فرایند با توجه به هزینه نسبتاً بالای راه‌اندازی واحدهای آنها، بستگی به وجود منابع گاز در دسترس 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 تکنولوژی‌ها می‌باشند.
سایر روش‌ها: روش‌هایی نظیر پیرولیز کاتالیستی، تبدیل داخلی اولفین‌ها (Olefin Interconversion) و DCC نیز از دیگر روشهای جدید تولید پروپیلن هستند که در مرحله توسعه و تکمیل می‌باشند.
ضعف خاورمیانه در تولید پروپیلن: در حال حاضر صنعت تولید پروپیلن در خاورمیانه به‌دلیل به‌کارگیری تکنولوژیهای با بازدهی پایین, کوچک میباشد؛ اما با توجه به دسترسی به منابع گاز طبیعی ارزان و ویژگی‌های جغرافیایی مناسب, دارای پتانسیل بالایی جهت گسترش تولید این ماده پتروشیمیایی میباشد.
عمده پروپیلن خاورمیانه از طریق فرایند کراکینگ بخار تولید می‌گردد که تولید اتیلن مازاد را به همراه دارد.
استفاده از گاز طبیعی به عنوان خوراک پتروشیمی, منجر به استفاده واحدهای کراکینگ از خوراک اتان شده که این امر این مناطق را به بزرگترین مناطق تولید اتیلن و مشتقات آن تبدیل کرده است.
در مقابل، این مناطق در زمینه تولید پروپیلن و مشتقات آن از قدرت کمتری برخوردار هستند.
این کمبود تولید تا حد زیادی به استفاده از خوراک اتان بستگی دارد.
زیرا پروپیلن تولیدی از شکست نفتا حدود 0.5 تا 0.6 تن به ازای هر تن اتیلن میباشد، در حالیکه پروپیلن حاصله از فرایند شکست اتان کمتر از 0.05 تن به ازای هر تن اتیلن است.
در سال 2000 حدود 86 درصد پروپیلن حاصله در خاورمیانه بوسیله فرآیند کراکینگ تولید شده و 12 درصد دیگر از طریق واحدهای FCC و 2 درصد باقیمانده نیز از طریق واردات تامین گردیده 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 تکنولوژیهای نوین، "هیدروژن‌زدایی از پروپان" اولین گزینه‌ای است که مورد توجه قرار گرفته است.
عربستان سعودی با احداث دو واحد "هیدوژن‌زدایی" اولین کشور در خاورمیانه است که به استفاده از این تکنولوژی‌ها در تولید پروپیلن روی آورده است.
توجه تولیدکنندگان مواد پتروشیمیایی در خاورمیانه به نیاز بازار و آگاهی نسبت به نیازهای رو به رشدی نظیر پروپیلن, لازمه پیوستن به بزرگترین صادرکنندگان در عرصه جهانی در حوزه صنعت پتروشیمی میباشد؛ امری که عمده کشورهای خاورمیانه نظیر ایران از آن غافل می‌باشند.
عدم روی‌آوردن به تولید پروپیلن و واردکردن آن از سوی کشورهایی چون 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 میباشد.
چنانچه روند برنامه‌ریزی و سرمایه‌گذاری در زمینه تولید پروپیلن و مشتقات آن با همین سرعت نه چندان مناسب فعلی ادامه یابد، علاوه بر از دست رفتن بازار کشورهای هم‌جوار واردکننده پروپیلن، بازارهای جهانی مناسبی چون چین با سه میلیون و سیصد هزار تن واردات را نیز از دست خواهیم داد.
این امر به معنی ناکارآمدی در کسب و تسلط بر بازار جهانی یکی از عمده‌ترین محصولات پایه صنعت پتروشیمی است که مسئولین ما رویکرد اصلی آنرا گسترش تولیدات در این زمینه خوانده‌اند.
در کنار این مسایل باید توجه داشت که در توسعه تولید پروپیلن و مشتقات آن, رعایت کلیه جوانب و انجام مطالعات لازم و بررسی میزان عرضه و تقاضا در سالهای گذشته, حال و آینده بسیار ضروری است.
زیرا هرگونه شتابزدگی و عمل بر پایه آمار موسساتی نظیر CMAIو SRI در آینده, تولیدکنندگان را با مسایلی نظیر بحران بازار اتیلن و مشتقات آن و کاهش نسبی قیمتها مواجه خواهد ساخت.
اصولا چنانچه داده‌ها و گزارشات موسسات مطالعاتی از این دست مورد بررسی قرارگیرند, 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 سمت تامین منافع مصرف‌کنندگانی نظیر آمریکای شمالی و اروپا از اهداف اساسی این موسسات میباشد.
روی آوردن به اطلاعات و پیش‌بینی‌های چنین مؤسساتی به دلیل فقدان مجموعه‌های پژوهشی و تحلیلی نظیر مشابه در کشورهای در حال توسعه ایران میباشد.
امید است که چنین موسساتی با تدبیر مدیران در صنعت پتروشیمی ایجاد گردد.
تکنولوژی تبدیل متانول به اولفین گاز طبیعی موارد مصرف گوناگونی داشته و بعضا به عنوان سوخت و یا ماده اولیه در تهیه محصولات شیمیایی به کار می رود که از مهمترین این محصولات می توان آمونیاک و متانول را نام برد.
به طور کلی قیمت گاز در سطح جهانی بسیار متفاوت بوده و معمولا بین ۴-۰.۵ به ازای هر میلیون BTU متغیر است.
چنانچه گاز طبیعی به آمونیاک یا متانول تبدیل شود ارزش افزوده ای معادل ۶-۴ دلار به ازای هر میلیون BTU خواهد داشت.
در هنگام استخراج نفت خام، مقادیر کمی گاز طبیعی نیز حاصل می شود که یا در محل سوزانده و یا در محیط رها می شوند که به دلیل قوانین دشوار محیط زیستی و مالیات های حاکم بر آن تولیدکنندگان همواره درصدد یافتن راهی برای حل این مشکل بوده اند.
در شرایط موجود منطقی ترین روش، تبدیل این گازها به متانول می باشد که از شرایط جابه جایی و حمل ونقل راحت تری برخوردار است.
در سال های اخیر نیز با توجه به تنوع بازار مصرفی متانول(پیل های سوختی، تصفیه آب و …) تولیدکنندگان در جستجوی بازارهای جدیدتر بوده و در نهایت اقدام به تبدیل متانول به پلی الفین ها کرده اند.
فرآیند M TO مطالعات اولیه فرآیند M TO با تحقیقات به عمل آمده برروی کاتالیست ها توسط شرکت یونیون کارباید صورت گرفت و از سال ۱۹۸۸ با واگذاری این بخش به u op و امضای قرارداد مشارکت همکاری با شرکت Norsk Hydro به کار خود ادامه داده است.
مشخصه اصلی واحد MTO ،خوراک آن یعنی متانول خام می باشد و به دلیل اینکه نیازی به تقطیر اولیه نیست در صورت احداث واحد M TO در کنار واحد متانول، هزینه های سرمایه ای کاهش می یابد.
در شکل زیر شمای کلی واحد دیده می شود که قلب فرآیند شامل راکتور و بخش احیای کاتالیست می باشد.
متانول خام پس از ورود به راکتور به مخلوطی از اتیلن و پروپیلن تبدیل شده و محصول حاصل از بالای راکتور خارج می شود.
کاتالیست مصرف شده نیز از پایین راکتور به محفظه احیاء هدایت می شود.
محصول بالای راکتور یعنی مخلوط اتیلن و پروپیلن در بخش بازیابی حرارت، عمده آب خود را از دست می دهد.
این عمل پیش از آنکه از درون دی اکسید کربن عبور کند، صورت می پذیرد.
در ستون های تقطیر، مخلوط فوق به صورت اتیلن، پروپیلن، متان، اتان، پروپان و برش C 4 تجزیه می گردد.
شرکت Norsk Hydro براساس طرح فوق یک واحد با ظرفیت سالانه 250 هزار تن و با راندمان۸ /۹۹ درصد در کشور نروژ احداث نموده است.
راه های استفاده از این فرآیند در حال حاضر سه امکان استفاده از فرآیند MTO وجود دارد: 1) واحد MTO و واحد متانول در یک سایت دراین حالت مجتمعی شامل: واحدهای متانول ،MTO ، پلی الفین و یا واحدهای پایین دستی اولفین ها شامل آکریلو نیتریل، اتیلن اکساید و اتیلن گلیکول در نظر گرفته می شود.
2)واحد MTO به تنهایی در این حالت یک واحد بزرگ متانول با خوراک گاز طبیعی احداث شده و متانول تولیدی با شرایط آسان تری نسبت به حمل گاز طبیعی جابه جا می گردد و توسط تانکر به واحد MTO که در مجاورت واحدهای پایین دستی احداث گردیده است، حمل می گردد.
) افزودن واحد MTO به واحد کراکر نفتا/LPG آغاز کار با استفاده از یکی از دو روش فوق (1 یا 2) می باشد، با این تفاوت که بخش جداسازی واحد MTO به واحد کراکر ادغام می گردد، که نتیجه آن صرفه جویی در هزینه های بالا سری می باشد.
مزایای اقتصادی به گفته تحلیلگران شرکت UOP ، هزینه احداث واحدهای MTO و پلی اولفین بسیار قابل توجه بوده (شاید ۹۰۰میلیون دلار برای واحدهای جدید التاسیس و 600 میلیون دلار برای واحدهای نصب شده در مجاورت واحدهای موجود) ، آیا به راستی ارزش افزوده محصول جبران هزینه ها را می نماید؟
در سال ۱۹۹۹ این شرکت مبادرت به ارائه نتایج یک بررسی مطالعاتی در زمینه بازگشت سرمایه برای واحدهای تبدیل گاز به متانول و تبدیل گاز به پلی الفین نمود.
این بررسی ها با فرض اینکه هر دو واحد متانول و پلی اولفین در خلیج فارس و به صورت تازه تاسیس نصب و از خوراک گاز طبیعی به قیمت 75/0 دلار در هر میلیون BTU استفاده شود و ظرفیت مورد نظر نیز در مورد این واحدها در مقیاس جهانی (۳۵/۱میلیون تن در سال متانول و -۲۵۰-۲۰۰ هزار تن در سال پلی اتیلن و پلی پروپیلن) انجام گرفته است.
یک واحد متانول نیز با ظرفیت ۴۰۰ هزار تن در سال جهت تامین خوراک واحد MTO در نظر گرفته شد.
قیمت های در نظر گرفته شده برای محصولات نیز قیمت های اروپایی غربی طی سالهای ۹۹-۱۹۸۵ در نظر گرفته شده و میانگین یدست آمده HDPE LLDPE پلی پروپیلن متانول نام محصول ۸۷۹ ۱۰۱۳ 849 175 قیمت (دلار/تن) نتایج بدست آمده از بررسیهای فوق حاکی از آنست که بازگشت سرمایه عموما شبیه بهم بوده هر چند برگشت سرمایه برای متانول از وضعیت بهتری برخوردار بوده است.
بازگشت سرمایه: متانول در مقایسه با MTO تبدیل گاز به پلی اولفین ها تبدیل گاز به متانول همچنین به علت مناسب MTBE طی سالهای ۹۹-۱۹۹۴، متانول از بازگشت سرمایه مطلوبتری برخودار بوده و پلی اولفین ها بعدا به سطح فوق رسیده اند.
لیکن روزهای اوج متانول دیگر به پایان رسیده ولی در مورد پلی اولفین ها مشخص گردیده که از رشد سالانه ای معادل 5 درصد تا سال ۲۰۰۷ در کشور آمریکا برخوردار می باشند، در حالی که متانول کماکان با مازاد ظرفیت مواجه بوده و این وضعیت طی دهه آینده نیز ادامه خواهد داشت.
این امر بیانگر اهمیت تبدیل متانول به الفین ها از طریق فرآیند MTO می باشد.
دست آوردهای تجاری تاکنون در هیچ نقطه ای از جهان احداث واحد MTO به صورت Full Scale در نظر گرفته نشده است.
لیکن چندین طرح در حال بررسی فنی –اقتصادی می باشد.در کشورهای مصر و چین طرح های احداث این واحد در مجاورت مجتمع های بزرگ پتروشیمیایی و گازی و در کشورهای ترینیداد و استرالیا نیز طرح احداث این واحد در مجاورت واحدهای متانول در حال بررسی می باشد.
MTO به دلیل تبدیل گاز طبیعی به الفین ها می تواند به عنوان نوع دیگری از فرآیند GTL در نظر آید.
این فرآیند در حال رقابت با روش های معغمولی تهیه اتیلن نیز بوده و بنابر مطالعات انجام یافته در شرکت UOP این فرآیند می تواند رقابت موثری با روش کراکینگ نفتا داشته باشد.
بنابر این می توان اظهار کرد که MTO یکی از روش های مختلف در تبدیل گاز طبیعی به مایع بوده که در تلاش برای دستیابی به موقعیت مناسب می باشد و با توجه به وضعیت فعلی بازار به نظر می رسد که زمان استفاده از MTO فرا رسیده است.
فصل دوم : برآورد اقتصادی طرح تعیین هزینه خرید تجهیزات اصلی: 1- کمپرسور: کمپرسور را سه مرحله در نظر می گیریم، یعنی فشار را در سه مرحله بالا می بریم.
که این سیستم توسط آب خنک می شود.
قیمت یک عدد کمپرسور با توجه به شکل : سه عددکمپرسور داریم لذا : $ 318750=3 × 106250 2- راکتور راکتور مورد نظر از نوع راکتور کاتالیزوری بستر ثابت است، ولی به دلیل نبودن منحنی مربوطه از منحنی مربوط به راکتور همزن دار جهت استخراج استفاده می شود.
جنس از کربن استیل و فشار psi 300 می باشد.
قیمت یک عدد راکتور با توجه به شکل : سه عدد راکتور داریم لذا : $ 201630=3 × 67210 3- سپراتور سپراتور را یک مخزن همزن دار در نظر می گیریم.
دبی جریان ورودی به سپراتور دانسیته مخلوط ورودی به سپراتور بر اساس ترکیب درصد خروجی از راکتور عبارت خواهد بود: دبی حجمی زمان اقامت را در سپراتور min5 در نظر می گیریم پس: حجم سپراتور قیمت با توجه به شکل : در واحد دو عدد سپراتور داریم : $ 108822=2 × 54411 4- مبدل حرارتی سطح مبدل: شرایط عملیاتی مبدل: مبنا را فرض می کنیم که مبدل حرارتی دارای سه شناور است و جنس از کربن استیل می باشد که برای لوله های صاف و بدون پره استفاده می شود.
قیمت با توجه به شکل : حال تصحیح قطر و جنس لوله را اعمال می کنیم.
برای تصحیح قطر لوله از شکل 22-15 استفاده میکنیم.
برای تصحیح جنس لوله از نمودار 25-15 استفاده می کنیم.
جنس لوله استنلس استیل می باشد.
قیمت یک مبدل : قیمت 4 عدد مبدل : 5- برج تقطیر برای سینی از نوع مشبک: هزینه ستون برج تقطیر به ازاء هر فوت ارتفاع با توجه به شکل 28 - 16 : هزینه ستون برج تقطیر : هزینه سینی ها با توجه به شکل 28 - 16 : هزینه 22 سینی از نوع مشبک : تعداد 5 عدد به اندازه در برج در نظر می گیریم (ضخامت پوسته برج ) با توجه به شکل 26 – 16 : هزینه کل یک برج: هزینه دو برج دارای 20 سینی : هزینه برج 30 سینی : مجموع هزینه خرید تجهیزات اصلی: که قیمت بدست آمده مربوط به سال 1990 می باشد لذا با توجه به فرمول زیر قیمت در سال 2008 می شود : Cost index ( 1990 ) = 924 Cost index ( 2008 ) = 1491.7 محاسبه قیمت تمام شده محصول: محاسبه بر اساس جدول 1 به صورت تخمین هزینه ها بر اساس درصدی از هزینه خرید تجهیزات اصلی انجام می شود: فاکتورهای نسبی برای تخمین قیمت بخشهای سرمایه گذاری و تجهیزات جدول 1 (قیمت به دلار) هزینه های مستقیم (Direct costs) هزینه های غیر مستقیم (Indirect costs) هزینه های تولید محصول هزینه استهلاک عمر مفید کارخانه در حدود 15 سال و ارزش اسقاطی آن بعد از این مدت در نظر گرفته می شود.
استهلاک را به صورت خطی می توان محاسبه کرد.
هزینه کارگر و مهندس تعداد کارگر لازم برای محصول و هر روز معادل یک شیفت کاری (شرایط متوسط با یک شیفت کاری 8 ساعت می باشد): تعداد کارگر (مرحله فرآیند) فرض می کنیم یک نفر مهندس برای هر شیفت کاری، هزینه مهندس بر اساس جدول 2 هزینه مهندس: (نفر) هزینه کارگر: (نفر) هزینه خدمات وکارگر (جدول 2 _ سال 1989) هزینه کارگر و مهندس به ازاء هر تن محصول: که این قیمت در سال 2008 می شود : ton-product/$ 82.25 هزینه تعمیر و نگهداری طبق جدول 3 برای یک فرآیند متوسط با شرایط عملیاتی معمولی هزینه های تعمیرات و نگهداری به صورت 9% از FCI به صورت سالیانه محاسبه می شود: هزینه خدمات با توجه به جدول 2 الف: آب مورد نیاز در مبدل: kg/sec 3.
2 ب) برق: پمپ: کمپرسور: مجموع هزینه خدمات: تعیین قیمت تمام شده محصول بر اساس جدول 1 هزینه تولید شامل هزینه مستقیم تولید و مخارج ثابت و هزینه های بالاسری 1-هزینه مستقیم تولید: 2-هزینه مخارج ثابت: الف)استهلاک ب)مالیات بر اساس سود ناخالص سالیانه محاسبه می شود.
3-هزینه بالاسری: به صورت %40 مجموع هزینه های کارگر، مهندس و تعمیرات محاسبه می شود.
این هزینه ها شامل بسته بندی، خدمات پزشکی، رستوران، ایمنی، حفاظت و ...
می باشد.
مخارج عمومی الف)هزینه امور اداری (ارتباطات و ...) معادل 10% مجموع هزینه های کارگر و مهندس و تعمیرات می باشد.
ب)هزینه های توزیع و فروش که به صورت 5% قیمت تمام شده محصول محاسبه می شود.
قیمت تمام شده محصول مخارج عمومی + هزینه تولید = قیمت تمام شده محصول قیمت فروش محصول فرض می کنیم هر تن محصول به قیمت به فروش برسد، لذا بر این اساس سود ناخالص مالیات و سود خالص را محاسبه می کنیم: سود ناخالص سالیانه محاسبه مالیات سالیانه بر سود ناخالص سود خالص پس از کسر مالیات: منابع و مآخذ : کتاب طراحی کارخانه و تحلیل مباحث اقتصادی برای مهندسین شیمی (تالیف ماکس اس .
پیترز) 1- CMAI Report, World Propylene supply study 2- www.chemsystems.com 3- www.chemsystems.com 4- Watson .
and J.K.wilkinson , Manufacturing Costs and How to Estimate Them .
Chem.
Eng .
81(7) : 92 .
1974 صفحهعنوان7فصل اول : سنتز متانول و چگونگی تبدیل آن به الفین8متانول9تولید متانول10کاربرد متانول10نکات ایمنی در مورد متانول11خواص فیزیکی متانول12اتیلن12روش های تولید اتیلن13کاربرد های اتیلن14نحوه شناسایی اتیلن14ضرورت توجه به تولید پروپیلن و تکنولوژی های جدید آن برای کشور15عرضه و تقاضای پروپیلن در جهان16تکنولوژی های تولید پروپیلن18ضعف خاورمیانه در تولید پروپیلن20تکنولوژی تبدیل متانول به الفین23بازگشت سرمایه طرح25فصل دوم : برآورد اقتصادی طرح26تعیین هزینه خرید تجهیزات اصلی26کمپرسور27راکتور28سپراتور30مبدل حرارتی32برج تقطیر35محاسبه قیمت تمام شده محصول36هزینه های مستقیم36هزینه های غیر مستقیم37هزینه تولید محصول37هزینه استهلاک38هزینه کارگر و مهندس39هزینه تعمیر و نگهداری39هزینه خدمات40هزینه مستقیم تولید41مخارج عمومی41قیمت تمام شده محصول41قیمت فروش محصول42محاسبه مالیات سالیانه بر سود ناخالص42سود خالص پس از کسر مالیات43منابع و مآخذ