طرح تولید پلی پروپیلن از گاز طبیعی

پروپیلن به‌عنوان یک محصول پایه‌ای در صنعت پتروشیمی اهمیت خاصی دارد. زیرا محصولات پایین دست با ارزشی از این ماده پایه‌ای تولید می‌شود که اهمیت تولید آن را دو چندان می‌کند. در سال ۲۰۱۶، مصرف پروپیلن در دنیا پس از آمونیاک و اتیلن در (به‌عنوان خوراک صنایع پتروشیمی) رتبه سوم قرار گرفت. ظرفیت تولید این ماده در تولید بسیاری از بسپارها (پلیمرها) و مواد شیمیایی مصرف می‌شود. محصولات حاصل از پروپیلن از جمله شامل پلی‌پروپیلن، پروپیلن اکساید، اکریلونیتریل، کیومن/ فنل و ایزوپروپیل نام برد. این محصولات کاربرد متنوعی از جمله در صنایع اتومبیل، ساختمان، مواد مصرفی و بسته‌بندی و الکترونیک دارند.

وضعیت تولید و تقاضای پروپیلن در ایران

در سال ۱۳۹۶ میزان پروپیلن تولید شده در کشور حدود یک میلیون تن بوده است که از این میزان، سهم قابل‌توجهی از آن به پلی‌پروپیلن تبدیل شده است. با توجه به مصرف بالای پلی‌پروپیلن در کشور، میزان تقاضای پلی‌پروپیلن کشور بیشتر از میزان تولید پتروشیمی‌های کشور است. یکی از دلایل مهم کمبود پلی‌پروپیلن در کشور کمبود خوراک پروپیلن بوده و هست، به همین دلیل بیشتر پتروشیمی‌های تولیدکننده پلی‌پروپیلن کشور کمتر از ظرفیت واقعی تولید می‌کنند. از آنجا که حمل و نقل پروپیلن از لحاظ اقتصادی توجیه چندانی ندارد و واردات آن (تاکنون) امکان پذیر نبوده، نیاز است پروپیلن در کشور در ظرفیت بیشتری تولید شود. همچنین با توجه به جدول سرانه، تولید پروپیلن در دنیا بیش از متانول است اما میزان تولید متانول در کشور حدوداً ۷ برابر پروپیلن است.
به دلیل کمبود پروپیلن در کشور و به‌تبع آن عدم توسعه زنجیره ارزش آن بسیاری از محصولات مهم که در ادامه زنجیره پروپیلن هستند، از طریق واردات تأمین می‌شوند. آمارها میزان واردات محصولات از زنجیره پروپیلن حدود ۵۱۶ میلیون دلار در سال است. همچنین به دلیل کمبود پلی‌پروپیلن کشور، بیشتر معاملات پلی‌پروپیلن در بورس کالا به دلیل تقاضای بالای این محصول نسبت به عرضه پتروشیمی‌ها، در وضعیت رقابتی معامله می‌شود و خریداران مجبور به پرداخت هزینه‌های بالاتر از قیمت پایه بورس هستند.

مقاصد صادراتی PP ایران از لحاظ ارزش دلاری

فناوری PDH راهکار مناسب تولید پروپیلن در کشور

در حال‌حاضر بیشترین تولید پروپیلن دنیا به‌صورت روش‌های غیرمستقیم بوده است و پروپیلن به‌صورت محصول جانبی تولید می‌شود. با توجه به کمبود پروپیلن در دنیا و رشد تقاضا در سال‌های آینده روش‌های مختلفی برای تولید مستقیم پروپیلن به‌عنوان محصول اصلی فرایند در نظر گرفته شده است. فرآیندهایی همچون MTP (متانول به پروپیلن)، GTP (گاز طبیعی به متانول و پروپیلن)، RFCC (از برش‌های نفت خام در پالایشگاه‌ها)، CTO (زغال‌سنگ به گاز سنتز و سپس متانول و پروپیلن) و PDH (هیدروژن‌زدایی پروپان) است. در بین فرآیندهای مختلف تولید مستقیم پروپیلن، فرآیند PDH به دلیل حجم سرمایه‌گذاری پایین‌تر نسبت به بقیه روش‌ها و فرآیند GTP به علت هزینه خوراک گاز طبیعی ارزان در کشور مورد توجه قرار گرفته‌اند.
یکی از دلایل نرخ بازده بالای فرآیند GTP نسبت به PDH، تخفیف ۳۰ درصدی قیمت گاز طبیعی در صورت ادامه زنجیره گاز طبیعی و تولید محصولاتی نظیر پروپیلن است، در صورتی که این تخفیف در قیمت پروپان وجود ندارد. با توجه به حجم بالای سرمایه‌گذاری بالا در فرآیند GTP و همچنین نرخ بالای بازده داخلی تولید متانول نسبت به پروپیلن، سرمایه‌گذاری فرآیند GTP در کشور منطقی به نظر نمی‌رسد. از این رو با توجه به تولید LPG در کشور در ظرفیت بالا و همچنین محدودیت در صادرات این محصول، می‌توان از مزیت فراوانی خوراک LPG در تولید پروپیلن کشور از طریق فرآیند PDH بهره برد.

افزایش سهم مصرف LPG در دنیا با هدف تولید پروپیلن

بسیاری از کشورهای دارای ذخایر نفت و گاز دنیا همچون آمریکا، چین، عربستان، روسیه، قطر و ایران تولیدکننده LPG هستند. محصولی که به دلیل انتقال آسان آن نسبت به گاز طبیعی، مشتری‌های زیادی در دنیا دارد. مصرف LPG یا به تعبیری پروپان و بوتان در دنیا تنها به‌عنوان سوخت در کپسول‌ها و وسایل حمل‌ونقل نیست، بلکه به‌عنوان خوراک واحدهای پتروشیمی برای تبدیل آن به محصولات با ارزش افزوده بیشتر نیز مصرف می‌شود. میزان تولید LPG در دنیا در سال ۲۰۱۸ حدود ۳۲۹ میلیون تن در سال بوده است. در نمودار بالا سهم بخش‌های مختلف از تقاضای LPG در منطقه آمریکا، اروپا، خاورمیانه و چین در سال ۲۰۱۶ نشان داده شده است.

صنعت پروپیلن در جهان

در سال ۲۰۲۰، تولید پروپیلن در جهان حدود ۱۱۳ میلیون تن بوده است و پیش‌بینی می‌شود این مقدار تا سال ۲۰۲۵، به بیش از ۱۴۱ میلیون تن افزایش یابد. پروپیلن عمدتاً برای تولید انواع مختلفی از محصولات شیمیایی که در ساخت کالاهای بادوام و مواد قابل‌مصرف در صنایع بسته‌بندی، پزشکی و … به‌کار می‌روند، استفاده می‌شود. تقاضای جهانی پروپیلن معمولاً تحت تأثیر تقاضای پلی‌پروپیلن قرار دارد؛ به طوری که این ماده در سال ۲۰۲۰، معادل ۶۷ درصد از مصارف پروپیلن را به خود اختصاص داده است. در زمان وقوع بحران جهانی ۲۰۰۹-۲۰۰۸، میزان تقاضای جهانی پروپیلن برای اولین بار در طول ۲۵ سال افت کرد. با این حال در سال ۲۰۲۰، با وجود کاهش نرخ رشد GDP جهان به‌دلیل شیوع کووید-۱۹، بازار پروپیلن به‌دنبال افزایش تقاضا برای محصولات مرتبط با کرونا، حفظ شد و رکودی در آن رخ نداد.
در سال ۲۰۲۰، مجموع ظرفیت سالانه تولید پروپیلن ۱۴۴ میلیون تن بوده که ۴۲ درصد از این مقدار سهم منطقه شمال‌شرق آسیا بوده است. کشور چین با ظرفیت ۴۱ میلیون تن، رتبه نخست را کسب کرده است. منطقه آمریکای شمالی و منطقه اروپای غربی به ترتیب با ۱۸ درصد و ۱۲ درصد، در رتبه‌های بعدی قرار گرفته‌اند. همچنین، بیشترین مصرف پروپیلن مربوط به منطقه شمال‌شرق آسیا و برابر با ۵۳ میلیون تن بوده است که پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۲۵، به ۸۵ میلیون تن برسد.
حجم تجارت جهانی پروپیلن در سال ۲۰۲۰، معادل ۵/۴ میلیون تن بوده است. به‌طور کلی، پروپیلن عمدتاً در مناطقی که مصرف بیشتری دارد یا در مناطق نزدیک آنها، تولید می‌شود و از طریق خطوط لوله انتقال پیدا می‌کند. انتقال پروپیلن به مناطق دورتر دشوار است و باید تحت فشار و دمای خاصی انجام شود. به همین دلیل، پروپیلن عمدتاً بعد از تبدیل شدن به مشتقات آن، به سایر نقاط حمل می‌شود. ۶۵ درصد از حجم تجارت پروپیلن مربوط به پلی‌پروپیلن است.
ویژگی‌هایی از جمله سبکی، خواص شیمیایی مناسب، مقاومت در برابر گرما و صرفه اقتصادی، رزین‌های پلی‌پروپیلن (PP) را به یکی از کالاهای با رشد بسیار سریع تبدیل کرده است. در سال ۲۰۲۰، حدود ۷۶ میلیون تن PP در جهان تولید شد. در سال‌های ۲۰۱۹ و ۲۰۲۰، تقریباً ۶ میلیون تن به ظرفیت جهانی تولید PP افزوده شد که عمدتاً در مناطق درحال‌توسعه از جمله چین و شبه‌جزیره هند اتفاق افتاد و ظرفیت جهانی تولید این محصول را به بیش از ۹۰/۳ میلیون تن رساند. نمودار زیر، وضعیت عرضه و تقاضای PP را نشان می‌دهد. پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۲۵‌، تقاضای جهانی پلی‌پروپیلن سالانه ۴/۶ درصد رشد داشته باشد و به بیش از ۹۴ میلیون تن برسد.
در سال ۲۰۲۰، سه منطقه‌ شمال‌شرق آسیا، اروپای غربی و آمریکای شمالی به ترتیب با ۴۵ درصد، ۱۱ درصد و ۱۰ درصد، بزرگترین تولیدکنندگان پلی‌پروپیلن بوده‌اند و در مجموع ۶۶ درصد از تولیدات جهانی این محصول را به خود اختصاص داده‌اند. این مناطق همچنین بزرگترین مصرف‌کنندگان PP هستند.
در سال ۲۰۲۰، حجم تجارت PP در جهان حدود ۲۱ میلیون تن بوده که ۲۸ درصد از کل میزان پلی‌پروپیلنِ تولیدشده است. از این مقدار، تقریباً ۱۳ میلیون تن به خارج از مناطق تولیدکننده، صادر شده است. منطقه شمال‌شرق آسیا بزرگترین تولیدکننده پلی‌پروپیلن است که حدود ۵/۵ میلیون تن یا ۲۶ درصد از کل حجم تجارت پلی‌پروپیلن در سال ۲۰۲۰ را به خود اختصاص داده است. منطقه خاورمیانه نیز به‌عنوان بزرگترین صادرکننده‌ PP‌، در سال ۲۰۲۰ بیشتر از ۶ میلیون تن صادرات داشته است. پیش‌بینی می‌شود تا سال ‌۲۰۲۵، حجم تجارت پلی‌پروپیلن به ۲۵ میلیون تن یا ۲۶ درصد از میزان تولید و مصرف جهانی این محصول برسد.

صنعت پروپیلن در منطقه خاورمیانه

در سال ۲۰۲۰، ظرفیت اسمی تولید پروپیلن در منطقه خاورمیانه حدود ۱۲/۱ میلیون تن بوده است. در حال حاضر، عربستان سعودی بزرگترین تولیدکننده منطقه خاورمیانه است که ۵۹ درصد از سهم کل تولیدات پروپیلن این منطقه را در اختیار دارد. کشورهای امارات متحده عربی با ۲۱ درصد و ایران با ۸ درصد، دیگر تولیدکنندگان بزرگ منطقه خاورمیانه هستند. با اینکه خاورمیانه در سال‌های اخیر در صنعت اتیلن رشد چشمگیری داشته، در صنعت پروپیلن به آن ‌اندازه موفق عمل نکرده است. در سال ۲۰۲۰، سهم این منطقه از تولیدات اتیلن دنیا ۱۷ درصد بوده، اما تنها ۸ درصد تولیدات جهانی پروپیلن را در اختیار داشته است.
میزان تولید پروپیلن خاورمیانه در سال ۲۰۲۰، معادل ۹/۷ میلیون تن بوده و در ۵ سال گذشته با نرخ میانگین ۳/۷ درصد، رشد کرده است. تقاضای پروپیلن در این منطقه نیز همانند میانگین جهانی عمدتاً برای تولید پلی‌پروپیلن است که در سال ۲۰۲۰، حدود ۷/۶ میلیون تن یا ۸۸ درصد از کل حجم ۹ میلیون تنی تقاضای پروپیلن بوده است.

خاورمیانه در حال حاضر فقط صادرکننده پروپیلن است و واردات ندارد. در سال ۲۰۲۰، مجموع صادرات خاورمیانه ۴۴۸ هزار تن بوده که عمدتاً توسط کشورهای عربستان سعودی و امارات متحده عربی انجام شده است. مقاصد اصلی برای صادرات مازاد تولید پروپیلن در خاورمیانه، بازارهای آسیایی از جمله کشورهای اندونزی و چین، همچنین مناطق اروپای غربی و آفریقا هستند.
در منطقه خاورمیانه، کشور ترکیه بزرگترین مصرف‌کننده پلی‌پروپیلن است که تقریباً نیمی از مصرف این منطقه را به خود اختصاص داده است. کشور عربستان سعودی نیز بزرگترین تولیدکننده‌ PP در منطقه است که در سال ۲۰۲۰، حدود ۵۸ درصد ظرفیت تولید آن را دارا بوده است. پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۲۵، ظرفیت اسمی تولید PP در خاورمیانه با رشد سالانه ۳/۱ درصدی، به ۱۱ میلیون تن برسد.
خاورمیانه بزرگترین صادرکننده PP در جهان است که در سال ۲۰۲۰، تقریباً ۲۹ درصد از حجم تجارت جهانی را به خود اختصاص داده است. این منطقه در سال ۲۰۲۰، معادل ۶ میلیون تن یعنی ۷۷ درصد از تولیدات خود را صادر کرده است. منطقه شمال‌شرق آسیا شامل کشور چین، اصلی‌ترین واردکننده‌ PP از خاورمیانه است که سهمی ۲۵ درصدی از واردات این منطقه را دارد. منطقه جنوب‌شرق آسیا نیز با سهم ۱۵ درصدی، در رتبه بعدی قرار دارد. عربستان سعودی بزرگترین صادرکننده پلی‌پروپیلن در خاورمیانه است. این کشور ۶۸ درصد کل صادرات منطقه را در اختیار دارد و معادل ۸۷ درصد تولیدات داخلی خود را صادر می‌کند. پیش‌بینی می‌شود در سال ۲۰۲۵، منطقه خاورمیانه بیش از ۷/۲ میلیون تن صادرات داشته باشد.

وضعیت تولید پلی پروپیلن در ایران

شرکت پلی‌پروپیلن جم با ۳۰۰ هزار تن ظرفیت تولید، از مهم‌ترین تولیدکنندگان داخلی این ماده است. مجموع ظرفیت اسمی تولیدکنندگان داخلی پلی‌پروپیلن معادل یک میلیون و ۳۰۰ هزار تن است.
شرکت‌های داخلی تولیدکننده پلی‌پروپیلن، محصولات خود را با گریدهای متفاوت از جمله گرید فیلم، نساجی و گروه شیمیایی، در بورس کالا به فروش می‌رسانند. شرکت پلی‌پروپیلن جم با ۳۱ درصد، بیشترین سهم بازار را در بورس کالا به خود اختصاص داده است. پس از آن، شرکت پتروشیمی مارون ۲۵ درصد، شرکت نوید زر شیمی ۱۶ درصد، شرکت پتروشیمی رجال ۱۴ درصد، شرکت پتروشیمی شازند ۷ درصد و شرکت پتروشیمی پلی ‌نار نیز ۷ درصد از سهم بازار را در اختیار دارند. در گرید گروه فیلم و گروه شیمیایی، شرکت پلی‌پروپیلن جم به ترتیب ۳۷ درصد و ۵۰ درصد از سهم بازار را به خود اختصاص داده است. همچنین، در گروه نساجی، بیشترین سهم بازار با ۳۰ درصد به شرکت پتروشیمی مارون تعلق دارد.

شرح مختصر از فرآیند طرح تولید گاز طبیعی به پلی پروپیلن

۱- گاز طبیعی همراه با بخار آب در ریفورمرها تبدیل به گاز سنتز شده و گاز سنتز در راکتور تبدیل به متانول خام و سپس متانول خالص می‌گردد.
۲- متانول ابتدا در راکتورهای اولیه تبدیل به DME (دی متیل اتر) می‌شود و سپس مخلوط DME و متانول در سه راکتور با بستر ثابت تبدیل به پروپیلن می‌گردد. مخلوط پروپیلن و متانول و DME جداسازی شده و متانول و DME ترکیب نشده به ابتدای پروسس برگردانده می‌شوند و پروپیلن و سایر محصولات خالص سازی می‌گردند.
۳- پروپیلن و اتیلن تولید شده در راکتورها تبدیل به پلی پروپیلن با گریدهای مختلف شده و بسته‌بندی می‌گردند.
تکنولوژی متانول: LURGI
تکنولوژی MTP: LURGI
تکنولوژی P.P: BASELL

چشم‌انداز آینده صنعت پروپیلن و پلی‌پروپیلن

ضریب همبستگی قیمتی پروپیلن و پلی‌پروپیلن با نفت و نفتا در جدول ۵ نشان داده شده است. قیمت این دو ماده ضمن حرکت در یک جهت، همبستگی بالایی با قیمت نفت و نفتا دارد و تغییرات قیمت نفت و نفتا سبب تغییرات قیمت پروپیلن و پلی‌پروپیلن می‌شود. به‌طور کلی، در بازار پروپیلن می‌توان سه عامل «اثر بالادستی»، «عرضه و تقاضا» و «اثر موجودی» را بر تحرکات بازار تأثیرگذار دانست. در مورد عامل اثر بالادستی می‌توان گفت با کاهش قیمت نفت، احتمال کاهش قیمت آتی پروپیلن وجود دارد. در خصوص عامل عرضه و تقاضا، گفتنی است که مازاد عرضه سنگین از سوی چین سبب شده است که قیمت‌ها پتانسیل رشد بالایی نداشته باشد. در آخر نیز باید به اثر موجودی و سطح ذخایر بالا در آمریکا اشاره کرد که باعث تعدیل قیمت‌ها خواهد شد.

آنچه ذکر شد بیانگر این مطلب است که صنایع پایین دستی صنعت نفت دارای پتانسیل بالایی جهت فروش و توزیع گاز طبیعی و محصولات مشتق شده از نفت خام مانند: بنزین، گازوئیل، نفت گرمایش، گریس، لاستیک، پلاستیک، کود، ضد یخ، آفت کش، گاز طبیعی، پروپان و غیره را دارند از این رو بازارهای جهانی بسیاری در انتظار آنان است اگرچه تحولات اخیر، افزایش قیمت‌ها، تحریم‌های صورت گرفته، استقبال از سرمایه گذاران خارجی و قراردادهای به مناقصه گذاشته شده عوامل بروز تغییرات اساسی این روند تحولات، می‌تواند در بازار پتروشیمی تأثیر گذار باشد.

صنعت پتروشیمی امروزه یکی از صنایع مادر به شمار می‌رود که در آن با انجام واکنش‌های فیزیکی و شیمیایی بر روی هیدروکربورها می‌توان موادی با ارزش افزوده چندین برابر نسبت به مواد اولیه را تولید کرد به عنوان مثال:
فرآیندهای پتروشیمی با توجه به تعداد و تنوع ویژگی‌ها در رفع بسیاری از احتیاجات روز مره سهم بسزایی دارا می‌باشند از این رو در مقایسه با صنایع دیگر از نظر اشتغال افراد و ایجاد کار دامنه گسترده‌تری دارد به نحوی که برای واحدهای تولیدی کوچک با سرمایه کم و واحدهای تولیدی بزرگ با سرمایه‌های کلان امکان انجام کار و فعالیت وجود دارد.
حال با توجه به اهمیت صنعت پتروشیمی و نقشی که این صنعت از نظر اقتصادی، سیاسی و فنی می‌تواند برای مملکت داشته باشد فضای مناسبی جهت حضور شرکت‌ها و سرمایه گذاران بخش خصوصی ایجاد گردیده است.
پروپن یا پروپیلن به مقدار قابل توجهی در گازهای نفتی وجود دارد و از می‌توان مشتقات بسیاری را تولید نمود موسسه نفتا شیمی لاورا فرانسه سه نوع پروپیلن که هر یک دارای مواد استعمالی خاص می‌باشد تولید می‌کند. به عنوان مثال برای تهیه پروپیلنی که بتواند با راندمان ماکزیمم پلیمریزه گردد برش مربوط به کراکینگ با بخار آب انتخاب می‌نماید که تقریباً حاوی ۹۰ درصد پروپیلن است.
از جمله فرآورده‌های حاصل از پروپیلن می‌توان به تولید پلی پروپیلن اشاره نمود که از پلی مریزاسیون پروپیلن حاصل می‌گردد که در تهیه طناب، گونی و مصنوعات پلاستیکی کاربرد دارد.
پلی پروپیلن PP یک ترمو پلاستیک است که به وسیله قالب گیری از آن محصولاتی بدست می‌آید. پلی پروپیلن بسته به شبکه ساختمانی‌اش ویژگی‌های متفاوتی دارا می‌باشد.

خلاصه بررسی مالی و اقتصادی طرح تولید پلی پروپیلن از گاز طبیعی

ظرفیت تولید سالیانه : ۵۰۰۰۰۰ تن
نرخ برابری دلار : ۴۵۰۰۰ تومان
مساحت زمین موردنیاز : ۸۰۰۰۰ مترمربع
زیربنای ساختمان ها و محوطه های فرآیندی: ۳۰۰۰۰ مترمربع
میزان سرمایه گذاری ثابت : ۶۰ میلیون دلار
ارزش ماشین آلات و تجهیزات : ۴۵ میلیون دلار
نرخ بازده داخلی : ۳۸ درصد

۳.۷/۵ - (۶ امتیاز)