معرفی و کاربرد پروپیلن اکساید [1] (PO) یک ترکیب آلی سمی و سرطان زا با فرمول مولکولی CH3CHCH2O است. این مایع فرار بیرنگ با بویی شبیه اتر در مقیاس وسیع...
۲۹ فروردین
۱۴ فروردین
۲۱ اسفند
معرفی و کاربرد
پروپیلن اکساید [۱] (PO) یک ترکیب آلی سمی و سرطان زا با فرمول مولکولی CH۳CHCH۲O است. این مایع فرار بیرنگ با بویی شبیه اتر در مقیاس وسیع به صورت صنعتی تولید میشود. PO یک ماده واسطه شیمیایی بدون استفاده مستقیم است که متعلق به خانواده محصولات اپوکسید میباشد. کاربرد این ماده عمدتاً در تولید پلیاتر پلیالها، پروپیلن گلیکولها، گلایکول اترها و پلیآلکیلن گلیکولها است. این ماده سومین مشتق بزرگ پروپیلن است و عمدهترین تولیدکنندگان آن در حال حاضر شرکتهای Dow Inc (Dow Chemical/DowDuPont سابق) و LyondellBasell دو تولید کننده اصلی پروپیلن اکساید در سطح جهان هستند، که در مجموع دارای سهم ۳۱.۵ درصدی از مجموع ظرفیت جهانی میباشند.
فرآیندهای تولید
شکل زیر سهم شرکتهای مهم تولیدکننده پروپیلن اکساید از ظرفیت جهانی آن را نشان میدهد. پس از Dow Inc و LyondellBasell سایر شرکتهای بزرگ اصلی با سهم کمتر از ۱۰ درصد شامل Shell، Covestro، BASF، Saudi Aramco، Xinyue Chemical و SINOPEC میباشند.
پروپیلن اکساید توسط سه کلاس فرآیندی به شرح زیر تولید میشود:
فرآیند کلروهیدرین اولین نسل از مسیر تولید PO در مقیاس تجاری است. نقطه ضعف اصلی آن میزان زیاد تولید ضایعات (مایع یا جامد) و همچنین هزینه سرمایهگذاری نسبتاً بالا بوده است. فرآیندهای پراکسیداسیون برای ارائه یک مسیر تولید جایگزین و مقرون به صرفهتر برای تولید PO، با ویژگیهای زیستمحیطی بهبود یافته و امکان فروش محصول مشترک برای بهبود اقتصاد کلی فرآیند توسعه داده شد. بسته به انتخاب پراکسید آلی مورد استفاده برای اپوکسید کردن پروپیلن، محصولات مشترک مختلفی همراه با PO تولید میشوند. فرآیند PO/SM (توسعه داده شده توسط شرکتهای Shell و Lyondell) شامل تولید مشترک مونومرهای استایرن با نرخ بیش از دو برابر تولید PO است، فرآیند PO/TBA ( توسعه داده شده توسط شرکتهای Lyondell و Huastman ) شامل تولید مشترک الکل ترت بوتیل [۵] (TBA) است. فرآیندهای هیدروپراکسیداسیون محصولات مشترک پیشین را تولید نمیکند، بنابراین نسل سوم فناوریهای تولید پروپیلن اکساید بر توسعه مسیرهایی بدون تولید محصولات مشترک استایرن، TBA یا تولید ضایعات حاوی کلراید متمرکز شدهاند. در حال حاضر، دو فرآیند تجاری وجود دارد که از این مفهوم استفاده میکنند: هیدروپراکسیداسیون کیومن (HPCU) که توسط Sumitomo Chemical ژاپن توسعه یافته است و فرآیند هیدروپروکسیداسیون هیدروژن پراکسید HPPO که به طور جداگانه توسط BASF و Dow و توسط Degussa (Evonik کنونی) و Uhde توسعه یافته است.
فرآیند کلروهیدرین
این فناوری در حدود سال ۱۹۱۰ توسعه یافت و در گذشته مسیر تجاری ترجیحی برای تولید PO بوده است. در این فرآیند دو مرحلهای، پروپیلن و هیپوکلرو اسید (کلر و آب) واکنش داده و پروپیلن کلروهیدرین تولید میکنند. محلول پروپیلن کلروهیدرین، پس از تصفیه با آهک خشک شده (یا سود سوزآور)، PO مورد نظر را تشکیل میدهد.
فرآیند پراکسیداسیون
در عملیات پراکسیداسیون تجاری فعلی از پراکسیدهای آلی به عنوان عامل اکسیدکننده استفاده میشود. در این فرآیندها، ایزوبوتان یا اتیل بنزن ابتدا با اکسیژن یا هوا در دماها و فشارهای بالا اکسید میشود، تا هیدروپروکسید متناظر آنها (ترت بوتیل هیدروپراکسید/اتیل بنزن هیدروپروکسید) تولید شود. در هر دو فرآیند، محصول مشترک دو تا سه برابر بیشتر از پروپیلن اکساید تولید میگردد.
فرآیند هیدروپراکسیداسیون
یکی از مزایای اصلی فناوریهای هیدروپراکسیداسیون، که میتواند افزایش ظرفیتهای جدید در مناطق در حال توسعه را توجیه کند، این واقعیت است که نیاز به زیرساختهای اضافی یا بازاریابی محصولات مشترک را از بین میبرد. با این حال، فرآیند هیدروپراکسیداسیون برای رقابتی بودن، به دسترسی منابع کم هزینه هیدروژن پروکسید بستگی دارد و به این ترتیب به تولید هیدروژن پراکسید یکپارچه شده در محل تولید PO و دسترسی اقتصادی به بازارهای H۲O۲ اضافی نیاز دارد. شرکتهایی از جمله BASF، Degussa (اکنون Evonik)، Krupp Uhde GmbH و EniChem، فرآیندهایی برای این نسل فراتر از مقیاس آزمایشگاهی توسعه دادهاند. Sumitomo Chemical یک فرآیند هیدروپراکسیداسیون جایگزین (HPCU) با استفاده از کیومن هیدروپروکسید [۶] (CHP) توسعه داد. این فرآیند پراکسیداسیون محصولات مشترک پیشین را تولید نمیکند، بلکه نیاز به احیای محصول مشترک تولید شده و تبدیل آن به کیومن دارد که این کیومن به فرآیند بازمیگردد. واکنش پروپیلن با CHP و یک کاتالیزور جامد مبتنی بر تیتانیوم باعث تولید PO و دی متیل بنزیل الکل [۷] (DMBA) میشود. در حضور هیدروژن و یک کاتالیزور اکسید فلزی، DMBA به آلفا متیل استایرن تبدیل میشود که هیدروژنه شده و دوباره به کیومن تبدیل میگردد. در حال حاضر چهار واحد در جهان از فناوری Sumitomo استفاده میکنند. پیشبینی میشود تا سال ۲۰۲۵، فناوریهای هیدروپراکسیداسیون حدود ۲۴ درصد از ظرفیت جهانی PO را بهخود اختصاص دهند.
خوراک و یوتیلیتی مورد نیاز
در شکل زیر برای فناوری HPPO توسعه داده شده توسط Dow-BASF، میزان و قیمت خوراک و همچنین مقدار یوتیلیتی مورد نیاز به ازای تولید هر تن PO ارائه گردیده است. قیمتهای ارائه شده میانگین قیمت در آمریکا از سال ۲۰۱۲ تا سال ۲۰۲۱ میباشد.
هزینههای سرمایهگذاری
در شکل زیر نیز مجموع هزینه سرمایهگذاری [۸] (TFC) شامل هزینههای محدوده فرآیند [۹] (ISBL) و هزینههای آفسایت [۱۰] (OSBL) مورد نیاز به ازای سه ظرفیت تولید مختلف PO برای فناوری HPPO توسعه داده شده توسط Dow-BASF و با فرض موقعیت مکانی آمریکا در سال ۲۰۲۲ ارائه شده است. همچنین برای سه ظرفیت مذکور مقدار پتانسیل اقتصادی [۱۱] (EP) برآورد گردیده است.
[۱] Propylene oxide
[۲] Chlorohydrin
[۳] Peroxidation
[۴] hydro peroxidation
[۵] tert- butyl alcohol
[۶] cumene hydroperoxide
[۷] Dimethyl Benzyl alcohol
[۸] Total Fixed Capital Cost
[۹] Inside battery limits
[۱۰] outside battery limits
[۱۱] Economic Potential = Product Price – Raw Material Cost
با تکمیل فرم زیر از جدیدترین اخبار و گزارشهای ما باخبر شوید.