تکنولوژی تبدیل متانول به اولفین(MTO )

گاز طبیعی موارد مصرف گوناگونی داشته و بعضا به عنوان سوخت و یا ماده اولیه در تهیه محصولات شیمیایی به كار می رود كه از مهمترین این محصولات می توان آمونیاك و متانول را نام برد
به طور كلی 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 آمونیاك یا متانول تبدیل شود ارزش افزوده ای معادل ۶-۴ دلار به ازای هر میلیون BTU خواهد داشت. در هنگام استخراج نفت خام، مقادیر كمی گاز طبیعی نیز حاصل می شود كه یا در محل سوزانده و یا در محیط رها می شوند كه به دلیل قوانین دشوار محیط زیستی و مالیات های حاكم بر آن تولیدكنندگان همواره درصدد یافتن راهی برای حل این مشكل بوده اند. در شرایط موجود منطقی ترین روش، تبدیل این گازها به متانول می باشد كه 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 …) تولیدكنندگان در جستجوی بازارهای جدیدتر بوده و در نهایت اقدام به تبدیل متانول به پلی الفین ها كرده اند.
فرآیند M TO مطالعات اولیه فرآیند M TO با تحقیقات به عمل آمده برروی كاتالیست ها توسط شركت یونیون كارباید صورت گرفت و از سال ۱۹۸۸ با واگذاری این بخش به u op و امضای قرارداد مشاركت همكاری با شركت Norsk Hydro به كار خود ادامه داده است. مشخصه اصلی واحد MTO ،خوراك آن یعنی متانول خام می باشد و به دلیل اینكه نیازی به تقطیر اولیه نیست در صورت احداث واحد M TO در كنار واحد متانول، هزینه های سرمایه ای كاهش می یابد. در شكل زیر شمای كلی واحد دیده می شود كه قلب فرآیند شامل راكتور و بخش احیای كاتالیست می باشد.
نمودار متانول خام پس از ورود به راكتور به مخلوطی از اتیلن و پروپیلن تبدیل شده و محصول حاصل از بالای راكتور خارج می شود. كاتالیست مصرف شده نیز از پایین راكتور به محفظه احیاء هدایت می شود.
محصول بالای راكتور یعنی مخلوط اتیلن و پروپیلن در بخش بازیابی حرارت، عمده آب خود را از دست می دهد. این عمل پیش از آنكه از درون دی اكسید كربن عبور كند، صورت می پذیرد. در ستون های تقطیر، مخلوط فوق به صورت اتیلن، پروپیلن، متان، اتان، پروپان و برش C ۴ تجزیه می گردد. شركت Norsk Hydro براساس طرح فوق یك واحد با ظرفیت سالانه ۲۵۰ هزار تن و با راندمان۸ /۹۹ درصد در كشور نروژ احداث نموده است. راه های استفاده از این فرآیند در حال حاضر سه امكان استفاده از فرآیند M TO وجود دارد: ۱) واحد MTO و واحد متانول در یك سایت دراین حالت مجتمعی شامل: واحدهای متانول ،M TO ، پلی الفین و یا واحدهای پایین دستی اولفین ها شامل آكریلو نیتریل، اتیلن اكساید و اتیلن گلیكول در نظر گرفته می شود.
۲)واحد MTO به تنهایی در این حالت یك واحد بزرگ متانول با خوراك گاز طبیعی احداث شده و متانول تولیدی با شرایط آسان تری نسبت به حمل گاز طبیعی جابه جا می گردد و توسط تانكر به واحد M TO كه در مجاورت واحدهای پایین دستی احداث گردیده است، حمل می گردد.
۲) افزودن واحد MTO به واحد كراكر نفتا/LPG آغاز كار با استفاده از یكی از دو روش فوق (۱ یا ۲) می باشد، با این تفاوت كه بخش جداسازی واحد MTO به واحد كراكر ادغام می گردد، كه نتیجه آن صرفه جویی در هزینه های بالا سری می باشد. مزایای اقتصادی به گفته تحلیلگران شركت UOP ، هزینه احداث واحدهای MTO و پلی اولفین بسیار قابل توجه بوده (شاید ۹۰۰میلیون دلار برای واحدهای جدید التاسیس و ۶۰۰ 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 شركت مبادرت به ارائه نتایج یك بررسی مطالعاتی در زمینه بازگشت سرمایه برای واحدهای تبدیل گاز به متانول و تبدیل گاز به پلی الفین نمود.
این بررسی ها با فرض اینكه هر دو واحد متانول و پلی اولفین در خلیج فارس و به صورت تازه تاسیس نصب و از خوراك گاز طبیعی به قیمت ۷۵/۰ دلار در هر میلیون B TU 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. یك واحد متانول نیز با ظرفیت ۴۰۰ هزار تن در سال جهت تامین خوراك 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 ۸۴۹ ۱۷۵ قیمت (دلار/تن) نتایج بدست آمده از بررسیهای فوق حاكی از آنست كه 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. لیكن روزهای اوج متانول دیگر به پایان رسیده ولی در مورد پلی اولفین ها مشخص گردیده كه از رشد سالانه ای معادل ۵ درصد تا سال ۲۰۰۷ در كشور آمریكا برخوردار می باشند، در حالی كه متانول كماكان 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 تاكنون در هیچ نقطه ای از جهان احداث واحد MTO به صورت Full Scale در نظر گرفته نشده است. لیكن چندین طرح در حال بررسی فنی –اقتصادی می باشد.در كشورهای مصر و چین طرح های احداث این واحد در مجاورت مجتمع های بزرگ پتروشیمیایی و گازی و در كشورهای 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 شركت UOP این فرآیند می تواند رقابت موثری با روش كراكینگ نفتا داشته باشد. بنابر این می توان اظهار كرد كه MTO یكی از روش های مختلف در تبدیل گاز طبیعی به مایع بوده كه در تلاش برای دستیابی به موقعیت مناسب می باشد و با توجه به وضعیت فعلی بازار به نظر می رسد كه زمان استفاده از MTO فرا رسیده است.

نویسنده : نشریه (نفت,گاز و پتروشیمی)

منبع : پایگاه اطلاع رسانی عسلویه