کاربردهای اتیلن در صنعت پتروشیمی

کاربردهای اصلی صنعتی اتیلن

تولید پلیاتیلن: HDPE و LDPE

اتیلن در تولید پلی‌اتیلن مورد استفاده قرار می‌گیرد، که دو نوع اصلی تولید می‌کند: پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE) و پلی‌اتیلن با چگالی پایین (LDPE). HDPE به دلیل استحکام و مقاومت بسیار بالایی که دارد، مورد علاقهٔ تولیدکنندگان است و از آن برای ساخت وسایلی که باید در طول زمان دوام بیاورند، مانند جعبه‌های ضخیم شیر، بطری‌های پلاستیکی مواد شوینده و حتی لوله‌های آب زیرزمینی استفاده می‌شود. نوع دیگر، LDPE، انعطاف‌پذیرتر است اما سفتی کمتری دارد و همین امر باعث می‌شود در سرتاسر از کیسه‌های خرید فروشگاهی گرفته تا بطری‌های فشرده شوندهٔ سس در رستوران‌ها دیده شود. با توجه به اعداد سال 2022، حدود 90 میلیون تن پلی‌اتیلن در سراسر جهان تولید شده است. این عدد بسیار بزرگ نشان می‌دهد که چگونه این ماده به یک عنصر کلیدی در صنعت پلاستیک تبدیل شده است.

گلیکول اتیلن برای آنتیفریز و پلیاستر

اتیلن گلیکول در اصل یک محصول مهم مشتق شده از اتیلن است که عمدتاً در تولید مایع ضد یخ و محصولات پلی استر مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای خودروها، این ماده اهمیت زیادی دارد، زیرا نقطه انجماد مایع خنک‌کننده را پایین می‌آورد و همچنین از زنگ زدگی و خوردگی درون موتورها جلوگیری می‌کند و به این ترتیب باعث می‌شود موتورها در طول زمان بهتر کار کنند. کسب و کار پلی استر نیز به شدت به اتیلن گلیکول وابسته است. در سال ۲۰۲۱، کل بازار این محصول حدود ۱۰۸ میلیارد دلار ارزش داشت. این عدد بزرگ نشان می‌دهد که چقدر به اتیلن گلیکول نیاز داریم تا تمام آن پارچه‌های مصنوعی و مواد بسته‌بندی پلاستیکی که امروزه فروشگاه‌ها را پر کرده‌اند را تولید کنیم.

합성 فورمالدهید و کاربردهای پایین‌دست

فرمالدئید از اتیلن به دست می‌آید و در تولید انواع رزین‌هایی که در ساخت‌وساز و تولید مبلمان کاربرد دارند، اهمیت بسیاری دارد. همچنین، کاربردهای دیگر آن را در چسب‌ها و روکش‌های رنگی می‌توان مشاهده کرد که این موضوع انعطاف‌پذیری ترکیبات شیمیایی اتیلنی را در عمل نشان می‌دهد. پژوهش‌های بازار پیش‌بینی می‌کنند که تقاضا برای فرمالدئید تا سال 2026 به حدود 24.5 میلیارد دلار برسد. این رقم رشد نشان می‌دهد که صنایع مختلف چقدر به این ترکیب شیمیایی در حوزه‌های گوناگون اتکا دارند.

پلیمرهای مشتق از اتیلن در تولید

پلی‌پروپیلن برای صنعت خودرو و بسته‌بندی

پلی پروپیلن از اتیلن گرفته شده و برای سبک تر کردن ماشین ها و در عین حال قوی بودن آن بسیار مهم شده است. سازندگان خودرو دوست دارند از آن برای قطعات استفاده کنند زیرا به خودرو کمک می کند بدون اینکه قدرت خود را از دست دهد سوخت را صرفه جویی کند. این مواد فقط به ماشین ها محدود نمی شوند. شرکت های بسته بندی نیز به پلی پروپیلن تکیه می کنند، به ویژه زمانی که آنها نیاز به نگه داشتن محصولات در هنگام حمل و نقل و ذخیره سازی دارند. به ظرف های پلاستیکی در فروشگاه های مواد غذایی یا فیلم هایی که در اطراف میان وعده ها بسته شده اند فکر کنید. تحلیلگران بازار پیش بینی می کنند که آینده ی پولی پروپیلن در صنعت خودرو بزرگ خواهد بود. برخی برآوردها نشان می دهد که بازار می تواند تا سال 2025 حدود 10 میلیارد دلار را به دست آورد، اگرچه اعداد همیشه بسته به شرایط اقتصادی، فضای انعطاف پذیری دارند. اما چیزی که روشن است این است که با توسعه تکنولوژی های جدید مواد، صنایع به یافتن راه های جدید برای استفاده از پلی پروپیلن ادامه خواهند داد.

مونومر کلرید وینیل (VCM) در محصولات PVC

کلرید وینیل مونومر، یا به اختصار VCM، در اصل یک ماده شیمیایی مهم است که از اتیلن تولید می‌شود و سپس به PVC تبدیل می‌گردد. خود پی‌وی‌سی به انواع محصولاتی تبدیل می‌شود که روزانه با آنها مواجه هستیم، به خصوص در بخش ساختمانی که از آن برای لوله‌های پلاستیکی موجود در خانه‌ها و ساختمان‌ها استفاده می‌شود. بازار محصولات PVC در سال 2021 به حدود 46 میلیارد دلار رسید و کارشناسان صنعت انتظار دارند این عدد همچنان رشد کند، چرا که بسیاری از بخش‌ها همچنان به شدت به این مواد تکیه دارند. روش‌های تولید VCM امروزی پیشرفت‌های قابل توجهی داشته‌اند و تکنیک‌های پیشرفته‌ای در فرآیند اتیلن به کار گرفته شده است که به حفظ تأمین پایدار در بخش‌های مختلف صنعتی کمک می‌کند. این بهبودها تنها باعث افزایش کارایی در تولید PVC نمی‌شوند، بلکه به تقاضای رو به رشد از پروژه‌های زیرساختی در سراسر جهان نیز پاسخ می‌دهند.

رباط‌های مصنوعی و پلیمرهای ویژه

اتیلن در تولید کربن‌های مصنوعی که در سراسر خودروهایمان دیده می‌شوند، اهمیت زیادی دارد. این مواد کربنی خاص دوام بیشتری دارند و در برابر شرایط جوی سخت مقاومت بهتری نشان می‌دهند، به همین دلیل از لاستیک‌های ماشین گرفته تا قطعات موتور در سراسر خودرو از آن‌ها استفاده می‌شود. با بررسی روندهای بازار، مشاهده می‌شود که کربن مصنوعی در حال پیشرفت سریع است. گزارش‌های صنعتی پیش‌بینی رشدی حدود ۵.۸ درصدی را بین سال‌های ۲۰۲۲ تا ۲۰۳۰ نشان می‌دهند، زیرا تولیدکنندگان به یافتن راه‌های جدید برای کار با این مواد ادامه می‌دهند. چه چیزی این گسترش را تسریع می‌کند؟ پیشرفت‌های حاصل از نحوه تولید این پلیمرها دروازه‌هایی به سوی کاربردهای کاملاً جدید گشوده است که پیش از این امکان‌پذیر نبود، به ویژه در صنایعی که عملکرد در شرایط سخت اهمیت بیشتری دارد.

روند رشد بازار اتیلن جهانی

تقاضای آسیا-اقیانوسیه و ظرفیت تولید

هم‌اکنون منطقه آسیایی اقیانوسیه بزرگترین تولیدکننده اتیلن در جهان است، که چین و هند نقش بسزایی در پیشبرد آن دارند. دلیل اصلی این رشد چیست؟ توسعه صنعتی سریع در سراسر منطقه همراه با گسترش فراوان شهرها. ما اکنون می‌توانیم آینده را پیش بینی کنیم – ظرفیت تولید تا سال ۲۰۲۵ میلادی حدود ۲۰ میلیون تن افزایش خواهد یافت، بر اساس روندهای فعلی. گزارش‌های بازار همچنین نشانه‌ای مهم از این ماجرا را آشکار می‌کنند. تا اواسط دهه ۲۰۲۰، آسیای اقیانوسیه ممکن است حدود ۷۰ درصد از کل تقاضای جهانی اتیلن را به خود اختصاص دهد. دولت‌ها همواره سرمایه‌گذاری زیادی در راه‌اندازی واحدهای جدید کرده‌اند، در حالی که واحدهای قدیمی نیز به‌طور مداوم به‌روزرسانی می‌شوند. با توجه به تعداد زیاد پروژه‌های جدید در دست اقدام و بهبود‌های مستمر در واحدهای قدیمی، به نظر می‌رسد که منطقه آسیای اقیانوسیه برای مدت‌ها دیگر قطب اصلی تولید اتیلن باقی بماند.

تأثیر گاز شل بر مواد اولیه آمریکای شمالی

گاز شیل به طور کامل روش تولید اتیلن را در بخش‌های زیادی از آمریکای شمالی تغییر داده است. در دسترس بودن این ماده اولیه ارزان‌تر منجر به فعالیت مجدد بسیاری از واحدهای قدیمی تولید اتیلن شده است، به طوری که برآوردها نشان می‌دهند ظرفیت کارخانه‌ها ممکن است در چند سال آینده حدود 8 میلیون تن افزایش یابد. گزارش‌های صنعتی به طور مداوم نشان می‌دهند که هزینه‌های انرژی پایین‌تر ناشی از گاز شیل، تولیدکنندگان آمریکای شمالی را در مقایسه با رقبا در سطح جهانی در موقعیتی پیشرو در تولید اقتصادی اتیلن قرار داده است. آنچه ما شاهد آن هستیم، رشدی تصادفی نیست. شرکت‌های این منطقه انعطاف‌پذیری واقعی در قبال این تغییرات را نشان داده‌اند و از فناوری‌های جدید بهره می‌برند تا جایگاه خود را در بالای سلسله مراتب بازار حفظ کنند.

نوآوری‌های اتیلن مبتنی بر زیست

فناوری جدید این امکان را فراهم کرده است که اتیلن از منابع بیولوژیکی تولید شود، عمدتاً از طریق استفاده از مواد قابل تجدید. دستاوردهای اخیر در روش‌هایی مانند تخمیر و گاز زدایی، روش‌های سازگارتر با محیط زیست برای تولید اتیلن را پیش می‌برند. با توجه به حرکت جهان به سمت شیوه‌های سبزتر، بازارهای اتیلن مبتنی بر منابع بیولوژیکی به نظر می‌رسد که رشد چشمگیری را تجربه کنند. برخی گزارش‌های صنعتی پیش‌بینی می‌کنند که این بخش تا سال 2030 ممکن است به ارزشی حدود 5 میلیارد دلار برسد. چنین پیشرفت‌هایی به دستیابی به اهداف محیط زیستی کمک می‌کنند و در عین حال گزینه‌های بهتری برای تولید اتیلن فراهم می‌کنند که این امر با تغییرات موجود در عادات مصرف‌کنندگان و الزامات دولت‌ها در سال‌های اخیر هماهنگ است.

فناوری‌های شکست اتیلن و پایداری

شکست با بخار نسبت به فرآیندهای کاتالیزوری

در حال حاضر، شکافتن بخار همچنان روش پیش‌گزیده برای تولید اتیلن محسوب می‌شود، که در آن هیدروکربن‌ها در دماهای بسیار بالا تجزیه می‌شوند. اما اخیراً علاقه به روش‌های کاتالیزوری افزایش یافته است، چرا که این روش‌ها مصرف انرژی را به میزان قابل توجهی کاهش داده و از نظر زیست‌محیطی نیز بهتر هستند. برخی مطالعات نشان می‌دهند که انتقال به این روش‌ها می‌تواند انتشار گاز CO2 را تا حدود ۳۰ درصد کاهش دهد، که این امر به کشورها در رسیدن به اهداف اقلیمی‌شان کمک می‌کند. مزیت این روش‌ها تنها در حیطه محیط زیست نیست. شرکت‌ها در واقع با استفاده از کاتالیزورها هزینه کمتری را برای تأمین انرژی پرداخت می‌کنند، به گونه‌ای که این فرآیندها از نظر اقتصادی نیز جذابیت بیشتری دارند. با توجه به اینکه صنعت به دنبال راه‌های پاک‌تری برای تولید پلاستیک و سایر محصولات است، روش‌های کاتالیزوری در حالی که در کنار روش‌های سنتی قرار می‌گیرند، آماده ایفای نقش اصلی هستند.

گرفتن کربن در تسهیلات پتروشیمی

افزودن فناوری دستگیر کربن به کارخانه‌های پتروشیمی فرصت واقعی برای کاهش اثر کربنی در تولید اتیلن را فراهم می‌کند. برخی برنامه‌های آزمایشی اخیر در کشورهای مختلف نشان داده‌اند که این سیستم‌ها می‌توانند بیش از 90 درصد از انتشارات CO2 را جذب کنند که باعث می‌شود مردم باور کنند این روش واقعاً کارساز است. صاحب‌نظران صنعت تخمین می‌زنند که اگر شرکت‌ها دستگیر کربن را به‌صورت گسترده اجرا کنند، ممکن است بتوانند انتشارات حاصل از تولید اتیلن را در دهه آینده تقریباً نصف کنند. چنین کاهش بزرگی قطعاً اهداف سبز را تقویت می‌کند و به کارخانه‌ها کمک می‌کند تا با قوانین محیط زیستی سفت‌گیرانه همچنان مطابقت داشته باشند، بدون اینکه توان تولید اتیلن لازم برای نیاز بازار را از دست بدهند.

پیشرفت‌های بازیابی برای اقتصاد دایره‌ای

پیشرفت‌های ایجاد شده در فناوری بازیافت، پیشرفت‌های قابل توجهی را در جهت ایجاد اقتصاد دایره‌وار در ارتباط با محصولات مبتنی بر اتیلن به وجود آورده است. بازیافت مکانیکی برای برخی از انواع پلاستیک‌های مشتق شده از اتیلن به خوبی کار می‌کند، در حالی که بازیافت شیمیایی مسیر کاملاً متفاوتی برای تجزیه این مواد ارائه می‌دهد. با توجه به روندهای فعلی، بسیاری از کارشناسان بر این باورند که ممکن است تا پایان این دهه به میزان ۳۰ درصد بازیافت پلاستیک در سطح جهانی دست یابیم. این رقم هنوز هم ایده‌آل نیست، اما نسبت به نقطه‌ای که چند سال پیش در آن بودیم، پیشرفتی قابل توجه محسوب می‌شود. بهبودهای ایجاد شده در فناوری بازیافت، به معضل روزافزون زباله‌های پلاستیکی پاسخ داده و در عین حال درهای تازه‌ای را برای تولیدکنندگانی که می‌خواهند مواد بازیافتی را در فرآیندهای خود بدون کاهش استانداردهای کیفیت به کار گیرند، باز می‌کند. با اینکه شرکت‌ها به تدریج این روش‌ها را پذیرفته‌اند، تغییراتی آهسته اما ملموس در نحوه مدیریت پلاستیک در سطح صنایع جهان مشاهده می‌شود.

چالش‌ها و بینش آینده‌نگر صنعت

ناپایداری قیمت مواد اولیه

نوسانات قیمت نفت خام و گاز طبیعی به شدت هزینه تولید اتیلن را تحت تأثیر قرار می‌دهد و مشکلات گوناگونی را در سراسر صنعت ایجاد می‌کند. برای مثال، سال گذشته را در نظر بگیرید که هزینه مواد اولیه در طی دوازده ماه چهل درصد افزایش یافت. چنین تغییرات شدیدی باعث می‌شود مدیران کارخانه‌ها دست به دستی بزنند تا بتوانند عملیات را به خوبی اداره کنند و در عین حال محصولاتی با قیمت‌هایی را ارائه دهند که مشتریان بتوانند آنها را تحمل کنند. بیشتر افراد شاغل در این کسب‌وکار می‌دانند که یافتن منابع مطمئن در این شرایط سخت اقتصادی امری ضروری محسوب می‌شود. کارشناسان تأکید می‌کنند که شرکت‌ها باید جدی‌تر از پیش برای تأمین مواد اولیه خود اقدام کنند اگر امیدی به کنترل هزینه‌ها در آینده دارند. زنجیره تأمین پایدار تنها یک گزینه خوب نیست، بلکه برای هر کسی که می‌خواهد در تولید اتیلن رقابت‌پذیر باقی بماند، ضروری محسوب می‌شود.

قوانین محیط زیست و استانداردهای اmission

تولیدکنندگان اتیلن با افزایش فشارهای ناشی از مقررات سختگیرانه زیست‌محیطی مواجه هستند و نیازمند تعدیل در عملیات خود هستند تا با الزامات تغییریافته در مورد انتشارات همراه باشند. عمدتاً این توجه تنظیمی شرکت‌ها را وادار به سرمایه‌گذاری در فناوری‌های جدیدتر و پاک‌تر برای تولید می‌کند که البته به طور قابل توجهی بر سود خالص آن‌ها می‌افزاید. با این حال این امر ارزشمند است زیرا کل صنعت به طور مداوم در حال تشویق به استفاده از روش‌های سبزتر بر پایه فرآیندهای شیمیایی است که ضایعات را به حداقل می‌رسانند. کارشناسان صنعت معتقدند که با شروع تولیدکنندگان به پذیرش این روش‌های دوستدار محیط زیست، شاهد تأثیرات منفی کمتری بر محیط زیست خواهند بود و در عین حال آینده‌ای قوی‌تر نیز برای خود خواهند ساخت. تغییردهنده واقعی با توسعه روش‌های جدید برای تولید به شیوه پایدار در طول زمان حاصل خواهد شد.

کاربردهای نوظهور در شیمی سبز

روند شیمی سبز امکانات هیجان‌انگیزی را برای استفاده از اتیلن در تولید محصولاتی که برای سیاره ما بهتر هستند، ایجاد کرده است. امروزه شاهد انواع نوآوری‌ها هستیم - فکر کنید به پلاستیک‌های قابل تجزیه زیستی که از مشتقات اتیلن ساخته شده‌اند یا حلال‌هایی که در زمان تجزیه به اکوسیستم آسیب نمی‌زنند. این پیشرفت‌ها واقعاً دو هدف را با یک ضربه محقق می‌کنند. این روش‌ها به شرکت‌ها کمک می‌کنند تا به اهداف زیست‌محیطی خود دست یابند و در عین حال از تقاضای روزافزون مصرف‌کنندگان برای گزینه‌های سبزتر بهره ببرند. با توجه به آنچه تحلیل‌گران بازار برجسته می‌کنند، به نظر می‌رسد که حوزه شیمی سبز شاهد گسترش بزرگی خواهد بود. برخی گزارش‌ها نشان می‌دهند که این حوزه تا اواسط دهه حدوداً به ارزش 9 میلیارد دلاری برسد، هرچند چنین اعدادی همیشه با ذره‌ای شک باید دید. آنچه مشخص است این است که اتیلن به نقش اصلی خود در توسعه محصولاتی که پس از خود ارث سمی نمی‌گذارند، ادامه می‌دهد.