آشنایی با مهم‌ترین مواد موجود در زنجیره ارزش صنعت پتروشیمی(ماده_شماره_1)

مقدمه و بیان مسئله

صنعت پتروشیمی یکی از حوزه‌های مهم صنعتی است که نقش بسیار مهمی در تأمین مواد اولیه، برای تولید محصولات شیمیایی و پلاستیکی دارد. این صنعت در ایران، با تأخیر ۵۰ساله به بهره‌برداری از نفت رسیده است و این وقفه در شروع و خودکفایی صنعت، سبب رنج کشور از دو مشکل خام‌فروشی و عدم توسعه متناسب صنعت پتروشیمی شده است. در حال حاضر بیشترین صادرات غیرنفتی ایران از طریق صنعت پتروشیمی است؛ بااین‌وجود هر تن محصول پتروشیمی به طور متوسط بین 300 تا 400 دلار ارزش دارد در حالی که این عدد در کشور عربستان 40 درصد و در کشورهای با دانش فنی بالا، مانند کره جنوبی و آلمان تا 600 درصد بیشتر است. از سوی دیگر ارزش مواد وارداتی پتروشیمی بیش از دو برابر محصولات صادراتی است. بنابراین توسعه دانش‌فنی ساخت مواد پتروشیمی در تکمیل زنجیره اصلی آن، یک گام اساسی در افزایش صادرات و درآمدزایی در این صنعت است. با این مقدمه در سلسله مقالات آتی به معرفی برخی محصولات پتروشیمی دارای ارزش افزوده مناسب و امکان پاسخ‌گویی به نیاز وارداتی کشور پرداخته خواهد شد. یکی از مواد و محصولات مهم در تکمیل زنجیره ارزش، ماده تتراهیدروفوران است.

معرفی ماده تتراهیدروفوران

تتراهیدروفوران (THF)، یک ترکیب آلی متشکل از اتم کربن و اکسیژن به‌صورت حلقوی است. این ترکیب در طبیعت و در حالت استاندارد، به شکل مایع روشن، بی‌رنگ، فرار و قابل‌اشتعال و با گرانروی(Viscosity) پایین مشاهده می‌شود. فرمول مولکولی این ماده C₄H₈O، همان‌طور که در شکل 1 نشان داده شده است، می‌باشد. از نام‌های متداول تتراهیدروفوران می‌توان به بوتیلن اکسید، دی اتیلن اکسید و اکسالان(Oxolane) اشاره‌کرد. این ماده‌ی نسبتا غیرسمی، بویی مشابه با دی اتیل اتر دارد؛ اما قدرت بیهوشی بسیار کمتری از آن دارد. در جدول 1 برخی از خواص فیزیکی و شیمیایی تتراهیدروفوران ذکر شده است.

شکل1: ساختار مولکولی تتراهیدروفوران

جدول1: خواص فیزیکی و شیمیایی تتراهیدروفوران

مطالعات بازار ماده تتراهیدروفوران

در حال حاضر، بازار جهانی تتراهیدروفوران بیش از 13.1 میلیارد دلار و سرعت رشد این بازار حدود 7.2 درصد است که نشان‌دهنده مصرف مناسب آن در سال‌های آتی است. در شکل 2، اندازه بازار جهانی تتراهیدروفوران از سال 2023  تا سال 2030، نشان داده شده است. همچنین، تامین این ماده با قیمت جهانی هر تن بیش از 1900 دلار، کاملا از طریق واردات و هر تن با قیمت 2700 دلار صورت می‌پذیرد. برآوردهای اولیه، نشان‌دهنده واردات 2.8 میلیون دلاری (حدود 1 هزار تن در سال) این ماده در کشور است. قیمت بالا نسبت به هر تن، نشان‌دهنده ارزش مناسب توسعه دانش فنی این محصول است.

شکل2: اندازه بازار جهانی تتراهیدروفوران 2030-2023 به همراه رشد سالانه

شکل3: ارزش واردات تتراهیدروفوران طی سال‌های 1385 تا 1398 (میلیون دلار)

روش تولید ماده تتراهیدروفوران

برای تولید تتراهیدروفوران، دو روش مرسوم وجود دارد که در ادامه، این روش‌ها شرح داده شده‌اند.

• روش اول: ابتدا بوتان دی‌ال(Butanediol) از طریق واکنش بین استیلن با فرمالدئید تهیه می‌شود. در ادامه بوتان دی‌ال تهیه شده، در حضور کاتالیزور اسیدی، آب‌گیری شده و محصول نهایی تتراهیدروفوران تولید می‌شود. این روش مهم‌ترین فرایند صنعتی تولید تتراهیدروفوران است.
• روش دوم: هیدروژناسیون(Hydrogenation) فوران(Furan) در حضور کاتالیزورهای اسیدی است. طی این روش، برخی قندها در حضور کاتالیزورهای تجزیه‌کننده به فورفورال( Furfural) تبدیل شده و در ادامه در اثر کربونیل‌زدایی(Decarbonylation)به فوران تبدیل می‌شود. در نهایت فوران در حضور کاتالیزور هیدروژناسیون به محصول نهایی تتراهیدروفوران تبدیل می‌شود. این روش به دلیل پیچیدگی فرایند، در مقیاس صنعتی کمتر استفاده می‌شود و در آینده به دلیل تجدیدپذیر بودن منابع اولیه آن و همچنین سبز بودن فرایند تهیه، بسیار موردتوجه قرار خواهد گرفت.

شکل4: روش دوم تولید ماده تتراهیدروفوران

کاربردهای ماده تتراهیدروفوران

ازآنجایی‌که تتراهیدروفوران از خاصیت حلال‌پذیری بالایی برخوردار است، در بسیاری از صنایع نقش بسیاری دارد که برخی از آن‌ها عبارت‌اند از:

• تهیه چسب‌های اپوکسی(Epoxy) و پلی‌وینیل‌کلراید (PVC)؛
• صنعت جوهرسازی و جوهرهای پرینتر؛
• صنعت رزین و پوشش (پوشش‌دهی سطوح)؛
• به‌عنوان حلال برای پلیمرها، به‌ویژه پلی‌وینیل‌کلراید (PVC)؛
• در صنعت تولید رنگ؛
• به‌عنوان حلال در تکنیک‌های بافت‌شناسی؛

شکل5 :برخی از کاربردهای ماده تتراهیدروفوران

در شکل 6 سهم بازار جهانی تتراهیدروفوران، براساس کاربرد، از سال 2022 تا سال 2032 نشان داده شده است.

شکل6 :سهم بازار جهانی تتراهیدروفوران 2032-2022

جمع‌بندی

یا توجه‌به میزان بالای واردات ماده تتراهیدروفوران به کشور، ساخت یک واحد کوچک مقیاس دانش‌بنیان تولید این ماده، برای رفع نیاز داخلی در پارک‌های شیمیایی کافی و قابل توجیه است. بنابراین، در صورت کسب دانش فنی، تجاری‌سازی این محصول، با سرمایه‌گذاری متوسط امکان‌پذیر است. قیمت بالا 1900 دلاری در هر تن از این ماده نشان‌دهنده ارزش بالای آن برای کاهش واردات وحتی توسعه صادراتی این محصول است. از سوی دگر بازار بیش از 13 میلیارد دلاری و رشد سالانه 7 درصدی آن جذابیت اقتصادی مناسبی را برای بررسی بیشتر توسعه این محصول ایجاد می‌کند.