آشنایی با مهمترین مواد موجود در زنجیره ارزش صنعت پتروشیمی(ماده_شماره_13)
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 ۵۰ ساله 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؛ با این وجود هر تن محصول پتروشیمی بهطور متوسط بین 300 تا 400 دلار ارزش دارد درحالیکه 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 دانش فنی 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 متیلن دیفنیل دیایزوسیانات است.
معرفی ماده متیلن دیفنیل دیایزوسیانات
متیلن دیفنیل دیایزوسیانات (Methylene diphenile diisocyanate (MDI)) یک ترکیب شیمیایی با فرمول 2O2N10H15C (شکل 1)، است. این ماده یک دی ایزوسیانات آروماتیک است و سه ایزومر دارد که تفاوت آنها در گروههای ایزوسیانات در دور حلقه است. ایزومر 4,4 بسیار پرکاربرد است و به 4,4-دی فنیل متان دی ایزوسیانات معروف است و بهعنوان MDI خالص شناخته میشود. این ترکیب در تولید پلی یورتان با پلی الها واکنش میدهد. شکل ظاهری این ترکیب، جامد زرد کمرنگ یا سفید است. کاربرد عمده این ماده در تولید پلیمرهای پلی یورتانی است. در جدول 1 برخی از خواص فیزیکی و شیمیایی متیلن دی فنیل دی ایزوسیانات ذکر شده است.
شکل 1 ساختار مولکولی متیلن دیفنیل دیایزوسیانات
جدول 1 خواص فیزیکی و شیمیایی متیلن دیفنیل دیایزوسیانات
مطالعات بازار ماده متیلن دیفنیل دیایزوسیانات
در حال حاضر، بازار جهانی متیلن دیفنیل دیایزوسیانات بیش از 26.5 میلیارد دلار و سرعت رشد این بازار حدود 5.2 درصد است که نشاندهنده مصرف مناسب آن در سالهای آتی است. در شکل 2، اندازه بازار جهانی متیلن دیفنیل دیایزوسیانات از سال 2023 تا سال 2032، نشان داده شده است. همچنین، تأمین این ماده با قیمت جهانی هر تن بیش از 1800 دلار، کاملاً از طریق واردات و هر تن با قیمت 2800 دلار صورت میپذیرد. برآوردهای اولیه، نشاندهنده واردات 2.1 میلیون دلاری (حدود 810 تن در سال) این ماده در کشور است. قیمت بالا نسبت به هر تن، نشاندهنده ارزش مناسب توسعه دانش فنی این محصول است.
شکل 2 اندازه بازار جهانی متیلن دیفنیل دیایزوسیانات 2032-2020 به همراه رشد سالانه
روش تولید ماده متیلن دیفنیل دیایزوسیانات
از واکنش آنیلین و فرمالدهید در حضور کاتالیزور هیدروکلریکاسید به دست میآید. در این واکنش مخلوطی از دی آمینها و پلی آمینها ایجاد میشوند. سپس این دی آمینها با فسژن برای تشکیل ایزوسیاناتها واکنش میدهند. در ادامه با تقطیر این مخلوط میتوان به MDI دستیافت. نسبت ایزومرهای MDI بهوسیله ترکیب ایزومرهای دی آمینها تعیین میشود.
شکل 3 یکی از روشهای تولید ماده متیلن دی فنیل دی ایزوسیانات
کاربردهای ماده متیلن دیفنیل دیایزوسیانات
MDI عایق حرارتی خوبی است و در تمام فریزرها و یخچالها و همچنین در ساختمانها استفاده میشود. در تولید پلیاورتانهای سخت، تهیه چسبهای قوی صنعتی، پوششها، رنگها، انواع کفش ورزشی، اتصالدهنده چوب و در ریختهگری مورداستفاده قرار میگیرد. در صنعت پلیاورتان به MDI، هاردنر یا سختکننده نیز میگویند. 4,4-MDI نسبت به دو ایزومر دیگر تمایل بیشتری به برقراری واکنش داشته؛ ازاینرو در تولید پلیاورتان استفاده میگردد.
- عایق حرارتی (در تمام فریزرها و یخچالها و ساختمانها)
- تهیه چسبهای قوی صنعتی، پوششها، رنگها، انواع کفش ورزشی، اتصالدهنده چوب
- تولید ساندویچ پانل
- صنعت خودروسازی (صندلی و داشبورد و پانلهای داخل خودرو)
- کفی انواع کفشها
شکل 4 برخی از کاربردهای ماده متیلن دیفنیل دیایزوسیانات
در شکل 5 سهم بازار جهانی متیلن دیفنیل دیایزوسیانات ، براساس کاربرد، از سال 2022 تا سال 2032 نشان داده شده است.
شکل 5 سهم بازار جهانی متیلن دیفنیل دیایزوسیانات 2032-2022
جمعبندی
باتوجهبه میزان بالای واردات ماده متیلن دیفنیل دیایزوسیانات به کشور، ساخت یک واحد کوچکمقیاس دانشبنیان تولید این ماده، برای رفع نیاز داخلی در پارکهای شیمیایی کافی و قابلتوجیه است؛ بنابراین، در صورت کسب دانش فنی، تجاریسازی این محصول، با سرمایهگذاری متوسط امکانپذیر است. قیمت بالای 1800 دلاری در هر تن از این ماده نشاندهنده ارزش بالای آن برای کاهش واردات و حتی توسعه صادراتی این محصول است. از سوی دگر بازار 26.5 میلیارد دلاری و رشد سالانه 5.2 درصدی آن جذابیت اقتصادی مناسبی را برای بررسی بیشتر توسعه این محصول ایجاد میکند.