گاز شیل، رقابت پذیری و سرمایه گذاری های جدید در صنعت پتروشیمی آمریکا(بخش چهارم)

روش های متعددی برای جداسازی یا «شکستن» زنجیره های هیدروکربنی بزرگی که در سوخت های فسیلی (گاز طبیعی و نفت) وجود دارد. گاز طبیعی پالایش می شود تا متان و گازهای طبیعی مایع NGLs که در گاز طبیعی وجود دارد، تولید شوند. این گازهای طبیعی مایع عبارتند از اتان، پروپان و بوتان و عمدتا از طریق بالایش گاز طبیعی به دست می آیند. این بدان مفهوم است ک گازهای طبیعی مایع (که عمدتا شامل متان است) از گاز طبیعی خارج کنیم و از طریق لوله به دست مصرف کننده برسانیم. این اتفاق بیشتر در کشورهای حاشیه خلیج فارس رخ می دهد و دلیل اصلی توسعه صنعت پتروشیمی آمریکا در این منطقه است.

اتان یک هیدروکربن سبک اشباع شده است که بدون رنگ و بدون بو است. این گاز ماده اولیه ای که به عنوان خوراک در تولید اتیلن مورد استفاده قرار می گیرد و با سایر خوراک های کراکر های بخار رقابت می کند. پروپان نیز به عنوان خوراک استفاده می شود اما این گاز نیز بیشتر به عنوان سوخت مورد استفاده قرار می گیرد. بوتان نیز یکی دیگر از خوراک ها به شکل گاز طبیعی مایع است. انقلاب در تولید گاز شیل قیمت های اتان را از حداکثر خود به میزان 93 سنت به ازای هر گالن در سال 2008 به طور متوسط به 41 سنت در هر گالن در سال 2012 کاهش داد. این یعنی حدود 56 درصد کاهش در قیمت اتان در طول دوره مذکور. در ماه های اخیر قیمت هر گالن به حدود 23 سنت رسید.

نفت نیز پالایش می شود تا فرآورده های نفتی متعددی تولید شود، که برخی از آنها عبارتند از نفتا و گازوئیل، که در اصل خوراک های مایع سنگین به حساب می آیند. نفتا یک عبارت کلی است که برای ترکیبات هیدروکربنی است که در دمایی بین 70 تا 190 درجه سانتی گراد تقطیر می شوند. اجزا عمده شامل نرمال وایزوپارافین، نفتینو سایر آروماتیکهاست. نفتای سبک یا پارافینی خوراک ترجیح داده شده برای کراکرهای بخار برای تولید اتیلن است، در حالی که درجات سنگین تر برای تولید بنزین ارجحیت دارند. گازوئیل نیز یکی دیگر از محصولات به دست آمده از نفت خام است. گازوئیل یکی از خوراک های مهم برای تولید سوخت های کلاس متوسط –مانند نفت سفید جت، سوخت دیزل و سوخت نفت- است که معمولا بعد از سولفورزدایی مورد استفاده قرار می گیرد. بخشی از گازوئیل نیز به عنوان خوراک اولفین مورد استفاده قرار می گیرد. نفتا خوراکی است که در اروپای غربی، ژاپن و چین بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. قیمت نفتا به شدت با قیمت نفت برنت همبستگی دارد. در نتیجه، قیمت نفتا در اروپای غربی از متوسط 793 دلار آمریکا به ازای هر تن در سال 2008 به 942 دلار آمریکا به ازای هر تن در سال 2012 رسید که این به معنی افزایش 19 درصدی قیمت نفتاست.

محصولات پتروشیمی و مشتقات آنها

نفتا، گازوئیل، اتان، پروپان و بوتان در کشتی ها یا کراکرهای «عظیم» پالایش می شوند، این عملیات از طریق حرارت بالا یا فشار بسیار زیاد برای تجزیه زنجیره های هیدروکربنی به هیدروکربن های کوچکتر انجام می شود. این هیدروکربن های کوچک خوراک های گازی پتروشیمی هستند که برای تولید محصولات شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. در صنعت پتروشیمی آمریکا مواد شیمیایی ارگانیک که در حجم بسیار بالا تولید می شوند عبارتند از متانول، اتیلن، پروپیلن، بوتادین، بنزن، تولوئن و زایلین ها. اتیلن، پروپیلن و بوتادین با هم تحت عنوان اولفین ها شناخته می شوند که به طبقه ای از هیدروکربن های چربی دار غیر اشباع تعلق دارند.

اولفین ها یک یا چند زنجیره دوگانه دارند که از نظر شیمیایی آنها را انفعالی می سازد. بنزن، تولوئن و زایلین ها معمولا تحت عنوان آروماتیک ها شناخته می شوند، که شامل هیدروکربن های حلقوی غیر اشباع هستند که یک یا چند حلقه دارند.

در ایالات متحده آمریکا اتان و پروپان استخراج شده از گازهای طبیعی مایع ابتدائا به عنوان خوراک برای تولید اتیلن مورد استفاده قرار می گیرند که در تولید هزاران محصول و فرآورده شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد که برخی از این محصولات عبارتند از افزودنی های مجاز، تایر، پلاستیک و سایر محصولات. در حالی که پروپان استفاده های بیشمار دیگری به جز خوراک نیز دارد، استفاده اولیه اتان برای تولید محصولات پتروشیمی، به ویژه اتیلن مورد استفاده قرار می گیرد/

حمل و نقل اتان بسیار سخت است، بنابراین بسیار بعید است که مازاد عرضه اتان به خارج از ایالات متحده آمریکا صادر شود. در نتیجه، منطقی است که فرض کنیم که مازاد عرضه اتان به صورت داخلی توسط بخش پتروشیمی برای تولید اتیلن مورد استفاده قرار گیرد. به همین ترتیب، انتظار می رود که مازاد اتیلن و سایر موادی که از اتیلن تولید می شود توسط صنایع پایین دستی، به عنوان مثال توسط تولیدکنندگان پلاستیک رزین، مورد استفاده قرار گیرد.

مزیت گاز شیل

در صنعت تولید مواد شیمیایی در ایالات متحده آمریکا، انرژی بخش عمده ای از هزینه های تولید را به خود اختصاص می دهد. برای برخی محصولات انرژی بر، انرژی مورد نیاز برای تولید سوخت و برق و خوراک می تواند تا 85 درصد از کل هزینه تولید را به خود اختصاص دهد. از آنجایی که انرژی یک فاکتور مهم و حیاتی برای ساختار هزینه صنعت است، هزینه بالاتر انرژی می تواند تاثیر عمده ای بر صنعت مواد شیمیایی بگذارد. نمودار شماره 1 میزان انرژی بری برخی از این محصولات را نشان می دهد.

نمودار 1- هزینه های سوخت، برق و خوراک به عنوان درصدی از هزینه کل برای محصولات پتروشیمی منتخب

نمودار 2 نیز قیمت های اتان در ایالات متحده آمریکا را با قیمت نفتا در اروپای غربی مقایسه می کند. کاهش هزینه اتان و سایر خوراک های سبک (پروپان، بوتان و غیره) در ایالات متحده آمریکا از سال 2008 به بعد بر خلاف روند افزایشی هزینه نفتا و سایر خوراک های سنگین در اروپای غربی است. در واقع، قیمت خوراک های گاز طبیعی مایع در آمریکای شمالی از سال 2008 تا کنون به نصف کاهش پیدا کرده اند. این باعث شده است که تولید اتیلن در آمریکا، که در تولید ان از این دو خوراک استفاده می شود، به صرفه شود. بنابراین هزینه تولید اتیلن در آمریکا 35 درصدِ هزینه تولید آن در اروپای غربی است.

نمودار 2- قیمت اتان در آمریکا در مقایسه با قیمت نفتا در اروپای غربی

همانطور که در نمودار 3 نشان داده شده است در حال حاضر ایالات متحده آمریکا یکی از کم هزینه ترین تولیدکنندگان اتیلن در دنیاست که این محصول در واقع پیشاهنگ صنعت پتروشیمی محسوب می شود. به دلیل منابع غنی گاز شیل، این موقعیت احتمالا با هزینه های اندک و به عنوان مشوقی برای سرمایه گذاری در صنعت پتروشیمی آمریکا حفظ خواهد شد.

نمودار 3- تغییرات منحنی هزینه جهانی اتیلن و تمدید قدرت رقابت پذیری امریکا

علاوه بر این، کاهش هزینه های انرژی و تداوم رقابت پذیری تنها محدود به اتیلن نمی شود و به دامنه وسیعی از فرآورده ها و مشتقات در صنایع پایین دستی (مانند رزین های پلاستیک، لاستیک مصنوعی، و غیره) و سایر محصولات شیمیایی نیز منتقل می شود.

حرکت به سمت تجزیه اتان در آمریکا باعث کاهش عرضه پروپیلن و بوتادین، دو محصول مهم پتروشیمی، شده است. همانطور که در نمودار 4 دیده می شود، در حالی که تجزیه اتان میزان اتیلن بیشتری تولید می کند، به همان نسبت پروپیلن، بوتادین و محصولات پتروشیمی دیگر را کمتر تولید می کند. به دلیل هزینه های کمتر پروپان و بوتان (از گاز شیل) و کاهش عرضه این مواد شیمیایی از انتقال به کراکر بخار اتان، تعدادی پروژه هدفمند بوتادین و پروپیلن نیز در دستور کار قرار گرفته اند.

گاز طبیعی فراوان و ارزان نقش بسیار مهمی برای کاهش هزینه خوراک و هزینه تولید ایفا می کند. این موضوع توسعه صنعت تولید مواد شیمیایی آمریکا را تقویت می کند.

نمودار 4- میزان نسبی اولفین تولید شده به تفکیک خوراک مورد استفاده