Halász György

A "tudj meg minél többet a petrolkémiáról” sorozatunk harmadik állomása a műanyaggyártásban az etilén utáni ­ második legfontosabb alapanyag, a propilén bemutatása. Mivel etánból csak etilént lehet előállítani, a nafta és az LPG létjogosultsága alapanyagként addig nem kérdés, amíg propilénre és aromásokra is szükség van a piacon. Ezt a megoldást elsődlegesen Európában és Ázsiában választották, ahol nem áll rendelkezésre olcsó, nagy mennyiségű, saját termelésű földgáz. A propilén sokoldalú felhasználhatósága és a műanyagok iránti növekvő kereslet miatt még egy jó ideig lesz jövője a propilén és a belőle származtatott termékek gyártásának.

A propilén (más, ritkábban használt nevein propén, vagy metil-etilén) telítetlen szerves vegyület, azok közül is a második legegyszerűbb. Meg a második legfontosabb is. Mivel a mindkét „rangsorban” első etilén termelésében Európa, ahogy erről egy korábbi blogbejegyzésben már szó esett, jellemzően versenyhátrányban van, a propilén termelésében viszont nem, így érdemes mélyebben is foglalkoznunk vele. No meg azért sem árt, mert a MOL stratégiájában is fontos szerepet játszik. A két vegyület fontosságát a MOL Petrolkémia életében egyébként ez a videó is jól szemlélteti.

A propilén kereslete évente világszinten elérte a 100 millió tonnát[1] (miközben az etilén piaca globálisan 145 millió tonnát ért el), amivel a műanyaggyártás második legfontosabb alapanyaga. Hasonlóan az etilénhez, köszönhetően a kettős kötésének erősen reakcióképes – bár az etilénnél egy fokkal veszélytelenebbül, így nemcsak csővezetéken szállítható (épp ezért számottevő mennyiségű kereskedelmi forgalma is van, bár gyártói elsődlegesen további feldolgozásra készítik).

Leggyakrabban polimerizált[2] formájában keresik: a polipropilén (PP) gyártásához használják fel az előállított propilén kétharmadát. Bár mennyiségét tekintve „csak” a harmadik leggyakoribb polimerizációs műanyag (a polietilén és a PVC mögött), a PP hasznosítása is sokoldalú: mosószerek flakonjai, marmonkannák éppúgy előfordulnak köztük, ahogy csomagolóanyagok (szélesen értelmezve, ugyanis beleérthetők jó minőségű bőröndök is), vagy akár a gépjárművek lökhárítói is. Sőt, a gépjárművekben a PP a legnagyobb arányban alkalmazott műanyag (az összes felhasznált műanyag közel egyharmadát adja), a vázszerkezeten kívül az üzemanyagtartályokhoz, az elektromos vezetékek szigeteléséhez és a kárpitok készítéséhez is használják. Mindezt köszönhetően annak, hogy hőre lágyuló műanyagként jól alakíthatók, ugyanakkor vegyszereknek – 120-130 °C hőmérsékletig – jól ellenállnak, és nagy szilárdságúak (bár hidegben ridegebbé válnak, hajlékonyságuk csökken). Más anyagok kis mennyiségű hozzáadásával jól kopolimerizálható, ami viszont képes például az előbb említett hajlékonyságot javítani (miközben egyéb előnyös tulajdonságot alig ront).

Ugyanakkor a propilén felhasználása különböző reakcióin keresztül még ennél is sokkal szélesebb körű. A teljesség igénye nélkül: propilént felhasználva készülnek – propilén-oxid előállításán keresztül – a poliolok (a MOL hatalmas beruházásának célja belépni erre a piacra), majd ebből a poliuretánok. Oxidáció során akrilsavvá alakul, ami a pelenkák nedvszívásáért felelős szuperabszorbens egyik alapanyaga. Ammónia jelenlétében végzett oxidációval akrilnitrillé alakítható, ami a műanyagfelületek csillogását biztosítva éppúgy megtalálható további reakciókat követően a gépjárművek lámpabúráiban, mint a LEGO-kockákban. Vagy éppen a poliolokkal gyakran együtt gyártott propilén-glikolokkal lehet repülőgépeket jégteleníteni, vagy akár illatszerek, sőt élelmiszerek fontos alapanyagaként is szerepelnek.

A propilén felhasználása 2015-ben

Forrás: American Chemical Society, az IHS Chemical alapján

Propilénre tehát szükség van, mégpedig számos külső becslés szerint – a GDP-bővülést elérően vagy meghaladóan[3] – növekvő mértékben. Ugyanakkor – és itt ismét vissza kell utalnom a már hivatkozott korábbi blogbejegyzésre – a propilén termelésének jelentős átalakuláson kell végigmennie. Mivel a gőzkrakkolás alapanyagaként az etilént költséghátránnyal előállító, jelenleg Európában és Ázsiában elsődlegesen használt nafta[4] teret veszít (várhatóan csak arányaiban, nem abszolút mennyiségben) a könnyebb alapanyagokkal, mindenekelőtt az etánnal szemben, így a propilén termelése sem tud majd várhatóan lépést tartani a kereslet növekedésével, más technológiák alkalmazása nélkül. A propilén-előállítás másik fő forrása (sőt, Észak-Amerikában az elsődleges) a finomítókban előállított propilén, ennek jobb hasznosítása elvileg viszonylag kis beruházással megvalósítható. Azért csak elvileg, mert a propilén abból a katalitikus krakkolóból (fluid catalytic cracker – FCC) nyerhető ki, amelyik elsődlegesen a benzin előállításában játszik fontos szerepet. Márpedig amíg a benzin kereslete nem esik jelentősen (ezzel jelenleg globálisan, de még Európa nagy részén is inkább ellentétes folyamat zajlik[5]), addig ilyen módon csak jelentős új finomítói kapacitások működésbe állítása mellett lehet a propilén mennyiségét növelni – amire viszont a világ fejlettebb régióiban nem számítanak.

Így a propilén termelésében egyre jelentősebb szerepet kell játszania az alternatív módszereknek. A Kínára jellemző metanol- és szénalapú előállítási módszerek (methanol-to-propylene – MTP, illetve coal-to-olefins – CTO) a jelenlegi költségszerkezetben csak államilag erősen támogatott metanol- illetve szénfelhasználás mellett működnek gazdaságosan. Ugyanakkor két fontos kizárólag propilén előállítását célzó módszer[6]: a propán-dehidrogénezés (PDH) és az etilént és butént felhasználó metatézis (MTH) esetén számos helyen jelentős beruházások zajlanak. A PDH jellemzően két esetben jelenik meg: vagy propánban gazdag gázkitermelő helyek közelében, vagy tengerparti üzemekben, ahol a propán logisztikai költsége az esetleges nagyobb távolságok dacára is még mindig elég alacsony, vagyis olcsó alapanyag meglétekor. Az MTH ezzel szemben inkább ott jellemző, ahol etilénfelesleget kívánnak enyhíteni/megszüntetni (és rendelkezésre áll megfelelő mennyiségű és fajtájú butén), vagyis inkább olyan gőzkrakkolók közelében, amelyek naftával, esetleg valamilyen gázolajjal működnek. Mindezek nyomán a propiléngyártás alternatív módszereinek a 2010-es évek elején megfigyelt 10 százalékot még alulról súroló aránya 2025-ig akár 25-30 százalékig is emelkedhet (ld. lenti ábra).

A propilén-gyártás megoszlása alapanyagok szerint 

Forrás: Mitsubishi Chemicals

Európában – bár továbbra is a hagyományos propilén-előállítási módszerek maradnak az elsődlegesek[7] – az alternatív módszerek előretörése szintén érzékelhető. Az ok a globálishoz nagyban hasonlít: a könnyebb alapanyagok térnyerése a gőzkrakkolásban kiszorítja a propiléntermelés egy részét, amit pótolni kell.[8]

Mivel közvetlen propánlelőhely viszonylag kevés van, PDH-üzemek a tengerpart közelében épülnek. Az ausztriai székhelyű Borealis Kalloban (Antwerpen ipari területén) tervez egy 740 kilotonnás éves propilénkapacitású üzemet (amely elindulhat 2022-ben), míg az INEOS a tőszomszédságban tervez egy 750 kilotonnásat (ez koraibb fázisban van és indulásának tervezett dátuma még nem ismert). Tekintve, hogy a teljes propiléngyártási kapacitás Nyugat-Európában évente 15 ezer kilotonna körüli, a két üzem már önmagában jelentősen befolyásolhatja a piacot (időszakosan akár túlkínálatot is okozva és ezzel erőteljes exporttevékenységet indukálva). Szintén PDH-üzem épül a német határ mellett Lengyelországban: az Azoty Csoport 400 kilotonnás kapacitású üzemét, amely működésének megkezdésekor (2019-20) várhatóan Európa legnagyobb ilyen üzeme lesz – még ha a fent említett versenytársak miatt ez a dicsőség várhatóan csak átmeneti lesz.

Plockban, a PKN Orlen legnagyobb finomítója és legnagyobb gőzkrakkolója mellett, mindeközben egy metatézis-üzem épül. Ennek kapacitása ugyan lényegesen alacsonyabb, mint a PDH-üzemeké (ez általánosságban is jellemző), de a 100 kilotonna többletkapacitás jövő évi tervezett átadását követően megbolygathatja a régiós piacokat, mivel egyelőre nem(csak) saját felhasználásra tervezték.

Európa így a propiléngyártásban várhatóan nem veszít súlyából, ami a MOL már említett nagyprojektje, a poliolgyártás kapcsán is jó hír, amiről a petrolkémiai sorozatunk következő posztjában fogunk részletesebben beszélni. Bár a tervek szerint teljesen saját propilénből megoldható lesz a projekt, de ha propilénbeszerzésre lesz szükség, az mindenképpen könnyebb egy likvidebb piacon.

Petrolkémiai sorozatunk korábbi cikkei:

http://gurulohordo.blog.hu/2016/12/16/mert_ez_muanyag_974

http://gurulohordo.blog.hu/2017/10/20/etan_vs_nafta

[1] A MOL Csoport jelentős – 500 kilotonnát meghaladó éves – mennyiségben állít elő gőzkrakkolóiban propilént, emellett hosszú távú stratégiájában tervez finomítói propilén-kinyerést is.

[2] A telítetlen szerves vegyületek gyakori felhasználása, hogy egy vegyületláncban kötést képeznek egymással. Az egyedi szénhidrogén-vegyületet monomernek, a sok – jellemzően – egyező vegyületből képzett láncot polimernek nevezik. Ha a láncban csak azonos vegyület szerepel, akkor homopolimerről beszélünk, ha kis mértékben (néhány százalékban) más vegyületet is tartalmaz, akkor kopolimerről beszélünk. Propilént jellemzően kis mennyiségű etilénnel társítva képeznek például kopolimer polipropilént.

[3] A 2020-as évek közepéig több forrás is 3,5-4 százalékra teszi a várható éves átlagos növekedést.

[4] Más nevén: vegyipari benzin.

[5] Különböző okokból: Ázsiában (és késleltetve Afrikában) általánosságban az üzemanyagok kereslete nő a személygépjármű-állomány erőteljes növekedése miatt, a világ fejlettebb régióiban pedig a hibridekre való átállás (gyakran dízelüzemű járművekről) segítheti a benzinkeresletet még összességében csökkenő teljes üzemanyagfogyasztás mellett is.

[6] Angol, gyakrabban használt nevén on-purpose propylene production.

[7] 2016-os kereslet a Nexant alapján. Más források, pl. a Mitsubishi Chemicals, is hasonló értékeket jelez (100 millió tonna propilén, illetve 150 millió tonna etilén).

[8] Az INEOS esete különleges, mivel ők jelentős részben a saját propiléntermelésük kiesését pótolják (miután döntően etánkrakkolásra állnak/álltak át két nagy gőzkrakkolójukban is) a tervezett gyárukban.