آزیتا رحیمی – دکتری مهندسی شیمی
تحریریه رسانه ایران کاتالیست
بازار جهانی کاتالیست‌های پتروشیمی در سال ۲۰۲۴به حدود ۲۰.۷میلیارد دلار رسید و پیش‌بینی می‌شود که تا سال ۲۰۲۷ با نرخ رشد سالانه ۵.۸٪ افزایش یابد.
در فرآیند کراکینگ، به طور متوسط ۷۰ تا ۷۵ درصد از کاتالیست‌های استفاده‌شده برای تولید محصولات پتروشیمی به دلیل رسوب کربن و سمی شدن نیاز به تعویض دارند.
زئولیت‌ها که به‌طور گسترده در کراکینگ و پلیمرسازی استفاده می‌شوند، در حال حاضر بیش از ۵۰ درصد از سهم بازار کاتالیست‌ها در صنایع پایین‌دستی پتروشیمی را تشکیل می‌دهند.
صنایع پایین‌دستی پتروشیمی به مجموعه‌ای از فرآیندها و واحدهایی اطلاق می‌شود که مواد خام تولید شده در بخش‌های بالادستی صنعت پتروشیمی را به محصولات نهایی و باارزش‌تری تبدیل می‌کنند. این محصولات می‌توانند در صنایع مختلفی از جمله پلاستیک‌ها، کودهای شیمیایی، رنگ‌ها، داروها، مواد شوینده و بسیاری دیگر استفاده شوند. صنایع پایین‌دستی پتروشیمی شامل تولید مواد شیمیایی، پلیمرها، مواد افزودنی، محصولات مشتق شده از نفت و گاز و همچنین فعالیت‌های مربوط به بهبود کیفیت این محصولات است.
کاتالیست‌ها در صنایع پایین‌دستی پتروشیمی نقش حیاتی دارند زیرا اکثر فرآیندهای شیمیایی در این بخش به صورت کاتالیزوری انجام می‌شوند. این کاتالیست‌ها می‌توانند شیمی واکنش‌ها را تسهیل کنند، میزان بازدهی تولید را افزایش دهند و زمان انجام فرآیندها را کاهش دهند. انواع مختلفی از کاتالیست‌ها در صنایع پایین‌دستی پتروشیمی مورد استفاده قرار می‌گیرند، که شامل کاتالیست‌های اسیدی، کاتالیست‌های پایه‌ای، کاتالیست‌های فلزی و کاتالیست‌های غیر فلزی هستند. در زیر به برخی از مهم‌ترین کاتالیست‌های مورد استفاده در این صنایع پرداخته شده است:
کاتالیست‌های اسیدی نقش مهمی در فرآیندهای مختلف پتروشیمی دارند که از جمله آن‌ها می‌توان به فرآیندهای الکیلاسیون، ایزومریزاسیون و کراکینگ اشاره کرد. این کاتالیست‌ها معمولاً از اسید سولفوریک یا اسید هیدروفلئوریک به عنوان کاتالیست‌های اصلی استفاده می‌کنند و در فرآیندهایی مانند تولید بنزین و الکیلات‌های بنزینی کاربرد دارند.
این کاتالیست‌ها در فرآیندهایی که نیاز به کاتالیزور با خصوصیات پایه دارند، مانند کریستالیزاسیون، هیدروژن‌دهی و فراوری گازهای ترش، به کار می‌روند. در این فرآیندها کاتالیست‌های پایه‌ای معمولاً از کربنات‌ها و اکسیدهای فلزی تشکیل می‌شوند.
این کاتالیست‌ها به ویژه در فرآیندهای هیدروکراکینگ و هیدروژن‌دهی کاربرد دارند. کاتالیست‌های فلزی می‌توانند در تولید بنزین، فراوری سوخت‌های جت، تولید پلیمرها و فرآیندهای مرتبط با گاز طبیعی استفاده شوند.
در برخی از فرآیندها، استفاده از کاتالیست‌های غیر فلزی نیز ضروری است. این کاتالیست‌ها به ویژه در پلیمرسازی و فرآیندهای زیست‌محیطی کاربرد دارند.
برخی فرآیندها نیاز به کاتالیست‌های ویژه دارند که برای برخی واکنش‌ها طراحی و بهینه‌سازی شده‌اند. این کاتالیست‌ها ممکن است از مواد کامپوزیتی، کاتالیست‌های نانو یا کاتالیست‌های زیستی ساخته شوند.
در حالی که کاتالیست‌ها در صنایع پایین‌دستی پتروشیمی نقش کلیدی ایفا می‌کنند، برخی چالش‌ها نیز وجود دارد. یکی از چالش‌های اصلی، افزایش عمر کاتالیست‌ها است که تحت تأثیر عواملی مانند زوال کاتالیست، سمی شدن کاتالیست و رسوب مواد روی سطح کاتالیست قرار می‌گیرد. بنابراین، پژوهش‌ها و نوآوری‌ها در طراحی کاتالیست‌هایی با عمر طولانی‌تر و بازدهی بالاتر ادامه دارند.
صنایع پایین‌دستی پتروشیمی به کمک کاتالیست‌ها فرآیندهای پیچیده و تخصصی خود را انجام می‌دهند. استفاده از انواع کاتالیست‌های اسیدی، فلزی، پایه‌ای و غیر فلزی برای فرآیندهایی مانند کراکینگ، ایزومریزاسیون، پلیمرسازی و تولید سوخت ضروری است. پژوهش‌ها در این حوزه به سمت توسعه کاتالیست‌های جدید و بهبود ویژگی‌های آن‌ها از جمله بازیابی آسان‌تر، افزایش بازدهی و کاهش اثرات زیست‌محیطی ادامه دارد.
