Industria petrochimica - Rolul si importanta industriei petrochimice, Evolutia industriei petrochimice

Pionierul metodei de cracare a petrolului a fost chimistul american Benjamin Silliman Jr. in 1885 la Universitatea Yale din cadrul scolii stiintifice Scheffield. "Procedeul de cracare Shukhov", care reprezinta prima metoda de cracare termica, a fost inventat de inginerul rus Vladimir Shukhov prin brevetul numarul 12926 din 27 Noiembrie 1891.

Eugen Houdry, un inginer mecanic francez este pionierul cracarii catalitice si a dezvoltat primul proces aplicabil in industrie dupa emigrarea in SUA. Prima fabrica a fost construita in 1936, procedeul acestuia a dublat cantitatea de benzina care poate fi produsa dintr-un baril de titei.

Fig.I.1. Prima piroliza

I.1 Rolul si importanta industriei petrochimice

Industria petrochimica, prin produsele sale, prin imensele valori derulate, determina pulsul si puterea industriei unui stat dezvoltat. In acelasi timp, situatia economica nefavorabila din tarile dezvoltate a determinat cresterea problemelor din industria petrochimica.

Studiul procedeelor si al proceselor de prelucrare a diferitelor hidrocarburi existente in titei si gaze naturale, in scopul obtinerii unor produse de importanta industriala, face obiectul industriei petrochimice - al petrochimiei.

Prin tehnologie petrochimica se obtin anumite hidrocarburi pure si fractiuni specifice care, prin diverse procese unitare sunt transformate in produse intermediare sau finite.

Tehnologiile de profil petrochimic ocupa un loc important in sfera activitatilor industriale, deoarece procesele petrochimice stau la baza majoritatii tehnologiilor din domeniul industriei chimice de sinteza ( sinteza fina, farmaceutica, coloranti, lacuri si vopsele, antidaunatori), alimentara, textila, etc.

Prin realizarea unor inlocuitori de materii prime deficitare sau inexistente, tehnologiile petrochimcie au extins baza de materii prime si materiale sub aspect calitativ si cantitativ, asigurand dezvoltarea societatii.

Industria de rafinare a titeiului si de prelucrare a gazelor ofera ca materie prima petrochimiei amestecuri de hidrocarburi sau hidrocarburi individuale din care, prin procese fizice si chimice, rezulta hidrocarburi sau fractiuni complexe din care prin prelucrare avansata se obtin principalele produse finite ale petrochimiei: poliolefinele, elastomerii, detergentii, solventii.

I.2 Evolutia industriei petrochimice

In conditiile descoperirii  marilor zacaminte de titei din Orientul Apropiat, dupa cel de-al doilea razboi mondial, a rezultatelor obtinute de chimie prin noile tehnologii, a cresterii vertiginoase a cererilor de materiale sintetice, petrochimia a cunoscut continuu, dupa 1950, unul dintre cele mai ridicate ritmuri de dezvoltare.

Cercetarea stiintifica si tehnologica a elaborat procese pentru valorificarea componentilor chimici din petrol in instalatii automatizate si computerizate, de inalta eficienta economica incat titeiul si gazele naturale au devenit materie prima pentru o noua ramura industriala, a carui rol a devenit hotarator in intreaga dezvoltare: petrochimia.

In ultimii 20-30 de ani au avut loc restructurari, evolutii spre produsele specializate cu cea mai mare valoare adaugata, cresterea capacitatilor de productie, globalizarea. Aceste elemente au stat la baza strategiei dinamice a petrochimiei. Cu toata criza economica de la inceputul anilor `80, perioada anilor `90 a insemnat o spectaculoasa revenire a industriei petrochimice, care a devenit un sector prioritar al lumii petrolului. Evolutia pietelor, restructurarile industriale si restrictiile de ordin ecologic au contribuit la ameliorarea sensibila a procedeelor existente si au facilitat promovarea a numeroase tehnologii noi. Aceasta tendinta s-a accentuat printr-un efect de unda in luarea deciziilor la viitoarea orientare si ajustare a industriei chimice.

Produsele petrochimice au patruns in toate ramurile petrochimiei moderne, in industrie, agricultura, transporturi, telecomunicatii, in viata sociala contribuind la progresul societatii. Aceasta a determinat dinamica de productie intr-un ritm foarte ridicat, iar tendintele care se manifesta la inceput de mileniu indica dezvoltarea, in continuare, inclusiv a produselor noi, tinand seama ca titeiurile au in compozitia lor sute de componenti chimici, iar pana in prezent sunt valorificati numai cateva zeci. Practic nu exista ramura economica care sa nu consume produse petrochimice intr-o forma sau alta, astfel ca aceasta ramura a devenit indispensabila dezvoltarii durabile a omenirii.

I.2.1 Dinamica si tendintele de dezvoltare in petrochimie

I.2.1.1 Situatia mondiala

Reluarea productiei dupa al doilea razboi mondial, refacerea marilor distrugeri ale razboiului total, trecerea la valorificarea marilor descoperiri din domeniile microstructurilor atomice, nucleare si electronice, dezvoltarea tehnico - stiintifico au dus la o noua revolutie industriala. Ritmul de dezvoltare inalt in primele doua decenii dupa razboi a fost depasit e "explozia" de procese noi si instalatii moderne petrochimice manifestate pana la sfarsitul secolului XX.

Petrochimia s-a dezvoltat de la circa 2 milioane tone in 1950 la 85 milioane tone in 1980 si aproape dublu in 2000, in mod continuu ( cu o exceptie dupa criza petolului din 1973 - 1974 ). 90 % din productia mondiala si 85 % din consum s-a realizat pana in anul 2000 in trei regiuni ale lumii: America de Nord, Europa de Vest si Japonia, 50 % din importul mondial si 60 % din exportul mondial s-a realizat in Europa de Vest.

Daca in anii `50 valorificarea titeiului s-a facut indeosebi pentru domeniile din rafinarii ( carburanti, lubrifianti si combustibili ), dupa anul 1960 cea mai ridicata dinamica s-a realizat in petrochimie (tabelul 1). Pana in anul 1976  ritmul anual de crestere la etilena a fost de 12,3 %, la propilena 13,2 %, la xilen 12,3 %, la butadiena, benzen, toluen peste 9 %. Din 1976 pana in 1995 cresterea la etilena si propilena a fost de circa 6,4 %.

Tabelul I.1. Evolutia dezvoltarii industriei petrochimice in perioada 1960 - 1995

Fig. I.2. Tendinte de crestere a capacitatilor

Din consumul mondial de titei, petrochimia utiliza 4,46% in 1973, dupa criza petrolului a scazut in 1980 la 4,30%, iar in 1990 a crescut la 5,6%. In acelasi an transporturile utilizau 47,4%, combustibilii 42,1% si folosinte neenergetice 5,7%. Pana in anul 2000 consumul de petrol pentru petrochimie a crescut anual la circa 7,0% - 7,4% (tabelul 2).

Tabel I.2. Evolutia mondiala a pietei petrolului

(milioane tone)

Etilena considerata produsul etalon pentru cresterea materiilor prime si produselor petrochimice, a continuat sa se dezvolte in ultimul deceniu al secolului XX intr-un ritm annual de circa 5%. (tabel 3)

- milioane tone/an -

Tabel I.3. Capacitati de productie ale instalatiilor de etilena in Asia

Industria olefinelor continua sa isi extinda si adapteze capacitatile si echipamentul. Provocarile majore ale fabricilor de olefine sunt reprezentate in present de cacitatile fabricilor, costul investitiei, programul de furnizare al echipamentelor, graficul constructiei. Aceste lucruri reprezentau ingrijorari majore la inceputul anilor 1990 cand se construiau cuptoare de piroliza mari care foloseau ca materii prime etan si nafta, iar capacitatea maxima era de 1,5 MMt/an. In present, pretul si producatorii au condos la cresterea dimensiunilor fabricilor si legaturiolor cu furnizorii/beneficiarii, iar provocarile se realizeaza in stransa legatura cu producatorii de echipamente. In present echipamentele cheie corespund unor capacitate nominale de cracare de 1,5 MMt/an pana la 2 MMt/an la viitoarele pirolize.

Evolutia pietei. Productia de olefine s-a dublat in ultimii 15 ani. In present capacitatea este de aproximativ 130 MMt/an, iar cererea de 114 MMt/an. Cresterea globala a ratei de productie a etilenei este de 4,5% pe an,iar capacitatea de procesarese va dubla pana in anul 2025. Recent s-au propus rute alternative de obtinere a etilenei si propilenei, dar cantitatea majoritara va continua sa provina din piroliza. Ca o consecinta a cresterii cantitatii totale a olefinelor este cresterea capacitatii de cracare de la 0,5 MMt/an etilena (sfarsitul anilor 1970) la 1,5 MMt/an in ultimi ani. In present exista peste 30 unitati de piroliza, functionale sau in curs de construire, cu o capacitate de peste 1+ MMt/an. In acelasi mod industria de profil a crescut in mod corespunzator capacitatea echipamentelor, iar preventive dezvolta echipamente cu capacitate de productie din ce in ce mai mari.

Cost investitie vs capacitate. Relatia standard intre investitie si capacitate de productie a fabricii pentru majoritatea pirolizelor este legata de un factor cuprins intre 0,65 si 0,85. In ultimi 5 ani costurile investitiei in chimicale, energie si materie prima au crescut semnificativ, astfel pretul etilenei obinuta din nafta a crescut, de la 1000 $/t/an in 2000, cu 40% pana la 1400 $/t/an etilena. Deci, combinatia costului ridicat pe unitatea de produs prin investitie vs capacitate de productie, a incurajat industria olefinelor sa dezvolte facilitati care sa permita capacitate de productie din ce in ce mai mari.

Cele mai noi facilitate in instalatiile de piroliza se refera la: facilitate referitoare la incalzirea si transferal de masa, combinarea diferita a vaselor, cresterea capacitatii reactoarelor catalitice, cresterea semnificativa a echipamentelor cheie din punctual de vederea al utilizarii si capacitatilor.

I.2.1.2 Situatia in Romania

In Romania productia petrochimica a inceput sa se dezvolte din anii `60. Primele instalatii pentru producerea materiilor prime petrochimice in vederea realizarii de materiale sintetice avansate si produse de sinteze organice s-au realizat la Combinatele petrochimice din Brazi si Borzesti. Dinamica de realizare a materiilor prime petrochimice, olefine si aromate din anii 1960 - 1995 (tabel 4) arata o crestere continua pana in anul 1989 si scaderi masive in anii urmatori.

Tabel I.4. Productia de materii prime petrochimice in Romania

Capacitatile de etilena din pirolizele construite in perioada anilor 1960 - 1990 au reprezentat 735.000 tone etilena. Reducerea importului de titei in 1990 a determinat o productie de etilena pe aceste capacitati de 243.000 tone, respectiv 72,5 % si de 162.000 tone in 1991, respectiv 48,4%, productii foarte scazute, ceea ce a condus la recesiune si impas economic tinand cont ca din motive sociale, numarul de angajati nu a putut fi armonizat cu productia realizata, iar restructurarea nu a putut sa fie dinamizata din lipsa fondurilor de investitii.

Capacitatile realizate in Romania, in raport cu productia mondiala reprzinta intre 1% si 3%, iar in raport cu Europa de Vest intre 2% si 6%, la un nivel la care nu se poate vorbi de constructii mari. Tinand cont de numarul mare de instalatii petrochimice in curs de constructie in lume, precum si de programele de dezvoltare, nerealizarea in Romania a unor instalatii noi dupa anul 1980, neasigurarea investitiilor dupa 1990 au provocat o grava ramanere in urma a petrochimiei romanesti, cu influente negative asupra ansamblului economiei.

In Romania instalatiile petrochimice de obtinere polietilene si polipropilena s-au construit pe lamga producatorul de etilena si propilena (" Petrobrazi", "Arpechim", "Petrotel", "Petromidia"), fie in alte zone, prin aducerea etilenei prin conducta ( la "Petrobrazi" de la "Petrotel", iar la "Solventul" Timisoara de la Pancevo - Iugoslavia). Instalatiile s-au pus in functiune incepand cu 1965 la "Petrobrazi", 1969 - 1974 la "Arpechim", 1981 la "Solventul", iar incepand cu 1983 la "Petrotel" si 1988 la "Petromidia".

Dupa anul 1989, din cauza, in special, a lipsei capitalului de lucru (a materiei prime) si a necorelarii capacitatilor de productie cu consumul, s-a produs o scadere drastica a productiei.

In aceasta perioada, producatorul principal de etilena a fost "Arpechim", care a functionat numai cu una dintre instalatiile de piroliza, la circa 80% din capacitate. Instalatia similara de la Midia a functionat sporadic (ultima data in 1996), din lipsa unor cantitati minime de materii prime care sa faca eficienta functionarea. Instalatia de la "Petrobrazi" a fost oprita si trecuta in dezmembrare din cauza capacitatii extrem de reduse, cat si a procesului tehnologic depasit. Dupa evenimentele tragice din anul 1983, piroliza de la "Petrotel" a intrat in proces de refacere, pentru ca dupa anul 1989 nu s-au mai putut asigura cantitatile minime de materii prime. "Solventul" de la Timisoara nu a mai functionat din cauza intreruperii alimentarii cu etilena din fosta Iugoslavia.

In ultimii ani (2004 - 2005) industria petrochimica mondiala a fost caracterizata de unele tulburari. Preturile in crestere ale titeiului au influentat in mod considerabil costurile materiilor prime si a combustibililor. Acesta a fost un fenomen global, care a determinat preturi galopante ale titeiurilor comercializate. Industria a fost gestionata in asa fel incat sa se realizeze profitabilitate superioara celei de la inceputul anilor 2000, cand preturile hidrocarburilor erau mai scazute.