کاتالیست‌های استراتژیک

اولویت‌های پژوهشی کشور

کاتالیست‌های استراتژیک مورد نیاز کشور در حال حاضر

کاتالیست‌ها نقش بسیار مهمی را در زندگی تمام ما دارا می‌باشند و  همچنین در سطح و کیفیت زندگی ما نقش مهمی را ایفا می‌کنند. کاتالیست یک صنعت نیست بلکه کلید تکنولوژی است که در بسیاری از صنایع به‌کار گرفته می‌شود. کاتالیزور پدیده‌ای است که با مقدار نسبتا کمی از یک ماده که کاتالیست نامیده می‌شود سرعت واکنش‌های شیمیایی را شتاب داده بدون آن‌که مصرف شود. کاتالیست مواد اصلی در هر صنعت می‌باشد. در سال 1990 تجارت کاتالیست در ایالات متحده آمریکا 9/1 میلیارد دلار بوده است (در سطح جهانی 5 میلیارد دلار). در سال 2009 تجارت کاتالیست در ایالات متحده آمریکا به 3 میلیارد دلار رسیده است. نتایج اقتصادی کاتالیست نه تنها در فروش کاتالیست بلکه در ارزش تکنولوژی و محصولات ناشی از آن دیده می‌شود. کل ارزش سوخت و مواد شیمیایی حاصل از کاتالیزور در ایالات متحده آمریکا در سال 1999، 891 میلیارد دلار برآورد می‌شود. این نمایش دهنده 17%  از GNP ایالات متحده آمریکا می‌باشد. از نظر جهانی ارزش افزوده کاتالیزور در حدود 3000 میلیارد دلار می‌باشد.

مثال مهمی از کاتالیست، کاربرد مخلوط اکسیدهای آلومینیوم و سیلیکان برای کرکینگ نفت خام به بنزین می‌باشد (FCC). کاتالیست‌ها نه تنها باعث افزایش سرعت واکنش‌ها می‌شوند  همچنین آنها می‌توانند واکنشگرهای مستقیم برای تولید محصولات خاصی باشند بنابراین آنها کاربرد گسترده‌ای در صنایع شیمیایی، پتروشیمی، انرژی و محیط زیست دارند.

کاتالیزورهای اگزوز خودروها یک مثال از کاتالیزورهای هتروژن می‌باشد که محتوی پلاتین، پالادیوم و رودیوم است و بر روی یک لایه اکسیدی قرار گرفته‌اند. این کاتالیست برای کنترل اکسید کربن، هیدروکربن NOx می‌باشد و از نظر زیست محیطی از اهمیت به‌سزایی برخوردار است.
همانطور که ذکر شد کاتالیست‌ها از نظر تولید صنعتی به‌ویژه در بخش صنایع نفت و گاز از اهمیت منحصر به فردی برخوردارند. دانش فنی تولید کاتالیست‌های مهم صنعتی عمدتاً در اختیار کشورهای پیشرفته اعم از آمریکا و انگلیس می‌باشد. با توجه به نقش حیاتی نفت و گاز و پالایشگاه‌ها، تحریم‌های بین‌المللی فقدان فروش کاتالیست به کشور می‌تواند چرخه تولید فرآورده‌های پالایشگاهی و پتروشیمی را به‌کلی مختل کند. به دلیل انحصاری بودن دانش کاتالیست این فرآورده‌ها عمدتا با ارزش‌افزوده بسیار بالایی برای تولید‌کنندگان همراه است.
 پرمصرف‌ترین نوع و حجم کاتالیست‌های وارداتی برای صنایع کشورمان کاتالیست‌های  زیر می‌باشد:

 

  • 1- کاتالیست مصرفی FCC برای تولید بنزین از طریق واکنش کرکینگ با مصرف سالانه حدود 50000 تن با هزینه ارزی بالغ بر 200 میلیون دلار

  • 2- کاتالیست آیزوماکس برای گوگرد زدایی گازوئیل با مصرف حدود 1200 تن در بازده زمانی 5 ساله با هزینه‌ای در حدود 50 میلیون دلار

  • 3- کاتالیست ریفورمینگ برای افزایش عدد اکتان و افزایش کیفیت بنزین با مصرف 1000 تن در بازده زمانی 5 ساله با هزینه ای حدود 30 میلیون دلار

  • 4- کاتالیست HDS برای گوگرد زدایی از برش های بنزین قبل از رفورمینگ با مصرف حدود 600 تن با هزینه‌ای در حدود 20 میلیون دلار

  • 5- کاتالیست رفوررمینگ با بخار آب برای تولید هیدروژن با مصرف 2000 تن در بازده زمانی 5 ساله با هزینه‌ای بالغ بر 50 میلیون دلار

  • 6- کاتالیست‌های متفرقه مانند آلومینا فعال، اکسید روی، اکسید تیتانیوم، اکسید وانادیم، مراکس و ... با مصرف سالانه هراران تن و هزینه ای بالغ بر 100 میلیون دلار.

عمده کاتالیست‌های مصرفی و غیر مصرفی ذکر شده برای پالایشگاه‌های کشور وارداتی می‌باشند و دانش آن منحصرا در اختیار کشورهای محدودی در جهان قرار دارد. فشارهای کشورهای غربی بر کشور ما و تهدید به تحریم مواد سوختی ضرورت خودکفایی کشور را به فرآورده‌های سوختی دو چندان کرده است. متاسفانه علیرغم کارهای مطالعاتی و آزمایشگاهی پراکنده و مطالعه گسترده‌ای در سطح ازمایشگاه، تولید نیمه صنعتی و ایجاد دانش فنی تولید بسیاری از کاتالیست‌ها قطعی نشده است. قطب کاتالیست دانشگاه شهید بهشتی با توجه به توان قطب و اعضای هیات علمی آن و مطالعات گذشته آمادگی دارد تا مرحله تولید نیمه صنعتی و ارائه دانش فنی برخی از کاتالیست‌ها را ارائه نماید. یکی از این کاتالیست‌ها کاتالیست FCC برای صنایع نفتی کشور می‌باشد و برای تولید بنزین از اهمیت منحصر به فردی برخوردار است. این کاتالیست می‌تواند مولکول‌ها با نقطه جوش بالا و وزن مولکولی زیاد را شکسته و به بنزین و فرآورده های سبک تر تبدیل کند. این پروسه بنزین با اکتان بالاتری را نسبت به پروسه‌های قدیمی تر ایجاد می کند. چنانچه دانش فنی داخلی ایجاد شود تولید صنعتی آن در داخل کاملا به‌صرفه می‌باشد و صنایع و سرمایه گذاران داخلی از آن استفاده می‌کنند.