مقدمه
پلی وینیل الکل خالص یا PVA یک پلیمر سنتزی محلول در آب و به صورت پودر سفید رنگ یا کرم قابل ذوب میباشد که در دمای C°230 تجزیه میشود. پلی وینیل الکل از یک خاصیت بسیار جذاب برخوردار است و آن، قابلیت تجزیه بیولوژیکی است. مونومرهای وینیل الکل ضعیف هستند و پلی وینیل الکل از جایگزینی گروه استات در وینیل استات با گروههای هیدروکسیل تهیه میشود.
پلی وینیل الکل تجاری دارای گرانروي و مقدار گروههای استیل متفاوتی هستند. پلی وینیل الکل که قسمتی از آن هیدرولیز شده باشد دارای دمای ذوب/تخریب پایین‌تری است، هیدرولیز زیاد باعث کاهش حلالیت میشود با افزایش وزن مولکولی گرانروي افزایش مییابد و پلی وینیل الکل تجاری دارای واحدهای مونومری 3500-3000 و وزن مولکولی 200000-13000 میباشند. در نام‌گذاری محصولات تجاری، اولین شماره درجه هیدرولیز و شماره دوم نشان‌دهنده گرانروي در واحد سانتی پواز (محلول آب 4% در دمای(C°20) میباشد. متناوبا درصد هیدرولیز با واژه‌های "عالی" برای 99% به بالا، "کامل" برای %99-98، "متوسط" برای %98-90 و "جزئی" برای %89-85 مشخص میشود.پلی وینیل الکل در حالت خشک پایدار، بدون بو، غیرسمی و برای حمل با دست ایمن و دوستدار محیط زیست است. با این حال باید مراقب بود تا میزان گردوغبار در هنگام حمل‌و‌نقل و ذخیره‌سازی به حداقل برسد تا از انفجار غبار جلوگیری به عمل آید. از پلی وینیل الکل میتوان برای ساخت فیلم و پوشش‌هایی استفاده کرد که دارای قدرت کششی و انعطاف‌پذیری بالا هستند و در برابر نفوذ اکسیژن، دی اکسید کربن و دیگر بخارها مقاوم‌اند.
در ادامه خلاصه‌‌ای از مطالعات امکان‌سنجی (طرح توجیهی) تولید پلی وینیل الکل ارائه شده است.
معرفی محصول
محصول مورد نظر طرح حاضر تولید پلی وینیل الکل یا PVA یا polyvinyl میباشد. این ماده یک ماده شیمیایی پلیمری است که مصارف مختلف در صنایع مختلف دارد.
پلی وینیل الکل یکی از پلیمرهای سازگار با طبیعت و محلول در آب است که دارای خواص بسیاری عالی و همچنین خواص امولیسیون‌کننده در محیط میباشد و لذا میتوان آن را به عنوان یک پلیمر دوستدار محیط زیست محسوب کرد. مقاومت شیمیایی بسیار عالی و خواص فیزیکی مطلوب پلیوینیل الکل، سبب ایجاد زمینه‌های مصرف بسیار وسیع برای این پلیمر در صنایع مختلف شده است.
پلی وینیل الکل خالص یا PVA یک پلیمر سنتزی محلول در آب و به صورت پودر سفید رنگ یا کرم قابل ذوب میباشد که در دمای 230 C° تجزیه میشود. پلی وینیل الکل از یک خاصیت بسیار جذاب برخوردار است و آن، قابلیت تجزیه بیولوژیکی است. مونومرهای وینیل الکل ضعیف هستند و پلی وینیل الکل از جایگزینی گروه استات در وینیل استات با گروههای هیدروکسیل تهیه میشود؛ پلی وینیل الکل تجاری دارای گرانروي و مقدار گروههای استیل متفاوتی هستند. پلی وینیل الکل که قسمتی از آن هیدرولیز شده باشد دارای دمای ذوب/تخریب پایین‌تری است، هیدرولیز زیاد باعث کاهش حلالیت میشود با افزایش وزن مولکولی گرانروي افزایش مییابد و پلی وینیل الکل تجاری دارای واحدهای مونومری 3500-3000 و وزن مولکولی 200000-13000 میباشند. در نام‌گذاری محصولات تجاری، اولین شماره درجه هیدرولیز و شماره دوم نشان‌دهنده گرانروي در واحد سانتی پواز (محلول آب 4% در دمای20 C° ) میباشد. متناوبا درصد هیدرولیز با واژه‌های "عالی" برای 99% به بالا، "کامل" برای %99-98، "متوسط" برای %98-90 و "جزئی" برای %89-85 مشخص میشود.
پلی وینیل الکل در حالت خشک پایدار، بدون بو، غیر سمی و برای حمل با دست ایمن و دوستدار محیط‌زیست است. با این حال باید مراقب بود تا میزان گرد و غبار در هنگام حمل‌و‌نقل و ذخیره‌سازی به حداقل برسد تا از انفجار غبار جلوگیری به عمل آید. از پلی وینیل الکل میتوان برای ساخت فیلم و پوشش‌هایی استفاده کرد که دارای قدرت کششی و انعطاف‌پذیری بالا هستند و در برابر نفوذ اکسیژن، دی اکسید کربن و دیگر بخارها مقاوم‌اند. پلی وینیل الکل در آب سرد و گرم محلول است. به عنوان مثال، پلی وینیل الکل با 88% هیدرولیز در آب سرد و گرم حل میشود، اما پلی وینیل الکل با 98% هیدرولیز فقط در آب گرم حل میشود. بقیه ویژگی‌ها با هم برابر هستند، درجه هیدرولیز بالاتر، حلالیت کمتر را سبب میشود. کارایی‌های خاص پلی وینیل الکل با درجه هیدرولیز و گرانروی متغیر است. درجه هیدرولیز بالاتر باشد، مقاومت نسبت به آب نیز بهتر خواهد بود. برای مثال، چسب‌های مقاوم در برابر آب باید به طور کامل هیدرولیز شوند، اما کاربردهایی که مقاومت در برابر آب نیاز ندارند از پلی وینیل الکل با هیدرولیز جزئی استفاده می‌کنند. به طور مشابه، کارخانه‌های تولید کاغذ درجات مختلفی از پلی‌وینیل‌الکل را با توجه به خواص موردنیاز انتخاب می‌کنند مثل مقاومت در برابر آب و روغن و همینطور قابلیت جوهرپذیری. در بازار منسوجات، جایی که از پلی وینیل الکل در مرحله آهار زدن نخ‌ها استفاده میشود تا در طول فرایند بافندگی پاره نشوند، پلی‌وینیل‌الکل بر اساس نوع نخ، نوع ماشین و ترکیبات دیگر محلول آهارزنی، گرانروی، مقاومت در برابر سایش و سهولت حذف محلول بعد از پارچه بافی، محلول آبی پلی وینیل الکل نسبتا اسیدی است و مستعد رشد قارچ میباشد. رطوبت مثل یک نرم‌کننده عمل می‌کند و باعث کاهش قدرت کششی میشود ولی باعث افزایش ازدیاد طول و آستانه پارگی میشود. پلی وینیل الکل در زمان کوتاه و به طور کامل در محیط زیست تجزیه میشود و همین امر سبب میشود که این ماده به عنوان گزینه‌ی مناسبی برای استفاده در برخی کاربردها نظیر جلد شوینده‌های یک بار مصرف و یا ماهیگیری جایی که یک بسته پلی وینیل الکل از طعمه بر سر قلاب بسته شده، در آب انداخته میشود و به تدریج با انحلال پلی وینیل الکل در آب، طعمه‌ها آزاد شده و در آب پخش می‌شوند مطرح شود. پلی وینیل الکل در حلال‌های نفتی نامحلول است و این ویژگی اجازه می‌دهد تا در پوشش‌ها و فیلم‌ها مورد استفاده قرار گیرد. در حال حاضر پلی وینیل الکل در موارد متنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرد که از آن جمله میتوان به ترکیبات قالب‌گیری پلاستیک به طور مثال اپوکسی به پوشش‌های پلی وینیل الکل نمی‌چسبد. پوشش‌ها و فیلم‌های مقاوم به گازوئیل و سوخت، فرایند آهارزنی و تکمیل در نساجی، چسب‌ها، جوهرهای چاپ، شیشه‌های پوشش داده شده، وسایل آرایشی و تزئینی، مواد دارویی (به عنوان عامل افزایش دهنده گرانروی) و الیاف تقویتی بتن اشاره نمود. در روند صعودی استفاده از الیاف بازیافتی در چاپ، پلی وینیل الکل به واسطه مقاومت بیشتری که در مقایسه با سایر رزین‌ها مورد استفاده در این حوزه از قبیل کازئین، پروتئین سویا و مواد نشاسته‌ای دارد، بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. رشد پلی وینیل الکل در این بخش، سالانه بیش از 2% تخمین زده میشود.
پلی وینیل الکل به عنوان تعدیل‌کننده در چسب‌های امولسیونی پلی وینیل استات مورد استفاده در چسب‌های مایع تجاری در بازارهای چین، بکار می‌رود. مواد خام اصلی مورد استفاده برای تولید پلی‌وینیل‌الکل، گاز اتیلن، اسید استیک و مونومر متانول یا وینیل استات میباشد. اتیلن و اسید استیک با هم مخلوط شده و مونومر وینیل استات را تولید می‌کنند که به روشی که در مقدمه گفته شد پلیمریزه میشود. این مواد خام هزینه‌های اصلی تولید را تشکیل می‌دهند. گاز طبیعی متان یا مشتق آن اتان، مواد خام اولیه برای تولید مونور وینیل استات هستند و قیمت گاز طبیعی عامل اصلی در هزینه‌های تولید پلیوینیل الکل نسبتا از رقابت مصون است.
هدف از اجرای این طرح احداث کارخانه تولید پلی وینیل در یکی از استان‌های کشور، با ظرفیت اسمی 10,000 تن در سال میباشد. این واحد تولیدی ظرفیت در نظر گرفته شده را در 300 روز کاری در سال و 3 شیفت کاری 8 ساعته در روز با تعداد پرسنل 48 نفر، برآورده می‌سازد.
معرفی کد آیسیک و کد تعرفه گمرکی محصول
کد آیسیک محصول از گروه ساخت مواد و محصولات شیمیایی (24) و از زیرگروه تولید مواد پلاستیکی به شکل اولیه و ساخت لاستیک مصنوعی (2413)، پلیمرهای استات وینیل یا از سایر استرهای وینیل به اشکال ابتدایی (2413312415)، پلی وینیل الکل (2413412418) میباشد.
پلی وینیل الکل تحت زير فصل‌هاي تعرفه 3905 مقررات گمرکي ايران با عنوان پليمرهای استات وينيل يا از ساير استرهای وينيل، به اشكال ابتدايی؛ ساير پليمرهای وينيل به اشكال ابتدايی با زيرتعرفه 39053000 پلی (الکل وینیلیک) حتی حاوی گروههای استات غیر هیدرولیز وارد و صادر ميشود.شرايط ورود آن داشتن اجازه از وزارت بازرگاني و وزارت صنعت، معدن و تجارت پرداخت 5 درصدي حقوق ورودی در سال 1399 (حقوق گمرکي 4% و سود بازرگاني 1%) مي‌باشد. از نقطه نظر وزارت بازرگانی، برای صادرات محصولات تولیدی طرح هیچ گونه شرایط و محدودیتی وجود ندارد.
واحدهای تولیدکننده محصول
با توجه به بررسی‌های صورت گرفته در حال حاضر هیچ گونه واحد فعال در کشور وجود ندارد.
همچنین با کلیک بر روی کد تعرفه زیر میزان صادرات و واردات صورت گرفته با این کد، کشورهای وارد کننده، صادر کننده و... قابل مشاهده است.
* مشاهده واردات و صادرات محصول با کد تعرفه 39053000
کاربردهای محصول
کاربرد در صنعت:1. استفاده بسیار مهم پلی وینیل الکل در صنعت از صنایع نساجی، چسب‌سازی، کلوئیدهای محافظت-کننده برای پلیمریزاسیون امولسیونی و تهیه پلی وینیل بوتیرال و روکش‌های کاغذ میباشد.
2. این پلیمر یک چسب بسیار مرغوب بوده و مقاومت بسیار خوبی در مقابل حلال‌ها، روغن و گریس دارد. فیلم تهیه شده از پلی وینیل الکل، قدرت کشسانی بسیار عالی داشته و مقاومت ویژه آن نیز بسیار بالا است. یک مانع بسیار نامناسب برای جلوگیری از اکسایش مواد در حالتی که کاملا خشک باشد را داراست.
3. حجم زیاد استفاده از این پلیمر در هنگامی است که به عنوان اضافه‌شونده در سیمان و یا بتون‌های اتصال، در صنعت ساختمان به کار می‌رود.
4. در صنایع آرایشی، در صنایع روکش‌کاری و در ساخت و پوشش‌دهی صفحات چاپ جهت جلوگیری از سایش استفاده فراوان دارد.
5. در آهارزنی منسوجات.
6. تهیه کلوئیدی‌های محافظ برای پلیمریزاسیون امولسیونی.
7. تهیه الیاف و تهیه پلی وینیل بوتیرات.
8. آهارزنی کاغذ.
9. در تهیه افزودنی‌های بتونی و اتصالات سیمانی در ساخت ساختمان‌ها.
10. در ساختمان آفت‌کش‌ها، علف‌کش‌ها و کودهای شیمیایی.
11. در مقدار کمی به عنوان امولسفایر در موارد آرایشی.
12. پوشش‌های محافظ موقت.
13. بالا بردن چسبندگی خاک برای جلوگیری از فرسایش خاک.
14. در کاغذ عکاسی نیز کاربرد فراوانی دارد.
بازار محصول
طی چند سال گذشته، با تحقیق بر روی بازار پلیمرهای قابل تجزیه زیست‌پذیر در سال 2016، تخمین زده شده است که بازار الکل پلی وینیل 172.8 کیلو تن میباشد. با توجه به مقررات سختگیرانه در مورد دفع و کاهش در دسترس بودن محل دفن زباله، تقاضای بیشتری برای نسخه¬های بسته‌بندی شده پایدار محصول مانند پلی وینیل الکل وجود دارد. با ظهور فناوری جدید پیرامون پلیمرهای طبیعی تجدیدپذیر، در شرایط خاص میکروبی، پلی وینیل الکل به دلیل کیفیت قابل تجزیه بیولوژیکی، بسیار سودآور شده است.
بعلاوه، PVA با توجه به کاربرد متنوع آن، در بازارهای مختلف صنعتی مانند پارچه، پوشش، کاغذ، سرامیک و چوب مورد تقاضا است. از آنجا که پلی وینیل الکل از اتانول تشکیل شده و محلول در آب است، در عین مقاومت در برابر گریس‌ها و روغن‌ها، یک پلیمر منحصر به فرد است و یک جایگزین توانمند است.
در حال حاضر، آسیا و اقیانوسیه، آمریکای شمالی و اروپا بزرگترین تولیدکننده الکل پلی وینیل هستند. از نظر منطقه‌ای، در آسیا و اقیانوسیه 3/580 کیلوتن PVA نرخ رشد سالانه مرکب (CAGR) 5.5 درصد از 2017 تا 2025 است. در قاره آسیا بیشترین ظرفیت تولید پلی وینیل الکل در کشور چین متمرکز شده است.
برخی از شرکت‌های برجسته و محرکه‌ای کلیدی در بازار که به فروش پلی وینیل الکل مشغول‌اند عبارت‌اند از:
Nippon Synthetic Chemical Industry Co
Eastman Chemical Company
EI du Pont de Nemours and Company
Sekisui Chemical Co. Ltd.،
Kuraray Co
Anhui Wanwei Group Co
Ltd
Sinopec Sichuan Vinylon
از آنجا که پلی وینیل الکل به عنوان کالای واسطه در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد به نظر می‌رسد که تقاضا برای این محصول در حدود 5- الی 6 هزار تن در سال ثابت بوده و تنها در صورت رونق بیشتر صنایع استفاده‌کننده از محصول و یا ایجاد کاربردهای جدید برای این محصول تقاضا افزایش یابد. بر این اساس در حاضر احداث واحد پلی وینیل الکل در کشور از نظر فروش داخلی با مشکل مواجه بوده و در صورت داشتن بازار صادراتی و ایجاد مزیت‌های صادراتی و توان رقابت با تولیدکنندگان خارجی به منظور تامین نیاز داخلی، احداث واحد مذکور دارای توجیه میباشد.
روش تولید
براي توليد پلي وينيل الكل دو انتخاب وجود دارد:
توليد پلي وينيل الكل از پلي وينيل استاتتوليد پلي وينيل الكل از مونومر وينيل استات
با توجه به بررسي‌هاي اقتصادي انجام شده اگر چه هزينه سرمايه‌گذاري واحد توليد پلي وينيل الكل از وينيل استات مونومر بيشتر از هزينه سرمايه‌گذاري واحد توليد اين پليمر از پلي وينيل استات است و به دليل ارزش افزوده‌اي كه از تبديل وينيل استات به پلي وينيل استات حاصل ميشود قيمت تمام‌شده پلي‌وينيل استات توليدي بسيار كمتر از وقتي خواهد بود كه بخواهيم پلي وينيل استات را از توليدكننده آن خريداري كنيم. در نتيجه قيمت تمام شده پلي وينيل الكل، كاهش يافته و باعث توجيه‌پذير بودن پروژه مي‌گردد. پلي وينيل الكل از هيدروليز پلي وينيل استات در مجاورت كاتاليزور حاصل ميشود كه به دليل بيشتر بودن سرعت واكنش در حضور كاتاليزور قليايي در مقايسه با كاتاليزور اسيدي، واكنش پليمريزاسيون با كاتاليزور قليايي به عنوان روش بهينه انتخاب مي‌گردد.
توان فني مهندسي و همچنين دقت و كيفيت ماشين‌الات مورد استفاده اصلي‌ترين نقش را در توليد محصول مرغوب ايفا مي‌نمايد.
سرمایه گذاری طرح
| شرح | هزینه موردنیاز (میلیون ریال) | معادل دلاری |
| سرمایه ثابت | 6,048,007 | 21,600,025 |
| سرمایه در گردش | 167,456 | 598,057 |
| کل سرمایه گذاری | 6,215,463 | 22,198,082 |
زمین مورد نیاز برای تولید 10,000 تن در سال پلی وینیل الکل 5000 مترمربع میباشد.
*هر دلار معادل 280,000 ریال در نظر گرفته شده است.
هزینه‌های تولید طرح
هزینه‌های تولید بر اساس پيش‌بيني توليد در ۱۰۰ درصد ظرفيت اسمی محاسبه می‌گردد و براي سال‌هاي قبل از دستيابي به ۱۰۰% ظرفيت با توجه به ميزان توليد و هزينه‌هاي ثابت و متغير، تعديلات لازم اعمال می‌گردد. كل هزينه‌هاي توليد اين طرح كه شامل هزينه‌هاي عملياتي و غيرعملياتي توليد میباشد و معادل 2,867,095 میلیون ریال میباشد.
شاخص اقتصادی طرح
شاخص‌های اقتصادی طرح تولید پلی وینیل الکل توسط نرم افزار کامفار محاسبه شده‌اند و به شرح زیر است.
| شرج | مقدار | واحد |
| ارزش فعلی خالص (NPV) | 5,188,110 | میلیون ریال |
| نرخ بازده داخلی (IRR) | 37 | درصد |
| دوره بازگشت سرمایه (PBP) | 3 | سال |
| تسهیلات پیشنهادی | 3,629,000 | میلیون ریال |