پتروشیمی

پتروشیمی ها (که بعضاً به اختصار petchems  نامیده می شوند) محصولات شیمیایی هستند که با تصفیه از نفت به دست می آیند. برخی از ترکیبات شیمیایی ساخته شده از نفت نیز از سایر سوخت های فسیلی مانند زغال سنگ یا گاز طبیعی یا منابع تجدید پذیر مانند ذرت ، میوه نخل یا نیشکر به دست می آیند.

دو گروه متداول پتروشیمی عبارتند از الفین (شامل اتیلن و پروپیلن) و آروماتیک (شامل ایزومرهای بنزن ، تولوئن و زایلن).

پالایشگاه های نفت با ترک خوردن کاتالیزوری مایع بخش های نفتی ، الفین ها و آروماتیک ها را تولید می کنند. کارخانه های شیمیایی با ترک خوردن مایعات گاز طبیعی مانند اتان و پروپان ، الفین تولید می کنند. معطرها با اصلاح کاتالیزوری نفتا تولید می شوند. الفین ها و آروماتیک ها بلوک های سازنده طیف وسیعی از مواد مانند حلال ها ، شوینده ها و چسب ها هستند. الفین ها پایه پلیمرها و الیگومرهای مورد استفاده در پلاستیک ها ، رزین ها ، الیاف ، الاستومرها ، روان کننده ها و ژل ها هستند. 

تولید جهانی اتیلن ۱۹۰ میلیون تن و پروپیلن ۱۲۰ میلیون تن در سال ۲۰۱۹ بود. تولید آروماتیک تقریباً ۷۰ میلیون تن است. بزرگترین صنایع پتروشیمی در ایالات متحده و اروپای غربی واقع شده است. با این حال ، رشد عمده در ظرفیت تولید جدید در خاورمیانه و آسیا است. تجارت پتروشیمی بین منطقه ای قابل توجهی وجود دارد.

پتروشیمی های اولیه بسته به ساختار شیمیایی خود به سه گروه تقسیم می شوند:

الفین

شامل اتن ، پروپن ، بوتن و بوتادین است. اتیلن و پروپیلن منابع مهم مواد شیمیایی صنعتی و محصولات پلاستیکی هستند. بوتادین در ساخت لاستیک مصنوعی استفاده می شود.
آروماتیک شامل بنزن ، تولوئن و زایلن ها است که به طور کلی BTX نامیده می شود و عمدتا از پالایشگاه های نفت با استخراج از فرمت تولید شده در اصلاح کننده های کاتالیزوری با استفاده از نفتای به دست آمده از پالایشگاه های نفت به دست می آید. از طرف دیگر ، BTX را می توان با معطر سازی آلکانها تولید کرد.

بنزن یک ماده اولیه برای رنگها و مواد شوینده مصنوعی است و بنزن و تولوئن برای ایزوسیاناتهای MDI و TDI که در ساخت پلی اورتانها استفاده می شود. تولیدکنندگان از زایلن ها برای تولید پلاستیک و الیاف مصنوعی استفاده می کنند.گاز سنتز مخلوطی از مونوکسید کربن و هیدروژن است که برای ساخت آمونیاک و متانول استفاده می شود.

آمونیاک برای ساخت کود اوره و متانول به عنوان حلال و واسطه شیمیایی استفاده می شود. کراکرهای بخار را نباید با کارخانه های اصلاح بخار که برای تولید هیدروژن و آمونیاک استفاده می شود اشتباه گرفت.
متان ، اتان ، پروپان و بوتان ها که عمدتاً از کارخانه های فرآوری گاز طبیعی بدست می آیند.

متانول و فرمالدئید

در سال ۲۰۰۷ ، مقدار اتیلن و پروپیلن تولید شده در کراکرهای بخار به ترتیب حدود ۱۱۵ تن (مگاتون) و ۷۰ تن تن بود.ظرفیت خروجی اتیلن ترقه های بزرگ بخار تا ۱٫۰ – ۱٫۵ Mt در سال متغیر بود.

نمودار مجاور به طور شماتیک منابع و فرآیندهای اصلی هیدروکربن مورد استفاده در تولید پتروشیمی ها را نشان می دهد.
مانند مواد شیمیایی کالایی ، پتروشیمی ها در مقیاس بسیار وسیعی ساخته می شوند. واحدهای تولیدی پتروشیمی با کارخانه های شیمیایی کالایی تفاوت دارند زیرا اغلب تعدادی از محصولات مرتبط را تولید می کنند. این را با مواد شیمیایی و ساخت شیمیایی خوب مقایسه کنید ، جایی که محصولات در فرآیندهای دسته ای گسسته تولید می شوند.

پتروشیمی ها عمدتا در چند مکان تولید در سراسر جهان تولید می شوند ، به عنوان مثال در شهرهای صنعتی Jubail & Yanbu در عربستان سعودی ، تگزاس و لوئیزیانا در ایالات متحده ، در Teesside در شمال شرقی انگلستان در انگلستان ، در روتردام در هلند ، در Jamnagar ، Dahej در گجرات هند و سنگاپور. همه مواد شیمیایی پتروشیمی یا کالایی تولید شده توسط صنایع شیمیایی در یک مکان واحد ساخته نمی شوند.

اما گروهی از مواد مرتبط اغلب در کارخانه های تولیدی مجاور ساخته می شوند تا همزیستی صنعتی و همچنین بهره وری مواد و مصارف و سایر مقیاس ها را القا کنند. این در اصطلاحات مهندسی شیمی به عنوان تولید یکپارچه شناخته می شود. بعضی اوقات شرکتهای تخصصی و شیمیایی خوب در مکانهای مشابه تولید پتروشیمی یافت می شوند ، اما در بیشتر موارد ، آنها نیازی به سطح زیرساخت های وسیع (مانند خطوط لوله ، ذخیره سازی ، بنادر و نیرو و غیره) ندارند و بنابراین می توانند در پارک های تجاری چند بخشی یافت می شود.

مکانهای بزرگ تولید پتروشیمی دارای مجموعه ای از واحدهای تولیدی است که از خدمات و زیرساخت های وسیعی مانند نیروگاه ها ، مخازن ذخیره ، تاسیسات بندری ، پایانه های جاده ای و ریلی استفاده می کنند. به عنوان مثال ، در انگلستان ۴ مکان اصلی برای چنین تولیدی وجود دارد: در نزدیکی رودخانه مرسی در شمال غربی انگلستان ، در هامبر در ساحل شرقی یورکشایر ، در گرانجموث نزدیک Firth of Forth در اسکاتلند و در Teesside به عنوان بخشی از خوشه صنعت فرآیند شمال شرقی انگلستان (NEPIC). برای نشان دادن خوشه بندی و ادغام ، حدود ۵۰ درصد از مواد شیمیایی پتروشیمی و کالایی انگلستان توسط شرکت های خوشه ای صنعت NEPIC در Teesside تولید می شود.

تاریخ

در سال ۱۸۳۵ ، هنری ویکتور رگنو ، شیمیدان فرانسوی وینیل کلرید را در آفتاب گذاشت و در انتهای فلاسک جامد سفید یافت که پلی وینیل کلرید بود. در سال ۱۸۳۹ ، ادوارد سیمون پلی استایرن را به طور تصادفی با تقطیر کلاهک کشف کرد. در سال ۱۸۵۶ ، ویلیام هنری پرکین اولین رنگ مصنوعی ، Mauveine را کشف کرد. در سال ۱۸۸۸ ، فردریش رینیتزر ، دانشمند گیاه اتریشی مشاهده کرد که کلستریل بنزوات دارای دو نقطه ذوب متفاوت است. در سال ۱۹۰۹ ، لئو هندریک باکلند باکلیت ساخته شده از فنل و فرمالدئید را اختراع کرد.

در سال ۱۹۲۸ ، سوخت های مصنوعی با استفاده از فرایند فیشر-تروپش اختراع شد. در سال ۱۹۲۹ ، والتر بوک لاستیک مصنوعی Buna-S را اختراع کرد که از استایرن و بوتادین تشکیل شده است و برای ساخت لاستیک ماشین استفاده می شود. در سال ۱۹۳۳ ، اتو روم اولین متیل متاکریلات شیشه اکریلیک را پلیمری کرد. در سال ۱۹۳۵ مایکل پرین پلی اتیلن را اختراع کرد. در سال ۱۹۳۷ ، والاس هیوم کاروترز نایلون را اختراع کرد. در سال ۱۹۳۸ ، اتو بایر پلی اورتان را اختراع کرد. در سال ۱۹۴۱ ، روی پلانکت تفلون را اختراع کرد. در سال ۱۹۴۶ ، وی پلی استر را اختراع کرد.

بطری های پلی اتیلن ترفتالات (PET) از اتیلن و پاراکسیلن ساخته می شوند. در سال ۱۹۴۹ ، فریتز استاستنی پلی استایرن را به فوم تبدیل کرد. پس از جنگ جهانی دوم ، پلی پروپیلن در اوایل دهه ۱۹۵۰ کشف شد. در سال ۱۹۶۵ استفانی کولک کولار را اختراع کرد.

الفین ها

در زیر لیستی از پتروشیمی های تجاری عمده و مشتقات آنها آمده است:

• اتیلن – ساده ترین الفین ؛ به عنوان ماده اولیه شیمیایی و محرک رسیده استفاده می شود
• پلی اتیلن – اتیلن پلیمریزاسیون ؛ LDPE ، HDPE ، LLDPE
• اتانول – از طریق هیدراتاسیون اتیلن (واکنش شیمیایی با افزودن آب) اتیلن
• اکسید اتیلن – از طریق اکسیداسیون اتیلن
• اتیلن گلیکول – از طریق هیدراتاسیون اتیلن اکسید
• خنک کننده موتور – اتیلن گلیکول ، آب و مخلوط بازدارنده
• پلی استرها – هر یک از چندین پلیمر با پیوندهای استری در زنجیره اصلی
• اترهای گلیکول – از طریق تسکین گلیکول
• اتوکسیلات ها
• وینیل استات

دی کلرواتان

تری کلرواتیلن

• تتراکلرواتیلن – همچنین پرکلرواتیلن نامیده می شود. به عنوان حلال تمیز کننده خشک و چربی گیر استفاده می شود
• کلرید وینیل – مونومر برای پلی وینیل کلرید
• پلی وینیل کلراید (PVC) – نوعی پلاستیک که برای لوله کشی ، لوله کشی و سایر موارد استفاده می شود
• پروپیلن – به عنوان مونومر و مواد اولیه شیمیایی استفاده می شود
• ایزوپروپیل الکل-۲-پروپانول ؛ اغلب به عنوان حلال یا الکل مالش کننده استفاده می شود
• اکریلونیتریل – به عنوان مونومر در تشکیل Orlon ، ABS مفید است
• پلی پروپیلن – پروپیلن پلیمریزه

پروپیلن اکسید

• پلی اتر پلیول – در تولید پلی اورتان ها استفاده می شود
• پروپیلن گلیکول – در خنک کننده موتور  و مایع جدا کننده هواپیما استفاده می شود
• گلیکول اترها – از تراکم گلیکول ها
• اسید اکریلیک

پلیمرهای اکریلیک

• آلی کلرید
• اپی کلرو هیدرین-کلرو اکسیران ؛ مورد استفاده در تشکیل رزین اپوکسی
• رزین های اپوکسی – نوعی چسب پلیمریزاسیون از بیسفنول A ، اپی کلرو هیدرین و مقداری آمین

بوتن

ایزومرهای بوتیلن-به عنوان مونومر یا هم مونومر مفید است
ایزوبوتیلن-خوراک برای ساخت متیل ترت بوتیل اتر (MTBE) یا مونومر برای کوپلیمریزاسیون با درصد کم ایزوپرن برای ساخت لاستیک بوتیل

بوتادین (یا بوتا-۱،۳-دین)-دینی که اغلب به عنوان مونومر یا کو مونومر برای پلیمریزاسیون به الاستومرهایی مانند پلی بوتادین ، ​​لاستیک استایرن-بوتادین یا پلاستیکی مانند آکریلونیتریل-بوتادین-استایرن استفاده می شود. (ABS)
لاستیک های مصنوعی-الاستومرهای مصنوعی ساخته شده از یک یا چند مونومر پتروشیمی (معمولاً) مانند ۱،۳-بوتادین ، ​​استایرن ، ایزوبوتیلن ، ایزوپرن ، کلروپرن ؛ پلیمرهای الاستومری اغلب با درصد بالایی از مونومرهای دینی مزدوج مانند ۱،۳-بوتادین ، ​​ایزوپرن یا کلروپرن ساخته می شوند.

الفین های بالاتر

پلی الفین ها-مانند پلی آلفا الفین ها که به عنوان روان کننده استفاده می شوند
آلفا الفین ها-به عنوان مونومرها ، مونومرها و سایر پیش سازهای شیمیایی استفاده می شود. به عنوان مثال ، مقدار کمی از ۱-هگزن را می توان با اتیلن به شکل انعطاف پذیرتری از پلی اتیلن کوپلیمریزه کرد.
سایر الفین های بالاتر
الکل های شوینده

آروماتیک

بنزن – ساده ترین هیدروکربن معطر

اتیل بنزن – ساخته شده از بنزن و اتیلن

استایرن – ساخته شده توسط دهیدروژن زدایی اتیل بنزن ؛ به عنوان مونومر استفاده می شود

پلی استایرن – پلیمرهایی با استایرن به عنوان مونومر

کامن – ایزوپروپیل بنزن ؛ یک ماده اولیه در فرآیند cumene

فنل – هیدروکسی بنزن ؛ اغلب توسط فرایند کومن ساخته می شود

استون – دی متیل کتون ؛ همچنین اغلب توسط فرایند cumene ساخته می شود

بیسفنول A – نوعی فنل “دو” که در پلیمریزاسیون در رزین های اپوکسی استفاده می شود و نوعی رایج از پلی کربنات است
رزین های اپوکسی – نوعی چسب پلیمریزاسیون از بیسفنول A ، اپی کلرو هیدرین و مقداری آمین
پلی کربنات – پلیمر پلاستیکی ساخته شده از بیس فنول A و فسژن (کربونیل دی کلراید)
حلالها – مایعات مورد استفاده برای حل مواد ؛ نمونه هایی که اغلب از مواد پتروشیمی تهیه می شوند عبارتند از اتانول ، ایزوپروپیل الکل ، استون ، بنزن ، تولوئن ، زایلن ها
سیکل هگزان-یک هیدروکربن حلقوی ۶ کربنی آلیفاتیک که بعضاً به عنوان حلال غیر قطبی استفاده می شود.
اسید آدیپیک-دی کربوکسیلیک ۶ کربن ، که می تواند پیش ماده ای باشد که به عنوان یک مونومر همراه با دی آمین برای ایجاد یک شکل متناوب نایلون استفاده می شود.
نایلون ها – انواع پلی آمیدها ، برخی از آنها کوپلیمرهای متناوب هستند که از کوپلیمریزاسیون دی کربوکسیلیک اسید یا مشتقات آن با دی آمین ها تشکیل شده است.

کاپرولاکتام-آمید حلقوی ۶ کربنی

• نایلون ها – انواع پلی آمیدها ، برخی از پلیمریزاسیون کاپرولاکتام هستند
• نیتروبنزن – می تواند توسط نیتراته شدن بنزن ساخته شود
• آنیلین – آمینوبنزن
• متیلن دیفنیل دی ایزوسیانات (MDI)- به عنوان یک مونومر همراه با دیولها یا پلیولها برای تشکیل پلی اورتانها یا با دی یا پلی آمینها برای تشکیل پلی اوره استفاده می شود.
• آلکیل بنزن – یک نوع کلی هیدروکربن معطر ، که می تواند به عنوان پیش ماده سورفکتانت سولفونات (شوینده) استفاده شود.
• مواد شوینده – اغلب شامل انواع سورفاکتانت مانند آلکیل بنزن سولفونات و نونیل فنول اتوکسیلات می باشد
• کلروبنزن
• تولوئن – متیل بنزن ؛ می تواند حلال یا پیش ساز سایر مواد شیمیایی باشد

بنزن

تولوئن دی ایزوسیانات (TDI)- به عنوان مونومر با پلی اترهای پلی اتر برای ایجاد پلی اورتان یا با دی یا پلی آمین برای تشکیل پلی اورتان پلی اوره استفاده می شود
بنزوئیک اسید – کربوکسی بنزن
کاپرولاکتام
مخلوط زایلن ها – هر یک از سه ایزومر دی متیل بنزن ، می تواند حلال ، اما اغلب مواد شیمیایی پیش ساز باشد
ارتو-زایلن-هر دو گروه متیل را می توان اکسید کرد (اسید فتالیک (ارتو))
فتالیک انیدرید
پارا-زایلن-هر دو گروه متیل را می توان اکسید کرد تا ترفتالیک اسید تشکیل شود
دی متیل ترفتالات – می تواند برای ایجاد پلی استرهای خاص ، کوپلیمریزه شود
پلی استرها – اگرچه انواع مختلفی می تواند وجود داشته باشد ، پلی اتیلن ترفتالات از محصولات پتروشیمی تهیه می شود و در پمپ بنزین ها بسیار مورد استفاده قرار می گیرد
ترفتالیک اسید تصفیه شده – اغلب برای تولید پلی اتیلن ترفتالات با هم پلیمریزه می شود

پلی استرها

• متا زایلن
• اسید ایزوفتالیک
• رزین های آلکیدی
• رزین های پلی آمید
• پلی استرهای اشباع نشده

لیست پتروشیمی ها

• خوراک پایه
• بنزن
• بوتادین
• اتیلن
• p- زایلن
• پروپیلن
• واسطه ها
• ۲-اتیل هگزانول (۲-EH)
• استیک اسید
• اکریلونیتریل (AN)
• آمونیاک
• بیس (۲-اتیل هگزیل) فتالات (دی اکتیل فتالات)
• n-Butene
• سیکلوهگزان
• دی متیل ترفتالات (DMT)
• دودسیل بنزن
• اتانول
• اتانول آمین
• اتوکسیلات
• ۱،۲-دی کلرواتان (اتیلن دی کلراید یا EDC)
• اتیلن گلیکول (EG)
• اکسید اتیلن (EO)
• ترکیب قالب گیری فرمالدئید (FMC)
• n-Hexene
• آلکیل بنزن خطی (LAB)
• متانول
• متیل ترت بوتیل اتر (MTBE)
• فنل
• پروپیلن اکسید
• ترفتالیک اسید تصفیه شده (PTA)
• مونومر استایرن (SM)
• رزین حرارتی (اوره/ملامین)
• مونومر وینیل استات (VAM)
• مونومر وینیل کلراید (VCM)

جهت مطالعه موارد مرتبط با صنعت نفت و گاز و پتروشیمی و دیگر:

• طراحی پالایشگاه ها
• تاریخ نفت و گاز
• صنایع شیمیایی در صنعت پتروشیمی
• عملکرد تصفیه ها
• عملکرد روغن ها
• عملکرد هیدروکربنها
• علم نجوم در علوم فضایی
• شعر و ادب در فرهنگ و هنر