Mitä sovelletaan petrokemian tuotteisiin. Petrokemian tuotteet

Tärkeimmät petrokemian tuotteet, niiden käyttö teollisuudessa

Raaka-ainepohja petrokemian teollisuus ovat: öljy, siihen liuennut kaasu ("liittynyt öljykaasu"), maakaasu ja kaasukondensaatti. Siksi orgaanisen synteesin alkutuotteiden tuotannon tärkeimmät keskukset liittyvät yleensä öljynjalostamoihin. Nämä ovat Nižnekamsk Tatarstanissa, Ufa Bashkortostanissa, Samara ja Novokuibyshevsk Samaran alueella, Saratov, Kstovo Nižni Novgorodin alueella.

Tärkeimmät petrokemian tuotteet ovat polymeerit (polyeteeni, polypropeeni, polyvinyylikloridi, polystyreeni, synteettiset kumit jne.)

Öljynjalostuksen tuloksena saadaan dieselpolttoainetta, moottoribensiiniä, voiteluöljyjä jne. Öljynjalostusteollisuuden yritykset toimittavat petrokemian teollisuudelle bensiiniä, bentseeniä, styreeniä, happoja, öljyjä, parafiineja, eteeniä, propeenia, asetyleeniä jne. .

Synteettisen kumin valmistuksen raaka-aineet ovat öljytuotteita. Siksi uusia keskuksia on syntynyt jalostamoiden lähelle: Nizhnekamskiin (Tatarstanin tasavalta). Jos otat tuotteen, joka on valmistettu kumista tai sisältää elementtejä, on olemassa synteettisiä kumia. Kumia käytetään saniteetti- ja ilmanvaihtolaitteissa, hydraulisissa ja pneumaattisissa laitteissa. Kumeja käytetään myös sähkö- ja lämpöeristykseen sekä lääketieteellisissä laitteissa. Rakettiteknologiassa niillä on polttoaineen rooli. Mutta tärkein synteettisten kumien käyttötarkoitus on renkaiden kumin valmistus. Renkaiden valmistuksessa tehtaan sijainnin päätekijät ovat raaka-aineet (eli synteettisen kumin tuotannon lähellä) tai kuluttaja (eli suuret kaupungit ja autoteollisuuden keskukset). Nizhnekamsk on synteettisen kumin tärkein tuotantokeskus, jonka osuus on noin 30 % Venäjän rengastuotannosta.

Synteettisiä latekseja käytetään lateksipohjaisten maalien valmistukseen, matto- ja kangaspäällysteiden pohjan kyllästämiseen ja muihin tiivistys- ja kyllästystöihin sekä laajaan valikoimaan kotitalous- ja lääketieteellisiä tuotteita - ilmapalloja, käsineitä, elastisia siteitä, pyyhekumia, bakterisidinen kipsi, kengät ja vaatteet.

Kemiallinen kuitu. Kemiankuituteollisuudelle on ominaista erittäin korkea materiaali-, energia- ja vesi-intensiteetti, joka ylittää näissä mittareissa kaikki muut kemianteollisuuden alat. Siksi yrityksiä sijoitettaessa monet tekijät ovat tärkeitä, mutta tärkeimmät ovat raaka-aineet (painopiste öljynjalostusalueille) tai kuluttajatekijät (painopiste tekstiiliteollisuudessa). Jalostamon lähellä on Saratovin alueen tehtaita (noin kolmasosa maan kemiallisten kuitujen tuotannosta): Saratovin, Engelsin ja Balakovon kaupungeissa.

Polystyreeni. Tunnetuin polystyreenityyppi on paisutettu polystyreeni, jota kutsutaan myös polystyreenivaahdoksi. Tämä aine on löytänyt laajan sovelluksen rakentamisessa lämpöä eristävänä materiaalina. CD-laatikot ja elintarvikepakkaukset on valmistettu polystyreenistä. Suurin osa laitteiden (televisiot, tietokoneet, matkapuhelimet jne.) koteloista on valmistettu erityislaatuisesta polystyreenistä, samoin kuin muovimukeista, lautasista ja ruokailuvälineistä.

Polyvinyylikloridi. Suurin osa PVC:stä Venäjällä käytetään profiileihin ikkunakehysten valmistukseen. 45 % kaikesta PVC:stä käytetään tämän alueen tarpeisiin. Ikkunoiden lisäksi muoviseoksia valmistetaan polyvinyylikloridista. Suurin osa niistä käytetään kaapelieristeiden valmistukseen. Linoleumia valmistetaan myös PVC:stä, tarkemmin sanottuna polymeeri levitetään kangaspohjalle, jotta rullat ovat joustavia ja helposti leikattavissa. Myös makkaroiden tai juustojen pakkauskalvo on valmistettu PVC:stä.

Synteettisten hartsien ja muovien tuotanto on suurinta orgaanisen synteesin kemiassa. Merkittävin tällä alatoimialalla on polyeteenin tuotanto. Prosessin viimeinen vaihe (muovituotteiden valmistus) on suunnattu kuluttajalle. Volgan alueen suurimmat synteettisten hartsien ja muovien tuotantokeskukset ovat Kazan, Ufa ja Samara.

Polyeteeni on yleisin ja laajimmin käytetty polymeeri. Sen sovellus: muovipussit ja muovikalvo. Polyeteeni ei päästä vettä tai ilmaa läpi, mikä tekee siitä hyödyllisen ruoan säilytykseen.

Polypropeeni on polyeteenin jälkeen toiseksi suurin polymeerituote tuotantomäärällä mitattuna. Polypropeenin suurin käyttöalue on kalvojen valmistus. Viime vuosikymmeninä tämän tyyppisiä pakkaustuotteita voidaan pitää ehdottomana johtajana. Näitä kalvoja käytetään ensisijaisesti elintarvikkeiden pakkaamiseen. Tällaisten kalvojen pääasiallisia kuluttajia ovat painoyritykset, jotka kiinnittävät kalvoihin kuvia ja tekstejä (logot ja tiedot tuotteesta, koostumuksesta ja säilyvyydestä) ja myyvät ne sitten elintarviketeollisuuden yrityksille, joissa leipomotuotteet, pasta, sokeri, viljat, jne. on pakattu kalvoon tee, kahvi jne.

Kun etsitään kotitalouskemian yrityksiä, jotka valmistavat lakkoja, maaleja, pesuaineita, hajuvesiä, kosmetiikkaa, lääkkeitä jne., johtava tekijä on kuluttajatekijä. Tehokkaimmat yritykset sijaitsevat suurimmat kaupungit Volgan alue.

Petrokemian tuotteiden valmistuksen aikana muodostuu sivutuotteita - eetterifraktioita, jotka tällä hetkellä hydrataan, minkä seurauksena niiden koostumukseen muodostuu butyylialkoholeja. Petrokemian teollisuuden valmistamia butyylialkoholeja käytetään laajasti eri teollisuudenaloilla, esimerkiksi liuottimina, maali- ja lakkateollisuuden koostumusten pohjana, hartsien ja pehmittimien valmistuksessa.

Monoetyleeniglykolia saadaan etyleenioksidista, kun sitä käsitellään vedellä. MEG:tä käytetään jokapäiväisessä elämässä pääasiassa pakkasnesteiden ja pakkasnesteiden komponenttina.

Orgaanisten synteesituotteiden luokkaan kuuluvat myös asetoni ja fenoli. Ensimmäinen tunnetaan monien yleisenä liuottimena. Fenoli-formaldehydihartsit valmistetaan fenoli-muovien pohjalta, joita käytetään esimerkiksi lastulevyjen ja biljardipallojen valmistuksessa.

Nämä ovat työvoimavaltaisia ​​ja tietointensiivisiä aloja, joten ne sijaitsevat pääsääntöisesti pätevän työvoiman alueilla.

Siten voimme päätellä, että Volgan liittovaltio on erikoistunut synteettisten hartsien ja muovien, synteettisen kumin, renkaiden ja kumituotteiden, polyeteenin ja kemiallisten kuitujen tuotantoon.

Petrokemian tuotteiden valmistukseen käytettyjen raaka-aineiden määrä

Kemian tuotannolle on ominaista korkea vesi-intensiteetti, koska se käyttää vettä paitsi aputarkoituksiin myös raaka-aineena. Esimerkiksi 1 tonnin kuitutuotantoon kuluu jopa 5 tuhatta kuutiometriä. m vettä. Tässä tapauksessa saastunutta jätevesi, jonka käsittely on edelleen tehotonta ja veden uudelleenkäyttöä ei käytetä lähes koskaan. Veden intensiteetistä tulee usein johtava tekijä sijoitettaessa kemikaalien tuotantoa teollisesti keskittyneille alueille.

Myös kemianteollisuuden, erityisesti orgaanisen synteesin kemian, energiaintensiteetti on korkea. Esimerkiksi 1 tonnin synteettisen kumin tuotannon ominaisenergiankulutus on yli 3000 kWh.

1 tonnin kemiallisen kuidun tuottamiseen tarvitaan jopa 15 - 20 tuhatta kW/h sähköä ja enintään 10 tonnia polttoainetta lämmöntuotantoon (höyry, kuuma vesi). Kemiallisen kompleksin polttoaineen ja energiaresurssien kokonaiskulutus on noin 20 - 30 % teollisuuden kokonaiskulutuksesta. Siksi energiaintensiiviset teollisuudenalat hakeutuvat usein halvan sähkö- ja lämpöenergian lähteisiin.

Kemianteollisuus on kokonaisuudessaan erittäin raaka-aineintensiivinen teollisuus. Raaka-aineiden korkeasta arvosta tai niiden merkittävistä ominaiskustannuksista johtuvat raaka-ainekustannukset vaihtelevat 40-90 % 1 tonnin valmiiden tuotteiden valmistuksesta. Erittäin raaka-aineintensiiviset teollisuudenalat suuntautuvat pääsääntöisesti raaka-ainelähteisiin.

Siten voidaan päätellä, että petrokemian teollisuus on erittäin raaka-aine-, vesi- ja energiaintensiivinen ala. Siksi on suositeltavaa sijoittaa petrokemian kompleksit paikkoihin, joissa nämä raaka-aineet, vesi- ja energiavarat kerääntyvät, sekä kulutusalueille.

Esitetty materiaali on käsikirjoitus A. Kostinin kirjan ”Popular Petrochemistry” ensimmäisestä painoksesta.

Tiedot tarjoaa petrokemian tietoportaali www.rupec.ru

Kopiointi ja uudelleentulostus on sallittu vain tekijänoikeuksien haltijan luvalla

1. MITÄ PETROKEMIA ON

Petrokemian teollisuus tai yksinkertaisesti petrokemia on yksi tärkeimmistä valmistavan teollisuuden aloista, joka on tähän päivään asti hyvin kaukana julkisesta ymmärryksestä ja keskustelusta. Samaan aikaan käytämme sen valmistamia tuotteita lähes joka minuutti. He sanovat, että kaikista viidestä esineestä, jotka ympäröivät meitä kulloinkin, neljä syntyy petrokemian ansiosta. Tämä on teollisuus, joka tuottaa synteettisiä materiaaleja, jotka ovat vakiintuneet nykyajan ihmisten elämään. Muovikassit, kodinkoneet, autonrenkaat, muovi-ikkunat, vedenpitävät kengät, alakatot, kertakäyttöastiat - lista jatkuu loputtomiin. Petrokemian ansiosta ihmisten pitkään käyttämät esineet ovat muuttuneet tuntemattomaksi, uusia toimialoja on syntynyt ja osa on kadonnut. Millainen olisi pyörä, jos siinä ei olisi kumia? Olisiko planeetalla tarpeeksi puuvillaa ja eläinvillaa, jos synteettisiä kuituja ja kankaita ei olisi? Monet urheilulajit ovat olemassa nykyisessä muodossaan pelkästään petrokemian tuotteiden ansiosta, kuten jalkapallo tai tennis. Jos vastaamme kysymykseen "mitä on petrokemia?", voimme sanoa, että tämä on ala, joka luo konkreettisen maailman ympärillemme fossiilisista hiilivedyistä. Mikä meitä ympäröi.

Miten tämä tapahtuu?

Ensimmäiset fossiiliset hiilivedyt ( öljy, siihen liittyvää öljykaasua Ja maakaasu) joita öljy- ja kaasuyhtiöt louhivat maan syvyyksistä. Tämäntyyppiset raaka-aineet ovat eri aineiden sekoituksia. Petrokemian kannalta on tärkeää eristää tärkeät ja arvokkaat komponentit näistä seoksista. Tätä tarkoitusta varten öljyä toimitetaan öljynjalostamot (Jalostamo). Siellä se on jaettu useisiin komponentteihin, jotka eroavat ominaisuuksiltaan. Petrokemian alalla kohderyhmää kutsutaan ns suorakäyttöinen bensiini(tai teollisuusbensiini- nämä ovat synonyymejä termejä). Nämä ovat helposti haihtuvia nestemäisiä öljyn komponentteja, jotka ovat myös perusta moottoribensiinin luomiselle. Nafta petrokemistit käyttävät sitä raaka-aineena.

Associated Petroleum Gas (APG), joka uutetaan öljyn kanssa, kerätään ja lähetetään Kaasunkäsittelylaitos (GPZ). siellä siihen liittyvää öljykaasua on myös jaettu komponenttiryhmiin. Niitä on vain kaksi. Yksi ryhmä sisältää kevyimmät kaasut ( metaani Ja etaani), jotka lähetetään kuluttajille ja poltetaan esimerkiksi kodin uunien polttimissa tai lämpövoimalaitoksissa. Toinen ryhmä on muiden kaasujen seos. Sitä kutsutaan laaja fraktio kevyitä hiilivetyjä (NGL), kera suorakäyttöinen bensiini Petrokemistit käyttävät sitä raaka-aineena.

Maakaasu eroaa siihen liittyvää öljykaasua se tosiasia, että se sijaitsee syvyyksissä itsenäisesti, kun taas siihen liittyvä on liuennut öljyyn. Lisäksi näiden kaasujen koostumukset vaihtelevat. Ei kuitenkaan laadullisesti, vaan vain määrällisesti. Siksi maakaasun käsittely on monella tapaa samanlaista kuin PNG. Kevyimmät kaasut vapautuvat - metaani Ja etaani, - ja lähetetään pääputkiin toimitettavaksi kuluttajille. Joskus maakaasua käsiteltäessä etaani silti eristetty yksittäisessä muodossa - kun sen sisältö on korkea - koska rusketus- arvokkaat petrokemian raaka-aineet. Maakaasun muita komponentteja kutsutaan myös NGL, ne kerätään ja toimitetaan petrokemian teollisuudelle.

Siten fossiilisten hiilivetyjen prosessointi tarjoaa petrokemikaaleille kolmenlaisia ​​raaka-aineita: suorakäyttöinen bensiini jalostamolta, NGL kaasunkäsittelylaitoksista ja etaani.

Koska NGL on kaasujen seos, se voidaan erottaa edelleen. Näin saamme (LPG) - nämä ovat puhtaita kaasuja tai erityisiä teknisiä seoksia (esimerkiksi "propaani-butaani"), joita käytetään esimerkiksi maalaistalojen ja mökkien lämmittämiseen tai autojen polttoaineena - tämä on niin sanottu autokaasu. Mutta LPG käytetään myös petrokemian raaka-aineena.

Käsittelyn seuraava vaihe on avainasemassa. Raakamateriaalit ( suorakäyttöinen bensiini, etaani, NGL, LPG) altistetaan monimutkaiselle korkean lämpötilan prosessille eri suhteissa - pyrolyysi(muinaisesta kreikasta πῦρ - tuli, lämpö ja λύσις - hajoaminen, rappeutuminen). On tärkeää ymmärtää, että tässä prosessissa lähtöaineet muuttuvat muun tyyppisiksi ja luokiksi kemiallisiksi yhdisteiksi, mikä tarkoittaa, että lähtöaineiden ominaisuudet poikkeavat radikaalisti tuotteiden ominaisuuksista. Raaka-aineiden muuntaminen uudentyyppisiksi aineiksi, joilla on uusia ainutlaatuisia ominaisuuksia pyrolyysi petrokemian kriittisin vaihe.

Pyrolyysituotteiden tärkein ryhmä on ns olefiinit. Tämä termi tarkoittaa yleensä eteeni Ja propeeni. Miten nämä aineet eroavat alkuperäisistä ja miksi ne pitää hankkia? Ensinnäkin olefiineja on lähes mahdotonta löytää maapallolta niiden luonnollisessa vapaassa muodossa. Niiden keinotekoinen tuotanto fossiilisista hiilivedyistä on ensimmäinen ja tärkein tärkeä tehtävä petrokemian teollisuus. Toiseksi nämä aineet pystyvät tietyissä olosuhteissa yhdistymään itsensä kanssa hyvin pitkiksi molekyyliketjuiksi - polymeerit. Tämä kyky puuttuu melkein kaikista emoyhdisteistä, jotka sisältyvät esim teollisuusbensiini tai NGL.

sillä välin polymeerit- tärkeimmät petrokemian tuotteet. Tiettyjen muunnosten jälkeen, jotka ovat ainutlaatuisia kullekin polymeerityypille, muodostuvat seuraavat: polyeteeni(siitä tehdään laukkuja ja kalvoja), polypropeeni(auton osat, kalvot, laitteet), Polyvinyylikloridi(ikkunaprofiilit, linoleumi, alakatot), synteettiset kumit(kumi, autonrenkaat, kengänpohjat) ja monet muut polymeerit.

Mutta pyrolyysin aikana, ei vain olefiinit, mutta myös muita tuoteluokkia. Niitä käytetään myös petrokemian teollisuudessa ja ne muunnetaan esimerkiksi liuottimille, polttoaineiden lisäaineiksi, maalikomponenteiksi, pakkasnesteiksi, voiteluainekomponenteiksi, hajustepohjaksi ja moniksi muille tärkeiksi tuotteiksi.

Tässä esitteessä yritämme kuvata yksityiskohtaisemmin koko hiilivetyjen petrokemian muunnossarjaa niiden louhinnasta muovien, synteettisten kumien ja muiden tuotteiden valmistukseen. Lisäksi täältä löydät tarinan näistä materiaaleista, niiden rakenteesta, historiasta, valmistuksen ominaisuuksista ja sovelluksista.

2. PETROKEMIALLISET PROSESSIT

2.1 Johdanto

Petrokemian teollisuuden raaka-ainepohja on fossiiliset hiilivedyt: öljy, siihen liuennut kaasu (se on myös nimeltään " siihen liittyvää öljykaasua»), maakaasu Ja kaasun kondensaatti. Nämä fossiilit ovat meille tutumpia yksinkertaisimman kemiallisen reaktion - palamisen - osallistujina. Maakaasu Poltamme kotitalouksien liesien polttimissa. Sama kaasu palaa voimalaitoksissa lämmön ja sähkön tuottamiseksi. Öljytuotteita käytetään autojen polttomoottoreissa - bensiinissä ja dieselissä suihkumoottorit lentokoneet ja laivojen ja laivojen voimalaitokset. Liittynyt kaasu liukenee öljyyn sen ollessa maassa ja vapautuu uuttamisen aikana.

Mutta fossiiliset hiilivedyt ovat seoksia useista eri aineista, jotka voivat myös osallistua monimutkaisempiin kemiallisiin muutoksiin. Ja jos öljynjalostuksen tehtävänä on suurelta osin erottaa raakaöljy komponenteiksi niiden tehokkaampaa polttamista varten, niin petrokemian tehtävänä on luoda näistä komponenteista synteettisiä materiaaleja, joilla on tietyt ominaisuudet.

Tärkeimmät petrokemian tuotteet ovat luokkaan kuuluvat aineet polymeerit. Näitä ovat esimerkiksi polyeteeni, polypropeeni, polyvinyylikloridi, polystyreeni, synteettiset kumit jne. Nämä sanat ovat tuttuja useimmille nykyajan ihmisille. Kuitenkin mikä se on?

Polymeerit ovat pitkiä molekyyliketjuja, jotka on saatu identtisistä yksiköistä, joita kutsutaan monomeerit(kuvassa 1 - punaisessa ikkunassa).

Niiden määrä voi vaihdella useista tuhansista miljooniin. Polymeerien merkitys nykymaailmassa ja siten petrokemian teollisuuden merkitys selittyy niiden ainutlaatuisilla ominaisuuksilla.

Ensinnäkin polymeerimateriaalit ja niistä tehdyt tuotteet ovat riittävän lujia useimpiin sovelluksiin, alhainen hauraus, lämmön ja pakkasenkestävyys. Lähes kaikki suuret polymeerit eivät ole alttiina negatiivisille ympäristövaikutuksille. Jos esimerkiksi metallituote jätetään ulkoilmaan pitkäksi aikaa, se ruostuu ja lopulta hajoaa. Ja sama polymeerituote säilyttää ominaisuutensa vuosikymmeniä. Polymeerimateriaaleihin ei pääsääntöisesti vaikuta aggressiiviset ympäristöt: hapot, öljyt ja liuottimet. Polymeerimateriaalien laaja valikoima määrittää myös niiden luontaisten ominaisuuksien laajan valikoiman. Esimerkiksi synteettiset kumit ovat vahvoja, mutta samalla joustavia: kumipallo palauttaa muotonsa, jos se puristetaan kokoon ja kuorma poistetaan.

Toiseksi useimmat petrokemian teollisuuden tuottamat polymeerit kuuluvat tähän luokkaan kestomuovit. Toisin sanoen he ovat termoplastiset aineet. Tämä tarkoittaa, että polymeereillä ei usein ole selkeää sulamispistettä. Jos esimerkiksi jää sulaa täsmälleen 0 °C:ssa, polymeerit muuttuvat ensin erittäin elastinen tila. Tässä tilassa polymeeri on konsistenssiltaan muovailuvahan tai vahan kaltainen ja se on helposti muotoiltu. Vielä suuremman lämpötilan nousun myötä kestomuovi muuttuu viskoosi osavaltio- Koostumus muuttuu hunajan tai paksun tahnan kaltaiseksi. Jäähdytettynä tapahtuu käänteinen prosessi ja polymeeri kovettuu uudelleen.

Tämä seikka yksinkertaistaa suuresti kestomuovien käsittelyä. Kun ne ovat sulaneet, ne voidaan kaataa muotteihin, venyttää kalvoiksi ja levyiksi, meistaa, puhaltaa, puristaa eri profiilien reikien läpi ( puristaa) jne. Käsittelyn helppouden ansiosta polymeereistä voidaan valmistaa monenlaisia ​​tuotteita, joilla on eri muotoja, väriä ja ominaisuuksia. Lisäksi käsittelyn helppous alentaa huomattavasti polymeerituotteiden kustannuksia: sulatteen kaataminen muottiin on paljon helpompaa kuin saman tuotteen takominen metallista tai sen kääntäminen koneella. Ja niiden alhainen paino tekee polymeereistä käytännössä mitään vaihtoehtoisia materiaaleja auton korielementtien, kodinkoneiden, huonekalujen valmistukseen - missä painolla on väliä.

Mutta jotta fossiiliset hiilivedyt muuttuisivat muoveiksi ja kumiksi, joihin olemme tottuneet, niiden on käytävä läpi useita prosessointivaiheita. Perinteisesti voidaan erottaa kolme vaihetta: ensinnäkin fossiilisista hiilivetyraaka-aineista ( öljy, siihen liittyvää öljykaasua, maakaasu tai kaasun kondensaatti) vastaanottaa raaka-aineita petrokemian jatkojalostukseen. Siitä sitten muutetaan monomeerit- tulevien polymeeriketjujen linkit. Viimeisessä vaiheessa monomeerit kootaan petrokemian tuotteiksi - polymeereiksi.

2.2 Petrokemian raaka-ainepohja

2.2.1 Öljynjalostus

Öljy uutetaan maan suolistosta, suoraan kentällä se puhdistetaan vedestä, kiinteistä epäpuhtauksista (hiekasta, maapartikkeleista, liukenemattomista sedimenteistä jne.) sekä siihen liittyvää öljykaasua(APG), jonka jälkeen se kuljetetaan öljynjalostamoon (ORP). Täällä öljy käy läpi monivaiheisen käsittelysarjan. Olemme jo sanoneet, että öljy on eri aineiden seos. Kaikki eivät sovellu esimerkiksi polttomoottorin polttamiseen. Öljynjalostuksen ydin on erottaa raakaöljy sen ainesosien ryhmiin sekä parantaa näiden komponenttien polttoaineen laatua.

Jalostamolle saapuessaan öljy altistuu ilmakehän vaikutuksille oikaisua tai toisin sanoen tislaus (tislaus) klo ilmakehän paine. Tämän prosessin olemus on melko yksinkertainen: öljyn komponenteilla on erilaiset kiehumispisteet ja ne voidaan erottaa tämän periaatteen mukaisesti. Mahdollisimman paljon yksinkertaistaen voidaan sanoa, että kun öljyä kuumennetaan, ne komponentit, joilla on alhaisin kiehumispiste (ns. haihtuvat tai kevyet komponentit), haihtuvat ensin. Lämpötilan noustessa alkavat haihtua aineet, joilla on korkeampi kiehumispiste (korkealla kiehuva, raskas) jne. Tämän seurauksena alkuperäinen seos voidaan jakaa ryhmittymiä- aineryhmät, joiden kiehumispisteet ovat tietyillä alueilla. Esimerkiksi tyypillisiä jakeita öljyn ilmatislauksessa ovat (kiehumispisteen nousun mukaan): kaasut (metaani, etaani, propaani, butaanit), Suoravirtausbensiini (bensiini), välitisleet (kerosiini, kaasuöljy, dieselpolttoainekomponentit) ja ilmakehän jäämät (polttoöljy).

Tässä sarjassa petrokemian tärkein tuote on suorakäyttöinen bensiini. Tämä on seos öljykomponentteja, joiden kiehumispisteet ovat alkuperäisestä kiehumispisteestä noin 180 °C:seen ja joka koostuu hiilivedyistä - hiiliatomien lyhyistä ketjuista, joihin vetyatomit ovat kiinnittyneet:

Osa suorakäyttöinen bensiini Sisältää ketjut, joissa hiiliatomien lukumäärä vaihtelee välillä 5 - 9. Raskaammat fraktiot (kerosiini, dieselpolttoaine) sisältävät pidempiä ketjuja, joilla on korkeampi kiehumispiste. Tärkeä ominaisuus hiilivedyt suorakäyttöinen bensiini on, että niillä on lineaarinen rakenne ilman haaroja. Tällaisia ​​hiilivetyjä kutsutaan normaali. Kuvassa 2 on normaali pentaani tai, kuten yleisesti kirjoitetaan, n-pentaani (nimi on johdettu antiikin kreikan sanasta πέντε - viisi, eli hiiliatomien lukumäärän mukaan). Tarkalleen suorakäyttöinen bensiini Se muodostaa tällä hetkellä noin 50 % Venäjän petrokemian tuotannon raaka-aineista.

Jalostamoilla petrokemistit eivät kuitenkaan ota pelkästään teollisuusbensiini. Kemialliseen jatkokäsittelyyn hyödyllisiä aineita ja seoksia saadaan myös sellaisissa "toissijaisissa" öljynjalostusprosesseissa kuin katalyyttinen krakkaus Ja katalyyttinen reformointi.

Prosessin tarkoitus katalyyttinen krakkaus- muuntaa öljyn korkealla kiehuvat, raskaat jakeet, jotka koostuvat pitkistä hiilivedyistä, kevyemmiksi - bensiinijakeiksi. Tämän prosessin nimi tulee englannin sanasta cracking - splitting. Sen ydin kemiallisesta näkökulmasta on jakaa pitkät hiilivetyketjut lyhyemmiksi. Tämän seurauksena raskaista raaka-aineista, jotka itsessään eivät sovellu käytettäväksi bensiinimoottoreissa, saadaan kevyempiä komponentteja, joista tulee olennainen osa autobensiiniä.

Katalyyttisessä krakkauksessa muodostuu melko suuri määrä kaasuja (jopa 20 % raaka-aineen massasta), joista osa on arvokkaita petrokemian raaka-aineita. Siten krakatessa esimerkiksi vetykäsiteltyä tyhjiökaasuöljyä C4-fraktion (rakenteessa neljä hiiliatomia sisältävät kaasumaiset hiilivedyt) saanto on 7,6 painoprosenttia raaka-aineesta. Tätä ryhmää kutsutaan butaani-butyleeni(BBF). Muodostuu myös fraktio C3 (kolme hiiliatomia), sen saanto on 3,6 %, josta suurin osa on propeenia. Tätä ryhmää kutsutaan propaani-propeeni(PPF). BBF ja PPF ovat tärkeitä raaka-aineita petrokemianteollisuudelle. Esimerkiksi Moskovan jalostamon katalyyttisen krakkausyksiköiden PPF:ää käytetään propeenin erottamiseen ja polypropeenin valmistukseen NPP Neftekhimiya LLC:ssä, joka on SIBURin ja Gazprom Neftin yhteisyritys. Omskiin rakennetaan laitos propeenin erottamiseksi PPF:stä, jonka kapasiteetti on 250 tuhatta tonnia vuodessa, ja sen on toimitettava raaka-aineita polypropeenin tuotantokompleksille. Ja C4-fraktioita käytetään synteettisen kumin teollisuudessa.

Yhdessä katalyyttisen krakkauksen kanssa, joka tarjoaa petrokemian teollisuudelle raakakaasuseoksia, prosessi katalyyttinen reformointi. Nimi tulee englannista reform - remake, parantaa. Tämä prosessi on tärkeä lähde ns aromaattiset hiilivedyt. Tieteessä aromaattiset hiilivedyt ovat erityinen ja laaja luokka orgaaniset yhdisteet, jolle on ominaista erityinen elektroninen rakenne. Ja petrokemiassa tämä nimi tarkoittaa yleensä neljää ainetta: bentseeni, tolueeni, ortoksyleeni Ja para-ksyleeni. Nämä aineet luokitellaan erilliseksi ryhmäksi, koska niiden ominaisuudet poikkeavat suuresti esimerkiksi suorapolttoaineen sisältämistä hiilivedyistä. Rakenteen perusta aromaattiset hiilivedyt on syklinen kuusijäseninen rakenne, joka koostuu hiiliatomeista:

Prosessin tarkoitus uudistamassaöljynjalostuksessa pitkien hiilivetyketjujen muuttaminen aromaattisiksi hiilivedyiksi. Esimerkiksi seuraava prosessi tapahtuu:

Toisin sanoen prosessissa uudistamassa lineaarisista hiilivedyistä (esimerkissämme tämä on normaali oktaani - vasemmalla), lämpötilan ja katalyytin vaikutuksesta hajoaa kolme paria vierekkäisiä vetyatomeja (merkitty nuolilla) ja muodostuu kolme vetymolekyyliä. Tässä tapauksessa muodostuu kaksoissidoksia ja samalla muodostuu kuusijäseninen rengas - a orto-ksyleeni. Prosessin raaka-aine uudistamassa, eli pitkien lineaaristen hiilivetyjen lähde, on yleensä suorakäyttöinen bensiini.

Mitä varten tämä prosessi on tarkoitettu?

Moottoribensiinien ja niiden komponenttien tärkeä ominaisuus on ns oktaaniluku. Tämä arvo mittaa polttoaineen räjähdysvastusta, eli kykyä vastustaa itsestään syttymistä ja räjähdystä moottorin palotilassa, kun mäntä puristaa sitä kokoon. Loppujen lopuksi, kuten tiedätte, seoksen syttymisen on tapahduttava väkisin kynttilän kipinästä. Mitä korkeampi oktaaniluku, sitä tasaisemmin ja vakaammin moottori käy, sitä vähemmän mekanismeja ja polttoaineen kulutusta kuluu. Polttoaineiden tavanomaiset merkinnät (76, 80, 92, 95, 98) vastaavat tarkasti niiden oktaanilukua, ja itse termi syntyi hiilivedyn nimestä isooktaani, jonka räjähdysvastukseksi on otettu 100 yksikköä. Hiilivetyjen räjähdyskestävyys on 0 n-heptaani, ja näin muodostuu ehdollinen asteikko. On syytä huomata, että yleensä mitä haaroittuneempi hiilivetyrakenne on, sitä suurempi on räjähdysvastus.

Aromaattisilla hiilivedyillä on myös korkea oktaaniluku. Kuvan esimerkissämme ensimmäinen aine ( n-oktaani) jonka tutkimusoktaaniluku on 19, ja konversiotulo ( orto-ksyleeni) 105. Tämä on uudistusprosessin ydin moottoribensiinin korkeaoktaanisten komponenttien tuotannon kannalta, mikä oikeuttaa sen nimen (uudistaa - tehdä uudelleen, parantaa).

Mitä tulee petrokemian tuotteisiin, tässä prosessissa saadut tuotteet aromaattiset hiilivedyt käytetään laajasti raaka-aineina erilaisten tuotteiden valmistukseen. Tärkein aromaattinen yhdiste on bentseeni. Siitä valmistetaan mm. etyylibentseeni jatkokäsittelyn kanssa styreeni ja polystyreeni. Ja täällä para-ksyleeni tuotannossa käytetty polyeteenitereftalaatti- polymeeri, jota käytetään laajasti muovipullojen ja muiden ruoka-astioiden valmistukseen.

2.2.2 Siihen liittyvän öljykaasun käsittely

Öljyn jälkeen petrokemian teollisuuden toiseksi tärkein raaka-ainelähde on jalostus. liittyvä öljykaasu (APG).

Liittynyt öljykaasu- nämä ovat kevyitä kaasumaisia ​​hiilivetyjä normaaleissa olosuhteissa ( metaani, etaani, propaani, butaani, isobutaani ja jotkut muut), jotka geologisissa (kuten sanotaan, säiliö) olosuhteissa ovat paineen alaisia ​​ja liuenneet öljyyn. Kun öljyä uutetaan pintaan, paine laskee ilmakehän paineeseen ja kaasut kiehuvat pois öljystä. Lisäkaasua voidaan tuottaa myös kuumentamalla raakaöljyä. Yksinkertaistaen voidaan sanoa, että tämä prosessi on samanlainen kuin samppanja- tai kivennäisvesipullon avaaminen: kun säiliö avataan ja paine laskee, liuoksesta alkaa vapautua CO 2 -kuplia.

Liitännäisen kaasun koostumus sekä sen pitoisuus öljyssä vaihtelee melko laajalla alueella ja vaihtelee kentän erityispiirteiden mukaan. Kuitenkin siihen liittyvän kaasun pääkomponentti on metaani- yksinkertaisin orgaaninen yhdiste, joka on tuttu meille kaikille sinisellä liekillään kotitalouksien uunien polttimissa. Esimerkiksi Länsi-Siperian - tärkeimmän öljyntuotantoalueen - öljykentille on sisältö metaani 60-70 prosentin tasolla etaani 5-13%, propaani 10-17%, butaanit 8-9%.

Hyödyllinen viime aikoihin asti siihen liittyvää öljykaasua ei ollut öljy- ja kaasuyhtiöiden prioriteettien joukossa. PNG erottui öljystä sen kuljetuksen aikana ja poltettiin yksinkertaisesti soihdussa suoraan kentällä. Monien vuosien ajan näiden soihtujen liekit valaisivat yötaivaan tuotantoalueiden yllä ja olivat yksi Venäjän öljyteollisuuden symboleista. Viime aikoina tilanne on muuttunut, kaivosyhtiöt ottavat käyttöön erilaisia ​​sovellusmenetelmiä. PNG pienten voimalaitosten polttoaineena ja petrokemistit käyttävät sitä raaka-aineena.

Tosiasia on, että niihin liittyvät kaasukomponentit, joissa on enemmän kuin 2 hiiliatomia (ns C2+ -fraktiot) voivat olla mukana jatkojalostuksessa arvokkaiden petrokemian tuotteiden saamiseksi. Siihen liittyvän kaasun hyödyntämisen ja hyödyllisen käytön tarve ei kuitenkaan määräydy pelkästään taloudellisten näkökohtien perusteella. Polttavat soihdut aiheuttavat vakavan iskun planeettamme ekologialle. Niiden keltainen liekki osoittaa, että taskulamput "savuvat", eli palamisen aikana muodostuu nokea ja nokea. Vaikuttaa siltä, ​​että Siperian syrjäisillä ja harvaan asutuilla alueilla tämä ei ole niin merkittävää. Muistakaamme kuitenkin, että Islannin tulivuoren Eyjafjallajökull-tulivuoren purkauksen aikana huhtikuussa 2010 tuhka liikkui ilmamassojen kanssa tuhansia kilometrejä ja häiritsi lentoliikennettä Euroopassa. Samoin tapahtuu soihdun noen kanssa, joka kulkeutuu tuulien mukana ja vahingoittaa ympäristöä ja ihmisten terveyttä tuhansien kilometrien päässä öljyntuotantoalueilta. Lisäksi kun siihen liittyvää kaasua poltetaan soihdussa, vapautuu niin sanottuja "kasvihuonekaasuja" (hiilidioksidia ja hiilimonoksidia), jotka aiheuttavat "kasvihuoneilmiön" ja aiheuttavat muutoksia maapallon ilmastoon. Joten siihen liittyvän öljykaasun käsittely ja sen hyödyllinen käyttö on välttämätöntä työtä kansanterveyden ja planeetan ekologian suojelemiseksi tuleville sukupolville.

Hyväksytyn kaasunkäsittelyn ydin on erottaa C2+ -fraktiot metaanista, happamista (rikkivety) ja inertteistä (typpi) kaasuista sekä vedestä ja mekaanisista epäpuhtauksista.

Arvokkaiden fraktioiden erottaminen niihin liittyvästä kaasusta perustuu kahteen periaatteeseen. Ensimmäinen toteutetaan asennuksissa matalan lämpötilan kondensaatio(NTK), jossa kaasut erotetaan nesteytyslämpötilojen mukaan. Esimerkiksi metaani muuttuu ilmakehän paineessa nestemäiseksi -161,6 °C:ssa, etaani -88,6 °C:ssa. Propaani nesteytyy -42°C:ssa, butaani -0,5°C:ssa. Eli jos kaasuseos jäähdytetään, nestettä, joka sisältää propaani, butaani ja raskaampia komponentteja, mutta pysyvät kaasumaisessa tilassa metaani ja etaani. STC-laitteistojen tuottamia nestemäisiä tuotteita kutsutaan ( NGL), koska se on seos aineita, joissa on kaksi tai useampi hiiliatomi ( fraktio C2+), ja kaasumaista osaa (metaani ja osa etaanista) kutsutaan kuivattu kaasu (SOG) - se lähetetään OJSC Gazpromin kaasunsiirtojärjestelmään.

Toinen periaate toteutetaan asennuksissa alhaisen lämpötilan absorptio(NTA) ja piilee erossa kaasujen liukoisuudessa nesteisiin. NTA-kolonnit voidaan täyttää esimerkiksi kiertävällä nestemäisellä propaanilla, ja lähdekaasu kulkee sen läpi kuplina - kupliillaan tai yksinkertaisesti sanottuna "kuplittaen". Tällöin kohdekomponentit liukenevat nestemäiseen propaaniin ja metaani ja etaani - kuivan kaasun komponentit - kulkevat läpi ilman absorptiota. Siten syklien sarjan jälkeen nestemäistä propaania rikastetaan "rasvaisilla" komponenteilla, minkä jälkeen esim. NGL käytetään kaupallisina tuotteina. Joissakin tapauksissa hiilivetyjä käytetään nestemäisenä imeytysaineena. Sitten käytetään ei täysin onnistunutta, mutta historiallisesti vakiintunutta termiä laitteiden erottamiseen öljyn imeytyslaitos(UIA).

Kaasunkäsittely SIBURissa

Petrokemian holding SIBUR on Venäjän suurin osallistuja siihen liittyvän öljykaasun pätevässä käsittelyssä. Neuvostoliiton aikana rakennetusta kaasunkäsittelylaitosten kompleksista tuli perusta SIBURin luomiselle, minkä jälkeen se vain laajeni ja hankki uusia omaisuutta ja tuotantotiloja. Tällä hetkellä Tyumenin alueella on 6 kaasunkäsittelykompleksia osana tytäryhtiötä SiburTyumenGaz ja yhteisyritystä Yugragazpererabotka öljy-yhtiön TNK-BP:n kanssa:

* - osana Yugragazpererabotka JV:tä öljy-yhtiön TNK-BP:n kanssa.

Vuonna 2010 SIBURin tehtaat käsittelivät 17 miljardia m³ liittyvää öljykaasua ja tuottivat 15,3 miljardia m³ kuivaa kaasua ja 3,9 miljoonaa tonnia nestemäisiä jakeita maakaasunesteenä sekä propaanin ja butaanin seoksena Nyagangazpererabotkassa. Tämä tulos kertoo paitsi siitä, että petrokemian teollisuus sai lähes 4 miljoonaa tonnia raaka-aineita, vaan myös sitä, että vuonna 2010 maapallon ilmakehä suojattiin valtavalta haitallisilta päästöiltä.

Yugragazpererabotka JV:n työn erityispiirre on, että TNK-BP toimittaa siihen liittyvää kaasua yhtiön tehtaille ja omistaa siitä tuotetun kuivan kaasun, kun taas nestemäiset jakeet jäävät SIBURin omaisuudeksi ja lähetetään jatkokäsittelyyn - kaasun fraktiointi Ja pyrolyysi.

2.2.3 Maakaasun ja lauhteen käsittely

Kaasu ja kaasun lauhdekentät toimittavat arvokkaita raaka-aineita myös petrokemianteollisuudelle. Maakaasun lisäksi metaani, joka on pääkomponentti (yleensä 82-98 %), sisältää myös joitain muita hiilivetyjä. Tässä mielessä maakaasu on vähemmän rikasta fraktiot C2+ kuin siihen liittyvä öljykenttien kaasu, mutta itse maakaasun tuotannon määrät ovat korkeammat, mikä tarkoittaa sen suurta merkitystä petrokemian teollisuudelle. Esimerkiksi sisältö etaani maakaasussa 4-8 % propaani- 3 % asti butaani- jopa 2,5 %. Toistaiseksi ainoa syy Venäjällä C2+ -fraktiot eristetty maakaasusta, näiden komponenttien sisällölle on olemassa tekniset vaatimukset hyväksyttäviksi kuljetettaviksi OJSC Gazpromin kaasunsiirtojärjestelmän kautta. Toisin sanoen "rasvaisten" komponenttien pitoisuus vähennetään teknisten eritelmien vaatimuksiin, minkä jälkeen kaasu lähetetään käyttöön. "Märkäkaasun" kuljettamisessa ei ole erityistä järkeä, koska se päätyy silti putkistosta poltettavaksi. Lisäksi kaasuputkien paineen vuoksi "rasvaiset" kaasukomponentit alkavat tiivistyä ja kerääntyä pohjaan, mikä aiheuttaa lisäkustannuksia putkien toiminnasta ja ruiskutusyksiköiden toiminnasta.

Tarkoituksenmukaisesti arvokkaita kaasukomponentteja otetaan talteen, jos kaasu sisältää niitä suuren määrän, mikä taloudellisesti oikeuttaa sen korkealaatuisen käsittelyn. Esimerkiksi Orenburgin kaasukondensaattikentän kaasu on runsaasti etaani ja heliumia, joten nämä komponentit (joidenkin muiden kanssa) erotetaan tarkoituksellisesti Gazpromin tehokkaassa kaasunkäsittelykompleksissa Orenburgin alueella, johon kuuluu myös Orenburgin heliumtehdas, maan tärkein petrokemian etaanin tuottaja. Sieltä etaania toimitetaan putkistoja pitkin Kazanorgsintez- ja Salavatnefteorgsintez-petrokemian komplekseihin. Myöhemmin ymmärrämme, miksi etaani on niin tärkeä ja jopa ainutlaatuinen, kun tutustumme petrokemian jalostuksen seuraaviin vaiheisiin.

Teknologisesti maakaasun käsittely arvokkaiden fraktioiden vapauttamisella on samanlaista kuin siihen liittyvän kaasun käsittely: kaikki perustuu kaasujen kiehumislämpötilojen eroihin. Suhteellisesti sanottuna kuivattu ja rikki poistettu kaasu jäähdytetään vaiheittain ja sen komponentit erotetaan asteittain.

Raaka-aineiden käsittely niin sanotuilta kaasulauhdekentiltä erottuu hieman toisistaan. Kaasun kondensaatti- nämä ovat itse asiassa bensiini-kerosiini nestemäisiä hiilivetyjä, joihin on liuennut kevyitä kaasuja: metaani, etaani, propaani Ja butaanit. Kaasun lauhdekerrostumat luokitellaan erikoislajiksi, koska kaasun kondensaatti säiliöolosuhteissa, eli korkeassa paineessa ja lämpötilassa, se on kaasumaisessa tilassa ja sekoitettuna maakaasun kanssa. Mutta saavuttaessaan pinnan, kaasukondensaatti alkaa tiivistyä nesteeksi (tästä nimi). Tyypillisesti lauhde (kutsutaan "epävakaaksi") erotetaan itsestään maakaasusta suoraan kentillä ja lähetetään prosessoitavaksi. Esimerkiksi Länsi-Siperiassa suurimmat lauhteenkäsittelylaitokset ovat Gazprom OJSC:n Surgutin lauhteen stabilointitehdas Hanti-Mansin autonomisessa piirikunnassa ja NOVATEK OJSC:n Purovskin lauhteenkäsittelytehdas Jamalon-Nenetsien autonomisessa piirikunnassa. Itse asiassa käsittely tai kondensaatin "stabilointi". koostuu siihen liuenneiden kaasujen vapautumisesta. Näin ollen lauhteenkäsittelylaitokset tarjoavat samanaikaisesti kahden tyyppisiä raaka-aineita petrokemian tuotteille: laaja fraktio kevyitä hiilivetyjä ja vakaa kondensaatti, eli itse asiassa suorakäyttöinen bensiini hyvä laatu. Sitä kutsutaan myös kaasustabiili bensiini (GGS).

2.2.4 Kaasun fraktiointi

Yksi tärkeimmistä vaiheista hiilivetyjen raaka-aineiden muuttamisessa petrokemian tuotteiksi on kaasun fraktiointi-jako laaja fraktio kevyitä hiilivetyjä tai vastaavia seoksia sen ainesosiksi - yksittäisiksi hiilivedyiksi.

Miksi tehdä tämä? Ensinnäkin yksittäiset kaasut, kuten propaani, butaani tai isobutaani, sekä niiden eri koostumusten seokset ovat itsessään tärkeä ja täydellinen petrokemian teollisuuden kaupallinen tuote. Näitä kaasuja tai niiden seoksia kutsutaan yhteisesti nesteytetyt hiilivetykaasut (LPG).

Nestekaasua käytetään laajalti teollisuuden ja kotitalouksien polttoaineena niillä Venäjän alueilla, joilla kaasutus ei ole vielä saavuttanut - keskitettyä maakaasun toimitusta verkkoputkistojen kautta. On syytä huomata, että kaasutus ei vielä kata suurinta osaa maamme alueesta, lähinnä Itä-Siperian ja Kaukoidän alueista. Suuret säiliöt, joissa on merkintä "propaani-butaani", seisovat talojen pihoilla, ovat kotitalouksien kaasutankkeja - petrokemian tuottaman nestekaasun varastointitiloja. Ja varmasti jokainen on ainakin kerran elämässään törmännyt punaisiin sylintereihin, joita käytetään kotitalouksien liesien ja maatalojen lämmittämiseen. Tämä on myös propaanin ja butaanin seos, ja sylintereiden punainen merkintä osoittaa, että sisällä on syttyviä nesteytettyjä hiilivetykaasuja.

Toinen tärkeä nestekaasun käyttöalue, mutta ei vielä laajalti Venäjällä, on sen käyttö tieliikenteen polttoaineena. Tämä on hyvin tunnettu "autokaasu", jota käytetään pääasiassa hyötyajoneuvoissa ja linja-autoissa.

Toiseksi nesteytetyt kaasut ovat tehokkaampia petrokemian raaka-aineita kuin teollisuusbensiini, NGL tai BGS. Ymmärrämme myöhemmin, miksi näin on.

Kaasujen erottaminen kaasun fraktiointilaitokset (GFC, käytetään myös nimitystä CGFU - keskuskaasun fraktiointiyksikkö ) perustuu samoihin periaatteisiin niiden kiehumispisteiden eroista. Kuitenkin, jos kaasunkäsittelylaitoksissa päätehtävänä on erottaa "rasva" jakeet metaanista ja etaanista, niin HFC-yhdisteissä erotuksen tulisi olla perusteellisempaa ja fraktioisempaa - yksittäisten hiilivetyfraktioiden erottelulla. Siksi HFC ovat vaikuttavien pylväiden kaskadeja, joissa nesteytettyjä kaasuja tai seoksia vapautuu peräkkäin. Suurin kapasiteetti Venäjällä on teknisen propaani-butaanin (SPBT) seos - tätä tuotetta käytetään polttoainetarpeisiin ja sitä toimitetaan väestölle ja teollisuusyrityksille sekä vientiin. Seuraavaksi tärkeitä ovat propaanin ja butaanin yksittäiset erittäin väkevät jakeet, tekninen butaani (vähemmän puhdas) ja isobutaanifraktio. Ehkä pienin tonnimääräinen tuote nestekaasun joukossa on PBA-seos - "autopropaani-butaani", mikä johtuu tämän seoksen markkinoiden alikehityksestä Venäjällä.

Propaanin, butaanin ja niihin perustuvien seosten lisäksi kaasufraktiointi mahdollistaa kuitenkin monien muiden tärkeiden komponenttien eristämisen hiilivetyraaka-aineista. Tämä on esim. isobutaani-isobuteenifraktio- tärkeä raaka-aine synteettisten kumien ja polttoaineiden lisäaineiden valmistuksessa, normaali pentaani ja isopentaani ovat isopreenin synteesin raaka-aineita, joista sitten valmistetaan tietyntyyppisiä kumeja (ns. isopreenia).

Kaasun fraktiointi SIBURissa

SIBURin kaasun jakotislauslaitokset ovat Venäjän suurimmat ja erittäin tärkeä lenkki yhtiön tuotantoketjussa. SIBUR tuottaa nesteytettyjä kaasuja kolmessa tehtaassa, jotka sijaitsevat Venäjän eri alueilla. Suurin niistä on Tobolsk-Neftekhim, jossa sijaitsee Venäjän tehokkain keskuskaasun fraktiointiyksikkö (CGFU), jonka kapasiteetti on yli 3 miljoonaa tonnia vuodessa. Yhtiön investointikomitea on jo hyväksynyt valmistelut toisen keskuskaasunkäsittelylaitoksen rakentamiseksi Tobolsk-Neftekhimiin.

Tobolsk-Neftekhim vastaanottaa raaka-aineita erityisesti NGL-tuoteputken kautta, joka tulee pohjoisesta Južno-Balykin kaasunkäsittelylaitokselta - Nižnevartovskin ja Belozernyn kaasunjalostuslaitokset myös lähettävät siihen tuotteitaan. Nyt he ovat menossa SIBURiin suunnittelutyöt nykyaikaistaa ja laajentaa tätä tuoteputkea vastaamaan kasvavaa kaasun fraktiointikapasiteettia.

Tobolsk-Neftekhim on maan tärkein nestekaasun toimittaja kotitalouksille, vientiin ja petrokemian teollisuuden raaka-aineena. Lisäksi yritys on ainutlaatuinen kumiteollisuuden raaka-aineiden tuottaja. Tämän seikan ansiosta SIBUR voi menestyksekkäästi kehittää kumiliiketoimintaansa vahvalla raaka-ainepohjalla.

Holding operoi Tobolsk-Neftekhimin lisäksi pienempiä kaasun fraktiointilaitoksia: nämä ovat Uralorgsintez Permin alueella ja valtion kaasunkäsittelyyksikkö SIBUR-Khimpromissa, joka on monialainen petrokemian kompleksi Permissä. Yhdessä nämä omaisuudet tekevät SIBURista Venäjän suurimman nestemäisten kaasujen tuottajan. Esimerkiksi vuonna 2009 holding tuotti 3,3 miljoonaa tonnia nesteytettyä kaasua ja sen osuus koko Venäjän tuotannosta oli 30 %.

2.3 Perusprosessit ja -tekniikat

Joten petrokemian teollisuus kuluttaa neljää päätyyppiä raaka-aineita: suorasuodatettu bensiini (bensiini), NGL Ja nesteytetyt kaasut, ja etaani. Muistutetaan tästä suorakäyttöinen bensiini valmistettu öljynjalostamoissa öljystä, NGL- kaasunkäsittelylaitoksissa niihin liittyvistä öljykaasun ja lauhteen stabilointilaitoksista, nesteytetyt kaasut- kaasun fraktiointiyrityksissä, etaani - maakaasun käsittelyn aikana.

Toistaiseksi maailman petrokemianteollisuuden, myös Venäjän, pääraaka-aine on teollisuusbensiini:

Itse asiassa ero näiden raaka-aineiden välillä on pieni. Suoravirtausbensiini, maakaasunesteet ja nesteytetyt kaasut ovat enemmän (bensiini) tai vähemmän (LPG) leveitä hiilivetyjen seoksia, joita orgaanisessa kemiassa kutsutaan ns. alkaanit. Niitä kutsutaan myös "parafiineiksi" tai "tyydytetyiksi hiilivedyiksi" tai "tyydytetyiksi hiilivedyiksi". Niillä on yksi yhteinen piirre - jokainen seuraava aine eroaa edellisestä yhdellä lisähiilimolekyylillä:

Omillamme alkaanit ovat melko inerttejä yhdisteitä, niitä on melko vaikea saada mukaan kemiallisiin muutoksiin. Tämä selittyy korkealla sitoutumisenergialla hiiliatomien ja CH-sidosten välillä.

Lisäksi useimmat suositut ja tärkeät petrokemian tuotteet ovat polymeerejä tai, kuten niitä myös kutsutaan, suurimolekyylisiä yhdisteitä, joita voidaan saada vain yhdisteistä, jotka läpikäyvät helpommin ja helpommin kemiallisia muutoksia, eli ne ovat reaktiivisempia. Näitä aineita kutsutaan alkeenit, tai olefiinit:

Siksi petrokemian tuotannon ensimmäisessä vaiheessa suoritetaan alkuperäisten hiilivetyjen raaka-aineiden muunnoksia - alkaanit- seoksessa olefiinit. Yleisin tämän muutoksen toteuttava tekninen prosessi on ns pyrolyysi. Tietyissä tapauksissa prosessit toimivat vaihtoehtona sille dehydraus.

2.3.1 Pyrolyysi

Pyrolyysi- pääprosessi alempien (ja tärkeimpien) olefiinien - eteenin ja propeenin sekä niihin liittyvien tuotteiden - valmistamiseksi. Ja jos propeenia voidaan tuottaa prosessissa dehydraus propaani ja jalostamo käynnissä katalyyttinen krakkaus(katso 2.2.1.), silloin 100 % maailman eteenistä saadaan juuri prosessissa pyrolyysi. Eteeni on "tärkein olefiini"ja yleensä maailman suurin tonnimääräinen petrokemian tuote. Tämän prosessin seurauksena myös suurin osa maailman butadieeni- synteettisten kumien tuotannon pääraaka-aine sekä merkittävä osuus bentseeni- tärkeä välituote jatkojalostukseen.

Kemian näkökulmasta pyrolyysi- tyydyttyneiden hiilivetyjen lämpöhajoaminen ( alkaanit), johon liittyy erilaisia ​​ja lukuisia rinnakkaisia ​​prosesseja. Siksi pyrolyysituotteiden koostumus on hyvin monipuolinen ja voi vaihdella suuresti riippuen raaka-ainetyypistä ja reaktion teknisistä olosuhteista. Kuitenkin keskeinen kemiallinen reaktio prosessissa pyrolyysi on pitkien hiilivetyketjujen pilkkominen lyhyemmiksi, ja siihen liittyy dehydraus- eli vetymolekyylien poistaminen kaksoissidosten muodostamiseksi. Esimerkiksi seuraava prosessi on mahdollinen:

Eli normaalin (haarautumattoman) butaanin molekyylistä (komponentti nesteytetyt kaasut) pyrolyysin aikana saadaan propeenimolekyyli ja metaanimolekyyli.

Pyrolyysi tapahtuu lämpötiloissa 700-900 °C ja paineessa lähellä ilmakehän painetta. Reaktio tapahtuu putkimaisissa uuneissa, jotka koostuvat kahdesta osasta. Ensimmäisessä raaka-aine sekoitetaan höyryn kanssa ja kuumennetaan noin 600°C lämpötilaan, minkä jälkeen se syötetään polttokammioon sijoitettuihin kierukkaputkiin, joissa palava polttoaine saa aikaan halutun lämpötilan. Aika, joka kuluu höyry-raakaseoksen kulkeutumiseen kierukoiden läpi, on hyvin lyhyt ja on muutaman sekunnin kymmenesosa.

Yleensä pyrolyysiprosessin aikana tapahtuu kymmeniä erilaisia ​​kemiallisia muunnoksia, jotka tapahtuvat rinnakkain tai peräkkäin, mutta lopulta reaktioseoksen koostumus saavuttaa tasapainotilan.

Tärkeimpien tuotteiden saanto sekä raaka-aineiden kulutus niiden valmistukseen vaihtelee suuresti riippuen raaka-ainetyypistä ja prosessista:

* - kiehumislämpötila-alueet on merkitty suluissa bensiinin raaka-aineen jälkeen.

Edellä mainittujen lisäksi pyrolyysiprosessissa syntyy myös nestemäisiä tuotteita, jotka koostuvat mm aromaattiset hiilivedyt ja nokimustan tuotannossa käytetyt raskaat tuotteet.

Taulukosta käy ilmi, että tehokkain raaka-aine esimerkiksi eteenin valmistukseen on etaani - ja raaka-aineiden kulutus on pieni ja tavoitteen saanto olefiini korkea Samaan aikaan etaania käytettäessä butadieenin ja butyleenien sekä nestemäisten pyrolyysituotteiden saanto on alhainen. Nämä ongelmat voidaan kuitenkin eliminoida, jos käytetään sekoitettuja pyrolyysiraaka-aineita, joissa on merkittävä osuus etaanista. Siksi tämä kaasu on Tehokkain raaka-aine eteenin valmistukseen, jota käytetään laajalti Yhdysvalloissa ja Lähi-idässä. Venäjällä etaanin osuus on pieni, mutta tämä johtuu siitä, että ei yksinkertaisesti ole vielä kapasiteettia erottaa sitä hiilivetyraaka-aineista - luonnollinen Ja liittyvä kaasu Ja kaasun kondensaatti.

Hyvät raaka-aineet ovat myös nesteytetyt kaasut(propaani ja butaani) sekä niiden seokset. Käyttö LPG mahdollistaa raaka-ainetehokkuuden (suhteellisen alhainen kulutus) yhdistämisen päätuotteiden hyväksyttäviin saantoihin.

Samaan aikaan, kuten jo mainittiin, yleisin pyrolyysin raaka-aine Venäjällä, Euroopassa ja Aasiassa on suorakäyttöinen bensiini, jonka käyttö, vaikka se vaatii suurta kulutusta, mahdollistaa hyväksyttäviä määriä monenlaisia ​​tuotteita. Kyse ei ole vain alemmista olefiinit(eteeni ja propeeni), mutta myös divinyyli- tärkeä välituote synteettisen kumin teollisuudessa, butyleenit- välituotteet korkeaoktaanisten polttoaineiden lisäaineiden ja erityisten polymeerien tuotantoon, bentseeni- perusta useiden tuotteiden, mukaan lukien styreenin ja polystyreenin, synteesille. Lisäksi edellä mainituilla alueilla teollisuusbensiini on saatavilla oleva ja usein halvempi raaka-aine kuin nesteytetyt kaasut.

Ilmakehän kaasuöljy - dieselpolttoaineen fraktiot - on annettu taulukossa sen tosiasian ymmärtämiseksi, että mitä raskaampi raaka-aine (eli mitä korkeampi sen kiehumispiste), sitä korkeampi sen kulutus on alhaisempi. olefiinit. On kuitenkin toinen syy: Kalushin kaupungissa Länsi-Ukrainassa on neuvostoliiton jälkeisen alueen ainoa petrokemian yritys, joka kuluttaa osittain dieselpolttoainetta pyrolyysin raaka-aineena. Kyseessä on venäläisen LUKOIL-konsernin omistama Karpatneftekhim, joka valmistaa polyeteeniä, klooria ja kaustista soodaa, polyvinyylikloridia ja monia muita tuotteita.

Uunista poistumisen jälkeen pyrolyysituotteiden kaasumainen seos kulkee useiden teknisten yksiköiden läpi (veden, höyryn erottamiseen, primäärierotukseen, rikinpoistoon, kuivaamiseen, puristamiseen jne.) ja menee fraktiointiosastolle, eli seoksen erottamiseen yksittäisiä komponentteja. Tämän jälkeen vastaanotettiin olefiinit valmis osallistumaan uusiin muutoksiin, joista tärkein on polymerointi.

Venäjällä eteenin kokonaispyrolyysikapasiteetti on noin 3 miljoonaa tonnia vuodessa, propeenin noin 1,5 miljoonaa tonnia vuodessa. Suurimpia pyrolyysikomplekseja operoivat Tatarstan TAIF -ryhmän yritykset: Nizhnekamskneftekhim (600 tuhatta tonnia eteeniä vuodessa) ja Kazanorgsintez (640 tuhatta tonnia eteeniä vuodessa).

Petrokemian holding SIBUR harjoittaa kolmea pääyritystä olefiinien tuotannossa. Nämä ovat Tomskneftekhim, jonka pyrolyysituotannon suunnittelukapasiteetti on 300 tuhatta tonnia vuodessa eteenille ja SIBUR-Kstovo (Nižni Novgorodin alue), jonka pyrolyysituotanto on 300 tuhatta tonnia vuodessa eteenille, sekä SIBUR- Khimprom kompleksilla, jonka kapasiteetti on 60 tuhatta tonnia eteeniä vuodessa. Kaikissa yrityksissä on käynnissä työ olemassa olevan kapasiteetin modernisoimiseksi ja laajentamiseksi. Siten vuoden 2013 toisella neljänneksellä Kstovossa on tarkoitus saattaa päätökseen kaksivaiheinen pyrolyysituotannon modernisointi, ensin 360 tuhanteen tonniin vuodessa ja sitten 450 tuhanteen tonniin vuodessa RusVinyl PVC -rakennuskompleksin toimittamiseksi eteenillä ( katso kohta 3.4). Lisäksi SIBUR tutkii mahdollisuuksia rakentaa alusta alkaen pyrolyysikompleksi, jonka kapasiteetti on yli miljoona tonnia vuodessa Tobolskiin.

2.3.2 Dehydraus

Toisin kuin pyrolyysi, missä tärkeintä olefiinit saadaan seoksena monimutkaisen ja erittäin energiaintensiivisen prosessin aikana, dehydraus voit vastaanottaa ne yksitellen. Tässä tapauksessa raaka-aineet ovat yksilöllisiä alkaanit, jotka saadaan asennuksista kaasun fraktiointi(katso 2.2.4).

Tämän prosessin olemus on melko helppo ymmärtää jopa henkilölle, joka on kaukana kemiasta:

Propaani propeeni

Toisin sanoen prosessissa dehydraus Vetymolekyyli erotetaan molekyylistä, esimerkiksi propaanista, ja muodostuu kaksoissidoksella varustettu tuote - propeeni. Prosessin tapahtumista on kuitenkin mahdotonta "nähdä": sekä raaka-aine että dehydraustuote ovat värittömiä kaasumaisia ​​aineita, joilla on samanlainen haju.

Tämän muutoksen toteuttaminen edellyttää erityisten kalliiden käyttöä katalyytit Tämä kuitenkin vähentää prosessin energiaintensiteettiä. Prosessin suuri etu dehydraus Teknisestä näkökulmasta sivureaktiot puuttuvat lähes kokonaan ja sen seurauksena sivutuotteita on suhteellisen vähän. Siksi, jos pyrolyysituotteet on erotettava monivaiheisesti, monimutkaisesti ja kalliiksi, niin prosessissa dehydraus kohde olefiini tulee erottaa vain alkuperäisestä, reagoimattomasta alkaani ja pieniä määriä sivutuotteita.

Laitteiston näkökulmasta tämä propaanin/propeenin erotusvaihe on yksinkertaisesti hämmästyttävä. Esimerkiksi parhaillaan rakenteilla olevassa Tobolsk-Polymer -kompleksissa propaanin dehydrausyksikön propaani-propeenifraktioerotuskolonnin pituus on 96 metriä, halkaisija 8,6 metriä ja paino 1095 tonnia. Lue lisää Tobolsk-Polymer-projektista ja polypropeenista kohdasta 3.2.

2.3.3 Polymerointi ja kopolymerointi

Joten, käytyään läpi useita käsittelyvaiheita, hiilivetyraaka-aineet ( öljy, assosioitunut ja maakaasu) muuttuu o:ksi lefiinit- melko yksinkertaiset hiilivedyt, jotka sisältävät kaksoissidoksia. Olefiinien petrokemiallisten muunnosten seuraavat vaiheet liittyvät pääasiassa reaktioihin polymerointi: näissä prosesseissa yksittäiset molekyylit kiinnittyvät toisiinsa muodostaen pitkiä molekyyliketjuja, jotka sisältävät satoja tuhansia ja miljoonia linkkejä:

Propyleeni Polypropeeni

Kuten kaaviosta voidaan nähdä, kun polypropeeni muodostetaan propeenista, kaksoissidosten läsnäolo varmistaa pitkien ketjujen - polymeerien tai, kuten niitä kutsutaan myös, korkeamolekyylisten yhdisteiden, muodostumisen. Tämän prosessin aikana kaksoissidos "aukeutuu", liittyen viereiseen kaksoissidokseen, joka myös "avautuu", yhdistyy viereiseen ja niin edelleen ketjua pitkin.

Kaaviossa näkyvä tuote on ns homopolymeeri, koska polymerointiin liittyy monomeerit vain yksi tyyppi, tässä tapauksessa - propeeni. Jos nämä ovat erilaisia ​​monomeerejä, prosessia kutsutaan kopolymerointi, ja tuote on kopolymeeri. Tältä se näyttää käyttämällä esimerkkiä nitriilibutadieenikumin muodostamisesta - butadieenin ja akryylinitriilin kopolymeeristä:

Butadieeni-akrylonitriili-butadieeni-akryylikumi

Polymerointi ilmiönä löydettiin 1800-luvun puolivälissä, kun ensimmäiset monomeerit löydettiin. Tämän prosessin tieteellinen perusta ja siten myös polymeerien tietoisen synteesin mahdollisuus kehitettiin kuitenkin vasta ennen toista maailmansotaa.

Nyt tiedetään, että kemiallisten aineiden polymerointiprosessit kuuluvat ns "ketjureaktiot", jonka aikana alkuperäinen aktiivinen hiukkanen laukaisee polymeeriketjun kasvun ja kehityksen. Kuten "dominoperiaatteessa": ensimmäisen dominon putoaminen käynnistää kaikkien muiden peräkkäisen putoamisen. Petrokemiassa polymerointireaktion käynnistää ns aloitteentekijät- prosessiin erityisesti lisätyt aineet. Yksinkertaisin initiaattori (kuten eteenin polymeroinnin tapauksessa) voi olla happi ympäröivästä ilmasta. Joissakin tapauksissa he käyttävät prosessin teknisten parametrien (paineen ja lämpötilan) vähentämiseksi katalyytit. Erityinen katalyytit mahdollistaa myös ns stereosäännölliset polymeerit- ketjut, joissa on selkeästi jäsennelty lenkkien sijainti avaruudessa ja suhteessa toisiinsa.

3. PETROKEMIALLISET TUOTTEET

Tässä luvussa siirrymme petrokemian teknologioiden kuvauksesta samoihin polymeereihin - suurtuotannon päätuotteisiin. Kerromme tarkemmin kuinka niitä valmistetaan, missä niitä käytetään, niiden löytämisen ja teollisuuden käyttöönoton historiasta sekä miten näitä tuotteita valmistetaan SIBURin petrokemian tilalla.

3.1 Polyeteeni

Polyeteeni on yleisin ja laajimmin käytetty polymeeri. Suurin osa ihmisistä tuntee polyeteenin sen roolin perusteella jokapäiväisessä elämässä: muovipussit ja muovikalvo ovat se, minkä kanssa jokainen meistä tekee joka päivä. Polyeteeni on kevyttä ja joustavaa, ei päästä vettä tai ilmaa läpi ja suojaa sen sisältämää materiaalia. Tämä tekee siitä erittäin hyödyllisen esimerkiksi ruoan säilytykseen. Kemiallisesti polyeteeni - polymeeri, jonka koostumus on - (CH 2) n -, kuuluu kestomuoveihin, eli kuumennettaessa se menee plastiseen tilaan ja voidaan käsitellä muottiin, valamalla tai suulakepuristamalla - puristamalla sulattaa eri kokoonpanojen reikien läpi saadakseen lankoja, ohuita kerroksia jne. Monet ihmiset tietävät jokapäiväisestä kokemuksesta, että polyeteeni pehmenee kuumennettaessa. Ja täällä ulkomuoto Polyeteenin tyyppi, jota valmistetaan petrokemian tehtaissa, on kaukana siitä valmistettujen tuotteiden tyypistä. Tehdasvalmisteinen polyeteeni on rakeita valkoinen. Se saatiin ensin valkoisen sakan muodossa.

Polyeteenin historia

Polyeteenin keksijä on saksalainen insinööri Hans von Pechmann, joka löysi sen vahingossa vuonna 1899 kuumentaessaan diatsometaaniliuosta, keltaista valokaasua. Historia ei ole säilyttänyt tietoa siitä, mitä Pechman todella halusi saada. Mutta reaktion aikana astian pohjalle muodostui vahamainen valkoinen sakka. Ainetta tutkittiin ja sen rakenne määritettiin toistuvien fragmenttien -CH 2 - ketjun muodossa, joita kemiassa kutsutaan "metyleeniksi". Tämän rakenteellisen ominaisuuden vuoksi kemistit Tschirner ja Bamberger kutsuivat uutta ainetta "polymetyleeniksi", mikä viittaa siihen, että -CH2-fragmentti oli tämän aineen rakenneyksikkö. Nyt tiedämme, että polyeteeniketjun lenkki on eteeni CH 2 =CH 2, joka määrittää tämän materiaalin nykyaikaisen nimen. Tyypillinen on kuitenkin Tschirnerin ja Bambergerin virhe - polymerointimekanismia ei silloin tiedetty. Mutta nämä tiedemiehet eivät erehtyneet monissa muissa pyrkimyksissään: esimerkiksi Eugen Bamberger tuli tieteen historiaan orgaanisen reaktion löytäjänä, joka edelleen kantaa hänen nimeään.

1800-luvun lopulla tiedemiehillä oli melko epämääräinen käsitys suurimolekyylisten yhdisteiden rakenteesta ja ominaisuuksista. Siksi polyeteeni ei heti syntymänsä jälkeen löytänyt arvokkaita käytännön sovelluksia. Vain kolmasosaa vuosisataa myöhemmin, vuonna 1933, onnettomuus palautti polyeteenin jälleen pölyisestä unohduksesta tieteelliseen mielenkiinnon piiriin. Brittitutkijat Eric Fossett ja Reginald Gibson Imperial Chemical Industriesista (ICI) kokeilivat kaasuja yhdessä laboratorioista. Luotuaan korkean paineen laitteistossa eteenin ja bentsaldehydin seoksella Fossett ja Gibson havaitsivat jonkin ajan kuluttua, että reaktiolaitteisto näytti siltä kuin "se olisi kastettu parafiinirasvaan". Gibsonin laboratoriopäiväkirjaan tekemä merkintä herätti Pechmanin "polymetyleenin" henkiin toisen kerran: "Pulvasta löydettiin vahamainen sakka."

Kokeita ei voitu toistaa heti. Sattuman rooli tällä kertaa oli se, että reaktion olennainen komponentti on oltava happi, jonka Fossett ja Gibson toivat tietämättään laitteistoonsa. Kuten edellä mainittiin, happi näkyy tässä aloitteentekijä polymerointi. Hapen roolin ymmärtäminen eteenipolymeerin muodostumisessa vuoteen 1939 mennessä antoi saman ICI-yrityksen tutkijalle Michael Perrinille mahdollisuuden kehittää ensimmäisen teollisen menetelmän polyeteenin valmistamiseksi.

Toisen maailmansodan puhkeaminen ajoi pian uuden teollisuuden kehitykseen. Aluksi polyeteeniä käytettiin eristämään merenpohjaa pitkin lasketuille sähkökaapeleille. Uuden materiaalin ominaisuudet - keveys, korroosionkestävyys ja käsittelyn helppous - tekivät siitä parhaan mahdollisen näihin tarkoituksiin tuolloin saatavilla olevista vaihtoehdoista. Pian polyeteeniä alettiin käyttää tutka-asennuksien johtojen eristämiseen. Tämän jälkeen armeija hallitsi radiolaitteiden koteloelementtien valmistuksen polyeteenistä, mikä mahdollisti merkittävästi laitteiden painon ja mittojen vähentämisen ja niiden käytön lentokoneissa. Siitä hetkestä lähtien brittiläiset lentokoneet saivat kompakteja ja kevyitä tutkat, ja lentäjät saivat kyvyn "nähdä" pimeässä ja huonossa säässä, mikä antoi heille joksikin aikaa merkittävän valttikortin Saksan ilmailuun verrattuna pitkittyneen antennin aikana. "Britannian taistelu." Samaan aikaan etsittiin uusia katalyyttejä eteenin polymerointiin käyttöpaineen ja reaktiolämpötilan alentamiseksi sekä tuotantokustannusten alentamiseksi. Vuonna 1952 saksalainen tiedemies Karl Ziegler onnistui käyttämään polyeteenin synteesiin niin kutsuttuja metallikompleksikatalyyttejä, jotka mahdollistivat reaktion suorittamisen lähes ilmakehän paineessa ja alhaisessa lämpötilassa.

Sodan jälkeen monet sotilaalliset kehitystyöt tulivat siviilialan omaisuudeksi, mukaan lukien polyeteeni, jota alettiin käyttää laajasti monilla teollisuudenaloilla ja kotitalouksissa. Vuonna 1957 ensimmäinen muovipussi. Ja jos vuonna 1973 tällaisten pussien tuotanto oli 11,5 miljoonaa kappaletta, nykyään maailmassa tuotetaan useita biljoonia muovipusseja vuosittain!

Polyeteenin tuotanto

Kaavamainen kaavio polyeteenin tuotannosta on esitetty kuvassa:

Nyt polyeteenin valmistuksen tekninen järjestelmä on seuraava. Jalostamoissa ja kaasunjalostuslaitoksissa tuotetut petrokemian raaka-aineet syötetään pyrolyysilaitoksiin, joissa tuotetaan eteeniä (lisätietoa monomeerituotannosta, katso luku 2). Seuraavaksi hän osallistuu polymerointi. Tämän prosessin erityispiirteet määräävät, minkä tyyppistä polyeteeniä valmistetaan. Venäjällä valmistetaan kahta tyyppiä: Low Density Polyethylene (LDPE) ja High Density Polyethylene (HDPE).

LDPE:tä kutsutaan myös korkeatiheyksiseksi polyeteeniksi (LDPE) – juuri tämän Michael Perrin ICI:stä kerran hankki. Prosessille on ominaista korkea lämpötila (200-260°C) ja paine (1,3-3 tuhatta ilmakehää) ja se tapahtuu sulatteessa. HDPE tai polyeteeni alhainen paine(HDPE), saatu polymeroimalla suspensiossa katalyyttien läsnä ollessa 70-120 °C:n lämpötilassa ja 1-20 ilmakehän paineessa.

Ero näiden kahden tyypin välillä piilee tuloksena olevan tuotteen ominaisuuksissa. HDPE:llä on suurempi tiheys, kiteisyysaste ja polymeeriketjujen keskimääräinen molekyylipaino ("pituus"). Vastaavasti myös soveltamisala vaihtelee.

Polyeteeni SIBURissa

Venäjän polyeteenin kokonaiskapasiteetti on noin 1,8 miljoonaa tonnia vuodessa. Näistä 230-240 tuhatta tonnia pientiheyksistä polyeteeniä (korkeapaine) pystyy valmistamaan Tomskneftekhimissä, joka on osa SIBURin petrokemian hallintayksikköä.

Tomskneftekhim saa pyrolyysiraaka-aineita tilan kaasunkäsittelylaitoksilta Länsi-Siperiassa sekä Tobolsk-Neftekhimin kaasun fraktiointilaitoksilta ja Gazpromin omistamalta Surgutin lauhteen stabilointilaitokselta.

Prosessi eteenimolekyylien "silloittamiseksi" polymeeriketjuiksi tapahtuu 300 °C:n lämpötilassa ja erittäin korkeassa paineessa - noin 2,5 tuhatta ilmakehää. Tämä on niin korkea paine (vertailun vuoksi, vesihuoltoverkossa paine on vain 6 ilmakehää), että polymerointireaktorin osat on valmistettu aselaatuisesta teräksestä - samasta asiasta, josta tykistö- ja panssaritykkien piiput valmistetaan.

Synteesi tapahtuu niin kutsutussa putkireaktorissa - kaksiseinäisessä putkessa, joka on asetettu kerroksittain suuremman tiiviyden vuoksi ja joka koostuu kolmesta vyöhykkeestä. Jokaisen vyöhykkeen pituus on noin 1 km. Tulistettua vettä, jonka lämpötila on 180-200 °C, johdetaan putken ulkoosaan paineen alaisena. Sen tehtävänä on jäähdyttää sisäosa reaktorin putki. Tuntuu oudolta, että kuumaa vettä käytetään "jäähdyttämiseen". Kemiantekniikan maailmassa lämmityksen ja jäähdytyksen käsitteet ovat kuitenkin melko kaukana jokapäiväisestä ja kuuma vesi putkimaisessa polymerointireaktorissa on tehokas jäähdytysaine, koska itse reaktion lämpötila on vielä korkeampi.

Reaktion initiaattori viedään putkireaktorin jokaisen osan alkuun (katso lisätietoja luvusta 2). Aikaisemmin se oli tavallista happea, kuten Fossetin ja Gibsonin kokeissa, mutta vuodesta 2007 lähtien hapen ohella on käytetty nykyaikaisempia ja tehokkaampia orgaanisiin peroksideihin perustuvia initiaattoreita. Syntynyt polyeteeni poistuu reaktorista sulatteena, joka menee sitten ekstruuderiin, jossa sula pakotetaan lukuisten reikien ristikon läpi. Tuloksena on pitkiä ohuita polyeteenisäikeitä, jotka rakeistetaan, jäähdytetään vedellä, erotetaan sitten vedestä, sentrifugoidaan, kuivataan ja pakataan. Tomskneftekhimin tuote on korkeatiheyksisen ja matalatiheyksisen polyeteenin valkoisia rakeita. Sitä käytetään esimerkiksi kalvojen ja kaapelieristeiden valmistukseen.

Polyeteenin käyttö

Lähes neljännes kaikista Venäjän polyeteenin määristä käytetään säiliöiden ja pakkausten (erilaiset kotitalouskemikaalien säiliöt, kanisterit, tynnyrit, pussit ja pussit jne.) tuotantoon, toinen 25% - kalvojen tuotantoon, noin 16 % - putkien ja putkien osien tuotantoon. Neljännellä sijalla tässä sijoituksessa on tuotteiden tuotanto ryhmästä "kulttuuri- ja arkikäyttöön": lelut, tuotteet kotitalouskäyttöön, jokapäiväiseen elämään jne. Historiallisesti ensimmäinen polyeteenin käyttöalue - kaapelin eristys - on pudonnut 5. sijalle: 9 -10%. Noin 8 % polyeteenistä käytetään metalliputkien, kuten vesiputkien, eristykseen. Vain 5 % polymeeristä käytetään tuotteisiin ja osiin teollisiin tarkoituksiin.

3.2 Polypropeeni

Polypropeeni (PP tai PP) on polyeteenin jälkeen toiseksi suurin polymeerituote tuotantomäärällä mitattuna. Polyeteeniin verrattuna sen tiheys on pienempi, mikä tarkoittaa, että se on kevyempi. Yleisesti ottaen polypropeeni on kevyin massatuotetuista kestomuoveista. Lisäksi polypropeeni on myös lämpöstabiilimpaa: tuotteiden suorituskykyominaisuudet säilyvät 140-150 °C:ssa. Mutta polypropeeni on vähemmän pakkasenkestävä kuin polyeteeni: alhaisissa lämpötiloissa se haurastuu, joten polypropeenista valmistettuja tuotteita ja osia ei voida käyttää kuormitettuna alueilla, joilla on ankara ilmasto. Mutta yleensä monia erilaisia ​​tuotteita valmistetaan polypropeenista, kalvosta, johon tupakka-askit on kääritty, auton kojelaudoihin.

Ketjusta "ulkoutuvan" ylimääräisen hiiliatomin vuoksi polypropeeni on herkempi valolle ja hapelle. Tämän vaikutuksen vähentämiseksi polypropeeniin lisätään erityisiä aineita, joita kutsutaan stabilointiaineiksi - ne estävät polymeerin tuhoavia prosesseja.

Yhden hiiliatomin lisäämisellä on muita erittäin tärkeitä seurauksia. Osoittautuu, että polypropeenin ominaisuudet riippuvat merkittävästi siitä, kuinka linkit ovat suunnattu toisiinsa nähden. Esimerkiksi ketjua, jossa kaikki sivuhiiliatomit ovat toisella puolella, kutsutaan isotaktinen:

Jos sivuhiilet tiukasti vuorottelevat, ketjua kutsutaan syndiotaktinen:

Näille kahdelle rakennetyypille on ominaista korkea järjestys ja ne muodostavat erittäin kiteytyvän polymeerin. Mutta jos sivuatomien järjestely on kaoottinen, niin tällaista rakennetta kutsutaan ataksinen. Tällaisen polymeerin kiteisyys on vähemmän selvä. Yleensä polypropeeniketjujen rakenteen luonteella on hyvin suuri vaikutus sen ominaisuuksista.

Polypropeenin historia

Ei tiedetä varmasti, milloin propeenin polymerointi suoritettiin ensimmäisen kerran. Viime vuosisadan 50-luvulle asti polypropeenia, toisin kuin polyeteeniä, ei kuitenkaan käytetty laajalti. Tiede on aiempien vuosikymmenten aikana ymmärtänyt varsin hyvin polymerointireaktioiden lait, on tullut selväksi, miten lämpötila ja paine vaikuttavat prosessiin, reaktioympäristön luonne ja erittäin tehokkaita initiaattoreita on löydetty ja otettu teollisuuteen. Itse reaktio, eli yksittäisten linkkien lisääminen kasvavaan ketjuun, oli kuitenkin olennaisesti hallitsematon. Siksi ne propeenipolymeerit, jotka pystyttiin saamaan, erosivat suuresti ominaisuuksiltaan - tulokset olivat ataktinen, pienimolekyyliset rakenteet. Tällaisten polymeerien ominaisuudet eivät mahdollistaneet niiden laajaa käyttöä. Tämä johti polypropeenin unohdukseen 1900-luvun ensimmäisellä puoliskolla.

50-luvun alussa tutkijat yrittivät ensimmäisen kerran käyttää polymerointi katalyytit, jotka pystyivät epäsuorasti hallitsemaan tuloksena olevien tuotteiden rakennetta. Ensimmäiset onnistuneet kokeet tehtiin kuitenkin synteettisillä kumeilla. Kuten edellä totesimme, vuonna 1952 Karl Ziegler suoritti onnistuneita kokeita käyttämällä uutta tyyppiä katalyytit polyeteenin synteesin aikana. Hänen menestyksensä laukaisi aallon, joka tutki aktiivisesti organometallin roolia katalyytit klo polymerointi. Vuonna 1953 joukko tiedemiehiä Politecnico di Milanosta, professori Giulio Nattan johtama, muutti Zieglerin katalyyttisiä järjestelmiä ja suoritti kokeita polymerointi eri olefiinit erityisesti propeeni. Aine, jonka he saivat, erosi radikaalisti kaikesta, mitä oli saatu aikaisemmin: sillä oli suurempi molekyylipaino (ketjujen "pituus"), se kykeni kiteytymään, sillä oli selkeämpi sulamislämpötila-alue, suurempi tiheys ja se oli vähemmän liukoinen liuottimiin. . Rakennetutkimukset osoittivat, että tällä polypropeenilla oli lineaarinen rakenne ja rakenteen säännöllisyys - eli oli olemassa isotaktinen tai syndiotaktinen. Näistä löydöistä Giulio Natta sai Nobel palkinto kemiassa, ja hänen käyttämiään stereospesifisiä polymerointikatalyyttejä on sittemmin kutsuttu Ziegler-Natta-katalyyteiksi.

Ensimmäinen isotaktinen polypropeenia alettiin valmistaa myyntiin Nattan kotimaassa Italiassa vuonna 1956. Aluksi puolikokeellinen yksikkö toimi Montekatinin petrokemian tehtaalla Ferraran kaupungissa, mutta vuonna 1957 siellä otettiin käyttöön tuolloin suuri tuotanto, 5 tuhatta tonnia vuodessa. Vuonna 1959 siellä hallittiin polypropeenikuitujen valmistus.

Ajan myötä polypropeenin tuotanto alkoi useissa Italian kaupungeissa, ja vuonna 1962 tuotanto alkoi Yhdysvalloissa. Neuvostoliitossa polypropeenin tuotanto aloitettiin vuonna 1965 Moskovan jalostamossa, jossa käytettiin kotimaista tekniikkaa. Vuonna 1977 Guryevissä avattiin tehdas, joka valmistaa polypropeenia italialaisella tekniikalla. Vuonna 1982 Tomskissa käynnistettiin tehokas petrokemian kompleksi.

Polypropeenin tuotanto

Kaavamainen kaavio polypropeenin tuotannosta on esitetty kuvassa:

Maailmassa polypropeenin valmistukseen käytetään yleensä kolmen tyyppisiä raaka-aineita: pyrolyysipropeenia, propeenia jalostamokaasuista ja saatua propeenia dehydraus yksittäinen propaani (katso lisätietoja luvusta 2).

Tämän jälkeen propeenia syötetään polymerointi. Prosessi tapahtuu 70-80 °C:n lämpötilassa ja noin 10 ilmakehän paineessa liuotinympäristössä (tämä voi olla tavallista bensiiniä) ja stereosäännöllisten polymerointikatalyyttien läsnä ollessa. Seuraavaksi valmiin polypropeenin suspensio liuottimessa erotetaan reagoimattomasta propeenista, katalyytti hajoaa ja polymeeri erotetaan liuottimesta, kuivataan ja lähetetään rakeistamiseen.

Polypropeeni SIBURissa

SIBUR on jo toteuttanut tuotteisiin perustuvan propeenin ja sen polymeerin tuotannon pyrolyysi ja öljynjalostuksen kaasut. Näin ollen tiloihin kuuluva Tomskneftekhim käyttää propeenia pyrolyysi, jonka raaka-aine on NGL yhtiön kaasunjalostusyksiköstä sekä nesteytetty kaasu Tobolsk-Neftekhimistä ja hiilivetyraaka-aineista ( bensiini, teollisuusbensiini, maakaasunesteet) OJSC Gazpromin Surgutin lauhteen stabilointilaitokselta.

Lisäksi Moskovan jalostamolla toimivassa NPP Neftekhimiya LLC:ssä, jossa SIBUR omistaa 50 % osakepääomasta, propeenia saadaan erottamalla propaani-propeenikaasufraktio. halkeilua .

Mutta propeenia tuotetaan rakenteilla olevassa Tobolsk-Polymer -kompleksissa dehydraus propaani - tekniikka, joka on melko ainutlaatuinen jopa maailmanstandardien mukaan. Samaan aikaan sen etu verrattuna pyrolyysi koostuu merkittävistä säästöistä energia- ja pääomakustannuksissa: itse laitosten määrä on pienempi, ei tarvitse rakentaa kokonaista pylväiden "metsää" tuotteiden ja sivutuotteiden erottamiseksi. Tämä yksin antaa Tobolsk-Polymer polypropeenille merkittävän hintaedun. Lisäksi Tobolsk-Polymer rakennetaan Tobolsk-Neftekhimin läheisyyteen, joka toimittaa propaania. Raaka-aineiden läheisyys ja vakaus on toinen valttikortti. Ja lopuksi, kahden tehtaan yleiset laitokset voidaan yhdistää - se on kolme.

Tällä tekniikalla on olennaisesti yksi haittapuoli - jos polypropeenimarkkinat romahtavat, kapasiteetin käyttöastetta on vähennettävä - tuotanto on suunnattava uudelleen muihin tuotteisiin, kuten tapauksessa. pyrolyysi, ei toimi. Tällainen skenaario kuitenkin kasvaa voimakkaasti Venäjän markkinat epätodennäköistä.

Tobolsk-Polymer on monessa suhteessa erinomainen projekti. Ensinnäkin Venäjällä ei ole koskaan rakennettu tällaista tuotantoa - 500 tuhatta tonnia vuodessa. Voimansa ansiosta Tobolsk-Polymer on viiden parhaan joukossa suurimmat kompleksit maailmassa. Toiseksi sopimuksella rahoituksen houkuttelemisesta tälle hankkeelle ei myöskään ole analogia Venäjälle, ei kooltaan (1,4 miljardia dollaria) eikä toteutusmekanismin osalta. Ja kolmanneksi, suurten laitteiden, erityisesti propaanin ja propeenin erotuskolonnin, joka on olennainen osa propaanin dehydrauslaitosta, toimittaminen paikalle on tunnustettava ainutlaatuiseksi. Tämä mahtava, 96 metriä pitkä, 8,6 metriä halkaisijaltaan ja 1095 tonnia painava rakennelma rakennettiin Etelä-Koreassa ja lähetettiin meritse Panaman ja Suezin kanavien kautta Arkangeliin, jossa se lastattiin erikoisproomulle. Arkangelista pohjoisen merireitin varrella laitteet toimitettiin Tobolskin teollisuussatamaan Obin, Obin ja Irtyshin lahden kautta. Tällaisten lastien kuljettamiseksi Tobolskin satamassa tehtiin töitä teknisten valmiuksien ja ruoppauksen laajentamiseksi. Jokisatamasta saattue siirtyi teollisuusalueelle kolmeksi päiväksi noin kahdenkymmenen kilometrin matkan. Kuljetukset suoritettiin hollantilaisen Mammoet-yhtiön "Mammoth" epätyypillisten kuljetustehtävien asiantuntijoiden kanssa. Käytössä oli kaksi siirrettävää tasoa, joihin pylvään ”pää” ja ”häntä” kiinnitettiin ja niitä ohjattiin manuaalisesti kauko-ohjaimilla. Hollantilaiset "kuljettajat" kävelivät koko matkan satamasta määränpäähänsä jalkaisin saattuetta seuraten.

Polypropeenin käyttö

Suurin polypropeenin käyttöalue Venäjän markkinoilla on kalvojen valmistus. Vuonna 2010 näihin tarkoituksiin käytettiin yli 160 tuhatta tonnia polypropeenia. Puhumme pääasiassa ns BOPP - biaksiaalisesti orientoidut polypropeenikalvot.

Viime vuosikymmeninä tämän tyyppisiä pakkaustuotteita voidaan pitää ehdottomana johtajana. Lähes kaikki on pakattu BOPP-kalvoihin, pääasiassa ruoka. Näiden kalvojen ominaisuudet tekevät niistä lähes yleismaailmallisia näihin tarkoituksiin. BOPP-kalvot estävät vesihöyryn kulkeutumisen, ovat inerttejä useimmille fysikaalisille ja kemiallisille vaikutuksille ja ylläpitävät suorituskykyä laajalla lämpötila-alueella. Saadaan BOPP-kalvoja ekstruusio sulattaa polypropeeni siihen viskoosi pitkä ja kapea ("halko") läpi. Tämän jälkeen kalvot jäähdytetään reunoilta ja sitten orientoidaan, eli venytetään kahteen suuntaan yhdessä tasossa (sitä nimi "biaksiaalisesti orientoitu"). Kalvo lämpökovetetaan sitten lämpötilaan, joka on polymeerin lasittumislämpötilan ("jäätymis") alapuolella.

BOPP-kalvojen pääasiallisia kuluttajia ovat painoyritykset, jotka kiinnittävät kalvoihin kuvioita ja tekstejä (esim. logoja ja tietoja tuotteesta, koostumuksesta ja viimeisestä käyttöpäivästä) ja myyvät ne sitten elintarviketeollisuuden yrityksille, joissa pakataan leipomotuotteet ja pasta. BOPP-kalvossa, sokerissa, muroissa, perunalastuissa, muroissa, teessä, kahvissa, majoneesissa jne.

Venäjän BOPP-kalvomarkkinoilla petrokemian holding SIBUR on myös johtava toimija. Joulukuussa 2009 SIBUR osti 50 prosentin osuuden Biaxplen LLC:stä, joka vuotta aiemmin yhdisti kaksi kolmasosaa BOPP-kalvomarkkinoista. Yrityksellä on tehtaita Nižni Novgorodin ja Moskovan alueilla sekä Kurskissa, ja se voi tuottaa noin 85 tuhatta tonnia BOPP-kalvoja vuodessa. Lisäksi SIBUR sai syyskuussa 2010 päätökseen NOVATEK-Polymer LLC:n hankinnan Novokuibyshevskistä sekä linjan 24 tuhannen tonnin BOPP-kalvojen vuosituotantoa varten.

Lisäksi tilalla polypropeenia jalostetaan myös ns. geosynteettisiksi materiaaleiksi. Tämä on nykyaikaisten rakennusmateriaalien erikoisluokka, jota käytetään pääasiassa tienrakennuksessa. SIBUR-yritykset Tulan alueella Uzlovskayan kaupungissa (Muovi-Geosynteettiset tuotteet), Kemerovossa (Orton) ja Surgutissa (Sibur-Geotekstiilit) valmistavat tasaista biaksiaalista geoverkkoa KANVALAN-tuotemerkillä, kuitukangas-geokankaita tuotemerkeillä APROLAT ja GEOTEKS.

Kaksiulotteisia georistikkoja käytetään tienrakennuksessa tienpinnan vahvistavien kerrosten muodostamiseen. Inertit materiaalit (murska) näyttävät "kiilautuvan" geoverkon soluihin varmistaen kankaan lujuuden, muodonmuutoskestävyyden ja kuormien tasaisen jakautumisen alla olevaan maaperään, mikä on erityisen tärkeää ankarissa soissa olosuhteissa. . Georistikkoja käytetään myös rautateiden penkereiden rakentamiseen, rinteiden, putkilinjojen ja perustusten vahvistamiseen. Georistikkoverkkojen käyttö ei mahdollista vain teiden suorituskyvyn parantamista ja korjausten välisen ajan pidentämistä, vaan myös säästämisen inerttien materiaalien - murskeen ja hiekan - käytössä.

Kuitukangas geokangasta käytetään myös tienrakennuksessa muodostavien kerrosten erottamiseen ja kiinnittämiseen toisiinsa. Lisäksi geotekstiiliä käytetään ns. painolastin putkien rakentamisessa.

3.3 polystyreeni

Polystyreeni on termoplastinen styreenin polymeeri, jota kutsutaan nimellä PS tai PS. Toisin kuin vastaavat polyeteeni ja polypropeeni, polystyreenimonomeeri ei ole rakenteeltaan ja tuotannossaan yhtä yksinkertainen kuin eteeni ja propeeni:

Näin ollen polymeerin rakenne muistuttaa vain epämääräisesti "ketjua":

Polymeeriketjusta "ulkoutuvat" tilavuusfragmentit estävät polymeerin "pakkautumisen" ja kiteytymisen, joten polystyreeni on jäykkää, mutta hauras ja amorfinen, eli kiteytymätön polymeeri, jolla on alhainen lämpöstabiilisuus. Samalla polystyreeni läpäisee hyvin valoa, on pakkasenkestävä, eristää hyvin sähkövirtaa ja on halpa ja helposti prosessoitava materiaali, minkä vuoksi se on erittäin suosittu. Esimerkiksi DVD-laatikot ja jogurttipurkit valmistetaan polystyreenistä. Lisäksi polystyreeni on löytänyt laajan sovelluksen muodossa kopolymeerit muiden aineiden kanssa. Esimerkiksi ns. ABS-muoveja käytetään laajalti, joita käytetään kodinkoneiden koteloiden valmistukseen ja autoteollisuudessa.

No, luultavasti tunnetuin polystyreenityyppi on vaahtopolystyreeni (EPS, EPS), jota kutsutaan myös polystyreenivaahdoksi tai polystyreenivaahdoksi. Tämä aine on löytänyt laajan sovelluksen rakentamisessa lämpöä eristävänä materiaalina.

Polystyreenin historia

Polystyreenin historia alkoi vuonna 1839 Berliinissä, kun Eduard Simon kokeili kasviuutteita. Liquidambar orientalis -kasvin hartsista hän eristi öljyisen nesteen, jota hän kutsui styreeniksi. Muutaman päivän kuluttua Simon huomasi, että liuos oli sakeutunut ja muuttunut hyytelömäiseksi massaksi. Simon ehdotti, että tämä johtui ilmakehän hapen aiheuttamasta hapettumisesta, ja nimesi tuloksena olevan aineen "styreenioksidiksi".

Vuonna 1845 englantilainen kemisti John Blyth ja saksalainen August-Wilhelm von Hoffmann totesivat, että styreeni käy läpi samanlaisen muutoksen ilman happea. He antoivat aineelleen lempinimen "metastyreeni", ja analyysi osoitti, että se oli identtinen Simonin "styreenioksidin" kanssa. Vuonna 1866 kuuluisa ranskalainen kemisti Marcelin Berthelot todisti, että "metastyreeni" muodostuu styreenistä reaktion seurauksena. polymerointi. Vasta 80 vuotta myöhemmin osoitettiin, että styreenin kuumennus saa aikaan polymeroitumisketjureaktion.

I. G. Farben aloitti polystyreenin teollisen tuotannon Saksassa vuonna 1931, josta tuli myöhemmin osa kuuluisaa kansainvälistä BASF-konsernia. Siellä alettiin ensimmäistä kertaa poistaa polystyreeniä reaktorista ekstruuderien kautta ja leikata se rakeiksi. Vuonna 1949 Saksassa ehdotettiin menetelmää vaahdotetun polystyreenin valmistamiseksi - polymeerimassaan lisättiin kevyitä hiilivetyjä, kuten pentaania, joka haihtui kuumennettaessa. Tässä tapauksessa muodostui kevyitä polystyreenirakeita, joissa oli huokoset sisällä, joita käytettiin raaka-aineina jalostukseen valamalla tai suulakepuristamalla. Samana vuonna BASF patentoi tämän materiaalin nimellä "Styrofoam". Ja vuonna 1959 polystyreenivaahto keksittiin Yhdysvalloissa.

Polystyreenin tuotanto

Polystyreenin ja kaikkien sen lajikkeiden valmistus alkaa synteesillä monomeeri-styreeni. Raaka-aine tähän on bentseeni, joka saadaan joko jalostamolla prosessin aikana uudistamassa, tai klo pyrolyysi. Tämän jälkeen bentseeni altistetaan ns alkylointi- viedään katalyyttiseen reaktioon eteenin kanssa, joka muodostuu siellä komplekseihin pyrolyysi. Tämä tuottaa nestettä, jota kutsutaan etyylibentseeniksi. Seuraavaksi etyylibentseeni käy läpi prosessin dehydraus(katso luku 2), eli se menettää kaksi vetyatomia ja saa kaksoissidoksen. Näin muodostuu styreeni - viskoosi neste. Seuraavaksi törmätään styreeniin polymerointi polystyreenin valmistukseen.

Vaahtoavan polystyreenin saamiseksi massa polymeerisulaa sekoitetaan vaahdotusaineisiin - aineisiin, jotka prosessoinnin aikana voivat vapautua polymeeristä alhaisessa lämpötilassa muodostaen vaahtopolystyreeniä. Jopa 98 % polystyreenin tilavuudesta koostuu huokosista.

ABS-muoveja valmistetaan pääasiassa kopolymerointi styreeni ja akryylinitriili polybutadieenikumin kanssa. Prosessi tapahtuu alle 100°C lämpötiloissa ja lähellä ilmakehän paineita. Samanaikaisesti sen lisäksi, että styreenin ja akryylinitriilin molekyylit "silloitetaan" keskenään, ne "oksastetaan" kumiin. Toisin sanoen akryylinitriili-styreeniketjut kopolymeeri kuin se työntyisi ulos polybutadieenikumiketjusta. Tämän ansiosta saavutetaan hyvä yhdistelmä materiaalin muovi- ja elastisuusominaisuuksia. Reseptit voivat vaihdella suuresti, tästä johtuen ABS-muovien merkkivalikoima on erittäin laaja: materiaalin koostumus ja ominaisuudet voidaan valita mihin tahansa tehtävään.

SIBUR-polystyreeni

SIBUR-petrokemian tilalla polystyreeniä valmistetaan useissa vaiheissa eri yrityksissä. Nesteytetyt kaasut varten pyrolyysi valmistetaan Sibur-Khimpromissa Permissä, ja ne tulevat myös naapurimaisista LUKOIL-yrityksistä - Permnefteorgsintez ja Permneftegazpererabotka. Siellä tämä raaka-aine käy läpi pyrolyysin eteenin tuottamiseksi. Myös bentseeniä muodostuu aikana pyrolyysi Nämä määrät eivät kuitenkaan riitä, joten bentseenin mukana toimitetaan pyrolyysi tuottaa SIBUR-Kstovo ja osittain Uralorgsintez Tšaikovskin kaupungista Permin alueelta.

Seuraavaksi Sibur-Khimprom suorittaa alkylointi bentseeni eteenin kanssa etyylibentseenin valmistamiseksi. Marraskuussa 2010 täällä käynnistettiin uusi etyylibentseenin tuotantolaitos, jonka kapasiteetti on 220 tuhatta tonnia vuodessa, The Badger Licensing LLC:n lisenssillä. Etyylibentseenin dehydraus tapahtuu myös Sibur-Khimpromissa. Marraskuussa 2010 lanseerattiin modernisoitu styreenikompleksi. Tuotanto siirrettiin moderniin tyhjiöteknologiaan dehydraus, ja kapasiteetti nostettiin 135 tuhanteen tonniin vuodessa.

Seuraavana on styreeni polymeroituu. Marraskuussa 2010 Sibur-Khimprom lanseerattiin uusi asennus styreenin polymerointi, jonka kapasiteetti on 50 tuhatta tonnia vuodessa, käyttämällä yhden Euroopan johtavista eristysmateriaalien valmistajista - norjalaisen Sunpor Technology AS:n teknologiaa. Tuotanto tuottaa vaahtoavaa polystyreeniä Alphapor-tuotemerkillä. Prosessin aikana polymerointi monomeeri sekoitetaan veteen, minkä jälkeen se jakautuu tasaisesti siihen pisaroiden muodossa. Lisäyksen jälkeen aloitteentekijä pisarat kovettuvat - muodostuu lähes täydelliset polystyreenipallot, joiden halkaisija on 0,4 - 3 mm. Yksi Sunpor-teknologian eduista on kyky kontrolloida reaktion aikana muodostuvien polystyreenihelmien kokoa.

Synteesin jälkeen polystyreeni jäähdytetään, ilmakuivataan ja lajitellaan pallon koon mukaan, minkä jälkeen se pakataan 25 kg:n säkkeihin tai "big bags" -säkkeihin (englanniksi "big bag") - 800 kg kukin.

SIBUR valmistaa ABS-muovia Plastic-tehtaalla Uzlovayan kaupungissa Tulan alueella. Butadieeni toimitetaan sinne muista tilan yrityksistä, jotka ennen kuljetusta käsitellään aineella, joka estää sen spontaanin polymeroitumisen kuljetuksen aikana - estäjä polymerointi. "Plasticissa" butadieeni "pestään" inhibiittorista emäksellä ja lähetetään sitten polymerointi polybutadieenikumin valmistukseen. Sitten kumi lähetetään kopolymerointi styreenin, akryylinitriilin ja lisäkomponentin - tridodekyylimerkaptaanin kanssa. Polymerointiprosessi tapahtuu kolmen reaktorin kaskadissa. Tuloksena oleva ABS-muovi syötetään ekstruuderiin ja rakeistamiseen, minkä jälkeen se pakataan pusseihin kuljetettavaksi kuluttajille.

Polystyreenin käyttö

Ei vain CD-laatikoita ja elintarvikepakkauksia ole valmistettu polystyreenistä. Suurin osa laitteiden (televisiot, tietokoneet, matkapuhelimet jne.) koteloista on valmistettu erityislaatuisesta polystyreenistä. Muuten, kaikki tietävät, että muovimukit, lautaset ja ruokailuvälineet on valmistettu polystyreenistä. Ja jopa kertakäyttöiset parranajokoneet.

Mutta luultavasti tärkein polystyreenin muoto on polystyreenivaahto. Ehkä nykyaikaisella rakennusteollisuudella ei vielä ole monipuolisempaa, tehokkaampaa ja halvempaa eristemateriaalia. Ei ole yllättävää, että 8 kymmenestä yksityistalosta Euroopassa on eristetty polystyreenivaahtolevyillä. Venäjällä tämän materiaalin käyttöä ei kuitenkaan ole kehitetty riittävästi.

3.4 Polyvinyylikloridi

Polyvinyylikloridi (PVC) on ehkä tunnetuin polymeeri massojen joukossa. Useimmat meistä yhdistävät tämän lyhenteen vahvasti kaksinkertaisten ikkunoiden valmistuksessa käytettyihin ikkunaprofiileihin, jotka ovat vakiintuneet nykyaikaisten kaupunkien asukkaiden jokapäiväiseen elämään.

Ensi silmäyksellä PVC ei eroa kovinkaan paljon polyeteenistä:

Klooriatomin läsnäolo sivuketjussa aiheuttaa kuitenkin merkittävän eron näiden polymeerien ominaisuuksissa. PVC:n monomeeri on vinyylikloridi - väritön kaasu, jolla on heikko makeahko haju.

Polyvinyylikloridi on melko kestävä, suhteellisen pakkasenkestävä, kestää emäksiä, monia happoja, öljyjä ja liuottimia, lähes syttymätön ja itse myrkytön. PVC-kalvoilla on hyvät suojaominaisuudet. Tämä koko ominaisuuksien kokonaisuus määrittää PVC:n ja siitä valmistettujen tuotteiden laajimman käyttöalueen. PVC on niin suosittu, että se on ansainnut lempinimen "ihmisen polymeeri".

Polyvinyylikloridin historia

PVC:n historia alkoi Saksassa 1830-luvulla, tuona onnellisena ajanjaksona, jolloin kemian tiede löysi itsensä ja aiheensa useita kertoja päivässä. Vinyylikloridin löytäjää voidaan kutsua legendaariseksi saksalaiseksi kemistiksi ja tieteen järjestäjäksi Justus Liebigiksi, joka oli kuuluisa innovatiivisista löydöistään kemiallisten kokeiden tekniikassa, keksien monenlaisia ​​​​laboratoriokemiallisia laitteita. Liebig loi Hesseniin ainutlaatuisen kemiallisen laboratorion, joka pysyi monien vuosien ajan mallina tieteellisen prosessin loistavasta organisoinnista. Monet myöhemmin kuuluisiksi tulleet kemistit kävivät hänen koulunsa läpi, esimerkiksi maanmiehimme Nikolai Zinin, ensimmäisen teollisesti sopivan aniliinin valmistusmenetelmän keksijä.

Justus Liebig sai Hessenissä sijaitsevassa laboratoriossaan väritöntä kaasua, jolla oli heikko makeahko haju, saattamalla kaliumhydroksidin alkoholiliuoksen reagoimaan dikloorietaanin kanssa. On epätodennäköistä, että sillä hetkellä kokeen tekijä tajusi, että hänen saamansa merkillinen kloorattu hiilivety mullistaisi ihmiselämän.

Myöhemmin, vuonna 1835, Liebigin oppilas, ranskalainen Henri Victor Regnault, suoritti kaikki tarvittavat tieteelliset muodollisuudet tehdäkseen vinyylikloridin löydöstä virallisen. Muuten, Regnault syntetisoi tämän kaasun eri tavalla kuin suuri opettaja - vaikuttamalla asetyleeniin kloorivedyn kanssa. Tämä menetelmä löytää myöhemmin tiensä teollisuuteen. Kuvattuaan uuden kaasun ominaisuuksia Regnault julkaisi artikkelin ranskalaisessa tieteellisessä lehdessä Annales de chimie et de physique. Siitä hetkestä lähtien vinyylikloridi sai lipun suureen tieteellisen tutkimuksen maailmaan. Regnault pystyi myös huomauttamaan, että vinyylikloridi, joka jätetään suljettuun astiaan valoon, muuttuu ajan myötä valkoiseksi jauheeksi. Kuitenkin ranskalainen löysi fotopolymeroinnin - polymeroinnin säteilyn vaikutuksesta - ja itse polyvinyylikloridin - tuon hyvin valkoisen Regno-jauheen - löysi 26-vuotias saksalainen kemisti Eugen Baumann, joka kuvasi ensimmäisen kerran vuonna 1872. vinyylikloridin fotopolymerointiprosessista ja julkaisi artikkelin tästä aiheesta.

1800-luvun loppua kemian tieteessä ei kuitenkaan leimannut uusien materiaalien etsiminen, vaan teorian perusteiden muodostuminen. He unohtivat PVC:n melko pitkäksi aikaa, selviytyivät sodista, kvantin löytämisestä ja suhteellisuusteoriasta. Jälleen kerran vinyylikloridin synteesiä asetyleenistä ja vetykloridista suoritti utelias kokeilija Fritz Klatte, jo kemianteollisuuden alalla: tutkija työskenteli saksalaisessa Chemische Fabrik Griesheim-Electron -yrityksessä. Tiedemies houkutteli se, että vain kaasut osallistuvat reaktioon, eikä niissä ole rajapintoja kiinteiden tai nestemäisten faasien kanssa - tämä on kätevää teollisen tuotantotekniikan kannalta. Asetyleenin ja kloorivedyn reaktiota sekä vinyylikloridin polymerointituotetta tutkittiin uudelleen ja patentoi saksalainen yritys.

Ensimmäinen maailmansota alkoi kuitenkin pian, ja maa joutui vaikeisiin oloihin kantaen taistelutaakkaa kahdella rintamalla. Vinyylikloridin teollisen tuotannon luomista koskeva tieteellinen tutkimus on lykätty määräämättömäksi ajaksi. Amerikkalaiset käyttivät tätä hyväkseen: Union Carbide Corporation aloitti vuonna 1926 ensimmäistä kertaa vinyylikloridin ja polyvinyylikloridin teollisen tuotannon Liebig-menetelmällä - dikloorietaanista ja alkalista. Liebigin kotimaassa BASF:n ensimmäiset teollisuuslaitokset aloittivat toimintansa vasta 1930-luvulla. Natsi-Saksan sotakoneistosta, joka vaati syttymättömän ja halvan analogin sotilasvarusteiden valmistuksessa käytetyille syttyville nitroselluloosamuoveille, tuli voimakas tieteellisen ja teknologisen tutkimuksen moottori. Ja toisen maailmansodan jälkeen PVC:n voittomarssi levisi kaikkialle maailmaan: vuonna 1950 autonvalmistajat kiinnostuivat polyvinyylikloridista. Asiat etenivät, ja vuonna 1952 saksalainen Heinz Pasche patentoi jälleen maailman ensimmäisen PVC:tä käyttävän ikkunakehyksen.

PVC:n hankkiminen

Kaaviokaavio PVC:n tuotantotekniikasta:

Pohjimmiltaan synteesiä varten monomeeri PVC - vinyylikloridi - vaatii kaksi pääkomponenttia. Ensimmäinen on eteeni, jota saadaan prosessin aikana hiilivetyraaka-aineista pyrolyysi(katso luku 2). Toinen on kloori. Tuskin kenellekään tulisi mieleen tuottaa tätä myrkyllistä kaasua nimenomaan polymeerien synteesiä varten, mutta sattuu niin, että kloori on sivutuote valmistettaessa kaustista soodaa elektrolyysillä tavallisen ruokasuolan liuosta. Kaustinen sooda itsessään on melko laajamittainen tuote ja sitä tarvitaan massa- ja paperiteollisuudessa, pesuaineiden, hiilivetyöljyjen valmistuksessa sekä elintarviketeollisuudessa. PVC:ssä olevan kloorin "kierrätys" on hyvä ratkaisu, minkä vuoksi Venäjän ja maailman suurimmat PVC-valmistajat tekevät edelleen myös syövyttävää. Muuten, vinyylikloridin tuotanto on kolmanneksi tärkein eteenin käyttömuoto maailmassa.

Nykyään maailmassa eniten käytetty menetelmä on vinyylikloridin synteesi, jota kutsutaan "balanced". Tämä tarkoittaa, että kaikki kloori käytetään reaktiossa hyödyllisten tuotteiden tuottamiseen. Yleisin prosessi vinyylikloridin valmistamiseksi kloorin ja eteenin suoralla reaktiolla on Vinnolit VCM -prosessi, jota saksalainen Vinnolit GmbH&Co on myynyt lisenssillä viime vuosisadan 60-luvun puolivälistä lähtien. Tässä prosessissa eteenin ja kloorin välinen reaktio tapahtuu liuoksessa suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa käyttämällä erityistä katalyytti. Tämä tuottaa puhdasta dikloorietaania. Tämä on sama vinyylikloridi, vain "ylimääräisellä" vetykloridimolekyylillä. Se lohkeaa pois lämpökäsittelyn aikana ja saadaan vinyylikloridia. Prosessin etuja ovat suhteellisen alhainen raaka-aineiden kulutus ja kyky hyödyntää klooria ja klooria sisältäviä tuotteita täysin.

Sitten siihen ajetaan vinyylikloridia polymerointi. Tämän prosessin yleisimmät muunnelmat ovat suspensio- (PVC-S) ja emulsiopolymerointi (PVC-E). Lisäksi ensimmäinen on yleisempi - noin 80% maailman PVC:stä valmistetaan suspensiomenetelmällä. Ero on itse asiassa vain sen ympäristön luonteessa, jossa reaktio tapahtuu, ja tuloksena olevan tuotteen ominaisuuksissa.

PVC SIBURissa: RusVinyl-projekti

SIBUR-petrokemian tilalla SIBUR-Neftekhim tuottaa pieniä määriä polyvinyylikloridia (noin 45 tuhatta tonnia vuodessa), mutta kaikki nämä määrät käytetään suoraan paikan päällä kaapelimuoviyhdisteiden - PVC-seosten ja eri aineiden - valmistukseen. Kaapelieristys valmistetaan sitten muoviyhdisteistä.

PVC-markkinat ovat Venäjän petrokemian teollisuuden lupaavimpia. Tämä johtuu nopeasta kasvusta ja merkittävästä, jopa 40 %:n osuudesta tuontituotteista. Siksi heinäkuussa 2010 Nižni Novgorodin alueella aloitettiin PVC-tuotantokompleksin rakentaminen, jonka kapasiteetti on 330 tuhatta tonnia vuodessa. SIBUR toteuttaa tätä projektia osana RusVinyl-yhteisyritystä yhdessä SolVin-yhtiön kanssa, joka puolestaan ​​on myös belgialaisen Solvayn ja BASF-konsernin kumppani.

RusVinylin oletetaan valmistavan myös natriumhydroksidia ja klooria. Kloorin valmistukseen valittiin nykyaikaisin kalvoteknologia, joka takaa tuotteen korkean puhtauden ja alhaiset ympäristöriskit. Sen ydin on siinä, että klooria vapautuu reaktiotilasta kalvon läpi, jonka läpi vain kloorimolekyylit voivat kulkea. Klooritehtaan kapasiteetti tulee olemaan 215 tuhatta tonnia vuodessa. Eteeniä toimitetaan RusVinylille eteeniputken kautta SIBUR-Neftekhimin pyrolyysilaitoksista Kstovossa, jossa niiden on tarkoitus kasvaa 430 tuhanteen tonniin vuodessa - erityisesti RusVinyl-projektia varten. Uuden tuotannon odotetaan alkavan vuoden 2013 alussa.

PVC:n käyttö

Suurin osa maamme asukkaista on jo pitkään tuntenut polyvinyylikloridin gramofonilevyjen muodossa - "vinyyli". Se oli PVC-hartsi, joka korvasi luonnolliset hartsit gramofonilevyjen valmistuksessa ja piti tiukasti asemansa kehittyneempien äänenkantajien tuloon asti.

Nykyään suurin osa PVC:stä Venäjällä käytetään profiililistojen valmistukseen, toisin sanoen ikkunoiden kehysten valmistukseen. Tämän alueen tarpeet kuluttavat 45 % kaikesta PVC:stä, sekä kotimaisesta että tuontitavasta. Siksi ikkunat ovat ensimmäinen assosiaatio sanaan PVC.

Ikkunoiden lisäksi muoviseoksia valmistetaan polyvinyylikloridista. Kuten jo mainittiin, useimpia niistä käytetään kaapelieristyksen valmistukseen. Voit kuvitella lukemattomia johtoja, jotka ympäröivät meitä jokapäiväisessä elämässä. Siksi muoviyhdisteet ovat toiseksi tärkein PVC:n käyttöalue, 19% markkinoista.

Meille melko tuttu tuote - linoleumi - osoittautuu, että se on myös valmistettu PVC: stä, tai tarkemmin sanottuna polymeeri levitetään kangaspohjalle, jotta rullat ovat joustavia ja helposti leikattavissa. Lisäksi joustavat katot valmistetaan myös PVC:stä. Joten lattia ja katto - 14%.

Jokainen meistä on luultavasti ostanut viipaloituja makkaraa tai juustoa kaupoista. Sitten viipaleet asetetaan valkoisille tarjottimille (tämä on muuten polystyreeniä) ja kääritään kalvoon, joka - omituisesti - tarttuu itseensä ja sulkee tuotteen luotettavasti ympäröivältä ilmalta ja kosteudelta. Tämä kalvo on usein valmistettu PVC:stä. Kaiken kaikkiaan 11 % Venäjän kaikesta polymeeristä käytetään kalvotuotteisiin. 3% - kotitalouksien (eikä vain) vesihuoltojärjestelmien putkissa ja toiset 2% - erilaisissa säiliöissä, pulloissa, kanistereissa, purkeissa ja laatikoissa - kaikessa, mitä kutsutaan "säiliöksi ja pakkaukseksi".

3.5 Synteettiset kumit

Synteettiset kumit ovat laaja ryhmä petrokemian tuotteita, joihin kuuluu kymmeniä erilaisia ​​aineita. Se on myös polymeerit ne eroavat kuitenkin kaikista yllä kuvatuista siinä, että ne eivät ole sitä kestomuovit, ja kuuluvat luokkaan elastomeerit eli niillä on erittäin elastisia ominaisuuksia. Toisin sanoen voimaa käytettäessä elastomeerit voivat venyä useita kertoja ja palata sitten alkuperäiseen tilaan, kun kuorma poistetaan. Luonnonaineista mehusta saadulla luonnonkumilla on tällaisia ​​ominaisuuksia. trooppinen kasvi Hevea ja siihen perustuva kumi. Ihmisen sivilisaation kehittyminen vaati kuitenkin helpomman ja halvemman korvaavan vaihtoehdon löytämistä. Petrokemia tuli jälleen apuun luoden synteettisiä aineita, jotka ylittävät ominaisuuksiltaan jopa luonnonkumin. Ja nykyään noin 60 % kumimarkkinoista on synteettisen kumin ja toiset 40 % luonnonkumin vallassa.

Kaikkien kumien perusta on ns konjugoidut dieenit. Tämä monomeerit, joka ei sisällä yhtä, vaan kaksi kaksoissidosta. Tämän sarjan tärkein aine on 1,3-butadieeni, jota kutsutaan myös divinyyliksi:

Tärkeä kumiteollisuudessa on myös isopreeni, 1,3-butadieenin "sukulainen" lisähiiliatomin kanssa:

klo polymerointi Hiiliatomit 1 ja 4 sitoutuvat muihin molekyyleihin ja kaksoissidos muodostuu välillä 2 ja 3:

Toistuvien kaksoissidosten läsnäolo tarjoaa joustavuutta sellaisille polymeerit.

Muuten, on tärkeää tehdä ero kumin ja kumin välillä. Loppujen lopuksi kumi on tuote vulkanointi kumi, lämpöprosessi, jossa yksittäisiä kumin polymeeriketjuja ikään kuin "ompeletaan" yhteen poikittaissuunnassa. Vulkanointiaine voi olla esimerkiksi tavallinen rikki.

Synteettisten kumien historia

Synteettisen kumin historia liittyy erottamattomasti ihmisten joustavien materiaalien tarpeiden kehitykseen. Kaikki alkoi 1840-luvulla, kun John Goodyear patentoi prosessin vulkanointi kumi - kumin tuotanto. Vuonna 1846 skotlantilainen tiedemies Robert Thompson keksi ja patentoi ilmarenkaan. Hänen "Air Wheels" -pyöränsä esiteltiin ensimmäisen kerran Lontoossa vuonna 1847 kiinnitettynä vaunuihin. Testit osoittivat, että Thompson-renkaat paransivat merkittävästi ajomukavuutta heikentämättä yli tuhannen mailin ajon jälkeen. Thompson ei kuitenkaan kehittänyt keksintöään sillä perusteella, että ilmarenkaita varten ei ollut tarpeeksi ohutta kumia.

Vuonna 1888 skotti John Dunlop teki ilmarenkaasta polkupyöriin, vaunuihin ja myöhemmin autoihin kaupallisesti tehokkaan ja massatuotetun tuotteen. Inka-imperiumin ajoilta tunnetusta luonnonkumista tuli yhtäkkiä suuri kysyntä Euroopassa. Brasilian trooppisia metsiä ravisteli todellinen "kumikuume" - monia ihmisiä joka puolelta alkoi saapua läpäisemättömään viidakkoon kokeilemaan onneaan.

Kaikki oli ohi erittäin nopeasti. Huolimatta Brasilian hallituksen Hevea-siementen vientikiellosta, jo vuonna 1886 englantilainen Henry Wickham, joka esiintyi orkideoiden ystävänä ja Amazonin sademetsän kasviston tutkijana, astui suojeltuihin viljelmiin ja keräsi reppuun noin 70 tuhatta Hevean siementä - ja onnistui viemään heidät pois Brasilian. 1900-luvun alussa maailman kumintuotanto siirtyi Kaakkois-Aasiaan: siemeniä kylvettiin Ceylonissa ja Malesiassa, ja aasialaiset alensivat hintaa merkittävästi. Autoteollisuuden kehityksen myötä kumin kysyntä kuitenkin kasvoi, mikä nosti hintoja. Vuonna 1891 Michelin-veljekset patentoivat irrotettavan renkaan. Vuonna 1894 E. J. Pennington esitteli ilmapallorenkaan. Goodyear patentoi sisärenkaattoman renkaan jo vuonna 1903. Autoteollisuuden kehittämiseksi tarvittiin riittävä korvaaminen luonnontuotteelle. Lisäksi rengasteollisuudessa löydöt seurasivat yksi toisensa jälkeen.

Kuten monissa muissakin tapauksissa, tutkijat lähestyivät synteettisen kumin löytämistä hitaasti. Jotain kumin kaltaista saatiin käsittelemällä isopreenia suolahapolla 1800-luvun lopulla ranskalainen kemisti Gustav Bouchard. Vakuuttavamman, mutta ei myöskään ihanteellisen tuloksen saavutti Venäjän kansalainen Ivan Kondakov, joka syntetisoi elastisen polymeerin vuonna 1901, ja hänen Saksassa tapahtuneen kehityksensä perusteella valmistettiin ensimmäiset synteettisen kumin koe-erät. Saksassa patentti rekisteröitiin synteettisen kumin valmistusprosessille - syyskuussa 1909 sen teki saksalainen kemisti Fritz Hoffmann.

Venäjällä ei kuitenkaan ole vähemmän perusteita vaatia johtajuutta keksinnössä. Samana vuonna 1909, joulukuussa, erinomainen kemisti Sergei Lebedev teki Chemical Societyn kokouksessa raportin hiilivetyjen, kuten divinyylin, termopolymeroinnista ja esitteli ensimmäiset tällä menetelmällä saadut synteettisen kumin näytteet. Tärkeää tässä ei ole vain kronologia, vaan myös se, että juuri tämän keksinnön perusteella syntyi teollinen tuotanto.

Pian sitä seuranneesta ensimmäisestä maailmansodasta ja Venäjän vallankumouksesta tuli jossain määrin nuoren teollisuuden moottori. Neuvostovaltio joutui 20-luvun alussa taloudellisen saarron alaisuuteen ja maa tarvitsi kumia. Neuvostoliiton hallitus julisti vuonna 1926 kansainvälisen kilpailun synteettisen kumin teollisen tuotannon kehittämiseksi. Tutkijat Italiasta ja Ranskasta osallistuivat, mutta heidän saavutuksensa osoittautuivat ylhäältä. Tämän seurauksena taistelu itse asiassa kehittyi Lebedevin ja Boris Byzovin välillä. Jälkimmäinen ehdotti divinyylin tuotantoa öljyraaka-aineista, mutta tuolloin tekniikan taso ei sallinut sen toteuttamista. Tämän seurauksena voitto meni Lebedeville - Neuvostoliiton synteettinen kumiteollisuus päätettiin perustaa etyylialkoholista valmistetun butadieenin perusteella. Vuonna 1931 Lebedev sai tämän menetelmän kehittämisestä Leninin ritarikunnan ja hänet valittiin pian Neuvostoliiton tiedeakatemiaan. Tästä on kirjoitettu paljon ulkomailla, ja Thomas Edison, kuuluisa amerikkalainen keksijä, totesi julkisesti, että hän "yritti henkilökohtaisesti hankkia synteettistä kumia ja tuli vakuuttuneeksi, että se oli mahdotonta, joten Neuvostoliiton maasta tulevat raportit ovat toinen valhe".

Siitä huolimatta maailman ensimmäinen synteettisten kumien tuotantolaitos ilmestyi vuonna 1932 Jaroslavliin. Samana vuonna siihen lisättiin kaksi muuta - Efremovissa ja Voronezhissa. Ja juuri ennen sotaa Kazanin tehdas otettiin käyttöön. Kaikki neljä tehdasta rakennettiin saman suunnitelman mukaan, kunkin kapasiteetti 10 tuhatta tonnia vuodessa. Tehtaita piti rakentaa lähelle alkoholin tuotantopaikkoja, ja tuolloin se valmistettiin pääasiassa perunan latvoista ja jätteistä. Mutta natriummetallia käytettiin katalyyttinä. Se tuskin oli menestynein ratkaisu, mutta varmasti edullisin. Ja kumia kutsuttiin "natriumbutadieeniksi".

Saksa oli seuraava synteettisten kumien valmistuksessa - myös poliittisista syistä. Toisen maailmansodan päätyttyä Saksa erotettiin luonnonkumimarkkinoilta ja alkoi valmistaa synteettisiä kumia, joilla oli hyvä teoreettinen perusta. Saksa valitsi toisen tien polymerointi. Sen ensimmäiset kumit perustuivat prosessiin kopolymerointi styreeni ja butadieeni vesiemulsiossa - menetelmä, joka on varmasti edistyneempi kuin natriumin käyttö. Näiden kumien teollinen tuotanto aloitettiin vuonna 1936 Schkopaun kaupungissa. Ennen toisen maailmansodan loppua synteettisen kumin tuotantoyritysryhmän kokonaiskapasiteetti oli 170 tuhatta tonnia vuodessa.

Kolmas teräksentuottaja on Yhdysvallat. Myös sodan aikana ja myös luonnonkumin markkinoiden menettämisen vuoksi. Vuoden 1942 alussa Japani valloitti Indokiinan, Malajan ja Hollannin Länsi-Intian, joissa tuotettiin yli 90 % luonnonkumista. Kun Japani hyökkäsi Pearl Harboriin ja Yhdysvallat astui toiseen maailmansotaan, myynti Uuteen maailmaan lopetettiin. Yhdysvaltain hallitus aloitti oman teollisuuden perustamisen, ja alle kolmessa vuodessa rakennettiin 51 tehdasta. Sodan jälkeen nämä tehtaat yksityistettiin.

Vuoden 1945 voitto antoi Venäjän synteettisen kumiteollisuuden uudet kasvumahdollisuudet. Korvausehtojen mukaan Neuvostoliitto poisti tehtaan Shkopausta - se koottiin uudelleen Voronezhissa. Näin ollen toimialamme on mukauttanut tekniikkaa kopolymerointi butadieeni ja styreeni ja jotkut muut tekniikat. Tämän seurauksena rengasteollisuus sai korkealaatuisemman styreenibutadieenikumin.

Neuvostoliitosta ei siis tullut vain kumin teollisen tuotannon edelläkävijä, vaan se loi myös suurimman määrän sen tyyppejä. Sodan jälkeen päätettiin valmistaa divinyyliä synteettisestä alkoholista luonnollisen alkoholin sijaan, jota varten rakennettiin viisi tehokasta tehdasta Orskiin, Gurjeviin, Groznyihin, Ufaan ja Novokuybyshevskiin. Uusia tehtaita rakennettiin muun muassa kumin tuotantoa varten öljystä ja muista raaka-aineista. Lopulta Neuvostoliitossa kehitettiin ja otettiin tuotantoon synteettisen polyisopreenikumin (SRI) tuotanto, joka on ominaisuuksiltaan samanlainen kuin luonnonkumi.

Synteettisten kumien valmistus

Yleinen järjestelmä erityyppisten synteettisten kumien valmistukseen on esitetty kuvassa:

Suurin vaikeus kumin tuotannossa on tarve eristää monomeerit erilaisia ​​tyyppejä. Ja tässä prosessi tulee etualalle kaasun fraktiointi- kaasunkäsittelylaitoksista tulevien hiilivetyseosten erottaminen yksittäisiksi komponenteiksi (katso luku 2). Laaja fraktio kevyitä hiilivetyjä tai muita seoksia toimitetaan HFC:hen, jossa ne tuotetaan nesteytetyt kaasut varten pyrolyysi, butaani, pentaani, isopentaani, isobutaani. Muita butaanin ja isobutaanin lähteitä ovat jalostuskaasut.

Sen jälkeen nämä alkaanit alistettu dehydraus(vetymolekyylin poistaminen) kaksoissidosten saamiseksi - olefiinit tai dieenit. Siten isobuteeni muodostuu isobutaanista, isopreeni pentaanista, kumiteollisuuden toiseksi tärkeimmistä dieenistä. Butadieeni (divinyyli) saadaan butaanista. Tämän aineen lähde on myös pyrolyysi tuotannosta ja nestemäisistä tuotteista pyrolyysi lisäksi vapautuu isopreenia. Lisäksi isopreenia voidaan saada isobutyleenistä ja formaldehydistä kahdessa vaiheessa.

Kuten kopolymeerit dieenejä, käytetään usein styreeniä (sen valmistus on kuvattu luvussa 3.3), samoin kuin metyylistyreenit - styreenin analogit, joita valmistetaan suunnilleen samalla tavalla, vain vaiheessa alkylointi bentseeni ei ole eteeniä, vaan propeenia. Tärkeä kopolymeeri on myös akryylinitriili, typpeä sisältävä aine, joka saadaan propeenista ja ammoniakista.

Tuotannon loppuvaiheessa monomeerit pistetään sisään polymerointi tai kopolymerointi. 1,3-butadieenin polymeeriä kutsutaan polybutadieenikumiksi, ja Venäjällä sitä kutsutaan yleisesti SKD:ksi, mikä tarkoittaa "synteettistä divinyylikumia". Kopolymeeri butadieenia styreenin tai metyylistyreenien kanssa kutsutaan styreenibutadieenikumiksi. Tälle polymeerille on kaksi nimitystä BSK ja DSSC, jotka liittyvät useisiin vaihtoehtoihin prosessin suorittamiseksi polymerointi. Kopolymeeri butadieenia, jossa on akryylinitriiliä, kutsutaan nitriilibutadieenikumiksi (BNRS tai SKN). Isopreenipolymeeriä kutsutaan isopreenikumiksi (ISR), se on ominaisuuksiltaan ja rakenteeltaan lähimpänä luonnonkumia. Mutta isopreeni-isobuteenikopolymeeriä kutsutaan butyylikumiksi (BR).

Kuvattujen lisäksi on olemassa myös ns. EPDM-kumia. Mutta kumit sisään kirjaimellisesti Ne ovat tuskin sanoja - ne ovat eteenin ja propeenin kopolymeerejä, joihin on lisätty pieni dieenikomponentti. Halogenoituja kumia valmistetaan myös Venäjällä, kun polymeerejä käsitellään kloorilla tai bromilla, jotka "istuvat" polymeeriketjussa. Ja lopuksi on olemassa kokonainen luokka aineita nimeltä termoplastiset elastomeerit(TEP) ovat kopolymeerikoostumuksia, joiden koostumus on melko monimutkainen. TPE:n ainutlaatuisuus on, että ne ovat joustavia, kuten kumia, mutta samalla niitä voidaan käsitellä samoilla menetelmillä kuin kestomuoveja.

Synteettiset kumit SIBURilla

SIBUR-petrokemian holdingyhtiön kumiliiketoimintaa edustaa kolme voimakasta tehdasta. Nämä ovat Voronezhsintezkauchuk, Togliattikauchuk ja Krasnojarskin synteettinen kumitehdas. SIBUR on kumikapasiteetin suhteen kuudenneksi maailmassa.

Holdingin yritykset valmistavat kahdeksan erilaista tuotetta: SKD, BSK, DSSC, BNKS ja TEP Voronezhissa, BSK, BK ja SKI Toljatissa ja BNKS Krasnojarskissa. Näin ollen SIBURin kumiliiketoiminta kuluttaa butadieenia, styreeniä, akryylinitriiliä, isopreeniä ja isobutyleeniä.

Esimerkiksi tilalaitokset saavat butadieenia rautateitse pyrolyysi SIBUR-Neftekhimin ja Tomskneftekhimin kapasiteetit sekä LUKOIL-ryhmän Stavrolen butaani-buteenifraktion muodossa, josta divinyyli eristetään. Isopreenia valmistetaan pääasiassa Togliatissa isobutyleenistä kaksivaiheisella menetelmällä formaldehydillä. Styreeni tulee Sibur-Khimpromilta sekä kolmansilta osapuolilta: Salavatnefteorgsintez, Nizhnekamskneftekhim. Akryylinitriiliä toimittaa LUKOIL-konsernin Saratovorgsintez sekä valkovenäläinen Polymir-yritys.

Puhdistuksen jälkeen monomeerit lähetetään osoitteeseen polymerointi. Tämä prosessi tapahtuu eri ympäristöissä. Esimerkiksi polybutadieenikumin SKD ja kumin BSK valmistuksessa käytetään vettä, johon lisätään valmiin kumin, butadieenin, styreenin ja polymeroinnin initiaattorit. Prosessi muistuttaa raejuuston muodostumista - massan tilavuus kasvaa, kiinteän aineen kokkareet tarttuvat yhteen. Ja isopreeni polymeroituu kevyissä hiilivetyliuottimissa.

Reaktion päätyttyä vesi tai liuottimet poistetaan polymeeristä ja kumit lähetetään kuivattavaksi ja briketoitavaksi. On huomionarvoista, että yli 80% tuotetusta kumista viedään (josta kolmasosa määrästä menee Kiinaan) - Venäjällä ei yksinkertaisesti ole riittäviä kulutusmarkkinoita. Samaan aikaan esimerkiksi Voronezhsintezkauchuk valmistaa neodyymikatalyytillä styreeni-butadieenikumia, joita saksalainen rengasyhtiö Continental käyttää "vihreiden renkaiden" valmistukseen, eli renkaisiin, joiden vierintävastus on alhainen ja säästää moottorin toimintaa, polttoaineen kulutusta ja vastaavasti haitallisten aineiden päästöt . Lisäksi TEP:tä valmistetaan Voronezhissa - tämä on ainutlaatuinen tuotantolaitos Venäjälle, jonka kapasiteetti on 50 tuhatta tonnia vuodessa.

Synteettisten kumien käyttö

Jos otat minkä tahansa tuotteen, joka on valmistettu kumista tai sisältää elementtejä, se ei varmasti ole ilman synteettisiä kumia. Kumia käytetään saniteetti- ja ilmanvaihtolaitteissa, hydraulisissa, pneumaattisissa ja alipainelaitteissa. Kumeja käytetään myös sähkö- ja lämpöeristykseen sekä lääketieteellisissä laitteissa. Rakettiteknologiassa niillä on polttoaineen rooli. Tämän aineen käyttöalue kattaa jopa elintarvikealan - kumia käytetään purukumissa.

Mutta tärkein synteettisten kumien käyttöalue on renkaiden kumin valmistus - nykyään yli 1 miljardia erimuotoista rengasta eri tarkoituksiin valmistetaan vuosittain yli 400 rengastehtaalla maailmassa.

Termoplastisia elastomeerejä käytetään kattomateriaalien ja useiden kumituotteiden valmistuksessa. Mutta mielenkiintoisin ja tärkein maalle on niiden käyttö polymeeri-bitumisideainemateriaalin (PBB) koostumuksessa tien yläkerroksen rakentamiseen. Jos tie on rakennettu PMB:llä, se kestää 2-2,5 kertaa pidempään kuin perinteinen bitumi. Venäjälle sen "ikuisen ongelman" kanssa tämä on erittäin tärkeää. Esimerkiksi Kiinassa lähes 70 % teistä on rakennettu PBB:lle, jossa PBB:n käyttö on kirjattu lainsäädännössä. Venäjän federaatiossa tällaisia ​​teitä on tällä hetkellä vain 1 % kokonaismäärästä.

Synteettisiä latekseja käytetään lateksipohjaisten maalien valmistukseen, matto- ja kangaspäällysteiden pohjan kyllästämiseen ja muihin tiivistys- ja kyllästystöihin sekä laajaan valikoimaan kotitalous- ja lääketieteellisiä tuotteita - ilmapalloja, käsineitä, tutit, elastiset siteet, lääketieteelliset siteet, pyyhekumit, bakterisidinen kipsi, kengät ja vaatteet, katetrit, kuminauhat ja monet muut. Luonnonkumilateksista valmistetut käsineet aiheuttavat monille niitä säännöllisesti työssä käyttäville ihmisille allergioita, jotka johtuvat luonnonmateriaalin sisältämistä proteiineista. Käytettäessä synteettisestä materiaalista valmistettuja käsineitä tämä riski on eliminoitu.

3.6 Muut petrokemian tuotteet

Polyeteeni, polypropeeni, PVC, polystyreeni ja synteettiset kumit ovat suurimpia tonnimääräisiä ja eniten kysyttyjä tuotteita maailmassa. Koko petrokemian tuotteiden valikoima ei kuitenkaan ole läheskään loppunut tähän lyhyeen luetteloon. Petrokemian tuotteet tuottavat monia muita polymeerejä, joita ihmiset käyttävät päivittäin teollisuudessa ja jokapäiväisessä elämässä. Esimerkiksi tunnetut "muoviset" juomapullot on valmistettu polyeteenitereftalaatista (PET), joka on tereftaalihapon ja monoetyleeniglykolin (MEG) kopolymeeri. Tereftaalihappoa valmistetaan para-ksyleenistä (katso luku 2), ja MEG on valmistettu eteenistä. PET:tä ei käytetä pelkästään pullojen raaka-aineena, vaan suurin osa tästä polymeeristä maailmassa käytetään synteettisten kuitujen valmistukseen. Sana "polyesteri" tietyn kankaan koostumuksessa tarkoittaa yleensä PET-kuituja. Petrokemian tilalla SIBUR PET:iä valmistaa SIBUR-PETF-yritys Tveristä. Lisäksi holding omistaa suuren osuuden ja operatiivisen määräysvallan tereftaalihappoa ja polyeteenitereftalaattia valmistavassa baškiiriyrityksessä POLIEF.

Monoetyleeniglykoli puolestaan ​​sisältyy laajaan petrokemian tuotteiden luokkaan perinteisen "orgaanisen perussynteesin tuotteiden" käsitteen mukaisesti. Näitä ovat etyleenioksidi ja glykolit, alkoholit, hapot, fenoli, asetoni, eetterit - aineet, jotka ovat lähes tuntemattomia yleisessä tietoisuudessa, koska niitä käytetään pääasiassa useilla teollisuuden aloilla. Tämän sarjan tärkeimmät tuotteet ovat etyleenioksidi ja monoetyleeniglykoli. Etyleenioksidi tai etyleenioksidi, kuten nimestä voi päätellä, muodostuu eteenin hapettumisesta. Tämä aine on välituote, josta myöhempien muunnosten aikana voidaan saada erilaisia ​​aineita. Yksi niistä, monoetyleeniglykoli, saadaan etyleenioksidista, kun sitä käsitellään vedellä. MEG:tä käytetään jokapäiväisessä elämässä pääasiassa pakkasnesteiden ja pakkasnesteiden komponenttina. Tätä ainetta käytetään myös polyeteenitereftalaatin ja polyuretaanien valmistuksessa. Venäjällä suurin monoetyleeniglykolin tuottaja on SIBUR-Neftekhim.

Butyylialkoholeja käytetään liuottimina ja koostumusten pohjana maali- ja lakkateollisuudessa, hartsien ja pehmittimien valmistuksessa. Vuonna 2009 butyyli- ja isobutyylialkoholien tuotanto Venäjällä oli 258 tuhatta tonnia. Noin puolet näistä määristä tuli petrokemian holding SIBURin yrityksiltä.

Orgaanisten synteesituotteiden luokkaan kuuluvat myös asetoni ja fenoli. Ensimmäinen tunnetaan monille universaalina liuottimena, mutta fenolia ei tunneta laajalti, koska sitä ei käytetä jokapäiväisessä elämässä (poikkeuksena on "karbolihappo", lääketieteessä käytetty fenolin vesiliuos). Fenoli-formaldehydihartsit valmistetaan fenoli-muovien pohjalta, joita käytetään esimerkiksi lastulevyjen (lastulevyjen) ja biljardipallojen valmistuksessa. Asetoni ja fenoli saadaan samanaikaisesti niin sanotulla kumeenimenetelmällä. Tämän ketjun alussa ovat meille jo tutut bentseeni ja propeeni.

Petrokemian teollisuuden valmistamista eettereistä voidaan korostaa metyyli-tert-butyylieetteriä (MTBE), jota käytetään laajalti korkeaoktaanisena moottoribensiinin iskunestolisäaineena. MTBE:tä valmistetaan isobutyleenistä ja metanolista. Lisäksi tämä prosessi on niin valikoiva, että isobuteenia ei tarvitse eristää raaka-aineseoksista (BBF tai BDF, katso luku 2), koska metanoli reagoi vain isobuteenin kanssa. Tätä seikkaa käytetään joskus isobuteenin poistamiseen seoksista "eduksi" - nestemäisen tuotteen saamiseksi. SIBURissa MTBE:tä valmistavat esimerkiksi Tobolsk-Neftekhim ja Togliattikauchuk.

4. SANASTO

Alkaanit (parafiinit, tyydyttyneet hiilivedyt, tyydyttyneet hiilivedyt) - homologinen sarja ei-syklisiä hiilivetyjä, jotka eivät sisällä kaksois- tai kolmoissidoksia. Yksinkertaisin alkaani on metaani, sarjan seuraavat jäsenet (propaani, butaani, pentaani jne.) saadaan lisäämällä eteeniin yksi hiiliatomi - metyyliryhmä. Yleinen kaava sarjalle C n H 2n+2.

Alkeenit (tyydyttymättömät hiilivedyt, tyydyttymättömät hiilivedyt, olefiinit) - homologinen sarja ei-syklisiä hiilivetyjä, jotka sisältävät kaksoissidoksia. Sarjan yksinkertaisin jäsen sisältää kaksi hiiliatomia - eteenin. Tämän jälkeen tulevat propeeni, butyleenit jne. Sarjan yleinen kaava on C n H 2n.

Alkylointi- prosessi alkyylisubstituentin lisäämiseksi orgaaniseen molekyyliin. Sitä käytetään esimerkiksi etyylibentseenin valmistuksessa: tässä tapauksessa bentseeni alkyloidaan eteenillä.

Aromaattiset hiilivedyt- orgaaniset yhdisteet, jotka sisältävät rakenteessa renkaan, jossa on konjugoituja kaksoissidoksia. Petrokemian teollisuudessa tämä nimi viittaa yleensä bentseeniin, tolueeniin ja ksyleeneihin (orto-, meta- ja para-).

Ataktinen polymeeri- polymeeri, jossa molekyyliketjun sivufragmenttien orientaatio suhteessa ketjun akseliin ja toisiinsa on kaoottinen.

Vakaa kaasubensiini, BGS- kaasukondensaatin stabilointituote. Seos nestemäisiä hiilivetyjä, joilla on erilaisia ​​rakenteita, jotka edustavat öljyn bensiini-kerosiinifraktioita.

Butaani-buteenifraktio (BBF) - katalyyttisen krakkausprosessin kaasumainen tuote, joka sisältää normaaleja (haarautumattomia) alkaaneita ja alkeeneja, joissa on 4 hiiliatomia.

Tyhjiötislaus -tekninen prosessiöljyhiilivetyseosten erottaminen komponenteiksi alennetussa paineessa niiden kiehumispisteiden eron perusteella. Alennetun paineen käyttö mahdollistaa komponenttien kiehumispisteiden alentamisen, koska ilmanpaineessa raskaat komponentit hajoavat ennen kuin ne kiehuvat pois. Tyhjiötislausta käytetään ilmakehän tislausjäämien (polttoöljy) hienompaan erotukseen. Sen tuotteita ovat kaasuöljyt ja tähteet (esim. terva). Tyhjiökaasuöljyjä käytetään dieselpolttoaineen komponentteina sekä katalyyttisen krakkausprosessin raaka-aineina ja monissa muissa.

Kovetus- kumin muodostus kumista vulkanointiaineiden, esimerkiksi rikin, vaikutuksesta. Se koostuu kumin polymeeriketjujen silloittamisesta yhteen yhdeksi avaruudelliseksi verkostoksi.

Erittäin elastinen tila - fysikaalinen tila, johon kiinteä polymeeri muuttuu kuumennettaessa. Sille on tunnusomaista tässä tilassa olevan polymeerin kyky muuttaa muotoaan palautuvasti, kun siihen kohdistetaan pieni kuormitus.

Viskoosi virtaustila - fyysinen tila, johon erittäin elastinen polymeeri muuttuu kuumennettaessa. Tässä tilassa polymeerit voivat virrata.

Kaasun kondensaatti- rakenteeltaan erilaisia ​​nestemäisiä hiilivetyjä, jotka ovat säiliöolosuhteissa kaasumaisessa tilassa ja sekoittuneet maakaasuun kaasun lauhdekentissä. Uutettaessa ne tiivistyvät ja muuttuvat nesteeksi. Käsittelyn aikana kaasukondensaatti on stabiloitava, eli siitä on poistettava liuenneet kevyet hiilivedyt - propaani, butaani jne.

Kaasunkäsittelylaitos (GPP) - yritys, jossa tapahtuu kuivaamista, rikinpoistoa (rikkiyhdisteiden poistoa) ja siihen liittyvän öljyn tai maakaasun erottamista komponenteiksi - metaaniksi ja muiksi hiilivedyiksi.

Kaasun fraktiointi - teknologinen prosessi kaasuseosten (esimerkiksi maakaasunesteiden) erottamiseksi ainesosaan oleviksi yksittäisiksi hiilivedyiksi tai suppeammiksi seoksiksi nesteytettyjen hiilivetykaasujen tuottamiseksi.

Kaasun fraktiointiyksikkö (HFC, CGFU) - käytetään kevyiden hiilivetyjen seosten erottamiseen yksittäisiksi komponenteiksi tai suppeammiksi seoksiksi - nesteytetyiksi hiilivetykaasuiksi.

Homopolymeeri - polymeeri, joka koostuu yhden tyyppisistä monomeereistä.

Dehydraus- prosessi vetymolekyylin poistamiseksi orgaanisesta yhdisteestä. Sitä käytetään teollisesti olefiinien ja dieenien valmistukseen.

Isotaktinen polymeeri- polymeeri, jossa molekyyliketjun kaikki sivufragmentit

suunnattu tiukasti ketjun akselin toiselle puolelle.

Inhibiittori - aine, jota ei kuluteta kemiallisen reaktion aikana, mutta joka osallistuu siihen ja hidastaa prosessin nopeutta. Katalyytin antipodi.

Polymeroinnin initiaattorit - aine, joka viedään polymerointiprosessiin muodostamaan aktiivisia hiukkasia (ioneja, radikaaleja) ja siten laukaisemaan polymeerin muodostumisen ketjureaktion.

Katalyytti - aine, jota ei kuluteta kemiallisen reaktion aikana, mutta joka osallistuu siihen ja kiihdyttää prosessia tai vaikuttaa reaktion tasapainoon, toisin sanoen mahdollistaen joissain tapauksissa kohonneiden lämpötilojen ja/tai paineen käytön poistamisen.

Katalyyttinen krakkaus- öljynjalostuksen toissijainen prosessi, jonka ydin on pitkien hiilivetymolekyylien pilkkominen lyhyemmiksi. Se on petrokemian raaka-aineiden lähde, kuten propaani-propeenifraktio.

Katalyyttinen reformointi- sekundäärinen öljynjalostusprosessi, jonka ydin on hiilivetyketjujen muuntaminen aromaattisiksi yhdisteiksi - polttoainekomponenteiksi ja petrokemiallisiksi raaka-aineiksi.

Öljyn imeytyslaitos - teknologinen laitteisto, joka on suunniteltu siihen liittyvän öljykaasun käsittelyyn - joka erottaa suuren osan kevyistä hiilivedyistä ja kuivasta erotetusta kaasusta. Toimintaperiaate on ero hiilivetykaasujen liukenemiskyvyssä öljyympäristöissä. Kuivan kaasun komponentit (pääasiassa metaani, mutta myös etaani) eivät liukene, mutta komponentit, joissa on enemmän kuin 2 hiiliatomia, liukenevat.

Monomeeri - polymeerin komponentti, sen rakenneyksikkö, polymeroitumiseen tai polykondensaatioon kykenevä molekyyli. Tyypillisesti sisältää yhden (olefiinit) tai kaksi (dieenit) kaksoissidosta, jotka osallistuvat polymerointiin.

Alhaisen lämpötilan imeytyminen - Teknologinen prosessi siihen liittyvän öljykaasun käsittelemiseksi laajan kevyiden hiilivetyjen jakeen erottamiseksi kuivasta erotetusta kaasusta. Periaate on ero hiilivetykaasujen kyvyssä liueta nesteisiin (usein nestemäiseen propaaniin). Kuivan kaasun komponentit (pääasiassa metaani, mutta myös etaani) eivät liukene, mutta komponentit, joissa on enemmän kuin 2 hiiliatomia, liukenevat.

Matalan lämpötilan kondensaatio - Teknologinen prosessi siihen liittyvän öljykaasun käsittelemiseksi laajan kevyiden hiilivetyjen jakeen erottamiseksi kuivasta erotetusta kaasusta. Teknologia perustuu raaka-ainekomponenttien erottamiseen niiden asteittaisen jäähtymisen ja kondensoitumisen aikana: Alle -42°C jäähtyessään NGL-komponentit muuttuvat nestemäisiksi ja kuivat kaasukomponentit (metaani ja etaani) erottuvat kaasumaisessa tilassa.

Normaalit hiilivedyt - hiilivedyt, joilla on haarautumaton, lineaarinen ketjurakenne.

Jalostamo- Jalostamo. Se jalostaa öljyä polttoaineiksi ja öljyiksi ja tuottaa myös petrokemian raaka-aineita - suoravirtausbensiiniä, nesteytettyjä kaasuja, propeenia, butaani-buteenifraktiota, aromaattisia yhdisteitä jne.

Oktaaniluku- polttoaineen räjähdysvastuksen mitta, toisin sanoen polttoaineen kyky vastustaa itsesyttymistä, kun se puristetaan bensiinimoottorin polttokammioon. Nimi tulee siitä, että tavanomaisessa iskunkestoasteikossa normaalioktaaniluku on annettu 100.

Olefiinit - katso alkeenit.

Tislaus (tislaus) - fysikaalinen ja teknologinen prosessi nesteiden seosten erottamiseksi komponenttien kiehumispisteiden erojen perusteella.

Pyrolyysi- hiilivetyjen raaka-aineiden lämpöhajotusprosessi eteenin, propeenin, bentseenin, butadieenin, vedyn ja useiden muiden tuotteiden valmistamiseksi.

Liittynyt öljykaasu, APG -öljyntuotannon tuote. Säiliöolosuhteissa se liukenee öljyyn ja vapautuu, kun fossiili uutetaan pintaan. Liitännäiskaasun koostumus vaihtelee suuresti, mutta sen pääkomponentti on metaani, samoin kuin osa etaanista, pentaanista ja butaaneista jne.

Polymeerit- orgaaniset aineet, jotka ovat pitkiä molekyyliketjuja, jotka koostuvat identtisistä fragmenteista - monomeerit.

Polymerointi - kemiallinen reaktio (ja myös vastaava teknologinen prosessi) polymeerien muodostuksessa niiden ainesosista - monomeereistä.

Propaani-propeenifraktio - kaasumaisten hiilivetyjen seos, joiden hiiliatomien lukumäärä on 3, muodostuu öljynjalostuksen katalyyttisen krakkausprosessin aikana.

Suoravirtausbensiini (bensiini) - tuote ensisijainen tislausöljy, normaalirakenteisten hiilivetyjen fraktio, jonka hiiliatomien lukumäärä on tavallisesti 5-9 ja kiehumispisteet jopa 180 °C. Se on tärkeä raaka-aine petrokemianteollisuudelle.

Oikaisu- prosessi ja teknologia aineiden erottamiseksi, joka perustuu höyryjen asteittaiseen haihtumiseen ja kondensoitumiseen.

Nesteytetyt hiilivetykaasut (LPG) - paineen alaisena puristetut hiilivetykaasut tai niiden seokset, joiden kiehumispiste on -50 - 0 °C. Tärkeimmät nestekaasut ovat propaani, butaani, isobutaani, erirakenteiset butyleenit ja niiden eri koostumukset seokset. Niitä tuotetaan pääasiassa siihen liittyvästä öljykaasusta sekä öljynjalostamoissa.

Syndiotaktinen polymeeri- polymeeri, jossa molekyyliketjun sivufragmenttien suuntaus suhteessa ketjun akseliin vaihtelee tiukasti: jokainen seuraava fragmentti on suunnattu vastakkaiseen suuntaan kuin edellinen.

Kopolymeeri - polymeeri, joka koostuu erityyppisistä monomeereistä.

Kopolymerointi - polymeeriketjujen muodostusprosessi erityyppisistä monomeereistä.

Konjugoidut dieenihiilivedyt (dieenit)- ei-sykliset hiilivedyt, jotka sisältävät kaksi kaksoissidosta, joita erottaa yksittäinen sidos. Ne muodostavat homologisen sarjan, jolla on yleinen kaava C n H 2 n-2. Yksinkertaisin edustaja on 1,3-butadieeni.

Lauhteen stabilointi - teknologinen prosessi kaasukondensaatin prosessoimiseksi, jossa erotetaan siitä kevyitä kaasuja (metaani, etaani ja suuri osa kevyitä hiilivetyjä) stabiilin kondensaatin ja useiden muiden tuotteiden tuottamiseksi.

Stereosäännölliset polymeerit- polymeerit, joilla on selkeästi jäsennelty yksiköiden sijainti avaruudessa ja suhteessa toisiinsa.

Suspensiopolymerointi- vesiliukoisilla orgaanisilla aineilla tai epäorgaanisilla suoloilla stabiloidun nestemäisen monomeerin emulsion (sen pisarat, jotka eivät sekoitu väliaineeseen, tavallisesti veteen) polymerointi muodostaen polymeerisuspension, eli kiinteän aineen suspension nestemäinen väliaine. Polymeroinnin initiaattori liukenee monomeeriin. Itse polymeeriketjun kasvuprosessi tapahtuu monomeeripisaroissa.

Dry stripped kaasu (DSG) - siihen liittyvän öljyn tai maakaasun jalostustuote. Se on metaania, jossa on pieniä sekoituksia muita hiilivetyjä. Käytetään ensisijaisesti polttoaineena.

Kestomuovit tai termoplastiset polymeerit- polymeerimateriaalit, jotka voivat pehmentyä asteittain kuumennettaessa ja muuttua ensin erittäin elastiseksi ja sitten viskoosiksi virtaavaksi tilaan, mikä mahdollistaa niiden muovauksen eri menetelmillä (valu, ekstruusio, lämpömuovaus jne.). Jäähtyessään kestomuovit kovettuvat uudelleen.

Termoplastiset elastomeerit - polymeerimateriaaleja, joilla on sekä kumeille ominaisia ​​elastisia ominaisuuksia että kestomuovien ominaisuuksia eli kykyä palautuvasti muuntua lämpötilan vaikutuksesta.

Fraktio C2+- hiilivetyjen seos, jossa on vähintään 2 hiiliatomia. Useimmiten tämä käsite viittaa kevyisiin hiilivetyihin, joissa on enintään 5 hiiliatomia.

Ketjureaktiot - kemialliset reaktiot, joissa aktiivisen hiukkasen ilmestyminen aiheuttaa suuren määrän (ketju) peräkkäisiä inaktiivisten molekyylien muunnoksia.

Laaja fraktio kevyitä hiilivetyjä (NGL)- siihen liittyvän öljyn tai maakaasun käsittelytuote. Haihtuvien hiilivetyjen seos, jossa on 2-5 hiiliatomia. Arvokkaita petrokemian raaka-aineita.

Elastomeerit - polymeerejä, joille on ominaista erittäin elastiset ominaisuudet normaaleissa olosuhteissa, eli ne voivat muuttua palautuvasti.

Emulsiopolymerointi- pinta-aktiivisilla aineilla (pinta-aktiivisilla aineilla) stabiloidun monomeeriemulsion (monomeerin tai sen liuoksen pisaroita, jotka eivät sekoitu väliaineeseen, yleensä veteen) polymerointi muodostaen polymeerisuspension, eli kiinteän aineen suspension nesteessä keskikokoinen. Monomeeri-initiaattori liukenee veteen. Itse polymeeriketjun kasvuprosessi tapahtuu surfaktanttimisellien sisällä.

Muistakaamme, että katalyyttinen reformointi on yksi öljynjalostusprosesseista; sen avulla voidaan saada aromaattisia hiilivetyjä, kuten bentseeniä, lineaarisista hiilivedyistä. Aromaattisilla hiilivedyillä on korkeampi oktaaniluku ja niitä käytetään bensiinin komponentteina. Osaa niistä käytetään petrokemian raaka-aineina. Lisätietoja katalyyttisestä reformoinnista ja pyrolyysistä on luvussa 2.

Toisin sanoen polymerointiin osallistuu monen tyyppisiä monomeereja. Katso lisätietoja kohdasta 2.3.3.

Yksi petrokemian tuotteista. Sitä saadaan ammoniakista ja propeenista, ja se sisältää myös kaksoissidoksen, jonka ansiosta se voi osallistua polymerointireaktioon.

PETROKEMIAN

kemian ala, joka tutkii koostumusta, ominaisuuksia ja kemiaa. öljyn ja luonnon komponenttien muuntaminen kaasua sekä niiden käsittelyprosesseja.

Historiallinen viittaus. N.:n tutkimuksen alku juontaa juurensa 1800-luvun viimeiseltä neljännekseltä. (noin 1880), kun teollinen. Öljyntuotanto maailmassa (pääasiassa Venäjällä ja USA:ssa) nousi 4-5 miljoonaan tonniin/vuosi. D. I. Mendelejevin, F. F. Beilshteinin, V. V. Markovnikovin, K. Englerin teosten kautta käynnistettiin tutkimuksia hajoaneiden öljyjen hiilivetykoostumuksesta. talletukset, ch. arr. Kaukasia, öljyanalyysin instrumenttien ja menetelmien kehittäminen, mallihiilivetyjen synteesi. In con. 19-alkuinen. 1900-luvulla Ensimmäiset työt suoritettiin öljyhiilivetyjen kloorauksesta ja hydrokloorauksesta (Markovnikov), niiden nitrauksesta (M.I. Konovalov, S.S. Nametkin) ja nestefaasihapetuksesta (K.V. Kharichkov, Engler) sekä katalyyttisestä. korkealla kiehuvien hiilivetyjen muunnokset (V. N. Ipatiev, N. D. Zelinsky).

Ensimmäinen tanssiainen. petrokemian tuote syntetisoitiin lämpöpakokaasuista. krakkausöljy (1920, USA). Teollisuuden joukkomuutos org. synteesi kivihiilen raaka-aineista öljyksi ja kaasuksi, joka tapahtui 1950-60-luvulla, stimuloi N:n erottamista itsenäisiksi. kemian tieteellisen tutkimuksen suunta.

Tieteellisesti ja teknisesti kirjallisuuden termi "N." alkoi ilmestyä vuosina 1934-40, ja vuoden 1960 jälkeen sitä alettiin käyttää osoittamaan tieteellistä suuntaa ja tieteenalaa. Tästä eteenpäin aikaisempaa termiä "öljy" käytetään vain suppeassa merkityksessä - osoittamaan öljyn koostumuksen ja ominaisuuksien tutkimusta harjoittavan N:n suuntaa.

Päätehtävät ja ohjeet. N:n päätehtävänä on tutkia ja kehittää menetelmiä ja prosesseja öljyn ja luonnonvarojen komponenttien käsittelyyn. kaasu, ch. arr. hiilivedyt, suuren kapasiteetin org. ensisijaisesti käytetyt tuotteet raaka-aineena viimeiselle. niihin perustuvien kaupallisten kemikaalien tuotanto. tuotteita tiettyjen kuluttajien kanssa. St. you (erot, voiteluöljyt, liuottimet, pinta-aktiiviset aineet jne.). Tämän tavoitteen saavuttamiseksi N. tutkii öljyn hiilivetyjen ominaisuuksia, tutkii öljyn sisältämien hiilivetyjen ja heteroatomisten yhdisteiden seosten koostumusta, rakennetta ja muunnoksia sekä öljyn ja luonnonvarojen käsittelyssä syntyneiden seosten koostumusta, rakennetta ja muunnoksia. kaasua N. toimii ensisijaisesti. hiilivetyjen monikomponenttiset seokset ja niiden toiminnot, johdannaiset, ratkaisee tällaisten seosten jakautumisen hallinnan ongelmia ja toteuttaa öljykomponenttien kohdennetun käytön.

Tutkivan tutkimuksen tehtävänä on löytää pohjimmiltaan uusia ratkaisuja ja menetelmiä, jotka viime kädessä. toteutus teknologian muodossa. prosessit voivat muuttaa teknologiaa laadullisesti. petrokemian taso tuotantoa

Sovellettavan tutkimuksen ja kehityksen erityistehtävät määräytyvät petrokemian vaatimusten mukaan. ja öljynjalostusteollisuudessa, ja niitä sanelee myös koko kemianteollisuuden kehityslogiikka. Tieteet.

Ongelmansa ratkaisemiseksi N. käyttää kattavasti org.:n menetelmiä ja saavutuksia. ja fyysistä kemia, matematiikka, lämpötekniikka, kybernetiikka ja muut tieteet. Syynä on selkeästi ilmaistu sovellettu tutkimuksen painopiste petrokemian kehityksessä. prosesseja käytetään laajasti ja testataan koelaitoksissa jne. mittakaava (katso Laajamittainen siirtymä). Tieteellinen tutkimus N:ssä kehittyy seuraavasti. perus suunnat: kemian opiskelu. öljyjen koostumus, öljyhiilivetyjen keskinäinen muuntaminen, funktionaalisten synteesi. öljyn ja kaasun raaka-aineista peräisin olevat hiilivetyjohdannaiset.

Öljyjen kemiallisen koostumuksen tutkimus paljastaa hiilivetyjen, heteroatomisten ja metallipitoisten yhdisteiden jakautumismalleja. öljyissä ja niiden jakeissa riippuen kentästä, syvyydestä ja öljyntuotannon olosuhteista (ks. Öljy). Tällaisten mallien tunteminen mahdollistaa tietopankkien luomisen öljyistä ja suosittelee eniten. ruokavalio öljyn, öljyjakeiden ja komponenttien käsittely- ja käyttötavat. Öljyn koostumuksen syvempään tutkimiseen tehostetaan olemassa olevia analyysimenetelmiä ja kehitetään uusia käyttämällä monimutkaista kemiaa. ja fysikaalis-kemiallinen analyysimenetelmät (optinen, NMR jne.).

Tutkimus hiilivetyjen muuntamisesta öljyssä tarjoaa tieteellisen perustan prosesseille öljynjalostus-vastaanotto moottoripolttoaineet, niiden korkeaoktaaniset komponentit (C6-C9-isoparafiinit, aromaattiset), monomeerit ja välituotteet (propeeni, bentseeni, tolueeni, butadieeni, ksyleenit) muista öljykomponenteista, ch. arr. suorat parafiinit ja nafteenit. Tätä tarkoitusta varten tutkitaan lämpölämmön kuvioita ja mekanismia. ja katalyyttinen yksittäisten hiilivetyjen ja niiden seosten muunnoksia, suorittaa uusien ja modifioitujen etsintää, kehittämistä ja soveltamista. katalyytit, tutkia reaktiokomponenttien keskinäistä vaikutusta. seokset liuoksen suunnassa krakkauksen, pyrolyysin, dehydrauksen, isomeroinnin, syklisoinnin jne. aikana. Tällainen tutkimus mahdollistaa olemassa olevien öljynjalostusprosessien parantamisen ja uusien kehittämisen tavoitteena syventää sitä 75-85 %:iin ja saavuttaa korkea -laadukkaita tuotteita. öljytuotteet, hyödyntää öljyn heteroatomisia komponentteja. Myös N.:lle uusien biokemiallisten, plasmakemiallisten ja fotokemiallisten teknologioiden tutkimus ja käyttö ovat lupaavia. ja muut menetelmät piirien stimuloimiseksi.

Sy n t e s f u n k t i o n. Hiilivetyjohdannaiset (petrokemiallinen synteesi) - kehitys tieteellisiä perusteita tehokkaita suoria tai matalavaiheisia menetelmiä tärkeimpien toimintojen saavuttamiseksi. johdannaiset (aldehydit, karbonaatit, eetterit, amiinit, nitriilit, halogeeni- ja rikkipitoiset johdannaiset), jotka perustuvat maaöljyyn ja luonnonhiilivetyihin. kaasu, välituotteet ja öljynjalostusjätteet. Esimerkkinä on uusien lupaavien menetelmien luominen happea sisältävien yhdisteiden selektiiviseen synteesiin. käyttämällä yksivaiheisia hapetusliuoksia hajoaa. hiilivedyt hapella ja olefiinien karbonylointi hiilioksideilla.

Petrokemian tuotanto. Tieteellisen tutkimuksen tulokset ja saavutukset N.:n alalla ovat käytännöllisiä. sovellus tuotannossa pl. suuritonniinen org. välituotteet. Öljy- ja kaasuraaka-aineiden etuna muihin tyyppeihin (hiili, turve, kasvit ja eläimet jne.) nähden on, että sen monimutkainen käsittely mahdollistaa samanaikaisesti laajan valikoiman välituotteita eri tarkoituksiin. chem. tuotantoa

Neftekhim. tuotanto alkaa primääristen petrokemian tuotteiden tuotannosta. öljynjalostuksen osittain toimittamat tuotteet, esim. suorajuoksuinen bensiini, erittäin aromaattinen. katalyyttiasennuksista reformointi ja pyrolyysi, parafiinien ja olefiinien alemmat fraktiot, kaasuöljy sekä niistä vapautuvat neste- ja kiintoaineet. Perustuu primaarisiin petrokemikaaleihin. tuotteet (pääasiassa tyydyttymättömät ja aromaattiset hiilivedyt), tuotetaan toissijaisia ​​tuotteita, joita edustavat erilaiset. org-luokat yhdisteet (alkoholit, aldehydit, karbonaatit, amiinit, nitriilit jne.); perustuu toissijaisiin (ja osittain ensisijaisiin) lopputuotteisiin (hyödyke) (katso kaavio). Öljyn ja kaasun nestemäiset, kiinteät tai kaasumaiset hiilivedyt (pääasiassa n-alkaanit) ovat mikrobiolin raaka-aineita. rehutuotteiden synteesi (katso mikrobiologinen synteesi).

Neftekhim. tuotannolle on ominaista muiden kuin polttoainetuotteiden tuotanto, rajoitettu ja vakaa tuotevalikoima (noin 50 kappaletta) ja suuri tuotanto. Petrokemian tila ja kehitys. tuotannolla on ratkaiseva vaikutus koko kansantalouden kemialisoitumisen tahtiin ja mittakaavaan ja ennen kaikkea synteettisten aineiden tuotantoon. ja maalit ja lakat, kumituotteet. Tuotteet, rehuaineet ja muut. Tämän ansiosta N:n kehitys määrää monien edistymisen. muilla kansantalouden sektoreilla, joilla sitä pääasiallisesti toteutetaan. raaka-aineiden ja energian tuotto ja säästöt kyseisistä öljytuotteista.

Neftekhim. tuotanto on pääsääntöisesti jatkuvavirtaista, joka suoritetaan suuren yksikkökapasiteetin yksiköillä korkeammalla lämpötilat ja paineet sekä laajalle levinnyt erilaisten. katalyytit. Modernille tuotannolle on ominaista korkea automaatio, tietokoneiden ja on-line-analysaattoreiden käyttö tekniikan valvontaan ja hallintaan. käsitellä asiaa. Petrokemian teollisuudelle Toimialalle kokonaisuutena on myös ominaista tuotannon erikoistuminen ja keskittäminen, kehittynyt toiminnallisuus. raaka-aineiden ja tuotteiden yhteydet (yhteistyö) öljynjalostukseen ja polymeerien tuotantoon.

Lähinnä petrokemian tuotteita. materiaali-, pääoma- ja energiaintensiivisten esineiden tuotanto. Mitä tulee 1 tonnin petrokemian raakaöljyn tuotantoon. tuote vaatii raaka-aineena kustannuksia 1,5-3 tonnia ja energialähteenä vielä 1-3 tonnia (yhteensä 2,5-6 tonnia). Tässä suhteessa raaka-aineiden osuus kustannuksista on suuri (65-85 %), tuotantokustannukset ja voitot suhteellisen alhaiset. Kiireellinen tehtävä taloudellisen tehokkuuden tehostamiseksi ja lisäämiseksi. petrokemian tehokkuutta tuotanto on ratkaistu kemiallisella tekniikalla. (uusien, valikoivampien ratkaisujen ja katalyyttien käyttö, työolot, helpommin saatavilla olevien ja halvempien raaka-aineiden houkutteleminen ja tehokkaammat toimintatavat jne.) sekä organisatorinen ja taloudellinen. tekijät (tuotanto ja yksiköiden yhdistäminen, yhteistyö ja prosessien, laitteistojen ja tuotannon yhdistäminen).

Neftekhim. tuotantoon liittyy yleensä ympäristöä saastuttavien sivutuotteiden muodostumista. Ratkaisu ympäristöasioihin saavutetaan lisäämällä prosessien valikoivuutta, luomalla vähäjäteisiä teknologioita sekä raaka-aineiden ja jätteiden kokonaisvaltaista käsittelyä.

Chem. Yli 8 % maailmanlaajuisesti tuotetusta öljystä käytetään nyt jalostukseen. Yksittäisten maiden osalta nämä luvut vaihtelevat ja Neuvostoliiton osalta noin. 7 %, USA:lle 12 %. Tonneissa suhteessa petrokemian teollisuuteen kulutettujen öljytuotteiden kokonaismäärään. tarkoituksiin, käytetty luonnonmukaisesti. kaasua. Sen tuotannon osuus menee kemianteollisuudelle. Jalostusaste on 12 % maailmassa, 11 % Neuvostoliitossa ja 15 % Yhdysvalloissa.

Petrokemian kokonaistuotanto. tuotteet maailmassa m.b. arviolta 300 miljoonaa tonnia vuodessa (1987-88). Taulukossa Arvioidut tiedot maailman tuotannosta esitetään. laajamittaiset petrokemian tuotteet Tuotteet.

Neuvostoliitto on merkittävä eteenin, metanolin, propeenin, fenolin jne. 3,1, 3,2, 1,42 ja 0,5 miljoonaa tonnia (1988). Vuosina 1980-88 petrokemian tuotannon määrä. tuotanto Neuvostoliitossa kasvoi lähes 1,5-kertaiseksi.

JOIHIN PETROKEMIAN TUOTTEIDEN MAAILMAN TUOTANNON MÄÄRÄ JA KAPASITEETTI (1986-88, MILJOONAA T/VUOSI)

Vaikka maailman öljyntuotanto ei ole kasvanut viimeisen kymmenen vuoden aikana (3,11 miljardista tonnista vuonna 1980, se laski 2,6 miljardiin tonniin vuonna 1983 ja nousi sitten 3,07 miljardiin tonniin vuonna 1989), joka on petrokemian tärkein tuotevalikoima. tuotteita säilytetään ja niiden tuotantomäärät kasvavat 4-6 % vuodessa. Tässä suhteessa on odotettavissa merkittävä (absoluuttinen määrä ja prosentuaalinen) öljynkulutuksen lisääntyminen kemikaalien osalta. käsittelyä. K con. 20. vuosisata jälkimmäinen luku voi olla 20-25 %. Öljy- ja kaasuraaka-aineet säilyvät ennakoitavissa olevana aikana organisaatiossa etusijalla. synteesi, mutta joutuu kilpailemaan paremmin saatavilla olevien ja joskus halvempien vaihtoehtoisten (ei-öljyn) raaka-aineiden kanssa: kivihiilen, liuskeen, biomassan jne.

Lit.: Petrokemistin käsikirja, toim. S.K. Ogorodnikova, osa 1-2, L., 1978; Sheldon R. A., Kemialliset tuotteet, jotka perustuvat synteesikaasuun, trans. Englannista, M., 1987; Parăusanu V., Corobea M., Musca G., Hiilivetyjen tuotanto ja käyttö, trans. rommista, M., 1987; Lebedev N.N., Chemistry and technology of basic organic and petrochemical synthesis, 4. painos, M., 1938; "J. All. Chemical Society nimetty D. I. Mendelejevin mukaan", 1989, v. 34, nro 6.

S. M. Loktev.

Kemiallinen tietosanakirja. - M.: Neuvostoliiton tietosanakirja. Ed. I. L. Knunyants. 1988 .

Viime vuosikymmeninä palavien hiilivetymineraalien louhinnasta on tullut miltei tärkein kaivosteollisuuden ala.

Öljytuotteiden tuotantokysymys on noussut etualalle ainakin perinteisillä polttoaineilla käyvien autojen aktiivisen käytön ansiosta. Mutta öljyntuotanto ei rajoitu tähän.

Monimutkaisen koostumuksensa vuoksi öljyä ja öljytuotteita käytetään kumin, muovien, liuottimien, lannoitteiden ja jopa lääkkeiden ja elintarvikkeiden valmistukseen. Petrokemia käsittelee näiden teollisuudenalojen raaka-aineiden synteesiä öljytuotteista.

Mikä on petrokemia

Petrokemia on monimutkainen tiede, joka käsittelee yleensä luonnonöljyn kemiallista käsittelyä.

Petrokemianteollisuuteen kuuluvat seuraavat teollisuudenalat:

• orgaaninen kemia ja hiilivetykemia;


• kemialliset teknologiat;


• luonnollisten hiilivetyjen kemiallinen synteesi (rektifikaatio, alkylointi, isomerointi, koksaus jne.) sekä öljyä ja kaasua käsittelevät kemianteollisuuden alat.

Öljytuotteiden parissa työskentelevien asiantuntijoiden tärkeimpiä tehtäviä ovat seuraavat:

• luonnollisten hiilivetyjen jakeisen koostumuksen muodostumismallien luominen;


• tieteellisen perustan luominen epätavanomaisille menetelmille öljyn talteenoton lisäämiseksi: suodatusvirtausten fysikaalinen ja kemiallinen säätely, veden sisäänvirtauksen rajoittaminen, mikrobiologiset vaikutukset muodostumaan;


• öljydispersiojärjestelmien rakenteen muodostumismekanismien ja reologian tutkiminen hiilivetyjen raaka-aineiden tuotanto-, kuljetus- ja jalostusprosesseissa;


• fyysiset ja kemialliset perustat uusien materiaalien ja tekniikoiden luomiseksi niiden käyttöä varten petrokemian ja öljynjalostuksen ympäristöongelmien ratkaisemiseksi;


• geologiaa ja öljykemiaa koskevien maantieteellisten tietojärjestelmien ja teknologioiden kehittäminen ympäristöongelmien ratkaisemiseksi ja alueen kestävän kehityksen kehittämiseksi;


• kemiallisten tuotteiden tuotantoon ja käyttöön liittyvien teknologioiden analysointi ja ympäristöarviointi.

Öljynjalostus ja petrokemia

Modernin petrokemian syntyä edelsi syvällinen tutkimus öljyn hiilivetyjen koostumuksesta, rakenteesta ja ominaisuuksista sekä heteroatomisista komponenteista. Nykyaikaisessa öljyteollisuudessa raakaöljyä ei käytetä siinä muodossa, jossa se poistettiin kaivosta. Tämä on raaka-aine, joka tulee välittömästi öljynjalostamolle.

Kuljetus tapahtuu useimmiten putkilinjalla tai säiliöaluksilla. Koska öljyllä on hyvin monimutkainen koostumus, joka riippuu muodostumisolosuhteista, erotetaan erilaisia ​​öljytyyppejä. Lisäksi mikä tahansa tyyppi jaetaan aina useisiin fraktioihin riippuen tiheysominaisuuksista ja kiehumispisteestä.

Fraktiointi mahdollistaa niiden tuotteiden tislausmenetelmien ja määrien määrittämisen, jotka voidaan lopulta saada tietyntyyppisestä raakaöljystä.

Kaikki nämä prosessit suoritetaan tehdaslaboratorioissa, mikä on melko monimutkainen prosessi huolimatta nykyajan tieteen ja teknologian tasosta ja tiedosta, jota henkilöllä on jo ja jota hän voi soveltaa käytännössä.

Vasta tämän jälkeen suoritetaan oikaisu - raaka-aineiden erottaminen bensiiniksi, kerosiiniksi, parafiineiksi, voiteluaineiksi, teollisuusbensiiniksi, polttoöljyksi, kaasuöljyksi ja muihin komponentteihin.

Petrokemian tuotanto

Petrokemian tuotannossa on melko pitkä ja monimutkainen sykli alkaen kenttätutkimuksesta, sen kehittämisestä ja tuotannosta tuotteiden jalostukseen raaka-aineiksi ja valmiiden tuotteiden valmistukseen.

Uutetun öljyn (usein muiden hiilivetyjen kanssa sekoitettuna) jälkeen se kuljetetaan laitokseen, jossa se "koe"-syklin jälkeen tislataan useiksi tuotteiksi, joita käytetään ensimmäisen tislauksen jälkeen suoraan teollisuudessa raaka-aineina. Tämän jälkeen suoritetaan uudelleentislaus, vetykäsittely ja syväpuhdistus.

Tulos on:

• useita polttoainetyyppejä (diesel, auto, suihkukone, lentokone, kaasuturbiini, kattila);


• öljyt;


• autojen lisäaineet.

Tuotteet, petrokemian tuotteet

Petrokemian tuotteet sisältävät kolme aineluokkaa: hiilivedyt, rikkiyhdisteet ja nafteenihapot. Öljytuotteiden pääraaka-aineet ovat hiilivedyt.

Yksinkertaisimpia tuotteita niistä ovat metaani, etaani, propaani ja butaani, joista kolme viimeistä ovat parafiineja, jotka jalostetaan olefiineiksi ja sen jälkeen kemiallisesti. Aromaattisia hiilivetyjä ovat bentseeni, tolueeni ja ksyleeni.

Metaanin käsittely tuottaa metanolia, ammoniakkia ja metyylikloridiyhdisteitä. Niistä valmistetaan pakkasnestettä, ammoniakkilannoitteita, happoja ja liuottimia.

Eteeniä tai etyylialkoholia uutetaan hiilivedyistä suuria määriä, joita käytetään sitten polymeerien, liuottimien ja kemiallisten kuitujen valmistukseen.

Muut tuotteet saadaan käyttämällä kompleksia kemialliset reaktiot, niiden johdannaiset ovat pääasiassa polttoaineiden, voiteluaineiden, liuottimien ja räjähteiden raaka-aineita tai välituotteita.

Petrokemian kompleksit ja yritykset Venäjällä

Maailman tärkeimmät öljyntuotantoalueet ovat maita, joilla on suuret öljyvarat. Kolme maata johtavat tuotannossa, joiden osuus kaikesta öljystä on 45 % - Saudi-Arabia, Yhdysvallat ja Venäjä. P

Venäjä on tuotantomäärillä mitattuna ykkönen maailmassa. Maailman kymmenen suurimman öljyntuottajamaan joukkoon (yli 100 miljoonaa tonnia vuodessa) kuuluvat myös Iran, Kiina, Norja, Venezuela, Meksiko, Irak, Iso-Britannia, Libya, Kanada ja Nigeria. Tällä hetkellä maailmassa tuotetaan ja käsitellään vuosittain yli 3 miljardia tonnia öljyä ja 2,5 biljoonaa. kuutiometriä maakaasua.

Suurin osa Venäjän öljynjalostamoista sijaitsee tuotantoalueilla; ne rakennettiin kenttien löytämisen yhteydessä Volgan alueella, Pohjois-Kaukasiassa, Uralissa, Länsi- ja Itä-Siperiassa, Tjumenissa, Surgutissa, Salavatissa, Kazanissa, Stavropolin alueella ja muussa suuressa tuotannossa. keskukset ja hiilivetyjen käsittely.

Kymmenen menestyneintä yritystä ovat nykyään Permnefteorgsintez (yhdessä Lukoilin kanssa), Gazprom-Neftekhim-Salavat, Sintez-Kauchuk, Sterlitamak Petrochemical Plant ja Uralkhimplast.

Neuvostoliiton romahtamisen jälkeen Venäjän alueelle jäi 22 eteenitehdasta. Öljynjalostamoihin kuuluvat myös laitokset polymeerien ja niiden raaka-aineiden, orgaanisten synteesituotteiden, yksittäisten öljyjakeiden (erityisesti etaanin) erottamiseen, polttoaineiden ja voiteluaineiden tuotantoon.

Ympäristö ja jätteetön petrokemia

Järkevä ja ympäristöystävällinen ympäristönhoito ei ole vain öljyntuotannon ja jalostusteollisuuden, vaan myös maaperän käytön kiireellinen ongelma.

Huolimatta siitä, että nykyään on jo olemassa menetelmiä raaka-aineiden käsittelyyn, jotka mahdollistavat ympäristöhäviöiden minimoimisen, suurin ongelma on, että nykyaikaisissa tehtaissa käytetyt laitteet ovat vanhentuneet ja vanhentuneet. Tämä on usein äkillisten onnettomuuksien syy. Pahinta on, että näitä onnettomuuksia on lähes mahdotonta ennustaa ja siten estää.

Toisaalta useimmissa tapauksissa laitteiden vaihto ei ole mahdollista, koska se on erittäin kallista. Onnettomuudet ja niiden seuraukset (palot ja öljyvahingot) voidaan kuitenkin eliminoida ainakin nopeasti. Ympäristöseurantaa tehdään pääasiassa kentillä ja öljynjalostamoilla - eli paikoissa, joissa ympäristökatastrofin todennäköisyys on suurin.

Myös petrokemian tuotantojätteet kierrätetään nykyään.

Sitten saamme 3 pääkomponenttia:

1. vesi, joka sitten menee toistuvaan puhdistukseen;


2. kattilahuoneiden polttoaineena käytettävät öljytuotteet;


3. kiinteä.

Uutta ja modernia petrokemiaa

Nykyaikaiset petrokemian tuotteet toimivat merkittäviä määriä vanhentuneessa infrastruktuurissa, mutta teknologiat kehittyvät ja otetaan vähitellen tuotantoon. Tämä ei johdu pelkästään tuotannon tehostumisesta ja sen teknologisesta kehityksestä, vaan myös halusta vähentää ympäristöriskejä ja lisätä tuotannon tehokkuutta.

Tutkijat tutkivat vaihtoehtoisia hiilivetyjen tuotantolähteitä, erityisesti kaasuhydraattipäästöjä merissä.

Petrokemian näkymät

Pääasiaan lupaavia ohjeitaÖljyn kemiallinen jalostus nykyään sisältää:

• uusien kenttien löytäminen, erityisesti hyllyssä, ja raaka-ainepohjan laajentaminen;


• öljyntuotantojätteen maksimaalinen käyttö;


• haku- ja tuotantotekniikoiden parantaminen, mikä auttaa vähentämään raaka-aineiden kustannuksia;


• vaihtoehtoisten raaka-aineiden käyttö.

Petrokemian uutisia

Viimeisimpien tietojen mukaan ne ovat loppumassa rakennustyöt polypropeenitehtaita Sumgayitin tehtailla. Dzeržinskissä SIBURin akrylaattitehtaan seisokkien korjaustyöt on saatu päätökseen. Lisäksi Amurin alueen hallinto, jossa tehdas sijaitsee, ja SIBURin johtaja allekirjoittivat yhteistyösopimuksen.

Iranissa Marjanin petrokemian tehdas on tarkoitus käynnistää lähitulevaisuudessa. Sen rakentaminen on yli 95 % valmis. Asiantuntijoiden mukaan tehdas pystyy tuottamaan yli puolitoista miljardia tonnia metanolia. Vastaavia hankkeita on tarkoitus käynnistää Kawan ja Bushehrin tehtailla.

Johtavat yritykset ympäri maailmaa esittelevät nykyaikaisia ​​laitteita ja petrokemian tekniikoita Neftegaz-näyttelyssä.

PETROKEMIALLISET TUOTTEET
kemialliset tuotteet, jotka on eristetty tai valmistettu (kokonaan tai osittain) öljystä ja maakaasusta. Öljyn ja maakaasun käyttö kemianteollisuuden raaka-aineina alkoi 1920-luvulla ja kasvoi nopeasti vuoden 1940 jälkeen. Petrokemian tuotteiden osuus maailman orgaanisten tuotteiden tuotannosta oli 1990-luvulla yli puolet ja kemianteollisuuden kokonaistuotannosta yli kolmannes. Öljy ja maakaasu ovat korvanneet kemialliset raaka-aineet, kuten hiilen, viljan, melassin ja puun. Petrokemian tuotteista valmistetaan liuottimia, lääkkeitä, väriaineita, hyönteismyrkkyjä, muoveja, kumia, tekstiilejä, pesuaineita (pesuaineita) jne. Maakaasusta tai öljytuotteista (sekä sivutuotteista) vapautuvien aineiden pääluokat ovat hiilivedyt, rikkiyhdisteet ja nafteenihapot. Hiilivedyt ovat tärkein kemiallisten tuotteiden lähde. Yksinkertaisimmasta hiilivedystä, metaanista, maakaasun pääkomponentista, saadaan orgaanisia yhdisteitä ja vetyä ammoniakin synteesiä varten. Muut maakaasun ja öljyn hiilivetykomponentit - parafiinit (etaani, propaani ja butaanit) - muunnetaan yleensä vastaaviksi olefiineiksi (tyydyttymättömiksi hiilivedyiksi) kemiallista jatkokäsittelyä varten. Parafiineja ja olefiineja on myös öljynjalostuksen aikana syntyvissä kaasuissa. Aromaattisia hiilivetyjä (bentseeni, tolueeni ja ksyleeni) tuotetaan katalyyttisillä reformointiprosesseilla tietyistä bensiinijakeista, jotka sisältävät suuren prosenttiosuuden nafteeneja (tyydyttyneitä syklisiä hiilivetyjä). Metaanin käsittelyn päätuotteita ovat metyylialkoholi (metanoli), ammoniakki ja metyylikloridi. Metanolia käytetään pakkasnesteenä tai raaka-aineena formaldehydin valmistuksessa. Ammoniakkia käytetään lannoitteiden (ammoniumnitraatti ja sulfaatti), syaanihapon, typpihapon, urean ja hydratsiinin valmistukseen. Hydratsiini ei ole vain kemianteollisuuden välituote; sitä käytetään myös rakettipolttoaineena. Metaanin klooratut johdannaiset toimivat välituotteina ja liuottimina. Hiilivedyistä eniten käytetään eteeniä. Sen jalostuksen päätuotteet ovat etyleenioksidi, etyylialkoholi, etyylikloridi, dikloorietaani ja polyeteenipohjaiset muovit. Etyleenioksidin hydratoituminen tuottaa etyleeniglykolia, jota käytetään laajalti jäätymisenestoaineena tai lähtöaineena dakronin ja muiden polymeerien valmistuksessa. Etyleenioksidi reagoi myös syaanivetyhapon kanssa muodostaen akryylinitriiliä, jota käytetään polymeerien, kuten akrylaanin, orlonin, dinelin ja nitriilibutadieenikumin valmistukseen. Liuottimena käytetty etyylialkoholi on myös tärkeä raaka-aineena etikkahapon ja etikkahappoanhydridin valmistuksessa, välituotteena asetaattikuidun ja sellofaanin tuotannossa. Dikloorietaania käytetään pääasiassa vinyylikloridin valmistukseen, joka polymeroituessaan tuottaa polyvinyylikloridia ja akryylinitriilin kanssa kopolymeroitaessa dineliä. Dikloorietaanista saadaan myös vinylideenikloridia (1,1-dikloorieteeni), joka on saraanikuidun, muovin ja kumin päälähdemateriaali. Isopropyylialkoholia valmistetaan propeenista, josta suurin osa hapettuu asetoniksi. Jälkimmäinen on lähtöaine monien kemiallisten yhdisteiden ja polymetyylimetakrylaattien, kuten lusiitin ja pleksilasin, synteesille. Muita tärkeitä propeenin tuotteita ovat sen tetrameeri, jota käytetään alkyvalmistuksessa, sekä allyylikloridi, glyserolin synteesin välituote ja kumeeni, joka hapettuu fenoliksi ja asetoniksi. Suorien butyleenien dehydraus tuottaa butadieenia, jota käytetään pääasiassa synteettisen kumin valmistuksessa, ja butyylialkoholeja, joita käytetään liuottimina ja lähtöaineina ketonien ja esterien synteesiin. Bentseenistä valmistetaan styreeniä, jonka polymeroinnissa syntyy polystyreenimuovia ja kopolymeroimalla butadieenin kanssa styreenikumia. Pääasiassa muoviteollisuudessa käytettävä fenoli valmistetaan bentseenistä klooraamalla, sulfonoimalla tai kumeenisynteesillä. Bentseeniä käytetään myös nailonin, pesuaineiden, aniliinin, maleiinihappoanhydridin, kloorin ja nitrojohdannaisten valmistuksessa. Tolueenia käytetään trinitrotolueenin (räjähdysaine), sakariinin, vinyylitolueenin ja muiden tuotteiden valmistuksessa. Ksyleenillä on kolme isomeeriä - o-ksyleeni, m-ksyleeni ja p-ksyleeni. Polymeeripinnoitteiden valmistuksessa käytettävä ftaalihappoanhydridi saadaan hapettamalla o-ksyleeniä. Dacron-kuitu ja Mylar-kalvot valmistetaan tereftaalihapon (johdettu p-ksyleenistä) ja etyleeniglykolin polykondensaatiolla. Ioftaalihappo, m-ksyleenin hapettumisen tuote, on useiden muovityyppien ja pehmittimien päälähtöaine.
Katso myös
ORGAANINEN KEMIA;
ÖLJYN KÄSITTELYN KEMIA JA MENETELMÄT;
MUOVIT;
KUMI JA KUMI.
KIRJALLISUUS
Kaupalliset öljytuotteet, ominaisuudet ja sovellukset. M., 1978 Lebedev N.N. Orgaanisen ja petrokemiallisen perussynteesin kemia ja teknologia. M., 1988

Collier's Encyclopedia. – Avoin yhteiskunta. 2000 .

Katso, mitä "PETROKEMIALLISET TUOTTEET" ovat muissa sanakirjoissa:

Orgaaniset yhdisteet (hiilivedyt ja niiden johdannaiset) voidaan jakaa kahteen tyyppiin: asyklisiin (tai alifaattisiin, ts. avoimella hiiliketjulla) ja syklisiin; jälkimmäiset puolestaan ​​jakautuvat alisyklisiin, joiden molekyyleissä... ... Collier's Encyclopedia

Italian tasavalta, osavaltio Etelä-Euroopassa. Kirjassa Dr. Rooma Italia (Latin Italia) alue, jolla itaalit asuivat (latinaksi itali, venäjäksi myös Italia, kursivoitu); Etnonyymi yhdisti kaikki Rooman 5.–3. vuosisadalla valloittaman Apenniinien niemimaan heimot. eKr uh... Maantieteellinen tietosanakirja

Maaöljy on luonnollinen nestemäinen seos, jossa on erilaisia ​​hiilivetyjä ja pieniä määriä muita orgaanisia yhdisteitä; arvokas mineraalivara, jota esiintyy usein yhdessä kaasumaisten hiilivetyjen (liittyvät kaasut, maakaasu) kanssa. Katso myös… … Collier's Encyclopedia

Italian teollinen kehitys alkoi 1800-luvun lopulla. Fasistinen politiikka ja maailmanlaajuinen talouskriisi vaikuttivat teollisuuden rakennemuutokseen, mutta ei laajentumiseen, ja toisen maailmansodan loppuun mennessä lähes puolet työikäisestä väestöstä oli... ... Collier's Encyclopedia

Ala- (Teollisuus) Teollisuuden historia Tärkeimmät toimialat maailmassa Sisältö Sisältö Osa 1. Kehityshistoria. Osa 2. Toimialaluokitus. Osa 3. Teollisuus. Alajakso 1. Sähkövoimateollisuus. Alajakso 2. Polttoaine...... Investor Encyclopedia

Katso myös KEMIA JA ÖLJYN KÄSITTELYMENETELMÄT; PETROKEMIALLISET TUOTTEET. ÖLJY Raakaöljy on luonnossa esiintyvä, syttyvä neste, jota löytyy syvistä sedimenttiesiintymistä ja joka tunnetaan hyvin polttoaineena ja... Collier's Encyclopedia

Tällä termillä on muita merkityksiä, katso Petrochemicals (merkityksiä). Petrokemian käsite kattaa useita toisiinsa liittyviä merkityksiä: kemian haara, joka tutkii kemiaa öljyn ja maakaasun hiilivetyjen muuttumisesta hyödyllisiksi tuotteiksi ja ... ... Wikipedia

Jemen, Jemenin arabitasavalta (Al Jumhuriya al Arabiya al Yamaniya), YAR, osavaltio Aasiassa Arabian niemimaan lounaisosassa. Rajat pohjoisessa ja itäisessä Saudi-Arabia, etelässä - Jemenin demokraattisen kansantasavallan kanssa. 3.……

- ("Slovnaft") öljynjalostus- ja petrokemian tehdas Tšekkoslovakian sosialistisessa tasavallassa, joka tuottaa bensiiniä, kerosiinia, dieselpolttoainetta, voiteluöljyjä, asfalttia, rikkihappoa, polyeteeniä, polypropeenia, fenolia ja asetonia. Sijaitsee Bratislavassa...... Suuri Neuvostoliiton tietosanakirja