پتروكيماويات

A petrochemical refinery in Grangemouth, Scotland, UK.

الپتروكيماويات ، هي منتجات كيميائية يتم تصنيعها من النفط الخام أومن مصادر هيدروكربونية أخرى. على الرغم من حتى بعض من هذه المركبات يمكن أنيكون مصدرها الفحم أوالغاز الطبيعي ، لكن يبقى النفط هوالمصدر الرئيسي. تقوم أكبر صناعات البتروكيماويات في الولايات المتحدة واوروپا الشرقية، على الرغم من النموالواضح في الطاقة الإنتاجية في الشرق الأوسط وآسيا. ويوجد حجم كبير من التجارة الاقليمية في مجال البتروكيماويات من جميع الأنواع. ويصل معدل الإنتاج العالمي من الاثيلين حوالي 110 مليون طن سنويا، ومن الپروپلين 65 مليون طن، والمواد العطرية الخام 70 مليون طن.

تعريف

البتروكيمياويات هي المواد التي تُصنع من النفط بالأساس ويمكن حتى تصنع من الفحم أوالغاز الطبيعي، وهي من أبرز المواد التي تُستخدم في الصناعات هذه الأيام. يستغل المنتجون هذه المواد في صناعة كثير من المنتجات كالمواد المطهرة، ومواد التنظيف، والأسمدة، والعقاقير، والدهانات، والبلاستيك، والمنسوجات الاصطناعية، والمطاط الاصطناعي.

نبذة تاريخية

أنْتجَتْ أول مادة كيميائية تُستخرج من الغاز الطبيعي عام 1872م في الولايات المتحدة، وكانت هذه المادة الكيميائية هي أسْود الكربون. وتُستخدم هذه المادة حاليًا بمثابة مادة داعمة لإطارات السيارات.

بدأ الاستغلال الواسع الانتشار للنفط والغاز الطبيعي، في صناعة المواد الكيميائية، خلال العشرينيات من القرن العشرين. واستُخدم الفحم آنذاك بمثابة المصدر الأساسي لكثير من هذه المواد. وقد شرعت الشركات الكيميائية في استخدام النفط والغاز الطبيعي في إنتاج الكيميائيات نظرًا لرخصهما وسهولة الحصول عليهما، مقارنة بالفحم الحجري. ومكَّنت المواد البتروكيميائية المنتجين من إنتاج مواد مثل البلاستيك، والمنسوجات الاصطناعية زهيدة الأسعار. وازداد استخدام البتروكيميائيات ازديادًا كبيرًا خلال الحرب العالمية الثانية (1939 ـ 1945م)؛ فقد استخدمت الجيوش منتجات كثيرة مصنوعة من البتروكيميائيات بما في ذلك المتفجرات والمطاط الاصطناعي. واقتضت صناعة البتروكيميائيات، التي ازدهرت خلال السبعينيات والثمانينيات من القرن العشرين، قدرًا هائلاً من النفط والغاز الطبيعي اللذين يُستهلكان في جميع أنحاء العالم. وبنهاية القرن العشرين كانت الولايات المتحدة الأمريكية واليابان ودول غرب أوروبا قد هيمنت على صناعة البتروكيميائيات. وبدأت بعض دول منطقة الشرق الأوسط وقارة آسيا في إنتاج البتروكيميائيات لتصديرها وذلك لتنويع صادراتها التي تنحصر في النفط الخام والغز الطبيعي. وقد أدى الاهتمام بالصناعات البتروكيميائية وتطويرها إلى حمل مستوى المعيشة لشعوب هذه الدول.

التصنيع

يتألف النفط والغاز الطبيعي من قدر كبير من مركبات عنصري الهيدروجين والكربون، ويُطلق على هذه المركبات اسم الهيدروكربونات. وتحتوي معظم المواد البتروكيميائية على كربون يأتي من هذه المركبات الهيدروكربونية.

توجد طريقة مهمة للحصول على المواد البتروكيميائية الأولية سواء كانت أولفينية أم أروماتية، ويطلق على هذه العملية اسم التكسير البخاري. وفي هذه العملية تُمزج المركبات الهيدروكربونية ـ التي تُستخرج من الغاز الاصطناعي أومن خام النفط ـ مع البخار في فرن مسطح، ثم تُحمل درجة الحرارة فيه بسرعة إلى درجة تصل مابين 800° إلى 900°م وبذا تتحلل الهيدروكربونات إلى مركبات أصغر، ومن ثَم تتحد لتُشكّل المادة البتروكيميائية المرغوب فيها. ويُمكن إنتاج مواد بتروكيميائية أولية ـ الأروماتية منها خاصة ـ على شكل منتجات ثانوية جانبية من خلال عمليات تكرير النفط.

تُصنع الكيميائيات المعقدة بمزج مادتين كيميائيتين أوليّتين أوأكثر. عملى سبيل المثال، يُمكن مزج جميع من الإثيلين والبنزين للحصول على البنزين الإيثيلي المستخدم في صناعة المطاط الاصطناعي. وتضم قائمة البتروكيميائيات المعقدة كلاً من متعدد الإثيلين ومتعدد البروبيلين، وكلوريد متعدد الفينيل. ويستخدم المنتجون هذه المواد جميعها في إنتاج البضائع البلاستيكية؛ كبتر غيار السيارات، والعوازل الكهربائية، والأقمشة، والحقائب الشبيهة بالجلود، والأسطوانات الإنضمامية والقوارير البلاستيكية المضغوطة.

منتجات البتروكيماويات

والمواد البتروكيميائية الأولية هي الأساس للصناعات البتروكيميائية. ويُمكن تقسيمها إلى ثلاث مجموعات رئيسية من حيث هجريبها: 1ـ مجموعة الأولفينات.

2 ـ المجموعة الأروماتية.

3 ـ الغاز الصناعي.

تتضمن الأولفينات المهمة كلاً من الإثيلين، والبروبيلين والبوتاديئين. ويُعَدَّ جميع من الإثيلين والبروبيلين بمثابة مصادر مهمة للكيميائيات الصناعية ومنتجات البلاستيك. أما البوتاديئين فَيُسْتغل في خلق المطاط الاصطناعي.

وتتضمن المجموعة الأروماتية كلاً من البنْزين والتولوين والزيلين. ويُستخدم البنزين في صناعة الأصباغ والمطهرات الاصطناعية، أما التولوين فيُستعمل في صناعة المتفجرات. ويستخدم المنتجون الزيلين في خلق البلاستيك والمنسوجات الاصطناعية.

والغاز الاصطناعي خليط من أول أكسيد الكربون والهيدروجين. ويُستخرج منه النشادر والميثانول. ويُستخدم النشادر في خلق الأسمدة والمتفجرات، أما الميثانول فهومصدر لكيميائيات أخرى.

قائمة بالمنتجات التجارية للبتروكيميات ومشتقاتها:

ايثلين - the simplest olefin; used as a ripening hormone, a monomer and a chemical feedstock
- پولي ايثلين- polymerized ethylene
- ايثانول - made by hydration (chemical reaction adding water) of ethylene
- أكسيد الاثلين - sometimes called oxirane; can be made by oxidation of ethylene
  - ethylene glycol - from hydration of ethylene oxide or oxidation of ethylene
    - engine coolant - contains ethylene glycol
    - پولستر- any of several polymers with ester linkages in the backbone chain
  - glycol ethers - from condensation of glycols
  - ethoxylates
- vinyl acetate
- 1,2-dichloroethane
  - trichloroethylene
  - tetrachloroethylene - also called perchloroethylene; used as a dry cleaning solvent and degreaser
  - vinyl chloride - monomer for polyvinyl chloride
    - polyvinyl chloride (PVC) - type of plastic used for piping, tubing, other things
propylene - used as a monomer and a chemical feedstock
- isopropyl alcohol - 2-propanol; often used as a solvent or rubbing alcohol
- acrylonitrile - useful as a monomer in forming Orlon, ABS
- پولي پروپلين - polymerized propylene
- أكسيد پروپلين
  - propylene glycol - sometimes used in engine coolant
  - glycol ethers - from condensation of glycols
- isomers of butylene - useful as monomers or co-monomers
  - isobutylene - feed for making -butyl ether (MTBE) or monomer for copolymerization with a low percentage of isoprene to make butyl rubber
- 1,3-butadiene - a diene often used as a monomer or co-monomer for polymerization to elastomers such as polybutadiene or a plastic such as acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS)
  - synthetic rubbers - synthetic elastomers made of any one or more of several petrochemical (usually) monomers such as 1,3-butadiene, styrene, isobutylene, isoprene, chloroprene; elastomeric polymers are often made with a high percentage of conjugated diene monomers such as 1,3-butadiene, isoprene, or chloroprene
- higher olefins
  - polyolefins such poly-alpha-olefins which are used as lubricants
  - alpha-olefins - used as monomers, co-monomers, and other chemical precursors. For example, a small amount of 1-hexene can be copolymerized with ethylene into a more flexible form of polyethylene.
  - other higher olefins
  - detergent alcohols
- acrylic acid
  - acrylic polymers
- allyl chloride -
  - epichlorohydrin - chloro-oxirane; used in epoxy resin formation
    - epoxy resins - a type of polymerizing glue from bisphenol A, epichlorohydrin, and some amine

بنزين - the simplest aromatic hydrocarbon
- اثيل بنزين - made from benzene and ethylene
  - styrene made by dehydrogenation of ethylbenzene; used as a monomer
    - polystyrenes - polymers with styrene as a monomer
- cumene - isopropylbenzene; a feedstock in the cumene process
  - فينول - hydroxybenzene; often made by the cumene process
  - acetone - dimethyl ketone; also often made by the cumene process
  - bisphenol A - a type of "double" phenol used in polymerization in epoxy resins and making a common type of polycarbonate
    - epoxy resins - a type of polymerizing glue from bisphenol A, epichlorohydrin, and some amine
    - polycarbonate - a plastic polymer made from bisphenol A and phosgene (carbonyl dichloride)
  - solvents - liquids used for dissolving materials; examples often made from petrochemicals include ethanol, isopropyl alcohol, acetone, benzene, toluene, xylenes
- cyclohexane - a 6-carbon aliphatic cyclic hydrocarbon sometimes used as a non-polar solvent
  - adipic acid - a 6-carbon dicarboxylic acid which can be a precursor used as a co-monomer together with a diamine to form an alternating copolymer form of nylon.
    - nylons - types of polyamides, some are alternating copolymers formed from copolymerizing dicarboxylic acid or derivatives with diamines
  - caprolactam - a 6-carbon cyclic amide
    - نايلون - types of polyamides, some are from polymerizing caprolactam
- nitrobenzene - can be made by single nitration of benzene
  - aniline - aminobenzene
    - methylene diphenyl diisocyanate (MDI) - used as a co-monomer with diols or polyols to form polyurethanes or with di- or polyamines to form polyureas
      - polyurethanes
- alkylbenzene - a general type of aromatic hydrocarbon which can be used as a presursor for a sulfonate surfactant (detergent)
  - detergents - often include surfactants types such as alkylbenzenesulfonates and nonylphenol ethoxylates
- chlorobenzene
toluene - methylbenzene; can be a solvent or precursor for other chemicals
- benzene
- toluene diisocyanate (TDI) - used as co-monomers with diols or polyols to form polyurethanes or with di- or polyamines to form polyureas
  - polyurethanes - a polymer formed from diisocyanates and diols or polyols
- benzoic acid - carboxybenzene
  - caprolactam
    - nylon
mixed xylenes - any of three dimethylbenzene isomers, could be a solvent but more often precursor chemicals
- ortho-xylene - both methyl groups can be oxidized to form (ortho-)phthalic acid
  - phthalic anhydride
- para-xylene - both methyl groups can be oxidized to form terephthalic acid
  - dimethyl terephthalate - can be copolymerized to form certain polyesters
    - polyesters - although there can be many types, polyethylene terephthalate is made from petrochemical products and is very widely used.
  - purified terephthalic acid - often copolymerized to form polyethylene terephthalate
    - پولستر