مقاله ی اول گروه بین المللی مهندسی شیمی و شیمی خورشید

بدضعیفمتوسطخوبعالی (3٫60 از 5)
Loading...

مقاله ی اول گروه بین المللی مهندسی شیمی و شیمی خورشید

مقاله ی زیر گروه شیمی -دانشگاه  آزاد رشت

جناب خانم ثریا کریمی-شیوا بهرامپور-یاسمن خوشکام-صاحبه رزاقی_خانم مریم توحیدی نیا

رتبه ی دوم مقالات گروه

بسمه تعالی

موضوع مقاله:

1-صنایع شیمیایی و انواع آن؟

2-خوراکی ها (feeds) ورودی شیمیایی ودر صنایع شیمیایی پتروشیمی و صنعت نفت و هدف از ورود آنها

3-اوت (خروجی) (out) یا خروجی شیمیایی صنایع نفتی و پتروشیمی شیمیایی

تعریف صنایع شیمیایی:

صنایع شیمیایی شامل شرکت هایی است که از صنایع را تولید می کند ، با توجه به اقتصاد جهانی مدرن، این مواد خام (نفت- گاز طبیعی- هوا- آب- فلزات و مواد معدنی) را به پیش از 70 هزار فراورده مختلف تبدیل می کند و صنایع پتروشیمی به صنایعی اطلاق می شود که در آنها هیدروکربن های موجود در نفت خام یا گاز طبیعی به محصولات شیمیایی تبدیل می گردند. امروزه پتروشیمی صنعتی بسیار گسترده و با فن شناسی پیچیده و فرآوری های متنوع می باشد و در حال حاضر ، شماره محصولات پتروشیمی به هزارها می رسد.

صنایع پتروشیمی از جمله صنایع مادر تلقی می شود و توسعه اقتصادی کشور را در زمینه های مختلف صنعتی و کشاورزی فرآهم می آورد. با توجه به اینکه گسترش این صنایع و کاهش واردات و افزایش صدور محصولات پتروشیمی مورد تاکید دولت است ، اهمیت این رشته آشکار می شود. صنایع پتروشیمی، تولیدات شیمیایی است که از نفت خام حاصل می آید، برخی از ترکیبات شیمیایی که از نفت خام حاصل می آید از سایر سوخت های فسیلی مانند زغال و گاز طبیعی احیا مانند ذرت و چقندر قند ، به دست می آیند.

صنایع پتروشیمی می­ توان را به بخش­­های زیر تقسیم کرد:

1.واحدهای بالادست (Upstream Units)

تهیه مواد اولیه مانند نگاز سنتز، پروپان، اتان، متان و … به عنوان خوراک واحدهای بنیادی جهت تهیه مواد پایه مانند اتیلن، پروپیلن،متانول از اهم وظایف واحدهای بالادست محسوب می­شود. در این واحدها هیدروکربن­های سبک خطی- حلقوی اشباع و یا غیر­اشباع موجود در نفت­خام یا گاز طبیعی جدا می­شوند. این واحدها مانند پالایشگاه­ها، واحدهای کراگینگ، کارخانجات تفکیک گاز از نفت خام و کارخانجات جداسازی مایعات سبک نفتی از گازهای طبیعی ممکن است در مجاورت یا دور از سایر واحدهای پتروشیمی ساخته شوند.

2.واحدهای بنیادی (Basic/core Units)

واحدهای بنیادی مانند اوره و امونیاک، آروماتیک، کلرآلکالی و گوگرد­سازی، واحدهایی هستند که در آن­ها مواد اولیه به مواد پایه مانند متانول، گاز سنتز، الفین­ها، دی­الفین­ها و … تبدیل می­شوند. این واحدها اولین واحدهایی هستند که در صنایع پتروشیمی دیده می­شوند و بر حسب اینکه مجتمع­های پتروشیمی تا چه حد پیچیده و محصولات آن­ها تا چه حد متنوع باشد، ممکن است یک یا چند واحد بنیادی در یک مجتمع ساخته شود.عموما در صنعت پتروشیمی ایران به دو واحد فوق واحدهای بالادستی پتروشیمی گفته می شود. لذا در متن حاضر منظور از واحد بالادستی پتروشیمی واحدهایی است که در تعاریف فوق جای میگیرند.

3.واحدهای واسطه­ ای (Intermediate Units)

این واحدها بر حسب ضرورت بین واحدهای بنیادی و نهایی قرار می­گیرند و با توجه به محصولات نهایی ممکن است یک یا چند واحد واسطه­ای در یک خط تولید در نظر گرفته شوند. به عنوان نمونه برای تهیه استوفنول (حلال، مواد اولیه برای صنایع عطر، دارو و رنگ­سازی) فقط نیاز به یک واحد واسطه­ای جهت تهیه اتیلن است، در صورتی­که برای تهیه پی­وی­سی (پلاستیک) از اتیلن، نیاز به دو واحد واسطه­ای، یکی جهت ساختن دی­کلرو­اتیلن ودیگری جهت تهیه کلرور­وینیل از آن می­باشد. انواع پلیمرها و به ویژ] پلی الفین ها از جمله مواد تولید شده در واحدهای واسطه ای می باشند.

4.واحدهای نهایی (End Units)

تهیه محصولات نهایی به عنوان مواد قابل عرضه به بازار به عهده این واحدهاست. این محصولات بطور مستقیم توسط عامه مردم مورد استفاده قرار نمی­گیرند و بعضا اسامی پیچیده­ای دارند اما بسیاری از محصولاتی که بطور روزمره با آن در ارتباط هستیم از همین محصولات نهایی ساخته می­شوند. بعنوان مثال واحد تولید پلی­بوتادین که در تهیه انواع لاستیک مصنوعی مورد استفاده قرار می­گیرد از واحدهای نهایی صنعت پتروشیمی محسوب می­شوند یا اتوکسیلات­ها که از انواع پلاستیک­ها­، رزین­ها و الیاف ساخته می­شود، از جمله این واحدها می­باشد.

5.واحدهای پایین­ دست (Downstream Units)

تبدیل فرآورده­های نهایی به محصولات کالایی و مصرفی که عامه مردم در تماس مستقیم با آنها هستند به عهده این واحدها می­باشد. کارخانجات تولید الیاف مصنوعی و نساجی، روغن­های صنعتی، رنگها و پوشش­های حفاظتی، سموم، دفع­آفات، شوینده­ های بهداشتی و کودهای شیمیایی، ظروف پلاستیکی، قطعات لاستیکی، وسایل ورزشی، اسباب­بازی­ها و انواع لباس­ها از چنین واحدهایی محسوب می­ شوند. این واحدها گاهی در کنار صنایع پتروشیمی و اکثراً در شهرهای دور و نزدیک از واحدهای نهایی در کنار بازار مصرف ساخته می­شوند. در زنجیره­ ی محصولات پتروشیمی، محصولات نهایی به عنوان خوراک ورودی این واحدها عمل می­کنند.

مواد شیمیایی در صنایع پتروشیمی به صورت واسطه عمل می کنند و از گازهای طبیعی و مایع و نفتا و نفت خام ایجاد می شوند. حجم فروش آنها نزدیک به 30٪ در کل مواد شیمیایی می باشد. تولیدات در حجم بالا شامل اتیلن ،پروپلین ، بنزین ، تولوئم ،اکسیلن مونومر و نیل کلرید ، استرن ، بوتارین، اکسید اتیلن می باشد. این مواد شیمیایی ، نقطه آغاز برای پلیمرها و سایر مواد شیمیایی آلی به شمار می آيد.

صنایع پلیمر:

پلیمرها موادی هستند که بیشتر مردم ، آنها را با نام عمومی لاستیک ها و پلاستیک ها می شناسند، در حالی که این هاتنها بخش کوچکی از طیف وسیع مواد پلیمری هستن. امروزه پلیمرها در همه جا کاربرد پیدا کرده اند. صنایع نظامی ، الکترونیک، خودروسازی، پزشکی ،ساختمان سازی و … تنها نمونه هایی از کاربرد در زندگی روزمره بشری می باشند.

مواد اولیه صنایع شیمیایی:

مواد خام اولیه یکی از مهم ترین عناصر تشکیل دهنده فرآیندهای تولید هستند. میتوان  گفت که این مواد تعیین کننده هزینه های تولید، کیفیت محصولات و به ویژه روش های تولید هستند. در فرآیندهای صنعتی با تغییر مواد اولیه، روش های مربوط به ساخت تغییر می کند. مثلا در گذشته برای تهیه متانول از چوب به عنوان مواد اولیه استفاده می شد وآن را از تقطیر چوب به دست می آوردند ولی امروزه ، گاز متان (گاز طبیعی یاگاز شهری) به عنوان ماده اولیه استفاده میشود و از اکسیداسیون آن و یا از اکسیداسیون مخلوط گازی (H2,CO) متانول تهیه می کنند. متانول نیز اغلب به عنوان ماده اولیه در بسیاری ازصنایع از جمله تهیه : فرمالدئید- استیک اسید- متیل آمین های مختلف کاربرد دارد.

هر یک از مواد مذکور به نوبه خود مواد اولیه صنایع دیگر را تشکیل می دهد. به عنوان مثال از فرمالدئید در صنعت ساخت چسب و برخی ترکیبات پلیمری و از متیل آمین های مختلف در تهیه مواد خوراک دام و حشره کش ها استفاده می شود. در صنایع شیمیایی، اگر انتخاب مواد خام به طور صحیح و منطقی انجام نپذیرد. حدود 60 تا 70 درصد به هزینه  تولید محصولات افزوده می گردد؛ لذا انتخاب صحیح مواد اولیه در یک فرآیند یکی از مسائل اساسی در تکنولوژی است. استفاده از روش های زیر می تواند راه حل مناسبی برای این مساله باشد.

1-استفاده از مواد اولیه تغلیظ شده یا کنستانتره و کانسارها

2-انتخاب مواد اولیه مناسب و ازان تر

3-کنترل اجزای سازنده مواد اولیه

4-جایگزینی مواد طبیعی با مواد مصنوعی

مواد اولیه و خوراک واحدهای پتروشیمی

عمده خوراک های مورد استفاده در بخش بالا دستی پتروشیمی عبارتند از:

1-گاز طبیعی      2- نفتا        3- معیانات گازی

می باشند که در واحدهای بالا دست و بنیادی پتروشیمی جهت تولید مواد پایه پتروشیمی فراورش می شوند. خوراک واحدهای بالا دست صنایع پتروشیمی معمولا در پالایشگاه های نفت خام و گاز طبیعی بعنوان محصوبات اصلی یاجانبی این واحدها استخراج میگردند.در این واحدهای بنیادی که ممکن است ترکیبی از چندین واحد پیچیده و با خوراک های متفاوت باشند طیف وسیعی از محصولات پایه اصلی و جانبی صنایع پایین دستی پتروشیمی تولید می شود. بخشی از خوراک های مورد نیاز مجتنع های پتروشیمی توسط دیگر واحدهای پتروشیمی تامین میگردد تا درجهت تولیدد محصولات در واحدهای پایین دستی مورد استفاده قرار گیرد.

طبقه بندی مواد خام اولیه و منابع آنها

مواد خام اولیه مورد استفاده در صنایع شیمیایی را می توان از جنبه های مختلف طبقه بندی نمود.

1-طبقه بندی براساس حالت فیزیکی: جامد، مایع، گاز

2-طبقه بندی براساس مبدا تشکیل مواد: معدنی، نیاتی و حیوانی

3-طبقه بندی براساس حالت شیمیایی مواد: معدنی و آلی

میزان استفاده از هر یک از مواد اولیه با توجه به فراوانی آنها در پوسته زمین و یا منابع زیرزمینی ، سهولت استخراج و دستیابی به آنها و بالاخره از نظر اقتصادی ،‌مقرون به صرفه بودن است . در کشور ما اخیرا طی برنامه های پنج ساله اول و دوم، کارخانجات قبلی فعال شده و واحدهای تولیدی جدید آنها چند برابر شده است. مصرف جهانی مواد خام اولیه در دو دهه اخیر به علت پیشرفت تکنولوژی و افزایش رشد جمعیت که باعث افزایش نیازهای مصرفی می شود، افزایش چندین برابر پیدا کرده و این روند به طور روزمره رو به افزایش است.

لازم به ذکر است که با توجه به نیازهای سنتی و طبیعی در هر جامعه و وجود نوع مواد خام اولیه در هر کشوری صنایع شیمیایی خاصی پیشرفت و توسعه می یابدو برای مثال در زمان جنگ، چون توجه به صنایع نظامی بیشتر می شود، لذا این قبیل صنایع، گسترش بیشتری پیدا می کند. اما در شرایط عادی وجود ذخایر نفتی و گاز موجب احداث پالایشگاه ها و توسعه صنایع پتروشیمی می شود و یا وجود معادل زغالسنگ، سنگ گچ ، سنگ آهک، سنگ های سیلیکاتی و غیره ، به ترتیب باعث بهره برداری در این منابع و معادن و نهایتا احداث کارخانجات ذیربط می گردد.

 صنایع گاز:

گاز طبیعی که از منبع گاز زیر زمینی کشور استخراج می شود، به صورت ماده ای خام ، چه به عنوان سوخت و یا به عنوان ماده اولیه برای دیگر صنایع (از جمله صنایع پتروشیمی) قابل استفاده نیست و باید تحت عملیات انتقال و توزیع گاز طبیعی و گاز مایع باشد. اهمیت این رشته، با توجه به وجود ذخایر عظیم گاز طبیعی در کشور تاکید دولت بر توسعه صنایع گاز طبیعی به عنوان سوخت و منبع انرژی و استفاده از آ ن در صنایع مختلف حرارتی تولید برق، کارخانه های تولید سیمان،صنایع ذوب آهن و نیز طرح گازسوز کردن اتومبیل ها برای کاهش آلودگی هوا به خوبی محسوس است.

صنایع شیمیایی معدنی:

صنایع شیمیایی معدنی، دسته ای از صنایع تولیدی هستند که از برخی مواد شیمیایی معدنی یا سنگ های استخراج شده از معدن ها به عنوان ماده اولیه استفاده می کنند. صنایع شیشه، کاشی و سرامیک ، گچ، آهک، سیمان، باتری سازی، تولید مواد شیمیایی ، معدنی (اسیدها، بازه، نمک ها) (ساخت رنگدانه ها، گازهای صنعتی مانند کلر) و ترکیبات کلر در معدنی ( نظیر مواد رنگ بر ) نمو نه هایی ازصنایع شیمیایی می باشند.

ضرورت و اهمیت این گرایش با توجه به وجود ذخایر عظیم مواد معدنی در کشور ٰلزوم قطع وابستگی به محصولات شیمیایی وارداتی میل به خودکفایی در این صنایع و نیاز روز افزون کشور به محصولات شیمیایی معدنی بخصوص صنیایع شیمیایی قابل درک است.

استفاده صحیح و کامل از مواد اویه و تجمع چند فرآیند تولیدی در یک واحد صنعتی:

استفاده صحیح و کامل از مواد خام اولیه یکی ازمسائل مهم در هر واحد صنعتی است. گرچه تعداد ترکیبات با ارزش موجود در مواد اولیه زیاد است، اما معمولا فقط یکی از ترکیبات در فرآیند صنعتی استفاده شده و بقیه ترکیبات موجود، به عنوان محصولات زاید؛ ‌دور ریخته می شوند. درحال حاضر هدف استفاده کامل یعنی تبدیل همه ترکیبات موجود در مواد اولیه ؛ محصولات با ارزش متنوع است.

یک مثال برای استفاده کامل از مواد خام اولیه در مورد تهیه(کک) است در گذشته تنها محصول حاصل از فرایند کربونیزاسیون مواد خام کک بود. گار تولید شده دراین فرآیند در اجاق ها می سوخت  و قطران حاصل تخلیه می گردید، اما امروزه ، از گاز تولید شده ، ترکیبات با ارزشی مثل هیدرو کربن های بنزینی ، آمونیاک، هیدروژن سولفید و دیگر ترکیبات با ارزش جدا می گردد. سپس قسمت دیگری ازگاز در دمای کم سرد شده، محصولات با ارزش دیگری مثل C2H+, CH+,H  و غیره از آن جدا میگردد. قطران زغال سنگ حاوی بیش از 300 نوع ماده آلی است به منظور تولید صدها نوع محصول در کارخانجات شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد، بدین ترتیب ملاحظه می کنید که در یک سو محصولات زاید به محصولات با ارزش از نقطه نظر اقتصادی تبدیل شده اند و ازسوی دیگر هزینه مربوط به تولید کک کاهش یافته است.

تهیه و تولید چند ترکیب در یک فرآیند براساس استفاده صحیح و کاملا از مواد اولیه مهم ترین مساله در پیشرفت یک واحد تولیدی است. یک نمونه از آن بکار بردن محصولات زاید یک فرآیند به صورت مواد خام اولیه برای فرآیندهای جدید ثانویه است.

تولید چند فرآیند در نزدیکی یکدیگر به لحاظ برخی سرویس گیری های مشترک، استفاده از خطوط ارتباطی کوتاه تر و میزان سرمایه گذاری های کلان در جهت سرویس دهی کارخانه ها بسیار سودمند است. به عنوان مثال قیمت سولفوریک اسید حاصل ازگازهای زاید کارخانجات متالوژی تقریبا دو برابر کمتر از ارزش سولفوریک اسید حاصل از پیریت در کارخانه های مربوطه است.

از طرف دیگر ایجاد مجتمع فرآیندهای تولیدی در بهداشت محیط زیست بسیار موثر است، زیرا مواد زاید یک کارخانه تولیدی قبل ازتخلیه شدن در محیط و یا در رودخانه ها و دریاچه ها به صورت یک ماده خام اولیه در واحد دیگر تولیدی مورد بهره برداری قرار می گیرد. در کل می توان گفت هرگاه یک واحد صنعتی در جهت گسترش بخواهد از نظر تعداد فرآورده ها به تولیدات خود بیافزاید، ‌به منظور سرمایه گذاری کم تر و بهره گیری بیشتر باید در گسترش تولید به یکی ازروش های زیر تلاش نماید:

–         تولید فرآورده هایی که امکان تولید آنها از مواد اولیه صنعت قبلی وجود دارد.

–         تولید محصولاتی بر منبای فرآورده حاصله از صنعت اولیه

–         تجمع چندین فرآیند تولیدی

–         تغییراتی بر روی محصول جانبی و در نتیجه تهیه محصولاتی با ارزش افزوده چند برابر

–         تولید مواد اولیه ای که خود نیازمند به آن است،در مقیاسی که بتواند تمامی یا بخشی از نیازهای صنایع داخلی را تامین نماید.

جایگزین کردن مواد طبیعی به وسیله مواد سنتزی:

با گسترش نیازهای جوامع بشری به مواد تولید کارخانجات، بدیهی است وابسته بودن برخی از صنایع به مواد اولیه طبیعی می تواند روند تولید را با مشکل جدی مواجه نماید؛ٰ زیرا اولا شرایط طبیعی، امکان تامین مواد اولیه طبیعی را به حد کافی نمی دهد، ثانیا پیش آمدهای غیر مترقبه تغییرت جوی می تواند اثرات نامطلوبی بر روی میزان مواد طبیعی قابل تحویل به کارخانه یا واحد تولیدی بگذارد و ثالثا قیمت مواد خاک طبیعی به مراتب بیشتر ازقیمت مواد خام سنتزی است.

لذا عدم اطمینان از دسترسی به مواد اولیه کافی موجب می شود که اختلالاتی در کارخانه از نظر بازدهی کامل به وجود آيد و در نهایت ضمن ارائه و توزیع کم تر مواد، قیمت محصول نیز تابع نوسانت بازار می گردد. بنابراین برای اطمینان از ادامه کار منظم واحد تولیدی ، بازدهی کامل کارخانه و تثبیت قیمت ، جایگزین کردن مواد اولیه طبیعی به وسیله مواد سنتزی توصیه میشود.

برای مثال:

–         جایگزین پیه طبیعی با پیه سنتزی در صنعت صابون سازی

–         جایگزین کائوچوی طبعی با کائوچوی سنتزی در صنعت لاستیک سازی

–         جایگزینی پنبه و پشم با الیاف سنتزی در صنعت نساجی

–         جایگزینی مواد گیاهی با مواد سنتزی در صنعت داروسازی

محصولات:

محصولات پتروشیمی براساس نوع تکنولوژی پیچیدگی فرآوردی تولید و نزدیکی ماده تولیدی به مرحله نهایی بازار مصرفی به دو دسته مواد پایه ای بالا دستی که مواد حد واسط و خوراک واحدهای پایین دستی را تشکیل می دهند و محصولات پایین دستی ، تقسیم می شود. تغییرات نرخ بازار معاملات محصولات فوق نمایانگر آن است که محصولات پایین دستی به بازار نزدیک تر می باشند همواره از ارزش افزوده بالاتری نسبت به محصولات پایین دستی برخوردار بوده اند. نمونه این محصولات پلیمرهای مهندسی است که به دلیل مشکل خاص تولید و کاربرد ویژه آنها ضمن داشتن قیمت گران از ارزش افزوده بالاتری نسبت به دیگر مواد پلیمری برخوردار می باشد.

به طور کلی محصولات همگی از مواد اولیه هیدروکربنی و طی یک رشته عملیات فیزیک- شیمیایی بدست می آیند، می توان انواع کودهای شیمیایی ، برخی از اسیدها،بازها  و نمک ها؛‌ منومرهاو پلیمر ها ، ترکیبات آروماتیکو مواد واسطه بسیاری از صنایع شیمیایی دیگر نام برده  پلیمرها و پلاستیک ها به ویژه پلی اتیلن و پلی پروپیلن، پلی ونییل کلرید، پلی اتیلن ترفتالات، پلی استرن و پلی کربنات شامل حدود 80٪ از خروجی های صنعتی در جهان می باشند.

اهمیت محصولات پتروشیمی کاملا روشن است، فقط کافی است توجه شود که تولید محصولات کشاورزی ، تولید پارچه و پوشاک ، ساخت مسکن، تولید مواد شوینده و پاک کننده و تولید داروهای مختلف بدون استفاده از محصولات پتروشیمی ، هرگز کفایت نیازهای رو به افزایش جمعت جهان را نخواهد داد و مطمئنا بدون آنها زندگی بشر در ابعاد گوناگون ، به طور کلی مختل خواهد شد.

مواد شیمیایی که برای ایجاد انواع زیادی از کالاهای مصرفی به کار می رود ، می تواند هزاران ورودی را برای کار کشاورزی، تولید و ساخت و خدمات صنعتی به همراه داشته باشد. صنعت مواد شیمیمایی به تنهایی26٪ از خروجی های خود را نیز مصرف کند. اکثر مشتریان صنعتی شامل مصرف کنندگان تولیدات پلاستیکی، چرم، منسوجات، کاغذ، تصفیه نفت خام و فلزات اولیه می باشد. مواد شیمیایی تقریبا 3 تریلیون دلار ارزش دارد و شرکت های مواد شیمیایی ایالات متحده و اتحادیه اروپا، بزرگترین تولید کنندگان در جهان به شمار می می آيند.

صنایع پتروشیمی اولیه به 3 گروه براساس ساختار شیمیایی شان تقسیم می شوند:

1-الفین ها: که شامل اتیلن، پروپیلن و بوتادین می باشند. اتیلن و پروپلن منابع مهم در رشته شیمی صنعتی و تولیدات پلاستیک میباشند. بوتادین ایجاد چرم سنتز شده به کار می رود.

2-آروماتیک ها: شامل بنزن- تولوئین و اکسیلن میباشد. بنزین یک ماده خام برای رنگ آمیزی می باشد و بنزن و تولوئن برای ایزوسیانات TOI,MOI بکار می رود که در ایجاد polyurethane بکار می رود.

3-تولید کنندگان در اکسلین ها: برای تولید پلاستیک ها و فیبرها استفاده می کنند. گازهای سنتز آمونیاک برای ایجاد اوره در کود بکار می رود و متانول یک حلال و واسطه شیمیایی به شمار می رود مشتقات پتروشیمی می تواند به صورت روش های مختلف ایجاد شود:

مستقیما از پتروشیمی اولیه یا از ظریق تولیدات واسطه ای که هنوزحاوی کربن و هیدروژن می باشند حاصل می آید. یا از طریق واسطه هایی که کلروین و یا نیتروژن یا اکسیژن از آن جمله است حاصل می آيد.

در برخی از موارد، تولیدات آماده عرضه هستند. یکی ازمهم ترین فرایندهای صورت گرفته مراحلی هستند که برای رسیدن به ترکیبات مطلوب تر  از آن استفاده میشود، از تمام فرآیندهای مورد استفاده،‌ پلیمرازسیون را می توان نام برد که برای تولید پلاستیک، فیبر- چرم و سایر مشتقات پتروشیمی بکار می رود.

برخی از واسطه های پتروشیمی شامل:

–         استات ونیل برای رنگ آمیزی و پوشش منسوجات

–         کلرید ونیل برای کلرید پلی ونیل (pvc)

–         تولید رزین

–         کلیکول اتیلن برای فیبرهای منسوجات پلی استر

–         استرین که در تولید پلاستیک و چرم بسیار مهم است.

به طور کلی می توان صنایع پتروشیمی را به 5 دسته تقسیم کرد:

1-محصولات پلیمری شامل پلی اتیلن ها، پلی پروپیلن،ٰpvc، پلی استایون، لاستیک مصنوعی و محصولات پلیمری تخصصی و پیشرفته

2-محصولات آروماتیکی: شامل بنزن- تولوئن- رایلین ها و سایر ترکیبات حلقوی

3-سوخت و مواد جانبی: از قبیل پروپان- بوتان- بنزین پیرولیز و (CFO) (نفت کوره)

4-مواد شیمیایی و پایه : از قبیل متانول- الفین ها و اتیلن گلایکول ها

5-کود و سموم  و مواد وابسته مثل اوره- آمونیاک- نیترات آمونیوم

اکثر دستگاه های شیمیایی، اغلب مواد خام طبیعی را به محصولات حد واسط و قابل مصرف به عنوان مواد اولیه در سایر کارخانه ها تبدیل می کنند. به عنوان مثال اسیدها، قلیاها، نمک ها و مواد پلیمری… از جله این مواد هستند. جهت توضیح بیشتر، نمک معمولی ماده ی خامی است که در آن سدیم کربنات تهیه می کنند؛ اما سدیم کربنات در بسیاری از موارد یک کالای مصرفی یا یک ماده نهایی در صنعت نیست و برای نمونه ازآن در تهیه و تولید آلومینیم از بوکسیت و یا ساخت سدیم هیدروکسید استفاده میشود.

اهمیت صنایع شیمیایی و پیشرفت تکنولوژی در جهان

اهمیت صنایع شیمیایی

پیشرفت صنایع شیمیایی در جهان به شاخه های دیگر تکنولوژی نیز بستگی دارد و لذا پیشرفت های مربوطه به یک بخش تکنولوژی را نمی توان و نباید به طور مطلق در نظر گرفت. بلکه  برای مطالعه تکنولوژی در صنایع شیمیایی با سایر رشته ها یا شاحه های وابسته دیگر را نیز مد نظر داشت.

از آنجایی که امروزه ، صنایع شیمیایی تولید کننده هزاران نوع مصولاتی هستند که بدون وجود و یا حضور آنها یک جامعه مدرن و پیشرفته نمی تواند وجود داشته باشد. از نظر اقتصادی و سوددهی، این صنایع نیز بالاترین شاخص را در اغلب ممالک دارا هستند. بدین لحاظ عده ای ازاقتصاددانان معتقدند که برای مطالعه وضع اقتصادی یک کشور باید وضعیت و موقعیت صنایع شیمیایی آن کشور را از نظر میزان تامین نیازهای حاوی ومصرفی جامعه مورد بررسی قرار داد. گهگاه برای مشخص نمودن وضع اقتصادی یک مملکت ، به مقدار تولید و مصرف سولفوریک اسید در آن کشور توجه می شود؛ چون که این اسید به عنوان اسید مادر شناخته شده است و در بیشتر صنایع به نحوی مورد استفاده قرار می گیرد. جهت آشنایی به اهمیت صنایع شیمیایی به ذکر مثال هایی می پردازیم:

انجام فرآیندهای شیمیایی بر روی سوخت های فسیلی ( زغال سنگ؛‌نفت، گاز طبیعی و تورب) تولید محصولات پر اهمیتی مثل کک؛ سوخت های موتور، روغن های روان کننده ، گازهای قابل احتراق و گونه های مختلفی از مواد و ترکیبات آلی می نماید. بدیهی است بدون وجود کک، هیچ صنعت متالوژی پیشرفته ای نمی تواند وجود داشته باشد و متعاقب آن تمامی صنایعی که در آنها از فلزات به عنوان ماده اولیه استفاده می شود به حالت رکود و توقف کشیده می شوند و یا بدون وجود بنزین و روغن های روان کننده:

موتور هواپیماٰ اتومبیل ها و کشتی ها قادر به حرکت نخواهند بود. اهمیت گازهای قابل احتراق (سوخت بدون دود و خاکستر) که مصارف صنعتی و خانگی دارند برکسی پوشیده نیست.

بالاخره عدم تولید مواد شیمیایی آلی که در تهیه مواد رنگی ، دارویی ، منفرجه و … مورد استفاده قرار می گیرند؛ مشکلات فراوانی را در صنایع وابسته ایجاد می نماید.

علاوه بر موارد فوق، محصولات شیمیمایی و با ارزش دیگری ، مانند آمونیاک و نیتریک اسید وجود دارند که اززغال سنگ و یا گاز طبیعی تهیه می شوند و در ساخت کودهای شیمیایی و سایر محصولات بکار می روند.

سولفوریک اسید که از گوگرد طبیعی و یا (پیریت) بدست می آید، در بسیاری از زمینه های صنعت مانند تغییر شکل کانی های نامحلول در آب ، کانی های فسفاته به سوپرفسفات ها و سایر کودهای فسفاته و فسفریک اسید مورد استفاده قرار می گیرد. صنایع متالوژی غیر آهنی؛ نساجی؛چرم؛ صنایع غذایی و بسیاری از صنایع دیگر از جمله مصرف کنندگان سولفوریک اسید و نمک های آن هستند . بالاخره در باطری های سربی اتومبیل ها نیز کاربرد دارد.

نمک معمولی ، ماده ی خام اولیه ای است که از آن کلرید اسید، سدیم کربنات ، سدیم هیدروکسید و کلر تهیه می کنند. هرکدام از این مواد به نحوی در تولید آلومینیوم؛ شیشه،صابون ، کاغذ ، بافته های ژشمی  و ژنبه ای، پلاستیک ها و الیاف سنتزی به کار می روند.

بالاخره محصولات سودمند و باارزشی چون الیاف نخی، کاغذ؛ مقوا؛ زغال فعال، استیک اسید، الکل های متیلیک و اتیلیک ؛ اسانس تربانتین؛ کلوفان و استن از چوب به دست می آیند.

پیشرفت صنایع شیمیایی:

نفوذ گسترده ی شیمی در داخل شاخه های گوناگون صنعت ، منجر به پیدایش روش های منطقی تر در تهیه مواد شد ه است. از نکات برجسته و قابل ذکر در پیشرفت صنایع شیمیایی؛ به حداقل رساندن پس مانده ها یا مواد زاید و استفاده کامل از تمام اجزاء مواد اولیه است.

استفاده از روش های شیمیایی گوناگون در فرآیندهای تولید، یکی از گام های مهم در پیشرفت فنی و تکنیکی اغلب صنایع است و همچنین با مطالعه روی شناخت کاربرد مواد، نیاز با تولید بیشتر آنها به وجود آمده است.

بالاخره باید یادآور شد که پیشرفت هر صنایع شیمیایی به تکنولوژی شیمیایی آن بستگی دارد و زمانی از لحاظ صنعتی ، حائز اهیمت است که دارای خصوصیات زیر باشد:

1-افزایش ظرفیت تولید

2-بهبود کیفیت برآورده

جهت دستیابی به این خصوصیات باید اولا نوع فرآیند شیمیایی را تغییر داد و ثانیا سیستم های کنترل مناسب را که جهت بهبود کیفیت کالا موثرند طراحی و در مسیر تولید تعبیه نمود.

تغییر نوع فرآیند؛ تنها جهت تولید بیشتر صورت نمیگیرد. بلکه با توجه به نوع مواد اولیه و تکنولوژی ساخت؛ تغییر نوع فرآیند ضرورت پیدا می نماید . به منظور روشن تر شدن موضوع به ذکر (2) مثال می پردازیم.

مثال (1) ← تاریخچه تولید استالدئیه (CH3CHO) نشان می دهد که تا حدود 30 سال قبل ، از اکسیداسیون الکل اتیلیک، استالدئیه تهیه می گردد ( همان طور که می دانید این آلدئید پایه و اساس تهیه و تولید بسیاری از مواد شیمیایی دیگر است.)

در چند دهه اخیر که شیمی استیلن پیشرفت بیشتری پیدا نموده است، تهیه استالدئید را از استیلن مرسوم و معمول گردیده است. کشورهایی که دارای معادن زغال هستند به راحتی می توانند استیلن مورد نیاز را در اختیار داشته باشند و در نتیجه ازنظر میزان تولید به تولید کلان (انبوه) برسند.

با پیشرفت صنعت پتروشیمی و استفاده از گازهای نفتی حاصل از کزاکینگ و یا مواد سبک پالایشگاه ها مانند برش (L.P.G) (Liguefied  petrolecim Gases) که علاوه بر بوتان و پروپان دارای مقداری اتیلن است، کوشش هایی به عمل آمد که از این ماده ی ارزان قیمت جهت ساخت استالدئید استفاده شود.

مثال (2) ← تا حدود 30 سال قبل ccl4 جهت جلوگیری از آتش سوزی و از CHCL3 برای بیهوشی استفاده می گردید؛ اما در حال حاضر این ترکیبات در موارد ذکر شده کاربرد چندانی ندارد. به عنوان مثال امروزه از CCL4بیشتر جهت تولید گاز فرئون CF2CL2  استفاده می شود. مصارف فرئون قبلا جهت تهیه اسپری در حشره کش ها و دستگاه های مولد برودت بود . اما در چند ساله اخیر با آشکار شدن اثرات نامطلوب آن در محیط زیست که موجب سوراخ شدن لایه ازن گردیده است . سطح توید آن رو به کاهش گذاشته شده است.

بنابراین ملاحظه می شود که با گذشت زمان و شناخت بیشتر آثار مواد و پیدایش روش های جدید تر تولید؛ روش های تولید قدیمی از خط تولید کنار گذاشته می شوند. لذا حکومت ها  یا اشخاصی که می خواهند در صنایع شیمیایی سرمایه گذاری های کلان نمایند باید اطلاعات کافی در زمینه روش های استخراج و تولید مواد مختلف شیمیایی داشته باشند تا در اثر عدم آگاهی دست به اقداماتی نزنند که پیامد آنها مسلما زیان ها غیر قابل جبران باشد. لازم به ذکر است که در کشورهای دارنده تکنولوژی پیشرفته ، اغلب تکنولوژی صنایعی را در اختیار سایر کشورها قرار می دهند که خود تصمیم به کنار گذاردن آن تکنولوژی گرفته اند. بدین لحاظ کشورهای در حال توسعه  که خریدار این قبیل تکنولوژیها هستند باید قبل از اقدام ، خرید و سرمایه گذاری، بسیاری از نکات را مورد بررسی قرار دهند.

                        12C2H4+12O2pdcl2CH3-CHO’>

2CH4  پیرولیز       C2H2+3H2

          امروزه اکثر کارخانجات تولید استالدئید، از اتیلن به عنوان ماده اولیه استفاده مینمایند. لازم به ذکر است که در سه دهه اخیر ، پاژن توانسته است از پیرولیز متان موجود در گاز طبیعی (در حدود 2000C ) استیلن، با راندمان 90 » 80  درصد تهیه نماید.

 

HC=CH+H2O  کاتالیزور      CH3CHO

      که استیلن براساس واکنش :

 

 می توان استالدئید تهیه نمود.

حال باید بررسی نمود که در وضعیت کنونی ، استفاده از کدام یک از دو برش نفتی (L.P.G) یا (C.N.G) (combustible Natural Gases) بیشتر مقرون به صرفه است. برش (L.P.G) گران تر و از طریق تانکرها قابل حمل است اما در مقابل مقداربیشتری (CNG) در اختیار کشورها است که انتقال آن به کارخانه ها فقط از طریق خط لوله میسر است.

زنجیره تامین محصولات پتروشیمی حاصل از خوراک گاز طبیعی و نفت خام به شرح زیر است:

 

 

 

کلمات جستجو شده: تحقیق درباره ی صنایع مادر, تحقیق درباره ی صنعت گران, پروزه تولید لاستیک

نوشته های مرتبط

یک نظر برای مقاله ی اول گروه بین المللی مهندسی شیمی و شیمی خورشید

  1. saeede kalateh
    اردیبهشت ۷, ۱۳۹۱

    salam khaste nabashid khastam tabriki gofte basham enshaallah dar marateb balatar bebinimeton

    Well-loved. Like or Dislike: Thumb up 6 Thumb down 1

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *