1-البتروكيميائيات (Petrochemical)

كلمة مشتقة من كلمتين وهي البترول والكيمياء , وهي تعتبر امتداد لصناعة النفط والغاز. وهي مواد هيدروكربونية (تحتوي على كربون وهيدروجين مرتبطة مع بعضها البعض)

ويتم استخراج المواد العضوية من النفط والغاز.

2- التكسير (Cracking)

تكسير الروابط عن طريق عمليات كيميائية للعناصر الغير قابلة للتحليل (عن طريق التقطير ) , ويحدث فيها تكسير العناصر الكبيرة إلى عناصر أصغر.

بالنسبة للتكسير في صناعة البتروكيمياويات يكون بعدة طرق من ضمنها:

1- التكسير بالتحفيز (Catalytic Cracking) عن طريق استخدام مادة محفزة للتكسير تحت درجات حرارة عالية.

2- التكسير الحراري (Thermal Cracking) عن طريق تعريض المواد الهيدروكربونية لدرجات حرارة عالية.

3-التكسير البخاري (Steam Cracking) عن طريق استخدام بخار الماء تحت درجات حرارة عالية.

في الفترة الحالية يعتبر التكسير البخاري هو الدارج في الصناعات البتروكيميائية.

بعض المواد العضوية المهمة في صناعة البتروكيمائيات:

1-عائلة البارافينات (Paraffins)

أو الكاين (Alkanes) مركبات عضوية مشبعة الصيغة الكيميائية لها هي CnH2n+2

n : يمثل عدد ذرات الكربون ابسط عنصر في الكاين هو الميثان (CH4) عدد ذرات الكربون في يساوي 1 وعدد ذرات الكربون أربعة.

وهناك الايثان عدد ذرات الكربون يساوي 2 (C2H6)

البروبان الايثان عدد ذرات الكربون يساوي 3 (C3H8)

2- عائلة الاولفينات (Olefins)

او الكين (alkene) وهي مركبات عضوية غير مشبعة الصيغة الكيميائية لها هي CnH2n

اصفر عنصر هو الايثين أو الايثيلين وهو عندما تكون ال n يساوي 2 والصيغة الكيميائية هي C2H4

3- عائلة النفثينات (Naphenes)

أو الأولفينات الحلقية ,وهي تشبه الاولفين في الصيغة الكيميائية و هي CnH2n

ولكن تختلف في الشكل أو الربط بدلا من خطي كما في الكينات , شكلها حلقي أو دائري

واصغر عنصر هو سايكلو بروبان أو البروبان الحلقي وهو عندما تكون ال n يساوي 3 الصيغة الكيميائية C3H6

4- المواد العطرية أو الأروماتية (Aromatics)

وهي تشبه النفثانز ولكن تحتوي على حلقة إضافية وهو مركب البنزين

الصيغة الكيميائية و هي CnH2n-6

5- الغازولين أو النفثا (Naphtha)

عنصر مشتق من النفط بالتحليل (التقطير ) وهو مخلوط من ثلاثة عناصر رئيسية:

1- بارفين (Paraffins)

2- النفثينات (Naphthenes)

3- مواد عطرية أو أروماتية (Aromatics)

يعتبر قطاع البتروكيميائيات امتداد لقطاع النفط والغاز , حيث يتم تحليل المواد إلى مواد أكثر للاستفادة منها في كثير من الصناعات الحالية , هناك ثلاثة مراحل في الصناعات البتروكيميائية:

1- المواد الخام اللقيم.

2- مرحلة التحويل .

3- المواد الأولية.

1- الإيثان

ويتم تحليله من النفط , ولا يدخل في عملية التكسير البخاري.

2- الميثان

ويتم تحليله من النفط , ويدخل في عملية التكسير البخاري وهو (عنصر إختياري)

3- الغاز أو الغاز الطبيعي

ويتم استخراجه من باطن الأرض كغاز طبيعي خام أو تحليله من النفط ويدخل في عملية التكسير البخاري وهو (عنصر اختياري)

2- الغازولين أو النفثا

ويتم تحليله من النفط , ويدخل في عملية التكسير البخاري وهو (عنصر أساسي)

3- غاز زيتي

ويتم تحليله من النفط , ويدخل في عملية التكسير البخاري وهو (عنصر إختياري)

هناك عدة طرق لتكسير المواد البترولية الى مواد أولية لاستخدامها في الصناعات الأخرى , حاليا يعتبر التكسير البخاري هو الطريقة الدارجة لعمل ذلك.

ويعتبر الغازلولين اهم عنصر كمدخل لهذه العملية.

مراحل التكسير الحراري

1- المنطقة الحارة (The Hot Zone)

تحتوي المنطقة الحارة على أفران تصل درجة حرارتها إلى 850 درجة مئوية , ويتم فصل العناصر الثقيلة في هذه المرحلة مثل الغازولين وال C4 .

2- منطقة الضغط (The compression zone)

المتبقي من المنطقة الحارة يدخل الى منطقة الضغط وهي عبارة عن عدة مراحل للضغط ويتم فصل العناصر الأخف وزنا من المرحلة السابقة كال C3 والأخف.

3- المنطقة الباردة (The cold zone)

ويتم تهوية المتبقي من المرحلة السابقة لفصل العناصر الأخف وزنا كال C2 والميثان.

بعد عملية التحويل, يخرج من عملية التكسير أربعة عناصر رئيسية (بالإضافة إلى الميثان) و يكون العدد الإجمالى خمسة عناصر رئيسية حسب عدد ذرات الكربون ,وتسمى المواد المشتقة من هذه العناصر بالمجموعات كل مجموعة حسب ذرات الكربون لديها:

1- ميثان -مجموعة ال C1

2- الإيثين (أو الإيثيلين) – مجموعة ال C2

3- بروبين (أو بروبالين) – مجموعة ال C3

4- بيداتين – مجموعة ال C4

5- بنزين – مجموعة ال C5

1- ميثان -مجموعة ال C1

ويشتق من الميثان ثلاثة عناصر رئيسية وهي :

1- الميثانول – ويستخدم كمذيب في كثير الصناعات البتروكيميائية ومواد التعقيم.

2- سيانيد الهيدروجين – ويستخدم في عدة أمور منها طلاء المعادن كالذهب والفضة.

3- اليوريا – يستخدم عادة في صناعات المبيدات الحشرية في الزراعة.

2- الإيثين (أو الإيثيلين) – مجموعة ال C2

1- بولي ايثيلن – صناعة البلاستيك – ويستخدم حسب الكثافة بداية من تغليف الأطعمة وحتى في الصناعات الثقيلة للكثافة العالية.

2- فينيل كلوريد – وهو ال (PVC) المستخدم في أنابيب الصرف الصحي المستخدم في المنازل.

3- ايثانول – يستخدم عادة في المعقمات والصناعات الدوائية.

4- ايثيل بنزبن – يستخدم في صناعة البولسترين المستحدم في صناعة البلاستيك.

5- أكسيد الإيثيلين – صناعة البوليستر فايبر – وهو البوليستر المستخدم في الملابس والأثاث.

3- بروبين (أو بروبالين) – مجموعة ال C3

1- بولي بروبالين – صناعة البلاستيك – يستخدم في صناعة قطع غيار السيارات ويستخدم في بلاستيك الأثاث الصلب.

2- أوكسيد البروبالين- يتم تجويله إلى بولي ايثيلين في مجموعة C2.

3- ايسو بروبانول – يستخدم عادة في المعقمات .

4- كومين – يتم تحويله إلى عدة مواد من ضمنها :

1- الفينول – يستخدم في صناعة الأدوية والبلاستيك.

2- بيسفينول A – في صناعة بولي كربونات وهو البلاستيك المستخدم في الأجهزة الألكترونية.

3- أسيتون – يستخدم في صناعة مواد التجميل.

5- كلورايد الأليل –

6- أكريلونتريل – متعدد أكريلونتريل – يستخدم في صناعة الكاربون فايبر المستخدم في صناعة هياكل الطائرات والسيارات.

4- بيداتين – مجموعة ال C4

1- بولي بوداتين و2- ستيرين بوداتين – صناعة المطاط -يستخدم في صناعة كفرات السيارات.

5- بنزين – مجموعة ال C5

يخرج من التكسير الحراري الغازولين بعد ذلك يتم فصل البنزين من الغازولين , ويستخدم البنزين في صناعة كثير من العناصر من ضمنها:

1- سيكلو هيكسان – صناعة النايلون – يستخدم في صناعة الملابس ونايلون تغليف الأطعمة.

2- نيترو بنزين – بولي بورثان – يستخدم في صناعة الاسفنج الصناعي المستخدم في حشوات الأثاث كالكنب.

أيضا يدخل مع المجموعة الثانية في الايثيل بنزين والمجموعة الثالثة في الكومين.