شناخت مواد شیمیاییمقالات آموزشی

کاربرد مواد پتروشیمی

پتروشیمی‌ها یک بخش صنعتی بسیار پیچیده هستند که تقریباً بر همه حوزه‌های زندگی تأثیر گذاشته‌اند. کاربرد مواد پتروشیمی در زندگی روزمره، استفاده از پلاستیک، صابون‌ها اهمیت پتروشیمی‌ها را در دنیای روزانه ما تأیید می‌کند. صنایع پتروشیمی بخش‌های پایین دستی مانند داروسازی را با صنایع بالادستی نفت و گاز پیوند می‌دهد.

صنایع پتروشیمی ذخایر خوراکی مانند نفتا و اجزای گاز طبیعی مانند اتان، پروپان و بوتان را از طریق کراکینگ بخار یا کراکینگ کاتالیزوری به بلوک‌های ساختمان پتروشیمی یعنی الفین ها و آروماتیک‌ها تجدید می‌کند.

پتروشیمی‌ها مشتقات شیمیایی نفت هستند. چندین ماده شیمیایی ساخته شده از نفت نیز از سایر سوخت‌های فسیلی مانند زغال سنگ یا گاز طبیعی یا منابع تجدید پذیر مانند ذرت یا نیشکر به دست می‌آید. دو گروه عمده پتروشیمی عبارتند از الفین (شامل اتیلن و پروپیلن) و آروماتیک (یعنی ایزومرهای بنزن، تولوئن و زایلین). پالایشگاه‌های نفت از طریق کراکینگ کاتالیزوری مایع بخش نفت، الفین‌ها و آروماتیک ها را تولید می‌کنند.

کاربرد مواد پتروشیمی
کاربرد مواد پتروشیمی

دسته‌بندی مواد پتروشیمی

پتروشیمی‌ها را می‌توان به سه دسته اصلی طبقه‌بندی کرد:

مواد پتروشیمی سبک مانند متان، اتان و اتیلن (گاز در دمای اتاق)، اتر نفتی و نفتای سبک (مایع با نقاط جوش در محدوده ۸۰ و ۱۹۰ درجه فارنهایت)

مواد پتروشیمی متوسط: این بخش شامل از ۶ تا ۱۲ اتم کربن و معروف به “بنزین”، که عمدتاًً به عنوان سوخت خودرو استفاده می‌شود، یعنی اکتان یک سوخت مخصوص خودرو با کیفیت بالا است.

مواد پتروشیمی سنگین: روغن دیزل، روغن گرمایش و روغن روان‌کننده نمونه پتروشیمی‌های سنگین هستند، عموماً در موتورها و ماشین‌آلات مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاربرد مواد پتروشیمی

کاربرد اصلی پتروشیمی استفاده از آن‌ها به عنوان سوخت است. احتراق نفت خام منشاء تولید انرژی‌های متعدد از نفت شد. نفت منبع انرژی برای روشنایی، گرمایش و حرکت و عمدتاً مناسب‌ترین سوخت برای موتور احتراق داخلی بوده است. این کاربرد با آمدن خودروی موتوری و طیف وسیعی از کاربردهای دیگر موتورهای احتراق داخلی به سرعت اهمیت خود را افزایش داده است.

علاوه بر استفاده از آن‌ها در حمل و نقل، نفت به عنوان منبع اصلی در سنتز ترکیبات آلی مورد استفاده قرار گرفته است. تا سال ۱۹۶۵، تقریباً بیش از ۸۰ درصد مواد شیمیایی آلی جهان با استفاده از نفت تولید شد.

این رقم در سال ۱۹۸۰ تا ۹۸% و در نهایت به ۹۹% در پایان سال ۲۰۰۰ افزایش یافت. بنابراین، مواد شیمیایی نفتی (پتروشیمی‌ها) طیف وسیعی از مواد شیمیایی هستند. موارد مهم صنعتی شامل بنزین و نفت سفید است.

خرید وازلین
خرید وازلین

ژله نفتی (وازلین) یک ماده ژلاتینی چرب است که از نفت به دست می‌آید و به عنوان پایه پماد، روان‌کننده و پوشش محافظ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

علاوه بر این، پتروشیمی‌ها نقش بسیار مهمی در سایر مناطق صنعتی دیگر دارند. موم، کود، مواد نگهدارنده، صابون و مواد شوینده، رنگ، کالاهای پلاستیکی، گچ، کفش‌های ورزشی و مواد منفجره: مواد اولیه صنعتی که از پتروشیمی‌ها بدست می‌آیند یا سنتز می‌شوند: بیشتر مواد منفجره حاوی فرآورده‌های نفتی هستند. علی‌رغم پیشرفت چشمگیر، پتروشیمی‌ها هنوز یکی از دغدغه‌های اصلی بخش صنعتی جهان هستند.

موم

موم یک محصول جانبی نفت است که برای ساخت شمع و قالب استفاده می‌شود. روش تهیه امولسیون موم و عوامل مؤثر بر آماده‌سازی آن مورد بررسی قرار گرفته است. طبق مطالعات انجام شده امولسیون‌های موم با استفاده از موم پارافین به عنوان ماده اصلی با استفاده از روش امولسیفایرین-روغن سنتز شد.

اثرات نوع و مقدار امولسیفایر، دما و زمان امولسیون، سرعت هم زدن و مقدار آب امولسیون‌کننده، بر امولسیون‌سازی نیز بررسی شده است. نتیجه آزمایش نشان داد که امولسیفایر ترکیبی بهتر از امولسیفایر تنها است.

شرایط مطلوب واکنش مورد نیاز برای موم با بهترین کیفیت عبارت بود از آب امولسیون ۶۵%  ̃ ۷۰%، امولسیفایر ۱۰%، دمای امولسیون ۹۰ درجه سانتی‌گراد، زمان امولسیون ۳۰ دقیقه سرعت هم زدن ۱۰۰۰ r/min  می‌باشد. محتوای موم در امولسیون موم پارافین به دست آمده در شرایط مطلوب به ۳۰%  ̃  ۳۵%  رسید و پایداری عالی و خاصیت پراکندگی را نشان داده است.

فروش پارافین جامد
فروش پارافین جامد

موم پارافین اصلاح شده

سنتز موم پارافین اصلاح شده از طریق اکسیداسیون هوا و تأثیر زمان واکنش و دمای واکنش بر خواص موم پارافین اصلاح شده مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان داد که وقتی سنتز در دمای واکنش بین ۱۵۵-۱۶۰ درجه سانتی‌گراد برای مدت زمان واکنش ۵۶ ساعت انجام شد، خواص موم پارافین اصلاح شده به دست آمده شبیه موم زنبور عسل بود. موم مصنوعی جایگزین خوبی برای موم طبیعی زنبور عسل بود.

مواد شوینده

مواد شوینده، یک محصول پتروشیمی است که در زندگی روزمره استفاده می‌شود. طیف وسیعی از صابون‌های شوینده عموماً پودری یا مایع هستند. یا به شکل ژل. مواد شوینده با استفاده از روغن، الکل (محصول پتروشیمی) یا مواد پتروشیمی به عنوان مواد اولیه آن‌ها سنتز شده‌اند.

سورفکتانت‌های دارای منشاء پتروشیمی 

مقایسه سورفاکتانت‌های مشتق شده از الکل‌ها بر اساس منابع پتروشیمی و شیمیایی اولئوشیمی انجام شده است. برخی از نمونه‌های الکل‌های نوع C12 که از روغن نارگیل، روغن پالم و اتیلن گرفته شده بود، برای تهیه سولفات‌های الکل و سولفات‌های اتر الکل بود. خواص فیزیکی و عملکردی برای هر سورفکتانت هم به صورت جداگانه و هم در فرمول‌های مایع ظرف‌شویی سبک (LDL) برآورد شد.

تفاوتهای جزئی در ویژگی های فیزیکی و عملکردی سورفاکتانت‌ها مشاهده شده است و فرمولاسیون آن‌ها به دلیل تفاوت‌های جزئی بین الکل، سولفات الکل و سولفات اتر الکل در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفت.

به این نتیجه رسیدند که سولفات‌های الکل، سولفات‌های الکل اتر و LDL هایی که از آن‌ها تهیه شده‌اند صرف نظر از این که الکل اصلی از منابع پتروشیمی یا اولئو شیمیایی تهیه شده است، خواص فیزیکی و عملکردی تقریباً مشابهی از خود نشان می‌دهند.

نگهدارنده‌ها

نگهدارنده‌ها یکی دیگر از انواع مهم مواد پتروشیمی هستند که در لوازم آرایشی و افزودنی‌های غذایی استفاده می‌شوند. مواد نگهدارنده برای حفظ طراوت، میزان طراوت لوازم آرایشی و غذاهای کنسرو شده را افزایش می‌دهند. مواد پتروشیمی همچنین به تولید ویتامین‌ها یعنی ASA (استیک سالیسیلیک اسید) می‌پردازد.

محققان روشی را برای تهیه ویتامین‌ها با استفاده از ضایعات پتروشیمی از شربت ذرت و همچنین ضایعات صنعت گوشت با استفاده از B. megaterium را نشان داده‌اند. ادعا شد که این میکروب قابلیت بهره‌برداری از تعداد زیادی از منابع کربن را دارد.

تولید سرکه

سرکه ممکن است تقریباً از هر منبع کربوهیدرات قابل تخمیر توسط یک فرآیند تخمیر دو مرحله‌ای که شامل مخمرها به عنوان اولین عامل و به دنبال آن باکتری‌های اسید استیک تولید می‌شود، تولید شود. و همچنین می‌تواند به عنوان نگهدارنده غذا در ترشی استفاده شود.

کفش‌های کتانی

کفش‌های کتانی (کفش‌های مصنوعی) نیز به عنوان محتویات خود محصولات نفتی را دریافت کرده‌اند. کفی‌های لاستیکی به گونه‌ای ساخته شده‌اند که می‌توانند انعطاف‌پذیری یکسانی را در هر نوع شرایط آب و هوایی حفظ کنند برخلاف لاستیک طبیعی که هنگام سرد شدن منبسط می‌شود و هنگام گرم شدن منقبض می‌شود.

از نایلون می‌توان در ساخت کفش ورزشی استفاده کرد. پدهای نچسب ساخته شده به منظور پانسمان زخم‌ها نیز نوعی محصول پتروشیمی است. امروزه، صنعت پزشکی استانداردهای خود را با جهش‌هایی افزایش داده است و مواد پتروشیمی به عنوان یک امتیاز به این بخش خدمت کرده‌اند.

ضخیم‌کننده رنگ

یک ضخیم‌کننده رنگ چاپی بر اساس پلی پروپیلن اسید سدیم آلژینات معرفی کرده‌اند. این صمغ چاپی جدید از صمغ طبیعی و شیمیایی به همراه نسبت مطلوب و تکنیک امولسیون‌کننده منطقی تشکیل شده است. صمغ جدید همچنان دارای ویژگی‌های آلژینات سدیم است.

همچنین ویسکوزیته ساختاری بهتر، پایداری قلیایی، نفوذپذیری و غیره را به نمایش گذاشته است. رویه‌ها مشخص کردند که عملکرد رنگ ظاهری بالا و اثر چاپ عالی با استفاده از صمغ جدید به دست آمده است. به دلیل پارچه‌های چاپ شده با طرح کلی روشن و خطوط صاف، این خمیر برای چاپ واکنشی کاملاً مناسب تلقی می‌شد.

ماده شیمیایی اتیلن
ماده شیمیایی اتیلن

تولید و استفاده از اتیلن

اتیلن یک محصول جانبی است که با حرارت دادن یا تقطیر روغن به دست می‌آید یکی از ضروری‌ترین ترکیبات نفت پتروشیمی است که برای ساخت کیسه زباله، فیلم دوربین، جعبه شیر، کیسه و غیره استفاده می‌شود.

توجه گسترده‌ای از تولیدات صنعتی از طریق کراکینگ حرارتی با جزئیات انجام شده است. اتیلن بیشترین حجم را برای بسیاری از پتروشیمی‌ها ایجاد می‌کند. اتیلن یک گاز بی‌رنگ با بوی ملایم است که برای چشم‌ها و سیستم تنفسی تحریک‌کننده نیست و بنابراین به عنوان یک خفه‌کننده خفیف نیز در نظر گرفته می‌شود.

کالاهای پلاستیکی

بطری‌های پلاستیکی نیز از مواد پتروشیمی ساخته شده‌اند. پلی‌استر برای ساخت بیشتر کالاهای پلاستیکی استفاده می‌شود. علاوه بر این، دیسک‌های فشرده و کاست‌ها نیز از پلی‌استر یا روغن پتروشیمی تشکیل شده‌اند.

نتیجه

مواد پتروشیمی دارای اهمیت تجاری در صنعت پتروشیمی و اجزای سازنده‌ای هستند که می‌توانند بیشتر مورد پردازش قرار گیرند تا محصولات نهایی کاربرد بالایی داشته باشند و نمی‌توان از اهمیت اقتصادی آن‌ها برای جامعه چشم‌پوشی کرد.

دلشاد دست مرد

دکتری شیمی دانشگاه صنعتی شریف - فعال در حوزه خرید و فروش مواد شیمیایی

دیدگاهتان را بنویسید

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

دکمه بازگشت به بالا
برای مشاوره تماس بگیرید