فرآیند تولید مواد اولیه در صنایع پتروشیمی -  از این دما برای شکستن پیوندهای بین کربن ها استفاده می کند

مواد اولیه ماده ای است که برای تولید یک محصول مفید در یک فرآیند صنعتی استفاده می شود. مایعات و نفت و  گاز طبیعی که در طی فرآیند تصفیه از نفت خام ایجاد می کند که به عنوان مواد اولیه برای تولید طیف گسترده ای از پتروشیمی ها استفاده می شود. فرآیند تولید مواد اولیه در صنایع پتروشیمی به مجموعه‌ای از تکنیک‌ها و واکنش‌های شیمیایی پیچیده اشاره دارد که به منظور تبدیل منابع طبیعی مانند نفت خام و گاز طبیعی به مواد شیمیایی و محصولات صنعتی مورد نیاز، انجام می‌شود. این فرآیندها شامل چندین مرحله کلیدی هستند که به‌طور عمده بر اساس نوع ماده اولیه و محصول نهایی مورد نظر متغیر هستند. در ادامه به تفصیل به فرآیندهای رایج تولید مواد اولیه در صنعت پتروشیمی پرداخته می‌شود.

1. اولین گام در فرآیند تولید مواد پتروشیمی، استخراج گاز طبیعی و نفت خام از منابع زیرزمینی است. این منابع عمدتاً شامل هیدروکربن‌هایی هستند که در لایه‌های زیرین زمین ذخیره شده‌اند. پس از استخراج، این مواد اولیه به واحدهای فرآوری منتقل می‌شوند. در این واحدها، گاز طبیعی و نفت خام تحت فرآیندهای مختلف پالایش و تفکیک قرار می‌گیرند تا ترکیبات اصلی مورد نیاز برای تولید محصولات پتروشیمی تولید شود.
2. گاز طبیعی عمدتاً از متان (CH₄) تشکیل شده است و در فرآیندهای اولیه مانند “تبدیل بخار” (Steam Reforming) به هیدروژن (H₂) و اتیلن (C₂H₄) تبدیل می‌شود. این ترکیب‌ها به‌عنوان مواد اولیه اصلی برای تولید انواع پلیمرها و محصولات شیمیایی کاربرد دارند. در فرآیند تبدیل بخار، گاز طبیعی با بخار آب واکنش داده و در دمای بالا هیدروژن و اتیلن تولید می‌کند که سپس برای تولید سایر محصولات به‌کار می‌رود.
3. از سوی دیگر، نفت خام در پالایشگاه‌ها تحت فرآیندهای تقطیر و کراکینگ قرار می‌گیرد. تقطیر برای جداسازی ترکیبات مختلف نفت خام به فازهای مختلفی مانند گازهای سبک، بنزین، نفت سفید، و دیزل استفاده می‌شود. فرآیند کراکینگ یا شکستن مولکول‌های بزرگتر نفت خام به مولکول‌های کوچکتر (مانند اتیلن و پروپیلن) نقش کلیدی در تولید مواد پایه پتروشیمی ایفا می‌کند.

پس از تولید مواد اولیه مانند اتیلن، پروپیلن، بنزین، و آمونیاک، این ترکیبات وارد فرآیندهای شیمیایی خاصی می‌شوند تا به محصولات پیچیده‌تری تبدیل شوند. در صنعت پتروشیمی، این فرآیندها به‌طور عمده به چهار دسته تقسیم می‌شوند:

• پلیمرسازی: پلیمرها، که به‌عنوان یکی از محصولات اصلی صنعت پتروشیمی شناخته می‌شوند، از اتیلن، پروپیلن، و سایر مونومرها تولید می‌شوند. فرآیندهای پلیمرسازی مانند “پلیمرسازی به روش حرارتی” (Polymerization) و “پلیمرسازی به روش زنجیره‌ای” (Chain Polymerization) برای تولید مواد پلیمری مانند پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن و پلی‌استایرن استفاده می‌شوند. این مواد در صنایع بسته‌بندی، خودروسازی، لوازم خانگی، و بسیاری از دیگر کاربردهای صنعتی و مصرفی استفاده دارند.
• آمونیاک و کودهای شیمیایی: یکی دیگر از فرآیندهای رایج در صنعت پتروشیمی، تولید آمونیاک و کودهای شیمیایی است که در کشاورزی کاربرد دارند. تولید آمونیاک عمدتاً از فرآیند هابر-بوش (Haber-Bosch) انجام می‌شود که در آن نیتروژن (N₂) از جو و هیدروژن (H₂) از گاز طبیعی برای تولید آمونیاک ترکیب می‌شوند.
• مشتقات نفتی و بنزینی: در کنار تولید پلیمرها، برخی از مشتقات نفتی مانند بنزین و نفت سفید نیز از فرآیندهای کراکینگ و تقطیر تولید می‌شوند که در صنعت پتروشیمی به‌عنوان مواد اولیه برای تولید سوخت‌های شیمیایی و مواد شیمیایی واسطه‌ای کاربرد دارند.

پس از تولید مواد اولیه و پایه، این مواد به‌طور معمول وارد فرآیندهای شیمیایی پیچیده‌تری می‌شوند تا به محصولات نهایی یا میانه‌پایانی که در صنایع مختلف کاربرد دارند تبدیل شوند. این فرآیندها می‌توانند شامل واکنش‌های ترکیبی، افزایشی، یا کاهش‌دهنده باشند. به‌طور مثال:

• فرآیندهای هیدروژناسیون: در این فرآیندها، هیدروژن به ترکیبات آلی اضافه می‌شود تا خواص شیمیایی آنها تغییر یابد. این فرآیند در تولید انواع روغن‌ها، پلاستیک‌ها و حتی سوخت‌های خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• آلکیلاسیون و آریل‌سازی: این فرآیندها برای تولید ترکیبات پیچیده‌تری مانند بنزین‌های مخصوص، رنگ‌ها و دیگر مواد شیمیایی صنعتی و مصرفی کاربرد دارند.

در نهایت، بسیاری از مواد تولید شده در صنایع پتروشیمی وارد فرآیندهای تکمیلی برای تبدیل به محصولات نهایی می‌شوند. این محصولات ممکن است به‌طور مستقیم به مصرف‌کنندگان برسند یا به صنایع دیگر برای استفاده در تولید محصولات دیگر منتقل شوند. برای مثال، پلیمرها در صنایع بسته‌بندی، خودروسازی، و ساخت و ساز استفاده می‌شوند، در حالی که مواد شیمیایی مانند متانول و اتیلن در صنایع داروسازی، الکترونیک، و کشاورزی کاربرد دارند.

در دنیای امروز، صنعت پتروشیمی با چالش‌های بسیاری مواجه است که از جمله می‌توان به نیاز به کاهش هزینه‌ها، حفظ کیفیت محصولات، و رعایت استانداردهای زیست‌محیطی اشاره کرد. در این راستا، نوآوری‌های مختلفی در تکنولوژی‌های تولید، به‌ویژه در زمینه‌های کاهش آلایندگی و استفاده از منابع تجدیدپذیر، در حال انجام است. به‌عنوان مثال، استفاده از پلاستیک‌های زیست‌تجزیه‌پذیر، توسعه فرآیندهای تولید از منابع طبیعی نوین مانند بیوماس و محصولات زیستی، و استفاده از فناوری‌های نوین برای بهینه‌سازی فرآیندهای تولید، به‌ویژه در زمینه کاهش مصرف انرژی و آب، از روندهای مهمی هستند که در حال شکل‌گیری در این صنعت هستند.

• هنگام استفاده از مایعات گاز طبیعی برای ایجاد مواد پتروشیمی ، آن را به اتان ، پروپان و بوتان جدا می کنیم
  اکثر مردم پروپان را به عنوان آنچه شما برای تأمین انرژی در کباب پختن استفاده می کنید و بوتان را به عنوان سوخت فندک شما می دانند. آنها همچنین می توانند به عنوان مواد اولیه تولید پتروشیمی استفاده شوند. اتان ماده مهمی است زیرا ساختار آن ساده ترین هیدروکربن است و می تواند به پلاستیک های جدیدی تبدیل شود که دارای خواص قابل توجه و مفیدی است.
• اتان ابتدا با استفاده از فرایندی به نام ترک خوردگی به اتیلن تبدیل می شود
  اتان در یک تجهیزات بزرگ و پیچیده به نام ترک دهنده تغذیه می شود. از این دما برای شکستن پیوندهای بین کربن ها استفاده می کند. سپس فیزیک قدرت را به دست می گیرد و کربن ها با یکدیگر دو پیوند (که به آن پیوند مضاعف نیز می گویند) تشکیل می دهند که یک مولکول هیدروکربن جدید به نام اتیلن می سازد.
• پروپان و بوتان برای تولید پروپیلن و بوتیلن ها (به عنوان مثال ، بوتادین ها) تحت فرآیندهای اضافی قرار می گیرند
  پروپان و بوتان می توانند برای تولید پروپیلن و بوتیلن ها شکسته شوند ، به همان روشی که اتان برای تولید اتیلن ترک می خورد. آنها همچنین می توانند فرایند جدیدتری را طی کنند که اتمهای هیدروژن را از آنها می گیرد و پیوندهای دوتایی ایجاد می کند.
• اتیلن ، پروپیلن و بوتیلن ها به همراه بنزن ، تولوئن و زایلن ها ، عناصر اساسی ساخت پلاستیک ها هستند
  این شش ماده پتروشیمی را می توان به پلاستیک ، نایلون ، پلی استر و ... تبدیل کرد ، سپس به وسایلی مانند کلاه ایمنی دوچرخه ، ضربه گیر سبک اتومبیل ، لباس فضایی ، تجهیزات پزشکی و توربین بادی تبدیل می شوند.
• پتروشیمی ها فقط پلاستیک نمی سازند و آنها همچنین پیشرفت را امکان پذیر می کنند
  این مواد شیمیایی و مواد شیمیایی ویژه ایجاد شده از آنها دارای خواص ویژه ای هستند که به سادگی باعث بهتر شدن محصولات مورد استفاده ما می شوند. آنها نایلون را قوی تر می کنند، بنابراین کمربند ایمنی و بندهای چتر ایمن تر هستند. آنها لباسهای تمرینی را در برابر تعریق مقاوم می کنند و باعث سبک تر شدن اتومبیل ها می شوند و در نتیجه از مصرف سوخت کمتری برخوردار هستند.

فرآیند تولید مواد اولیه در صنایع پتروشیمی شامل مجموعه‌ای از تکنیک‌ها و واکنش‌های شیمیایی است که به‌طور مداوم در حال توسعه و تغییر است. این فرآیندها نه‌تنها به تولید مواد شیمیایی و پلیمرهای مورد نیاز صنایع مختلف کمک می‌کنند، بلکه نقش کلیدی در اقتصاد جهانی ایفا می‌کنند. پیشرفت در تکنولوژی‌های تولید و نیاز به رعایت استانداردهای زیست‌محیطی، از جمله چالش‌هایی است که صنعت پتروشیمی باید به آنها پاسخ دهد تا بتواند به رشد پایدار خود ادامه دهد.