فراورده‌های پتروشیمیایی: از مخزن نفت تا زندگی روزمره
نفت خام و گاز طبیعی: نقطه آغاز
همه چیز از نفت خام2 و گاز طبیعی3 شروع می‌شود. این مواد، که میلیون‌ها سال پیش از باقی‌مانده موجودات ریز دریایی تحت فشار و گرمای زیاد در اعماق زمین تشکیل شده‌اند، مخلوط پیچیده‌ای از هزاران ترکیب شیمیایی آلی4 هستند. به زبان ساده، ترکیبات آلی موادی هستند که در ساختار مولکولی خود اتم $ \ce{C} $ (کربن) دارند. نفت خام به خودی خود کاربرد چندانی ندارد و باید در پالایشگاه‌ها و سپس واحدهای پتروشیمی، به مواد مفید تبدیل شود.
سفر مولکول‌ها: از پالایشگاه تا پتروشیمی
فرآیند تبدیل نفت و گاز به محصولات نهایی چندین مرحله اصلی دارد:
۱. پالایش نفت خام: در پالایشگاه، نفت خام با استفاده از روشی به نام تقطیر جز به جز5 جداسازی می‌شود. در این روش، نفت گرم شده و به بخار تبدیل می‌شود. سپس با سرد کردن تدریجی این بخار، مواد مختلف در دماهای متفاوت از هم جدا می‌شوند. محصولات این مرحله شامل بنزین، نفت سفید، گازوئیل و نفت‌گاز است.
۲. تولید مواد اولیه پایه: برخی از این محصولات پالایشگاهی برای استفاده در صنعت پتروشیمی هنوز بسیار سنگین و پیچیده هستند. بنابراین در واحدهای پتروشیمی، تحت فرآیندهای شیمیایی مانند شکست6 (کراکینگ) قرار می‌گیرند. در این فرآیند، مولکول‌های بزرگ و سنگین به مولکول‌های کوچک و سبک‌تر شکسته می‌شوند. مهم‌ترین این مواد اولیه پایه عبارتند از:
| نام ماده اولیه | فرمول شیمیایی | توضیح مختصر |
|---|---|---|
| اتیلن7 | $ \ce{C2H4} $ | پرمصرف‌ترین ماده اولیه؛ برای ساخت پلاستیک‌های مختلف استفاده می‌شود. |
| پروپیلن8 | $ \ce{C3H6} $ | برای تولید الیاف مصنوعی، ظروف غذا و قطعات خودرو به کار می‌رود. |
| بنزن9 | $ \ce{C6H6} $ | پایه تولید مواد شوینده، رزین‌ها و نایلون است. |
دسته‌بندی فراورده‌های نهایی پتروشیمی
مواد اولیه پایه در واکنش‌های شیمیایی بیشتر به سه گروه اصلی از محصولات تبدیل می‌شوند:
۱. پلی‌مرها و پلاستیک‌ها: وقتی هزاران مولکول کوچک و یکسان (مانند اتیلن) به هم متصل شوند، یک مولکول غول‌پیکر به نام پلیمر10 تشکیل می‌دهند. به این فرآیند پلیمریزاسیون11 می‌گویند. پلی‌مرها اساس تولید پلاستیک‌ها هستند. بطری آب معدنی (پلی‌اتیلن ترفتالات یا PET)، لوله‌های ساختمانی (پلی‌وینیل کلراید یا PVC) و کیسه‌های نایلونی (پلی‌اتیلن) نمونه‌هایی از این دسته هستند.
۲. کودهای شیمیایی: یکی از حیاتی‌ترین محصولات پتروشیمی هستند. ماده اولیه اصلی آن‌ها گاز طبیعی است. از گاز طبیعی، آمونیاک12 تولید می‌شود که خود پایه ساخت کودهای نیتروژنه مانند اوره13 است. این کودها با تأمین نیتروژن مورد نیاز گیاهان، نقش بسیار مهمی در افزایش تولید محصولات کشاورزی و تأمین غذای جمعیت جهان دارند.
۳. محصولات آرایشی، بهداشتی و دارویی: بسیاری از مواد اولیه لوازم آرایشی، شامپوها، صابون‌ها و حتی داروها از مشتقات پتروشیمی به دست می‌آیند. برای مثال، گلیسیرین که در کرم‌های مرطوب‌کننده استفاده می‌شود، یا پارافین که در ساخت وازلین کاربرد دارد، از جمله این محصولات هستند.
کاربردهای شگفت‌انگیز در زندگی روزمره
از لحظه بیدار شدن از خواب تا هنگام خواب، با فراورده‌های پتروشیمی احاطه شده‌ایم. برای درک بهتر، یک صبح معمولی را در نظر بگیرید:
- مسواک شما و موهای برس از پلاستیک ساخته شده‌اند.
- خمیردندان حاوی مواد معطر، غلیظ‌کننده و نگهدارنده‌ای است که منشأ پتروشیمیایی دارند.
- لباس‌های ورزشی شما احتمالاً از پلی‌استر (یک پلیمر) بافته شده‌اند.
- کفش‌های شما دارای کفی از جنس پلی‌اورتان است.
- صندلی و داشبورد خودرو یا اتوبوسی که سوار می‌شوید، از انواع پلاستیک و رزین ساخته شده‌اند.
- غذایی که می‌خورید، به لطف کودهای شیمیایی و آفت‌کش‌ها (که خود از پتروشیمی می‌آیند) و همچنین بسته‌بندی پلاستیکی آن، به دست شما رسیده است.
حتی صفحه نمایش تلفن همراه یا کامپیوتری که این مقاله را می‌خوانید، احتمالاً دارای اجزایی از جنس پلی‌مرهای خاص است!
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
پاورقی
1 Petrochemical Products: محصولاتی که از نفت یا گاز طبیعی مشتق می‌شوند.
2 Crude Oil: نفت خام تصفیه نشده.
3 Natural Gas: گاز طبیعی.
4 Organic Chemical Compounds: ترکیبات شیمیایی مبتنی بر کربن.
5 Fractional Distillation: فرآیند جداسازی اجزای نفت خام بر اساس نقطه جوش.
6 Cracking: فرآیند شکستن مولکول‌های بزرگ هیدروکربنی به مولکول‌های کوچک‌تر.
7 Ethylene: یک گاز هیدروکربنی ساده که مهم‌ترین ماده اولیه پتروشیمی است.
8 Propylene: یک ماده اولیه مهم برای تولید پلی‌پروپیلن و سایر مواد شیمیایی.
9 Benzene: یک هیدروکربن آروماتیک که در تولید بسیاری از مواد شیمیایی استفاده می‌شود.
10 Polymer: یک مولکول بزرگ که از اتصال تعداد زیادی مولکول کوچک و یکسان (مونومر) تشکیل شده است.
11 Polymerization: فرآیند شیمیایی تشکیل پلیمر از مونومرها.
12 Ammonia: یک ترکیب شیمیایی از نیتروژن و هیدروژن که پایه تولید کود است.
13 Urea: یک ترکیب آلی و یکی از پرکاربردترین کودهای نیتروژنه.
14 Bioplastics: پلاستیک‌هایی که از منابع تجدیدپذیر زیستی به دست می‌آیند.