Πετροχημικά

Τα πετροχημικά είναι χημικά προϊόντα που παράγονται από πετρέλαιο. Κάποιες χημικές ενώσεις που παρασκευάζονται από πετρέλαιο λαμβάνονται επίσης από άλλα ορυκτά καύσιμα, όπως γαιάνθρακας (καύσιμο) ή φυσικό αέριο, ή ανανεώσιμες πηγές όπως καλαμπόκι ή ζαχαροκάλαμο.

Οι δύο πιο συνηθισμένες τάξεις πετροχημικών είναι αλκένια (που συμπεριλαμβάνουν αιθένιο και προπένιο) και αρωματικοί υδρογονάνθρακες (που συμπεριλαμβάνουν ισομερή βενζολίου, τολουολίου και ξυλενίου). Τα διυλιστήρια πετρελαίου παράγουν αλκένια και αρωματικές ενώσεις με ρευστή καταλυτική πυρόλυση κλασμάτων του πετρελαίου. Χημικές εγκαταστάσεις παράγουν αλκένια με ατμοπυρόλυση των υγρών φυσικού αερίου όπως αιθάνιο και προπάνιο. Οι αρωματικοί υδρογονάνθρακες παράγονται με καταλυτική αναμόρφωση της πετρελαϊκής νάφθας. Τα αλκένια και οι αρωματικές υδρογονάνθρακες είναι οι δομικές ενώσεις για ένα ευρύ φάσμα υλικών όπως διαλύτες, απορρυπαντικά και κόλλες. Τα αλκένια είναι η βάση για πολυμερή και ολιγομερή που χρησιμοποιούνται σε πλαστικά, ρητίνες, ίνες, ελαστομερή, λιπαντικά και γέλες.^[1]^[2]

Η παγκόσμια παραγωγή αιθενίου και προπενίου είναι περίπου 115 εκατομμύρια τόνοι και 70 εκατομμύρια τόνοι ανά έτος, αντίστοιχα. Η παραγωγή αρωματικών ενώσεων είναι περίπου 70 εκατομμύρια τόνοι. Οι πιο μεγάλες πετροχημικές βιομηχανίες βρίσκονται στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής και την Δυτική Ευρώπη· όμως, μεγάλη ανάπτυξη σε νέα παραγωγή γίνεται στη Μέση Ανατολή και την Ασία. Υπάρχει σημαντικό εμπόριο πετροχημικών μεταξύ των διαφόρων περιοχών.

Τα πρωτογενή πετροχημικά διαιρούνται σε τρεις ομάδες ανάλογα με τη χημική δομή τους:

Τα αλένια περιλαμβάνουν αιθένιο, προπένιο και 1,3-βουταδιένιο. Το αιθένιο και το προπένιο είναι σημαντικές πηγές προϊόντων χημικών βιομηχανιών και πλαστικών. Το βουταδιένιο χρησιμοποιείται στην παραγωγή συνθετικού καουτσούκ.
Οι αρωματικές ενώσεις περιλαμβάνουν βενζόλιο, τολουόλιο και ξυλένιο. Το βενζόλιο είναι πρώτη ύλη για χρώματα και συνθετικά απορρυπαντικά, ενώ τα βενζόλιο και τολουόλιο για ισοκυανικά MDI και TDI που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή πολυουρεθανών. Κατασκευαστές χρησιμοποιούν ξυλένιο στην παραγωγή πλαστικών και συνθετικών ινών.
Αέριο σύνθεσης είναι ένα μίγμα από μονοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο που χρησιμοποιείται στην παραγωγή αμμωνίας και μεθανόλης. Η αμμωνία χρησιμοποιείται στην παραγωγή λιπάσματος ουρίας και η μεθανόλη ως διαλύτης και ως ενδιάμεση χημική ουσία.

Το πρόθεμα "πετρο-" είναι μια ελεύθερη συντόμευση της λέξης "πετρέλαιο"·

Πηγές

Πηγές τροφοδοσίας πετροχημικών

Το γειτονικό διάγραμμα δείχνει σχηματικά τις κυριότερες πηγές υδρογονανθράκων που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή πετροχημικών:^[1]^[2]^[3]^[4]

Μεθάνιο, αιθάνιο, προπάνιο και βουτάνιο: Λαμβάνονται κυρίως από επεξεργασία φυσικού αερίου.
Πετρελαϊκή νάφθα λαμβάνεται από διεργασίες διύλισης πετρελαίου.
Βενζόλιο, τολουόλιο και ξυλένιο ως σύνολο αναφέρονται ως BTX και λαμβάνονται κυρίως από διυλιστήρια πετρελαίου από το προϊόν της καταλυτικής αναμόρφωσης.
Αεριέλαιο λαμβάνεται από διυλιστήρια πετρελαίου.

Το μεθάνιο και το BTX χρησιμοποιούνται κυρίως ως πηγές πρώτων υλών για παραγωγή πετροχημικών. Όμως, τα αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνια, νάφθα και αεριέλαιο χρησιμεύουν ως προαιρετικές πρώτες ύλες για εγκαταστάσεις υποβοηθούμενες από ατμό για τη θερμική πυρόλυση (χημεία) που αναφέρεται ως ατμοπυρόλυση και παράγουν ως ενδιάμεσες πετροχημικές τροφοδοσίες:

Αιθένιο
Προπένιο
Βουτένια και βουταδιένιο
Βενζόλιο

Το 2007, οι ποσότητες αιθενίου και προπενίου που παρήχθησαν με ατμοπυρόλυση ήταν περίπου 115 Mt (μεγατόνοι) και 70 Mt, αντίστοιχα.^[5] Η χωρητικότητα εξόδου αιθενίου για μεγάλες ατμοπυρολύσεις είναι στην περιοχή των 1,0 – 1,5 Mt ανά έτος.^[6]^[7]

Η ατμοπυρόλυση δεν πρέπει να συγχέεται με τις εγκαταστάσεις ατμοαναμόρφωσης που χρησιμοποιούνται για παραγωγή υδρογόνου και αμμωνίας.

Τοποθεσίες παραγωγής

Όπως τα βασικά χημικά, τα πετροχημικά παρασκευάζονται σε πολύ μεγάλη κλίμακα. Οι μονάδες πετροχημικής παραγωγής διαφέρουν από τις εγκαταστάσεις βασικών χημικών στο ότι παράγουν συχνά έναν αριθμό σχετικών προϊόντων.

Τα πετροχημικά παράγονται κυρίως σε λίγες τοποθεσίες παγκοσμίως, παραδείγματος χάριν, στη Λουιζιάνα στις ΗΠΑ, στη Τισάϊντ (Teesside) στην βορειοανατολική Αγγλία στο Ενωμένο Βασίλειο, στο Ρότερνταμ στις Κάτω Χώρες. Δεν παράγονται όλα τα πετροχημικά ή βασικές χημικές ενώσεις σε μια μοναδική τοποθεσία, αλλά ομάδες σχετικών ενώσεων παράγονται συχνά σε γειτονικές εγκαταστάσεις παραγωγής εισάγοντας τη βιομηχανική συμβίωση καθώς και αποτελεσματικότητα και εξοικονόμηση κλίμακας. Αυτό είναι γνωστό στη χημική μηχανική ορολογία ως ολοκληρωμένη κατασκευή. Εξειδικευμένες χημικές εταιρείες βρίσκονται κάποιες φορές σε παρόμοιες τοποθεσίες παραγωγής όπως οι πετροχημικές αλλά, στις περισσότερες περιπτώσεις, δεν χρειάζονται το ίδιο επίπεδο υποδομής μεγάλης κλίμακας (π.χ., σωληνώσεις, αποθήκες, λιμάνια και ισχύ κλπ.) και συνεπώς μπορούν να βρεθούν σε πάρκα πολλαπλών επαγγελματικών χώρων.

Οι τοποθεσίες κατασκευής πετροχημικών μεγάλης κλίμακας έχουν μονάδες συγκροτημάτων παραγωγής που μοιράζονται εγκαταστάσεις και μεγάλης κλίμακας υποδομές όπως ηλεκτρικούς σταθμούς, αποθηκευτικές δεξαμενές, εγκαταστάσεις λιμανιών, δρόμους και σιδηροδρομικά τερματικά. Στο Ενωμένο Βασίλειο, παραδείγματος χάριν, υπάρχουν 4 κύριες τοποθεσίες για τέτοια παραγωγή.

Κατάλογος των σημαντικών πετροχημικών και των παραγώγων τους

Ο παρακάτω κατάλογος είναι ένας μερικός κατάλογος των κύριων εμπορικών πετροχημικών και των παραγώγων τους:

Χημικά που παράγονται από αιθένιο

αιθένιο - το απλούστερο αλκένιο· χρησιμοποιείται ως χημική πρώτη ύλη και διεγέρτης ωρίμανσης
- πολυαιθυλένιο - πολυμερισμένο αιθένιο
- αιθανόλη - με αντίδραση ενυδάτωσης αιθενίου (χημική αντίδραση προσθήκης νερού) στο αιθένιο
- αιθυλενοξείδιο - με ενυδάτωση (οξείδωση) αιθενίου
  - 1,2-αιθανοδιόλη - με αιθυλενοξείδιο
    - αντιπηκτικό - αιθυλενογλυκόλη, νερό και και μείγμα αναχαιτιστή
    - πολυεστέρες - οποιοδήποτε από τα αρκετά πολυμερή με εστερικούς δεσμούς στην σκελετική αλυσίδα
  - αιθέρες γλυκόλης - με συμπύκνωση γλυκόλης
  - αιθοξυλιωμένες ενώσεις
- 1,2-διχλωροαιθάνιο
  - τριχλωροαιθυλένιο
  - τετραχλωροαιθυλένιο - που λέγεται επίσης υπερχλωροαιθυλένιο και χρησιμοποιείται στα στεγνοκαθαριστήρια και ως απολιπαντικό
  - βινυλοχλωρίδιο - μονομερές για πολυβίνυλοχλωρίδιο
    - πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC) - τύπος πλαστικού που χρησιμοποιείται για σωλήνες

Χημικά που παράγονται από προπένιο

προπένιο - χρησιμοποιείται ως μονομερές και χημική πρώτη ύλη
- ισοπροπανόλη - χρησιμοποιείται συχνά ως διαλύτης και οινόπνευμα εντριβής
- ακρυλονιτρίλιο - χρήσιμο ως μονομερές στο σχηματισμό ορλόν, ABS
- πολυπροπυλένιο - πολυμερισμένο προπένιο
  - πολυαλκοόλη πολυαιθέρα - που χρησιμοποιείται στην παραγωγή πολυουρεθανών
  - προπυλενογλυκόλη - χρησιμοποιείται στα αντιπηκτικά μηχανών και στα αποπαγωτικά υγρά αεροσκαφών
  - αιθέρες γλυκόλης - από συμπύκνωση γλυκολών
- ακρυλικό οξύ
  - ακρυλικά πολυμερή
- αλλυλοχλωρίδιο -
  - επιχλωρυδρίνη - χλωροοξιράνιο· χρησιμοποιείται στο σχηματισμό εποξικών ρητινών
    - εποξικές ρητίνες - έναν τύπο κόλλας πολυμερισμού από διφαινόλη A, επιχλωρυδρίνη, και κάποια αμίνη
υδρογονάνθρακες με 4 άτομα άνθρακα - ένα μείγμα από βουτάνια, βουτένια και βουταδιένια
- ισομερή του βουτενίου - χρήσιμα ως μονομερή ή συμπολυμερή
  - μεθυλοπροπένιο - πρώτη ύλη για τη δημιουργία MTBE ή μονομερές για συμπολυμερισμό με χαμηλό ποσοστό ισοπρενίου για τη δημιουργία βουτυλικού καουτσούκ
- 1,3-βουταδιένιο ένα αλκαδιένιο που χρησιμοποιείται συχνά ως μονομερές ή συμπολυμερές για πολυμερισμό σε ελαστομερή όπως πολυβουταδιένιο, στυρένιο-βουταδιένιο, ή πλαστικά όπως ακρυλονιτρίλιο-βουταδιένιο-στυρένιο (ABS)
  - συνθετικό καουτσούκ - συνθετικά ελαστομερή που κατασκευάζονται από ένα ή περισσότερα από αρκετά πετροχημικά μονομερή (συνήθως) όπως 1,3-βουταδιένιο, στυρένιο, μεθυλοπροπένιο, ισοπρένιο, χλωροπρένιο· τα ελαστομερικά πολυμερή κατασκευάζονται συνήθως με υψηλό ποσοστό συζυγών μονομερών διενίων όπως 1,3-βουταδιένιο, ισοπρένιο, ή χλωροπρένιο
ανώτερα αλκένια
- πολυαλκένια όπως πολυ-άλφα-αλκένια, που χρησιμοποιούνται ως λιπαντικά
- άλφα-αλκένια - που χρησιμοποιούνται ως μονομερή, συμπολυμερή και άλλα πρόδρομα χημικά. Παραδείγματος χάριν, μια μικρή ποσότητα 1-εξενίου μπορεί να συμπολυμεριστεί με αιθένιο σε μια πιο εύκαμπτη μορφή πολυαιθυλενίου.
- άλλα ανώτερα αλκένια
- απορρυπαντικά οινοπνεύματος

Χημικά που παράγονται από βενζόλιο

βενζόλιο - ο πιο απλός αρωματικός υδρογονάνθρακας
- αιθυλοβενζόλιο - παράγεται από βενζόλιο και αιθένιο
  - στυρένιο παράγεται από αφυδρογόνωση του αιθυλοβενζολίου· χρησιμοποιείται ως μονομερές
    - πολυστυρένιο - πολυμερή με στυρένιο ως μονομερές
- κουμένιο - ή ισοπροπυλοβενζένιο· πρώτη ύλη στην επεξεργασία κουμενίου
  - φαινόλη - ή υδροξυβενζόλιο· παράγεται συχνά από την επεξεργασία κουμενίου
  - προπανόνη - ή διμεθυλοκετόνη· επίσης παράγεται συχνά από την επεξεργασία κουμενίου
  - διφαινόλη A - ένας τύπος "διπλής" φαινόλης που χρησιμοποιείται στον πολυμερισμό στις εποξικές ρητίνες και αποτελεί έναν συνηθισμένο τύπο πολυκαρβονικών
    - πολυκαρβονικά - ένα πλαστικό πολυμερές που κατασκευάζεται από διφαινόλη Α και φωσγένιο
  - διαλύτες - υγρά που χρησιμοποιούνται στη διάλυση υλικών· παραδείγματα ουσιών που γίνονται συχνά από πετροχημικά περιλαμβάνουν, αιθανόλη, ισοπροπανόλη, ακετόνη, βενζόλιο, τολουόλιο, ξυλένιο
- κυκλοεξάνιο - ένας κυκλικός αλειφατικός υδρογονάνθρακας με 6 άτομα άνθρακα που χρησιμοποιείται κάποιες φορές ως μη πολικός διαλύτης
  - αδιπικό οξύ - ένα δικαρβοξυλικό οξύ με 6 άτομα άνθρακα, που μπορεί να είναι μια πρόδρομη ουσία που χρησιμοποιείται συμπολυμερές μαζί με μια διαμίνη για να σχηματίσει μια εναλλακτική μορφή συμπολυμερούς του νάιλον.
    - νάιλον - τύποι πολυαμιδίων, κάποια είναι εναλλακτικά συμπολυμερή που σχηματίζονται από συμπολυμερισμό δικαρβοξυλικού οξέος ή παραγώγων του με διαμίνες
  - καπρολακτάμη - ένα κυκλικό αμίδιο με 6 άτομα άνθρακα
    - νάιλον - τύποι πολυαμιδίων, μερικοί είναι από πολυμερισμένη καπρολακτάμη
- νιτροβενζόλιο - μπορεί να παρασκευαστεί με απλή νίτρωση του βενζολίου
  - ανιλίνη - αμινοβενζόλιο
    - διισοκυανικό μεθυλενο-διφαινύλιο (MDI) - χρησιμοποιείται ως συμπολυμερές με διόλες ή πολυαλκοόλες για να σχηματίσουν πολυουρεθάνες ή με δι- ή πολυ- αμίνες για να σχηματίσουν πολυουρία
- αλκυλοβενζόλιο - ένας γενικός τύπος αρωματικού υδρογονάνθρακα, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρόδρομη ουσία για ένα σουλφονικό επειφανειοδραστικό (απορρυπαντικό)
  - απορρυπαντικά - περιλαμβάνουν συχνά επιφανειοδραστικούς τύπους όπως αλκυλοβενζοσουλφονικά και αιθοξυλιωμένες εννεϋλοφαινόλες
- χλωροβενζόλιο

Χημικά που παράγονται από τολουόλιο

τολουένιο - μεθυλοβενζένιο (μεθυλοβενζόλιο) μπορεί να είναι διαλύτης ή πρόδρομη ουσία για άλλα χημικά
- βενζένιο
- διισοκυανικό τολουένιο (TDI) - χρησιμοποιείται ως συμπολυμερές με πολυαιθερικές πολυαλκοόλες για να σχηματίσουν πολυουρεθάνες ή με δι- ή πολυαμίνες για να σχηματίσουν πολυουρεθάνες πολυουρίας
- βενζοϊκό οξύ - ή καρβοξυβενζόλιο
  - καπρολακτάμη
    - νάιλον

Χημικά που παράγονται από ξυλένια

μείγμα ξυλενίων - οποιοδήποτε από τα τρία ισομερή του διμεθυλοβενζένιου, μπορεί να είναι διαλύτης ή πιο συχνά πρόδρομη ουσία άλλων χημικών
- ο-ξυλένιο - και οι δυο μεθυλομάδες μπορούν να οξειδωθούν για να σχηματίσουν (ορθο-)φθαλικό οξύ
  - φθαλικός ανυδρίτης
- π-ξυλένιο - και οι δυο μεθυλομάδες μπορούν να οξειδωθούν για να σχηματίσουν τερεφθαλικό οξύ
  - τερεφθαλικός διμεθυλεστέρας - μπορεί να συμπολυμεριστεί για να σχηματίσει συγκεκριμένους πολυεστέρες
    - πολυεστέρες - αν και μπορεί να υπάρχουν πολλοί τύποι, το τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο παρασκευάζεται από πετροχημικά προϊόντα και χρησιμοποιείται πολύ πλατιά.
  - καθαρισμένο τερεφθαλικό οξύ - συμπολυμερίζεται συχνά για να σχηματίσει τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο
    - πολυεστέρες
- μ-ξυλένιο
  - ισοφθαλικό οξύ

Πετροχημικά προϊόντα

Πετροχημικά	Ίνες	Πετρέλαιο	Χημικά
Βασικές πρώτες ύλες Βενζόλιο Βουταδιένιο Αιθένιο π-Ξυλένιο Προπένιο Ενδιάμεσες ενώσεις 2-Αιθυλοεξανόλη (2-EH) Αιθανικό οξύ Ακρυλονιτρίλιο (AN) Αμμωνία Φθαλικό δις(2-αιθυλοεξύλιο) (φθαλικό διοκτύλιο) n-Βουτένιο Κυκλοεξάνιο Τερεφθαλικός διμεθύλιο (DMT) Δωδεκυλοβενζόλιο Αιθανόλη Αιθανολαμίνη Αιθοξυλιωμένο 1,2-Διχλωροαιθάνιο (αιθυλενοδιχλωρίδιο ή EDC) 1,2-αιθανοδιόλη (EG) Αιθυλενοξείδιο (EO) Μείγμα μορφοποίησης μεθανάλης (FMC) n-Εξένιο Γραμμικό αλκυλοβενζόλιο (LAB) Μεθανόλη Μέθυλο t-βουτυλαιθέρας (MTBE) Φαινόλη Προπυλενοξείδιο Καθαρισμένο τερεφθαλικό οξύ (PTA) Μονομερές στυρενίου (SM) Θερμοσκληραινόμενη ρητίνη (ουρίας/μελαμίνης) Μονομερές οξικού βινυλίου (VAM) Μονομερές χλωροαιθενίου (VCM)	Ακρυλική ίνα Ακρυλονιτρίλιο-βουταδιένιο-στυρένιο (ABS) Ακρυλονιτρίλιο-στυρένιο (AS) Πολυβουταδιένιο (PBR) Πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC) πολυαιθυλένιο (PE) Τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο (PET) Πολυαλκοόλη Πολυπροπυλένιο (PP) Πολυστυρένιο (PS) Στυρένιο butadiene (SBR) Ακρυλική φορμαλδεϋδη (AF)	Λιπαντικά Πρόσθετα λαδιών Καταλύτες Καύσιμα ναυτιλίας Διύλιση πετρελαίου	Κόλλες και Μονωτικά Αγροχημικά Χημικά κατασκευών Χημικά ελέγχου διάβρωσης Ακατέργαστα υλικά καλλυντικών Χημικά και υλικά ηλεκτρονικής Μυρωδικά, αρώματα, πρόσθετα τροφίμων Φάρμακα Χημικές βιομηχανίες Βιομηχανικά αέρια Μελάνια, χρωστικές και εξοπλισμός τυπογραφίας Συσκευασίες, φιάλες και περιέκτες Χρώμα, επικαλύψεις και ρητίνες Πρόσθετα πολυμερών Χημικά βιοεπιστημών Επιφανειοδραστικά και καθαριστικά

Δείτε επίσης

Πετρέλαιο

Παραπομπές

↑ ^1,0 ^1,1 Sami Matar and Lewis F. Hatch (2001). Chemistry of Petrochemical Processes. Gulf Professional Publishing. ISBN 0-88415-315-0.
↑ ^2,0 ^2,1 Staff (March 2001). «Petrochemical Processes 2001». Hydrocarbon Processing: pp. 71–246. ISSN 0887-0284.
↑ SBS Polymer Supply Outlook
↑ Jean-Pierre Favennec (Editor) (2001). Petroleum Refining: Refinery Operation and Management. Editions Technip. ISBN 2-7108-0801-3.
↑ Hassan E. Alfadala, G.V. Rex Reklaitis and Mahmoud M. El-Halwagi (Editors) (2009). Proceedings of the 1st Annual Gas Processing Symposium, Volume 1: January, 2009 - Qatar (1st Edition έκδοση). Elsevier Science. σελίδες 402–414. ISBN 0-444-53292-7.
↑ Crackers capacities Αρχειοθετήθηκε 2013-02-04 στο Wayback Machine. From the website of the Association of Petrochemicals Producers in Europe (APPE)
↑ Steam Cracking: Ethylene Production^{[νεκρός σύνδεσμος]} (PDF page 3 of 12 pages)

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

Website of the Association of Petrochemicals Producers in Europe (APPE)

[Hatch-1] 1,0 ^1,1 Sami Matar and Lewis F. Hatch (2001). Chemistry of Petrochemical Processes. Gulf Professional Publishing. ISBN 0-88415-315-0.

[HP-2] 2,0 ^2,1 Staff (March 2001). «Petrochemical Processes 2001». Hydrocarbon Processing: pp. 71–246. ISSN 0887-0284.

[AMAP-3] SBS Polymer Supply Outlook

[4] Jean-Pierre Favennec (Editor) (2001). Petroleum Refining: Refinery Operation and Management. Editions Technip. ISBN 2-7108-0801-3.

[5] Hassan E. Alfadala, G.V. Rex Reklaitis and Mahmoud M. El-Halwagi (Editors) (2009). Proceedings of the 1st Annual Gas Processing Symposium, Volume 1: January, 2009 - Qatar (1st Edition έκδοση). Elsevier Science. σελίδες 402–414. ISBN 0-444-53292-7.

[6] Crackers capacities Αρχειοθετήθηκε 2013-02-04 στο Wayback Machine. From the website of the Association of Petrochemicals Producers in Europe (APPE)

[7] Steam Cracking: Ethylene Production^{[νεκρός σύνδεσμος]} (PDF page 3 of 12 pages)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]