صناعة البتروكيماويات

 

الكيمياء النفطية 

الكيمياء النفطية

تنتج صناعة البتروكيماويات المواد الكيميائية في المقام الأول من النفط والغاز الطبيعي وهي جزء مهم من قطاعي التصنيع الصناعي والاستهلاك في كندا.

يتكون النفط والغاز الطبيعي بشكل رئيسي من الهيدروكربونات. تحتوي معظم البتروكيماويات على الهيدروجين أو الكربون على الأقل. تنتج صناعة البتروكيماويات الأولية مواد كيميائية أساسية     مثل الإيثيلين من النفط والغاز، وتعالج الصناعة الثانوية البتروكيماويات الأساسية المستخدمة مباشرة من قبل الصناعات الأخرى.

ويعتمد مستوى معيشة الكنديين بشكل رئيسي على الانتاج المحلى للبتروكيماويات. توافر البتروكيماويات يسمح لنا لإنتاج العديد من البنود في كندا بدلا من استيرادها بأسعار مرتفعة. ونمت الصناعة الكندية بوتيرة أسرع من تلك الموجودة في أوروبا واليابان والولايات المتحدة، التي كانت المنتجين المهيمنين في العالم، ولكن الاستثمار انخفض انخفاضا حادا من عام 1985 إلى عام 1989. في أواخر 90s، ومع ذلك، زادت مرة أخرى. إن موارد الطاقة الوفيرة في البلاد، والتي تتكيف بسهولة مع الطلب العالمي المتزايد، تجتذب الاستثمار الأجنبي.

العديد من المركبات، التي تعتبر حاليا البتروكيماويات، مصنوعة لأول مرة من الخشب والفحم. بالفعل في نهاية القرن التاسع عشر، هناك صناعة تركز على قطع الأشجار التي أنتجت الميثانول وحمض الخليق وغيرها من المنتجات.

فعلى سبيل المثال، حل اكتشاف النفط في مقاطعة لابثون، أونتاريو، في عام 1857محلصناعة الأسيتيلين: فيغضون سبع سنوات، أنشئت 27مصفاة صغيرة فبتروليا، أونتاريو.  أبراهام جيسور، أحد الرواد الصناعيين في كندا، هومل العديد من الاكتشافات التكنولوجية الهامة فيتكرر النفط.  وركزت الجهود الأولية على إنتاج الكيروسين وزيت الفرن، ولكن مع زيادة استخدام السيارات، تكيفت المصافي مع إنتاج الوقود للنقل.   كما تنتج عملية التكرير الجديدة خليطا هيدروكربونية مناسبة للمواد الخام البتروكيماوية (المواد الخام)، ولكن نادرا ما كانت تستخدم قبل الحرب العالمية الثانية.   

     خلال الحرب العالمية الثانية، أصبحت كندا منتجا رئيسيا للبتروكيماويات لجهود الحرب الحليفة.          تقوم شركة سانت كلير للمعالجة   المحدودة، وهيشرك تابعة سابقة لشركة النفط الإمبراطورية، وشركة داو كميكال الكندية ببناء مرافق في المناطق التي تنتج البتروكيماويات اللازمة لإنتاج المطاط الاصطناعي. وفي عام 1942 أيضا بدأت منتجات النيتروجين في ألبرتا في كالغارية، ألبرتا، في إنتاج الأمونيا من الغاز الطبيعي.   وقد ولد هذا الجهد صناعة كندية حديثة.

صناعة البتروكيماويات الحديثة

بعد الحرب، توسعت صناعة البتروكيماويات لتلبية الطلب المتزايد على السلع الاستهلاكية الاصطناعية. تم بناء أول مصنع كيميائي خاص يستخدم المشتقات النفطية من قبل داو في سانيا في عام 1942 لإنتاج البولسترين، وهو بلاستيك متعدد الأغراض. وسرعان ما تم إنتاج العديد من المواد الكيميائية الأخرى مثل مضادات التجمد والبولي إيثيلين   والمذيبات والمنظفات.   نمت مونتريال في الأهمية كمركز للبتروكيماويات، خاصهم افتتاح يونيون كإربادي مرافق منتجات الإيثيلين والبولي إيثيلين في عام 1957.   وفي سارينا ومونتريال، لا تزال البتروكيماويات الناتجة تعتمد في المقام الأول على المواد الخام من المصافي.    وفي الوقت نفسه، تعمل ألبرتا على تطوير صناعة قائمة على الغاز.    قامت شركة الصناعات الكندية المحدودة ببناء أول مصنع كندي للبولي إيثيلين في إيتان في عام 1953، والذي   تم استخراجه من الغاز الطبيعي من قبل إمبريال أويل بالقرب من إدمونتون.    ولا تزال الصناعة القائمة على الإيسان حجر الزاوية في إنتاج البتروكيماويات فألبرتا، ولكن نظيرتها القائمة على النفط نمت منذ تأسيسها في عام 1953.

بيركستاندارت

واليوم، تقع معظم مصانع البتروكيماويات بالقرب من مراكز إنتاج النفط والمصافي أو بالقرب من حقول الغاز الطبيعي وخطوط الأنابيب. وتوجد أعلى تركيزاتي أونتاريو وكيبيكوألبرتا، ولكن تقريبا جميع المقاطعات الأخرى لديها أيضا النباتات.   مصانع البتروكيماويات غالية الثمن. وقد تتجاوز تكاليف البناء أحيانا ٥٠٠مليون دولار، حيث يبلغ مجموع الاستثمارات في مصانع البتروكيماويات الكندية في عام ١٩٩٥     ما يقرب من ١٠,٣بليون دولار.

مالك

وقد أنشأت العديد من شركات البتروكيماويات متعددة الجنسيات فروعا وفروعا فيكندا. يمتلك الكنديون جزءا من الأسهم، ولكن يهيمن عليها المساهمون الأجانب بشكل عام.   الأسهم المشتركة بين الشركات التي تسيطر عليها الأجانب والشركات التي تسيطر عليها كندا مهمة لهذه الصناعة. ولا يزال المالكون الأجانب يسيطرون على صناعة البلد، ولكن الاستثمار في كندا آخذ في الازدياد.  

الوضع الاقتصادي

في عام 1995، بلغت عائدات البتروكيماويات الكندية حوالي 10.7مليار دولار، أي حوالي 40٪ من جميع المواد الكيميائية باستثناء الأسمدة. وتمثل المبيعات 2.7٪ من إجمالي السلع الصناعية وحوالي 1.4٪من الناتج المحلي الإجمالي.  نمت هذه الصناعة بسرعة في أوائل    الثمانينات، ولكنها عانت من الاستثمار المفرط في مواجهة الانكماش الاقتصادي العالمي.   استأنفت صناعة ألبرتا النمو السريع في أواخر التسعينات.    

ففي عام 1995 استهلكت نسبة 44 فالمائة من إنتاج كندا من البتروكيماويات، وزادت الصادرات بين عامي1985   و1995، وكانت الراتنجات التجارية سلبية منذ عام 1986، حيث تجاوزت صادرات البتروكيماويات 1.2 بليون دولاري عام 1995.  

ويذهب نحو 75 في المائة من الصادرات إلى الولايات المتحدة. ومن الأسواق الهامة الأخرى اليابان وبلدان المحيط الهادئ الأخرى وأوروبا وأمريكا الجنوبية.   والواردات- ولا سيما استهلاك المواد الكيميائية - منخفضة جدا بحيث لا تجعل الإنتاج المحلي مربحا، ومعظمه من الولايات المتحدة.   

كلف

في عام1995، استهلكت الصناعة حوالي 5٪من إنتاج النفط في كندا وحوالي 20٪من إنتاج الغاز.  شراء حوالي 50٪من الطاقة والمواد الخام هو أكبر تكلفة تشغيل لمصانع البتروكيماويات.   وتتصل التكاليف الهامة الأخرى بالمعدات والصيانة.  

جاذبية

توظف هذه الصناعة أكثر من 15,000شخص، من مشغلي المصانع إلى الباحثين. والأجور أعلى من معظم الصناعات التحويلية الأخرى.  الإنتاجية لكل عامل عالية بفضل الاستثمارات الكبيرة فالمعدات. عادة، يعمل المصنع على مدار 24ساعة في اليوم، وبالتالي فإن المعدات لا تزال تعمل.   وأكبر نقابة هي نقابة عمال الاتصالات والطاقة والورق في كندا، ولكن العديد من العمال لا ينت نقابة.  

تقنيه

تستخدم تكنولوجيا البتروكيماويات الضغط العالي ودرجة الحرارة، حيث يحتاج المهندسون المؤهلون (انظر الهندسة)    والمعدات المتطورة الاستهلاك الطاقة بكفاءة.    وقد تم تطوير الكثير من التكنولوجيا الحديثة بجهد كبير في مختبرات الشركات متعددة الجنسيات في الخارج.  

ومع ذلك، أدت الأبحاث الكندية الاكتشافات ملحوظة مثل البولي إيثيلين الخطي منخفض الكتلة(الراتنجالبلاستيكي)الذي طورته وبونة كندا في كينجستون وسانيا في الستينيات.   وهي مادة تستخدم على نطاق واسع للتعبئة المرنة.   وبالمقارنة مع البلدان المتقدمة الأخرى، لا تنفق كندا سوى القليل على البحوث البتروكيماوية، حيث تمثل حوالي 2٪من إيرادات الصناعة. يتم إنشاء معظم هذه الأموال من قبل الصناعة.  

سيطرة الدولة

وتعتمد القدرة التنافسية الدولية لهذه الصناعة بشكل حاسم على سعر النفط والغاز. إن النهج القوي الذي تتبعه كندا في تسعير النفط والغاز يستجيب بشكل جيد للسوق.   التسعير القائم على السوق وتوافر المواد الخام في المصانع الحديثة على نطاق عالمي يوفر أساسا تنافسيا للغاية للصناعة الكندية.  

أومويلتسستاند

وقد اتخذت هذه الصناعة عناية كبيرة للحد من الانبعاثات الضارة. والانبعاثات لكل وحدة إنتاج أقل مما هي عليه في صناعات الاستخراج الأخرى.   وتأتي هذه الانبعاثات، وهي عادة غازات من عمليات الإنتاج والمعالجة والتخزين.   10 - يفي استخدام المعدات المصممة تصميما جيدا والمصانة جيدا بمستويات الانبعاثات القصوى المنصوص عليها في اللوائح المحلية.   هذه الصناعة لا تلوث كميات كبيرة من المياه.   تلتزم معظم الشركات ببرنامج الإدارة المسؤولة لرابطة مصنعي المواد الكيميائية الكندية.  

البتروكيماويات: الصناعات الأساسية

تعتبر البتروكيماويات قطاعا رئيسيا في الصناعة الحديثة.   من الموارد الأحفورية أو الكتلة الحيوية، فإنه يوفر مادة وسيطة هي الأساس   لإنتاج العديد من الأشياء اليومية. 

 قائمة طويلة من الاستخدامات

البلاستيك، ألياف   النسيج، المواد اللاصقة، المنظفات، مستحضرات التجميل المستحضرات الصيدلانية، تغليف المواد الغذائية، الأنابيب، القرينات...   كل هذه الأشياء اليومية تأتيمنا صناعة البتروكيماويات.  

كما   أن هذه الصناعة هي حلقة لا غنى عنها في العديد من مجالات النشاط.

·         السيارات : للداخلية أو الإطارات.

·         التركيب : مواد عازلة؛

·         أجهزة الكمبيوتر والأجهزة : مكونات مثل أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الراديو والتلفزيون، وما إلى ذلك؛

·         الصحة : معدات دقيقة، معدات المستشفى...

الطلب من الأسواق الناشئة، وخاصة الصين والهند، يزيد من قطاع البتروكيماويات.

تشهد صناعة البتروكيماويات منظورا جديدا. وعلى الصعيد العالمي، ينمو هذا القطاع، مدفوعا بالطلب المتزايد من البلدان الآسيوية مثل الصين والهند. وفي الولايات المتحدة، يؤدي ازدهار إنتاج الغاز الصخري إلى إحياء صناعة البتروكيماويات، كما تهتم البتروكيماويات   بالكتلة الحيوية، التي تشهد تقدما ملحوظا.   ومن المتوقع أن تصل هذه الكمية إلى 5 ملايين طن في عام 2020.

تستخدم الموارد الأحفورية مثل الغاز والفحم والنفط بشكل رئيسي لتوفير الطاقة للحرارة والنقل، واستخراج البتروكيماويات 10٪ من هذه الموارد في شكل منتجات مكررة (انظر العملة المشفرة: "المرحلة 3 من التكرير").

·         النفتان، البنزين الثقيل الأكثر استخداما في صناعة البتروكيماويات.

·          إيثان من الغاز الطبيعي.

عملية البتروكيماويات

تطور صناعة البتروكيماويات "الوسيطة" من خلال عمليتين.

·         تكسير البخار : إذا كان هناك بخار الماء في درجات حرارة عالية، يتم تقسيم الجزيئات الطويلة الواردة في النفثات إلى سلاسل أصغر، ويتم الحصول على الهيدروكربونات الخفيفة، ويتم الحصول على الأولي فينات (الإيثيلين، البر وبيلين، البيوتين، البيوت ادين).

·         الإصلاح الحافز : توفر النفتان في أبراج التقطير جزيئات عطرية وسيلين مثل البنزين أو التولوين، وهما مذيبان يستخدمان على نطاق واسع في الصناعة الكيميائية عند درجة حرارة أعلى من 500 درجة مئوية.  أولي فينز والجزيئات العطرية الخضوع لرد فعل جديد يؤدي إلى المنتج النهائي.

تطبق صناعة البتروكيماويات، مثل غيرها من مجالات النشاط، لوائح السلامة البيئية (المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (Iso) 14 001، وإجراءات REACH، إلخ. ويمكن لتدابير مختلفة، مثل إغلاق شبكات السلامة أو معالجتها أو تركيبها، أن تقلل من الأثر البيئي.

أنواع مختلفة من البلاستيك

الإيثيلين والبر وبيلين لها سمة واحدة: يمكن تجميعها معا في جزيئات ضخمة تشكل سلاسل طويلة، خيوط ذات حجم لا نهائي متشابكة بطرق مختلفة. تشكيل البلاستيك الخام هو البوليمر.

وغالبا ما تحدث في شكل حبيبات، ولكن أيضا مساحيق أو المعجنات أو السوائل. من خلال دراسة هذا، سوف ننتج عائلات مختلفة من المواد البلاستيكية:

·         البولي إيثيلين الأكثر استخداما في العالم ضروري للتغليف (أكياس السوبر ماركت وزجاجات الحليب والضنينات) ولعب الأطفال والأنابيب والأفلام، الخ.

·         البولي بروبلين هو أصعب ومقاومة للصدمات، ويستخدم في مصدات أو لوحات القيادة من السيارات والأثاث، الخ.

·         يستخدم البولسترين في أجهزة التلفزيون والأجهزة المنزلية، وأقراص CD وأقراص الفيديو الرقمية، والجرار اللبن، والعزل، الخ.

 

وتهتم البتروكيماويات باستخدام المركبات الكيميائية الأساسية من النفط لإنشاء مركبات اصطناعية أخرى قد تكون أو لا توجد في طبيعتها؛ في الحالة الأخيرة، تسمى هذه المركبات الاصطناعية. وعادة ما تستند هذه الاستعدادات على التفاعلات الكيميائية المناسبة في وجود أو عدم وجود محفزات.

على سبيل المثال، في التقطير في الغلاف الجوي أثناء تكرير النفط، يمكن أن يكون قطع النفتان بمثابة حشو لمصانع تكسير البخار.  هذا النفتان يمكن كسر المفرقعات البخار ويقدم غير المشبعة، والمنتجات الهشة التي يمكن تحويلها إلى البلاستيك وغيرها من مستحضرات التجميل والمستحضرات الصيدلانية.  وهكذا، يمكن إنتاج جميع أنواع البلاستيك من النفط ومن ثم استخدامها كمواد خام في صناعة البناء والكهرباء والإلكترونيات والمنسوجات والفضاء وغيرها من الصناعات.

المفرقعات البخارية هي أجهزة بتروكيماوية تستخدم بشكل رئيسي لإنتاج  الإيثيلين والبر وبيلين ، والتي لا غنى عنها لإنتاج  البولي إيثيلين والبولي بروبلين ،وهما من البلاستيك المعروف. 

من خلال تسليم الوسيطات التي تم الحصول عليها في وحدات التقطير أو الثانوية إلى وحدات بتروكيماوية محددة، يتم الحصول على المواد الخام التي يمكن تحويلها إلى منتجات غير موجودة في الطبيعة.

يمكن للغاز الطبيعي توفير المواد الخام والميثانوالإيثان لصناعة البتروكيماويات. التخطيط لتحويل مختلف من هذه المنتجات إلى مركبات عضوية مختلفة، والشرط النهائي هو:

• تركيب
• المذيبات
• راتين
• الألياف الاصطناعية،
• منظف
• بلاستيك
• الاستمارات
• لزاق
• البوليستر
• النايلون
• دواء
• مستحضرات التجميل
• الأسمدة.

تعتمد البتروكيماويات بشكل رئيسي على نوعين من العمليات: المفرقعات البخارية وعمليات الاستخراج.   ويؤدي تعزيز الغاز الطبيعي أو النفتان إلى إنتاج الهيدروجين،  وباستخدامه كناقل  للطاقة وناقل   بتروكيماوي في معالجة الهيدروجين، فإنه يؤدي إلى إنتاج الأمونيا     وتستخدم الأسمدة والميثانول والكحول أوكس.  

في النوع الأول من الإجراء، يتم الحصول على olefins من النوع الثاني، في حين استخراج العطريات. الأولي فينات والعطريات هي مواد خام تسمى وسيطة كبيرة تستخدم في صناعات البلاستيك والأدوية ومستحضرات التجميل والإلكترونيات والفضاء والمنسوجات.

البخار

تكسير البخار هو عملية البتروكيماويات التي الهيدروكربونات المشبعة هي صغيرة وغالبا ما تتحلل إلى جزيئات غير مشبعة.      لذلك، في أصل العديد من المواد البلاستيكية، الكائن (الإيثيلين، البر وبيلين، إلخ)، هو المصدر الرئيسي لإنتاج ومنورات. 

عملية

المنتج الأساسي هو عادة النفثات، ولكن يمكن أيضا أن يكون الإيسان أو غاز البترول المسال. مختلطة مع بخار الماء،  يتم إحضارها الحوالي 800 درجة مئوية ونقلها من خلال الأنابيب التي يسخنها الأفران لفترة  قصيرة جدا لأقل من ثانية.   نتاج رد الفعل يزعجهم ويتم تبريده فجأة للحصول على  الخليط المطلوب من الألكان.

يعتمد التكوين الدقيق على المنتج الأساسي ودرجة    حرارة الفرن والمدة   التي يمر بها.   توفر مواد البدء الخفيفة (الإيثان، غاز البترول المسال) كمية أكبر من الأليات الخفيفة، في حين   توفر النفتان مركبات   عطرية.    ارتفاع درجات حرارة الكراكة ("شدة") تعزيز تشكيل الإيثيلين والبنزين، حينان انخفاض درجات الحرارة  توفر   المزيد من البروبيلين، الهيدروكربونات C4 والمنتجات    السائلة.

هذه العملية عادة ما يؤدي إلى ترسب الكولا تدريجيا من أنابيب الكراكة، مما يقلل تدريجيا من أداء العملية.  هذا يزيل دوريا من خلال خليط بخار الهواء في درجات حرارة قريبة من 1000 درجة مئوية.