مراحل تولید پلاستیک از نفت خام

اگر برای شما هم سوال پیش آمده که (پلاستیک چگونه ساخته می‌شود؟) یا مواد تشکیل دهنده پلاستیک چیست؟ در این مقاله با ما همراه باشید تا به زبان ساده با چگونگی ساخت پلاستیک آشنا شویم. پلاستیک از نام یونانی «plastikos» به معنای «قالب» یا «شکل دادن» گرفته شده است.  پلاستیک ماده‌ای است که می‌توان آن را به شکل قالب درآورد و سپس حالت داد.

تولید پلاستیک را اگر بخواهیم به زبان ساده و فقط در یک جمله بیان کنیم، به این شکل است که با استخراخ نفت یا گاز طبیعی شروع می‌شود، سپس جدا می‌شود، و سپس یک دسته مواد شیمیایی به آن اضافه می‌شود و بعد به قطعات کوچک تر تقسیم می‌شود، و در آخر برای قالب گیری و شکل دهی به کارخانه‌های تولید پلاستیک ارسال می‌شود.پلاستیک می‌تواند «مصنوعی» یا «زیست پایه» باشد. پلاستیک‌های مصنوعی از نفت خام، گاز طبیعی یا زغال سنگ به دست می‌آیند. در حالی که پلاستیک‌های زیستی از محصولات تجدیدپذیر مانند کربوهیدرات ها، نشاسته، چربی‌ها و روغن‌های گیاهی، باکتری‌ها و سایر مواد بیولوژیکی به دست می‌آیند

طبق آخرین داده‌های منتشر شده در سال 2022 پلاستیک‌های زیستی حدود ۱ درصد از ۳۵۹ میلیون تن پلاستیک تولید شده در سال را تشکیل می‌دهند. بنابراین درصد زیادی از پلاستیک هایی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند از نفت خام، مصنوعی تولید می شوند.تنها بخش کوچکی از ذخایر نفت و گاز صرف تولید پلاستیک می‌شود و مابقی برای حمل و نقل، برق، گرمایش و سایر کاربردها استفاده می‌شود

روش ساخت پلاستیک

تولید پلاستیک در کارخانه های تولیدی پلاستیک طی فرآیندهای مختلفی صورت می‌پذیرد که به بیان ساده می‌توان گفت که با استخراج نفت و گاز طبیعی آغاز می‌شود و پس از جدا شدن و افزودن مواد شیمیایی به آن به قطعات کوچکتر تقسیم می‌شود و در مراحل پایانی با قالب گیری و شکل دهی به کارخانه تولید پلاستیک منتقل می‌شود. پلاستیک‌ها به طور کلی در دو گروه مصنوعی یا زیست پایه شناخته می‌شوند که پلاستیک مصنوعی از نفت خام، گاز طبیعی و زغال سنگ به دست می‌آید و پلاستیک زیست پایه، قابلیت تجدید پذیری دارد و از موادی چون نشاسته، چربی، روغن گیاهی و… تهیه می‌شود. امروزه به دلیل استفاده حجم بالا از محصولات پلاستیکی، صرفه اقتصادی خرید آن از اهمیت بالایی برخوردار است. به همین دلیل پلاستیک‌های مصنوعی که هزینه کمتری دارند، به مقدار بیشتری مصرف می‌شوند

مراحل تولید پلاستیک از نفت خام

برای آغاز تولید پلاستیک در پالایشگاه نفت، از فرآیند تقطیر استفاده می‌شود که نفت خام بر اساس وزن و نقطه جوش به اجزای مختلف تفکیک می‌شود. در طی این فرآیند ابتدا نفت خام را گرم می‌کنند و سپس به روش تقطیر کسری، فرآیند جداسازی از ترکیبات شیمیایی انجام می‌شود. این فرآیند تقطیر باعث می‌شود که نفت خام سنگین به گروه‌های سبک‌تر تبدیل شود. هر کسری مخلوطی از ترکیبات شیمیایی با ساختار کربن و هیدروژن است که اندازه و ساختار مولکولی متفاوتی دارند. یکی از این بخش‌ها که اهمیت زیادی در تولید پلاستیک از نفت خام دارد، بخش نفتا است. زمانی که نفتا و گاز مایع تصفیه شوند، هیدروکربن از آن جدا شده و پیوند مولکولی شکسته می‌شود. در نتیجه زنجیره مولکولی کوتاه‌تر شده و بوتادین، اتیلن و پروپیلن که مونومرهای پلاستیکی هستند، تولید می‌شوند و هر کدام از آن‌ها را به شرح زیر می‌شناسیم.

بوتادین:

از این مونومر برای تولید فیبرهای مصنوعی لباس، کفش‌های ورزشی و همچنین لاستیک ماشین استفاده می‌شود.

اتیلن:

اتیلن تحت فشار بالا توانایی تولید مولکول‌هایی با زنجیره بلند و ویژگی‌های جدید را دارد و از آن پلی اتیلن تهیه می‌شود که یکی از رایچ‌ترین انواع پلاستیک در جهان است.

پروپیلن:

از این مونومر می‌توان پلی پروپیلن تهیه کرد که از مقاومت بالایی برخوردار است و در برابر حرارت عملکرد بهتری نسبت به سایر انواع پلاستیک دارد. معمولا از این پلیمر در ساخت کلاه ایمنی، تجهیزات پزشکی و صنایع حساس استفاده می‌شود.

این مواد پلاستیکی تولید شده می‌توانند در ترکیب با مواد افزودنی، خواص بهتری پیدا کنند تا تمام تولید کنندگان قادر باشند با توجه به خصوصیات مورد نظر، محصولاتی با کیفیت بیشتر ارائه دهند

مواد تشکیل دهنده پلاستیک

بوتادین

بوتادین خیلی مورد توجه است چون از بوتادین در مرحله نخست برای تولید لاستیک ماشین و همچین فیبرهای مصنوعی در لباس و کفش های ورزشی مورد نیاز است.

اتیلن

اتیلن توسط کاتالیزگرها تحت فشار بالا قرار می گیرد تا مولکول های زنجیره بلند با ویژگی های جدید تولید شود.در واقع از اتیلن پلی اتیلن به دست می آید که بسیار چکش خوار و مقاوم هستند. پلی اتیلن در واقع رایج ترین نوع پلاستیک در جهان است.از لوله کشی آب گرفته تا روکش کابل ها و انوع بسته بندی پلاستیک ها

پروپیلن

از پروپیلن هم پلی پروپیلن بدست می آید این ماده از پلی اتیلن محکم تر است و در مواجه با گرما عملکرد بهتری دارد شما می توانید این ماده را در اجزای خودرو ،کلاه های ایمنی و سرنگ های پزشکی بیابید.محصولات پلاستیکی سپس با ترکیبی از مواد افزودنی مخلوط می‌شوند که به آن پلیمریزاسیون گفته می شود افزودنی‌ها مهم هستند زیرا هر یک از آن‌ها برای ارائه پلاستیک با خواص بهینه و هدفمند مانند چقرمگی، انعطاف پذیری، رنگ یا ایمن‌تر کردن و بهداشتی کردن آن‌ها برای استفاده در یک کاربرد خاص استفاده می‌شوند.خواص پلاستیک ها رسانایی الکتریکی کم، چگالی کم، شفافیت و چقرمگی آن است که امکان استفاده از آن را برای تولید محصولات مختلف فراهم کرده است. علاوه بر این، تطبیق‌پذیری پلاستیک منجر به استفاده از آن در طیف وسیعی از صنایع شده است.

معایب پلاستیک های مبتنی بر نفت

پلاستیک های مبتنی بر نفت در طول چرخه حیات خود با مشکلات زیست محیطی زیادی از جمله انتشار گازهای گلخانه ای، ماندگاری در محیط های دریایی و خشکی، آلودگی و غیره همراه هستند.شیوع سرطان، آسم، اوتیسم، ناتوانی‌های یادگیری، آلرژی‌ها و نقایص مادرزادی مرتبط با پتروشیمی‌ها همگی جنبه‌های یک مشکل مشترک هستند که سلامت آب و هوای ما را نیز تهدید می‌کنند – اتکای مداوم ما به نفت. همانطور که می دانیم باید از نفت به عنوان منبع سوخت برای حمل و نقل و انرژی خودداری کنیم، همچنین باید استفاده از محصولات مبتنی بر نفت را در بازار مصرف کاهش دهیم. هیچ یک از این انتقال آسان نیست. صنایع نفت و شیمیایی از نظر سیاسی قدرتمند هستند. و در حالی که کاهش مقررات ایمنی محیطی و بهداشت عمومی برای حفظ اقتصاد مبتنی بر نفت به نفع آنهاست، به نفع ماست که از این سیستم سمی خارج شویم و تقاضا را تغییر دهیم

دو فرآیند اصلی ساخت پلاستیک

پلاستیک‌ها خود انواع مختلفی دارند که طی فرآیندهای متفاوت تهیه می‌شوند. بعد از اینکه پلاستیک به روش تقطیر به مونومرهایی چون اتیلن، پروپیلن و بوتادین تبدیل می‌شود، می‌توان از دو فرآیند اصلی پلیمریزاسیون و پلی کندانساسیون برای اتصال مونومرها و ایجاد زنجیره‌های پلیمری طولانی استفاده کرد. هر پلیمر وابسته به مونومرهای اساسی خود، خواص، ساختار و اندازه متفاوت پیدا می‌کند. پلاستیک‌ها را می‌توان به دو خانواده اصلی ترموپلاستیک و ترموست تقسیم کرد که به شرح زیر شناخته می‌شوند.

ترموپلاستیک:

ترموپلاستیک‌ها حالتی از پلاستیک هستند که در اثر حرارت نرم شده و در اثر سرما خنک و سفت می‌شوند. از انواع ترموپلاستیک می‌توان به پلی کربنات، پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی استایرن، پلی اتیلن ترفتالات و… اشاره کرد.

ترموست‌ها:

این نوع پلاستیک قابلیت تغییر شکل ندارد و نرم نمی‌شود. از نمونه‌های ترموست می‌توان مواردی چون پلی اورتان، اپوکسید، رزین‌های پلی استر غیر اشباع و… را نام برد