Producte petroquímic

producte químic derivat del petroli

Els productes petroquímics són els productes químics obtinguts del petroli per refinació. Alguns compostos químics derivats del petroli també s'obtenen d'altres combustibles fòssils, com el carbó o el gas natural, o de fonts renovables com el blat de moro, la fruita de la palma o la canya de sucre. Les dues classes petroquímiques més comunes són les olefines (incloent-hi l'etilè i el propilè) i els hidrocarburs aromàtics (incloent-hi isòmers de benzè, toluè i xilè). Les refineries de petroli produeixen olefines i hidrocarburs aromàtics mitjançant el craqueig catalític fluid de les fraccions del petroli.[1] Les plantes químiques produeixen olefines mitjançant el craqueig amb vapor de líquids del gas natural com l'età i el propà. Els aromàtics es produeixen mitjançant el reformat catalític de la nafta. Les olefines i els aromàtics són els elements bàsics per a una àmplia gamma de materials com dissolvents, detergents i adhesius. Les olefines són la base dels polímers i oligòmers utilitzats en plàstics, resines, fibres, elastòmers, lubricants i gels.[2][3]

CaracterístiquesModifica

La producció mundial d'etilè i propilè és d'uns 115 milions de tones i 70 milions de tones per any, respectivament. La producció d'aromàtics és d'uns 70 milions de tones. Les indústries petroquímiques més grans es troben en els Estats Units i Europa Occidental; no obstant això, el major creixement en la nova capacitat de producció es troba en Orient Mitjà i Àsia. Hi ha un important comerç petroquímic interregional.

Els productes petroquímics primaris es divideixen en cinc grups segons la seva estructura química:

En 2007, les quantitats d'etilè i propilè produïdes en les craquejadores a vapor van ser d'unes 115 Mt (megatones) i 70 Mt, respectivament.[4] La capacitat de producció d'etilè de les grans craquejadores a vapor va oscil·lar entre 1,0 i 1,5 Mt per any.[5]

El diagrama adjacent mostra esquemàticament les principals fonts d'hidrocarburs utilitzades en la producció de productes petroquímics.[2][3][6][7]

 
Fonts d'alimentació petroquímica

Igual que els productes químics bàsics, els productes petroquímics es fabriquen a gran escala. Les unitats de fabricació petroquímica difereixen de les plantes químiques de productes bàsics en què sovint produeixen una sèrie de productes relacionats. Compari això amb productes químics especials i productes químics fins on els productes es fabriquen en processos de lots discrets.

Els productes petroquímics es fabriquen principalment en alguns llocs de fabricació a tot el món, per exemple, a les ciutats industrials de Jubail i Yanbu a Aràbia Saudita, Texas i Louisiana en els EUA, A Teesside en el nord-est d'Anglaterra en el Regne Unit, a Rotterdam als Països Baixos. i a Jamnagar & Dahej a Gujarat, Índia. No tots els materials químics petroquímics o de productes bàsics produïts per la indústria química es fabriquen en un sol lloc, però els grups de materials relacionats sovint es fabriquen en plantes de fabricació adjacents per induir la simbiosi industrial, així com l'eficiència de materials i utilitats i altres economies d'escala. Això es coneix en la terminologia de l'enginyeria química com a fabricació integrada. Les empreses especialitzades i de química fina de vegades es troben en llocs de fabricació similars als petroquímics, però en la majoria dels casos no necessiten el mateix nivell d'infraestructura a gran escala (per exemple, canonades, emmagatzematge, ports i energia, etc.) i, per tant, es poden trobar en parcs empresarials multisectorials.

Les ubicacions de fabricació de productes petroquímics a gran escala tenen grups d'unitats de fabricació que comparteixen serveis públics i infraestructura a gran escala, com a centrals elèctriques, tancs d'emmagatzematge, instal·lacions portuàries, terminals de carreteres i ferrocarrils. En el Regne Unit, per exemple, hi ha 4 ubicacions principals per a tal fabricació: prop del riu Mersey en el nord-oest d'Anglaterra, a Humber en la costa aquest de Yorkshire, a Grangemouth prop del Firth of Forth a Escòcia i a Teesside com a part del Grup de la Indústria de Processos del Nord-est d'Anglaterra (NEPIC). Per demostrar l'agrupació i la integració, al voltant del 50% dels productes químics petroquímics i de productes bàsics del Regne Unit són produïts per les empreses d'agrupacions de la indústria NEPIC a Teesside.

HistòriaModifica

En 1835, Henri Victor Regnault, un químic francès, va deixar el clorur de vinil al sol i va trobar un sòlid blanc en el fons del matràs que era clorur de polivinil.[8] En 1839, Eduard Simon va descobrir el poliestirè per accident en destil·lar l'estorax. En 1856, William Henry Perkin va descobrir el primer tint sintètic, mauveïna. En 1888 Friedrich Reinitzer, un científic de plantes austríac, va observar que el benesterat de colesteril tenia dos punts de fusió diferents.[9] En 1909 Leo Hendrik Baekeland va inventar la baquelita feta de fenol i formaldehid.[10][11] En 1928 es van inventar els combustibles sintètics utilitzant el procés Fischer-Tropsch. En 1929, Walter Bock va inventar el cautxú sintètic Buna-S, que està fet d'estirè i butadiè i s'utilitza per fabricar pneumàtics d'automòbils. En 1933, Otto Röhm polimerizó el primer Metacrilat de metil de vidre acrílic. En 1935, Michael Perrin va inventar el polietilè. Després de la Segona Guerra Mundial, el polipropilè va ser descobert a principis dels anys cinquanta. En 1937, Wallace Hume Carothers va inventar el niló. En 1946, va inventar el polièster. Les ampolles de tereftalat d'etilè (PET) estan fetes d'etilè i paraxilè. En 1938, Otto Bayer va inventar el poliuretà. En 1941, Roy Plunkett va inventar el tefló. En 1949, Fritz Stastny va convertir el poliestirè en escuma. En 1965, Stephanie Kwolek va inventar el Kevlar.[12]

OlefinesModifica

La següent és una llista parcial de les varis productes petroquímics comercials i els seus derivats:

 
Productes químics produïts a partir d'etilè
 
Productes químics produïts a partir de propilè

AromàticsModifica

  •  
    Productes químics produïts a partir de benzè
    benzè - l'hidrocarbur aromàtic més simple.
    • etilbenzè - fet de benzè i etilè
      • estirè fet per deshidrogenació d'etilbenzè; utilitzat com un monòmer
    • cumè - isopropilbenzè; una matèria primera en el procés de cumè
      • fenol - hidroxibenzè; sovint fet pel procés de cumè
      • acetona - dimetil cetona; També es fa sovint pel procés de cumè
      • Bisfenol A: un tipus de fenol "doble" utilitzat en la polimerització en resines epoxi i que produeix un tipus comú de policarbonat.
      • dissolvents - líquids utilitzats per dissoldre materials; Exemples sovint fets de productes petroquímics inclouen etanol, alcohol isopropílic, acetona, benzè, toluè, xilens.
    • Ciclohexà : un hidrocarbur cíclic alifàtic de 6 carbonis que de vegades s'usa com a dissolvent no polar.
      • àcid adípic: àcid digues carboxílic de 6 carbonis, que pot ser un precursor usat com un co-monòmer juntament amb una vaig donar amina per formar una forma de copolímer alternant de niló.
      • caprolactama - una amida cíclica de 6 carbonis
        • Niló - tipus de poliamides, algunes d'elles són de polimerització de caprolactama
    • nitrobenzè: es pot fer mitjançant una sola nitració de benzè.
    • alquilbenzè: un tipus general d'hidrocarbur aromàtic, que es pot usar com precursor d'un surfactant de sulfonat (detergent)
      • detergents - sovint inclouen tipus de surfactants tals com alquilbencenosulfonats i etoxilats de nonilfenol
    • clorobenzè
 
Productes químics produïts a partir de toluè
 
Productes químics produïts a partir de xilens

Llista de petroquímicsModifica

Petroquímics Fibres Petroli Productes químics
Matèria primera bàsica
Benzè
Butadiè
Etilè
p -Xileno
Propilè

Intermedis

2-etilhexanol (2-EH)

Àcid acètic

Acrilonitril (AN)

Amoníac

Ftalat de bis (2-etilhexilo) (ftalat de dioctil)

n- Butè

Ciclohexà

Tereftalat de dimetil (DMT)

Dodecilbencè

Etanol

Etanolamina

Etoxilat

1,2-dicloroetà (diclorur d'etilè o EDC)

Etilenglicol (EG)

Òxid d'etilè (EO)

Compost de model de formaldehid (FMC)

n- hexè

Alquil benzè lineal (LAB)

Metanol

Metil tert-butil èter (MTBE)

Fenol

Òxid de propilè

Àcid tereftàlic purificat (PTA)

Monòmer d'estirè (SM)

Resina termoestable (urea / melamina)

Monòmer d'acetat de vinil (VAM)

Monòmer de clorur de vinil (VCM) Fibra acrílica
Acrilonitril butadiè estirè (ABS)
Acrilonitril estirè (AS)
Polibutadiè (PBR)
Clorur de polivinil (PVC)
Polietilè (PE)
Tereftalat de polietilè (PET)
Poliol
Polipropilè (PP)
Poliestirè (PS)
Estirè butadiè (SBR)
Acrílic-formaldehid (AF)
Lubrificants
Additius
Catalitzadors
Fueloil
Refinació del petroli
Adhesius i Segelladors.
Agroquímics
Productes químics per la construcció
Productes químics per al control de la corrosió.
Matèries primeres cosmètiques
Productes químics i materials electrònics.
Aromes fragàncies, additius alimentaris.
Medicaments
Productes químics especialitzats i industrials.
Gasos especials i industrials.
Tintas, tints i consumibles de impremta.
Embalatges, ampolles i envasos.
Pintures, recobriments i resines.
Additius polimèrics
Química especialitzada i ciències de la vida.
Tensioactius i agents de neteja.

ReferènciesModifica

  1. James H. Gary; Glenn E. Handwerk. Petroleum Refining: Technology and Economics (en anglès). (4th ed.). CRC Press., 2001. ISBN 0-8247-0482-7. 
  2. 2,0 2,1 Sami Matar and Lewis F. Hatch. Chemistry of Petrochemical Processes. Gulf Professional Publishing, 2001. ISBN 0-88415-315-0. 
  3. 3,0 3,1 Staff «Petrochemical Processes 2001». Hydrocarbon Processing, març 2001, pàg. 71–246. ISSN: 0887-0284.
  4. Hassan E. Alfadala, G.V. Rex Reklaitis and Mahmoud M. El-Halwagi (Editors). Proceedings of the 1st Annual Gas Processing Symposium, Volume 1: January, 2009 - Qatar. 1st. Elsevier Science, 2009, p. 402-414. ISBN 0-444-53292-7. 
  5. Cracking a vapor: Producció d'etilè[Enllaç no actiu] (pàgina 3 de PDF de 12 pàgines)
  6. SBS Polymer Supply Outlook
  7. Jean-Pierre Favennec (Editor). Petroleum Refining: Refinery Operation and Management. Editions Technip, 2001. ISBN 2-7108-0801-3. 
  8. Regnault, H.V. (1835) Sur la Composition de la Liqueur des Hollandais et sur une nouvelle Substance éthérée. Annales de Chimie et de Physique, Gay-Lussac & Arago, Vol. 58, Paris, Crochard Libraire, 301–320 https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k6569005x/f307.item.texteImage
  9. Rodney Cotterill, The Material World by
  10. Bowden, Mary Ellen. «Leo Baekeland». A: Chemical achievers : the human face of the chemical sciences. Philadelphia, PA: Chemical Heritage Foundation, 1997. ISBN 9780941901123. 
  11. Amato, Ivan. «Time 100: Leo Baekeland», March 29, 1999. Arxivat de l'original el April 7, 2000. [Consulta: November 8, 2007].
  12. «Timeline - Petrochemicals Europe» (en anglès americà). www.petrochemistry.eu. [Consulta: 7 abril 2018].
  13. Marek, I. J.; Gabra, S.; Dennis, J. S.; Scott, S. a. «High selectivity epoxidation of ethylene in chemical looping setup» (en anglès). Applied Catalysis B: Environmental, 262, 01-03-2020, pàg. 118216. DOI: 10.1016/j.apcatb.2019.118216. ISSN: 0926-3373 [Consulta: 27 febrer 2021].
  14. Llegeix, Eo Jin; Llegeix, Jong Won; Llegeix, Joongwon; Min, Hyung-Ki; Yi, Jongheop; Song, In Kyu; Kim, Do Heui «Ag-(Mo-W)/ZrO2 catalysts for the production of propylene oxide: Effect of pH in the preparation of ZrO2 support» (en anglès). Catalysis Communications, 111, 01-06-2018, pàg. 80-83. DOI: 10.1016/j.catcom.2018.04.005. ISSN: 1566-7367 [Consulta: 27 febrer 2021].
  15. «Surface chemistry of phase-pure M1 MoVTeNb oxide during operation in selective oxidation of propane to acrylic acid». J. Catal., 2012, pàg. 48-60.
  16. «The reaction network in propane oxidation over phase-pure MoVTeNb M1 oxide catalysts». J. Tast., 311, 2014, pàg. 369-385.
  17. Kinetic studies of propane oxidation on Mo and V based mixed oxide catalysts, 2011.