Введение
Химический продукт, полученный из нефти. Нефтехимические продукты (иногда сокращаются как печэм) – это химические продукты, полученные из нефти путем переработки. Некоторые химические соединения, полученные из нефти, также получают из других ископаемых видов топлива, таких как уголь или природный газ, или из возобновляемых источников, таких как кукуруза, пальмовые плоды или сахарный тростник. Два наиболее распространенных класса нефтехимических продуктов – олефины (включая этилен и пропилен) и ароматические углеводороды (включая изомеры бензола, толуола и ксилена). Нефтеперерабатывающие заводы производят олефины и ароматические углеводороды путем жидкофазного каталитического крекинга нефтяных фракций. Химические заводы производят олефины путем парового крекинга сжиженных углеводородных газов, таких как этан и пропан. Ароматические углеводороды получают путем каталитического риформинга нафты. Олефины и ароматические углеводороды являются строительными блоками для широкого спектра материалов, таких как растворители, моющие средства и клеи. Олефины служат основой для полимеров и олигомеров, используемых в пластмассах, смолах, волокнах, эластомерах, смазочных материалах и гелях. В 2019 году мировое производство этилена составило 190 миллионов тонн, а пропилена – 120 миллионов тонн. Производство ароматических углеводородов составляет около 70 миллионов тонн. Крупнейшие нефтехимические отрасли расположены в Соединенных Штатах и Западной Европе; однако, основной рост новых производственных мощностей наблюдается на Ближнем Востоке и в Азии. Существует значительная межрегиональная торговля нефтехимическими продуктами. Первичные нефтехимические продукты делятся на три группы в зависимости от их химической структуры: олефины включают этен, пропен, бутены и бутадиен. Этилен и пропилен являются важными источниками промышленных химических веществ и пластмасс. Бутадиен используется в производстве синтетического каучука. Ароматические углеводороды включают бензол, толуол и ксилолы, которые в совокупности называются BTX и в основном получают на нефтеперерабатывающих заводах путем экстракции из риформата, образующегося в каталитических риформерах при использовании нафты, полученной на нефтеперерабатывающих заводах. В качестве альтернативы, BTX может быть получен путем ароматизации алканов. Бензол является сырьем для производства красителей и синтетических моющих средств, а бензол и толуол – для изоцианатов MDI и TDI, используемых при производстве полиуретанов. Ксилолы используются производителями для производства пластмасс и синтетических волокон. Синтез-газ – это смесь монооксида углерода и водорода, используемая для производства метанола и других химических веществ. Паровые крекеры не следует путать с установками парового риформинга, используемыми для производства водорода для производства аммиака. Аммиак используется для производства азотного удобрения – карбамида, а метанол – в качестве растворителя и химического промежуточного продукта. Метан, этан, пропан и бутаны получают в основном на установках переработки природного газа. Метанол и формальдегид. В 2007 году объем производства этилена и пропилена на паровых крекерах составил около 115 миллионов тонн (мегатонн) и 70 миллионов тонн соответственно. Производственная мощность крупных паровых крекеров по этилену достигала 1,0–1,5 миллиона тонн в год. На прилегающей схеме схематически изображены основные источники углеводородов и процессы, используемые при производстве нефтехимических продуктов. Как и товарные химикаты, нефтехимические продукты производятся в очень больших масштабах. Нефтехимические производственные установки отличаются от заводов по производству товарных химикатов тем, что они часто производят ряд взаимосвязанных продуктов. Это отличается от производства специальных химикатов и тонкой химии, где продукты производятся в дискретных периодических процессах. Нефтехимические продукты производятся преимущественно в нескольких производственных центрах по всему миру, например, в промышленных городах Джубайль и Янбу в Саудовской Аравии, в Техасе и Луизиане в США, в Тиссиде на северо-востоке Англии в Соединенном Королевстве, в Таррагоне в Каталонии, в Роттердаме в Нидерландах, в Антверпене в Бельгии, в Джамнагаре, Дахее в Гуджарате, Индии и в Сингапуре. Не все нефтехимические или товарные химические материалы, производимые химической промышленностью, производятся в одном месте, но группы связанных материалов часто производятся на соседних производственных предприятиях для стимулирования промышленной симбиозы, а также эффективности использования материалов и энергии и других эффектов масштаба. Это известно в химической инженерии как интегрированное производство. Компании, производящие специальные и тонкие химикаты, иногда расположены в тех же производственных центрах, что и нефтехимические предприятия, но в большинстве случаев им не требуется такой же уровень крупномасштабной инфраструктуры (например, трубопроводы, хранилища, порты и электроснабжение и т. д.) и поэтому их можно найти в многоотраслевых бизнес-парках. Крупномасштабные нефтехимические производственные центры имеют кластеры производственных предприятий, которые совместно используют вспомогательные системы и крупномасштабную инфраструктуру, такую как электростанции, резервуары для хранения, портовые сооружения, автомобильные и железнодорожные терминалы. В Соединенном Королевстве, например, существует четыре основных места для такого производства: вблизи реки Мерси на северо-западе Англии, на Хамбере на восточном побережье Йоркшира, в Грэнджемэуте возле Ферт-оф-Форт в Шотландии и в Тиссиде как часть кластера процессов северо-восточной Англии (NEPIC). Чтобы продемонстрировать кластеризацию и интеграцию, около 50% нефтехимических продуктов и товарных химикатов Соединенного Королевства производятся компаниями кластера NEPIC в Тиссиде.
Petrochemicals (sometimes abbreviated as petchems) are the chemical products obtained from petroleum by refining. Some chemical compounds made from petroleum are also obtained from other fossil fuels, such as coal or natural gas, or renewable sources such as maize, palm fruit or sugar cane. The two most common petrochemical classes are olefins (including ethylene and propylene) and aromatics (including benzene, toluene and xylene isomers). Oil refineries produce olefins and aromatics by fluid catalytic cracking of petroleum fractions. Chemical plants produce olefins by steam cracking of natural gas liquids like ethane and propane. Aromatics are produced by catalytic reforming of naphtha. Olefins and aromatics are the building blocks for a wide range of materials such as solvents, detergents, and adhesives. Olefins are the basis for polymers and oligomers used in plastics, resins, fibers, elastomers, lubricants, and gels. Global ethylene production was 190 million tonnes and propylene was 120 million tonnes in 2019. Aromatics production is approximately 70 million tonnes. The largest petrochemical industries are located in the United States and Western Europe; however, major growth in new production capacity is in the Middle East and Asia. There is substantial inter regional petrochemical trade. Primary petrochemicals are divided into three groups depending on their chemical structure:
Olefins includes ethene, propene, butenes and butadiene. Ethylene and propylene are important sources of industrial chemicals and plastics products. Butadiene is used in making synthetic rubber. Aromatics includes benzene, toluene and xylenes, as a whole referred to as BTX and primarily obtained from petroleum refineries by extraction from the reformate produced in catalytic reformers using naphtha obtained from petroleum refineries. Alternatively, BTX can be produced by aromatization of alkanes. Benzene is a raw material for dyes and synthetic detergents, and benzene and toluene for isocyanates MDI and TDI used in making polyurethanes. Manufacturers use xylenes to produce plastics and synthetic fibers. Synthesis gas is a mixture of carbon monoxide and hydrogen used to produce methanol and other chemicals. Steam crackers are not to be confused with steam reforming plants used to produce hydrogen for ammonia production. Ammonia is used to make the fertilizer urea and methanol is used as a solvent and chemical intermediate. Methane, ethane, propane and butanes obtained primarily from natural gas processing plants. Methanol and formaldehyde. In 2007, the amounts of ethylene and propylene produced in steam crackers were about 115 Mt (megatonnes) and 70 Mt, respectively. The output ethylene capacity of large steam crackers ranged up to as much as 1.0 – 1.5 Mt per year. The adjacent diagram schematically depicts the major hydrocarbon sources and processes used in producing petrochemicals. Like commodity chemicals, petrochemicals are made on a very large scale. Petrochemical manufacturing units differ from commodity chemical plants in that they often produce a number of related products. Compare this with specialty chemical and fine chemical manufacture where products are made in discrete batch processes. Petrochemicals are predominantly made in a few manufacturing locations around the world, for example in Jubail and Yanbu Industrial Cities in Saudi Arabia, Texas and Louisiana in the US, in Teesside in the Northeast of England in the United Kingdom, in Tarragona in Catalonia, in Rotterdam in the Netherlands, in Antwerp in Belgium, in Jamnagar, Dahej in Gujarat, India and in Singapore. Not all of the petrochemical or commodity chemical materials produced by the chemical industry are made in one single location but groups of related materials are often made in adjacent manufacturing plants to induce industrial symbiosis as well as material and utility efficiency and other economies of scale. This is known in chemical engineering terminology as integrated manufacturing. Specialty and fine chemical companies are sometimes found in similar manufacturing locations as petrochemicals but, in most cases, they do not need the same level of large scale infrastructure (e. g., pipelines, storage, ports, and power, etc.) and therefore can be found in multi sector business parks. The large scale petrochemical manufacturing locations have clusters of manufacturing units that share utilities and large scale infrastructures such as power stations, storage tanks, port facilities, road and rail terminals. In the United Kingdom, for example, there are four main locations for such manufacturing: near the River Mersey in North West England, on the Humber on the East coast of Yorkshire, in Grangemouth near the Firth of Forth in Scotland, and in Teesside as part of the Northeast of England Process Industry Cluster (NEPIC). To demonstrate the clustering and integration, some 50% of the United Kingdom's petrochemical and commodity chemicals are produced by the NEPIC industry cluster companies in Teesside.
История
В 1835 году французский химик Анри Виктор Регно оставил винилхлорид на солнце и обнаружил белое твердое вещество на дне колбы, которым оказался поливинилхлорид. В 1839 году Эдуард Саймон случайно открыл полистирол, дистиллируя стеракс. В 1856 году Уильям Генри Перкин открыл первый синтетический краситель – маувейн. В 1888 году австрийский ученый-ботаник Фридрих Райнитцер заметил, что холестерилбензоат имеет две различные температуры плавления. В 1909 году Лео Хендрик Бэйкленд изобрел бакелит, изготовленный из фенола и формальдегида. В 1928 году было изобретено синтетическое топливо с использованием процесса Фишера-Тропша. В 1929 году Уолтер Бок изобрел синтетический каучук Buna S, состоящий из стирола и бутадиена, который используется для производства автомобильных шин. В 1933 году Отто Рём полимеризовал первый акриловый пластик – метилметакрилат. В 1935 году Майкл Перрин изобрел полиэтилен. В 1937 году Уоллес Хьюм Каротерс изобрел нейлон. В 1938 году Отто Байер изобрел полиуретан. В 1941 году Рой Планкетт изобрел тефлон. В 1946 году он изобрел полиэстер. Бутылки из полиэтилентерефталата (ПЭТ) производятся из этилена и параксилена. В 1949 году Фриц Стастный превратил полистирол в пену. После Второй мировой войны полипропилен был открыт в начале 1950-х годов. В 1965 году Стефани Кволек изобрела кевлар.