Petrokimya Kompleksi (petrochemical complex)

SENTETİKLER YÜZYILI

20. Yüzyılın başlarında rafine edilmiş hampetrol genellikle aydınlatmada kullanılıyordu, 1920’lerde otomobil ve uçak yakıtlarına olan gereksinim nedeniyle rafine ürünler ve tüketim alanları hızla değişti ve kısa zamanda hampetrol çok önemli bir ekonomik ve politik değer halini aldı. Petrol bazlı yakıtlar çok kısa sürede dünyanın manzarasını değiştirdi. Kolay taşınabilir sıvı yakıtlar hızla kömür türü yakıtların yerinin aldı. Çeşitli petrol ürünlerinin ve dolayısıyla petrokimya sanayiinin devreye girmesiyle pek çok doğal ürünlerin yerini alan daha dayanıklı ve çok daha çeşitli ürünler üretilmeye başlandı.

Petrokimya insanlığın temel ihtiyaçları olan sağlık ve hijyen malzemelerinden ev gereçleri, yiyecek endüstrisi, tarım ve tekstil sanayiine kadar uzanan binlerce maddenin üretilmesine olanak veren bir sanayi dalıdır ve dünyada günümüz kimya endüstrisinin en büyük ortağıdır.

Petrokimya henüz genç bir endüstridir; ilk petrokimya tesisi, petrol kuyusunun açılışından (1859) 80 yıl gibi uzun bir süre sonra, ancak 1940 yılında kuruldu. II. Dünya savaşı sırasında pahalı ve çoğu zaman da özellikleri yetersiz olan bazı doğal maddelerin yerine sentetik maddelere olan talep petrokimya endüstrisinin gelişmesini hızlandırdı ve bugünün ekonomisinde baş oyuncu olmasını tetikledi.

Sentetik ürünlerin deneme sektöründe yer alması ise daha eskiye dayanır; sentetik kauçuk üzerindeki çalışmalar 1900 yılında başladı ve ilk petrokimyasal ürün olan bakalit 1907’de elde edildi,1920’lerde ilk solvent, 1930’lu yıllarda ise polistiren pazara girdi. Takibeden yıllarda ev gereçlerinden tıp alanına, spor malzemelerine, arkeoloji gereçlerinden alarm sistemlerine kadar uzanan binlerce petrokimyasal madde geliştirildi.

Petrokimyasallar doğrudan doğruya son tüketiciye ulaşmaz, önce müşteri endüstrilere satılır; buralarda çeşitli dönüşümlerden geçtikten sonra değişik ve çok sayıda ürünler olarak kullanıcıya gelir. Kullanıcı elindeki bilgisayarın, CD’lerin, veya paketleme malzemelerinin hammaddelerinin ve ne aşamalardan geçtiğini doğal olarak bilmez veya çok az bilir.

Her petrokimyasalın pazarda kendine özgü genel bir adı vardır; hammaddedir, ara maddedir veya son üründür. Pazara giren bir petrokimyasal üreticisinin son ürünüdür, oysa bir alıcı o maddeyi çoğunlukla başka petrokimyasallar üretiminde hammadde olarak kullanır. Örneğin metan veya doğal gaz, sentez gazının, sentez gazı metanolün hammaddesidir, metanol formaldehitin, formaldehit ise fenol-formaldehit reçinelerinin hammaddeleridir.


Petrokimyanın Tarihi

Yıl
Petrokimyasal
Ürünler
1909
Bakalit
Telefon, kağıt/odun, laminat
1926
Alkid reçine
Boya, emaye
1927
Polivinil klorür
Fonograf plağı, boru, dış kaplama, yapay deri
1936
Akrilikler
Kumaş, optik lensler
1936
Polietilen
Elektrik izolasyon malzemesi, şişe
1938
Polistiren
Ev gereçleri, oyuncak
1939
Naylon
Çorap, malzemeler
1942
Doymamış poliesterler
Otomobil parçaları, sandalye
1942
Alçak yoğunluklu polietilen
Paketleme malzemeleri
1943
Silikon reçineler
Yağlama yağları, su geçirmez malzemeler
1947
Epoksi reçineler
Yapıştırıcılar, koruyucu kaplamalar
1948
Politerafluoroetilen
Yapışmayan tava kaplama, kablo izolasyonu
1954
Poliüretan
Köpük yastık, elektrik izolasyon malzemesi
1957
Yüksek yoğunluklu polietilen
Oyuncak, süt şişesi
1957
Polipropilen
Biberon, çeşitli malzemeler
1970
Termoplastik poliester
Kumaş, soda şişesi
1985
Sıvı kristal polimerler
Elektronik malzeme


Benzer şekilde, hampetrol etanın, etan etilenin, etilen oksitin, etilen oksit etilen glikolün hammaddesidir; bu zincire göre, yani etilen glikol yönünden bakıldığında etilen ve etilen oksit ara maddelerdir.

Petrokimya sanayiinin hammaddesi, rafinerinin ürünleridir; bunlar nafta, doğal gaz bileşenleri (bütan gibi) ve rafineri prosesleri yan ürünleridir (etan ve propan gibi). Bunlardan üretilen etilen, propilen, ve C4’ler denilen bütanlar ile aromatikler (benzen, toluen ve ksilenler) petrokimyasalların temel taşlarıdırlar. Bu maddelerden bir veya daha çok prosesle çok sayıda petrokimyasal ürün elde edilir; örneğin, etilenden polietilen üretimi tek bir prosesle gerçekleşirken, benzenden naylon elde edilmesi için yediden fazla prosese gerek vardır. Sonuçta petrokimyasallar tanıdığımız plastikler, sabunlar, deterjanlar, aspirin gibi bazı ilaçlar, giyecek ve mobilya gibi sentetik fiberler, kauçuklar, boyalar, izolasyon malzemeleri ve daha sayamadığımız yüzlerce maddelere dönüşür.

Petrokimyasallar petrol veya doğal gazdan başlayarak çeşitli proseslerden sonra elde edilen geniş bir kimyasal bileşikler grubudur; alkoller, aldehitler, bütilen, bütadien, etilen, propilen, toluen, stiren, asetilen, benzen, etilen oksit, etilen glikol, akrilonitril, aseton, asetik asit, asetik anhidrid, ...gibi yüzlerce bileşik ve bunlardan elde edilen yüzlerce polimer (polietilen, polistiren, sentetik kauçuk, v.s., ) petrokimyasal maddedir.

Petrokimyasalları kaba bir sınıflamayla üç başlık altında toplayabiliriz:

  • Birincil (başlangıç) petrokimyasallar: Bunlar olefinler (etilen, propilen ve C4 olefinler), aromatikler (benzen, toluen ve ksilenler) ve metanoldür

  • Ara ürünler ve türevleri: Bu grupta yeralan bileşikler, birincil petrokimyasallardan çeşitli reaksiyonlarla elde edilen bileşikler ve bu bileşiklerden üretilen çok sayıda diğer bileşikler ve türevlerdir. Örnek olarak vinil klorür, etilen glikol, stiren, aseton, bisfenol A, kaprolaktam, adipik asit, v.s., sayılabilir

  • Son ürünler: Temel son ürünler çoğunlukla polimerik bileşiklerdir; polietilen, polivinilklorür, polistiren, poliüretan, polikarbonat, v.s., gibi

Petrokimyasalları ve petrokimya endüstrisini anlamak için prosesleri tanımak gerekir. Genel prosesler (örneğin, distilasyon, kraking, reforming,   , gibi) bu kitabın ‘Rafineri Prosesleri bölümünde kısaca anlatılmıştır. Bu bölümde özel petrokimya proseslerinden kısa bilgiler ve örneklerle, bazı çok kullanılan petrokimyasal maddeler, üretimleri ve özellikleri üzerinde duruldu.

Hampetrol ve doğal gazın kuyulardan çıkarılmasıyla başlayan ve petrokimyasal proseslerle binlerce ürün olarak topluma ulaşan serüvenin doğal gaz, rafineri, petrokimya entegrasyonu aşağıdaki gibi bir diyagramla tanımlanabilir.



Doğal gaz fabrikası, rafineri ve petrokimya kompleksinin
 basit bir entegrasyon şeması


ÜRÜNLER ZİNCİRİ

Hampetrol veya doğal gazla başlayan polimerik maddelerin üretim zinciri ticari ürünlerin elde edilmesiyle son tüketiciye ulaşır. Zincir, kabaca özetlersek aşağıdaki sırayı izler.

a. Başlangıç ve ara maddelerin üretilmesi: Bu bileşikler BÖLÜM 1. ve 2.’de incelenmiştir.

b. Temel polimerlerin üretimi: Polimerik ürünlerin üretiminde ilk aşama polimerizasyon prosesidir. Polimerizasyon iki temel mekanizma üzerinden yürür; katılma ve kondensasyon. Reaksiyonlar gaz, sıvı ve çoğunlukla da katı fazda yapılır. Temel polimerler tek bir monomerin polimerleştirilmesiyle elde edilebildiği gibi, iki veya daha fazla monomerin birarada reaksiyonuna sokulmasıyla da üretilebilir. Ayrıca bazı monomerler birden fazla bileşiğin senteziyle elde edilir; dolayısıyla olefinler üretim zincirinde ve aromatikler ürün zincirlerinde yeralan bileşikler aynı polimer içinde bulunabilir. Bu bakış açısıyla polimerik maddeleri OLEFİNLER ve/veya AROMATİKLER fabrikalarının ürünleri arasında incelemek yerine POLİMERLER başlığı altında ele almak daha uygundur.

c. Kompaundlama: Kompaundlama, polimerin işlenecek madde haline getirilmesidir. Üretilmek istenen ürüne özel bazı özellikler kazandırmak için kimyasal katkı maddeleri kullanılabilir; bunlar arasında antioksidanlar (ozon veya oksijenle bozunmayı önleme), ultraviole stabilizer (havadaki güneş ışınlarına dayanıklılık), plastifiyanlar (esneklik artırma), yağlayıcı (sürtünmeye dayanıklılık), pigmentler (renklendirme), aleve dayanıklılık, ve antistatik katkı maddeleri sayılabilir. Plastikler kompozitler (karışımlar) şeklinde de üretilebilir; üretimde cam veya karbon fiberler ilave edilerek plastiğin daha kararlı ve daha kuvvetli olması sağlanır. Plastik köpükler olarak tanınan ürünler, plastik ve gazın birarada bulunduğu değişik bir kompozit türüdür. (Bu konunun detaylarına girilmeyecektir),

d. Şekillendirme ve Sonlandırma (Finishing): Polimerlere istenilen şekilleri vermede uygulanan en eski yöntem sıkıştırmayla kalıplamadır; bu yöntemde plastik malzeme, hazırlanan özel kalıp içine basınçla doldurulur, dolu kalıp yüksek basınç altında plastik ergiyinceye kadar ısıtılır. Günümüzde plastikler genellikle ekstruzyon yöntemiyle şekillendirilmektedir. İşlem ‘ekstruder’ denilen bir cihazda yapılır; polimer (veya plastik) ekstruder girişine katı halde beslenir, bir sonsuz vida sistemiyle taşınırken kademeli olarak sıcaklığı da yükseltilir; yumuşayan polimer vida basıncıyla ekstruder çıkışına bağlanmış olan istenilen şekildeki kalıp içine basılır. (Bu konuda detaylara girilmeyecektir.)


Petrokimya Endüstrisi Ürünler Zinciri


 

GERİ (petrokimya teknolojisi)
GERİ (hampetrolden petrokimyasallara)
GERİ (hampetrolden petrokimyasallara)