صنایع شیمیایی

صنایع شیمیایی تنوع عظیمی از محصولات را شامل می شود که تقریباً بر هر جنبه ای از زندگی ما تأثیر می گذارد، بنابراین سعی داریم در این مقاله با آشنایی مواد شیمیایی گامی موثر در زمینه برداریم.

بسیاری از محصولات صنعت مانند مواد شوینده، صابون و عطر مستقیماً توسط مصرف کننده خریداری می شوند. برخی دیگر به عنوان واسطه در ساخت سایر محصولات مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال در اروپا 70٪ از مواد شیمیایی تولید شده برای تولید محصولات استفاده می شود.

این صنعت از طیف گسترده ای از مواد اولیه، از هوا و مواد معدنی گرفته تا روغن استفاده می کند. آشنایی با مواد شیمیایی شامل طیف گسترده ای می شود.

با افزایش رقابت در سراسر جهان، نوآوری در یافتن راه های جدیدی برای صنعت در جلب رضایت مصرف کنندگان به طور پیشرفته، خواستار آگاهی از محیط زیست بوده که امری بسیار مهم است.

صنایع شیمیایی چه چیزی تولید می کند؟

 

در این قسمت آشنایی با مواد شیمیایی در سه دسته بندی زیر انجام می شود:

• مواد شیمیایی اساسی
• مواد شیمیایی تخصصی
• مواد شیمیایی مصرفی

البته چندین طبقه بندی دیگر  نیز وجود دارد، اما این موارد در زمینه معرفی کافی است. مواد شیمیایی اساسی که در مقادیر زیادی (میلیون ها تن) تولید می شوند. برخی از مواد شیمیایی مخصوص در مقادیر متوسط اما با ارزش بسیار بالا تولید می شوند. انتخاب رآکتور اغلب با مقدار ماده شیمیایی تولید شده از آن استفاده می شود.

---

پیشنهاد می کنیم مقالات مرتبط را مطالعه فرمایید:

♣ کارخانجات مواد شیمیایی در ایران

♣ حفاظت از محیط زیست

♣ آشنایی با حلال، جاذب و کاتالیست

♣ شیرین سازی مشتقات نفت و گاز

---

آشنایی با مواد شیمیایی اساسی

مواد شیمیایی اساسی به دو دسته تقسیم می شوند که شامل مواد شیمیایی حاصل از روغن، معروف به پتروشیمی است.

• پلیمرها
• معدنی اساسی

اصطلاح پتروشیمی می تواند گمراه کننده باشد زیرا همان مواد شیمیایی به طور طبیعی از منابع دیگری غیر از نفت ، مانند زغال سنگ و زیست توده به دست می آیند. مواد شیمیایی نمونه ای از متانول است که معمولاً از نفت و گاز طبیعی در ایالات متحده و اروپا است. اما از زغال سنگ در چین تولید می شود.  نمونه های دیگر در این مقاله توضیح داده شده است.

مواد شیمیایی اساسی، که در مقادیر زیادی تولید می شوند، عمدتاً در صنایع شیمیایی و سایر صنایع قبل از تبدیل شدن به محصول برای مصرف کننده عمومی فروخته می شوند. به عنوان مثال، اسید اتانوئیک برای ساختن استرها فروخته می شود که بخش عمده آن به نوبه خود برای تهیه رنگ و در زمان فرا رسی به مصرف کننده فروخته می شود.

مقادیر زیادی اتر به عنوان یک گاز توسط خط لوله در سراسر اروپا منتقل می شود و به شرکت های سازنده پلی (اتر) و سایر پلیمرها فروخته می شود. سپس قبل از خریداری توسط مصرف کننده، به تولید کنندگان قطعات پلاستیکی فروخته می شوند.

پتروشیمی و پلیمر

تولید مواد شیمیایی نفت (بطور طبیعی از زغال سنگ) شاهد تغییرات بسیاری در فن آوری و توسعه تولیدی بسیار بزرگ در سراسر جهان بوده است. هیدروکربن های موجود در نفت و گاز خام که عمدتا آلکان های زنجیره ای مستقیم هستند، ابتدا با استفاده از اختلاف در نقطه جوش از هم جدا می شوند .

همانطور که در واحد تقطیر توضیح داده شده است. آنها به هیدروکربنهایی تبدیل می شوند که برای صنایع شیمیایی مفیدتر هستند. مانند آلکانهای زنجیره شاخه دار ، آلکن ها و هیدروکربن های معطر. این فرایندها در واحد، Cracking و فرآیندهای پالایشگاه مربوطه جدا سازی می شوند.

به نوبه خود، این هیدروکربن ها به طیف بسیار وسیعی از مواد شیمیایی اساسی تبدیل می شوند که مفید هستند (بنزین، اتانول، اتان-1،2-دیول)  برای تولید یک محصول نهایی مفید در معرض واکنش های بعدی قرار می گیرند.

عمده ترین کاربرد پتروشیمی در ساخت طیف گسترده ای از پلیمرها است. به دلیل اهمیت آنها به این بخش ها، برای پلیمرها واحد جداگانه اختصاص داده می شود.

معدنی اساسی

اینها مواد شیمیایی نسبتاً کم هزینه ای هستند، که در تولید و کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرند. آنها در مقادیر بسیار زیاد، در حدود میلیونها تن در سال تولید می شوند. این مواد شامل کلر، سدیم هیدروکسید، سولفوریک و اسیدهای نیتریک و مواد شیمیایی برای کود هستند.

بسیاری کشورهای نوظهور اکنون قادر به تولید ارزانتر مواد پتروشیمی از شرکت های مستقر در ایالات متحده و اروپا هستند. این امر منجر به رقابت سخت تولید کنندگان مواد شیمیایی در سراسر جهان شده است. به طور مداوم برای کاهش هزینه ها در عین رعایت استانداردهای محیط زیست(EPA) و ایمنی، تلاش می کند.

واحدهای معدنی اساسی را می توان در بخش مواد شیمیایی اساسی مشاهده کرد.

مواد شیمیایی تخصصی

این دسته طیف گسترده ای از مواد شیمیایی است. این مواد برای محافظت از محصولات زراعی، جوهر و رنگ (رنگ و رنگدانه) استفاده می شود. این ماده همچنین شامل مواد شیمیایی است که توسط صنایع متنوع بر پایه کاغذ مورد استفاده قرار می گیرد.

در ایالات متحده و اروپا تمایل به تمرکز بیشتر روی این بخش وجود داشته است زیرا تصور می شود که با تحقیق و توسعه، مواد شیمیایی ویژه سودآوری بهتر و باثبات تری ارائه می دهند.

محصولات جدیدی برای تأمین نیاز مشتری و مقررات جدید محیط زیست ایجاد می شوند. نمونه روزمره، رنگهای خانگی است. این رنگ ها از محلول بودن در محلول های آلی و محلول های مبتنی بر آب تکامل یافته اند. مورد دیگر جدیدترین جوهر تولید شده برای چاپگرهای است.

مواد شیمیایی مصرفی

مواد شیمیایی مصرفی مستقیماً در معرض دید عموم قرار می گیرد. آنها به عنوان مثال مواد شوینده، صابون و سایر لوازم آرایش را شامل می شوند. در طی 20 سال گذشته، جستجوی مواد شوینده مؤثر و بی خطر از محیط زیست، به ویژه در یافتن سورفاکتانت هایی که قادر به تمیز کردن هر چیزی از پوست های حساس تا گیاهان بزرگ صنعتی هستند، افزایش یافته است.

به موازات این، کارهای زیادی در زمینه تولید طیف وسیع تری از مواد شیمیایی مصنوعی برای لوازم آرایشی انجام شده است.

چگونه صنایع شیمیایی به اقتصاد کمک می کند؟

آشنایی با مواد شیمیایی انجام شد. در این بخش از نظر اقتصادی صحبت می شود. صنایع شیمیایی کمک کننده بسیار مهمی در ثروت یک کشور است. به عنوان مثال، بیش از 1٪ به تولید ملی کشورهای اروپایی کمک می کند، که بیش از 6٪ از کل تولید داخلی مواد شیمیای تولید شده توسط صنایع است.

به طور کلی این صنعت از جمله صنایع برتر و با کیفیت می باشند زیرا این صنعت بیشترین سهم افراد دارای مهارتاختصاصی را به خود اختصاص داده و به طور کلی پربازده ترین آن است.

ارزش صنعت از نظر جغرافیایی چقدر است؟

در سال 2011، در سراسر جهان، تخمین زده شد که فروش جهانی مواد شیمیایی بالغ بر 3500 میلیارد دلار است. این بدان معناست که هر مرد، زن و کودک در جهان به طور متوسط ​​سالانه 500 دلار از مواد شیمیایی استفاده می کنند.

البته کاربران اصلی مواد شیمیایی در کشورهای توسعه یافته تقریباً 1200 دلار از مواد شیمیایی استفاده می کنند.

مکان های شیمیایی کجا قرار دارند و چرا؟

موقیت مکانی بسیاری از شرکت های بزرگ شیمیایی جهان ممکن است تصادفی یا گیج کننده به نظر برسد. در واقع دلایل بسیار خوبی برای انتخاب این مورد وجود دارد ، دلایلی که منعکس کننده دید صنعتی و مصرفی روزانه نیز است.

تحقیق و توسعه

اگرچه گران و وقت گیر است، تحقیقات و توسعه برای تکامل صنعت بسیار مهم می باشد. برای حفظ رقابت، صنعت باید:

• محصولات جدیدی پیدا کنید که باعث افزایش کیفیت زندگی مردم می شود.
• به سرعت با تغییرات در تقاضای مصرف کننده در سراسر جهان سازگار شده و مواد شیمیایی را در مقادیری که به مقیاس اقتصادی برسند بفروشید.
• مکان هایی را برای شرکت های شیمیایی انتخاب کنید تا بتوانند به ارزانترین مواد اولیه و انرژی دسترسی پیدا کنند.
• فرآیندهای موجود را برای ساخت مواد شیمیایی به منظور استفاده کمتر از هزینه های سرمایه و صرفه جویی در مواد اولیه بهبود بخشید.
• روش های تولیدی را پیدا کنید، که از مواد شیمیایی استفاده و دفع شده در محیط زیست استفاده نکنید.
• شرکت های شیمیایی ویژه را در نزدیکی مراکز خوب تحقیق و توسعه در هر دو بخش تجاری و تحقیقاتی پیدا کنید.
• چرخه تحقیق، توسعه و تصمیم گیری برای تحقیق در مورد یک موضوع خاص ، صرف هزینه برای توسعه و سپس برای تولید، نه تنها شیمی دانان و مهندسان شیمی بلکه سایر متخصصان را در بر می گیرد.
• مالی (برای وام گرفتن مقدار زیادی از پول مورد نیاز)
• بازاریابی (برای اطمینان از فروش جدید یا بهبود محصول)
• قانونی (برای اطمینان از حق ثبت اختراعات) و بسیاری دیگر.

اکتشافات

به عنوان مثال اکتشافات می تواند هم در چگالی کم و هم چگالی زیاد پلی (اتر) موثر باشد.

اکتشافات نتایج مستقیم ایده های هوشمندانه شیمی دانان با اهداف خاص در ذهن است، به عنوان مثال اکتشافات پلی آمیدها، پلی استرها و بعداً پلی چگالی کم خطی (اتر).

تحقیقات در مورد کاتالیزورهای جدید هنوز بسیار مفید است. در سال های اخیر، یک کاتالیزور جدید برای تولید متانول به این معنی است که این گیاه می تواند در دماهای پایین تر و فشارهای پایین تر از گذشته کار کند. بنابراین انرژی زیادی را در محیط زیست صرفه جویی می کند. طبقه جدیدی از کاتالیزورها، متالوسن ها برای ساختن پلی (اتیان) و پلی (پروپن) تولید شده اند که خاصیت فوق العاده ای به این پلاستیک ها برای مصارف تخصصی می دهد.

سایر زمینه های تحقیقاتی که هم اکنون در حال بازاریابی هستند شامل فناوری نانو، بیوتکنولوژی و توسعه سوخت های زیستی برای تکمیل منابع نفتی است.

از تحقیق گرفته تا تولید

تحقیقات انجام شده در آزمایشگاه های صنعت و دانشگاه ها تنها اولین قدم است. این اکتشافات باید به فرآیندهای صنعتی واقعی تبدیل شوند. این کار مهندس شیمی است که مسئولیت ترجمه شیمی آزمایشگاه را در مقیاس بزرگتر انجام می دهد.

افزایش مقادیر تولید از در شرایط گرم آزمایشگاهی تا هزاران تن در یک کارخانه صنعتی در مقیاس کامل ، کار پر دردسر برای شیمی دانان و مهندسان شیمی است.

مراحل میانی بین آزمایشگاه و تولید در مقیاس کامل شامل تجهیزاتی است که قادر به تقلید از فرآیند در مقیاس بزرگ هستند و امکان مطلوب ترین شرایط را برای عملکرد بالا محصول به دست آمده با سرعت مناسب پیدا می کنند.

این یک مرحله بسیار مهم است زیرا غالباً شرایطی که برای آزمایش در آزمایشگاه مناسب باشد ، لزوماً هنگام انتقال فرایند به تجهیزات در مقیاس بزرگتر مناسب نیست. بنابراین بسیاری از آزمایشات در شرایط بسیار دقیق کنترل شده برای به دست آوردن حداکثر عملکرد انجام می شود.

شیمیدانان و مهندسان شیمی که این کار را انجام می دهند باید در نظر داشته باشند که حداکثر عملکرد ممکن است هزینه های اضافی را شامل شود که این روند را غیر اقتصادی می کند.

اگر این کار موفقیت آمیز باشد ، مرحله بعدی تهیه مواد در مقیاس تجاری است که ، مانند اتان -1،2-دیول ، صدها هزار تن در سال است. سودآوری محصول در طراحی رآکتور مقیاس صنعتی لازم برای تولید محصولات مورد نظر نهفته است. هزینه سرمایه چنین کارخانه ای احتمالاً میلیون ها دلار خواهد بود.

طراحی گیاه یک پروژه تیمی است و شیمیدانان ، طراحان گیاهان و مهندسان شیمی مواد مناسب برای ساخت کارخانه را انتخاب می کنند. اگرچه رایج است گیاهان شیمیایی از جنس استیل ساخته شده باشند ، اما بسیاری از مواد دیگر در ساخت آنها از جمله طیف گسترده ای از فلزات ، پلاستیک ، شیشه و لاستیک استفاده می شود.

از آنجا که مصالح ساختاری خود مواد شیمیایی هستند ، انتخاب مواد که با مواد شیمیایی موجود در این فرآیند واکنش نشان نمی دهند ، برای جلوگیری از تداخلات خطرناک ، خراب شدن گیاه یا آلودگی محصول ضروری است.

مواردی که مصالح ساختمانی شامل می شوند:

• بی اثر در برابر واکنش دهنده ها ، واسطه ها و محصولات
• در صورت لزوم قادر به تحمل فشارها و دماهای بسیار زیاد است
• بادوام

صنایع شیمیایی: چقدر ایمن هستند و چگونه نسبت به محیط زیست تنظیم شده است؟

ایمنی باید در صدر برنامه های صنایع شیمیایی باشد. بسیاری از محصولات در طی مرحله ساخت و بسیاری در مراحل حمل به طور بالقوه خطرناک هستند. این مواد شیمیایی ممکن است جامد ، مایعات یا گاز ، قابل اشتعال ، مواد منفجره ، خورنده و یا سمی باشند.

فرآیندهای تولید اغلب شامل درجه حرارت بالا ،فشارهای زیاد ، و واکنش های خطرناک هستند مگر اینکه با دقت کنترل شوند. به همین دلیل این صنعت در محدوده ایمنی مورد نیاز مقررات ملی و بین المللی عمل می کند.

خطرات و جراحات

علیرغم برخورد با عملیات خطرناک، صنایع شیمیایی در حقیقت تعداد جراحات کمتری نسبت به کل صنایع دارند. در بین سال های 1995 و 2005 ،  تولید در اروپا از هر نوع مواد شیمیایی ، بیش از 4 مورد زخمی برای هر 1000 کارمند رخ داده است .

مقررات زیست محیطی

نگرانی های جدی درباره تاثیر احتمالی برخی مواد شیمیایی تولید شده بر روی موجودات زنده از جمله خودمان و محیط طبیعی وجود دارد. این نگرانی ها شامل آلودگی هوا ، زمین و دریا ، گرم شدن کره زمین و تغییر اوضاع ، تخلیه ازن جو و باران اسیدی است.

صنایع شیمیایی ابتکار عمل جهانی را تحت عنوان مراقبت مسئولیت پذیر دارند. این کار در سال 1984 در کانادا آغاز شد و اکنون در بیش از 60 کشور جهان انجام می شود. این انجمن ها و شرکت های ملی صنایع شیمیایی را متعهد می کند که:

• به طور مداوم دانش و فن آوری زیست محیطی ، بهداشتی ، ایمنی و امنیتی و عملکرد فن آوری ها ، فرآیندها و محصولات خود را در طی چرخه های زندگی خود بهبود بخشیده تا از آسیب دیدن مردم و محیط زیست جلوگیری شود.
• از منابع به طور مؤثر استفاده کنید و ضایعات را به حداقل برسانید.
• گزارش آشکار از عملکرد ، دستاوردها و کاستی ها.
• برای درک و برطرف کردن نگرانی ها و انتظارات آنها ، به حرف مردم گوش کنید ، درگیر حرف های آنها شوید و با آنها همکاری کنید.
• با دولتها و سازمانها در تهیه و اجرای مقررات و معیارهای مؤثر همکاری کرده و از آنها فراتر نروید.
• برای تقویت مدیریت مسئولانه مواد شیمیایی توسط کلیه افرادی که آنها را در طول زنجیره محصول مدیریت و استفاده می کنند، راهنمایی ارائه دهید.

چالش های امروز برای صنایع شیمیایی چیست؟

صنایع شیمیایی در سراسر جهان دستخوش تحولات عظیمی می شوند. همانطور که در بالا دیدیم، یکی از ظهور کشورهای خاورمیانه و چین، هند و برزیل به عنوان تولید کننده مواد شیمیایی در مقیاس بزرگ، برای مصرف خود و همچنین صادرات در سراسر جهان است.

شرکت های این کشورها همچنین در ایالات متحده و اروپا در حال کار سرمایه گذاری در کارخانه هستند ، در حالی که شرکت های آمریکایی و اروپایی در این کشورهای بزرگ نوظهور سرمایه گذاری در کارخانه ها را انجام می دهند و این صنعت را به عنوان یک کل بین المللی در نحوه انجام تجارت انجام می دهد.

چالش شرکت ها در ایالات متحده و اروپا کاهش هزینه های آنها ضمن اطمینان از مطابقت آنها با بهترین روش های حفاظت از محیط زیست است. این نگرانی در مورد محیط زیست در واحدهای جداگانه در مورد مواد شیمیایی بحث شده است.

با توجه به اینکه نفت و گاز طبیعی گرانتر و گرانتر می شوند ، شیمی دانان در جستجوی مواد اولیه خوراک برای مکمل یا حتی جایگزین کردن روغن و گاز طبیعی هستند. آنها در حال کشف مجدد خواص های ذغال سنگ هستند (هنوز هم بسیار زیاد است، حتی اگر یک سوخت فسیلی باشد که جایگزین آن نیست).

در اواخر قرن نوزدهم و بخش اول قرن بیستم ، صنایع شیمیایی آلی عمدتاً مبتنی بر زغال سنگ و زیست توده بود. برای تشکیل گاز ذغال ، سنگ ذغال سنگ به شدت گرم می شود (مخلوطی از هیدروژن، متان و مونوکسید کربن). مایع (تار ذغال سنگ) به عنوان یک محصولی که حاوی بسیاری از مواد شیمیایی آلی مفید، از جمله بنزن بود، شکل ناخالصی کربن. بخار بر روی بنزین در دمای بالا منتقل می شود تا مونوکسید کربن و هیدروژن حاصل شود. منبع دیگر مواد شیمیایی آلی زیست توده بوده اند. مثلا، منبع بسیاری از مواد شیمیایی C2 اتانول بود که با تخمیر زیست توده تولید می شود. مواد شیمیایی C3 و C4 مانند پروپانون و بوتانول نیز با تخمیر زیست توده در مقیاس وسیعی تولید می شوند.

از آن زمان ، از دهه 1940 به بعد ، این صنعت روشهای بهتری  برای استفاده از محصولات پالایش روغن یافت ، تا نه تنها تمام مواد شیمیایی ذکر شده در بالا بلکه بسیاری موارد دیگر نیز تولید کند. نمونه ای از رشد صنعت پتروشیمی با مجموعه ای از پلیمرهای جدید ، مواد شوینده و بی شمار مواد شیمیایی پیشرفته با هزینه کم تولید می شود.

بنابراین بزرگترین چالش در یافتن راه هایی برای کاهش وابستگی ما به منابع غیر تجدید پذیر باشد. بنابراین، با کم شدن منابع نفت و گاز طبیعی، باید روش هایی را پیدا کنیم که از فناوری های قدیمی تر مبتنی بر زیست توده استفاده کنیم. به عنوان مثال، در حال حاضر برخی از اتیان و طیف وسیعی از پلیمرها و همچنین مقادیر بسیار زیادی اتانول از زیست توده تولید می شوند.

در این مقاله آشنایی با مواد شیمیایی و موارد مربوط به آن ها انجام شد.

https://www.essentialchemicalindustry.org/the-chemical-industry/the-chemical-industry.html