pxfuel.com

Авторы заявили, что если пластмассы производятся и используются ответственно, они могут помочь решить некоторые экологические проблемы.

Например, одно исследование показало, что упаковка напитков из ПЭТ (разновидность пластика) по сравнению со стеклом или металлом снижает потребление энергии на 52 процента и выбросы парниковых газов на 55 процентов. Кроме того, солнечные водонагреватели, содержащие пластмассы, могут обеспечить до двух третей годовой потребности домашнего хозяйства в горячей воде, снижая потребление энергии.

Пластмассы, если их использовать с умом, «могут уменьшить влияние человечества на Землю», — сказал Томпсон.

Примечание редактора: эта статья была впервые опубликована в июле 2009 года изданием Environmental Health News и обновлена ​​в апреле 2020 года. Она находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Unported License.

Производство и разложение пластика — Основа для супа из пластика

Пластик не разлагается. Это означает, что весь пластик, который когда-либо производился и попал в окружающую среду, все еще присутствует там в той или иной форме. Производство пластика процветает с 1950-х годов.По этой причине, а также поскольку пластик не поддается биологическому разложению, происходит накопление или накопление пластика по мере того, как все больше и больше попадает в окружающую среду. Так что же происходит с пластиком в океанах? Он накапливается в определенных местах из-за дождя, ветра или океанских течений, но некоторые из них могут просто оставаться в местах, где сбрасываются пластиковые отходы.

Рост производства пластмасс

Накопление

Для многих стран сезон дождей также является сезоном пластики.Берега рек смыты проливным дождем. Эти реки несут в море весь пластиковый мусор, который раньше был на берегах. Затем часть его откладывается на пляжах. На Бали известные туристические пляжи снова и снова покрывались толстым слоем пластика; «Чрезвычайная ситуация с мусором» была объявлена ​​в январе 2018 года после того, как в течение пяти дней шел дождь. Для очистки пляжей использовались бульдозеры. Набережная в Дурбане, Южная Африка, также была заполнена пластиковыми бутылками после проливного дождя.В таких странах, как Франция, Испания и Италия, половина всех отходов по-прежнему попадает на свалки. Большая часть этого пластика уносится в океан, а плавающий пластик легко уносится ветром.

Трубопровод пластмасс: ожидается всплеск нового производства

По мере роста обеспокоенности общества по поводу загрязнения пластиком потребители тянутся к холщовым мешкам, металлическим соломкам и многоразовым бутылкам для воды. Но пока люди обеспокоены изображениями океанических круговоротов мусора, ископаемое топливо и нефтехимическая промышленность вкладывают миллиарды долларов в новые заводы, предназначенные для производства на миллионы тонн пластика больше, чем они выкачивают сейчас.

Компании, такие как ExxonMobil, Shell и Saudi Aramco, наращивают производство пластика, который производится из нефти и газа, и их побочных продуктов, чтобы застраховаться от возможности того, что серьезный глобальный ответ на изменение климата может снизить спрос на их топливо, аналитики сказать. Международное энергетическое агентство (МЭА) заявляет, что на нефтехимию, категорию, включающую пластик, в настоящее время приходится 14 процентов потребления нефти, и ожидается, что она будет обеспечивать половину роста спроса на нефть в период до 2050 года. Всемирный экономический форум прогнозирует, что производство пластика удвоится в следующие 20 лет.

«В условиях, когда мир пытается отказаться от ископаемого топлива в качестве источника энергии, именно здесь [нефтегазовые компании] видят рост», — сказал Стивен Фейт, штатный поверенный Центра международного экологического права, группа адвокатов.

И поскольку американский бум гидроразрыва пласта вырывает вместе с природным газом большое количество этана в качестве исходного пластикового сырья, Соединенные Штаты представляют собой большую область роста для производства пластмасс. При низких ценах на природный газ многие операции по гидроразрыву теряют деньги, поэтому производители стремились найти применение этану, который они получают в качестве побочного продукта бурения.

С 2010 года компании инвестировали более 200 миллиардов долларов в 333 пластиковых и других химических проекта в США

«Они ищут способ монетизировать это», — сказал Фейт. «Вы можете рассматривать пластик как своего рода субсидию для гидроразрыва пласта».

Нефтехимический центр Америки исторически находился на побережье Мексиканского залива в Техасе и Луизиане с участком в нижнем течении реки Миссисипи, получившим название «Раковая аллея» из-за воздействия токсичных выбросов.Производители расширяют свое присутствие здесь за счет множества новых проектов и предложений о большем. Они также стремятся создать новый коридор для пластмасс в Огайо, Пенсильвании и Западной Вирджинии, где скважины для гидроразрыва пласта богаты этаном.

Shell строит установку крекинга этана стоимостью 6 миллиардов долларов — установку, которая превращает этан в этилен, строительный блок для многих видов пластика — в Монаке, штат Пенсильвания, в 25 милях к северо-западу от Питтсбурга. Ожидается, что после открытия в начале 2020-х годов он будет производить 1,6 миллиона тонн пластика в год.Это просто самая заметная часть того, что промышленность называет «возрождением производства пластмасс в США», продукция которого идет не только на упаковку и одноразовые предметы, такие как столовые приборы, бутылки и пакеты, но и на изделия длительного использования, такие как строительство. материалы и детали для автомобилей и самолетов.

Промышленный бум, вызванный гидроразрывом, возобновляет опасения по поводу загрязнения в Питтсбурге. Подробнее.

С 2010 года компании инвестировали более 200 миллиардов долларов в 333 пластиковых и других химических проекта в США.S., включая расширение существующих мощностей, новых заводов и сопутствующей инфраструктуры, такой как трубопроводы, сообщает Американский химический совет, отраслевой орган. Некоторые проекты уже работают или строятся, другие ждут одобрения регулирующих органов.

«Вот почему 2020 год так важен. Многие из этих объектов находятся в процессе получения разрешений. «Мы уже слишком поздно, — сказала Джудит Энк, основатель Beyond Plastics и бывший региональный директор U.S. Агентство по охране окружающей среды «Если хотя бы четверть этих установок для крекинга этана будет построена, это закроет нас в будущее пластмассы, от которого будет трудно избавиться».

Завод по крекингу этана Shell Chemical Appalachia строится в Монаке, штат Пенсильвания, в апреле 2019 года.AP Photo / Gene J. Puskar

Воздействие выходит за рамки проблемы отходов, которая вызывает озабоченность общества. Хотя пластик часто рассматривается как отдельная проблема от изменения климата, как его производство, так и загробная жизнь на самом деле являются основными источниками выбросов парниковых газов.

Глобальные выбросы, связанные с пластиком, которые сейчас составляют чуть менее 900 миллионов тонн в эквиваленте диоксида углерода в год, могут к 2030 году достичь 1,3 миллиарда тонн, что соответствует почти 300 угольным электростанциям, считает Центр международного экологического права.Центр сообщил, что если производство будет расти, как планировалось, на пластик израсходуется от 10 до 13 процентов допустимых выбросов углерода, если потепление останется ниже 1,5 градусов Цельсия.

Эти выбросы происходят практически на всех этапах жизни пластика. Во-первых, это энергоемкий характер добычи нефти и газа. Кроме того, для крекинга этана требуется огромное количество энергии с одновременным значительным выбросом парниковых газов. Завод Shell имеет разрешение на выброс углекислого газа в размере 480 000 автомобилей в год.

По оценкам, 12 процентов всего пластика сжигается, выделяя больше парниковых газов, а также опасных токсинов, включая диоксины и тяжелые металлы. Промышленность продвигает расширение сжигания отходов на заводах по переработке электроэнергии, которые она описывает как источник возобновляемой энергии. Более того, новое исследование предполагает, что пластик в окружающей среде выделяет парниковые газы при разложении — потенциально обширный и неконтролируемый источник выбросов.

Источник: Центр международного экологического права

Представители отрасли утверждают, что пластик имеет множество преимуществ, в том числе экологических.По словам Кейта Кристмана, управляющего директора рынков пластмасс Американского химического совета, он делает автомобили легче и, следовательно, более эффективными, изолирует дома, сокращает количество отходов, продлевая срок службы пищевых продуктов, и поддерживает санитарные принадлежности в санитарном состоянии, среди многих других применений.

«Эти вещи будут и дальше оставаться важными приложениями, которые защищают наше здоровье и общество в будущем», — сказал он. «Ключевым моментом здесь является контекст. Если вы не собираетесь использовать пластик, что вы собираетесь использовать вместо этого? » По его словам, такие альтернативы, как сталь, стекло и алюминий, сами по себе оказывают негативное воздействие, в том числе углеродный след, который может быть больше, чем у пластика.И хотя критики сосредотачиваются на одноразовых предметах, которые кажутся несерьезными, большая часть пластика находит более длительное использование, сказал он.

Тем не менее, удобство — как и пристрастие потребителей к еде и питью на ходу — является важным фактором использования пластика в богатых странах. И развивающийся мир также стал важным новым рынком. В некоторых частях Азии международные компании продают отдельные порции продуктов, таких как шампунь, мыло и лосьон, потребителям с низкими доходами в отдельных пакетах. Но в то время как промышленность указывает на отсутствие инфраструктуры управления отходами в бедных странах как на причину проблемы пластика в океане, американцы используют в десятки раз больше пластика на душу населения, чем индийцы, в пять раз больше, чем индонезийцы, и почти в три раза больше, чем китайцы.

Помимо воздействия на климат, нефтехимическое производство может выделять переносимые по воздуху токсины, такие как 1,3-бутадиен, бензол и толуол, вызывая рак и другие заболевания. Многие заводы расположены в бедных районах, часто в цветных сообществах, хотя по мере того, как соединение гидроразрыва способствует расширению в сельских районах, бедные белые сообщества, вероятно, также будут все больше пострадать.

«Я думаю, что общественность неправильно понимает масштабы воздействия пластика, особенно на здоровье человека», — говорит один активист.

Пожары и взрывы — еще одна проблема. За день до Дня благодарения пожар на заводе Texas Petroleum Chemical в Порт-Нечесе вызвал два взрыва, вынудив 50 000 человек покинуть свои дома. Неделю спустя власти выпустили еще одно предупреждение об эвакуации после того, как воздушные мониторы обнаружили высокие уровни канцерогенного 1,3-бутадиена.

Это был четвертый крупный нефтехимический пожар в штате в 2019 году. «Такова природа того места, где мы живем, и неприятный побочный эффект всего этого производства», — сказала Иветт Ареллано из Техасской службы защиты окружающей среды.«Я думаю, что широкая общественность неправильно понимает всю широту воздействия пластика, особенно на здоровье человека».

Тем не менее, многие приветствуют рабочие места на нефтехимических предприятиях, особенно в районах, пострадавших от угольной и другой промышленности. Пенсильвания предоставила заводу Shell налоговые льготы на сумму 1,6 миллиарда долларов — одни из самых больших в истории штата — и чиновники в Огайо и Западной Вирджинии ухаживают за фирмами, стремящимися построить больше установок для крекинга этана, хранилищ и трубопроводов.IHS Markit, компания, занимающаяся данными и анализом, заявила, что регион может производить достаточно этана для снабжения еще четырех крекинг-установок, подобных Shell.

Одной из проблем отрасли является распространение законов, направленных на сокращение распространения пластика. Европейский Союз запрещает одноразовые пластиковые предметы, включая столовые приборы, тарелки, соломинки, чашки и контейнеры для пищевых продуктов, начиная с 2021 года. В восьми штатах США и ряде городов пластиковые пакеты для покупок были запрещены, как и в 34 африканских странах.

«Несмотря на эти усилия, спрос на пластик продолжает очень быстро расти» как в развивающихся, так и в более богатых странах, — сказал Питер Леви, ведущий автор отчета МЭА о будущем нефтехимии за 2018 год.Аналитики прогнозируют ежегодный рост спроса на 4 процента. «Расширения мощностей нет без причины», — сказал Леви.

Строительство российского нефтехимического завода ЗапСибНефтеХим на окраине Тобольска в октябре 2018 года.АНДРЕЙ БОРОДУЛИН / AFP через Getty Images

Годовое производство уже удвоилось с 2000 года, рост частично обусловлен низкой стоимостью и универсальностью пластика. «Это что-то вроде сказочного материала», — сказал Леви . «Если подумать, сколько можно положить в пластиковый пакет по сравнению с его весом, это замечательно. Это означает, что его заменители должны соревноваться на этом уровне ».

Однако в случае пластика спрос не всегда исходит напрямую от потребителей, а от компаний пищевой промышленности, производства напитков, потребительских товаров и других секторов, которые используют его для упаковки своих товаров.

Американский химический совет стремится к переработке или восстановлению всего пластика к 2040 году, хотя критики отвергают эту цель как нереалистичную «чистую воду». ЕС, помимо своего запрета на одноразовые предметы, также потребует, чтобы к 2025 году пластиковые бутылки содержали 25 процентов переработанного содержимого.

В отчете IHS Markit говорится, что технические возможности, логистика и экономика вторичной переработки не соответствуют таким амбициям. Переработка пластика технически сложна, и закрытие Китаем дверей для иностранных пластиковых отходов в 2018 году обнажило неадекватность глобальных систем переработки, оставив многие богатые страны с горами отходов.

Если производство не замедлится, говорит аналитик, «они просто найдут что-нибудь еще, что можно обернуть в пластик».

Переработанный материал вряд ли будет составлять более 10–12 процентов будущего производства пластмасс, сказал Робин Уотерс, директор по анализу пластмасс IHS Markit и один из авторов отчета. По его словам, на товары, подпадающие под запреты, такие как европейские, приходится всего около 5 процентов спроса на пластик.

Критики отрасли опасаются, что расширение предложения может гарантировать дополнительное использование пластика независимо от того, хотят ли этого потребители.По словам Фейта, после того, как будут построены новые установки крекинга этана, производители захотят, чтобы они продолжали работать, чтобы максимизировать прибыль.

Накапливается: как запрет Китая на импорт отходов остановил мировую переработку. Подробнее.

«Итак, следующая проблема заключается в том, что появятся инновации в способах вывода пластика на рынок», — сказал он. «Это то, что мы видели [в прошлом] — все больше и больше вещей упаковываются во все больший объем пластика. Есть проблема с ударом крота.«Если производство не замедлится, — добавил он, — они просто найдут что-нибудь еще, чтобы обернуть его в пластик».

Как производится пластик? — Британская федерация пластмасс

Автор: Д-р Паял Бахети

Пластик может быть «синтетическим» или «биологическим». Синтетические пластики получают из сырой нефти, природного газа или угля. В то время как пластик на биологической основе производится из возобновляемых продуктов, таких как углеводы, крахмал, растительные жиры и масла, бактерии и другие биологические вещества.

Подавляющее большинство используемых сегодня пластмасс является синтетическим из-за простоты производственных методов, связанных с переработкой сырой нефти. Однако растущий спрос на ограниченные запасы нефти вызывает потребность в новых пластмассах из возобновляемых источников, таких как отходы биомассы или отходы животноводства в промышленности.

В Европе только небольшая часть (около 4-6%) наших запасов нефти и газа идет на производство пластмасс, а остальная часть используется для транспорта, электричества, отопления и других применений (Ref)

Большая часть используемого сегодня пластика получается следующими этапами:

1.Добыча сырья (в основном сырая нефть и природный газ, но также и уголь) — это сложная смесь тысяч соединений, которые затем необходимо переработать.

2. Процесс нефтепереработки превращает сырую нефть в различные нефтепродукты — они превращаются в полезные химические вещества, включая «мономеры» (молекулы, которые являются основными строительными блоками полимеров). В процессе переработки сырая нефть нагревается в печи, которая затем отправляется в установку дистилляции, где тяжелая сырая нефть разделяется на более легкие компоненты, называемые фракциями.Один из них, называемый нафта, является ключевым компонентом для производства большого количества пластика. Однако есть и другие способы, например, использование газа.

Рис. 1. Наглядное изображение того, как изготавливаются пластмассы (Рисунок адаптирован из ссылки)

3. Полимеризация — это процесс в нефтяной промышленности, где легкие олефиновые газы (бензин), такие как этилен, пропилен, бутилен (т.е. мономеры), превращаются в углеводороды с более высокой молекулярной массой (полимеры).Это происходит, когда мономеры химически связаны в цепи. Есть два разных механизма полимеризации:

1. Аддитивная полимеризация

Реакция аддитивной полимеризации — это когда один мономер соединяется со следующим (димером), а димер со следующим (тример) и так далее. Это достигается за счет введения катализатора, обычно пероксида. Этот процесс известен как полимеры роста цепочки, поскольку он добавляет по одной мономерной единице за раз.Обычными примерами аддитивных полимеров являются полиэтилен, полистирол и поливинилхлорид.

2. Конденсационная полимеризация

Конденсационная полимеризация включает соединение двух или более различных мономеров путем удаления небольших молекул, таких как вода. Также требуется катализатор для реакции, протекающей между соседними мономерами. Это называется ступенчатым ростом, потому что вы можете, например, добавить существующую цепочку к другой цепочке. Обычными примерами конденсационных полимеров являются полиэстер и нейлон.

4. Компаундирование / переработка

При компаундировании различные смеси материалов смешиваются в расплаве (смешиваются путем плавления) для получения рецептур для пластмасс. Обычно для этой цели используют экструдер определенного типа, за которым следует гранулирование смеси. Затем экструзия или другой процесс формования превращает эти гранулы в готовый или полуфабрикат. Компаундирование часто происходит на двухшнековом экструдере, где гранулы затем перерабатываются в пластмассовые предметы уникального дизайна, различного размера, формы, цвета с точными свойствами в соответствии с заранее определенными условиями, установленными в обрабатывающей машине.

…

Более подробная информация о том, как производится пластик, представлена ​​в следующих разделах:

1. Полимер против пластика
2. Что такое углеводороды?
3. Как синтетический пластик создается из сырой нефти?
4. Как получается пластик из нафты?
5. Что является основным ингредиентом пластика?
6. Какой был первый пластик, сделанный человеком?
7. Что раньше использовали пластик?
8. Можно ли сделать пластик без масла?

Все пластмассы по существу являются полимерами, но не все полимеры являются пластиками.

Термин «полимер и мономер » происходит от греческих слов: где «поли» означает «множество», «мер» означает «повторяющееся звено», а слово «моно» означает «один». Это буквально означает, что полимер состоит из множества повторяющихся мономеров звеньев. Полимеры — это более крупные молекулы, образованные путем ковалентного соединения множества мономерных звеньев вместе в виде цепочек, подобных жемчужинам на нити жемчуга.

Слово пластик происходит от «пластикус» (лат. «Способный к формованию») и «пластикос» (греч. «Пригодный для литья»).Когда мы говорим о пластмассах, мы имеем в виду органические полимеры (синтетические или натуральные) с высокой молекулярной массой, которые смешаны с другими веществами.

Пластмассы — это высокомолекулярные органические полимеры, состоящие из различных элементов, таких как углерод, водород, кислород, азот, сера и хлор. Они также могут быть получены из атома кремния (известного как силикон) вместе с углеродом; распространенным примером являются силиконовые грудные имплантаты или силикон-гидрогель для оптических линз. Пластмассы состоят из полимерной смолы, часто смешанной с другими веществами, называемыми добавками.

«Пластичность» — это термин, используемый для описания свойства, характеристики и свойства материала, который может необратимо деформироваться без разрушения. Пластичность описывает, выдержит ли полимер температуру и давление во время процесса формования.

Chemistry позволяет изменять различные параметры для настройки свойств полимеров. Мы можем использовать разные элементы, изменять тип мономеров и переставлять их по разному образцу, чтобы изменить форму полимера, его молекулярную массу или другие химические / физические свойства.Это позволяет разрабатывать пластики с нужными свойствами для конкретного применения.

Большинство используемых сегодня пластмасс получают из углеводородов, получаемых из сырой нефти, природного газа и угля — ископаемого топлива.

Что такое углеводород?

Углеводороды — это органические соединения (могут быть алифатическими или ароматическими), состоящие из углерода и водорода . Алифатические углеводороды не имеют циклических бензольных колец, тогда как ароматические углеводороды имеют бензольные кольца.

( C , атомный номер = 6) имеет валентность четыре, что означает, что он имеет четыре электрона во внешней оболочке. Он может образовывать пары с четырьмя другими электронами любого элемента периодической таблицы Менделеева (для углеводорода он образует пары с водородом). С другой стороны, водород ( H , с атомным номером = 1) имеет только один электрон в валентной оболочке, поэтому четыре из этих H-атомов готовы к спариванию с C-атомом, образуя одинарную связь, чтобы дать CH ₄ молекула.Молекула CH ₄ называется метаном, который является простейшим углеводородом и первым членом семейства алканов. Точно так же, если два атома углерода связаны вместе, они могут связываться с шестью атомами водорода, при этом три атома углерода находятся на каждом атоме углерода, чтобы получить химическую формулу CH ₃ -CH ₃ (или C ₂ H ₆ ), известный как этан, и серия продолжается следующим образом.

Семейство алканов : метан (CH ₄ ), этан (CH ₃ -CH ₃ или C ₂ H ₆ ), пропан (CH ₃ -CH ₂ -CH ₃ ), бутан (CH ₃ -CH ₂ -CH ₂ -CH ₃ ), пентан (CH ₃ -CH ₂ -CH ₂ — CH ₂ -CH ₃ ), гексан, гептан, октан, нонан, додекан, ундекан и т. Д.

Обратите внимание, что этот тип связи с углеродом и водородом представляет собой насыщенную связь (сигма-связь обозначается как σ-связь). Также может быть ненасыщенная связь , где пи-связь (π-связь) присутствует вместе с сигма-связью, дающей двойные углерод-углеродные связи ( алкенов ), или иметь две π-связи с сигмой, дающей тройную углерод-углеродную связь ( алкинов ), что очень сильно зависит от типа гибридизации между элементами.

Семейство алкенов : этилен (CH ₂ = CH ₂ или C ₂ H ₄ ), пропилен (CH ₂ = CH-CH ₂ ), 1-бутилен (CH ₂ = CH-CH ₂ -CH ₃ ), 2-бутилен (CH ₃ -CH = CH-CH ₃ ) и так далее.(Обратите внимание, что 1-бутилен и 2-бутилен являются изомерами бутилена).

Алкиновые углеводороды : этин (CH ≡ CH или C ₂ H ₂ ), пропин (CH≡C-CH ₃ ), 1-бутин (CH≡C-CH ₂ -CH ₃ ), 2-бутин (CH ₃ -CH≡CH-CH ₃ ) и так далее.

Что такое ископаемое топливо и откуда оно берется?

Ископаемое топливо — это в основном сырая нефть, природный газ и уголь, состоящие из углерода, водорода, азота, серы, кислородных элементов и других минералов (рис. 1, исх.).Общепринятая теория состоит в том, что эти углеводороды образуются из останков живых организмов, называемых планктонами (крошечные растения и животные), существовавших в юрскую эпоху. Планктоны были погребены глубже под тяжелыми слоями отложений в мантии Земли из-за сжатия из-за огромного количества тепла и давления. Мертвые организмы разлагались без кислорода, что превращало их в крошечные карманы из нефти и газа. Затем сырая нефть и газ проникают в породы, которые в конечном итоге накапливаются в коллекторах.Скважины с нефтью и природным газом находятся на дне наших океанов и под ними. Уголь в основном получают из мертвых растений (см.).

Рис. 2. Элементный состав ископаемого топлива (исх.).

Ученые также подвергли сомнению эту теорию. Недавнее исследование, проведенное Институтом Карнеги Nature Geoscience в сотрудничестве с российскими и шведскими коллегами, показало, что органическое вещество не может быть источником тяжелых углеводородов и что они могут существовать уже глубоко под землей.Эксперты обнаружили, что этан и другие тяжелые углеводороды могут быть получены, если условия давления и температуры могут быть сопоставлены с условиями, присутствующими глубоко внутри ядра Земли. Это означает, что углеводороды могут образовываться в верхней мантии, которая представляет собой слой Земли между корой и ядром. Они демонстрируют это, подвергая метан лазерной термообработке в верхнем слое Земли, который затем превращается в молекулу водорода, этан, пропан, петролейный эфир и графит. Затем ученые подвергли этан тем же условиям, при которых в результате обратимости образовался метан.Вышеуказанные данные показывают, что эти углеводороды могут образовываться естественным путем без остатков растений и животных (исх.).

3. Как синтетический пластик создается из сырой нефти?

Синтетический пластик поступает из нефтехимии. Когда источник нефти под поверхностью Земли идентифицируется, в скалах в земле просверливаются отверстия для добычи нефти.

Добыча нефти — Нефть перекачивается из-под земли на поверхность, где танкеры используются для транспортировки нефти на берег.Бурение нефтяных скважин также может производиться под океаном с использованием платформ. Насосы разных размеров могут производить от 5 до 40 литров масла за такт (Рисунок 1).

Переработка нефти — Нефть перекачивается по трубопроводу длиной в тысячи миль и транспортируется на нефтеперерабатывающий завод (рис. 1). Разлив нефти из трубопровода во время транспортировки может иметь как немедленные, так и долгосрочные экологические последствия, но приняты меры безопасности для предотвращения и минимизации этого риска.

Рисунок 3: Фракционная перегонка сырой нефти

Перегонка сырой нефти и производство нефтехимических продуктов — Сырая нефть представляет собой смесь сотен углеводородов, которая также содержит некоторое количество твердых веществ и некоторое количество растворенных в ней газообразных углеводородов из семейства алканов (в основном это CH ₄ и C ₂ H ₆ , но это может быть C ₃ H ₈ или C ₄ H ₁₀ ).Сырая нефть сначала нагревается в печи, затем полученная смесь подается в виде пара в колонну фракционной перегонки. Колонна фракционной перегонки разделяет смесь на различные отсеки, называемые фракциями. Существует температурный градиент в дистилляционной башне, где верх холоднее основания. Смесь жидкой и паровой фракций разделяется в башне в зависимости от их веса и температуры кипения (точка кипения — это температура, при которой жидкая фаза переходит в газообразную).Когда пары испаряются и встречаются с жидкой фракцией, температура которой ниже точки кипения пара, она частично конденсируется. Эти пары испаряющейся сырой нефти конденсируются при разной температуре в башне. Пары (газы) самых легких фракций (бензин и нефтяной газ), поступающие в верхнюю часть колонны, жидкие фракции промежуточного веса (керосин и дизельные дистилляты) задерживаются в середине, более тяжелые жидкости (называемые газойлями) отделяются ниже , в то время как самые тяжелые фракции (твердые вещества) с самыми высокими температурами кипения остаются в основании башни.Каждая фракция в колонке содержит углеводороды с одинаковым числом атомов углерода, молекулы меньшего размера расположены к верху, а более длинные — ближе к низу колонки (см.). Таким образом, нефть разлагается на нефтяной газ, бензин, парафин (керосин), нафту, легкую нефть, тяжелую нефть и т. Д.

После стадии дистилляции полученные длинноцепочечные углеводороды превращаются в углеводороды, которые затем могут быть превращены во многие важные химические вещества, которые мы используем для приготовления широкого спектра продуктов, применимых от пластика до фармацевтики.

Крекинг углеводородов — это основной процесс, который под воздействием высокой температуры и давления расщепляет смесь сложных углеводородов на более простые алкены / алканы с низкой относительной молекулярной массой (плюс побочные продукты).

Крекинг может осуществляться двумя способами: крекинг с водяным паром и каталитический крекинг.

При паровом крекинге используется высокая температура и давление для разрыва длинных цепей углеводородов без катализатора, в то время как каталитический крекинг добавляет катализатор, который позволяет процессу протекать при более низких температурах и давлениях.

Сырье, используемое в нефтехимической промышленности, — это в основном нафта и природный газ, получаемый при переработке нефти в нефтехимическом сырье. При паровом крекинге используется сырье из смеси углеводородов из различных фракций, таких как газы-реагенты (этан, пропан или бутан) из природного газа или жидкости ( нафта или газойль ) (Рисунок 4).

Рис. 4. Различные химические вещества, полученные из ископаемого топлива после переработки нефти.

(Нафта представляет собой смесь углеводородов от C ₅ до C ₁₀ , полученных при перегонке сырой нефти).

Например, углеводород декана расщепляется на такие продукты, как пропилен и гептан, где первый затем используется для производства полипропилена (рис. 5).

Рис. 5. Представление крекинга декана для превращения в пропилен и гептан.

Молекулы сырья превращаются в мономеры, такие как этилен, пропилен, бутен и другие.Все эти мономеры содержат двойные связи, так что атомы углерода могут впоследствии реагировать с образованием полимеров.

Полимеризация — углеводородные мономеры затем связываются вместе с помощью механизма химической полимеризации с образованием полимеров. В процессе полимеризации образуются густые вязкие вещества в виде смол, которые используются для изготовления пластмассовых изделий. Если мы посмотрим здесь на случай этиленового мономера; этилен — газообразный углеводород. Когда он подвергается воздействию тепла, давления и определенного катализатора, он объединяется в длинные повторяющиеся углеродные цепи.Эти соединенные молекулы (полимер) представляют собой пластиковую смолу, известную как полиэтилен (PE).

Производство пластика на основе полиэтилена — Поли (этилен) перерабатывается на заводе по производству пластиковых гранул. Гранулы переливают в реактор, растворяют в густой жидкости и отливают в форму. Жидкость остывает, превращается в твердый пластик и образует готовый продукт. Обработка полимера также включает добавление пластификаторов, красителей и антипиренов.

Виды полимеризации

Синтетический пластик получают в результате реакции, известной как полимеризация, которая может осуществляться двумя разными способами:

Аддитивная полимеризация : Синтез включает объединение мономеров в длинную цепь.Один мономер соединяется со следующим и так далее, когда катализатор вводится в процессе, известном как полимеры роста цепи, добавляя по одному мономерному звену за раз. Считается, что некоторые реакции аддитивной полимеризации не создают побочных продуктов, и реакцию можно проводить в паровой фазе (то есть в газовой фазе), диспергированной в жидкости. Примеры: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и полистирол.

Конденсационная полимеризация : В этом случае два мономера объединяются, образуя димер (две единицы), высвобождая побочный продукт.Затем димеры могут соединяться с образованием тетрамеров (четыре звена) и так далее. Эти побочные продукты необходимо удалить для успеха реакции. Наиболее распространенным побочным продуктом является вода, которую легко очистить и утилизировать. Побочные продукты также могут быть ценным сырьем, которое повторно используется в потоке сырья.

Примеры: нейлон (полиамид), полиэстер и полиуретан.

Пластик часто делают из нафты.Например, этилен и пропилен являются основным сырьем для пластика на масляной основе, получаемого из нафты.

Что такое нафта?

Есть разные виды нафты. Это термин, используемый для описания группы летучих смесей жидких углеводородов, полученных перегонкой сырой нефти. Это смесь углеводородов от C ₅ до C ₁₀ .

Нафта термически разлагается при высокой температуре (~ 800 ° C) в установке парового крекинга в присутствии водяного пара, где она распадается на легкие углеводороды, известные как основные промежуточные звенья.Это олефины и ароматические углеводороды. Среди олефинов C ₂ (этилен), C ₃ (пропилен), C ₄ (бутан и бутадиен). Ароматические углеводороды состоят из бензола, толуола и ксилола. Эти небольшие молекулы связаны друг с другом в длинные молекулярные цепи, называемые полимерами. Когда полимер поступает с химического завода, он все еще не в форме пластика — он находится в форме гранул или порошков (или жидкостей). Прежде чем они смогут стать повседневным пластиком, они должны пройти ряд преобразований.Их замешивают, нагревают, плавят и охлаждают в предметы различной формы, размера, цвета с точными свойствами в соответствии с технологическими трубками.

Например, для полимеризации этилена в полиэтилен (PE) добавляются инициаторы для запуска цепной реакции, только после образования PE он отправляется на переработку путем добавления некоторых химикатов (антиоксидантов и стабилизаторов). После этого экструдер преобразует полиэтилен в нити, а затем измельчители преобразуют его в гранулы полиэтилена.Затем фабрики перерабатывают их в конечную продукцию.

Основным ингредиентом большинства пластических материалов является производное сырой нефти и природного газа.

Существует много различных типов пластиков — прозрачные, непрозрачные, однотонные, гибкие, жесткие, мягкие и т. Д.

Пластиковые изделия часто представляют собой полимерную смолу, которую затем смешивают со смесью добавок (см. Полимер vs.пластик). Добавки важны, поскольку каждая из них используется для придания пластику заданных оптимальных свойств, таких как ударная вязкость, гибкость, эластичность, цвет, или для того, чтобы сделать их более безопасными и гигиеничными для использования в определенных условиях (см.).

Из какого типа пластика сделано изделие, иногда можно определить по номеру на дне пластиковых контейнеров. Некоторые из основных типов пластика и исходного мономера приведены ниже (Таблица 1). В этой таблице показаны типы пластика и мономеры, из которых он состоит.

Таблица 1. Основные типы полимеров, мономеры и их химическая структура

* Мономером, используемым в LDPE и HDPE, является этилен, но есть разница в степени разветвления.

Мезоамериканские культуры (ольмеки, майя, ацтеки, 1500 г. до н.э.) использовали натуральный латекс и резину для изготовления водонепроницаемых контейнеров и одежды.

Александр Паркс (Великобритания, 1856 г.) запатентовал первый искусственный биопластик, названный Parkesine, сделанный из нитрата целлюлозы. Парксин был твердым, гибким и прозрачным пластиком. Джон Уэсли Хаятт (США, 1860-е годы) разбогател на изобретении Паркса. Братья Хаятт улучшили пластичность нитрата целлюлозы, добавив камфору, и переименовали пластик в целлулоид. Целью было производство бильярдных шаров, которые до этого делались из слоновой кости. Многие считают изобретение самым ранним примером искусственного биопласта (ссылка).

Первым по-настоящему синтетическим пластиком был бакелит, сделанный из фенола и формальдегидной смолы. Лео Бекеланд (Бельгия, 1906 г.) изобрел бакелит, который был придуман как «национальный исторический памятник химии», поскольку он полностью произвел революцию во всех отраслях современной жизни. Обладает высокой устойчивостью к электричеству, теплу и химическим веществам. Он обладает непроводящими свойствами, что чрезвычайно важно при проектировании электронных устройств, таких как корпуса радиоприемников и телефонов. (ссылка).

До появления пластика мы использовали дерево, металл, стекло и керамику, а также материалы животного происхождения, такие как рог, кость и кожу.

Для хранения использовались формованные глины (керамика), смешанные со стеклом, что означало, что емкости часто были тяжелыми и хрупкими.

Появились натуральные материалы из коры каучукового дерева — камедь (латексная смола), смесь была липкой и пластичной, но не пригодной для хранения.

В 18 веке Чарльз Гудиер случайно обнаружил каучук — он добавил

В 18 веке Чарльз Гудиер случайно открыл каучук — он добавил серу в горячую необработанную резину, которая прореагировала и сделала резину упругой, которая при охлаждении стала эластичной, то есть имела свойство возвращаться в исходную форму (см.).

Да, пластик можно создавать не только из нефти, но и из других источников.

Хотя сырая нефть является основным источником углерода для современного пластика, множество вариантов производится из возобновляемых материалов. Пластик, сделанный без масла, продается как пластик на биологической основе или биопластик. Они сделаны из возобновляемой биомассы, такой как:

• Лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза,
• терпенов,
• Жиры и масла растительные,
• Углеводы (сахар из сахарного тростника и т. Д.)
• Пищевые отходы вторичного использования
• Бактерии

Однако следует отметить, что биопластики не всегда автоматически становятся более устойчивой альтернативой.Биопластики различаются по способам разложения, и биопластики, как и любой другой материал, требуют ресурсов для своего производства.

Биопластики, такие как, например, PLA, представляют собой биоразлагаемый материал, который разлагается в определенных условиях окружающей среды, но не может разлагаться биологически во всех климатических условиях. Поэтому требуется поток отходов из пластика на основе PLA. В случае PLA это чувствительный полиэстер, который начинает разлагаться во время процедуры переработки и может в конечном итоге загрязнить существующий поток переработки пластика (см.).

Но биопластики могут найти множество применений, если они разработаны с учетом правильного потока отходов.

Биопластики — это потенциальные материалы для производства одноразового пластика, например, необходимого для изготовления биоразлагаемых бутылок и упаковочных пленок. Например, в 2019 году исследователь из Университета Сассекса создал прозрачную пластиковую пленку из отходов рыбьей кожи и водорослей; называется МаринаТекс (Ref). Биополимеры также были исследованы для медицинских применений, таких как контролируемое высвобождение лекарств, упаковка лекарств и рассасывающиеся хирургические швы (ссылка, ссылка).

Морис Лемуан (Франция, 1926) открыл первый биопластик, полученный из бактерий, полигидроксибутирата (ПОБ), из бактерии Bacillus megaterium. По мере того как бактерии потребляют сахар, они производят полимеры (см.). Важность изобретения Лемуана игнорировалась до тех пор, пока нефтяной кризис, разразившийся в середине 1970-х годов, не вызвал интерес к поиску заменителей нефтепродуктов.

Генри Форд (США, 1940) использовал биопластик, сделанный из соевых бобов, для некоторых деталей автомобилей.Форд прекратил использование соевых пластиков после Второй мировой войны из-за излишков недорогого масла (см.).

Развитие метаболической и генной инженерии расширило исследования биопластиков, и стали известны приложения для многих типов биопластиков, в частности, PHB и полигидроксиалканоат (PHA), хотя постоянно происходит множество других интересных разработок.

Как производится пластик? Упрощенный процесс производства пластика

7 мая 2020 г. by Admin

Пластик — это предмет, который захватил и занял все части нашей жизни и проник во все возможные отрасли.Изначально пластик рассматривался как изобретение, которое действительно сделало жизнь людей проще и удобнее. Но с годами пластик стал отравой в нашем существовании. Чтобы понять проблему пластика в целом, важно понять, как вообще производится пластик.

Существует два основных способа синтеза пластмасс — они могут быть синтетическими или производными из возобновляемых биопродуктов. Синтетические пластмассы производятся из сырой нефти, природного газа или угля.В наиболее популярном сценарии пластмассы получают из сырой нефти, поскольку это наиболее рентабельные способы выполнения работы.

Но мы должны также отметить, что это также самый вредный способ получения пластмасс. В зависимости от того, как пластмассы взаимодействуют друг с другом, существует в основном шесть типов пластмасс: термопласты, термореактивные пластмассы, аморфные пластмассы, полукристаллические пластмассы, гомополимеры и сополимеры.

Что является основным ингредиентом пластика?

В этой статье для удобства мы будем говорить только об искусственно синтезированных пластиках.Основными ингредиентами этих пластиков являются сырая нефть, уголь и природный газ. Чтобы добыть эти материалы, необходимо вести активную добычу полезных ископаемых.

Первый шаг перед тем, как мы фактически перейдем к процессу изготовления пластика, — это дистилляция сырья, чтобы вы могли получить единственное необходимое вам соединение и отделить от него ненужные вещества. Этот процесс происходит на нефтеперерабатывающем заводе в массовом масштабе. Их также называют заводами по переработке углеводородов или нафтой.Этот процесс является ключевым при изготовлении пластика.

Как производится пластик?

В этом разделе статьи мы приведем пошаговый процесс, который используется для производства пластика на промышленном уровне.

1. Добыча сырья

Для производства пластика первое требование — это закупить сырье. Это сырье включает уголь, сырую нефть и природный газ. Их приобретение — это только первый шаг.

2. Рафинирование для избавления от нежелательных частиц

После того, как сырье получено, его нельзя использовать сразу.Он смешан с большим количеством примесей, которые необходимо отфильтровать. Этот процесс фильтрации и очистки происходит на нефтеперерабатывающих заводах. Проще говоря, добываемая сырая нефть попадает на нефтеперерабатывающий завод, где она расщепляется на различные нефтепродукты. Благодаря этому процессу очистки мы можем получать мономеры, которые помогают нам в производстве пластмасс.

Эти мономеры также являются строительными блоками пластичных полимеров. Вам может быть интересно, как происходит процесс очистки — вся сырая нефть помещается в печь и нагревается.После этого он отправляется в установку для перегонки. В этой перегонной установке вся сырая нефть разбивается на более мелкие и легкие соединения, называемые фракциями. Из всех получаемых фракций наиболее важной для процесса изготовления пластика является нафта.

3. Полимеризация

Вероятно, это самая сложная часть производственного процесса. В этой части процесса такие соединения, как этилен, пропилен, бутилен и т. Д., Превращаются в полимеры с более высокой молекулярной массой.Это также означает, что то, что изначально было мономерами, превращается в полимеры. Вот почему этот этап называется полимеризацией. При изготовлении пластика происходит два типа полимеризации —

1. Аддитивная полимеризация — В этом типе полимеризации мономер соединяется со следующим (димером), и цепь продолжается. В основном вы продолжаете добавлять больше мономеров к исходному. Для облегчения такого типа полимеризации используется катализатор. Наиболее часто используемый катализатор — это разновидность перекиси.Примерами пластиков, использующих аддитивную полимеризацию, являются полиэтилен, полистирол и поливинилхлорид.
2. Конденсационная полимеризация — Этот тип полимеризации включает соединение 2 или более различных мономеров. Процесс конденсации происходит из-за удаления более мелких молекул, таких как вода. Этому процессу также способствуют катализаторы. Примерами пластмасс, полученных конденсационной полимеризацией, являются полиэстер и нейлон.

4. Компаундирование и переработка

Процесс компаундирования включает плавление и смешивание различных материалов с образованием одного материала, в данном случае пластмасс.Затем смесь превращается в гранулы, из которых можно формовать различные изделия в соответствии с требованиями производителя. Эти гранулы могут быть разного цвета, непрозрачности и формы. Все это делает машина.

Какой был первый пластик, сделанный человеком?

Первый искусственный пластик был изготовлен в 1856 году в Великобритании Александром Парксом. Он сделал первый биопластик и назвал его Parkensine. Паркенсин был изготовлен из нитрата целлюлозы. Первый пластик, сделанный руками человека, был гибким, твердым и прозрачным.Со временем в Паркенсин были внесены определенные модификации, которые привели к тому, что он стал целлулоидом. Это было сделано путем добавления камфоры к нитрату целлюлозы, используемому для производства Parkensine. Целлулоид был обычным компонентом, используемым для изготовления бильярдных шаров.

Говоря о синтетических пластмассах, Лео Бэкеланд из Бельгии изобрел бакелит, пластик, устойчивый к высокой температуре, электричеству и химикатам. Очень распространенный непроводник. Бакелит очень популярен в электронной сфере.

Что использовалось до пластика?

Было и есть много других предметов, которые можно использовать вместо пластика.До изобретения пластика люди использовали дерево, металл, стекло, керамику и кожу. Также использовалась смола с деревьев. Также вместо пластика обычно использовалась резина.

Заключение

Хотя мы осознаем, что изобретение пластика произвело революцию во многих отраслях промышленности, оно также поразило нашу планету. Есть много альтернатив пластику, которые можно использовать в повседневной жизни.

Чтобы распространить важность переработки и избавления наших свалок и океанов от пластика, сборщики пластика делают все возможное, чтобы продвигать важность переработки, а также компенсируют им их усилия.