تاریخ ایران - تحولات صنعت پتروشیمی در جهان و ایران-۲
جنگ جهانی دوم انحصار آمریکا را شکست
«فواد روحانی» از مقام‌های بلندپایه نفت ایران در سال‌های پیش از انقلاب اسلامی است. وی بارها در مقام‌های گوناگون در اجلاس‌های اوپک مشارکت کرده و از کارشناسان ارشد نفت و گاز به حساب می‌آید. آنچه در پی می‌آید، دومین بخش از نوشته‌های فواد روحانی درباره تاریخ پتروشیمی در جهان و ایران است. تا بعد از جنگ دوم جهانی استفاده از صنعت پتروشیمی منحصر به آمریکا بود و در سایر نقاط جهان موادی که آمریکا از پتروشیمی به دست می‌آورد، همچنان از طریق کاربوشیمی تولید می‌گردید. مثلا در تاریخ شروع جنگ دوم مقادیر زیادی کائوچوی مصنوعی در آلمان و روسیه به وسیله صنعت کاربوشیمی تولید می‌شد؛ اما از سال ۱۹۴۹ به بعد تاسیسات پتروشیمی در انگلستان، فرانسه، هلند، ایتالیا، آلمان و بلژیک دایر شد و استفاده از هیدروکربورهای نفتی برای تولید فرآورده‌های شیمیایی معمول گردید و ضمنا دامنه این صنعت به کشور شوروی و اروپای شرقی کشیده شد؛ ولی پیشرفت آن در ژاپن از همه جا سریع‌تر بود. آن کشور اولین دستگاه پتروشیمی خود را در سال ۱۹۵۶ دایر نمود، ولی پس از چند سال حیث مقدار تولید بر ممالک اروپای غربی سبقت گرفت. بالاخره از آغاز دهه ۱۹۶۰ صنعت پتروشیمی به کشورهای روبه‌رشد راه یافت و در بعضی از آن کشورها از جمله برزیل، مکزیک و هند به سرعت پیشرفت حاصل نمود. ایران هر چند نسبتا دیر وارد این صحنه شد (۱۹۶۶)، ولی چنانکه خواهیم دید پیشرفت سریعی در این صنعت حاصل نمود.
مواد خام صنایع پتروشیمی هیدروکربورهایی هستند که در گازهای طبیعی و ناشی از عملیات پالایش نفت وجود دارند و از شکستن و تبدیل آنها مواد میانی، یعنی الفین‌ها (اتیلن، پروپیلن و بوتیلن‌ها) و آروماتیک‌ها (بنزن، تولوئن و زیلن‌ها) و پارافین‌ها (متان، اتان، پروپان، بوتان) به دست می‌آیند. این هیدروکربورها مواد پایه‌ای پتروشیمی هستند؛ یعنی خود فرآورده نهایی نیستند، بلکه واسطه تولیدات نهایی هستند و به این جهت تولیدات میانی نامیده می‌شوند. الفین‌ها، چنانکه گفته شد، بیشتر واکنش پذیرند؛ به ویژه برای ترکیبات شیمیایی دارای اهمیت می‌باشند و اگر به مقدار کافی موجود نباشند، آنها را با طریقه‌های فنی مخصوص تولید می‌کنند.
به طور کلی محصولات مختلف پتروشیمی با استفاده از سه نوع هیدروکربور ساخته می‌شوند: گاز خشک، یعنی متان و اتان (برای تولید آمونیاک، اوره، متانول شیمیایی)، گازتر، یعنی پروپان و بوتان و هیدروکربورهای سنگین‌تر(برای تولید موادالفین، یعنی اتیلن، پروپیلن، بوتادین) و بعضی برش‌های پالایش نفت مخصوصا ماده معروف به نفتا (برای تولید مواد آروماتیک، یعنی بنزن، تولوئن و زیلن‌ها).
بدیهی است که گاز طبیعی نیز مانند نفت غالبا دارای هیدروژن سولفوره است که باید از آن جدا شود و به این ترتیب صنعت شیمی از گاز طبیعی به عنوان منبع تولید گوگرد نیز استفاده می‌کند.
بعضی از عملیات شیمیایی بسیار فنی و پیچیده‌ای که با هیدروکربورها برای ساختن فرآورده‌های پتروشیمی انجام می‌شوند به زبان نسبتا غیرفنی قابل توضیح هستند و ما به عنوان نمونه اجمالا به آنها اشاره می‌کنیم: اکسیداسیون عبارت از زیاد کردن و احیا کم کردن نسبت اتم‌های اکسیژن به هیدروژن در یک مولکول است. کلردهی برداشتن یکی یا بیشتر از اتم‌های هیدروژن در یک هیدروکربور اشباع شده و گذاشتن اتم یا اتم‌های دیگر مانند کلورین به جای آن است. هیدروژن‌دهی گذاشتن اتم‌های هیدروژن در هیدروکربورهای اشباع نشده و هیدروژن‌گیری عکس این عمل، یعنی برداشتن اتم‌های هیدروژن از یک مولکول است، هیدرولیز تجزیه یک مولکول به وسیله آب و پیرولیز تجزیه مولکول‌ها به کمک درجه حرارت بالا است. پلیمریزاسیون عبارت از ترکیب تعدادی مولکول‌های کوچک اشباع نشده برای تشکیل یک واحد مولکول بزرگ است. کاتالیز عبارت است از به کار بردن یک کاتالیزور یا واسطه تغییر دهنده ولی تغییرناپذیر برای تسریع یا تغییر یک عمل شیمیایی. کندانساسیون تکثیف یا متراکم کردن مولکول‌های آلی است.
یکی از مهم‌ترین موادی که اساس تولیدات صنعتی پتروشیمی را تشکیل می‌دهند، هیدروکربور الفینی اتیلن است که به وسیله تقطیر یا جذب از گازهای ناشی از عملیات کراکینگ به دست می‌آید. معمولا در گاز طبیعی و گازهای ناشی از کراکینگ، اتان و بوتان به مقدار فراوان وجود دارند و با شکستن آنها می‌توان اتیلن تولید نمود. اولین ماده‌ای که از اتیلن مشتق می‌شود پولی اتیلن است که به مناسبت موارد استعمال آن در تولید بسیاری مواد از قبیل فیلم، ظرف‌های پلاستیکی، وسایل بسته‌بندی مواد خواربار و لوله مرتبا بر اهمیت آن افزوده می‌شود. ماده دیگری که از ترکیبات اتیلن با کلر و بنزن تولید می‌شود، استیرن است که مصارف زیادی در تولید مواد پلاستیکی از قبیل لوله و وسایل ایزولاسیون ساختمان‌ها و بسته‌بندی و غیره دارد. باز هم ماده دیگری که از اتیلن گرفته می‌شود اکسید دتیلن است با مشتقات آن به خصوص اتیلن گلیکول که هم مستقیما به عنوان ماده ضدیخ و هم به صورت فرآورده میانی به جهت ترکیبات دیگر به کار می‌رود. مثلا الیاف مصنوعی پلی استر که به مقدار زیادی به انگلستان تولید می‌شود از همین ماده گرفته می‌شود. یک قسمت دیگری از مشتقات اکسیددیتلن انواع مخصوص از دترجنت‌ها است که به جای صابون استعمال می‌شوند. همچنین از اتیلن متفرعات دیگری از جمله اتانول یا الکل اتیلیک به دست می‌آید که از قدیم به عنوان یک ماده حلال قوی مورد استعمال بوده واکنون نیز بازار مصرف جهانی دارد.
ماده دیگری که صنعت پتروشیمی ترکیبات شیمیایی زیادی از آن فراهم می‌کند، پروپیلن است که فقط از نفت و گاز طبیعی به دست می‌آید. این ماده و مشتقات آن موارد استعمال زیادی در صنایع تهیه مواد غذایی و داروسازی و همچنین برای تولید مواد حلال و ضدیخ دارند. یکی از مشتقات پروپیلن آستن است که ماده حلال بسیار توانایی است و ضمن عملیات تولید متنوعی نیز به کار می‌رود، از قبیل صنایع رنگ و روغن، نقاشی، ساخت مواد محترق، کاغذ، لوازم عکاسی، دارو، عطر، الیاف مصنوعی، مواد پاک کننده و حلال. به علاوه آستن با استیلن ماده اولیه تولید ایزوپرن را تشکیل می‌دهند که از آن یک نوع کائوچوی بسیار مرغوب ساخته می‌شود.
از جمله مواد دیگری که از پروپیلن مشتق می‌شوند، گلیسیرین صنعتی و به ویژه ماده مشهور آکریلونیتریل است که اکنون یکی از مهم‌ترین مواد میانی صنعت پتروشیمی است و در تولید سه گروه فرآورده‌ها، یعنی صمغ‌های مخصوص، الیاف مصنوعی از نوع ارلن و غیره و کائوچوک به کار می‌رود.
از جمله گازهایی که در گاز طبیعی و گازهای ناشی از عملیات پالایش و کراکینگ یافت می‌شوند، بوتیلن و بوتادین هستند که از آنها نیز مواد گوناگونی برای حل کردن صمغ‌های مختلف، شستن رنگ‌ها و زنگ زدگی‌ها، ساخت مواد پلاستیکی و تهیه کائوچوک مصنوعی و نایلون تولید می‌شود. گاز طبیعی چون محتوای متان آن بسیار زیاد است، منبع عمده ترکیباتی است که از این هیدروکربور به دست می‌آیند. یکی از فرآورده‌هایی که از احتراق ناقص یا کراکینگ متان تولید می‌شود، استیلن است که در بخش‌های بسیار زیادی از شیمی آلی به کار می‌رود. همچنین به وسیله عملی که با بخار آب انجام می‌شود یک گاز سنتز به دست می‌آید که دارای هیدروژن و اکسید دو کربن زیادی است و از جمله متانول از آن تولید می‌شود که اهمیت زیادی در صنعت شیمی آلی دارد. بسیاری از مواد اولیه تولیدات صنعتی از متانول مشتق می‌شوند، مانند فورمالدهاید که در صنایع رنگ و داروسازی و مواد پلاستیکی و صمغ‌ها و بعضی مواد محترق مورد استعمال فراوان دارد و به این جهت به مرور تعداد زیادی کارخانه‌های متانول در کشورهای مختلف چه صنعتی چه روبه رشد دایر شده است. در حدود چهل سال پیش که در نتیجه افزایش تقاضای کود مصنوعی، صنعت ازت فوق‌العاده ترقی کرده و احتیاج زیادی به تولید هیدروژن از منابع جدید و فراوان و ارزان پیدا شده بود، آمریکا درصدد گرفتن هیدروژن از گاز طبیعی برآمد و این روش بعد از جنگ در اروپا نیز گسترش یافت. این کار بیشتر به وسیله احتراق ناقص متان صورت می‌گیرد.
یکی از وسایل تولید آروماتیک‌ها استخراج آن از نفت است. قبلا هیدروکربورهای آروماتیک از سوزاندن زغال سنگ به دست می‌آمد، اما با بالا رفتن میزان تقاضا این منبع تولید دیگر برای تامین احتیاجات کافی نبود و بنابراین استفاده از نفت با وجود اینکه محتوای آروماتیک آن نسبتا ضعیف است معمول گردید.
در بین آروماتیک‌ها بیش از همه بنزن به کار می‌رود، زیرا در مقام اول از آن استیرن و بعد فنول گرفته می‌شود. استیرن به خصوص در تولید کائوچوک صنعتی و مواد پلاستیکی مورد استعمال دارد و فنول نیز برای تهیه فرآورده‌های گوناگونی به کار می‌رود، از قبیل آنیلین، دارو(آسپرین)، مواد پاک‌کننده، نایلون، مواد محترق، حشره‌کش و وسایل دفع آفات نباتات. بعد از بنزن در سلسله آروماتیک‌ها تولوئن است که استفاده از آن به خصوص در دوران جنگ دوم در آمریکا برای تهیه مواد منفجره تی.ان.تی معمول گردید، ولی مصرف تولوئن منحصر به لوازم جنگ نیست، زیرا مواد دیگری به خصوص بنزن و فنول از آن گرفته می‌شود.
در پایان این بخش درباره دو فرآورده پتروشیمی که در بالا به آنها اشاره کردیم توضیح بیشتری می‌دهیم: دوده و گوگرد. تولید دوده از نفت در آمریکا در سال ۱۸۷۵ شروع شد و این ماده ابتدا برای ساختن رنگ و مرکب چاپ به کار می‌رفت، اما بعد به ویژه برای تولید لاستیک اتومبیل مورد استفاده قرار گرفت و امروز نه دهم مصرف آن اختصاص به تقویت خواص مکانیکی کائوچوک دارد. در ابتدا دوده از احتراق ناقص گاز طبیعی به دست می‌آمد، ولی بعد روش‌های فنی دیگری معمول گردید که به وسیله آنها مقدار بیشتری دوده از بعضی فرآورده‌های مایع نفت تولید می‌شود. صنعت تولید دوده بیش از همه جا در آمریکای شمالی پیشرفت کرده است، به طوری که نیمی از مجموع کارخانه‌های دوده‌سازی جهان در آن کشور قرار دارد.
یکی از مهم‌ترین منابع تولید گوگرد، گرفتن آن از نفت و گاز طبیعی است. طی بیست سال اخیر جدا کردن گوگرد از گاز طبیعی به دو جهت دارای اهمیت مخصوصی شده است: یکی از این نظر که محتوای هیدروژن سولفوره بعضی گازهای طبیعی باعث خورندگی لوله‌ها و فلزات می‌شود و بنابراین گرفتن گوگرد آنها ضروری است و همچنین بسیاری از عملیاتی که با گاز طبیعی و فرآورده‌های پالایش انجام می‌شود مستلزم آن است که گوگرد آنها هرچه بیشتر جدا شود؛ دیگر از این جهت که چندی است مقررات سختی در مورد مبارزه با آلودگی محیط وضع شده و می‌شود که طبق آنها پالایشگاه‌ها موظفند که محتوای گوگرد گازی را که در هوا پخش می‌کنند و فرآورده‌هایی را که برای مصرف خانگی و صنعتی تولید می‌نمایند تا حدی که ممکن است از آنها جدا کنند. به این ترتیب اکنون نفت و گاز به مقدار قابل توجهی به تولید گوگرد که در صنایع پتروشیمی مصارف مهمی دارد کمک می‌کنند. اکنون در اروپای غربی یک سوم تولید گوگرد و در کانادا بیش از ۷۰ درصد آن از نفت و گاز به دست می‌آید.
ارسال نظر