[Н3.9] Нефтехимия

Нефтехимия — это весьма обширная тема. Нефтехимические предприятия выпускают сотни различных полупродуктов (этилен, пропилен, бензол, толуол, изопрен) и тысячи наименований конечных продуктов (каучуки, пластмассы, синтетические волокна, моющие средства, лакокрасочные материалы, смолы). Данная статья не претендует на охват всех промышленных процессов и их классификацию. Тем не менее, говоря о переработке нефти, невозможно обойти стороной производство нефтехимической продукции.

rezinaИнтересно, что производство такого важнейшего нефтехимического продукта, как синтетический каучук, когда-то осуществлялось совсем без использования нефти. В начале прошлого века спрос на каучук значительно вырос. Нехватка каучука особенно остро ощущалась в Советском Союзе, не располагавшем тропическими зарубежными колониями и имевшего напряженные отношения со многими странами мира, что осложняло импорт сока гевеи. В 1926 году Высший совет народного хозяйства СССР объявил конкурс на разработку технологии получения синтетического каучука, и уже через 2 года году учёный-химик Сергей Васильевич Лебедев представил готовую технологию и план работ по созданию промышленного предприятия. Летом 1931 года в Ярославле началось строительство завода СК-1, а 7 июля 1932 года был получен первый в мире искусственный каучук.

Технология основывалась на выработке этилового спирта путём брожения и последующей перегонки массы измельчённого картофеля. На следующем этапе спирт подвергался одновременному дегидрированию и дегидратации в присутствии оксидов цинка и алюминия, в результате чего получался бутадиен-1,3. В присутствии натриевого катализатора бутадиен-1,3 подвергался полимеризации с получением бутадиенового каучука. Позже в качестве сырья для производства каучука стали использоваться нефтяные фракции, что позволило высвободить большие объёмы ценного пищевого сырья. Достаточно быстро синтетические каучуки превзошли по потребительским свойствам натуральный каучук и вытеснили его с рынка.

tyres

Учёные прилагали много усилий для изучения свойств каучуков. В частности, был обнаружен и исследован необычный эффект — в отличие от большинства прочих материалов, каучуковая лента при нагревании сжимается, а при охлаждении увеличивается в длине. Но больше всего учёных заботило не это, а неприятная способность каучука твердеть на холоде и размягчаться на жаре. В 1839 году американский изобретатель Чарльз Нельсон Гудьир нашёл способ температурной стабилизации эластичности каучука путём добавления к нему серы. Этот процесс получил название вулканизации, а полученный продукт стал называться резиной.

ebonitДля получения мягкой резины в каучук нужно внести 1-3% серы. Разумеется, учёные не остановились на этом пределе и попробовали добавит больше серы. С ростом содержания серы полученный продукт становился всё более твердым и менее эластичным, а при достижении уровня 30-50% каучук превращался в твёрдую массу, хорошо поддающуюся механической обработке. Продукт был назван эбонитом, из него стали делать различные бытовые и технические предметы — расчёски, кружки, электрические изоляторы.

Популярность эбонита пошла вниз после того, как нефтехимическая промышленность освоила выпуск пластмасс — полиэтилена, полипропилена, полистирола и других. Благодаря низкой стоимости производства полимеры получили широчайшее распространение в качестве конструкционных и упаковочных материалов.

Nylon by DuPont 1940s USA nylons stockings hosieryНекоторые полимеры способны вытягиваться в тонкие и прочные нити, например капрон (нейлон) — продукт полимеризации капролактама. Для обеспечения сырьём предприятий по производству синтетических волокон были разработаны несколько процессов получения капролактама — из фенола, бензола, толуола. Также получили распространение полиэфирные волокна (лавсан, синтепон), полиуретановые (лайкра), полиакрилонитрильные (нитрон).

Многих интересует вопрос — какая доля нефти от общего объёма переработки направляется на нефтехимические предприятия? Точного ответа на этот вопрос статистика не даёт. Причина вот в чём — нефтехимические предприятия не используют в нефть в качестве сырья. Нефть перерабатывается исключительно на НПЗ, в то время как на нефтехимические заводы поставляется прямогонная бензиновая фракция и различные газы — этан, пропан, бутан. В качестве химического сырья также применяются продукты переработки «жирного газа» и конденсата, что ещё сильнее путает статистику. По экспертным оценкам, на нужды химии сейчас расходуется около 10% добываемой нефти.