Превращение природного газа в пластик

Разнообразные полимерные возможности

Может показаться, что термин «пластик» относится к одному материалу, но на самом деле существуют сотни различных пластиковых полимеров. Полимеризация происходит, когда вследствие химической реакции молекулы объединяются, образуя полимерные цепи. Эти полимерные цепи можно моделировать, чтобы держать под контролем  специфические физические свойства получаемого пластичного полимера, что позволяет разрабатывать продукты для самых разных областей применения.
Например, для некоторых пластиковых изделий может потребоваться особая прочность, для других - максимальная гибкость, а для третьих - стойкость к растворителям. Все эти требования могут быть учтены при получении полимеров, используемых в технологическом процессе.

Происхождение, этикетки и производственные процессы

Полиэтилен может маркироваться как полиэтилен низкой или высокой плотности (LDPE/ПЭНП или HDPE/ПЭВП) либо другими обозначениями, которые наносятся на дно бытовых контейнеров. Предметы из пластика окружают нас в нашей повседневной жизни.
Мы видим их везде и всюду, от упаковки продуктов питания, медицинского оборудования, мебели и транспортных средств до игрушек, компьютеров и одежды. Но большинство людей не знает, что исходным сырьем для производства львиной доли пластика является природный газ.
Первым этапом в переработке природного газа в пластик является крекерная установка. Крекинг-установки превращают нафту, продукт на основе сырой нефти,  или этан, сжиженный природный газ, в этилен, который является отправной точкой для получения различных химических продуктов.
Этан образуется так же, как и другие углеводороды (например, нефть и газ).
 

От природного происхождения к полимеризации: путь этана к полиэтилену

Сотни миллионов лет назад органический материал, в частности, планктон, осел на дно моря.
Со временем он захватывался бескислородными отложениями (вследствие чего полное разрушение таких органических материалов становилось невозможным из-за отсутствия кислорода). Под воздействием давления и температуры эти материалы превратились в углеводороды. Углеводородсодержащие пласты созревали с разной скоростью, даже в пределах одного и того же пласта, в зависимости от температуры, возраста и давления. В одной зоне пласта может добываться нефть, в другой - «влажный» природный газ (природный газ, смешанный с жидкостями природного газа), а в третьей - только «сухой» газ (почти чистый метан).
Этан, как и все СПГ, представляет собой жидкость при нахождении под землей, но превращается в газ при стандартных значениях поверхностного давления и температуры. Этан выделяют из газового потока на перерабатывающей установке, где применяются разные значения давления и температуры для выделения каждого из газов по отдельности. Деэтанизация происходит при достижении точки кипения этана, при которой он превращается в газ.
Затем чистый этан (содержание этана минимум 90%, но обычно оно еще выше) проходит по трубопроводу к месту назначения - установке крекинга этана. В этой установке, где используется значительное количество энергии, этан нагревается примерно до 1500 градусов по Фаренгейту. Этот процесс называется крекингом, при котором тепловая энергия используется для разделения или расщепления молекул с образованием новых молекул.
При этой температуре молекулы этана (C2H6) теряют две молекулы водорода, которые отделяются с образованием отдельной устойчивой молекулы водорода (H2), в результате чего остаются молекулы, которые примерно на 80 процентов состоят из этилена (C2H4).
Затем этилен, образующийся в ходе крекингового процесса, транспортируется по трубопроводу на другое предприятие, где он превращается в пригодные для использования продукты крекинга этана, наиболее распространенным из которых является полиэтилен.
В этот момент этилен все еще остается газом и нуждается в давлении и катализаторе, чтобы превратиться в полиэтиленовую смолу. Процесс получения полиэтилена из этилена называется полимеризация.



С участием: Дэниела Брокетта