20. Yüzyılın başlarında rafine edilmiş
hampetrol genellikle aydınlatmada kullanılıyordu, 1920’lerde otomobil ve uçak
yakıtlarına olan gereksinim nedeniyle rafine ürünler ve tüketim alanları hızla
değişti ve kısa zamanda hampetrol çok önemli bir ekonomik ve politik değer
halini aldı. Petrol bazlı yakıtlar çok kısa sürede dünyanın manzarasını
değiştirdi. Kolay taşınabilir sıvı yakıtlar hızla kömür türü yakıtların yerinin
aldı. Çeşitli petrol ürünlerinin ve dolayısıyla petrokimya sanayiinin devreye
girmesiyle pek çok doğal ürünlerin yerini alan daha dayanıklı ve çok daha
çeşitli ürünler üretilmeye başlandı.
Petrokimya insanlığın temel ihtiyaçları olan sağlık
ve hijyen malzemelerinden ev gereçleri, yiyecek endüstrisi, tarım ve tekstil
sanayiine kadar uzanan binlerce maddenin üretilmesine olanak veren bir sanayi
dalıdır ve dünyada günümüz kimya endüstrisinin en büyük ortağıdır.
Petrokimya henüz genç bir endüstridir; ilk
petrokimya tesisi, petrol kuyusunun açılışından (1859) 80 yıl gibi uzun bir
süre sonra, ancak 1940 yılında kuruldu. II. Dünya savaşı sırasında pahalı ve
çoğu zaman da özellikleri yetersiz olan bazı doğal maddelerin yerine sentetik
maddelere olan talep petrokimya endüstrisinin gelişmesini hızlandırdı ve
bugünün ekonomisinde baş oyuncu olmasını tetikledi.
Sentetik ürünlerin deneme sektöründe yer
alması ise daha eskiye dayanır; sentetik kauçuk üzerindeki çalışmalar 1900
yılında başladı ve ilk petrokimyasal ürün olan bakalit 1907’de elde
edildi,1920’lerde ilk solvent, 1930’lu yıllarda ise polistiren pazara girdi.
Takibeden yıllarda ev gereçlerinden tıp alanına, spor malzemelerine, arkeoloji
gereçlerinden alarm sistemlerine kadar uzanan binlerce petrokimyasal madde
geliştirildi.
Petrokimyasallar doğrudan doğruya son tüketiciye
ulaşmaz, önce müşteri endüstrilere satılır; buralarda çeşitli dönüşümlerden
geçtikten sonra değişik ve çok sayıda ürünler olarak kullanıcıya gelir.
Kullanıcı elindeki bilgisayarın, CD’lerin, veya paketleme malzemelerinin
hammaddelerinin ve ne aşamalardan geçtiğini doğal olarak bilmez veya çok az
bilir.
Her petrokimyasalın pazarda kendine özgü
genel bir adı vardır; hammaddedir, ara maddedir veya son üründür. Pazara giren
bir petrokimyasal üreticisinin son ürünüdür, oysa bir alıcı o maddeyi
çoğunlukla başka petrokimyasallar üretiminde hammadde olarak kullanır. Örneğin
metan veya doğal gaz, sentez gazının, sentez gazı metanolün hammaddesidir,
metanol formaldehitin, formaldehit ise fenol-formaldehit reçinelerinin
hammaddeleridir.
Petrokimyanın Tarihi
Yıl
|
Petrokimyasal
|
Ürünler
|
1909
|
Bakalit
|
Telefon, kağıt/odun, laminat
|
1926
|
Alkid reçine
|
Boya, emaye
|
1927
|
Polivinil klorür
|
Fonograf plağı, boru, dış kaplama, yapay deri
|
1936
|
Akrilikler
|
Kumaş, optik lensler
|
1936
|
Polietilen
|
Elektrik izolasyon malzemesi, şişe
|
1938
|
Polistiren
|
Ev gereçleri, oyuncak
|
1939
|
Naylon
|
Çorap, malzemeler
|
1942
|
Doymamış poliesterler
|
Otomobil parçaları, sandalye
|
1942
|
Alçak yoğunluklu polietilen
|
Paketleme malzemeleri
|
1943
|
Silikon reçineler
|
Yağlama yağları, su geçirmez malzemeler
|
1947
|
Epoksi reçineler
|
Yapıştırıcılar, koruyucu kaplamalar
|
1948
|
Politerafluoroetilen
|
Yapışmayan tava kaplama, kablo izolasyonu
|
1954
|
Poliüretan
|
Köpük yastık, elektrik izolasyon malzemesi
|
1957
|
Yüksek yoğunluklu polietilen
|
Oyuncak, süt şişesi
|
1957
|
Polipropilen
|
Biberon, çeşitli malzemeler
|
1970
|
Termoplastik poliester
|
Kumaş, soda şişesi
|
1985
|
Sıvı kristal polimerler
|
Elektronik malzeme
|
Benzer şekilde, hampetrol etanın, etan
etilenin, etilen oksitin, etilen oksit etilen glikolün hammaddesidir; bu
zincire göre, yani etilen glikol yönünden bakıldığında etilen ve etilen oksit
ara maddelerdir.
Petrokimya sanayiinin hammaddesi, rafinerinin
ürünleridir; bunlar nafta, doğal gaz bileşenleri (bütan gibi) ve rafineri
prosesleri yan ürünleridir (etan ve propan gibi). Bunlardan üretilen etilen,
propilen, ve C4’ler denilen bütanlar ile aromatikler (benzen, toluen ve
ksilenler) petrokimyasalların temel taşlarıdırlar. Bu maddelerden bir veya daha
çok prosesle çok sayıda petrokimyasal ürün elde edilir; örneğin, etilenden
polietilen üretimi tek bir prosesle gerçekleşirken, benzenden naylon elde
edilmesi için yediden fazla prosese gerek vardır. Sonuçta petrokimyasallar
tanıdığımız plastikler, sabunlar, deterjanlar, aspirin gibi bazı ilaçlar,
giyecek ve mobilya gibi sentetik fiberler, kauçuklar, boyalar, izolasyon
malzemeleri ve daha sayamadığımız yüzlerce maddelere dönüşür.
Petrokimyasallar petrol veya doğal gazdan
başlayarak çeşitli proseslerden sonra elde edilen geniş bir kimyasal bileşikler
grubudur; alkoller, aldehitler, bütilen, bütadien, etilen, propilen, toluen,
stiren, asetilen, benzen, etilen oksit, etilen glikol, akrilonitril, aseton,
asetik asit, asetik anhidrid, ...gibi yüzlerce bileşik ve bunlardan elde edilen
yüzlerce polimer (polietilen, polistiren, sentetik kauçuk, v.s., ) petrokimyasal
maddedir.
Petrokimyasalları kaba bir sınıflamayla üç
başlık altında toplayabiliriz:
- Birincil (başlangıç) petrokimyasallar: Bunlar olefinler
(etilen, propilen ve C4 olefinler), aromatikler (benzen, toluen ve
ksilenler) ve metanoldür
- Ara ürünler ve türevleri: Bu grupta yeralan bileşikler,
birincil petrokimyasallardan çeşitli reaksiyonlarla elde edilen bileşikler
ve bu bileşiklerden üretilen çok sayıda diğer bileşikler ve türevlerdir.
Örnek olarak vinil klorür, etilen glikol, stiren, aseton, bisfenol A,
kaprolaktam, adipik asit, v.s., sayılabilir
- Son ürünler: Temel son ürünler çoğunlukla polimerik
bileşiklerdir; polietilen, polivinilklorür, polistiren, poliüretan,
polikarbonat, v.s., gibi
Petrokimyasalları ve petrokimya endüstrisini
anlamak için prosesleri tanımak gerekir. Genel prosesler (örneğin, distilasyon,
kraking, reforming, , gibi) bu kitabın
‘Rafineri Prosesleri bölümünde kısaca anlatılmıştır. Bu bölümde özel petrokimya
proseslerinden kısa bilgiler ve örneklerle, bazı çok kullanılan petrokimyasal
maddeler, üretimleri ve özellikleri üzerinde duruldu.
Hampetrol ve doğal gazın kuyulardan
çıkarılmasıyla başlayan ve petrokimyasal proseslerle binlerce ürün olarak
topluma ulaşan serüvenin doğal gaz, rafineri, petrokimya entegrasyonu aşağıdaki
gibi bir diyagramla tanımlanabilir.
Doğal gaz fabrikası, rafineri ve petrokimya kompleksinin
basit bir entegrasyon şeması
basit bir entegrasyon şeması
ÜRÜNLER ZİNCİRİ
Hampetrol veya doğal gazla başlayan polimerik
maddelerin üretim zinciri ticari ürünlerin elde edilmesiyle son tüketiciye
ulaşır. Zincir, kabaca özetlersek aşağıdaki sırayı izler.
a. Başlangıç ve ara maddelerin üretilmesi:
Bu bileşikler BÖLÜM 1. ve 2.’de incelenmiştir.
b. Temel polimerlerin üretimi: Polimerik
ürünlerin üretiminde ilk aşama polimerizasyon prosesidir. Polimerizasyon iki
temel mekanizma üzerinden yürür; katılma ve kondensasyon. Reaksiyonlar gaz,
sıvı ve çoğunlukla da katı fazda yapılır. Temel polimerler tek bir monomerin
polimerleştirilmesiyle elde edilebildiği gibi, iki veya daha fazla monomerin
birarada reaksiyonuna sokulmasıyla da üretilebilir. Ayrıca bazı monomerler
birden fazla bileşiğin senteziyle elde edilir; dolayısıyla olefinler üretim
zincirinde ve aromatikler ürün zincirlerinde yeralan bileşikler aynı polimer
içinde bulunabilir. Bu bakış açısıyla polimerik maddeleri OLEFİNLER ve/veya
AROMATİKLER fabrikalarının ürünleri arasında incelemek yerine POLİMERLER
başlığı altında ele almak daha uygundur.
c. Kompaundlama: Kompaundlama,
polimerin işlenecek madde haline getirilmesidir. Üretilmek istenen ürüne özel
bazı özellikler kazandırmak için kimyasal katkı maddeleri kullanılabilir; bunlar
arasında antioksidanlar (ozon veya oksijenle bozunmayı önleme), ultraviole
stabilizer (havadaki güneş ışınlarına dayanıklılık), plastifiyanlar (esneklik
artırma), yağlayıcı (sürtünmeye dayanıklılık), pigmentler (renklendirme), aleve
dayanıklılık, ve antistatik katkı maddeleri sayılabilir. Plastikler kompozitler
(karışımlar) şeklinde de üretilebilir; üretimde cam veya karbon fiberler ilave
edilerek plastiğin daha kararlı ve daha kuvvetli olması sağlanır. Plastik
köpükler olarak tanınan ürünler, plastik ve gazın birarada bulunduğu değişik
bir kompozit türüdür. (Bu konunun detaylarına girilmeyecektir),
d. Şekillendirme ve Sonlandırma
(Finishing): Polimerlere istenilen şekilleri vermede uygulanan en eski
yöntem sıkıştırmayla kalıplamadır; bu yöntemde plastik malzeme, hazırlanan özel
kalıp içine basınçla doldurulur, dolu kalıp yüksek basınç altında plastik
ergiyinceye kadar ısıtılır. Günümüzde plastikler genellikle ekstruzyon
yöntemiyle şekillendirilmektedir. İşlem ‘ekstruder’ denilen bir cihazda
yapılır; polimer (veya plastik) ekstruder girişine katı halde beslenir, bir
sonsuz vida sistemiyle taşınırken kademeli olarak sıcaklığı da yükseltilir;
yumuşayan polimer vida basıncıyla ekstruder çıkışına bağlanmış olan istenilen
şekildeki kalıp içine basılır. (Bu konuda detaylara girilmeyecektir.)
Petrokimya Endüstrisi
Ürünler Zinciri
GERİ (petrokimya
teknolojisi)
GERİ (hampetrolden
petrokimyasallara)
GERİ (hampetrolden petrokimyasallara)
