TRATAT DE PETROCHIMIE VOL. II. |
|
CUPRINS: CUPRINSUL VOLUMULUI IXVII 1.INTRODUCERE1 1.1.Scurt istoric1 1.2.Criterii de clasificare ale compuşilor macromoleculari18 1.3.Sisteme de polimerizare20 2.POLIOLEFINE37 2.1. Polietena de mică densitate - LDPE37 2.2. Polietena de mare densitate - HDPE59 2.3. Polietena lineară - LLDPE82 2.4. Polipropena - PP91 2.5. Polibutena - PB110 2.6. Polibutena-1 - PB-1113 2.7. Poliizobutena - PIB116 3.POLIMERI HIDROHALOGENAŢI125 3.1. Policlorura de vinil - PVC125 3.2. Policlorura de viniliden - PVDC148 3.3. Polifluorura de vinil - PVF150 3.4. Polifluorura de viniliden - PFDV156 3.5. Politetrafluoretena - PTFE161 4.POLIMERI ŞI COPOLIMERI AROMATICI173 4.1. Polistiren - PS173 4.2. Polistiren expandat - EPS193 4.3. Copolimerul acrilonitril - butadien - stirenic - ABS199 4.4. Răşini fenolice - RF205 4.5. Răşini epoxidice - RE211 4.6. Policarbonat - PC225 5.ELASTOMERI241 5.1. Cauciucul butadien-stirenic - SBR245 5.2. Cauciucul polibutadienic - PB261 5.3. Cauciucul butilic - IIR271 5.4. Cauciucul poliizopropenic - PI280 5.5. Cauciucul cloroprenic - CR291 5.6. Cauciucul etenă-propenă - EPDM300 5.7. Cauciucul nitrilic - NBR307 5.8. Elastomeri termoplastici - TPE315 5.9. Elastomeri acrilici cu etena - EAR321 5.10. Polietenă cloro-sulfonată - PECI S325 5.11. Elastomeri acrilici - ACM333 5.12. Elastomerii fluor-carbon - FKM338 5.13. Elastomeri polieterici - EPE345 5.14. Elastomerii poliuretanici - EPU351 6.POLIURETANI - PUR (PU)359 6.1. Istoric359 6.2. Producţia şi consumul360 6.3. Proprietăţi şi utilizări362 6.4. Procedee de fabricaţie369 6.5. Reciclarea poliuretanilor386 6.6. Toxicologie386 7.POLIESTERI TERMOPLASTICI - TPEs387 7.1. Istoric387 7.2. Producţia şi consumul389 7.3. Proprietăţi şi utilizări390 7.4. Procedee de obţinere397 8.POLILACTIC ACID - PLA403 8.1. Acidul lactic - LA403 8.2. Acidul polilactic - PLA405 9.POLIESTERI NESATURAŢI - PEAc409 9.1. Istoric409 9.2. Proprietăţi şi utilizări410 9.3. Procedee de fabricaţie412 9.4. Formularea417 9.5. Stabilizatori420 9.6. Catalizatori421 9.7. Toxicitate421 10.POLIETERI AROMATICI - PEAr423 10.1. Polieteri alifatici - PEAr423 10.2. Polieteri aromatici - PEAr425 10.3. Polieteri sulfonaţi - PES430 10.4. Polieteri cetone - PEK432 10.5. Polieteri imide - PI433 10.6. Toxicologie433 11.POLIIMIDE - PI435 11.1. Istoric435 11.2. Procedee de sinteză a poliimidelor termoplastice436 11.3. Poliimide termostabile440 11.4. Proprietăţi şi domenii de utilizare441 11.5. Toxicologie441 12.POLIAMIDE-IMIDE - PAI443 12.1. Istoric443 12.2. Metode de fabricare443 12.3. Utilizările poliamid-imidelor447 12.4. Tipuri comerciale ale poliamid-imidelor447 12.5. Proprietăţile fizico-mecanice448 12.6. Rezistenţa chimică448 12.7. Rezistenţa la mediul ambiant449 12.8. Sisteme de formulare449 12.9. Toxicologie451 13.POLIMERI METACRILICI - PM453 13.1. Istoric453 13.2. Producţia şi consumul453 13.3. Proprietăţi şi utilizări458 13.4. Procedee de fabricaţie461 14.POLIFENILENSULFURI - PPS469 14.1. Istoric469 14.2. Procedee de fabricaţie469 14.3. Utilizări PPS compoundate471 14.4. Întărirea PPS cu alţi polimeri473 14.5. Modelarea prin injecţie474 14.6. Modelarea prin comprimare474 14.7. Compozite475 14.8. Toxicitate475 15.POLIACETALI - PMO477 15.1. Istoric477 15.2. Caracterizarea monomerului477 15.3. Sinteza poliacetalilor478 15.4. Proprietăţi480 15.5. Procesarea482 15.6. Utilizări483 15.7. Toxicitate483 16.POLIARIL-ETER-SULFONE - PAES485 16.1. Istoric485 16.2. Producători486 16.3. Proprietăţi487 16.4. Procedee de sinteză490 16.5. Domenii de utilizare491 16.6. Toxicologie491 17.POLIVINIL ETERI - PVE493 17.1. Sinteza monomerilor vinil eteri493 17.2. Sinteza polimerilor polivinileterici494 17.3. Copolimerizarea498 17.4. Toxicitate499 18.POLICICLO OLEFINE - PCO501 18.1. Istoric501 18.2. Catalizatori502 18.3. Iniţiatori503 18.4. Termodinamica procesului503 18.5. Formarea produselor secundare504 18.6. Procedee industirale505 18.7. Domenii de aplicaţie506 18.8. Toxicologie506 19.FIBRE SINTETICE - FS507 19.1. Istoric507 19.2. Producţia de fibre şi utilizările acestora508 19.3. Tipuri de fibre textile510 19.4. Proprietăţile fibrelor514 19.5. Principii structurale ale fibrelor polimerice524 19.6. Structura fibrelor sintetice530 19.7. Situaţia fibrelor sintetice din România532 20.FIBRE POLIAMIDICE - PAF537 20.1. Istoric537 20.2. Structura537 20.3. Producţia şi consumul540 20.4. Proprietăţi fizice şi utilizări541 20.5. Procedee de fabricaţie546 21.FIBRE POLIESTERICE - PEF565 21.1. Istoric565 21.2. Producţia şi consumul566 21.3. Proprietăţi şi utilizări569 21.4. Procedee de fabricaţie572 21.5. Perspective de dezvoltare589 21.6. Toxicologie590 22.FIBRE ACRILICE - PAN-F591 22.1. Istoric591 22.2. Producţia şi consumul592 22.3. Proprietăţile fibrelor acrilice593 22.4. Procedee de polimerizare596 22.5. Copolimerizarea599 22.6. Procedee industriale de polimerizare599 22.7. Filarea polimerului603 22.8. Procesarea fibrelor605 22.9. Sortimente comerciale de fibre acrilice606 22.10. Toxicologie608 23.FIBRE POLIVINIL ALCOOL - PVOH, PVA, PVAl609 23.1. Istoric609 23.2. Procedee de fabricaţie610 23.3. Proprietăţile PVA613 23.4. Domeniile de utilizare ale PVA614 23.5. Toxicologie615 24.POLIACETATUL DE VINIL - PVAc617 24.1. Istoric618 24.2. Sinteza monomerului618 24.3. Producţia şi consumul619 24.4. Proprietăţi şi utilizări620 24.5. Procedee de fabricaţie625 24.6. Procedee industriale628 24.7. Toxicologie630 25.POLIVINIL ALCOOL - PVOH, PVA, PVAI631 25.1. Istoric631 25.2. Proprietăţi632 25.3. Procedee de fabricaţie635 25.4. Producţia şi consumul640 25.5. Specificaţia de calitate641 25.6. Toxicologie641 26.POLIALCOOLI - PA643 26.1.Oxosinteza643 26.1.1. Istoric643 26.1.2. Bazele teoretice ale oxosintezei644 26.1.3. Procedee industriale647 26.2.Butanol649 26.2.1. Butanol prin procedeul de fermentaţie în două trepte649 26.2.2. Butanol prin condensarea etanolului652 26.3.Toxicologie654 26.4.1,6-Hexandiol (1,6-hexametilenglicol, 1,6-dihidroxihexan)654 27.POLIVINIL ACETALI - PVAc659 27.1. Polivinil butirali - PVB659 27.2. Polivinil formalul662 28.POLIMETILBENZENI - PMBz665 28.1. Proprietăţile fizice665 28.2. Proprietăţile chimice666 28.3. Procedee de fabricaţie667 28.4. Compoziţia polimetilbenzenilor668 28.5. Utilizări669 28.6. Toxicologie669 29.POLI(p-XILEN) POLIMERI - PX671 29.1. Procedee de fabricaţie672 29.2. Proprietăţile monomerului673 29.3. Procedee de fabricaţie a dimerului674 29.4. Aspecte termodinamice ale polimerizării p-xilenului675 29.5. Cinetica polimerizării676 29.6. Proprietăţile polimerului677 29.7. Utilizări679 30.POLISULFURI681 30.1. Istoric681 30.2. Producţia şi consumul682 30.3. Proprietăţi fizice682 30.4. Proprietăţi chimice683 30.5. Procedee de fabricaţie684 30.6. Toxicologie685 31.POLISULFONE687 31.1. Istoric 687 31.2. Procedee de sinteză688 31.3. Proprietăţile polisulfonelor691 31.4. Procesarea polisulfonelor695 31.5. Amestecuri şi aliaje696 31.6. Utilizări696 31.7. Toxicologie696 32.POLIMERI CARE CONŢIN SULF - PPS697 32.1. Istoric697 32.2. Producţia şi consumul699 32.3. Proprietăţi699 32.4. Proprietăţile sulfurilor compoundate700 32.5. Utilizări703 32.6. Mecanisme de reacţie705 32.7. Procedee industriale705 32.8. Toxicologie708 33.POLIACETILENE - PAC709 33.1. Istoric709 33.2. Tipuri de poliacetilene710 33.3. Metode de preparare710 33.4. Modificarea poliacetilenelor712 33.5. Stabilitatea poliacetilenelor713 33.6. Polimerizarea termică714 33.7. Poliacetilene substituite714 34.RECICLAREA ŞI BIODEGRABILITATEA MATERIALELOR PLASTICE715 34.1.Beneficiile reciclării materialelor plastice716 34.2.Sisteme de reciclare717 34.2.1. Colectarea materialelor plastice717 34.2.2. Procedee de reciclare718 35.POLIMERI BIODEGRADABILI PENTRU APLICAŢII BIOMEDICALE725 35.1. Poliesterii din hidroacizi725 35.2. Poliesteri hidroxilaţi727 35.3. Poliesteri carboxilaţi727 35.4. Policarbonaţi728 35.5. Poliamide-esteri728 35.6. Poliamide şi poliaminoacizi728 35.7. Polieteri729 35.8. Eliberare întârziată729 36.POLIMERI FOTOCONDUCTIVI731 36.1. Istoric731 36.2. Domenii de utilizare732 36.3. Procedee de electrofotografiere732 36.4. Principiile de bază ale fotocopierii733 36.5. Clase de polimeri fotoconductivi735 BIBLIOGRAFIE739 |
|
PREZENTARE: The Macromolecular petrochemical products came to present the “state of the art” in the field of polymers and copolymers obtained starting from monomers produced from petroleum derivatives. Structured in 36 Chapters, the the book present 62 polimers and copolymers, including: poliolefines, halogenated polymers, aromatic polymers, elastomers poliuretanes, termoplastics, polilactic acid, nesaturated polyesthers, aromatic polyethers, poliomides, poliamide-imides, methacrilic polymers, polyfenilen sulphures, poliacetals, polyaril-ether-sulphones, and many others polymers. The book appeals to wild range of scientists, researchers, engineers, students and teachers connected to the petroleum and petrochemistry fields. For each product are presented: short process description, kinetics, termodinamics, catalysts, applications, characteristics and consumption. |
|
PREFATA: Combustibilii fosili: petrolul, gazele naturale şi cărbunii reprezintă astăzi singurele resurse energetice care pot să asigure în mod continuu necesarul de energie al omenirii. „Între 2005 şi 2030 populaţia globului se va înmulţi cu 30%, economia mondială se va dubla iar necesarul de energie va creşte cu 40%, la cca 325 milioane barili pe zi, (51 675 milioane de litri) echivalent petrol” a declarat Sherman J. Glass Jr., preşendintele Exxon Mobil, la reuniunea anuală ţinută în Martie 2008, în Texas, SUA. În perioada la care ne referim, petrolul şi celelalte resurse energetice fosile vor asigura 80% din necesarul mondial de energie, în timp ce resursele energetice alternative: biocombustibili, energia eoliană şi cea solară nu vor putea acoperi mai mult de 2% în 2030, faţă de 0,5% cât reprezintă astăzi. Cererea de produse chimice şi petrochimice va creşte cu o rată anuală medie de 2% peste rata de creştere a economiei mondiale până în 2030, cu precădere în Asia şi în mod deosebit în China. Cum petrochimia are nevoie de materii prime ce provin mai cu seamă din rafinăriile de petrol şi în mai mică măsură din gazele asociate şi gaz de sinteză, linia tradiţională care separa în trecut prelucrarea petrolului de petrochimie a dispărut în favoarea integrării tehnologice şi flexibilizării producţiei. Integrarea în amonte (surse de petrol şi rafinarea acestuia) asigură materiile prime necesare, în timp ce integrarea în aval (petrochimia) asigură segmentele de piaţă pentru desfacerea produselor, într-un lanţ de producţie diversificat, capabil să facă faţă mai uşor fluctuaţiilor de pe piaţa de consum. Cererea tot mai mare de petrol pentru carburanţi cuplată cu resursele limitate şi în scădere ale sortimentelor de ţiţei uşor şi cu conţinut redus de sulf a impus adaptarea rafinăriilor pentru prelucrarea ţiţeiurilor grele şi cu conţinut ridicat de sulf. Prelucrarea ţiţeiurilor grele a făcut să scadă disponibilul de benzină de distilare atmosferică solicitat de instalaţiile de piroliză a hidrocarburilor şi în consecinţă s-a trecut şi la flexibilizarea acestora pentru a putea craca materii prime diverse şi mai grele. Răspunsul cercetării-dezvoltării la schimbările menţionate a fost rapid şi eficient, s-a trecut la modernizarea rafinăriilor prin instalarea de unităţi noi de conversie, cum este cazul hidrocracării, cracării catalitice adânci, gazeificarea cocsului, dezasfaltării produselor grele, izomerizarea etc. În mod similar s-a adaptat şi sectorul petrochimic prin implementarea unor procedee cum sunt: dehidrogenarea fracţiunilor uşoare, metateza, interconversia, conversia metanolului la olefine, piroliza catalitică etc. Noile tipuri de catalizatori au făcut posibilă creşterea producţiei de etenă şi propenă din unităţile de cracare catalitică în strat fluidizat, la care contribuie şi pretratarea materiei prime supuse cracării catalitice. Unităţile de reformare catalitică au fost modernizate pentru maximizarea producţiei de p-xilen solicitat cu precădere pentru fabricarea acidului tereftalic din care se obţine polietentereftalatul. Rafinăriile de petrol neintegrate cu producţia petrochimică au dificultăţi în valorificarea unor produse care pot fi cotate numai drept combustibil, sau chiar fără valoare, cum este cazul cocsului de petrol. Hidrocarburile saturate uşoare, etanul, propanul, butanul, sunt materii prime excelente pentru unităţile de piroliză, din care se pot obţine monomeri valoroşi cum sunt etena, propena şi butenele. Variantele de integrare rafinărie-petrochimie practicate la nivel mondial sunt următoarele: -Integrare moderată, prin care se converteşte între 5-10% din petrolul prelucrat în produse petrochimice, spre exemplu: Rafinăriile AL-Jubail, Takreer, Petro Rabigh etc. -Integrare ridicată, prin care se converteşte între 10-25% (de regulă 15%) din petrolul prelucrat în produse petrochimice, spre exemplu: Rafinăria Reliance, Fujian, Paradip şi Ras Tanura. -Rafinării petrochimice, prin care peste 50% din petrolul prelucrat se transformă în produse petrochimice, cum este cazul rafinăriei Comperj din Brazilia. Rafinăria are capacitatea 7,4 milioane tone de petrol pe an, din care se obţin 3,6 milioane tone de olefine şi hidrocarburi aromatice cu toată gama de produse petrochimice derivate. Inginerii români au conceput integrarea rafinăriilor de petrol cu petrochimia încă din anii 1960 şi aşa a fost şi realizată până în anii 1989, când la o prelucrare de petrol de cca 24 milioane de tone pe an se transformau în produse petrochimice 3,24 milioane de tone, adică 16% din petrolul prelucrat, ceea ce înseamnă că a fost vorba de o integrare ridicată. România a avut o capacitate instalată de 750 000 t/an etenă, 350 000 t/an propenă din instalaţiile de piroliză, pe lângă fracţia butan-butene-butadienă, care se valorificau sub formă de homopolimeri şi copolimeri: poliolefine, polistiren, copolimeri stirenici, acrilonitril, dimetiltereftalat, fenol-acetonă etc. Profilul complex de chimizare era completat de producţia fibrelor sintetice poliamidice, poliesterice şi acrilonitrilice precum şi de sintezele organice de la Craiova şi Râmnicu Vâlcea. După 1989, a început destructurarea şi apoi demolarea petrochimiei, privatizarea oneroasă a rezervelor de petrol ale României de către OMV sub guvernul Adrian Năstase, demolarea petrochimiei din Arpechim Piteşti şi Petrobrazi de către OMV, a platformei Petrochimice Teleajen de către Lukoil, a platformei de fibre sintetice Săvineşti de către Radici ş.a.m.d. Singurele unităţi petrochimice care au scăpat de lăcomia vânzătorilor de fier vechi (unităţi noi, unele deabia montate în anii 1990-2000) sunt patru instalaţii petrochimice în Arpechim Piteşti şi Oltchim Râmnicu Vâlcea care aşteaptă „indecizia” guvernaţilor din perioada 2008-2012 de privatizare a ceea ce a supravieţuit şi încă mai este deţinut de statul român. Am reamintit cele de mai sus ca să se ştie că 160 de ani de experienţă românească în petrol şi peste 60 de ani în industria petrochimică au constituit o contribuţie originală a corpului ingineresc autohton din petrol-petrochimie la dezvoltarea acestor importante ramuri industriale şi că numai o „nefericită” înţelegere şi aplicare a economiei de piaţă practicată de clasa politică din România, din ultimii 22 de ani a dus la situaţia dezastruoasă de astăzi. Volumul 2 din Tratatul de Petrochimie vine să completeze informaţiile cuprinse în volumul anterior, cu sinteza produselor petrochimice macromoleculare, mult mai aproape de ceea ce ne înconjoară şi cu care ne-am obişnuit a fi confortul zilelor noastre. De la obiectele casnice, ambalaje, îmbrăcăminte, autovehicule, electrice, electronice, computere, la cosmetice, vopsele, cerneluri, echipamente sportive ş.a.m.d., toate acestea şi multe altele nenominalizate aici, conţin produse petrochimice, cu ale căror beneficii ne-am obişnuit şi care vor continua să existe şi după era petrolului, prin diversificarea materiilor prime şi a procedeelor de sinteză. Pentru moment biocarburanţii şi resursele regenerabile sunt încă departe de a putea înlocui petrolul şi gazele naturale, astfel că ceea ce ne rămâne este să folosim mai bine resursele fosile de care dispunem, prin integrarea avansată a rafinăriilor de petrol cu petrochimia şi economia de carburanţi. Ar trebui să avem mai multă încredere în capacitatea corpului ingineresc românesc, atât cât a mai rămas şi în investitorii autohtoni, în loc să aşteptăm „decizia şi ajutorul” de la „Noua Poartă” a Uniunii Europene, pentru care suntem de fapt numai o „piaţă de consum”. Este aşteptată generaţia nouă de ingineri de după 1990 cei care au absolvit facultăţi din România sau au fost specializaţi în străinătate, la Harvard, Oxford, Cambridge etc. să contribuie la reindustrializarea ţării, principala cale de ridicare a bunăstării şi nivelului de trai al oamenilor. Trebuie să fie căutate nişele în care se poate investi în România, pentru reluarea producţiei industriale, pentru consumul intern şi pentru export. Volumul 2 - Produse petrochimice macromoleculare este structurat pe 36 de capitole, dintre care amintim aici: poliolefinele, polimeri hidrohalogenaţi, polimeri şi copolimeri stirenici, elastomeri, poliuretani, fibre sintetice, polimeri termoplastici, polimeri rigizi etc., iar fiecare capitol a fost structurat, pe cât a fost posibil, în subcapitole care relevă: istoricul produsului, producţia şi consumul, proprietăţile şi utilizările, mecanisme de reacţie, tehnologiile de fabricaţie, probleme speciale de tehnologie etc. Cartea se adresează cercetătorilor şi proiectanţilor din domeniile de dezvoltare tehnologică, mediului universitar şi studenţilor din facultăţile cu profil de inginerie chimică şi de petrol şi gaze, personalului ingineresc care lucrează în rafinăriile de petrol şi în industria chimică, şi în egală măsură economiştilor şi celor care activează în departamentele de marketing ale produselor chimice. Aduc pe această cale recunoştinţa generaţiilor de studenţi şi ingineri care au avut norocul să-i aibă profesori de chimie organică, petrochimie şi inginerie chimică pe iluştrii profesori: Valeriu Vântu, Viorel Robu, Gh. Suciu, S. Raşeev, M. Bogdan, la Institutul de Petrol şi Gaze din Bucureşti, cei care au fundamentat învăţământul universitar din domeniul petrolului şi petrochimiei, în România. |
|
CUVINTE CHEIE: |