Petrokimya

Petrokimya
MsXLabs.org & MORPA Genel Kültür Ansiklopedisi

Sponsorlu Bağlantılar

Petrol ya da doğal gazdan tamamen ya da kısmen türetilen kimyasal maddeler ile ilgilenen teknik, sanayi dalı. 1920-1925 yıllarında petrolün kraking artıklarının değerlendirilmesi, petrokimyayı doğurdu. II. Dünya Savaşı sırasında patlayıcı madde ve sentetiklere duyulan ihtiyaç bu sanayi dalını geliştirdi. Petrokimyada uygulanan yöntemler, başlangıç maddesinin cinsine göre üç büyük gruba ayrılır;

• Alifatik
• Aromatik
• İnorganik

Alifatik petrokimyanın en önemli maddesi "etilen"dir. Buhar kraking yöntemiyle elde edilen etilenden sırasıyla etilen oksit, etilen aminler, etilen glikoller, deterjanlar, akrilikler, polyesterler, etil alkol, etil klorür, vinil klorür ve PVC yapılır. Bu yöntemin öteki önemli maddesi olan propilenden, "izopropil alkol, gliserin, patlayıcılar, selofan, tekstil hammaddeleri ve akrolein elde edilir. Bunların yanı sıra bütilen ve asetilen petrokimyasında sunî kauçuk hammaddesinden vinil asetata kadar çeşitli ürünler alınır. Aromatik, petrokimyanın en önemli ürünü olan benzenden polistiren, fenol türevleri, anilinli boyarmaddeler, böcek zehirleri, yapışkanlar, reçineler vb. elde edilir. Yüksek aromatiklerden ortoksilenden dakron ve tergal gibi sunî elyaf üretilir. Nihayet naftalinden ve ağır aromatiklerden laklar, vernikler, böcek zehirleri vb. maddelerin sentezinde yararlanılır. İnorganik petrokimyanın en önemli ürünlerinin başında kükürt, karbon siyahı, hidrojen peroksit ve amonyak gelir.

PETROKİMYA a. (fr. pötrochimie'den). Petrolden organik kimyasal ürünler elde etmede kullanılan Sanayi yöntemlerinin tümü.

—ANSİKL. Petrokimya, ilk kez 1920'ye doğru, ısıl kraking işlemiyle oluşan arıtma gazlarının içerdiği propilenden, izop- ropanolun bireşim yoluyla elde edilmesi sonucu ABD’de ortaya çıktı. Gerçek gelişmesi ise, büyük miktarlarda sentetik kauçuk üretimine duyulan gereksinim nedeniyle İkinci Dünya savaşı yıllarında olmuştur. 1941'de, ilk buharla kraking üniteleri ABD'de (yılda 15 0001 etilen) ve Büyük Britanya'da (yılda 6 000 t etilen) bulunuyordu. Daha sonra, bir buhar reaktörü çevresine toplanmış olan ve birçok kimyasal ürün elde etmeyi sağlayan birimlerden meydana gelen petrokimya kompleksleri gelişti. Tesislerin boyutlarının büyümesi durmadı, bu da üretilen ton başına yatırımları azalttı. Böylece, buhar reaktörlerinin yıllık üretimleri 1941'de 10 000 t'u, 1981'de ise 500 000 t'u geçti. Plastik malzemeler, deterjanlar, sentetik elyaf, sentetik kauçuklar gibi pek çok yeni petrol ürünü ortaya çıktı ve 1990'lara gelindiğinde, dünyada tüketilen 3 000 Mt'dan fazla ham petrolün yaklaşık % 5'i petrokimya sanayisince kullanılır oldu.

• Petrokimyanın hammaddeler Petrokimya sanayisinde, doğal gazlardan ve ham petrolden elde edilen gaz ya da sıvı hidrokarbonlar kullanılır. Doğal gaz temel olarak metandan oluşur, ancak kimyasal bireşimler için çok iyi hammaddeler oluşturan daha ağır hidrokarbonlar da (etan, propan, bütan) içerir. Sıvı hidrokarbonlar arasında, özellikle, kaynama sıcaklığı 35 °C ile 175 °C arasında değişen ve ham petrolün damıtılmasından elde edilen hafif bir benzin olan nafta kullanılır Gitgide ağırlaşan ham petrollerin pazara girmesi ve ağır yüklerin fazlalığı, mazof'un daha sık kullanılmasına yol açtı. Son olarak, kimi özel kimyasal uygulamalarda (karbon siyahı, elektrotlar vb), daha ağır ürünler, artıklar, kok da kullanılır.

• Petrokimya yöntemleri. Temel hammaddelerin, büyük tüketici sektörlerce kullanılan bitmiş ürünlere dönüştürülmesi ardışık aşamalarda gerçekleştirilir; bu aşamalarda birinci, sonra ikinci kuşak denilen ara ürünler kullanılır. Birinci kuşak ara ürünler, etilenik hidrokarbonların (etilen, propilen, buten, butadien) ve aromatik hidrokarbonların (benzen, toluen, ksilenler) yanı sıra hidrojen, amonyak ve meta- nolden meydana gelir. Bunlar daha sonra ikinci kuşak çok daha büyük ara ürünlere dönüşür; bu kuşağın kimyasal yapısı genellikle daha karmaşıktır ve kimi kez birçok bireşim aşaması gerektirir (stiren, vi- nil kiorür, etilen oksit, tereftalik asit, heksametilendiamin vb ); bu aşamalarla, ara ürünler plastik malzemelere, elyafa, deterjanlara vb. dönüştürülür. Birinci kuşak ara ürünlerin üretiminde kullanılan üç yöntem petrokimyanın temelini oluşturur. Buharla reforming yöntemi, gaz ya da sıvı hidrokarbonları, bireşim gazı denilen, bir hidrojen ve karbonmonoksit karışımına dönüştürmeyi sağlar. Bu gaz daha sonra katalitik olarak metanda dönüştürülür. Ayrıca, bu gazdan, birçok tepkimede kullanılan (hidrojenlemeler) ve bir katalizör eşliğinde azotla tepkimeye girerek amonyak duşturan hidrojen özütlenir. ikind yöntem dan buharla kraking, su buhan eşliğinde, etan ile mazot arasında değişen çeşitli yükleri 750 ile 1 000 °C arasında ısıl darak krakinge tutmaya (ya da ısılbozunmaya uğratmaya) dayanır. Böylece, yüke ve işlem koşullarına bağlı olarak değişik oranlarda definler (efilen, propilen, butenler), didefınler (buten ve butadien) ve aromatikler (benzen, tduen ve ksilen) bakımından zengin bir benzin elde edilir. Son olarak, üçüncü temel yöntem katalitik reforming’dir. Bir benzinin parafin ve siklo- alkan hidrokarbonlannı aromatik hidrokarbonlara dönüştürmek için platin tabanlı bir katalizörden yararlanılır. Bu yöntem, benzinlerin oktan indisini iyileştirmek için kullanılır. Oluşan bu hidrokarbonlar pet- rokimyada, çözücülerle özütlemeyle, molekül elekleri üzerinde kristalleştirme ya da yüzde tutmayla ve ayrıca aynmlamalı damıtmayla aynlır.
Birinci kuşak ara ürünlerden yda çıkarak petrokimya sanayisi ikinci kuşak ara ürünleri üretir. Az işçiyle sürekli darak çalışan, çok büyük kapasiteli ünitelerde (gendlikle 0,1 Mt/yıl’dan fazla), organik kimyanın birçok işleminden (yüksettgemeler, hidratlamalar, alkillemeler, klorlamalar, nit- rdamalar vb.) yararlanır. Son yirmi yıl boyunca, bu tesislerin boyutlarının gelişmesi durmamıştır.

• Başlıca petrokimya ürünleri. 1930’da, ABD'de organik ürünlerin % 6'sı petrolden ve karbon, bitki ya da hayvan artıklarından elde ediliyordu, günümüzde ise tüketilen organik bileşiklerin % 95'ten fazlası petrd kökenlidir. Petrokimya ürünlerinin, polimerler, gübreler ve ve deterjanlar için çok özel bir önemi vardır, ancak çözücülerde, pHasti kleşti ricilerde, katkı maddelerinde pestisitlerde vb'de de kullanılır.
Organik polimerler, dünyadaki petrokimya üretiminin yarıdan fazlasını karşılar ve şu maddeleri kapsar: plastik maddeler (dünya üretimi 1980'de 56,5 Mt), sentetik elyaf (105 Mt) ve bireşim elastomerteri (85 Mt). Plastik maddeler'den kimileri (polietilen, polipropilen) doğrudan buharla kraking işlemiyle elde edilen ana ürünler; yani monomerler (etilen, propilen, buten), kimileri ise (polistiren, poliviniPklorür, polyesterler) olefinlerden elde edilen sentetik monomerler olarak kullanılır. Çok sayıda başka polimer de petrokimyadan çıkmıştır: fenol-formaldehit ve üre-formaldehit reçineler, poliüretanlar, ABS reçineleri, po- liimitler, polisulfonlar vb.
Sentetik elyaf, büyük ölçüde bitkilerden ya da hayvanlardan elde edilen doğal elyafın (yün, pamuk, ipek vb) yerini almıştır. En önemlileri poliamitler (naylon), polyesterler, aklilik ve modakrilik elyaf, ktoroelyaf, polipropilen elyaftır.
Bireşim elastomerleri, butadtenden (başlangıçta, butadienin sodyumla polimerteş- tirilmesiyle: buna), butadien-stiren eşpoli- merinden (başlangıçta GRS [Government Rubber Styrene] deniyordu ve günümüzde SBR'den [Styrene Butadiene Rubber]) elde edilebilir. Otomobil lastiği yapımında yararlanılan SBR, günümüzde en çok kullanılan elastomerterdir. Ziegler-Natta katalizörleriyle stereodüzenli polimerleştirmenin gelişmesi, polibutadien sis 1,4 ite poliizopren sis 1,4’ü bireştirmeyi sağlamıştır. Etilenin ve propilenin dienik bir termorıomerte eşpolimerteşmesi, yükseltgenmeye ve aşınmaya karşı iyi bir direnç göstermesiyle belirginleşen yeni bir elastomer olan EPDM’nin (etilen propilen dien monomer rubber) ortaya çıkmasına neden olur. Çok az miktarlarda üretilen diğer elastomer, özel kullanımlan karşılamaya yönelik özel kauçuklardır; örneğin nitril kauçuğu, yani butadien ve akrilonitril eşpolimeri ile neopren, yani polikloropren.
Sentetik deterjanlar, yavaş yavaş sabunun yerini almacadır. Bunlar, organik bileşiklerin çok geniş bir kategorisinde yer alır: gerilimetkin maddeler. 1980'deki dünya deterjan üretimi 15 Mt’dur. Bu bileşikler susever gruplarının türlerine göre anyonik, katyonik ve iyonik olmayan deterjanlar olarak ayırt edilir. Arıyonik deterjanlar arasında yer alan ve nehirlerdeki mikroorganizmalardan etkilenmeyen bir ürün olan dallı zincirli sodyum sülfonat dode- silbenzenin yerini günümüzde doğrusal zincirli biyolojik olarak parçalanabilen dodesilbenzen almıştır Diğer anyonik deterjanlar arasında, sülfonlu alfa olefinler ve etoksisülfatlı alkoller de yer alır, iyonik olmayan deterjanlar, özellikle yağ alkolleri ya da alkilfenol polietoksilatlarla temsil edilir. Katyonsal gerilimetkin maddeler, genellikle dörtlü amonyum tuzlarıdır; bir öncekilerden çok daha az miktarlarda üretilen bu maddeler, bakterisit ve fungisit özellikleri bakımından önemlidir.
Azotlu gübrelerin (1980'de, aktif madde olarak ifade edilen dünya üretimi, 595 Mt) tümü, hidrojen (buharla reforming süreciyle elde edilen hidrokarbonlardan çıkan)
ve havadaki azottan oluşan amonyaktan türetilir. Burada sözkonusu olan sülfat, nitrat, amonyum fosfatlar ve amonyağın karbondioksit ile tepkimesinden elde edilen üredir.
Ayrıca çözücüler; plastikleştiricilef, çeşitli katkı maddeleri, pestisitler vb. de petrokimyanın alanına girer. Böylece, petrokimya, ham petroldeki hidrokarbonların karmaşık hidrokarbon karışımlarından yola çıkarak on kadar hidrokarbon üretir ve bunları yüz kadar ara ürüne dönüştürür; bu ara ürünlerle çeşitli uygulamalar için binlerce molekülün bireşimini gerçekleştirir.

• Türkiye'de kuruluşu oldukça yeni bir sanayi dalı. olan petrokimya sanayisi, 1965'te, PetkirrTin kurulmasıyla hızla gelişti ve giderek önem kazandı. Petkim'in dışında, bu sanayi kolundaki önemli bir başka gelişme de 1961'de Goodyear ve Uniroyal, 1962'de Türk Pirelli olmak üzere üç taşıt lastiği fabrikasının kurulması ve 1967'de Sasa'nın, 1968'de Sifaş'ın sentetik elyaf üretimine geçmesiyle başladı Petkim'in, 1970’te, işletmeye açılan Yarımca petrokimya kompleksi kısa sürede büyüyüp gelişerek, Türkiye petrokimya ürün
leri üretiminin önemli bir bölümünü karşılar duruma geldi. Bu arada, yurtiçi sentetik kauçuk talebinin tümüyle yerli üretimle karşılanabilmesi amacıyla kurulan Petkim kauçuk aş de üretime geçti (1971). Bütün bu gelişmeler, 1970'li yıllarda hızla artan yurtiçi talebi karşılamaya yetmeyince, İzmir’de bir petrokimya tesis daha kurulmasına karar verilerek, Türkiye'nin en büyük sanayi yatırımlarından biri olan Aliağa petrokimya kompleksi 1987'de işletmeye açıldı. Türkiye'de üretilen petrokimya ürünleri ülke gereksiniminin bir bölümünü karşılamakla birlikte, bu ürünlere olan talebin hızla artması, dışalımın da artmasına yol açmaktadır. 1991'de Türkiye petrokimya sanayisinde bazı maddelerin üretimi: benzen 78 000 t, toluen 15 000 t, ksilen 86 400 t, polivinil klorür 131 6001, polietilen 256 100 t, polistiren 19 600 t, polipropilen 65 000 t, polivinil asetat 34 500 t, plastikleştiriciler 34 000 t, Stiren butadien kauçuğu 25 400 t, Cispolibutadien kauçuğu 9 000 t, ftalik anhidrit '26 600 t, stabilizatörler 1 8001, karbon siyahı 32 2001, etilen glikol 66 100 t, kaprolaktam 17 700 t, akrilonitril 52 2001, dimetil tereftalat 94 5001, tereftalik asit 53 700 t, dodesil benzen 5 8001, akrilik elyaf 133 0001, poliamid elyaf 1 100 t, poliester elyaf 38 900 t, polipropilen elyaf 27 700 t, poliamid iplik 21 0001, poliester iplik 84 4001, polipropilen iplik 18 900 t.