آشنایی با صنعت تولید مواد شیمیایی

تولید مواد شیمیایی (Production of chemicals) شامل مجموعه ای فرایندها و عملیات هایی است که در ساخت مواد شیمیایی نقش دارند.

تولید مواد شیمیایی در اواخر قرن نوزدهم شاهد انفجار در مقدار تولید و انواع مواد شیمیایی تولید شده بود و صنایع بزرگ شیمیایی در آلمان و بعدا در ایالات متحده شکل گرفت.مواد شیمیایی اولیه یک دسته از مواد شیمیایی گسترده شامل پلیمرها، پتروشیمی های فله، واسطه ها، سایر مشتقات و مواد شیمیایی معدنی و کودهای شیمیایی هستند.

در حال حاضر به خصوص مواد شیمیایی حاوی کربن تعداد بسیار زیادی از مواد ضروری برای اقتصاد و زندگی مدرن را تولید می کند. این صنعت مواد اولیه را از نفت به دست می آورد و آنها را به مواد واسطه یا مواد شیمیایی اساسی تبدیل می کند.

اگرچه در طول تاریخ ساخت مواد شیمیایی همواره وجود داشته اما تولد صنایع سنگین شیمیایی ( ساخت مواد شیمیایی در مقادیر زیاد برای استفاده های گوناگون) به طور کلی همزمان با آغاز انقلاب صنعتی رخ داد.

تاریخچه تولید مواد شیمیایی:
یکی از اولین مواد شیمیایی که در مقادیر زیادی از طریق فرآیندهای صنعتی تولید شد اسید سولفوریک بود. در سال 1736، داروساز Joshua Ward فرایندی برای تولید این ماده برای مصارف خودش طراحی کرد که شامل گرم کردن نیترات پتاسیم بود و به گوگرد اجازه داد تا اکسید شود و با آب ترکیب شود. این اولین تولید عملی اسید سولفوریک در مقیاس بزرگ بود.

جان روبوک و ساموئل گاربت اولین کسانی بودند که در سال 1749 کارخانه ای در مقیاس بزرگ در پرستون پانس، اسکاتلند تأسیس کردند که از اتاق های چگالشی سرب برای ساخت اسید سولفوریک استفاده می کردند.

در حال حاضر صنایع شیمیایی، بسیاری از ترکیبات واسطه را تولید می کنند که به عنوان پایه ای برای بسیاری از محصولات شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. جالب است بدانید صنایع شیمیایی بیش از 50، 000 ماده شیمیایی و فرمولاسیون تولید می کنند.

به عنوان مثال، اتیلن، یکی از مهم ترین مواد شیمیایی فله از دیدگاه انرژی است که برای تولید محصولات مختلف از حلال ها تا پلاستیک ها استفاده می شود. صنایع شیمیایی حتی سوخت و الکتریسیته را برای تولید مواد اولیه مصرف می کند و این امر تجزیه و تحلیل انرژی در صنعت شیمیایی را نسبت به سایر صنایع پیچیده تر می کند.

در اوایل قرن هجدهم پارچه ها با استفاده از ادرار یا شیر ترش و قرار گرفتن در معرض آفتاب برای مدت طولانی سفید می شدند که باعث ایجاد تنگناهای شدید در تولید می شد. تولید اسید سولفوریک در اواسط قرن به عنوان یک عامل کارآمدتر و همراه با آهک در این زمینه مورد استفاده قرار گرفت، اما این کشف پودر سفید کننده چارلز تننت بود که باعث ایجاد اولین شرکت بزرگ صنعتی شیمیایی شد.

پودر وی از واکنش کلر با آهک خرد شده خشک ساخته شد و در آن دوران محصولی ارزان و موفق بود. وی کارخانه ای را در سنت رولوکس، شمال گلاسکو افتتاح کرد و تولید آن از 52 تن در سال 1799 به تقریباً حدود 10، 000 تن تنها در عرض 5 سال رسید.

تولید مواد پتروشیمی به جیمز یانگ در اسکاتلند و ابراهیم پینو گسنر در کانادا بر می گردد که شروع به تهیه مواد شیمیایی از نفت کردند. اولین پلاستیک توسط الکساندر پارکس، متالورژیست انگلیسی اختراع شد.

در سال 1856 او پارکسین، سلولوئید مبتنی بر نیتروسلولوز که با انواع مختلفی از حلال ها تیمار می شود را ثبت کرد. این ماده که در نمایشگاه بین المللی لندن در سال 1862 به نمایش گذاشته شد و بسیاری از کاربردهای زیبایی شناسی و کاربردی مدرن پلاستیک را پیش بینی می کرد.

سپس تولید صنعتی صابون از روغن های گیاهی توسط ویلیام لور و برادرش جیمز در سال 1885 در لنکشایر براساس فرایند شیمیایی مدرن اختراع شده توسط ویلیام هوف واتسون که از گلیسیرین و روغن های گیاهی ابداع شده بود، آغاز شد.

تا دهه 1920، شرکتهای شیمیایی کوچک در شرکت های بزرگ ادغام شدند و دوپونت در اوایل قرن بیستم در آمریکا به یک شرکت بزرگ مواد شیمیایی تبدیل شد.

در حال حاضر ساخت مواد شیمیایی صنعتی با تکنولوژی بالا است جاییکه رقابت بیشتر مبتنی بر ظرفیت سرمایه گذاری در تحقیق و توسعه است تا هزینه کار.

روند تولید مواد شیمیایی:
پلیمرها و پلاستیک ها، به ویژه پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی وینیل کلرید، پلی اتیلن ترفتالات، پلی استایرن و پلی کربنات حدود 80٪ از تولید مواد شیمیایی را در سراسر جهان تشکیل می دهند.

مواد شیمیایی در بسیاری از کالاهای مصرفی مورد استفاده قرار می گیرند، اما آنها در بسیاری از بخش های مختلف دیگر از جمله تولید محصولات کشاورزی، ساخت و ساز و صنایع خدماتی نیز استفاده می شوند.

تولید لاستیک و پلاستیک، منسوجات، پوشاک، پالایش نفت، خمیر کاغذ و فلزات اولیه همگی از مواد شیمیایی تهیه می شوند. مواد شیمیایی تقریباً 3 تریلیون دلار سرمایه جهانی را به خود اختصاص می دهند و شرکت های شیمیایی اتحادیه اروپا و ایالات متحده بزرگ ترین تولید کنندگان مواد شیمیایی در جهان هستند.

تولید مواد شیمیایی در جهان:
مقیاس تولید مواد شیمیایی در حال حاضر از بزرگ ترین حجم تولیدی (پتروشیمی و مواد شیمیایی اولیه) گرفته تا مواد شیمیایی ویژه و مواد شیمیایی کوچک و سالم تمایل به سازماندهی دارد.

واحدهای تولیدی پتروشیمی و کالاهای شیمیایی در کل واحدهای تولیدی با روند تولید و پردازش مداوم هستند. توجه داشته باشید که تمام مواد شیمیایی پتروشیمی یا کالاها در یک مکان واحد ساخته نمی شوند، بلکه گروه هایی از مواد مرتبط اغلب برای موفقیت صنعتی و همچنین راندمان بالاتر در کنار هم فعالیت می کنند.

مواد شیمیایی در بزرگ ترین مقیاس ها در چند مکان در سراسر جهان به عنوان مثال در تگزاس و لوئیزیانا در امتداد سواحل خلیج فارس، در Teesside در شمال شرقی انگلیس در انگلستان و در روتردام در هلند ساخته می شوند.

در مکان های تولیدی در مقیاس بزرگ غالباً تعدادی از واحدهای تولیدی وجود دارد که در آب و برق و زیرساخت های وسیع مانند نیروگاه ها، تأسیسات بندری، پایانه های راه و راه آهن با هم شراکت دارند.

فرآیندهای شیمیایی مانند واکنشهای شیمیایی در گیاهان عمل می کنند تا مواد جدیدی را در انواع مختلف تولید کنند. در بسیاری از موارد واکنش ها در تجهیزات خاص مقاوم در برابر خوردگی در دماها و فشارهای بالا با استفاده از کاتالیزور صورت می گیرد.

محصولات این واکنشها با استفاده از تکنیک های مختلفی از جمله تقطیر به ویژه تقطیر کسری، رسوب، تبلور، جذب، تصفیه، تصعید و خشک کردن از هم جدا می شوند.

فرایندها و محصولات معمولاً در طول و بعد از تولید توسط سازمان های اختصاصی و آزمایشگاه های کنترل کیفیت در محل بررسی می شود تا از ایمنی این محصولات اطمینان حاصل شود.

شرکتهای شیمیایی غالباً یک آزمایشگاه تحقیق و توسعه برای توسعه و آزمایش محصولات و فرایندها دارند. این امکانات ممکن است شامل کارخانجات آزمایشی باشد و چنین امکانات تحقیقاتی ممکن است در مکانی جدا از کارخانه های تولیدی واقع شود.

مواد شیمیایی تولید شده به روشهای مختلفی از جمله خط لوله، مخزن ماشین ها، سیلندرها، بطری ها و جعبه ها بسته بندی و تحویل داده می شوند.