كيف يتم انتاج البولي ايثيلين؟ يتم تحضير الإيثيلين من المواد الخام النفطية مثل النفط الخام أو الغاز الطبيعي. يتم تكسير هذه المواد الخام إلى جزيئات صغيرة تحت درجات حرارة وضغوط عالية، مما ينتج عنه الإيثيلين. البولي إيثيلين هو نوع من البوليمرات البلاستيكية التي تعتبر من أكثر البلاستيكات شيوعًا واستخدامًا في العالم.
ما هو البولي إيثيلين؟
يتم إنتاج البولي إيثيلين من الإيثيلين، وهو مركب عضوي يتكون من جزيئتي الكربون وأربع ذرات هيدروجين (C2H4). تعد عملية إنتاج البولي إيثيلين عملية صناعية معقدة وتحتاج إلى معدات وتقنيات متخصصة. وتختلف طرق الإنتاج والمعالجة بين الشركات المصنعة وفقًا لاحتياجات المنتج النهائي المطللاسف.
هيكل البولي ايثيلين
ربما يكون البولي إيثيلين هو البوليمر الأكثر أهمية والأكثر استخدامًا والذي نتعامل معه جميعًا في حياتنا اليومية. ومن أسماء هذه المادة وعائلتها مادة البولي أوليفين وهي غير شائعة. هذه المادة هي البلاستيك الأكثر شعبية في جميع أنحاء العالم. بوليمر يستخدم في صناعة أكياس البقالة، وزجاجات الشامبو، وألعاب الأطفال، وحتى السترات الواقية من الرصاص.
بالنسبة لمثل هذه التطبيقات المتنوعة، يتمتع هذا المنتج بأبسط بنية ممكنة بين جميع البوليمرات التجارية. جزيء PE ليس أكثر من سلسلة طويلة من ذرات الكربون مع ذرتي هيدروجين مرتبطة بكل ذرة كربون، وبناء على اختلاف الوزن الجزيئي، فهو له درجات مختلفة مثل البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)، والبولي إيثيلين الثقيل (HDPE) ، بولي إيثيلين خطي خفيف (LLDPE).
انتاج البولي ايثيلين
البولي إيثيلين هو نوع من البلاستيك يُنتج من خلال عملية تُسمى بوليمرة الإيثيلين. هناك عدة طرق لإنتاج البولي إيثيلين، ولكن أكثر الطرق شيوعًا تستخدم الإثيلين كمادة خام أساسية. إليك الخطوات الأساسية لإنتاج البولي إيثيلين:
التحضير: يتم إنتاج الإثيلين من المواد الخام البترولية مثل النفط الخام أو الغاز الطبيعي. يمكن تحويل هذه المواد الخام إلى الإثيلين بواسطة عملية التكسير الحراري.
البلمرة: بعد الحصول على الإثيلين، يتم تحويله إلى بولي إيثيلين عن طريق عملية البلمرة. تتم هذه العملية بواسطة مفاعلات بلمرة خاصة تستخدم عوامل مبادلة حرارية ومحفزات لتسهيل تفاعل البلمرة.
التشكيل: بعد عملية البلمرة، يتم تشكيل البولي إيثيلين السائل إلى صورة صلبة أو شكل نهائي محدد. يمكن ذلك بواسطة عملية التشكيل بالحقن (Injection Molding) أو التشكيل بالنفخ (Blow Molding) أو طرق أخرى تتطلب تطبيق الحرارة والضغط المناسبين.
المعالجة اللاحقة: بعد عملية التشكيل، يمكن إجراء معالجة إضافية للبولي إيثيلين لتحسين الخصائص الميكانيكية والحرارية للمنتج النهائي. يشمل ذلك العمليات مثل التبريد والتجفيف والتشكيل النهائي.
يجب ملاحظة أن هذه الخطوات تشكل نظرة عامة على عملية إنتاج البولي إيثيلين، وقد يختلف التفاصيل وفقًا للمصنع ونوعية المنتج النهائي الذي يرغب في الحصول عليه.
كيفية إنتاج البولي إيثيلين
البولي إيثيلين هو بوليمر يتم الحصول عليه من بلمرة غاز الإيثيلين عديم اللون. خلال هذه العملية، يتم تسخين غاز الإيثين في ماء عالي الضغط وعند درجة حرارة معقولة للحصول في النهاية على مادة صلبة بيضاء. هذه المادة البيضاء هي نفس مادة البولي إيثيلين المستخدمة لإنتاج حديد التسليح والألواح والأنابيب والبطانات بعد التبريد. ستزداد الكتلة المولية للبولي إيثيلين بشكل كبير خلال هذه العملية.
بعد عملية البلمرة، تنتقل الحبيبات الجاهزة إلى عملية الإنتاج عن طريق القولبة أو البثق. يقع البولي إيثيلين في فئة البوليمرات البلاستيكية الحرارية وله نوع خطي. يتم الحصول على النوع الخطي للبوليمر عندما لا يكون هناك فروع في بنيته ويسمى هيكل البوليمر النهائي بالخطي. خلاف ذلك، يتم الحصول على البولي ايثيلين المتفرعة.
البلمرة البولي إيثيلين
يتم تحويل الإيثيلين إلى بولي إيثيلين من خلال عملية البلمرة. يتم إضافة محفزات (مثل الكاتاليزات) إلى الإيثيلين لتعزيز التفاعلات الكيميائية التي تؤدي إلى ربط جزيئات الإيثيلين معًا وتشكيل سلاسل طويلة من البولي إيثيلين. تتم هذه العملية عادة في واحدة من ثلاثة أنواع رئيسية للبلمرة: البلمرة بالضغط، أو البلمرة بدرجة الحرارة المنخفضة، أو البلمرة بالمذيبات.
تشكيل المنتج البولي إيثيلين
بعد عملية البلمرة، يتم تشكيل البولي إيثيلين إلى المنتج النهائي المطلوب. يمكن ذلك عن طريق الحقن، حيث يتم حقن البولي إيثيلين السائل في قوالب للحصول على أشكال معينة. أو بواسطة النفخ، حيث يتم تسخين البولي إيثيلين ونفخه في قوالب للحصول على أكياس أو أفلام بلاستيكية.
يمكن أن تتضمن عملية إنتاج البولي إيثيلين معالجة إضافية لتحسين الخواص الميكانيكية والحرارية والمظهرية للمنتج النهائي. يمكن أن تتضمن هذه المعالجة الحرارة، والتهذيب، والتلدن، والتعبئة.
إنتاج أنواع البولي إيثيلين
يتم إنتاج البولي إيثيلين عن طريق بلمرة غاز الإيثيلين، ويمكن أن يكون له نوعان، خفيف وثقيل. ونوعه الخفيف شفاف وذو كثافة منخفضة، ونوعه الثقيل ذو كثافة عالية وهو غائم. يستخدم البولي إيثيلين الخفيف لإنتاج العبوات البلاستيكية الخفيفة والأكياس البلاستيكية ولعب الأطفال وزجاجات المصل في الطب أو للتغليف في صناعة التعبئة والتغليف. يستخدم البولي إيثيلين الثقيل لإنتاج زجاجات الحليب المعكرة، وخزانات المياه العنيدة، والصهاريج، وخزانات المياه أو حتى المحاليل الكيميائية والحمضية لأنه غير متفاعل مع المحاليل الكيميائية.
عملية بلمرة البولي إيثيلين
في عالم الكيمياء والبوليمرات، أي عملية يحدث فيها تفاعل البلمرة تسمى البلمرة. يحدث هذا لإنتاج البولي إيثيلين، خلال هذه العملية، يتم تجميع جزيئات المونومر أو مجموعة من هذه الجزيئات معًا لتكوين بنية بوليمر. هذه العملية عبارة عن تفاعل كيميائي تتعاون فيه الجزيئات الصغيرة لتكوين بنية سلسلة ثلاثية الأبعاد. ما تم الحصول عليه أخيرًا هو بنية يبلغ وزنها الجزيئي عدة أضعاف وزن المونومرات الأولية.
البولي إيثيلين في البتروكيماويات
يتم تصنيع هذا النوع من البولي إيثيلين من فئة HDPE باستخدام بلمرة الملاط ومفاعل متسلسل. وبشكل عام فإن شيوع هذه العملية يؤدي إلى إنتاج البولي إيثيلين عالي الجودة. عملية البلمرة عن طريق وسيط مثل n-hexane، الذي له مهمة التجانس مع محفز Ziegler Nata عالي النشاط. لا يلزم إبطال مفعول المحفز أو تبريده؛ لأن كمية صغيرة جدًا من المحفز تبقى في البوليمر.
لإنتاج البولي إيثيلين الثقيل بالحقن، يتم إدخال محفز عامل التجانس والهيدروجين في المفاعل. في المفاعلات التالية، يتم إدخال الإيثيلين والبيوتين ووسط التجانس فقط كغذاء. يتم التحكم في التفاعل في المفاعلات بشكل متقطع بهدف تحقيق درجة نقاء عالية من HDPE.
إنتاج البولي إيثيلين تيريفثاليت
معظم زجاجات الشرب مصنوعة من مادة البولي إيثيلين تيريفثاليت. يتمتع PET بمقاومة عالية للكسر واختراق الغاز ودرجة الحرارة، ونظرًا لوزنه المنخفض وسعره المنخفض مقارنة بمواد التعبئة والتغليف الأخرى مثل الزجاج والمعدن، فإنه يستخدم في إنتاج الزجاجات البلاستيكية.
إن عملية وتفاعل إنتاج البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) يجعل الزجاجات المصنوعة منه تأخذ حجمًا كبيرًا وتستغرق حوالي 300 عام لتتحلل؛ ولذلك فإن إعادة تدويرها تعتبر من عيوبها.
عملية إنتاج البولي إيثيلين
عملية إنتاج البولي إيثيلين تشمل عدة خطوات من تحضير الإيثيلين إلى عملية البلمرة وتشكيل المنتج النهائي. يعتبر البولي إيثيلين مادة بلاستيكية متعددة الاستخدامات واسعة الانتشار في الصناعات المختلفة. فهو يتمتع بمرونة عالية وخفة وزنه ومقاومته للتآكل والمواد الكيميائية. بفضل إمكانية إعادة تدويره، يمكن تحقيق استدامة بيئية أكبر من خلال إعادة استخدامه في صناعة منتجات جديدة.
