Tratat de petrochimie. Vol.II. Produse petrochimice macromoleculare.
![](https://www.agir.ro/pictures/img_prima_carte/220_121522_1.jpg)
Autor: Gheorghe Ivanus
Editura: A.G.I.R.
Format: 17x24 cm
Nr. pagini: 744
Coperta: legata
ISBN: 978-973-720-448-6
Anul aparitiei: 2012
PREFATA
Combustibilii fosili: petrolul, gazele naturale si carbunii reprezinta astazi singurele resurse energetice care pot sa asigure in mod continuu necesarul de energie al omenirii.
„Intre 2005 si 2030 populatia globului se va inmulti cu 30%, economia mondiala se va dubla iar necesarul de energie va creste cu 40%, la cca 325 milioane barili pe zi, (51 675 milioane de litri) echivalent petrol” a declarat Sherman J. Glass Jr., presendintele Exxon Mobil, la reuniunea anuala tinuta in Martie 2008, in Texas, SUA.
In perioada la care ne referim, petrolul si celelalte resurse energetice fosile vor asigura 80% din necesarul mondial de energie, in timp ce resursele energetice alternative: biocombustibili, energia eoliana si cea solara nu vor putea acoperi mai mult de 2% in 2030, fata de 0,5% cat reprezinta astazi.
Cererea de produse chimice si petrochimice va creste cu o rata anuala medie de 2% peste rata de crestere a economiei mondiale pana in 2030, cu precadere in Asia si in mod deosebit in China.
Cum petrochimia are nevoie de materii prime ce provin mai cu seama din rafinariile de petrol si in mai mica masura din gazele asociate si gaz de sinteza, linia traditionala care separa in trecut prelucrarea petrolului de petrochimie a disparut in favoarea integrarii tehnologice si flexibilizarii productiei. Integrarea in amonte (surse de petrol si rafinarea acestuia) asigura materiile prime necesare, in timp ce integrarea in aval (petrochimia) asigura segmentele de piata pentru desfacerea produselor, intr-un lant de productie diversificat, capabil sa faca fata mai usor fluctuatiilor de pe piata de consum.
Cererea tot mai mare de petrol pentru carburanti cuplata cu resursele limitate si in scadere ale sortimentelor de titei usor si cu continut redus de sulf a impus adaptarea rafinariilor pentru prelucrarea titeiurilor grele si cu continut ridicat de sulf. Prelucrarea titeiurilor grele a facut sa scada disponibilul de benzina de distilare atmosferica solicitat de instalatiile de piroliza a hidrocarburilor si in consecinta s-a trecut si la flexibilizarea acestora pentru a putea craca materii prime diverse si mai grele.
Raspunsul cercetarii-dezvoltarii la schimbarile mentionate a fost rapid si eficient, s-a trecut la modernizarea rafinariilor prin instalarea de unitati noi de conversie, cum este cazul hidrocracarii, cracarii catalitice adanci, gazeificarea cocsului, dezasfaltarii produselor grele, izomerizarea etc.
In mod similar s-a adaptat si sectorul petrochimic prin implementarea unor procedee cum sunt: dehidrogenarea fractiunilor usoare, metateza, interconversia, conversia metanolului la olefine, piroliza catalitica etc.
Noile tipuri de catalizatori au facut posibila cresterea productiei de etena si propena din unitatile de cracare catalitica in strat fluidizat, la care contribuie si pretratarea materiei prime supuse cracarii catalitice.
Unitatile de reformare catalitica au fost modernizate pentru maximizarea productiei de p-xilen solicitat cu precadere pentru fabricarea acidului tereftalic din care se obtine polietentereftalatul.
Rafinariile de petrol neintegrate cu productia petrochimica au dificultati in valorificarea unor produse care pot fi cotate numai drept combustibil, sau chiar fara valoare, cum este cazul cocsului de petrol.
Hidrocarburile saturate usoare, etanul, propanul, butanul, sunt materii prime excelente pentru unitatile de piroliza, din care se pot obtine monomeri valorosi cum sunt etena, propena si butenele.
Variantele de integrare rafinarie-petrochimie practicate la nivel mondial sunt urmatoarele:
- Integrare moderata, prin care se converteste intre 5-10% din petrolul prelucrat in produse petrochimice, spre exemplu: Rafinariile AL-Jubail, Takreer, Petro Rabigh etc.
- Integrare ridicata, prin care se converteste intre 10-25% (de regula 15%) din petrolul prelucrat in produse petrochimice, spre exemplu: Rafinaria Reliance, Fujian, Paradip si Ras Tanura.
- Rafinarii petrochimice, prin care peste 50% din petrolul prelucrat se transforma in produse petrochimice, cum este cazul rafinariei Comperj din Brazilia. Rafinaria are capacitatea 7,4 milioane tone de petrol pe an, din care se obtin 3,6 milioane tone de olefine si hidrocarburi aromatice cu toata gama de produse petrochimice derivate.
Inginerii romani au conceput integrarea rafinariilor de petrol cu petrochimia inca din anii 1960 si asa a fost si realizata pana in anii 1989, cand la o prelucrare de petrol de cca 24 milioane de tone pe an se transformau in produse petrochimice 3,24 milioane de tone, adica 16% din petrolul prelucrat, ceea ce inseamna ca a fost vorba de o integrare ridicata.
Romania a avut o capacitate instalata de 750 000 t/an etena, 350 000 t/an propena din instalatiile de piroliza, pe langa fractia butanbutene-butadiena, care se valorificau sub forma de homopolimeri si copolimeri: poliolefine, polistiren, copolimeri stirenici, acrilonitril, dimetiltereftalat, fenol-acetona etc.
Profilul complex de chimizare era completat de productia fibrelor sintetice poliamidice, poliesterice si acrilonitrilice precum si de sintezele organice de la Craiova si Ramnicu Valcea.
Dupa 1989, a inceput destructurarea si apoi demolarea petrochimiei, privatizarea oneroasa a rezervelor de petrol ale Romaniei de catre OMV sub guvernul Adrian Nastase, demolarea petrochimiei din Arpechim Pitesti si Petrobrazi de catre OMV, a platformei Petrochimice Teleajen de catre Lukoil, a platformei de fibre sintetice Savinesti de catre Radici s.a.m.d.
Singurele unitati petrochimice care au scapat de lacomia vanzatorilor de fier vechi (unitati noi, unele deabia montate in anii 1990-2000) sunt patru instalatii petrochimice in Arpechim Pitesti si Oltchim Ramnicu Valcea care asteapta „indecizia” guvernatilor din perioada 2008-2012 de privatizare a ceea ce a supravietuit si inca mai este detinut de statul roman.
Am reamintit cele de mai sus ca sa se stie ca 160 de ani de experienta romaneasca in petrol si peste 60 de ani in industria petrochimica au constituit o contributie originala a corpului ingineresc autohton din petrol-petrochimie la dezvoltarea acestor importante ramuri industriale si ca numai o „nefericita” intelegere si aplicare a economiei de piata practicata de clasa politica din Romania, din ultimii 22 de ani a dus la situatia dezastruoasa de astazi.
Volumul 2 din Tratatul de Petrochimie vine sa completeze informatiile cuprinse in volumul anterior, cu sinteza produselor petrochimice macromoleculare, mult mai aproape de ceea ce ne inconjoara si cu care ne-am obisnuit a fi confortul zilelor noastre.
De la obiectele casnice, ambalaje, imbracaminte, autovehicule, electrice, electronice, computere, la cosmetice, vopsele, cerneluri, echipamente sportive s.a.m.d., toate acestea si multe altele nenominalizate aici, contin produse petrochimice, cu ale caror beneficii ne-am obisnuit si care vor continua sa existe si dupa era petrolului, prin diversificarea materiilor prime si a procedeelor de sinteza.
Pentru moment biocarburantii si resursele regenerabile sunt inca departe de a putea inlocui petrolul si gazele naturale, astfel ca ceea ce ne ramane este sa folosim mai bine resursele fosile de care dispunem, prin integrarea avansata a rafinariilor de petrol cu petrochimia si economia de carburanti.
Ar trebui sa avem mai multa incredere in capacitatea corpului ingineresc romanesc, atat cat a mai ramas si in investitorii autohtoni, in loc sa asteptam „decizia si ajutorul” de la „Noua Poarta” a Uniunii Europene, pentru care suntem de fapt numai o „piata de consum”.
Este asteptata generatia noua de ingineri de dupa 1990 cei care au absolvit facultati din Romania sau au fost specializati in strainatate, la Harvard, Oxford, Cambridge etc. sa contribuie la reindustrializarea tarii, principala cale de ridicare a bunastarii si nivelului de trai al oamenilor.
Trebuie sa fie cautate nisele in care se poate investi in Romania, pentru reluarea productiei industriale, pentru consumul intern si pentru export.
Volumul 2 - Produse petrochimice macromoleculare este structurat pe 36 de capitole, dintre care amintim aici: poliolefinele, polimeri hidrohalogenati, polimeri si copolimeri stirenici, elastomeri, poliuretani, fibre sintetice, polimeri termoplastici, polimeri rigizi etc., iar fiecare capitol a fost structurat, pe cat a fost posibil, in subcapitole care releva: istoricul produsului, productia si consumul, proprietatile si utilizarile, mecanisme de reactie, tehnologiile de fabricatie, probleme speciale de tehnologie etc.
Cartea se adreseaza cercetatorilor si proiectantilor din domeniile de dezvoltare tehnologica, mediului universitar si studentilor din facultatile cu profil de inginerie chimica si de petrol si gaze, personalului ingineresc care lucreaza in rafinariile de petrol si in industria chimica, si in egala masura economistilor si celor care activeaza in departamentele de marketing ale produselor chimice.
Aduc pe aceasta cale recunostinta generatiilor de studenti si ingineri care au avut norocul sa-i aiba profesori de chimie organica, petrochimie si inginerie chimica pe ilustrii profesori: Valeriu Vantu, Viorel Robu, Gh. Suciu, S. Raseev, M. Bogdan, la Institutul de Petrol si Gaze din Bucuresti, cei care au fundamentat invatamantul universitar din domeniul petrolului si petrochimiei, in Romania.
Autorul
CUPRINS
Prefata VII
1. INTRODUCERE 1
1.1. Scurt istoric 1
1.2. Criterii de clasificare ale compusilor macromoleculari 18
1.3. Sisteme de polimerizare 20
2. POLIOLEFINE 37
2.1. Polietena de mica densitate - LDPE 37
2.2. Polietena de mare densitate - HDPE 59
2.3. Polietena lineara - LLDPE 82
2.4. Polipropena - PP 91
2.5. Polibutena - PB 110
2.6. Polibutena-1 - PB-1 113
2.7. Poliizobutena - PIB 116
3. POLIMERI HIDROHALOGENATI 125
3.1. Policlorura de vinil - PVC 125
3.2. Policlorura de viniliden - PVDC 148
3.3. Polifluorura de vinil - PVF 150
3.4. Polifluorura de viniliden - PFDV 156
3.5. Politetrafluoretena - PTFE 161
4. POLIMERI SI COPOLIMERI AROMATICI 173
4.1. Polistiren - PS 173
4.2. Polistiren expandat - EPS 193
4.3. Copolimerul acrilonitril - butadien - stirenic - ABS 199
4.4. Rasini fenolice - RF 205
4.5. Rasini epoxidice - RE 211
4.6. Policarbonat - PC 225
5. ELASTOMERI 241
5.1. Cauciucul butadien-stirenic - SBR 245
5.2. Cauciucul polibutadienic - PB 261
5.3. Cauciucul butilic - IIR 271
5.4. Cauciucul poliizopropenic - PI 280
5.5. Cauciucul cloroprenic - CR 291
5.6. Cauciucul etena-propena - EPDM 300
5.7. Cauciucul nitrilic - NBR 307
5.8. Elastomeri termoplastici - TPE 315
5.9. Elastomeri acrilici cu etena - EAR 321
5.10. Polietena cloro-sulfonata - PECI S 325
5.11. Elastomeri acrilici - ACM 333
5.12. Elastomerii fluor-carbon - FKM 338
5.13. Elastomeri polieterici - EPE 345
5.14. Elastomerii poliuretanici - EPU 351
6. POLIURETANI - PUR (PU) 359
6.1. Istoric 359
6.2. Productia si consumul 360
6.3. Proprietati si utilizari 362
6.4. Procedee de fabricatie 369
6.5. Reciclarea poliuretanilor 386
6.6. Toxicologie 386
7. POLIESTERI TERMOPLASTICI - TPEs 387
7.1. Istoric 387
7.2. Productia si consumul 389
7.3. Proprietati si utilizari 390
7.4. Procedee de obtinere 397
8. POLILACTIC ACID - PLA 403
8.1. Acidul lactic - LA 403
8.2. Acidul polilactic - PLA 405
9. POLIESTERI NESATURATI - PEAc 409
9.1. Istoric 409
9.2. Proprietati si utilizari 410
9.3. Procedee de fabricatie 412
9.4. Formularea 417
9.5. Stabilizatori 420
9.6. Catalizatori 421
9.7. Toxicitate 421
10. POLIETERI AROMATICI - PEAr 423
10.1. Polieteri alifatici - PEAr 423
10.2. Polieteri aromatici - PEAr 425
10.3. Polieteri sulfonati - PES 430
10.4. Polieteri cetone - PEK 432
10.5. Polieteri imide - PI 433
10.6. Toxicologie 433
11. POLIIMIDE - PI 435
11.1. Istoric 435
11.2. Procedee de sinteza a poliimidelor termoplastice 436
11.3. Poliimide termostabile 440
11.4. Proprietati si domenii de utilizare 441
11.5. Toxicologie 441
12. POLIAMIDE-IMIDE - PAI 443
12.1. Istoric 443
12.2. Metode de fabricare 443
12.3. Utilizarile poliamid-imidelor 447
12.4. Tipuri comerciale ale poliamid-imidelor 447
12.5. Proprietatile fizico-mecanice 448
12.6. Rezistenta chimica 448
12.7. Rezistenta la mediul ambiant 449
12.8. Sisteme de formulare 449
12.9. Toxicologie 451
13. POLIMERI METACRILICI - PM 453
13.1. Istoric 453
13.2. Productia si consumul 453
13.3. Proprietati si utilizari 458
13.4. Procedee de fabricatie 461
14. POLIFENILENSULFURI - PPS 469
14.1. Istoric 469
14.2. Procedee de fabricatie 469
14.3. Utilizari PPS compoundate 471
14.4. Intarirea PPS cu alti polimeri 473
14.5. Modelarea prin injectie 474
14.6. Modelarea prin comprimare 474
14.7. Compozite 475
14.8. Toxicitate 475
15. POLIACETALI - PMO 477
15.1. Istoric 477
15.2. Caracterizarea monomerului 477
15.3. Sinteza poliacetalilor 478
15.4. Proprietati 480
15.5. Procesarea 482
15.6. Utilizari 483
15.7. Toxicitate 483
16. POLIARIL-ETER-SULFONE - PAES 485
16.1. Istoric 485
16.2. Producatori 486
16.3. Proprietati 487
16.4. Procedee de sinteza 490
16.5. Domenii de utilizare 491
16.6. Toxicologie 491
17. POLIVINIL ETERI - PVE 493
17.1. Sinteza monomerilor vinil eteri 493
17.2. Sinteza polimerilor polivinileterici 494
17.3. Copolimerizarea 498
17.4. Toxicitate 499
18. POLICICLO OLEFINE - PCO 501
18.1. Istoric 501
18.2. Catalizatori 502
18.3. Initiatori 503
18.4. Termodinamica procesului 503
18.5. Formarea produselor secundare 504
18.6. Procedee industriale 505
18.7. Domenii de aplicatie 506
18.8. Toxicologie 506
19. FIBRE SINTETICE - FS 507
19.1. Istoric 507
19.2. Productia de fibre si utilizarile acestora 508
19.3. Tipuri de fibre textile 510
19.4. Proprietatile fibrelor 514
19.5. Principii structurale ale fibrelor polimerice 524
19.6. Structura fibrelor sintetice 530
19.7. Situatia fibrelor sintetice din Romania 532
20. FIBRE POLIAMIDICE - PAF 537
20.1. Istoric 537
20.2. Structura 537
20.3. Productia si consumul 540
20.4. Proprietati fizice si utilizari 541
20.5. Procedee de fabricatie 546
21. FIBRE POLIESTERICE - PEF 565
21.1. Istoric 565
21.2. Productia si consumul 566
21.3. Proprietati si utilizari 569
21.4. Procedee de fabricatie 572
21.5. Perspective de dezvoltare 589
21.6. Toxicologie 590
22. FIBRE ACRILICE - PAN-F 591
22.1. Istoric 591
22.2. Productia si consumul 592
22.3. Proprietatile fibrelor acrilice 593
22.4. Procedee de polimerizare 596
22.5. Copolimerizarea 599
22.6. Procedee industriale de polimerizare 599
22.7. Filarea polimerului 603
22.8. Procesarea fibrelor 605
22.9. Sortimente comerciale de fibre acrilice 606
22.10. Toxicologie 608
23. FIBRE POLIVINIL ALCOOL - PVOH, PVA, PVAl 609
23.1. Istoric 609
23.2. Procedee de fabricatie 610
23.3. Proprietatile PVA 613
23.4. Domeniile de utilizare ale PVA 614
23.5. Toxicologie 615
24. POLIACETATUL DE VINIL - PVAc 617
24.1. Istoric 618
24.2. Sinteza monomerului 618
24.3. Productia si consumul 619
24.4. Proprietati si utilizari 620
24.5. Procedee de fabricatie 625
24.6. Procedee industriale 628
24.7. Toxicologie 630
25. POLIVINIL ALCOOL - PVOH, PVA, PVAl 631
25.1. Istoric 631
25.2. Proprietati 632
25.3. Procedee de fabricatie 635
25.4. Productia si consumul 640
25.5. Specificatia de calitate 641
25.6. Toxicologie 641
26. POLIALCOOLI - PA 643
26.1. Oxosinteza 643
26.1.1. Istoric 643
26.1.2. Bazele teoretice ale oxosintezei 644
26.1.3. Procedee industriale 647
26.2. Butanol 649
26.2.1. Butanol prin procedeul de fermentatie in doua trepte 649
26.2.2. Butanol prin condensarea etanolului 652
26.3. Toxicologie 654
26.4. 1,6-Hexandiol (1,6-hexametilenglicol, 1,6-dihidroxihexan) 654
27. POLIVINIL ACETALI - PVAc 659
27.1. Polivinil butirali - PVB 659
27.2. Polivinil formalul 662
28. POLIMETILBENZENI - PMBz 665
28.1. Proprietatile fizice 665
28.2. Proprietatile chimice 666
28.3. Procedee de fabricatie 667
28.4. Compozitia polimetilbenzenilor 668
28.5. Utilizari 669
28.6. Toxicologie 669
29. POLI(p-XILEN) POLIMERI - PX 671
29.1. Procedee de fabricatie 672
29.2. Proprietatile monomerului 673
29.3. Procedee de fabricatie a dimerului 674
29.4. Aspecte termodinamice ale polimerizarii p-xilenului 675
29.5. Cinetica polimerizarii 676
29.6. Proprietatile polimerului 677
29.7. Utilizari 679
30. POLISULFURI 681
30.1. Istoric 681
30.2. Productia si consumul 682
30.3. Proprietati fizice 682
30.4. Proprietati chimice 683
30.5. Procedee de fabricatie 684
30.6. Toxicologie 685
31. POLISULFONE 687
31.1. Istoric 687
31.2. Procedee de sinteza 688
31.3. Proprietatile polisulfonelor 691
31.4. Procesarea polisulfonelor 695
31.5. Amestecuri si aliaje 696
31.6. Utilizari 696
31.7. Toxicologie 696
32. POLIMERI CARE CONTIN SULF - PPS 697
32.1. Istoric 697
32.2. Productia si consumul 699
32.3. Proprietati 699
32.4. Proprietatile sulfurilor compoundate 700
32.5. Utilizari 703
32.6. Mecanisme de reactie 705
32.7. Procedee industriale 705
32.8. Toxicologie 708
33. POLIACETILENE - PAC 709
33.1. Istoric 709
33.2. Tipuri de poliacetilene 710
33.3. Metode de preparare 710
33.4. Modificarea poliacetilenelor 712
33.5. Stabilitatea poliacetilenelor 713
33.6. Polimerizarea termica 714
33.7. Poliacetilene substituite 714
34. RECICLAREA SI BIODEGRABILITATEA MATERIALELOR PLASTICE 715
34.1. Beneficiile reciclarii materialelor plastice 716
34.2. Sisteme de reciclare 717
34.2.1. Colectarea materialelor plastice 717
34.2.2. Procedee de reciclare 718
35. POLIMERI BIODEGRADABILI PENTRU APLICATII BIOMEDICALE 725
35.1. Poliesterii din hidroacizi 725
35.2. Poliesteri hidroxilati 727
35.3. Poliesteri carboxilati 727
35.4. Policarbonati 728
35.5. Poliamide-esteri 728
35.6. Poliamide si poliaminoacizi 728
35.7. Polieteri 729
35.8. Eliberare intarziata 729
36. POLIMERI FOTOCONDUCTIVI 731
36.1. Istoric 731
36.2. Domenii de utilizare 732
36.3. Procedee de electrofotografiere 732
36.4. Principiile de baza ale fotocopierii 733
36.5. Clase de polimeri fotoconductivi 735
BIBLIOGRAFIE 739
DESPRE AUTOR
Dr. ing. Gheorghe Ivanus este absolvent al Institutului de Petrol si Gaze Bucuresti, Facultatea de Prelucrare a Petrolului, seria 1956; a obtinut titlul de doctor inginer in Petrochimie 1979.
Experienta profesionala
1956-1960 - Sef instalatie prelucrarea titeiului, Rafinaria nr. 7, Brazi;
1960-1968 - Sef proiect tehnolog pentru instalatii chimice si petrochimice IPROCHIM Bucuresti;
1968-1972 - Sef proiect complex, Combinat Petrochimic Ploiesti;
1973-1984 - Sef sectie pentru Departamentul de Petrochimie;
1990 - CS gradul I;
1980-1992 - Profesor asociat, UPB;
1985-1993 - Presedintele Consiliului Stiintific Departamentul Petrochimie, IPROCHIM,
Bucuresti;
1994 - Manager SC Global Partner Com SRL si SC Global Petrochem SRL.
Cercetare-dezvoltare
- 1970 - Expert UNIDO Viena, in probleme de inginerie petrochimica;
- Lucrarea de doctorat „Cinetica pirolizei amestecului de hidrocarburi” a constituit
un moment de dezvoltare a cercetarii cineticii pirolizei hidrocarburilor in amestec
(1979);
- Contributie la proiectarea si constructia „complexe rafinarii petrochimice integrate”
inainte de recunosterea internationala a metodei Buenos Aires - 1993;
- Din 1990 - Contributie la renasterea petrochimiei romanesti, economii de resurse
energetice fosile cu resurse regenerabile din care se obtin produse petrochimice de uz general (brevete, procese tehnologice, patente);
- 1980-1992 - Titular curs Proiectarea si Montajul instalatiilor chimice - UPB, primul curs din Romania.
Publicatii
1980 - „Piroliza hidrocarburilor” (coautor). Ed. Tehnica;
1985 - „Proiectarea tehnologica si montajul instalatiilor chimice”. Curs I.P
1990 - „Monomeri de sinteza” vol. I si II (coautor). Ed. Tehnica;
1993 - „Proprietatile fizice ale fluidelor” (coautor). Ed. Tehnica;
1996 - „Ingineria fluidizarii” (autor principal). Ed. Tehnica;
1999 - „Introducere in sinteza schemelor tehnologice” (autor principal). Ed. Semne;
1999 - „Materiale compozite” (coautor). Ed. Semne;
2004 - „Istoria petrolului in Romania” (autor principal). Ed. AGIR;
2009 - „Industria de petrol si gaze din Romania” (autor principal). Ed. AGIR;
2009 - „Strategia de restructurare a industriei petrochimice din Romania” (autor
principal). Ed. AGIR;
2009 - „Repere petrochimice - Discurs de receptie in ASTR” Ed. AGIR;
2009 - „The restructuring strategy of Petrochemistry in Romania” (autor principal).
Ed. AGIR.
2009 - „The Petroleum and Gas Industry in Romania” (autor principal). Ed. AGIR;
2010 - „Tratat de petrochimie. Vol. I. Produse petrochimice de baza” (autor).
Ed. AGIR.
2012 - „Tratat de petrochimie. Vol. II. Produse petrochimice macromoleculare”
(autor). Ed. AGIR.
Distinctii
- Premiul „Gh. Spacu” al Academiei Romane pentru cercetare-proiectare in domeniul petrochimiei, in anul 1980;
- Membru titular al Academiei de Stiinte Tehnice din Romania - ASTR, din 2000, Sectia de Inginerie Chimica.