صناعة البولي إيثيلين ومشتقات الإيثيلين: 8 منتجات تغذي الصناعات التكميلية

في قلب صناعة البتروكيماويات، تقع صناعة البولي إيثيلين ومشتقات الإيثيلين. هذه الصناعة المحورية تبدأ من مركب كيميائي بسيط وهو الإيثيلين، الذي يتكون من ذرتي كربون و 4 ذرات هيدروجين ( $C_{2} H_{4}$ )، ويُعد اللبنة الأساسية لإنتاج مجموعة واسعة من المنتجات التي لا غنى عنها، فمن الأكياس البلاستيكية التي نستخدمها في التسوق إلى أنابيب المياه التي تخدم منازلنا، تتجلى أهمية هذه الصناعة بشكل لا مثيل له في حياتنا اليومية.

يأخذنا هذا المقال في رحلة عبر قصة الإيثيلين ومشتقاته، وهي رحلة تحول تكنولوجي هائل. وفي صدارة هذه الرحلة، يأتي البولي إيثيلين (Polyethylene)، الذي يُعد أكثر أنواع البلاستيك استخدامًا على مستوى العالم، ويشكل حجر الزاوية في صناعة البولي إيثيلين ومشتقات الإيثيلين.

صناعة البولي إيثيلين ومشتقات الإيثيلين

عملية إنتاج الإيثيلين

يتم إنتاج الإيثيلين بشكل أساسي عبر عملية “التكسير بالبخار” (steam cracking). في هذه العملية، يتم تسخين الهيدروكربونات الخفيفة، مثل الإيثان أو البروبان، أو حتى النفتا الأثقل، إلى درجات حرارة عالية جدًا تتراوح بين 750 و950 درجة مئوية في وجود البخار. هذا التسخين الشديد يكسر الجزيئات الهيدروكربونية الكبيرة إلى جزيئات أصغر وأكثر قيمة، يكون الإيثيلين هو المنتج الرئيسي فيها. على الرغم من أن هذه العملية تستهلك كميات كبيرة من الطاقة، إلا أنها الطريقة الأكثر كفاءة لتلبية الطلب العالمي المتزايد على الإيثيلين و لدعم صناعة البولي إيثيلين ومشتقات الإيثيلين.

مشتقات البولي إيثيلين و الإيثيلين

البولي إيثيلين هو بوليمر لدن بالحرارة (thermoplastic) يتم إنتاجه عن طريق بلمرة جزيئات الإيثيلين. تتضمن هذه العملية ربط آلاف جزيئات الإيثيلين معًا لتشكيل سلاسل بوليمرية طويلة. يمكن التحكم في خصائص البوليمر الناتج عن طريق تعديل ظروف البلمرة، مما يؤدي إلى أنواع مختلفة من البولي إيثيلين ذات خصائص وتطبيقات مميزة، مما يوسع نطاق صناعة البولي إيثيلين ومشتقات الإيثيلين. أهم هذه المشتقات هي كالتالي :

1-البولي إيثيلين عالي الكثافة : يتميز بصلابته ومتانته العالية. يتم إنتاجه تحت ضغط منخفض وباستخدام محفزات معينة، مما ينتج سلاسل بوليمرية خطية ومتراصة. هذه البنية تمنحه قوة عالية جدًا ومقاومة للمواد الكيميائية. يستخدم في صناعة عبوات الحليب، وزجاجات المنظفات، والأنابيب الصلبة، وبعض ألعاب الأطفال.

2-البولي إيثيلين منخفض الكثافة : يتميز هذا النوع بمرونته وشفافيته. يتم إنتاجه تحت ضغط عالٍ، مما يؤدي إلى تكون تفرعات جانبية في سلاسل البوليمر. هذه التفرعات تمنع السلاسل من التراص بشكل محكم، مما يجعله أقل كثافة وأكثر مرونة. يُعد الخيار الأمثل لصناعة الأكياس البلاستيكية، والأغلفة الغذائية، والزجاجات القابلة للضغط، وعوازل الأسلاك والكابلات.

3-البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة : يجمع هذا النوع بين خصائص الـ HDPE والـ LDPE. يتم إنتاجه بنفس طريقة الـ HDPE ولكن بإضافة “مونومرات مشتركة” (co-monomers) التي تُحدث تفرعات قصيرة في السلاسل البوليمرية. هذا يمنحه مقاومة فائقة للشد والتمزق مقارنة بالـ LDPE. يستخدم بشكل شائع في أغلفة التغليف القابلة للتمدد (stretch films)، وأكياس التسوق، والأغشية الأرضية.

4-أكسيد الإيثيلين (EO): يتم إنتاجه من أكسدة الإيثيلين. يُعد أكسيد الإيثيلين وسيطًا أساسيًا يُستخدم بشكل رئيسي في إنتاج جلايكول الإيثيلين (EG). هذا الأخير مكون رئيسي في صناعة ألياف البوليستر، ومضادات التجمد، وعبوات البلاستيك الشفاف (PET). كما يُستخدم أكسيد الإيثيلين في صناعة المنظفات والمواد الكيميائية المتخصصة، وكلها تشكل جزءًا لا يتجزأ من صناعة البولي إيثيلين ومشتقات الإيثيلين.

5- مونومر كلوريد الفينيل (VCM): يتفاعل الإيثيلين مع الكلور لإنتاج ثنائي كلورو الإيثان، الذي يتم تكسيره حراريًا لإنتاج مونومر كلوريد الفينيل. هذا المونومر هو الوحدة الأساسية لإنتاج بولي فينيل كلوريد (PVC)، وهو بلاستيك متعدد الاستخدامات يُستخدم في صناعة الأنابيب، وإطارات النوافذ، والأرضيات، وعوازل الكابلات الكهربائية.

6-مونومر الستايرين: يُنتج من تفاعل الإيثيلين مع البنزين. الستايرين هو المكون الرئيسي لـ البولي ستايرين (PS)، وهو بلاستيك صلب وصلب يُستخدم في صناعة أدوات المائدة التي تستخدم لمرة واحدة، والتغليف الواقي (مثل الفوم)، ومواد العزل.

7- الإيثانول: يتم إنتاجه عن طريق إضافة الماء إلى الإيثيلين. الإيثانول هو كحول معروف يُستخدم كمذيب، ومضاف للوقود، ومركب وسيط في إنتاج مواد كيميائية أخرى، ويشكل جزءًا مهمًا في صناعة البولي إيثيلين ومشتقات الإيثيلين.

8- ثنائي كلورو الإيثان (EDC): يُعد وسيطًا رئيسيًا في إنتاج مونومر كلوريد الفينيل، كما يُستخدم كمذيب وفي تصنيع مركبات عضوية مكلورة أخرى، مما يعكس الأهمية الكبرى ل صناعة البولي إيثيلين ومشتقات الإيثيلين.

فيديو .. بلمرة الايثيلين

أهمية صناعة البولي إيثيلين ومشتقات الإيثيلين

تُعد صناعة البولي إيثيلين ومشتقات الإيثيلين مؤشرًا رئيسيًا على قوة الاقتصاد الصناعي. فالتنوع الهائل في تطبيقاتها، من التعبئة والتغليف والأجهزة الطبية إلى قطاع البناء والسيارات والمنسوجات، يجعلها جزءًا لا يتجزأ من سلسلة التوريد العالمية. أي تغير في أسعار الإيثيلين يؤثر بشكل مباشر على تكاليف إنتاج عدد لا يحصى من المنتجات. ومع استمرار النمو السكاني والتنمية الصناعية، يظل الطلب على الإيثيلين ومشتقاته في ازدياد مستمر، مما يعزز مكانتها كواحدة من أهم الصناعات الاستراتيجية في العالم.

ختامًا، تعد صناعة البولي إيثيلين ومشتقات الإيثيلين العمود الفقري الذي يدعم عددًا كبيرًا من الابتكارات التي شكلت العالم الحديث وتستمر في رسم معالمه المستقبلية.

مراجع :