مراحل إنتاج البولي إيثيلين : 4 عمليات أساسية لصناعة متكاملة

يُعد البولي إيثيلين جزءًا لا يتجزأ من نسيج حياتنا اليومية، ويدخل في العديد من التطبيقات الصناعية والاستهلاكية و تمر مراحل إنتاج البولي إيثيلين عبر 4 عمليات أساسية لتحويل المادة الأساسية، وهي غاز الإيثيلين، إلى مادة صلبة بالغة الأهمية، وهذه الرحلة لا تُشكل أساس صناعة البلاستيك الحديثة فحسب، بل تُغذي عددًا لا يُحصى من الصناعات الحيوية الأخرى، بفضل خصائصه الفيزيائية والكيميائية الممتازة.

ويوضح هذا المقال مراحل إنتاج البولي إيثيلين بدءًا من التحول العمليات الكيميائية والهندسية الدقيقة حتى يصبح منتجًا صلبًا ومتعدد الاستخدامات يفتح آفاقًا واسعة في مختلف القطاعات.

مراحل إنتاج البولي إيثيلين 

1- تحضير المادة الأولية (الإيثيلين)

تبدأ مراحل إنتاج البولي إيثيلين بتحضير المواد الأولية الأساسية وهي الإيثيلين، الذي يتم استخراجه عادة من الغاز الطبيعي أو النفط الخام.

الإيثيلين هو مركب هيدروكربوني بسيط يُستخدَم كنقطة البداية في إنتاج مجموعة واسعة من المواد البلاستيكية.

يتم تحضير الإيثيلين عبر عمليات تكرير وتحليل المواد الخام وتحويلها إلى إيثيلين عبر عملية تُعرف بالتكسير البخاري.

• من النفط الخام: يتم عبر عملية التكسير الحراري (Cracking) للبترول، حيث يتم تسخين الهيدروكربونات الثقيلة إلى درجات حرارة عالية جدًا (عادةً ما بين 750 و 950 درجة مئوية) في وجود بخار الماء، يؤدي هذا التسخين إلى تكسير الجزيئات الكبيرة إلى جزيئات أصغر وأكثر بساطة، بما في ذلك الإيثيلين.
• من الغاز الطبيعي: يمكن الحصول على الإيثيلين أيضًا من مكونات الغاز الطبيعي مثل الإيثان. يتم فصل الإيثان ثم تكسيره حراريًا لإنتاج الإيثيلين  بعد عملية التكسير، يتم تنقية الغاز الناتج لفصل الإيثيلين عن الغازات الأخرى مثل البروبيلين والميثان، لضمان الحصول على مونومر نقي بدرجة عالية، وهو أول خطوة في مراحل إنتاج البولي إيثيلين وهو أمر ضروري لنجاح عملية البلمرة.

2- البلمرة

بعد تحضير الإيثيلين، في المرحلة الأولي من مراحل إنتاج البولي إيثيلين يتم إدخاله في عملية تسمى البوليمرية، وهي عملية كيميائية تتضمن دمج جزيئات الإيثيلين معًا لتشكيل سلاسل طويلة من البولي إيثيلين.

ويمكن أن تتم هذه العملية بطرق مختلفة، ولكن الطرق الأكثر شيوعًا هي البلمرة ذات الضغط العالي والبلمرة ذات الضغط المنخفض. في البلمرة ذات الضغط العالي، يتم استخدام الضغط العالي ودرجات الحرارة المرتفعة لتحفيز التفاعل. أما في البلمرة ذات الضغط المنخفض، فيُستخدم محفز لتحفيز التفاعل في درجات حرارة وضغط أقل و هناك عدة طرق لإنتاج البولي إيثيلين، تختلف في الظروف (الضغط والحرارة) ونوع المحفز المستخدم، مما يؤدي إلى إنتاج أنواع مختلفة من البولي إيثيلين ذات خصائص مختلفة.

• بلمرة الضغط العالي (HPPE) : تُستخدم هذه الطريقة كأحد مراحل إنتاج البولي إيثيلين (منخفض الكثافة -LDPE) و تتم العملية تحت ضغط عالٍ جدًا (1000-3000 بار) ودرجة حرارة عالية نسبيًا (80-300 درجة مئوية) و ينتج عن ذلك بوليمر أقل كثافة وشفافية، وله درجة انصهار منخفضة ومرونة عالية، مما يجعله مثاليًا لصناعة الأكياس البلاستيكية والأفلام.
• بلمرة الضغط المنخفض (LPE) : تُستخدم هذه الطريقة كمرحلة ثانوية من مراحل إنتاج البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) والبولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE) و تتم العملية تحت ضغط منخفض (أقل من 100 بار) ودرجة حرارة منخفضة نسبيًا (20-150 درجة مئوية).

3- المعالجة والتصنيع

بعد انتهاء المرحلة الثانية من مراحل إنتاج البولي إيثيلين وهي عملية البلمرة يكون المنتج عبارة عن مسحوق أو حبيبات من البولي إيثيلين ، يتم تحويل البولي إيثيلين إلى شكل مادة صلبة يمكن معالجتها واستخدامها في تطبيقات متعددة.

ويتم تشكيل البولي إيثيلين وضبط خصائص المنتج النهائي ليجعله مناسبًا لاستخدامات مختلفة في الصناعة يتم بعد ذلك معالجة هذه الحبيبات لتصبح منتجات نهائية.

• التكوير: يتم صهر البوليمر وتمريره عبر قوالب خاصة لتشكيل حبيبات صغيرة ومتجانسة.
• الخلط: : يمكن إضافة مواد مختلفة إلى الحبيبات لتحسين خصائصها مثل مثبتات الأشعة فوق و البنفسجية(UV stabilizers) و مضادات الأكسدة  و الأصباغ لإعطاء المنتج الألوان المطلوبة.

4- تشكيل المنتج النهائي 

هي المرحلة الأخيرة من إنتاج البولي إيثيلين، إذ يتم تحويله إلى المنتج النهائي باستخدام عدة طرق، أبرزها طرق الحقن والنفخ.

وتمكّن هاتان الطريقتان من تصنيع مجموعة متنوعة من المنتجات بأشكال وأحجام متعددة، مناسبة لاستخدامات صناعية واستهلاكية متنوعة.

ختامًا؛ تُظهر مراحل إنتاج البولي إيثيلين مدى دقة العمليات التي تقف وراء مادة أساسية في حياتنا، ومع تزايد الوعي البيئي، يصبح من الضروري التركيز على التحديات المستقبلية، مثل تحسين كفاءة الإنتاج وإيجاد حلول مبتكرة لإعادة التدوير، لضمان استدامة هذه الصناعة الحيوية الهامة.

فيديو .. مدير مصنع إنتاج البولي إيثيلين يوضح مراحل الإنتاج وأنواعه وحجم إنتاج “البولي إيثيلين”