البتروكيماويات

الكيمياء العضوية هي دراسة المركبات التي تحتوي على الكربون كعنصر أساسي في تركيبها، بينما الكيمياء اللاعضوية تدرس المركبات التي لا تحتوي على الكربون كعنصر أساسي في تركيبها. يتم توظيف الكيمياء العضوية بشكل أساسي في البتروكيماويات والصناعات الكيميائية الأخرى، في حين يتم تحديد استخدامات الكيمياء اللاعضوية بواسطة التعدين وصناعة الأدوية والمبيدات والألياف.

يتعلق الهندسة الكيميائية بدمج المبادئ الكيميائية والحسابية والهندسية لتطوير وتصميم وتشغيل وتحكم في العمليات الكيميائية. تشمل هذه العمليات إنتاج المواد الكيميائية والمنتجات الصناعية والغذاء والأدوية والطاقة والمياه والهواء النقي.

بالنسبة للعمليات الكيميائية العضوية، تشمل الهندسة الكيميائية تطوير وتصميم عمليات إنتاج المواد العضوية مثل البروبيلين والإيثيلين والبوليمرات مثل البوليستر والنايلون. بالنسبة للعمليات الكيميائية اللاعضوية، تشمل الهندسة الكيميائية تطوير وتصميم عمليات إزالة الملوثات والتنقية والتحلية للمياه والهواء والتركيز على تقليل الآثار الضارة على البيئة.

علم التفاعلات في الكيمياء الحرارية هو دراسة التفاعلات الكيميائية التي تتم بمشاركة الحرارة، والتي يمكن أن تؤدي إلى تغيرات في درجة الحرارة والطاقة. وهو يعتمد على مفهوم الحرارة الكيميائية، التي هي الطاقة التي يتم تحريرها أو استهلاكها خلال تفاعل كيميائي. يتضمن علم التفاعلات في الكيمياء الحرارية دراسة القوانين الحرارية، مثل قانون هيتشنز والقانون الثاني للديناميكا الحرارية، وكذلك التطبيقات الصناعية للتفاعلات الحرارية، مثل صهر المعادن والتحولات الحرارية في البتروكيماويات والصناعات الكيميائية الأخرى.

تدرس الكيمياء الفيمتو التفاعلات الكيميائية المعقدة من خلال استخدام تقنيات الطيفية الحديثة، حيث تساعد على قياس الطاقة والزمن اللازمين لتفاعلات كيميائية معينة. وتستخدم هذه التقنيات لتحديد معلمات التفاعل مثل السرعة وآلية التفاعل والكفاءة، وتساعد في فهم الآليات الكيميائية الدقيقة للتفاعلات المعقدة والتي يصعب تحليلها بالطرق التقليدية. كما تتضمن الكيمياء الفيمتو دراسة المفاعلات الحفزية والانتقائية، والتي تلعب دورًا هامًا في تطوير الكثير من الصناعات الكيميائية والحيوية، مثل البتروكيماويات والأدوية والكائنات الحية المعدلة وراثياً.

تتضمن المخاطر الناتجة عن صناعة الحديد والصلب:

1- التعرض للإصابة بالحروق والجروح نتيجة العمل في درجات حرارة عالية والتعامل مع المواد الحارة.

2- التعرض للأمراض التنفسية والجهاز التنفسي نتيجة التعرض للغبار والجزيئات الأخرى المتعلقة بعملية صهر الحديد والصلب.

3- الإصابة بحالات الضغط النفسي نتيجة العمل تحت ظروف قاسية ومناخ صاخب.

4- خطر السقوط والانزلاق في الأماكن المرتفعة والمبللة بمياه الزيت أو الماء.

5- التعرض للإصابة بالأمراض العدوى التي قد تنتقل بين العاملين خلال العمل في المصانع.

6- التعرض للتلوث عند التعامل مع المواد الكيميائية المستخدمة في صناعة الحديد والصلب، مثل الأسيتيلين والأكسجين وغاز البتروكيماويات.

تستخدم صناعة البتروكيماويات العديد من الأنظمة الكيميائية لإنتاج مجموعة متنوعة من المنتجات الكيميائية. أهم هذه الأنظمة الكيميائية هي:

1- عمليات الكراكنغ: يتم استخدام عمليات الكراكنغ لتحويل الهيدروكربونات الثقيلة إلى الهيدروكربونات الخفيفة مثل الإيثيلين والبروبيلين.

2- عمليات الهيدروجينة: تُستخدم هذه العمليات لتحسين وتحسين الكفاءة الوقود الذي يتم إستخدامه في محركات الاحتراق الداخلي عبر تغيير الحالة الكيميائية للزيت الخام وغاز الطبيعي.

3- عمليات التحويل: تَستخدم عمليات التحويل لتحويل مجموعة متنوعة من المنتجات الثقيلة كالبنزين والديزل والمازوت والوقود إلى نفط خام متوسط الوزن.

4- تَستخدم عمليات الإستخلاص لفصل المواد الكيميائية ذات التراكيز المنخفضة، وتَستخدم أساسا في هندسة العمليات الكيميائية الحيوية.

5- تَستخدم تقنيات الكيمياء الحيوية لعمليات التحويل التي تَجري على ثاني أكسيد الكربون لإنتاج مختلف المنتجات المستخدمة في الصناعات البتروكيماويات.

توجد العديد من طرق المعالجة الكيميائية المختلفة وتختلف حسب الصناعة ونوع المنتج المراد إنتاجه. ومن أهم تلك الطرق:

1- التحويل الكيميائي: حيث يتم تحويل المواد الخام إلى منتج نهائي بواسطة تفاعلات كيميائية، ويمكن استخدام هذه الطريقة في صناعات مختلفة مثل البتروكيماويات والأدوية والألياف الاصطناعية والدهانات والأسمدة والأغذية.

2- التنقية الكيميائية: حيث يتم تحويل المواد الخام إلى منتج نهائي بواسطة تنقيتها من الشوائب والملوثات، ويمكن استخدام هذه الطريقة في صناعة الأدوية والمواد الالكترونية والمواد الغذائية.

3- الترشيح الكيميائي: حيث يتم فصل الجسيمات الصلبة عن السائل باستخدام عوامل كيميائية مثل المذيبات المناسبة، ويمكن استخدام هذه الطريقة في صناعة الأدوية والألياف الاصطناعية والمواد الغذائية.

4- التبخير: حيث يتم تحويل السائل إلى بخار بواسطة تسخينه، ويمكن استخدام هذه الطريقة في صناعة الصبغات والأسمدة والأغذية.

5- التحليل الكيميائي: حيث يتم تحليل المركبات الكيميائية إلى مكوناتها المختلفة باستخدام عوامل كيميائية مثل الأحماض والقواعد، ويمكن استخدام هذه الطريقة في صناعة الأدوية والألياف الاصطناعية والمواد الغذائية.

أما إستخدام تلك الطرق في الصناعات، فتختلف حسب نوع الصناعة والمنتج المراد إنتاجه، فعلى سبيل المثال فإن الصناعات البتروكيماوية تستخدم الكثير من تلك الطرق لإنتاج مواد كيميائية مثل الإيثيلين والبولي بروبيلين والبلاستيك، بينما الصناعة الدوائية تستخدم تلك الطرق لإنتاج الأدوية والمستحضرات الصيدلانية.

تتضمن عناصر الكيمياء المتعلقة بالصناعات الكيمائية:

1- العناصر الكيميائية الأساسية مثل الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والكلور والفلور والبروم واليود.

2- المركبات الكيميائية مثل البتروكيماويات (البوليمرات والراتنجات والألياف والمواد اللاصقة) والمواد الكميائية الأساسية (الأحماض والقواعد والمذيبات والمواد المؤكسدة والمخفضة).

3- العناصر النزرة مثل الزئبق والرصاص والكادميوم والزنك والنحاس والفضة والذهب.

4- المعادن الصناعية مثل الألمنيوم والحديد والنيكل والتيتانيوم والفاناديوم والكروم والمنجنيز.

5- المركبات العضوية المعدنية مثل الزيوت الكيميائية والشحم ومواد التشحيم.

6- المبيدات الحشرية والأسمدة والمواد المضادة للأعشاب والجراثيم والفطريات.

تعتبر إيران من أكبر الدول المنتجة للصناعات الكيماوية في العالم، وتمتلك العديد من الشركات الرائدة في هذا المجال، ومن بين هذه الشركات:

1. شركة تصنيع البتروكيماويات الإيرانية (NPC): تعد من أكبر الشركات الكيماوية في إيران، وتنتج البتروكيماويات المختلفة بما في ذلك الإيثيلين والبولي إيثيلين.

2. شركة تصنيع الكيماويات الأصيلة الإيرانية (PIPC): تصنع المواد الكيماوية الأساسية مثل الأمونيا والنترات واليوريا.

3. شركة تصنيع المواد الكيماوية الشرقية الإيرانية (EIED): تنتج المواد الكيماوية المختلفة، بما في ذلك الصناعات الغذائية والصيدلانية والوقود.

4. شركة البتروكيماويات الإيرانية (IPCC): تنتج الكيماويات المختلفة من المعادن والبلاستيك والألياف.

5. شركة تصنيع الكيماويات الوطنية الإيرانية (NIPC): تصنع المواد الكيماوية المختلفة بما في ذلك البلاستيك والمطاط والكيماويات البترولية.

يتم استخدام السيراميك في الصناعات الكيميائية بسبب أدائها الممتاز في الظروف القاسية، بما في ذلك الحرارة العالية والتآكل الكيميائي. يستخدم السيراميك على نطاق واسع في صناعات مثل البتروكيماويات والصيدلانية والإلكترونيات والطاقة.

تستخدم السيراميك كمواد تغطية في المعدات الكيميائية مثل الأواني والأنابيب والصمامات والمكونات الأخرى التي تتعرض للتآكل الكيميائي الشديد. كما تستخدم السيراميك في صناعة المواد الكيميائية المعرضة لدرجات حرارة عالية، مثل الزجاج والسيراميك.

بالإضافة إلى ذلك، يستخدم السيراميك في صناعة البطاريات والخلايا الشمسية والكسوة الحرارية والأدوات الكهربائية عالية الترددات والأجهزة الطبية. وبما أن السيراميك قوي وخفيف الوزن وعازل للحرارة والكهرباء، فإنه يتم استخدامه في العديد من التطبيقات التكنولوجية المتقدمة.

تستخدم تقنية SS في العديد من الصناعات المختلفة، بما في ذلك:

1. الطب: يستخدم التقنية في تصنيع الأدوية والمستحضرات الصيدلانية الحيوية.

2. الزراعة: يستخدم في تحسين نوعية العديد من المحاصيل وتحسين عمليات إنتاج الحيوانات البرية.

3. البيئة: يمكن استخدامها في معالجة المياه والتقليل من النفايات وتحسين جودة الهواء.

4. الصناعات الكيميائية: تستخدم SS في إنتاج مواد البوليمر والبلاستيك والورق والألياف.

5. التعدين: يمكن استخدام SS في تعدين الفحم والنحاس والذهب والحديد.

6. السيارات: يمكن استخدام SS في تصنيع المحركات وأجزاء أخرى في السيارات.

7. الطيران: يمكن استخدام SS في تصنيع محركات الطائرات والأجزاء الأخرى.

8. البتروكيماويات: يستخدم في تحويل المواد الخام إلى منتجات بتروكيماوية كالكيماويات الحيوية.