تويت
اتلين
Ethylene - Ethylène
الإتلين
الإتلين ethylene فحم هدروجيني صيغته ((C2H4، وهو الحد الأول في سلسلة الألكنات أو الأولفينات، ويحتوي على رابطة مزدوجة بين ذرتي الكربون CH2= CH2 وتجعل منه فعاليته - التي تعزى إلى صفة عدم الإشباع - المنتج الرئيسي في البتروكيمياء[ر.الألكنات].
منشأ الإتلين
يوجد الإتلين بكميات ضئيلة في غازات الأفران العالية ومصانع الكوك، وقد حصل عليه بادئ الأمر بتسخين مزيج من الغول الإتيلي وحمض الكبريت المركز إلى الدرجة 160ْس. وحددت خواصه بعد اكتشافه في غازات الأفران العالية.
أخذ الإتلين في الأربعين سنة الأخيرة مكاناً مرموقاً بين أكثر صناعات تكرير النفط أهمية، إذ يحصل عليه بالتحلل الحراري (التكسير في درجة حرارة مرتفعة من غير وسيط) للغاز والبنزين (الغازولين) وحتى للمازوت (الغازويل)؛ كما يحصل عليه بالتكسير البخاري. ولما كان المادة الأولية المتزايدة النصيب في الصناعة الكيمياوية وفي صناعة اللدائن، فقد غدا ممكناً نقله من المصافي إلى معامل التحويل بخطوط السكك الحديدية أو الشاحنات أو السفن أو بخطوط الأنابيب، وغدا يُخزن بكميات كبيرة لمجابهة زيادة الإنتاج ولدعم التوزيع والاستهلاك.
خواصه الفيزيائية
الإتلين غاز في الحالة الطبيعية لا يتسيل إلا عند الدرجة -104ْس، وهو قليل السمية، يسبب استنشاقه نوماً عميقاً، لذلك يعطى في العمليات الجراحية القصيرة الأمد ممزوجاً بالهواء أو الأكسجين. تنفجر مزائجه بالهواء، عندما تراوح نسبته فيها بين 3٪ و34٪، معطية غاز الكربون وبخار الماء، لذلك يُعد خطراً في الأماكن المغلقة ولاسيما بحضور الأدوات الحارة أو الأجهزة الكهربائية المعرضة لإطلاق الشرر. وهو يُسرعُ نضج الفواكه لذلك يستعمل تجارياً في مخازن الفواكه.
صنع الإتلين
يطلق اسم التحلل الناري Pyrolyis أو التكسير ببخار الماء steam- cracking على طريقة صنع الإتلين، ففي التحلل الناري تتفكك الفحوم الهدروجينية المشبعة المستقيمة السلسلة والموجودة سواء في الغاز الطبيعي أو في شتى قطفات النفط كالبنزين والمازوت تفككاً غير وساطي يرافق الارتفاع الشديد في درجة الحرارة (750 -900ْس) وفي ضغط ضعيف (1-2بار).
ويعتمد تكسير الغاز الشديد الانتشار في الولايات المتحدة على تفاعل أساسي هو نزع الهدروجين من الإتان:
C2H6 → C2 H4+ H2
ويدخل بخار الماء في مدخل الفرن لزيادة سرعة المرور في الأنابيب، وبذلك يتكسر المنتج بعنف، ولا يتركه بخار الماء يمكث في الفرن إلا بضع ثوان، وحين يخرج الناتج يُبرد تبريداً عنيفاً بالتبادل الحراري في مراجل تدعى مراجل الإسقاء quench وذلك لإيقاف التفاعل قبل أن يبلغ مرحلة تكوين الكوك (التكويك).
كيمياء الإتلين
تنفتح الرابطة المزدوجة الواقعة في مركز جزيء الإتلين بسهولة كبيرة لتضم جزيئات الأكسجين أو الكلور، أو لتضم جزيئات إتلين أخرى (التماثر) polymerization.
ويحصل أكسيد الإتلين (CH2)2O بأكسدة الإتيلين رأساً بالهواء أو بالأكسجين. وهو غاز عديم اللون، سهل التسيل، يتبخر في الدرجة 10.7ْس، وهو خطر التداول جداً لأنه يكون مزيجاً صاعقاً في الجو. وهو منتج وسطي عظيم الأهمية يستعمل مادةً أولية في الكثير من الطرائق التي تؤدي إلى نسق كامل من شتى المصنعات كمضادات التجمد والمنظفات والمذيبات والألياف النسيجية التركيبية والموائع الهدرولية للمكابح وناقلات الحركة وغيرها. ويكون الإتلين مع الكلور مركباً وسطياً هو ثنائي كلور الإتان أو كلور الإتلين C2H4Cl2 الذي يعطي كلور الفينيل CH2= CHCl، ويعد هذا الأخير أكثر المواد الأولية في صنع اللدائن أهمية كمتعدد كلور الفينيل (PVC) والراتنجات الفينيلية (الزجاج العازل أو البرانيق أو الجلود الاصطناعية).
يتحد الإتلين بسهولة ويسر بالبنزين C6H6 بحضور كلوريد الألمنيوم وسيطاً لإعطاء إتيل البنزن C6H5 - C2H5، ويعطي هذا بدوره الستيرين C6H5 ـ CH= CH2 بنزع الهدروجين، والستيرين ذو دور أساسي في صناعة المواد اللدنة (متعدد الستيرين polystyrene) والمطاط (مطاط البوتاديين).
يزداد ميل الإتلين يوماً بعد يوم ليحل محل الأستيلين نقطة انطلاق لكيمياء الأستالدهيد ((CH3- CHO والخلات acetates. وقد نافست إماهة الإتلين إلى الغول الإتيلي التخمر الغولي منافسة شديدة.
وتُصنف متماثرات الإتلين في نوعين مختلفين:
- متعدد الإتلين العالي الكثافة (0.96 تقريباً) والذي يُعرف بالمنخفض الضغط أيضاً لأنه يحصل بتفاعل وساطي في الضغط الجوي أو في ضغط قريب من الجوي، وهو يتألف من جزيئات مستقيمة ذات سلاسل طويلة تحوي 500-1000 ذرة كربون.
ويستعمل لقولبه الأشياء الحسنة المتانة والمقاومة للماء في حالة الغليان. وتتم القولبة بالبثق extrusion (القوارير، والصفيحات، والأنابيب، والأفلام والأكياس والكييسات للرزم والتغليف)، أو بالحقن injection (اللعب، وقطع السيارات، والأجهزة المنزلية والصحية)، أو بالانضغاط compression (الصفائح).
- متعدد الإتلين المنخفض الكثافة (0.93 تقريباً) والذي يُعرف بالعالي الضغط أيضاً لأنه يُماثَر في مفاعلات تعمل في ضغوط قد تبلغ عدة آلاف البارات، وقوامه سلسلة طويلة متفرعة تتألف من 800 إلى 2500 ذرة كربون، وهو أكثر ليونة وأقل مقاومة للحرارة من النمط العالي الكثافة، ويتيح بالقولبة الحصول على أشياء متعددة كثيرة الاستهلاك في المنازل أو الصناعات.
بلغ الإنتاج العالمي لمتعدد الإتلين رتبة الخمسة ملايين طن عام 1970، ثم تجاوز إنتاجه إنتاج متعدد كلور الفينيل. كما بلغ إنتاج الولايات المتحدة في عام 1977 من متعدد الإتلين المنخفض الكثافة 2935000 طناً، واستهلك من متعدد الإتلين العالي الكثافة 1657000 طناً.
التخزين والنقل
يتطلب تنوع استعمال الإتلين وانخفاض سعر تكلفته وحدات تكسير ببخار الماء عملاقة قادرة على أن ينتج كل منها 500000 طناً من الإتلين في العام. وقد استكملت عدة تقنيات لتخزين هذا الغاز في الحالة السائلة:
Ethylene - Ethylène
الإتلين
الإتلين ethylene فحم هدروجيني صيغته ((C2H4، وهو الحد الأول في سلسلة الألكنات أو الأولفينات، ويحتوي على رابطة مزدوجة بين ذرتي الكربون CH2= CH2 وتجعل منه فعاليته - التي تعزى إلى صفة عدم الإشباع - المنتج الرئيسي في البتروكيمياء[ر.الألكنات].
منشأ الإتلين
يوجد الإتلين بكميات ضئيلة في غازات الأفران العالية ومصانع الكوك، وقد حصل عليه بادئ الأمر بتسخين مزيج من الغول الإتيلي وحمض الكبريت المركز إلى الدرجة 160ْس. وحددت خواصه بعد اكتشافه في غازات الأفران العالية.
أخذ الإتلين في الأربعين سنة الأخيرة مكاناً مرموقاً بين أكثر صناعات تكرير النفط أهمية، إذ يحصل عليه بالتحلل الحراري (التكسير في درجة حرارة مرتفعة من غير وسيط) للغاز والبنزين (الغازولين) وحتى للمازوت (الغازويل)؛ كما يحصل عليه بالتكسير البخاري. ولما كان المادة الأولية المتزايدة النصيب في الصناعة الكيمياوية وفي صناعة اللدائن، فقد غدا ممكناً نقله من المصافي إلى معامل التحويل بخطوط السكك الحديدية أو الشاحنات أو السفن أو بخطوط الأنابيب، وغدا يُخزن بكميات كبيرة لمجابهة زيادة الإنتاج ولدعم التوزيع والاستهلاك.
خواصه الفيزيائية
الإتلين غاز في الحالة الطبيعية لا يتسيل إلا عند الدرجة -104ْس، وهو قليل السمية، يسبب استنشاقه نوماً عميقاً، لذلك يعطى في العمليات الجراحية القصيرة الأمد ممزوجاً بالهواء أو الأكسجين. تنفجر مزائجه بالهواء، عندما تراوح نسبته فيها بين 3٪ و34٪، معطية غاز الكربون وبخار الماء، لذلك يُعد خطراً في الأماكن المغلقة ولاسيما بحضور الأدوات الحارة أو الأجهزة الكهربائية المعرضة لإطلاق الشرر. وهو يُسرعُ نضج الفواكه لذلك يستعمل تجارياً في مخازن الفواكه.
صنع الإتلين
يطلق اسم التحلل الناري Pyrolyis أو التكسير ببخار الماء steam- cracking على طريقة صنع الإتلين، ففي التحلل الناري تتفكك الفحوم الهدروجينية المشبعة المستقيمة السلسلة والموجودة سواء في الغاز الطبيعي أو في شتى قطفات النفط كالبنزين والمازوت تفككاً غير وساطي يرافق الارتفاع الشديد في درجة الحرارة (750 -900ْس) وفي ضغط ضعيف (1-2بار).
ويعتمد تكسير الغاز الشديد الانتشار في الولايات المتحدة على تفاعل أساسي هو نزع الهدروجين من الإتان:
C2H6 → C2 H4+ H2
ويدخل بخار الماء في مدخل الفرن لزيادة سرعة المرور في الأنابيب، وبذلك يتكسر المنتج بعنف، ولا يتركه بخار الماء يمكث في الفرن إلا بضع ثوان، وحين يخرج الناتج يُبرد تبريداً عنيفاً بالتبادل الحراري في مراجل تدعى مراجل الإسقاء quench وذلك لإيقاف التفاعل قبل أن يبلغ مرحلة تكوين الكوك (التكويك).
كيمياء الإتلين
تنفتح الرابطة المزدوجة الواقعة في مركز جزيء الإتلين بسهولة كبيرة لتضم جزيئات الأكسجين أو الكلور، أو لتضم جزيئات إتلين أخرى (التماثر) polymerization.
ويحصل أكسيد الإتلين (CH2)2O بأكسدة الإتيلين رأساً بالهواء أو بالأكسجين. وهو غاز عديم اللون، سهل التسيل، يتبخر في الدرجة 10.7ْس، وهو خطر التداول جداً لأنه يكون مزيجاً صاعقاً في الجو. وهو منتج وسطي عظيم الأهمية يستعمل مادةً أولية في الكثير من الطرائق التي تؤدي إلى نسق كامل من شتى المصنعات كمضادات التجمد والمنظفات والمذيبات والألياف النسيجية التركيبية والموائع الهدرولية للمكابح وناقلات الحركة وغيرها. ويكون الإتلين مع الكلور مركباً وسطياً هو ثنائي كلور الإتان أو كلور الإتلين C2H4Cl2 الذي يعطي كلور الفينيل CH2= CHCl، ويعد هذا الأخير أكثر المواد الأولية في صنع اللدائن أهمية كمتعدد كلور الفينيل (PVC) والراتنجات الفينيلية (الزجاج العازل أو البرانيق أو الجلود الاصطناعية).
يتحد الإتلين بسهولة ويسر بالبنزين C6H6 بحضور كلوريد الألمنيوم وسيطاً لإعطاء إتيل البنزن C6H5 - C2H5، ويعطي هذا بدوره الستيرين C6H5 ـ CH= CH2 بنزع الهدروجين، والستيرين ذو دور أساسي في صناعة المواد اللدنة (متعدد الستيرين polystyrene) والمطاط (مطاط البوتاديين).
يزداد ميل الإتلين يوماً بعد يوم ليحل محل الأستيلين نقطة انطلاق لكيمياء الأستالدهيد ((CH3- CHO والخلات acetates. وقد نافست إماهة الإتلين إلى الغول الإتيلي التخمر الغولي منافسة شديدة.
وتُصنف متماثرات الإتلين في نوعين مختلفين:
- متعدد الإتلين العالي الكثافة (0.96 تقريباً) والذي يُعرف بالمنخفض الضغط أيضاً لأنه يحصل بتفاعل وساطي في الضغط الجوي أو في ضغط قريب من الجوي، وهو يتألف من جزيئات مستقيمة ذات سلاسل طويلة تحوي 500-1000 ذرة كربون.
ويستعمل لقولبه الأشياء الحسنة المتانة والمقاومة للماء في حالة الغليان. وتتم القولبة بالبثق extrusion (القوارير، والصفيحات، والأنابيب، والأفلام والأكياس والكييسات للرزم والتغليف)، أو بالحقن injection (اللعب، وقطع السيارات، والأجهزة المنزلية والصحية)، أو بالانضغاط compression (الصفائح).
- متعدد الإتلين المنخفض الكثافة (0.93 تقريباً) والذي يُعرف بالعالي الضغط أيضاً لأنه يُماثَر في مفاعلات تعمل في ضغوط قد تبلغ عدة آلاف البارات، وقوامه سلسلة طويلة متفرعة تتألف من 800 إلى 2500 ذرة كربون، وهو أكثر ليونة وأقل مقاومة للحرارة من النمط العالي الكثافة، ويتيح بالقولبة الحصول على أشياء متعددة كثيرة الاستهلاك في المنازل أو الصناعات.
بلغ الإنتاج العالمي لمتعدد الإتلين رتبة الخمسة ملايين طن عام 1970، ثم تجاوز إنتاجه إنتاج متعدد كلور الفينيل. كما بلغ إنتاج الولايات المتحدة في عام 1977 من متعدد الإتلين المنخفض الكثافة 2935000 طناً، واستهلك من متعدد الإتلين العالي الكثافة 1657000 طناً.
التخزين والنقل
يتطلب تنوع استعمال الإتلين وانخفاض سعر تكلفته وحدات تكسير ببخار الماء عملاقة قادرة على أن ينتج كل منها 500000 طناً من الإتلين في العام. وقد استكملت عدة تقنيات لتخزين هذا الغاز في الحالة السائلة: