Cum se produce plasticul

Ochiometric privind lucrurile, aproape o treime din suprafața rafinăriei Petromidia este ocupată de partea de petrochimie, unde anumite produse secundare ale prelucrării țițeiului sunt utilizate pentru a produce, în cele din urmă, plastic.

Am scris în detaliu despre cum se obțin benzina, motorina, gazele petroliere lichiefiate și combustibilul pentru avioane. Pe același model, iată cum lucrează și partea de petrochimie a rafinăriei. Petromidia a rămas singurul producător de produse petrochimice din România, după închiderea Arpechim Pitești în 2011.

Trei produse se obțin aici:

1. polipropilena (PP)
2. polietilena de joasă presiune (PJP)
3. polietilena de înaltă presiune (PIP)

Produsele finale sunt sub formă de granule de mici dimensiuni ce sunt ambalate în saci și vândute în industrie, unde acestea sunt topite, colorate și turnate în formele necesare. Unii fac bordul de la mașină din plastic, alții sticle, alții tot felul de folii. Bănuiesc că nu e cazul să vă spun cât de multe obiecte se fac din plastic; majoritatea plasticului se produce din cele trei produse de mai sus.

Vă spuneam în articolul anterior că în procesul de rafinare a țițeiului se obține păcură, din care se obține apoi o substanță numită distilat de vid curățat. Aceasta intră în Instalația de Cracare Catalitică, de unde rezultă un amestec de benzine, gaze petroliere și două tipuri de motorină. Gazele respective, un amestec de propan și propilenă, reprezintă una dintre materiile prime în petrochimie.

POLIPROPILENA

Se pornește cu acel amestec de propan și propilenă, din care ultima trebuie separată și purificată. Separarea se face prin piroliză, o cracare la temperaturi înalte a lanțurilor de carbon. Ulterior, propilena intră în Instalația de Olefine, unde alte reacții chimice îi cresc puritatea până la 99,6—99,7%, o puritate la care poate fi polimerizată, și elimină alte substanțe ce ar “otrăvi” această viitoare operațiune.

Polimerizarea este reacția chimică prin care se formează lanțuri moleculare foarte lungi, iar în acest caz propilena devine polipropilenă.

Reacția are loc în prezența unui catalizator și în mediu de hexan. Catalizatorul este o substanță bazată pe titaniu pe suport de magneziu și costă vreo 300 de dolari per kilogram, dar este foarte eficient: 1 gram de catalizator duce la formarea a 28 de kilograme de PP, un randament bun.

Lanțul de producție utilizează trei reactoare în care se introduce propilenă lichidă, catalizatorul respectiv și hexan, care-i un alt produs lichid obținut în rafinărie. Șirul de reactoare (trei din cele patru din imaginea de mai jos) lucrează la temperaturi între 72 și 78 grade Celsius și presiuni între 11,5 și 5 bari.

(clădirea galbenă este instalația de producție, înaltă de 5 etaje; în dreapta ei se află reactoarele D201-D204, iar rezervoarele albe conțin hexan și alte produse necesare reacției; în stânga, silozurile cenușii stochează produsul final)

La ieșirea ultimului reactor, o centrifugă separă PP-ul de hexan. Polipropilena se usucă și arată ca o pudră densă, apoi se topește pentru a deveni o pastă albă care, la final, este răcită cu apă și devine solidă în același timp în care o mașinărie ce arată ca o mașină de tocat carne folosește cuțite pentru a o tăia în acele bobițe mici ce reprezintă produsul final.

Iată o mașinărie oprită și o gură de vizitare deschisă. Se vede cum ieșea acea pastă, iar cuțitul din stânga avansează până la zona de ieșire a pastei, unde taie pe loc polipropilena în granule.

Cum spuneam, acestea sunt vândute la saci de 25 kg către diverse fabrici mici și mari care apoi la topesc, le colorează și produc mii de diverse produse din ele. Prea multe, dacă mă întrebați pe mine, că am scris cu alte ocazii cum o mare parte din plasticul din lume este utilizat o singură dată și apoi aruncat, iar reciclarea sa încă nu este bine pusă la punct.

POLIETILENA DE ÎNALTĂ PRESIUNE

Se mai numește și polietilenă de joasă densitate (LDPE în engleză), dar să folosim denumirea din titlu și acronimul PIP. Probabil că vă întrebați ce înseamnă presiune înaltă. La Petromidia, 3000 de bari, aproape de 3000 de ori presiunea atmosferică normală.

Asta e o presiune foarte mare și, pentru instalația PIP, la Petromidia se folosește cel mai puternic compresor din România, un echipament de 6,8 megawați putere instalată și care ocupă aceeași suprafață ca un apartament. Există un compresor primar ce ridică presiunea la 250 bari și predă sarcina mai departe celui secundar, care ridică până la aproximativ 3000 bari.

(compresorul primar și cel secundar)

Să construiești un reactor în care să menții o asemenea presiune este destul de complicat, dar din fericire pentru PIP se pot utiliza reactoare tubulare, adică o conductă foarte lungă în care este introdusă etilenă și, sub presiunea de 3000 de bari, iese polietilenă la celălalt capăt.

La Petromidia, acest reactor tubular de polimerizare are 1.180 de metri și este construit sub formă de zig-zag, schimbările de direcție asigurând și omogenizarea reacției. Tubulatura în sine are doar 4 centimetri în diametru, dar este bine armată și izolată termic pentru a menține uniformitatea reacției. Întreaga tubulatură stă înconjurată de ziduri de protecție.

9 tone de etilenă intră în fiecare oră în reactor. Alimentarea cu etilenă este un alt subiect interesant. Aceasta este aprovizionată în stare lichidă, la -102 grade Celsius. Așa vine de pe vapor, ținută constant la această temperatură, iar Petromidia are toată linia de criogenie necesară pentru a o transporta menținând-o la -102 grade C de la dana portuară în rezervoarele de etilenă și spre instalațiile de petrochimie în care este utilizată. În reactor se introduce în formă gazoasă.

În total, 32 de tone de etilenă sunt în interiorul reactorului tubular, iar la capăt iese polietilenă cu un randament de 25%. 70.000 de tone sunt produse în fiecare an, iar sistemul este asemănător cu cel de la PP, adică pasta vâscoasă este răcită și tăiată simultan sub formă de mici biluțe.

POLIETILENA DE JOASĂ PRESIUNE

Se mai numește și polietilenă de înaltă densitate (HDPE în engleză). Mie diferențele mi s-au părut infime. Polietilena de joasă densitate are o densitate de 0,92, cea de înaltă densitate de 0,95. Metoda de producție diferă complet, ceea ce dovedește cât de complexă este chimia.

(după cum spuneam, o rafinărie este plină de conducte ce transportă diverse substanțe și reactoare ce le transformă)

PJP-ul se produce la doar 4-8 bari în reactoare, în mediu de hexan. Etilena gazoasă, combinată cu propilenă polimerizabilă sau 1-butenă se transformă în polietilenă de joasă presiune, de unde urmează același proces de transformare în mici biluțe ușor de transportat.

Odată finalizată producția, produsele finite sunt stocate în silozuri mari verticale, de culoare cenușie.

Petromidia are acolo și o linie de împachetare, cu mașinării ce derulează role de saci pe care îi umplu automat cu produsul finit, îi lipesc și îi paletizează, de unde sunt gata de transport. În jur de 200.000 de tone pleacă în total per an din zona de petrochimie. Variind diverși parametri ai reacției sau introducând diferite substanțe în reactoare se obțin diverse tipuri de PP, PIP și PJP. 200 de oameni lucrează aici în 5 ture, instalațiile fiind imposibil de oprit fără a necesita ulterior lucrări de curățare în vederea repornirii.

Guma de mestecat se face cu polietilenă, apropo, dar nu știu de care tip. Și apropo, din petrol se obțin o mulțime de alte produse; la rafinăria Vega, de exemplu, fac bitum, uleiuri, ceva numit white spirit, aditivi pentru diverse industrii și multe altele. E un lichid miraculos, acest țiței. Chiar mă întreb dacă din altă substanță se obțin la fel de multe produse diferite.