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缺氧石油怎么变塑料

发布时间: 2022-05-09 14:22:04

‘壹’ 石油枯竭后,拿什么生产塑料

如果有一天石油资源耗尽,高分子产业怎么办?很多小伙伴可能并不清楚高分子产业与石油产业有什么联系。其实很好理解,所有高分子材料都是来自于相应的单体,比如聚乙烯的单体是乙烯,乙烯怎么来的?石油的裂解。再比如PET(绝大多数矿泉水瓶的成分),单体之一是对苯二甲酸衍生物,前体是对二甲苯(这个东西就是被广大无知群众妖魔化的PX),对二甲苯怎么来的?也是从石油里炼出来的。所以说,高分子工业是建立在石油工业之上的。如果没有了石油,所谓巧妇难为无米之炊,整个高分子工业,甚至整个现代文明生活必将受到极大影响。

怎么办?科学家与工程师们都愁坏了。真要有那么一天,大家都没工作了,估计穷的都要吃树皮了。

好在天无绝人之路,虽然石油枯竭那一天还还很遥远,但是有识之士还是想出了一些办法,答案就在“树皮”,这一类可再生资源。什么意思呢?以往聚合物材料的单体最原始原料不都是来自于石油吗,那就想想办法看看其他地方能不能找到这些初始的原料呢。找来找去就发现,利用植物和微生物就可以制备很多初始的化工原料啊,这么多年来这些植物一岁一枯荣的真是白白浪费掉了,不过好在它们可以春风吹又生;顺手科学家们又看了看植物体内还有啥好东西呢?这一找不要紧,发现植物里面还有通过石油工业无法规模生产的单体或聚合物。这里我们要注意到,人们只需要解决一些上游原料的来源,许多下游化学品来源问题变迎刃而解,进而衍生出更加多样的聚合物种类。如下图。

其他类似的多糖类聚合物,比如甲壳素(就是虾类、甲壳虫类身上硬壳的主要成分)、壳聚糖(脱乙酰基的甲壳素)、淀粉类,以及木质素、木质素纤维,都是化学家们的重点研究对象,已经取得了不错的研究成果。

好了,说了这么多好听的,也要泼点冷水了。可再生资源聚合物虽然前景广阔,但是要想全面实现产业化阻碍也不小。

最实际的问题,就是生产成本问题。虽然企业家们天天被变来变去的石油原料化学品价格搞得焦头烂额,但是平均起来还是比全新路线的可再生聚合物明显便宜。就如同前面所说,在还没有火烧眉毛的时代,大多数企业,尤其是中小型企业,其实并不愿意去改变生产工艺,今朝有酒今朝醉嘛。另一方面,生产成本的提高也就意味着终端产品价格的提高,并不是所有人都会为了绿色产业发展而买这笔账。

其次,那些新型结构的高分子材料,它们的性能跟现有的产品是否有足够的可比性?尤其是很多生物基原料中氧元素的含量是比较高的,与传统的聚乙烯、聚丙烯类全碳链聚合物相比更加易燃、热稳定性和水解稳定性也更差。这些都是要考虑的问题。

再次,从上面所述的也可以看出来,生物基的方法很多是要使用粮食的。这个问题就比较严峻了,全世界还有那么多人食不果腹,尤其是非洲弟兄们还处于水深火热之中,又要把粮食分去一部分来用于化工生产,你让非洲兄弟怎么想?何况本来世界上用于生产粮食的耕地就少的可怜。因此,尽可能少地占用耕地,尽可能不使用粮食作物作为原料来源都是要面临的问题。

参考文献:

1. Gallezot, P., Conversion ofbiomass to selected chemical procts. Chem. Soc. Rev. 2012, 41(4), 1538-1558.

2. Byrne, C. M.; Allen, S. D.;Lobkovsky, E. B.; Coates, G. W., Alternating Copolymerization of Limonene Oxideand Carbon Dioxide. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126 (37),11404-11405.

3. Kember,M. R.; Williams, C. K., Efficient Magnesium Catalysts for the Copolymerizationof Epoxides and CO2; Using Water to Synthesize Polycarbonate Polyols. J. Am.Chem. Soc. 2012, 134 (38), 15676-15679.

4. Lu,X.-B.; Ren, W.-M.; Wu, G.-P., CO2 Copolymers from Epoxides: Catalyst Activity,Proct Selectivity, and Stereochemistry Control. Acc. Chem. Res. 2012,45 (10), 1721-1735.

5. Gandini,A.; Lacerda, T. M., From monomers to polymers from renewable resources: Recentadvances. Progress in Polymer Science 2015, 48, 1-39.

6. Rockstrom, J.; Steffen, W.;Noone, K.; Persson, A.; Chapin, F. S.; Lambin, E. F.; Lenton, T. M.; Scheffer,M.; Folke, C.; Schellnhuber, H. J.; Nykvist, B.; de Wit, C. A.; Hughes, T.; vander Leeuw, S.; Rodhe, H.; Sorlin, S.; Snyder, P. K.; Costanza, R.; Svedin, U.;Falkenmark, M.; Karlberg, L.; Corell, R. W.; Fabry, V. J.; Hansen, J.; Walker,B.; Liverman, D.; Richardson, K.; Crutzen, P.; Foley, J. A., A safe operatingspace for humanity. Nature 2009, 461 (7263), 472-475.

7. Chung, W. J.; Griebel, J. J.;Kim, E. T.; Yoon, H.; Simmonds, A. G.; Ji, H. J.; Dirlam, P. T.; Glass, R. S.;Wie, J. J.; Nguyen, N. A.; Guralnick, B. W.; Park, J.; Somogyi?rpád; Theato,P.; Mackay, M. E.; Sung, Y.-E.; Char, K.; Pyun, J., The use of elemental sulfuras an alternative feedstock for polymeric materials. Nat. Chem. 2013,5 (6), 518-524.


本文首发于微信公众号“高分子文献速递”,作者娃哈哈。转载请与该公众号联系。

‘贰’ 你们知道石油是怎么形成的吗

石油的原料是生物的尸体,生物的细胞含有脂肪和油脂,脂肪和油脂则是由碳、氢、氧等3种元素组成的。生物遗体沉降于海底或湖底并被淤泥覆盖之后,氧元素分离,碳和氢则组成碳氢化合物。

我们已经在地球上发现3000种以上的碳氢化合物,石油是由其中350种左右的碳氢化合物形成的,比石油更轻的碳氢化合物则成为天然气。煤矿与石油的成因很类似,但煤是植物的化石,又是固态。

大量产生碳氢化合物的岩石即称为“石油源岩”。埋没于地中的石油源岩受到地热和压力的影响,再加上其他多种化学反应之后就产生石油,而石油积存于岩石间隙之间便形成油田。

地壳变动而石油生成

我们最近逐渐了解地球内部的变化与石油的生成有十分密切的关系,在描述此种关系之前,让我们先来了解一下地球内部的状况。

地球的半径大约是6400公里,覆盖地球表面的地壳下方是由岩石形成厚达2900公里的“地慢”,其下方则是由金属形成的“地核”,并以大约5100公里深处分界,分为“外核”与“内核”。外核主要是由液态金属铁组成,内核则主要是固态铁。 地球表面铺满坚硬的“板 块”,厚度约有100公里,是由向上喷出的“洋脊”产生的,’在 缓缓移动到“海沟”后就沉降于 另一板块下方。 80年代后期,人们学会捕捉地震波传递到地球内部时的立体图,于是发现令人惊讶的地慢活动状况。高温又巨型的上升流“超级卷流”由地底涌上后,以蘑菇形态分别存在于夏威夷和非洲大陆正下方。此外,低温的巨型下降流“冷卷流”则以水滴形态占据亚洲大陆及南美洲大陆正下方的冷卷流似乎是沉降到地函底部。

我们现在的知道的是,地幔内部落热对流是以冷卷流向超级卷注移动的形态而形成的。此种运动不仅影响板块运动,似乎也对整个地球的地质和环境的变化产生很大的影响。

超级卷流是石油制造者?

现在全球生产的石没之中,有60%是产生了恐龙称霸地球时期所形成的石油源岩,所形成的“黑色页岩”则遍布世界各地。黑色页岩主要是由未经氧化的藻类等浮游植物遗骸堆积而成。由此可知当时必须有可让浮游植物繁殖又不会产生氧化的缺氧环境条件,大量的黑色页岩才会形成。

最近发现,石油源岩在此时代的形成似乎与超级卷流运动的活化可以促使由地下涌出的地幔物质所形成的洋脊体积增大,海面因而上升,使得较低的陆地变成浅海,而浅海则具有可当石油原料的藻类等浮游植物极易繁殖的环境。

浅海地区的藻类等浮游植物因而出现大幅增加和大量死亡的现象,周围的细菌为分解其残骸而消耗氧气,于是出现了缺氧环境。

地球温暖化也会改变深层海水的流动状况,由于高纬度地区与低纬度地区海水的温度高低不同,较低温但含有丰富氧气的高纬度地区深层海水会流向低纬度地区海洋。但地球温暖化的现象减少。氧气较少的海域因而扩大,无法氧化的浮游植物便逐渐堆积,所留下的大量有机物则形成石油源岩。

生物的演化改变了石油的性质

由于石油的原料是生物的遗骸,因此调查石油的性质便可以得知古老时期的生物演化过程和地球环境历史。

生命的演化大概有下述的过程。生命是于38亿年前诞生,并逐渐地进行演化,到了距今5亿5000万年前的古生代寒武纪时期,爆发性的演化才开始,大约4亿4500万年前,生命也登上了陆地。

4亿4000万年至4亿年前时期,石油源岩的主要成分是当时繁茂的浮游植物所形成的耐碳氢化合物。另一方面,羊齿类植物在此时期繁琐盛于海岸近处,因此以陆上植物为原料的石油源岩也出现了。

2亿9000万年前,广大的陆地普遍出现由裸子植物组成的森林,并到处形成被沼泽地包围的湖沼,藻类便在湖沼中开始繁殖。由此也产生了以藻类为原料的新种石油源岩,这也是陆上植物的繁盛促使新性质石油源岩诞生的一例。

9000万年前时期,被子植物和针叶树林开始逐渐扩张到高纬度地区和高地,因而出现以陆地木材为原料的石油源岩。另一方面,树木的树脂成为轻质原油的原料,形成新的石油源岩。针叶树林的增加竟使得木材取代了藻类,成为石油源岩的主要原料。

最近石油性质的分析技术有长足的进步,我们已逐渐可以取得有关石油原料性质,以及由热能引起的变化过程等的详细资料。由此种资料即能进一步了解原料生物遗骸逐渐堆积时的环境状况。

大约1亿7000万年到200万年前所发生的全球性规模“阿尔卑斯造山运动期”也造出了巨油田,在此时期,分布于广大范围的1亿年前前后形成的石油源岩都没入地中。现有的石油和天然气有大约3分之2就是此时期形成的。

‘叁’ 缺氧 石油和原油的区别

1、概念不同:石油是指气态、液态和固态的烃类混合物,具有天然的产状。把未经加工处理的石油称为原油。

2、颜色不同:石油是一种粘稠的、深褐色液体,被称为工业的血液。原油是一种黑褐色并带有绿色荧光,具有特殊气味的粘稠性油状液体。

3、主要成分不同:石油主要成分是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。是地质勘探的主要对象之一。 原油主要成分是碳和氢两种元素,,还有少量的硫、氧、氮和微量的 磷、砷、钾、钠、钙、镁、镍、铁、钒等元素。

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原油投资注意事项:

1、止损是对交易账户的重要保护。由于原油行情的走势具有无限可能,而人的认识往往存在一些局限性,因此单靠自身的思考是不足以应对原油市场的。

2、在仓位已经处于盈利的情况下,投资者不妨设置浮动盈利来等待行情进一步朝着有利方向运行,从而在保障既得利润的基础上获取更大的利润。

3、原油投资属于高回报的投资品种,那么交易中自然存在诸多风险。投资者在交易前必须考虑到投资风险的可能性,仓位设置应合理,不宜过大。

4、位原油投资者的交易习惯和时间都不一样,炒原油时要根据自身的特点来选择原油投资品种。但是,很多投资者并不以为然,往往是觉得哪个品种更容易赚钱就盲目入市,忽视对自身的了解。

参考资料来源:网络-原油

参考资料来源:网络-石油

‘肆’ 石油是如何变成塑料制品的

塑料工业包括树脂生产、塑料制备和塑料制品生产三个部分。

式中的n表示由n个乙烯分子聚合起来。从中可以看出,加成反应的特点是聚合物的元素组成与原料单体相同。

缩聚反应是在反应过程中,除形成高聚物外,同时还产生水、醇、氨等低分子副产物,聚合物的组成与原料单体不一样,如己二胺与己二酸缩聚成聚酰胺66(尼龙66或聚己二酰己二胺):

单体经过聚合反应后可得到分子量很大(一般为104~106)的高分子聚合物,合成树脂就是一类高分子聚合物。树脂按受热后性质变化不同可分成两大类:一类叫热塑性树脂,另一类是热固性树脂。热塑性树脂受热后可软化、流动、能多次反复塑化成型,如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚等;热固性树脂在加工前具有可溶、可熔的性质,但在加热、加压和固化剂的作用下可以固化成为不溶、不熔、不能再次加热软化的产品,酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、不饱和树脂等属于此类树脂。

树脂怎么变成塑料呢?当今社会对塑料制品提出了越来越高的要求,既要求性能好又要价格低廉,既要耐高温又要易加工,既要有好的刚性又要有好的抗冲性能等,如用单一的合成树脂制造塑料,在性能上很难同时满足多样化、高品质的要求。人们通常采用“改性”的方法,在合成树脂中加入各种各样的添加剂,就如同家里烹饪时要加入各种调料,使菜肴风味各异一样,改变性能使种类有限的单一树脂变成成千上万种具有各种优良性能的新型材料,从而满足不同领域、不同方面的要求。

塑料工业最后一步是塑料成型,是将塑料变成具有一定形状而又有使用价值的物件或定型材料。塑料成型过程大致如下:首先将聚合物粒料或粉料转变为可塑性的流动态,一般是通过加热熔融或配成溶液、乳液或糊,然后将流动的塑料充满模具型腔,或流延成膜,或经喷丝头喷丝等,成型后冷凝固化。对于纤维和薄膜还要经过拉伸取向、退火、淬火等后加工处理,以便达到稳定的制品形状和所要求的使用性能。从这里可以看出,树脂既可制成塑料制品,也可制成纤维。

‘伍’ 塑料是怎么用石油制成的

塑料大部分是利用石油等化石原料提炼后的副产品经过聚合作用形成的高分子聚合物。热塑性塑料如聚烯烃系统的合成树脂,是石油化学工业的直接产物。所谓聚烯烃塑料,是各种单体为烯烃的塑料总称。主要品种有聚乙烯、聚丙烯等。聚乙烯塑料,表面光滑,触摸感觉如同石蜡,其成分亦与石蜡相似,耐腐蚀。塑料软包装的材料基本上是以石油提炼后的副产品为原料加工而成的基材。如:BOPP、CPP、CPE、 IPE、LDPE、PET、PP、NY、甲苯、油墨、胶水等这些材料无一不与石油紧密相关。塑料软包装产品的价值比重中,其中材料成本占其总成本的80%,占销售额的60%左右,故塑料软包装的产品成本与石油价格呈正相关关系。

‘陆’ 石油如何变成塑料的

石油里面经过断烧之后提炼就可以制成塑料制品,因为塑料制品完全是由石油的分子来提炼制成的

‘柒’ 石油可以生产塑料吗

可以。

石油的成油机理有生物沉积变油和石化油两种学说,前者较广为接受,认为石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成,属于生物沉积变油,不可再生;后者认为石油是由地壳内本身的碳生成,与生物无关,可再生。石油主要被用来作为燃油和汽油,也是许多化学工业产品,如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。

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石油的成分主要有:油质(这是其主要成分)、胶质(一种粘性的半固体物质)、沥青质(暗褐色或黑色脆性固体物质)、碳质。石油是由碳氢化合物为主混合而成的,具有特殊气味的、有色的可燃性油质液体。

严格地说,石油以氢与碳构成的烃类为主要成分。构成石油的化学物质用蒸馏能分解。石油作为加工的产品,有煤油、苯、汽油、石蜡、沥青等。严格地说,石油以氢与碳构成的烃类为主要成分。分子量最小的4种烃,全都是煤气。

‘捌’ 石油科普:石油是怎样变成塑料制品的

塑料工业包括树脂生产、塑料制备和塑料制品生产三个部分。树脂的制造过程就是把许多小分子原料(单体)通过聚合反应连接起来,变成高分子化合物。如按单体元素组成和结构变化来分,可将聚合反应分为加聚反应和缩聚反应。

单体加成聚合起来的反应称为聚合反应,如聚乙烯,把乙烯(单体)的双链打开,让每个乙烯分子手拉手就形成聚乙烯。缩聚反应是在反应过程中,除形成高聚物外,同时还产生水、醇、氨等低分子副产物。

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塑料制品使用注意事项:

1、塑料制品的使用环境,如耐温、耐寒、食品卫生、耐磨等。

2、塑料的物理机械性能,如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性以及对应力的敏感性等。

3、塑料的成型工艺性,如流动性、结晶速率,对成型温度、压力的敏感性等。

4、 塑料制品在成型后的收缩情况,变形情况等。

‘玖’ 废塑料可以炼油吗原理是什么

塑料是可以炼油的。
塑料是由树脂(或在加工过程中用单体聚合)为重要组成成分,以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅助成分组成的。常见的废塑料主要是塑料生活垃圾,根据废旧塑料的组成成分可知,废旧塑料是可以炼油的。经过催化裂解技术废塑料炼油设备处理之后可以得到塑料油与炭黑。炼出来的油可以用到水泥厂、玻璃厂、陶瓷厂、发电厂、炼钢厂、锅炉厂等做加热使用。产出的炭黑精加工后研磨至N220、N330、N550或N6660,用于轮胎制造行业。
以下是不同塑料的出油率参考:
纯净PE塑料出油率可达95%左右
纯净PP/PS塑料出油率为90%左右
纯净ABS塑料出油率为40%
纯净白塑料布塑料出油率可以达到70%
塑料生活垃圾出油率在30-50%。
具体裂解炼油过程为:通过加热或加入一定的催化剂使大分子的塑料聚合物发生分子链断裂,生成分子量较小的混合烃,经蒸馏分离成石油类产品(柴油、汽油、燃料气等)。

‘拾’ 既然塑料是石油做的,那么能不能把塑料在变回为石油

塑料的合成原料来自石油提取物中的不饱和烃。首先,成分决定了塑料不能变成石油。其次,不是所有的反应都是可逆的。很多塑料加热可以直接碳化,没有碳氢化合物甚至无法改变。这是不可能的。以后可能会实现。目前的技术不可用。塑料的主要成分是聚乙烯。这个反应是不可逆的,不可能把塑料变成油乙烯可以通过石油裂解得到,石油是合成塑料等有机物的基本原料。

它们可以自由改变其组成和形状,由合成树脂和添加剂如填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂和颜料组成。塑料的主要成分是树脂。树脂一词最初是以动植物分泌的脂类命名的,如松香、虫胶等。树脂是指没有与各种添加剂混合的高分子化合物。树脂约占塑料总重量的40%~100%。塑料的基本性能主要取决于树脂的性质,但添加剂也起着重要的作用。