Warum sind Olefine wichtig? Sie haben dieses Wort vielleicht noch nie gehört, aber es erfüllt Ihr Leben.

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Denovo

Hersteller: China Science Expo

Wenn Sie chemische Produkte erwähnen, denken Sie an „Technologie und harte Arbeit“? Tatsächlich spielen chemische Produkte im täglichen Leben der Menschen eine wichtige Rolle.

Von der Verpackung hochentwickelter Lebensmittel bis hin zu einer Reihe von Toilettenartikeln wie Handdesinfektionsmitteln und Desinfektionsmitteln zur Reinigung ist das Leben der Menschen untrennbar mit chemischen Produkten verbunden. Als „Eckpfeiler des nationalen Lebens“ treibt jeder Fortschritt in der chemischen Technologie unsichtbar den sozialen Fortschritt voran.

Wenn wir über die traditionelle Chemieindustrie sprechen, denken wir zuerst an die Petrochemie. Doch was ist in der Petrochemie unverzichtbar?

Die Antwort lautet: Olefine.

Petrochemische Anlage

(Bildquelle: Wikipedia)

Konzeptsortierung – Erdöl, Ethylen und Olefine

Wenn es um Olefine geht, sind viele Menschen möglicherweise verwirrt, die meisten Menschen sind jedoch mit Ethylen viel vertrauter. Wie wir alle wissen, ist die petrochemische Industrie eng mit der Energie-, Textil-, Druck- und Färbe-, Gummi-, Kunststoff- und Arzneimittelproduktion usw. verbunden. Ethylen ist ein Nebenprodukt der Erdölindustrie, und seine Produktion spiegelt wider, ob die petrochemische Industrie floriert. Daher gilt Ethylen auch als wichtiger Indikator zur Messung des Chemikalienniveaus eines Landes.

Welche Beziehung besteht zwischen Ethylen und dem heutigen Protagonisten, den Olefinen?

In der organischen Chemie bezieht sich „Kohlenwasserstoff“ auf organische Verbindungen, die nur aus zwei Elementen bestehen: Kohlenstoff und Wasserstoff. Olefine sind ungesättigte Kohlenwasserstoffe, da sie C=C-Doppelbindungen (Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen) enthalten. Gleichzeitig besitzt das einfachste Olefin nur eine C=C-Doppelbindung und keine weiteren funktionellen Gruppen, weshalb es von der International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) Ethylen genannt wurde. Daher werden Olefine auch als Vinylverbindungen bezeichnet.

Modelldiagramm von Ethylen

Bildquelle: Wikipedia

Verstehen Sie die Eigenschaften – Besondere Eigenschaften, die durch die einzigartige Doppelbindung gegeben sind

Die einzigartige Doppelbindung von Olefinen (d. h. C=C-Doppelbindung, auch als Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung bekannt) verleiht ihnen viele besondere Eigenschaften. Obwohl Olefine relativ stabile Verbindungen sind, sind sie aufgrund der vorhandenen C=C-Doppelbindung reaktiver als Alkane (Kohlenwasserstoffe mit Einfachbindung).

Bei den meisten Reaktionen von Alkenen ist die C=C-Doppelbindung beteiligt. Eine Doppelbindung besteht aus einer δ-Bindung und einer π-Bindung. Die π-Bindung ist aufgrund ihrer hohen Energie instabil. Wenn die Doppelbindung von anderen Reagenzien angegriffen wird, bricht die π-Bindung und es entsteht eine neue chemische Struktur.

Schematische Darstellung der nukleophilen Additionsreaktion von Alkenen

Bildquelle: Wikipedia

Den „Vorgängern“ auf der Spur – woher kommen die Olefine?

Die meisten Olefine werden aus Rohöl gewonnen, nicht weil sie in großen Mengen darin vorkommen, sondern weil sie durch Cracken der im Rohöl enthaltenen Alkane hergestellt werden.

Beim Cracken werden Alkane durch Hitze und einen Katalysator zerlegt. Der Crackprozess ist wichtig, da er weniger nützliche langkettige Alkane in kleinere, nützlichere Alkane umwandelt, aus denen wiederum wertvollere Olefine wie Ethylen und Propylen entstehen. Derzeit sind Steamcracken und die Umwandlung von Methanol in Olefine (MTO) die wichtigsten Produktionsprozesse in der globalen Ethylenindustrie.

Schematische Darstellung des Crackens in Olefine und Alkane

(Bildquelle: vom Autor gezeichnet)

Von Spielzeug bis Kosmetik – ein vielfältiges Anwendungsspektrum vergleichbar mit einem Lexikon

Ethylen ist eines der wichtigsten petrochemisch gewonnenen Monomere und hat den größten Olefinmarkt. Untersuchungen zeigen, dass zu den wichtigsten und am häufigsten produzierten organischen Chemikalien weltweit zwei einfache Alkene – Ethylen und Propylen – gehören, die als Ausgangsstoffe für die Synthese vieler wertvoller Verbindungen dienen.

Tabelle 1 Chemische Produkte, die aus Ethylen als Rohstoff hergestellt werden

Tabelle 2 Chemische Produkte, hergestellt aus Propylen als Rohstoff

Laut dem Global Ethylene Market Research Report wird die weltweite Ethylenproduktionskapazität im Jahr 2021 auf 216,35 Millionen Tonnen/Jahr geschätzt. Von 2021 bis 2026 wird ein durchschnittliches jährliches Marktwachstum von über 7 % erwartet. Die USA, China, Saudi-Arabien, Südkorea und der Iran sind die wichtigsten Länder, auf die mehr als 50 % der gesamten Ethylenproduktion weltweit entfallen.

Aus regionaler Sicht sind die Schlüsselregionen der globalen Ethylenindustrie Asien, Nordamerika, der Nahe Osten, Europa, die ehemalige Sowjetunion, Südamerika und Afrika. Asien ist die Region, die am meisten zur globalen Ethylenproduktionskapazität beiträgt.

Eine Hypothese: Wie sähe die Welt ohne Olefine aus?

Olefine sind einer der wichtigsten Rohstoffe für die Wirtschaft und Produktionsgesellschaft und umfassen Polymermaterialien und Feinchemikalien. Die vorgelagerte Produktionskapazität von Ethylen, Propylen und anderen Produkten bestimmt direkt die nachgelagerte Produktionskapazität für chemische Produkte und beeinflusst unser Leben in allen Aspekten.

Die wichtigsten Rohstoffe auf dem globalen Petrochemiemarkt sind Ammoniak, Harnstoff, Ethylen, Methanol, Propylen, Polyethylen, gereinigte Terephthalsäure (PTA), Polypropylen und Xylole. Unter ihnen hat Ammoniak die höchste Kapazität, gefolgt von Propylen, Polyethylen, PTA, gefolgt von Polypropylen und schließlich Xylol.

Es ist nicht schwer zu erkennen, dass Olefine auf dem globalen Petrochemiemarkt eine entscheidende Rolle spielen und Ethylen ebenfalls eine unersetzliche Rolle spielt. Die Verringerung der Olefinproduktionskapazität könnte bedeuten, dass wir mit zahlreichen Problemen im Zusammenhang mit der Verknappung lebender Ressourcen konfrontiert werden. Und ohne Olefine könnten wir vielleicht in einfachen Häusern leben und mit sauberem Wasser duschen.

Quellen:

【1】Masih M, Algahtani I, De Mello L. Preisdynamik von Rohöl und den regionalen Ethylenmärkten[J]. Energiewirtschaft, 2010, 32(6): 1435-1444.

[2]Alshammari A, Kalevaru VN, Bagabas A, et al. Produktion von Ethylen und seine kommerzielle Bedeutung auf dem Weltmarkt[M]//Petrochemische Katalysatormaterialien, Prozesse und neue Technologien. IGI Global, 2016: 82-115.

【3】Eramo M. Schieferenergieressourcen treiben die Wiederbelebung der Ethylenindustrie voran[J]. Kohlenwasserstoffverarbeitung, 2013.