在现代社会,塑料无处不在,从我们的智能手机到汽车仪表盘。这些材料的原料是一种叫做对苯二甲酸(PTA)的化学物质。PTA是如何从其卑微的原油起源演变而来的呢?
原油:塑料的摇篮
原油是一种在地下形成的天然液体,由复杂的有机化合物组成。这些化合物包括碳、氢、硫和氧。原油是塑料生产的起点。
炼油:原油的分解
原油在炼油厂经过加热、蒸馏和裂解等一系列过程,被分解成各种馏分。PTA属于芳香族化合物,这些化合物存在于原油的较重馏分中。
催化重整:芳香族的诞生
催化重整是一个将正构烷烃(链状分子)转化为芳香族化合物的过程。芳香族化合物是一类具有环状结构的化合物,例如苯和甲苯。PTA最终是从这些芳香族化合物中提取的。
甲苯蒸馏:分离芳香族化合物
经过催化重整后,芳香族化合物与其他物质混合在一起。为了分离这些化合物,进行甲苯蒸馏。在这个过程中,芳香族化合物蒸发收集,而其他物质留在蒸馏锅中。
氧化:甲苯到PTA
甲苯是一种芳香族化合物,是PTA的直接前体。氧化是一个使用氧气将甲苯转化为PTA的过程。该过程在催化剂的存在下进行,催化剂是加速反应速率的物质。
结晶:固态PTA
氧化产生的PTA是液态的。为了得到固态PTA,需要进行结晶。在这个过程中,PTA溶解在溶剂中,然后冷却使其结晶。结晶的PTA被过滤出来,得到最终产品。
PTA:塑料的基石
PTA是一种白色结晶固体,是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的主要原料。PET是一种广泛用于制造塑料瓶、纤维和薄膜的热塑性塑料。PTA还用于合成其他聚合物,例如聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。
从原油到PTA的转化是一个复杂的过程,涉及多种化学反应和精炼技术。通过这一炼金术过程,我们从地球深处的化石燃料中创造出日常生活不可或缺的现代材料。