ماده شیمیایی استایرن مونومر چیست؟ کاربردها + ایمنی استایرن مونومر

استایرن مونومر که از کلمه لاتین Styrene monomer گرفته شده است یکی از مشتقات بنزن می‌باشد. ماده شیمیایی استایرن مونومر از لحاظ ظاهری یک مایع روغنی مانند، بی‌رنگ و با بوی شیرین بوده که با گذشت زمان ممکن است رنگ آن متمایل به زرد شود. شکل زیر نشان دهنده ساختار مولکولی استایرن مونومر است.

ساختار مولکولی استایرن مونومر

استایرن مونومر به مقدار ناچیز در برخی مواد غذایی از جمله برخی گیاهان مثل دارچین، دانه‌های قهوه، درختان حنا و بادام زمینی وجود دارد. استایرن مونومر معمولاً تبدیل یا پلیمریزاسیون می‌شود و به مواد شیمیایی دیگری تبدیل می‌گردد، در ادامه نمونه‌ای از مشتقات کلیدی این ترکیب آورده شده است:

•  پلی استایرن مقاوم (HIPS)
• پلی استایرن انبساطی (EPS)
• اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)
• لاستیک استایرن بوتادین (SBR)
• استایرن بوتادین لاتکس (SBL)
• رزین های پلی استر غیر اشباع (UPR)
• پلی استایرن معمولی (GPPS)

مشاهده و ثبت سفارش استایرن مونومر در گروه راینه

روش‌های صنعتی تولید استایرن مونومر

در جنگ جهانی دوم استفاده از استایرن مونومر توسعه یافت و توانست جای خود را در میان صنایع باز کند.

 تولید استایرن از طریق هیدروژن زدایی از سال ۱۹۳۰ آغاز شد و اولین بار در سال ۱۹۳۴ در مقیاس صنعتی به صورت تجاری توسط کمپانی Dow تولید شد. این اقدام به عنوان یکی از مهمترین فرآیندهای صنعتی جهان برای تهیه لاستیک سنتزی توسط تولید کنندگان مواد پلیمری جلب توجه کرد.

واحد تولید استایرن مونومر در ایران در سال ۱۳۸۸ در پتروشیمی پارس با دانش فنی شرکت Polimeri Europa و توسط شرکت‌های snamprogetti و شریک تجاری آن (مهندسان مشاور سازه) طراحی شده است و تولید این ماده در حال حاضر به ۶۰۰ هزار تن در سال رسیده است.

استایرن مونومر در صنعت با استفاده از فرآیندهای زیر تولید می‌گردد:

1. تولید با استفاده از اتیل بنزن
2.  تولید با استفاده از دهیدروژناسیون
3. تولید با استفاده از واکنش بنزن و اتان

تولید با استفاده از اتیل بنزن

مقدار قابل توجهی از استایرن مونومر از اتیل بنزن تولید می‌شود به طوری که می‌توان گفت تمام اتیل بنزن تولید شده در جهان به منظور خوراک تولید استایرن بکار برده می‌شود.

در این فرآیند تولید استایرن مونومر، اتیل بنزن از طریق واکنش بین بنزن و اتیلن در حضور کاتالیزور کلرید آلومینیوم تولید می‌شود. شایان ذکر است امروزه در تولید این ماده این کاتالیزور با زئولیت جایگزین شده است. جهت اطلاعات بیشتر راجع به کاتالیست های آلومینا و زئولیت می توان به مقاله نگاهی به کاتالیست‌های مصرفی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی مراجعه کرد.

 تولید با استفاده از دهیدروژناسیون

حدود 80% استایرن از دهیدروژناسیون اتیل بنزن تولید می‌شود. این واکنش با استفاده از بخار بیش از حد گرم شده (تا ۶۰۰ درجه سانتی گراد) بر روی کاتالیزور اکسید آهن (III) حاصل می‌شود. واکنش بسیار گرمازا و برگشت پذیر بوده و بازدهی آن %94-%88 است.

تولید با استفاده از واکنش بنزن و اتان

مسیر دیگر تولید استایرن شامل واکنش بنزن و اتان است. اتان همراه با اتیل بنزن به یک راکتور دهیدروژناسیون با کاتالیزوری که توانایی تولید همزمان استایرن و اتیلن را دارد، وارد می‌شود. پساب دهیدروژناسیون پس از سرد شدن و جداسازی در واحد آلکیله بازیافت می‌شود.

بررسی بازار استایرن مونومر

از نظر تقاضا، شمال شرقی آسیا یک مصرف کننده بزرگ استایرن مونومر است و 55 درصد از مصرف جهانی را تشکیل می‌دهد.

در سال 2019 حدود 34 درصد از استایرن در شمال شرق آسیا در چین مصرف شده است. در سال 2013 تقاضای جهانی برای این ترکیب بیش از 27 میلیون تن گزارش شده است. بر اساس این گزارشات بازار جهانی این ماده در سال 2019 معادل 41،690 میلیون دلار بوده و انتظار میرود تا سال 2025 با نرخ 25/1 درصد رشد کند و به 45280 میلیون دلار برسد. مطابق با گزارش تجزیه و تحلیل استراتژی بازاریابی استایرن مونومر در سال 2020، تولید کنندگان برتر به شرح ذیل اعلام شده است:

•  Shell
• SADAF
• FCFC
• Total
• Lyondell Basell
• Styrolution
• Pars Petrochemical
• LG Chemical
• Asahi Kasei
• Jubail Chevron
•  Trinseo
•  Americas Styrenics

موارد استفاده از استایرن مونومر

• صنعت پلاستیک و لاستیک
•  آفت کش، میتوان اشاره کرد که ماده شیمیایی اسید بوریک هم کاربرد دارد.
•  صنعت تولید عطر
•  داروسازی

بررسی مباحث ایمنی استایرن مونومر

استایرن به عنوان یک ماده “شیمیایی خطرناک”در نظر گرفته می‌شود.

استایرن مونومر باید در مکان‌هایی با تهویه مناسب و دور از نور مستقیم خورشید، منابع اشتعال و سایر منابع گرما نگهداری شود. دمای استایرن مونومر باید نظارت و کنترل شود تا از دمای محصول بیشتر از ۳۰ درجه سانتیگراد جلوگیری شود.

با توجه به منابع مختلف استایرن به عنوان یک ماده “شیمیایی خطرناک”، به خصوص در صورت تماس با چشم، پوست، مصرف و استنشاق در نظر گرفته می‌شود. برخی از نهادهای نظارتی طبقه بندی خطر را به استایرن مونومر اختصاص داده اند اما توجه به این نکته مهم است که این دسته بندی‌ها و لیست‌ها به مونومر مربوط می‌شوند و به محصولات تولید شده از آن ارتباطی ندارد.

این مونومر ارزشمند قابل اشتعال و سمی است. فشار بخار کم و ضریب شکست بالایی دارد. از نظر شیمیایی واکنش پذیر است و به آسانی تحت پلیمریزاسیون (توسط گرما، نور یا کاتالیزورهای پراکسید) قرار می‌گیرد. پلیمریزاسیون منجر به انقباض حجمی (%17) و گرمای گرمازا (17.8 کیلو کالری بر مول) می‌شود. از این رو می‌تواند اثرات متعددی بر محیط زیست آلوده به این ماده داشته باشد.

بر چسب ایمنی استایرن مونومر

خطرات استایرن مونومر برای انسان

بر اساس منابع متعدد، استایرن به عنوان ماده “سرطان زا” شناخته می‌شود.

قرار گرفتن طولانی مدت در معرض این مونومر بر روی سیستم عصبی مرکزی تاثیر می‌گذارد، که منجر به علائم زیر می‌گردد:

• افسردگی
•  سردرد، بوراکس نیز این تاثیر را می گذارد.
•  خستگی
•  ضعف

بر اساس منابع متعدد، استایرن به عنوان ماده “سرطان زا” شناخته می‌شود و در صورت تماس با بخش‌های چشمی، پوستی، بلع و استنشاق منجر به ایجاد مشکلاتی می‌گردد. استایرن در بدن انسان تا حد زیادی به اکسید استایرن متابولیزه می شود. اکسید استایرن سمی، جهش زا و احتمالاً سرطان زا است.

اکسید استایرن متعاقباً توسط آنزیم اپوکسید هیدرولاز در داخل بدن به استایرن گلیکول هیدرولیز می‌شود. اما همان گونه که پیش از این نیز به آن اشاره شد سازمان حفاظت محیط زیست ایالات متحده طبقه بندی سرطان زایی برای استایرن را ندارد در حالی که برنامه ملی سم شناسی وزارت بهداشت و خدمات انسانی ایالات متحده تعیین کرده است که استایرن “به طور معقول پیش بینی می‌شود که سرطان زا برای انسان باشد.”

مضرات استایرن مونومر بر محیط زیست

این مونومر ارزشمند قابل اشتعال و سمی است. فشار بخار کم و ضریب شکست بالایی دارد. از نظر شیمیایی واکنش پذیر است و به آسانی تحت پلیمریزاسیون (توسط گرما، نور یا کاتالیزورهای پراکسید) قرار می‌گیرد. پلیمریزاسیون منجر به انقباض حجمی (%17) و گرمای گرمازا (17.8 کیلو کالری بر مول) می‌شود. از این رو می‌تواند اثرات متعددی بر محیط زیست آلوده به این ماده داشته باشد.

استایرن مونومر خالص به صورت یک مایع شفاف بیرنگ و قابل اشتعال است که در دمای 145 درجه سانتی گراد به جوش می‌آید و در دمای 6/30- درجه سانتی گراد یخ میزند. همچنین بخار این مایع اشتعال‌زا در هوا امکان انفجار دارد. این ماده بسیار قابل اشتعال است. کاهش شنوایی در حیواناتی که در معرض غلظت بسیار بالای استایرن هستند، مشاهده شده است. همچنین کبد را دچار مشکلاتی می‌کند.

به منظور جلوگیری از نفوذ استایرن مونومر در زمین و ایجاد خطرات ناشی از نفوذ آن به حوضچه‌های آب زیر زمینی از تشت‌های مهار نشت در محل عملیات و بارگیری استفاده می‌شود و این امر یک موضوع ضروری از تجهیزات در ایمنی کلی سایت تولیدی و حفاظت از محیط زیست است. شکل زیر نمونه از این تشت‌ها را در یک محل بارگیری استایرن مونومر نشان می‌دهد.

نمونه از یک تشت‌ به منظور جلوگیری از نشت استایرن به زمین در یک محل بارگیری

نکات ایمنی در خصوص بارگیری و حمل استایرن مونومر

بنابراین قبل از شروع فرایند بارگیری، مهیا کردن شرایط ویژه و مناسب همه شناورها الزامی است. برخی از این اقدامات عبارتند از:

•  اتصال به زمین مخازن شناور به منظور تخلیه الکتریسیته ساکن
•  استفاده از محفظه های ضد انفجار
• رعایت تمام الزامات UL، CSA و Ex
• استفاده از ابزارهای بدون جرقه