اکریلونیتریل چیست و چه کاربردهایی دارد و چرا تولید نمی‌شود؟

محصولات پتروشیمی تنوع و گستردگی بالایی دارند. اکریلونیتریل یکی از پرکاربردترین این محصولات است. متاسفانه این ماده مهم و کاربردی در ایران تولید نمی‌شود و تنها شرکتی که برای تولید این ماده سرمایه‌گذاری کلان کرده است و بیش از ۲۰ سال است که طرح آن در دست اجراست شرکت پتروشیمی ارگ می‌باشد. اما هنوز صنایع داخلی وابسته به این ماده نیاز خود را از طریق واردات برطرف می کنند. بهرحال تولید اکریلونیتریل در ایران با چالش‌هایی رو به رو است. در این مقاله بیشتر درباره این ماده توضیح می‌دهیم.

اکریلونیتریل چیست؟

اکریلونیتریل یک ترکیب آلی  با فرمول شیمیایی CH₂ CHCN بوده و مایعی فرار و بی‌رنگ با بویی تند، شبیه پیاز است. فقط به این دلیل که بیشتر از اتم‌های کربن و هیدروژن تشکیل‌شده به‌عنوان یک ترکیب آلی طبقه‌بندی می‌شود. ازنظر ساختاری و ازنظر گروه‌های عاملی(گروه‌های مهم و متمایز اتم‌ها)، اکریلونیتریل دارای دو عامل مهم یعنی  آلکن و  نیتریل است. آلکن یک گروه عاملی حاوی پیوند مضاعف کربن-کربن می باشد، درحالی‌که نیتریل حاوی پیوند سه‌گانه کربن-نیتروژن است.

این ماده توسط آموکسیداسیون کاتالیزوری پروپیلن تولید می‌شود که به آن فرآیند SOHIO نیز گفته می‌شود. در سال 2002 ، ظرفیت تولید  جهانی این ماده 5 میلیون تن در سال تخمین زده شد.

استونیتریل و سیانید هیدروژن محصولات جانبی قابل‌توجهی از این ماده هستند که برای فروش بازیافت می‌شوند. در حقیقت، کمبود استونیتریل در سال  2009-2008 به دلیل کاهش تقاضا برای اکریلونیتریل ایجاد شد.

ویژگی‌ها

این ماده هنگام خریداری معمولاً به‌صورت مایعی شفاف و بی‌رنگ است. اگر رنگ آن مایل به زرد باشد، حاوی ناخالصی است و احتمالاً قبل از استفاده برای واکنش‌های شیمیایی و مواردی مشابه به آن، باید تقطیر (تصفیه مایعات) شود. نقطه‌جوش اکریلونیتریل به‌طور آزمایشی 77 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شده است که برای مایع آلی تا حدودی کم است. با این نقطه‌جوش کم، اکریلونیتریل گاهی اوقات به‌عنوان یک ترکیب فرار شناخته می‌شود، به این معنی که مولکول‌های آن به‌راحتی در فاز گاز فرار می‌کنند و تبخیر می‌شوند. به همین دلیل، بهتر است هرگز یک بطری اکریلونیتریل را در هوا باز نگذارید زیرا خیلی سریع تبخیر می‌شود.

اثرات منفی

اکریلونیتریل در دوزهای پایین بسیار قابل اشتعال و سمی است. تحت پلیمریزاسیون انفجاری قرار گرفته و مواد سوزاننده بخار سیانید هیدروژن و اکسیدهای نیتروژن آزاد می‌کند. توسط آژانس بین‌المللی تحقیقات در مورد سرطان (IARC) به‌عنوان ماده سرطان‌زا در کلاس 2B طبقه‌بندی می‌شود، و کارگران در معرض سطح بالایی از اکریلونیتریل موجود در هوا بیشتر از بقیه افراد با سرطان ریه تشخیص داده می‌شوند. اکریلونیتریل باعث افزایش سرطان در آزمایش‌ها با دوز بالا در موش‌های صحرایی نر و ماده و موش‌ها می‌شود و باعث آپوپتوز در سلول‌های بنیادی مزانشیمی بند ناف انسان می‌شود.

در دمای اتاق (20 درجه سانتی‌گراد) به‌سرعت تبخیر می‌شود تا به غلظت‌های خطرناک برسد. سوزش پوست، تحریک تنفسی و سوزش چشم از اثرات فوری قرار گرفتن در معرض این ماده هستند. تماس مکرر باعث حساسیت پوست می‌شود و به سیستم عصبی مرکزی و کبد آسیب می رساند.

کاربردهای اکریلونیتریل

اکریلونیتریل (ACN) عمدتاً به‌عنوان مونومر یا کمونومر در تولید الیاف مصنوعی، پلاستیک‌ها و الاستومرها استفاده می‌شود. بزرگ‌ترین محل تولید این ماده، در الیاف آکریلیک است که نرم و سبک بوده شبیه به الیاف پشم است. ازاین‌رو در لباس‌هایی مانند ژاکت و جامپر، جوراب و لباس ورزشی استفاده می‌شود. الیاف آکریلیک هم‌چنین در مبلمان منزل و تختخواب  فرش، تودوزی، کوسن و پتو استفاده می‌شود.

الیاف آکریلیک حداقل 85٪ از مونومر اکریلونیتریل را در خود دارند. این الیاف حاوی 35-85٪ ACN الیاف موداکریلیک هستند. ازآنجاکه می‌توان الیاف موداکریلیک را با وینیل کلراید یا وینیلیدن کلراید کوپلیمر کرد ، باعث مهار شعله شده و در پرده‌ها و کلاه‌گیس‌ها استفاده می‌شوند.

بخش اصلی توسعه ی این ماده در بازار اکریلونیتریل-بوتادین-استایرن (ABS) و استایرن-اکریلونیتریل (SAN) است. رزین های ABS و SAN با سایر پلیمرها مانند پلی وینیل کلراید (PVC) و پلی استایرن (PS) رقابت می کنند. اکریلونیتریل-بوتادین-استایرن در صنعت الکترونیک به‌عنوان‌مثال ماشین‌های تجاری، رایانه‌ها، رادیوها، تلویزیون‌ها و گوشی‌های تلفن کاربرد دارند. SAN در لوازم‌خانگی، بسته‌بندی، کالاهای خانگی و… استفاده می گردد.

هم‌چنین، از این ماده برای تولید آدیپونیتریل استفاده می‌شود که واسطه‌ای در تولید پلیمرهای نایلون 6،6 است. علاوه بر آن، پلی اکریلونیتریل (PAN) پیش ماده فیبر کربن در کاربردهای با مقاومت بالا از قطعات هواپیما گرفته تا تجهیزات ورزشی است.

تولید اکریلونیتریل در ایران؟؟

برای تولید اکریلونیتریل در کشور دو مشکل اساسی وجود دارد:

اکریلونیتریل از مشتقات پروپیلن است که سالانه حدود ۸۵۰ تا ۹۰۰ هزار تن در سال در مجتمع های پالایش نفت امام خمینی (ره) شازند و آبادان و همچنین واحدهای پتروشیمی امیرکبیر، بسپاران بندرامام، تبریز، جم، شازند و مارون تولید می شود. این مقدار پروپیلن نمی تواند نیاز کشور را برطرف کند پس ماده‌ی اولیه برای تولید اکریلونیتریل در ایران به اندازه‌ی کافی نیست.

از طرف دیگر متاسفانه دانش فنی کافی برای تولید اکریلونیتریل نیز وجود ندارد. البته قراردادهایی نیز با چین برای انتقال این دانش فنی بسته شده است. اما این اقدامات برای خودکفایی برای تولید آن کافی نیست.

در پایان

اکريلونيتريل به‌عنوان ماده اوليه توليد الياف آکریلیک، رزین‌های ABS و….نقش مهمي در صنايع توليد الياف مصنوعي و شيميايي بر عهده دارد و ماده‌ای کاربردی از تولیدات پتروشیمی است. با تحریم‌های اخیر کشور واردات این ماده با مشکلات زیادی همراه است و نیاز به تولید بیشتر آن، بیش از پیش احساس می‌شود.