Ιστορία του HPI: Η δεκαετία του 1950: Επέκταση χωρητικότητας, HDPE/PP, πολυανθρακικό, υπολογιστές και πυραυλική επιστήμη

 

Η δεκαετία του 1950 σηματοδότησε μια εξέλιξη στη χρήση του πετρελαίου από τα έθνη σε όλο τον κόσμο. Η επεξεργασία του αργού πετρελαίου σε καύσιμα (π.χ. βενζίνη και βενζίνη αεροσκαφών) ήταν επιτακτική για τη λειτουργία των οικονομιών—η χρήση πετρελαίου αυξήθηκε σημαντικά στο συνολικό ενεργειακό μείγμα πολλών χωρών. Για παράδειγμα, η χρήση πετρελαίου ήταν επιβεβλημένη κατά τις προσπάθειες ανοικοδόμησης στη Δυτική Ευρώπη μετά τον 2ο Παγκόσμιο Πόλεμο (WW2). Τα προϊόντα πετρελαίου στο συνολικό..

ενεργειακό μείγμα της Ευρώπης αυξήθηκαν από 10% στο τέλος του Β' Παγκοσμίου Πολέμου σε 21% στα μέσα της δεκαετίας του 1950 και πάνω σε 45% στη δεκαετία του 1960. 68

Σε όλο τον κόσμο, τα έθνη επένδυαν σε νέα ικανότητα διύλισης για να ικανοποιήσουν τη ζήτηση για επεξεργασμένα καύσιμα. Ένα από τα πρώτα διυλιστήρια που λειτούργησαν μετά τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο ήταν το διυλιστήριο Ras Tanura στη Σαουδική Αραβία—το διυλιστήριο άρχισε να λειτουργεί περίπου 1 μήνα (Οκτώβριος 1945) μετά το τέλος της παγκόσμιας σύγκρουσης. Στις αρχές της δεκαετίας του 1960, το διυλιστήριο Ras Tanura επέκτεινε την παραγωγική ικανότητα από 50.000 bpd σε 210.000 bpd. 69 Η πρόσθετη ικανότητα διύλισης αυξήθηκε σε άλλα έθνη και περιοχές, συμπεριλαμβανομένης της Ινδίας, της νοτιοανατολικής Ασίας, των ΗΠΑ, της Δυτικής Ευρώπης και των πρώτων διυλιστηρίων στην Αφρική—δύο διυλιστήρια κατασκευάστηκαν στο Αλγέρι της Αλγερίας και στο Durban της Νότιας Αφρικής το 1954, ακολουθούμενα από την κατασκευή διυλιστηρίων στο Αγκόλα, Γκάνα, Νιγηρία και Σενεγάλη στα τέλη της δεκαετίας του 1950/αρχές της δεκαετίας του 1960. 70

Η δεκαετία του 1950 ήταν επίσης μια εποχή νέων τεχνολογικών ανακαλύψεων για τις βιομηχανίες διύλισης και πετροχημικών. Αυτά περιελάμβαναν νέες διεργασίες διύλισης και πετροχημικών για την παραγωγή καυσίμων υψηλότερων οκτανίων, νέα παράγωγα πολυαιθυλενίου (PE), την εξέλιξη του σχεδιασμού του καταλύτη, νέα χημικά προϊόντα, την υιοθέτηση υπολογιστών στις εργασίες του εργοστασίου και την πρόοδο της τεχνολογίας καυσίμων πυραύλων.

Πρόοδοι καταλυτικής έρευνας και ανάπτυξης

Μετά τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο, η ζήτηση για βενζίνη υψηλών οκτανίων αυξήθηκε παγκοσμίως—η ικανότητα καταλυτικής πυρόλυσης υγρών (FCC) παρουσίασε σημαντική αύξηση της ικανότητας στη δεκαετία του 1940 για την παραγωγή καυσίμων υψηλών οκτανίων για την πολεμική προσπάθεια των Συμμάχων. Με τη σειρά τους, οι ερευνητές ανέπτυξαν νέες τεχνολογίες για να προωθήσουν τις διαδικασίες διύλισης για την παραγωγή καυσίμων υψηλότερων οκτανίων. Για παράδειγμα, οι ΗΠΑ πρόσθεσαν περίπου 4 MMbpd ικανότητας βελτίωσης οκτανίων (π.χ. καταλυτική αναμόρφωση, ισομερισμός, αλκυλίωση, υδροκατεργασία) -άμεσα ή έμμεσα- κατά τη δεκαετία του 1950. 71Μια άλλη διαδικασία - η δημιουργία πλατφόρμας, που εφευρέθηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1940 από τον Vladimir Haensel της UOP - συνέβαλε καθοριστικά στην τελική αφαίρεση του μολύβδου από τη βενζίνη. Η διαδικασία χρησιμοποίησε επίσης έναν καταλύτη πλατίνας για την παραγωγή βενζίνης με υψηλότερο αριθμό οκτανίων, μια αντισυμβατική προσέγγιση εκείνη την εποχή λόγω του υψηλού κόστους των πολύτιμων μετάλλων. Την ίδια περίπου εποχή, η υδροαποθείωση κυκλοφόρησε στο εμπόριο. Σήμερα, τα περισσότερα διυλιστήρια διαθέτουν μία ή περισσότερες μονάδες αποθείωσης.

Στη δεκαετία του 1950, η τεχνολογία επεξεργασίας FCC άρχισε να ενσωματώνει καταλύτες ζεόλιθου στην αντίδραση. Λόγω της μοριακής τους δομής, οι καταλύτες ζεόλιθου είναι εξαιρετικά αποτελεσματικοί στη διαδικασία αντίδρασης - έχουν υψηλότερη απόδοση σε χαμηλότερες πιέσεις. Στις αρχές της δεκαετίας του 1960, η αποτελεσματικότητα των καταλυτών ζεόλιθου ήταν επίσης καθοριστική για να γίνει η διαδικασία υδρογονοπυρόλυσης οικονομική - η σύγχρονη διεργασία υδρογονοπυρόλυσης αναπτύχθηκε στο διυλιστήριο του Ρίτσμοντ της Standard Oil της Καλιφόρνια (τώρα Chevron) το 1959. το διυλιστήριο εγκατέστησε επίσης την πρώτη μονάδα παραξυλενίου στις ΗΠΑ το 1954. Μέσα σε 10 χρόνια, η παγκόσμια ικανότητα υδρογονοπυρόλυσης αυξήθηκε κατά 1.000, φτάνοντας περίπου το 1 MMbpd. 72

Πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας, πολυπροπυλένιο και Ziegler-Natta

Το 1951, ο J. Paul Hogan και ο Robert L. Banks διεξήγαγαν έρευνα καταλύτη στο ερευνητικό συγκρότημα της Phillips Petroleum Co. ( Εικόνα 1 ) στο Bartlesville της Οκλαχόμα (ΗΠΑ). Σύμφωνα με τη βιβλιογραφία 73 , δημιούργησαν ένα πείραμα χρησιμοποιώντας έναν καταλύτη οξειδίου του νικελίου αλλά περιλάμβαναν μικρές ποσότητες οξειδίου του χρωμίου. Επιπλέον, τροφοδοτούσαν το προπυλένιο, μαζί με έναν φορέα προπανίου, σε έναν σωλήνα γεμάτο με καταλύτη. Το αποτέλεσμα ήταν ότι το χρώμιο είχε δημιουργήσει ένα λευκό, στερεό υλικό. Οι δύο χημικοί είχαν παραγάγει ένα νέο πολυμερές: το κρυσταλλικό πολυπροπυλένιο (PP). 73

ΣΥΚΟ. 1. Phillips Research Complex. Το ένθετο δείχνει τον τόπο ανάπτυξης του PP. Φωτογραφία ευγενική προσφορά της American Chemical Society και της Phillips 66 (διάδοχος της Phillips Petroleum Co.).

 Ενώ χρησιμοποιούσαν τον ίδιο καταλύτη χρωμίου, οι Hogan και Banks διεξήγαγαν έρευνα για την παραγωγή ενός νέου πολυμερούς αιθυλενίου. Μέσα σε ένα χρόνο, οι δύο χημικοί ανακάλυψαν μια νέα διαδικασία που χρησιμοποιούσε πολύ λιγότερη πίεση από τη διαδικασία PE που εφευρέθηκε από την Imperial Chemical Industries στην Αγγλία. Σημείωση: Η ιστορία του τμήματος HPI που δημοσιεύτηκε στο τεύχος Φεβρουαρίου του Hydrocarbon Processing παρείχε μια λεπτομερή ιστορία της ανακάλυψης του PE στη δεκαετία του 1930. Η διαδικασία των Hogan και Banks απαιτούσε μόνο μερικές εκατοντάδες λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (psi) έναντι της διαδικασίας PE που απαιτούσε 20.000 psi–30.000 psi. 73Η νέα διαδικασία παρήγαγε ένα πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE). Η ανακάλυψη των HDPE και PP εκτόξευσε την Phillips Petroleum Co. στην παγκόσμια αγορά πλαστικών. Η εταιρεία έδωσε στην αγορά τη νέα της ανακάλυψη με το όνομα Marlex. Η νέα σειρά προϊόντων πολυολεφίνης έγινε εξαιρετικά δημοφιλής ως βάση για ένα παιχνίδι που αναπτύχθηκε από την Wham-O. Ο κατασκευαστής παιχνιδιών χρησιμοποίησε το Marlex για την παραγωγή ενός στρογγυλού πλαστικού σωλήνα που πουλούσε με το όνομα Hula Hoop. 74

Γύρω στο ίδιο χρονικό διάστημα, περισσότερα από 4.700 μίλια από το ερευνητικό εργαστήριο Bartlesville, ο Γερμανός χημικός Karl Ziegler πειραματιζόταν με το αιθυλένιο στο Ινστιτούτο Max Planck για την Έρευνα Άνθρακα στη Γερμανία. Ο στόχος του Ziegler ήταν να συνθέσει PE υψηλού μοριακού βάρους. Ωστόσο, κάθε αντίδραση ήταν ανεπιτυχής λόγω μόλυνσης από άλας νικελίου. 75 Μετά από δοκιμή πολλών διαφορετικών μετάλλων για την εξουδετέρωση της μόλυνσης από άλατα νικελίου, ανακάλυψε ότι ο καταλύτης με βάση το τιτάνιο ήταν εξαιρετικά επιτυχημένος στην επιτάχυνση της διαδικασίας αντίδρασης. Η ανακάλυψη του Ziegler οδήγησε σε μια νέα διαδικασία παραγωγής PE χωρίς τη χρήση υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας. Ανακάλυψε επίσης ότι το παραγόμενο PE αποτελούνταν από πολύ διατεταγμένα, πολύ μακριά, ευθείας αλυσίδας μόρια ( ΣΧΗΜΑ 2 ). 76

ΣΥΚΟ. 2. Ο Karl Ziegler (κέντρο) με μέλη του ομίλου Hercules που εμπορευματοποιούσε το HDPE ως Hi-fax. Η φωτογραφία είναι ευγενική προσφορά της Hercules Inc. Η εταιρεία εξαγοράστηκε από την Ashland Global Specialty Chemicals Inc. το 2008.

Ο Ιταλός χημικός Giulio Natta ( Εικ. 3 ) άκουσε για την ανακάλυψη του Ziegler ενώ εργαζόταν στην ιταλική χημική εταιρεία Montecatini. Αφού ο Montecatini αγόρασε τα εμπορικά δικαιώματα του νέου καταλύτη της Ziegler στην Ιταλία, η Natta προχώρησε στη διεξαγωγή έρευνας για το έργο του Ziegler, εστιάζοντας όχι στο αιθυλένιο όπως το Ziegler αλλά στον πολυμερισμό προπυλενίου. Μέσω αυτών των προσπαθειών, ο Natta παρήγαγε με επιτυχία ισοτακτική ΡΡ, την οποία ο Montecatini άρχισε να παράγει σε εμπορική κλίμακα το 1957. Με έρευνες ακτίνων Χ, ο Natta μπόρεσε επίσης να προσδιορίσει την ακριβή διάταξη των αλυσίδων στο πλέγμα των νέων κρυσταλλικών πολυμερών που ανακάλυψε. 77

ΣΥΚΟ. 3. Ο Giulio Natta τιμήθηκε με το Νόμπελ Χημείας το 1963 για την εργασία του στον πολυμερισμό του προπυλενίου. Μοιράστηκε το βραβείο με τον Karl Ziegler. Φωτογραφία ευγενική προσφορά της Maire Tecnimont.

Η έρευνα και ανάπτυξη των Ziegler και Natta σχετικά με τον πολυμερισμό καταλυτών έγινε γνωστή ως καταλύτης Ziegler-Natta. Για το έργο τους, και οι δύο άντρες τιμήθηκαν με το Νόμπελ Χημείας το 1963. Αυτός ο καταλύτης χρησιμοποιείται ακόμα σήμερα για την παραγωγή πολυμερών.

Μέσω της δουλειάς των Hogan, Banks, Ziegler, Natta και άλλων επαγγελματιών που βοηθούν στην έρευνα και ανάπτυξη αυτών των χημικών, η HDPE και η PP έχουν παραγάγει νέα προϊόντα που χρησιμοποιούνται εκτενώς σε πολλές διαφορετικές εφαρμογές, βελτιώνοντας το βιοτικό επίπεδο για τους ανθρώπους σε όλο τον κόσμο. Από τότε που ανακαλύφθηκαν τη δεκαετία του 1950, τόσο το PP όσο και το HDPE έχουν δει την άνοδο της αγοραίας αξίας τους τα τελευταία 70 χρόνια, επισκιάζοντας τα 100 B και 70 B $, αντίστοιχα.

Εμπορευματοποίηση τεχνολογίας πολυανθρακικών και γαλακτωμάτων

Αν και ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά στα τέλη της δεκαετίας του 1890, το πολυανθρακικό δεν βρήκε εμπορική χρήση μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του 1950. Το πολυμερές δημιουργήθηκε για πρώτη φορά από τον Γερμανό χημικό Alfred Einhorn ενώ εργαζόταν στο Πανεπιστήμιο του Μονάχου το 1898. Ο Δρ. Einhorn είναι περισσότερο γνωστός για τη σύνθεση του τοπικού αναισθητικού προκαΐνης, το οποίο έγινε γνωστό ως Novocain, ένας παράγοντας μουδιάσματος που χρησιμοποιείται κυρίως στις οδοντιατρικές επεμβάσεις—πριν ανακάλυψε ότι η κοκαΐνη ήταν ένα κοινώς χρησιμοποιούμενο τοπικό αναισθητικό που είχε ανεπιθύμητες παρενέργειες, συμπεριλαμβανομένης της τοξικότητας και του εθισμού. 78,79 Σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, ο Δρ. Einhorn προσπαθούσε να συνθέσει κυκλικά ανθρακικά και παρήγαγε πολυανθρακικό με αντίδραση υδροκινόνης με φωσγένιο. 78 Ωστόσο, δεν βρέθηκε εμπορική χρήση για αυτό το υλικό.

Περίπου 30 χρόνια αργότερα, ο Wallace Carothers και η ερευνητική του ομάδα στη DuPont δημιούργησαν πολυανθρακικά ενώ εργάζονταν για την ανάπτυξη πολυεστέρων και νάιλον. Ένας απολογισμός αυτών των ανακαλύψεων —πολυεστέρες και νάιλον 66— περιγράφεται λεπτομερώς στο τμήμα History of HPI που δημοσιεύεται στο τεύχος Φεβρουαρίου του Hydrocarbon Processing. Ωστόσο, η ομάδα του Carothers δεν βρήκε εμπορική χρήση για τα παραγόμενα πολυανθρακικά.

Το 1953, μια εμπορική χρήση πολυανθρακικών ανακαλύφθηκε σχεδόν ταυτόχρονα σε δύο διαφορετικά μέρη του κόσμου - αυτό το έτος σηματοδότησε επίσης την πρώτη επανάληψη του Εγχειριδίου Πετροχημικών Διαδικασιών (δημοσιεύτηκε στο τεύχος Νοεμβρίου του Petroleum Refiner, ο πρόδρομος της Επεξεργασίας Υδρογονανθράκων ), το οποίο λεπτομερείς αναδυόμενες πετροχημικές διεργασίες. Ενώ ερευνούσε πολυανθρακικά στα εργαστήρια έρευνας και ανάπτυξης της Bayer (το τμήμα Επιστήμης Υλικών της εταιρείας έγινε Covestro το 2015) στο Uerdingen της Γερμανίας, ο Δρ. Herman Schnell δημιούργησε το πρώτο γραμμικό πολυανθρακικό. 80 Περίπου 1 εβδομάδα αργότερα, ο Δρ. Daniel Fox ανακάλυψε επίσης την ίδια ένωση ενώ διεξήγαγε έρευνα για νέο μονωτικό υλικό σύρματος στη General Electric (GE) στο Schenectady της Νέας Υόρκης (ΗΠΑ).81 Τόσο το πολυμερές Schnell's όσο και το Fox's ήταν χημικά το ίδιο αλλά διέφεραν δομικά—δηλαδή, το πολυμερές του Schnell ήταν ένα γραμμικό πολυανθρακικό και το πολυμερές του Fox ήταν ένα διακλαδισμένο υλικό. 78,81

Τόσο η Bayer όσο και η GE υπέβαλαν αίτηση για διπλώματα ευρεσιτεχνίας στις ΗΠΑ το 1955, οδηγώντας σε νομικές προκλήσεις για τον νόμιμο ιδιοκτήτη της τεχνολογίας. Η Bayer έλαβε το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας. Ωστόσο, οι δύο εταιρείες συμφώνησαν ότι ο κάτοχος του διπλώματος ευρεσιτεχνίας θα χορηγούσε άδεια για ένα κατάλληλο δικαίωμα εκμετάλλευσης. Αυτή η συμφωνία επέτρεψε και στις δύο εταιρείες να αναπτύξουν και να εμπορευτούν τη δική τους τεχνολογία πολυανθρακικών. 82 Η Bayer άρχισε να εμπορεύεται το προϊόν της το 1958 με την εμπορική ονομασία Makrolon. Η GE ξεκίνησε την εμπορική παραγωγή το 1960 και κυκλοφόρησε το προϊόν της με την επωνυμία Lexan—το τμήμα GE Plastics δημιουργήθηκε το 1973 και αργότερα εξαγοράστηκε από τη χημική εταιρεία της Σαουδικής Αραβίας Saudi Basic Industries Corp. (SABIC) το 2007. Η SABIC εκχώρησε τη θυγατρική (γνωστή ως επιχείρηση Polymershapes) το 2016. 83

Τα επόμενα σχεδόν 70 χρόνια, το πολυανθρακικό έχει εξελιχθεί και χρησιμοποιείται σε μια πληθώρα προϊόντων για την καθημερινή ζωή. Το σκληρό πλαστικό χρησιμοποιείται σε πολλές εφαρμογές που απαιτούν διαφάνεια και υψηλή αντοχή στην κρούση. Αυτά περιλαμβάνουν την παραγωγή παραθύρων, προστατευτική ένδυση ματιών, ηλεκτρονικά εξαρτήματα (π.χ. ηλεκτρικό και τηλεπικοινωνιακό υλικό), δομικά υλικά, υλικά στην αυτοκινητοβιομηχανία και τις αεροπορικές βιομηχανίες και άλλες εξειδικευμένες εφαρμογές της αγοράς. 81

Στα τέλη της δεκαετίας του 1940/αρχές της δεκαετίας του 1950 σημειώθηκε επίσης η πρόοδος της τεχνολογίας ακρυλικού γαλακτώματος. Η τεχνολογία εφευρέθηκε από επιστήμονες στο Röhm and Hass—η εταιρεία, που ιδρύθηκε στο Esslingen της Γερμανίας από τον Dr. Otto Röhm και τον Otto Haas το 1907, εφηύρε το Plexiglas (αυτή η ανακάλυψη περιγράφεται λεπτομερώς στο τεύχος Φεβρουαρίου του Hydrocarbon Processing ).

Για να βρει ένα νέο προϊόν στην αγορά, το ερευνητικό τμήμα της εταιρείας, με επικεφαλής τον Harry Neher, πραγματοποίησε πειράματα για τη σύνθεση ακρυλικών μονομερών. Η έρευνα βασίστηκε σε παλαιότερη εργασία του IG Farben (Γερμανικός όμιλος χημικών και φαρμακευτικών εταιρειών) επιστήμονα Walter Reppe. Μετά από τροποποιήσεις, ο Neher επινόησε μια νέα ημι-καταλυτική διαδικασία που ονομάζεται Διαδικασία F, η οποία είχε ως αποτέλεσμα την παραγωγή τεράστιων ποιοτήτων φθηνών ακυλικών μονομερών. 84 Ωστόσο, η εταιρεία δεν ήξερε ακριβώς τι να κάνει με τη νέα ανακάλυψή της.

Μια ιδέα προήλθε από δύο επιστήμονες της εταιρείας, τον Benjamin Kline και τον Gerald Brown. Πρότειναν ότι η τεχνολογία υδατικού γαλακτώματος θα μπορούσε να κάνει μια υπέροχη βαφή για το σπίτι. 84 Εκείνη την εποχή, τα περισσότερα χρώματα ήταν διαλυτικά. Ωστόσο, εξέδιδαν μια μυρωδιά, ήταν τοξικά και εύφλεκτα και δύσκολα καθαρίζονταν. Το 1951, οι Röhm και Hass έχτισαν ένα εργοστάσιο F Process στο Χιούστον του Τέξας (ΗΠΑ) και παρήγαγαν το πρώτο τους προϊόν γαλακτώματος βαφής το 1952 — ονομάστηκε Rhoplex AC-33. Το προϊόν είχε πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα χρώματα με διαλύτη: είχε χαμηλή οσμή, καθαριζόταν εύκολα, είχε αντοχή στο ράγισμα και ήταν φιλικό προς το περιβάλλον.

Οι Röhm και Hass τελειοποίησαν το προϊόν τις επόμενες δύο δεκαετίες, παρουσιάζοντας μια σειρά προϊόντων βαφής εξωτερικών και εσωτερικών χώρων με διαφορετικά φινιρίσματα (π.χ. επίπεδη, ημι-γυαλιστερή και γυαλιστερή). Στις αρχές της δεκαετίας του 1970, το Rhoplex AC-33 ξεπέρασε τις πωλήσεις Plexiglas για την εταιρεία και δημιούργησε μια νέα σειρά ακρυλικών χρωμάτων για να ανταγωνιστεί τα χρώματα με βάση διαλύτες.

Κλείσιμο του βρόχου: Ξεκινά η εποχή της ενσωματωμένης παραγωγής σε υπολογιστή

Στις 4 Απριλίου 1959, η Texaco ξεκίνησε τη λειτουργία του πρώτου υπολογιστή άμεσου ψηφιακού ελέγχου σε ένα διυλιστήριο. Το σύστημα—ένας υπολογιστής Thompson Ramo Wooldridge (TRW) RW-300—εγκαταστάθηκε στη μονάδα πολυμερισμού 1.600 bpd της εταιρείας στο διυλιστήριο Port Arthur (Τέξας, ΗΠΑ). Η έναρξη αυτού του συστήματος «έκλεισε τον βρόχο» στην πρώτη πλήρως αυτόματη, ελεγχόμενη από υπολογιστή βιομηχανική διαδικασία. 85

Η εγκατάσταση του συστήματος ξεκίνησε αρκετά χρόνια πριν από την εκκίνηση. Οι μηχανικοί της TRW και της Texaco εργάστηκαν για περισσότερο από 2,5 χρόνια σε μια μελέτη σκοπιμότητας για τη μετατροπή του εργοστασίου σε πλήρη αυτοματισμό. Η αναφορά 318 σελίδων παρείχε λεπτομερείς πληροφορίες για όλες τις ενέργειες που θα έπρεπε να παρακολουθεί το σύστημα. Αυτή η ανάλυση παρείχε τη βάση στους μηχανικούς της Texaco για να σχεδιάσουν τα όργανα και το σύστημα ελέγχου για τη μονάδα. 86 Ο αρχικός στόχος του συστήματος ηλεκτρονικών υπολογιστών —που ήταν συνολικά περίπου 300.000 $ (υπολογιστές, όργανα, εργασία και άλλος εξοπλισμός), 86 σχεδόν $2,9 MM σήμερα μετά την προσαρμογή για τον πληθωρισμό— ήταν να αυξήσει την απόδοση της μονάδας κατά 6%-10%.

Η εργασία του υπολογιστή περιγράφηκε συνοπτικά από τον Chief Process Engineer της Texaco, Charles Richker. «Λαμβάνει μια ανάλυση του εισερχόμενου και εξερχόμενου αερίου. Αισθάνεται και μετρά την πίεση, τις ροές και τις θερμοκρασίες. Υπολογίζει τη δραστηριότητα του καταλύτη. μετά τα ζυγίζει όλα αυτά μαζί και αποφασίζει τι πρέπει να κάνει η μονάδα επεξεργασίας για να αποκτήσει το μεγαλύτερο μέρος του προϊόντος με το μικρότερο κόστος», είπε ο Richker. «Τέλος, ρυθμίζει τα χειριστήρια και ελέγχει ξανά τον υπολογισμό του». 86 Ο υπολογιστής ολοκλήρωσε αυτές τις εργασίες μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα.

Ο υπολογιστής RW-300 ήταν σε θέση να πραγματοποιήσει περισσότερες μετρήσεις, πιο γρήγορα από ό,τι θα μπορούσε ποτέ να ελπίζει το προσωπικό διύλισης. Από τη βιβλιογραφία, για παράδειγμα, ο υπολογιστής μπορούσε να διαβάσει δεκάδες καταγραφείς-ελεγκτές που έδειχναν πίεση, θερμοκρασία και ροή και στη συνέχεια να συσχετίσει τις μετρήσεις που έδειχναν το επίπεδο δραστηριότητας της αντίδρασης ή την κατάσταση του καταλύτη. Ο υπολογιστής θα μπορούσε στη συνέχεια να υπολογίσει τις πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις της διαδικασίας, εν καιρώ για να επαναφέρει τους ελέγχους για να διατηρήσει τη λειτουργία της εγκατάστασης με τη μέγιστη απόδοση. Ο υπολογιστής μπορούσε να πραγματοποιεί αυτές τις μετρήσεις κάθε 5 λεπτά, 24 ώρες την ημέρα ( Εικόνα 4 ). 86

ΣΥΚΟ. 4. Το σύστημα υπολογιστή RW-300, στο προσκήνιο, χρησιμοποιήθηκε για τη βελτίωση των λειτουργιών στο εργοστάσιο πολυμερισμού 1.600 bpd του διυλιστηρίου της Texaco στο Port Arthur. Στο παρασκήνιο, οι μηχανικοί της Texaco και το προσωπικό της TRW ελέγχουν χάρτες ελέγχου. Φωτογραφία ευγενική προσφορά του Business Week.

Η επιτυχία του συστήματος υπολογιστών οδήγησε στην υιοθέτηση πολυάριθμων εγκαταστάσεων τα επόμενα χρόνια. Ο δεύτερος υπολογιστής RW-300 για τη βιομηχανία επεξεργασίας εγκαταστάθηκε στο πετροχημικό εργοστάσιο της Monsanto's Chocolate Bayou, στο Τέξας (ΗΠΑ) το 1960, ακολουθούμενο από το χημικό εργοστάσιο της BF Goodrich στο Calvert City, Κεντάκι (ΗΠΑ). Αρκετές άλλες εγκαταστάσεις του RW-300 πραγματοποιήθηκαν στις αρχές της δεκαετίας του 1960, συμπεριλαμβανομένου του εργοστασίου της BASF στο Ludwigshafen της Γερμανίας. Εργοστάσιο καταλυτικής πυρόλυσης της Gulf Oil Co. στη Φιλαδέλφεια, Πενσυλβάνια (ΗΠΑ). Εργοστάσιο αιθυλενίου της Petroleum Chemicals στη λίμνη Charles, Λουιζιάνα (ΗΠΑ). μεταξύ άλλων. 87

Η IBM παρουσίασε το πρώτο της σύστημα βιομηχανικού ελέγχου πολλαπλών χρήσεων—το IBM 1710—τον Μάρτιο του 1961. Ο υπολογιστής—ο οποίος κόστιζε $111.000–$135.000 ($1 MM–$1,27 MM σήμερα μετά την προσαρμογή για τον πληθωρισμό)—χρησιμοποιήθηκε για μια ποικιλία δειγματοληψιών και ερμηνείας δεδομένων στις μεταποιητικές και μεταποιητικές βιομηχανίες, συμπεριλαμβανομένου του ποιοτικού ελέγχου, της μελέτης βιομηχανικών διεργασιών και της βελτιστοποίησης διεργασιών. 88 Το σύστημα εγκαταστάθηκε για πρώτη φορά στο διυλιστήριο American Oil's Whiting στην Ιντιάνα (ΗΠΑ) το 1961, ακολουθούμενες από πρόσθετες εγκαταστάσεις στο διυλιστήριο El Segundo της Standard Oil της Καλιφόρνια στο Ρίτσμοντ, Καλιφόρνια (ΗΠΑ) και στο πιλοτικό εργοστάσιο ακρυλονιτριλίου της DuPont στο Gibbstown, New Jersey (ΗΠΑ). ) τον ίδιο χρόνο. 86,87

Από τα τέλη της δεκαετίας του 1950 έως τις αρχές της δεκαετίας του 1960, εγκαταστάθηκαν περισσότερα από 40 συστήματα ελέγχου ηλεκτρονικών υπολογιστών στους τομείς των χημικών και του πετρελαίου. 87 Αν και αρχικά ήταν ακριβή, η χρήση συστημάτων ηλεκτρονικών υπολογιστών έφερε επανάσταση στις διαδικασίες επεξεργασίας υδρογονανθράκων και παρείχε σημαντικά οφέλη στο λειτουργικό προσωπικό και την παραγωγή εργοστασίων. Αυτή η περίοδος - αργότερα γνωστή ως η εποχή της ολοκληρωμένης κατασκευής ηλεκτρονικών υπολογιστών για τη βιομηχανία επεξεργασίας υδρογονανθράκων - μετέφερε τη βιομηχανία διύλισης και τη χημική βιομηχανία σε μια νέα εποχή των υπολογιστών. Τα συστήματα υπολογιστών θα συνεχίσουν να εξελίσσονται τις επόμενες δεκαετίες, παρέχοντας νέες βελτιώσεις και οφέλη στην πορεία.

Τα σχέδια/καύσιμα πυραύλων εξελίσσονται και ο διαστημικός αγώνας ξεκινά

Η παραγωγή διαφόρων καυσίμων και αερίων έχει συμβάλει καθοριστικά στην ανάπτυξη της εξερεύνησης του διαστήματος και των δορυφορικών τεχνολογιών, ειδικά στην κατασκευή τεχνητών δορυφόρων (π.χ. Kevlar, που εφευρέθηκε τη δεκαετία του 1960 από την DuPont, συμβάλλει στην προστασία των δορυφόρων σε τροχιά από τις σκληρές συνθήκες του διαστήματος) και πρόωσης. Αν και η προέλευση της πρόωσης πυραύλων ανάγεται αρκετούς αιώνες πίσω (οι Κινέζοι χρησιμοποίησαν σωλήνες γεμάτους με πυρίτιδα - που ονομάζονταν «βέλη ιπτάμενης φωτιάς» - για να απωθήσουν τους Μογγόλους κατά τη μάχη του Kai-Keng το 1232), 89 η σύγχρονη τεχνολογία προωθητικού πυραύλων εντοπίζει τις ρίζες της μέχρι τα μέσα του 1900.

Η εποχή της σύγχρονης πυραύλων ξεκίνησε με θεωρίες που προέρχονται από τον Ρώσο επιστήμονα πυραύλων Konstantin Tsiolkovsky. Το έργο του Exploration of Outer Space by Means of Rocket Devices —που δημοσιεύτηκε το 1903— προέβαλε την ιδέα τόσο της χρήσης πυραύλων για διαστημικές πτήσεις όσο και της χρήσης υγρού προωθητικού για την πρόωση πυραύλων. 90 Αυτές οι ιδέες και η έρευνά του για το θέμα ενέπνευσαν μελλοντικούς επιστήμονες που θα έφεραν επανάσταση στην ανάπτυξη καυσίμου πυραύλων τις επόμενες δεκαετίες. Για αυτό, ο Tsiolkovsky είναι γνωστός ως ο πατέρας της σύγχρονης αστροναυτικής.

Η πρώτη επιτυχημένη δοκιμή πυραύλων με υγρά καύσιμα διεξήχθη το 1926 από τον Robert Goddard. Κατά τη διάρκεια της έρευνάς του, ο Goddard ανακάλυψε ότι η χρήση υγρού καυσίμου παρείχε περισσότερη επιτάχυνση σε σχέση με άλλες μορφές πρόωσης, όπως η πυρίτιδα. Το σχέδιο του πυραύλου του είχε τον θάλαμο καύσης και το ακροφύσιο στο πάνω μέρος ενός πλαισίου αποτελούμενου από δύο κάθετους σωλήνες, οι οποίοι στη συνέχεια μετέφεραν το υγρό καύσιμο (αποτελούμενο από υγρό οξυγόνο και βενζίνη) από τις δεξαμενές στο κάτω μέρος για να αναφλέξει τον πύραυλο. 91,92

ΣΥΚΟ. 5. Ο Γκόνταρντ στέκεται δίπλα στον πύραυλο του. Στις 16 Μαρτίου 1926 εκτόξευσε με επιτυχία τον πρώτο πύραυλο υγρού καυσίμου στον κόσμο. Φωτογραφία ευγενική προσφορά του Εθνικού Μουσείου Αεροπορίας και Διαστήματος των ΗΠΑ Smithsonian.

Στις 16 Μαρτίου 1926, στο Auburn της Μασαχουσέτης (ΗΠΑ), ο πύραυλος του Goddard εκτοξεύτηκε από το σημείο εκτόξευσης. Ο πύραυλος πέταξε για 2,5 δευτερόλεπτα και έφτασε σε ύψος 41 πόδια. 91 Η εκτόξευση απέδειξε ότι τα υγρά καύσιμα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την προώθηση πυραύλων, θέτοντας το υπόβαθρο για την εξέλιξη των σχεδίων κινητήρων πυραύλων, που θα οδηγούσαν τελικά στη χρήση δορυφόρων και διαστήματος εξερεύνηση.

Αν και η ανακάλυψη του Γκόνταρντ ήταν επαναστατική, κράτησε τα ευρήματά του ως επί το πλείστον μυστικά. Το έργο του ήταν ελάχιστα γνωστό μέχρι που το Smithsonian των ΗΠΑ δημοσίευσε τη θεωρία του A Method of Reaching Extreme Altitudes. Ωστόσο, αρκετά μέσα ενημέρωσης χλεύασαν ανοιχτά τις θεωρίες του. Για παράδειγμα, οι New York Times απέρριψαν τις θεωρίες του Goddard ως έλλειψη βασικών γνώσεων που διδάσκονταν στα λύκεια - η δημοσίευση τύπωσε μια διόρθωση τον Ιούλιο του 1969 καθώς η αποστολή Apollo 11 ξεκίνησε στην ιστορική της αποστολή στο φεγγάρι. 91

Στα τέλη της δεκαετίας του 1920, ξεκίνησε το πρώτο μεγάλης κλίμακας πειραματικό πρόγραμμα πυραύλων στον κόσμο υπό την ηγεσία του Γερμανού πρωτοπόρου στην τεχνολογία πυραύλων Fritz von Opel (με το παρατσούκλι Rocket Fritz) και άλλων συνεργατών, συμπεριλαμβανομένου του Max Valier, ο οποίος ήταν ένας από τους ιδρυτές της γερμανικής διαστημικής πτήσης. Κοινωνία (Verein für Raumschiffahrt). 93 Το Opel RAK προχώρησε σημαντικά στην τεχνολογία πυραύλων και αεροπορίας, ειδικά στην πρόωση. Το 1928, ο όμιλος ανέπτυξε τον πρώτο του πύραυλο υγρού καυσίμου, ο οποίος χρησιμοποιούσε βενζόλη - ένα προϊόν λιθανθρακόπισσας που αποτελείται κυρίως από βενζόλιο και τολουόλιο - ως καύσιμο και τετροξείδιο του αζώτου ως οξειδωτικό. 93

Η έρευνα και οι δοκιμές που ολοκληρώθηκαν στο Opel RAK οδήγησαν στην ανάπτυξη του γερμανικού πυραύλου V-2, του πρώτου στον κόσμο κατευθυνόμενου βαλλιστικού πυραύλου μεγάλου βεληνεκούς που τροφοδοτείται από κινητήρα πυραύλων υγρού προωθητικού (υγρού οξυγόνου και αιθυλικής αλκοόλης). Μετά τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο, πολλά έθνη χρησιμοποίησαν την τεχνολογία πυραύλων V-2 για να αναπτύξουν τα δικά τους στρατιωτικά προγράμματα πυραύλων, καθώς και να προωθήσουν την εξερεύνηση του διαστήματος. Αυτές οι πρωτοβουλίες υποστηρίχθηκαν από εταιρείες επεξεργασίας υδρογονανθράκων. Για παράδειγμα, η Air Products ανατέθηκε από τις ΗΠΑ να κατασκευάσει εργοστάσια που θα μπορούσαν να παρέχουν μεγάλες ποσότητες υγρού οξυγόνου και αζώτου για την υποστήριξη του αναδυόμενου πυραυλικού και διαστημικού προγράμματος της χώρας. 94 Αφού η Ρωσία εκτόξευσε επιτυχώς το Sputnik στο διάστημα το 1957 (ο δορυφόρος χρησιμοποίησε κηροζίνη T-1 ως καύσιμο και υγρό οξυγόνο ως οξειδωτικό 95), ανατέθηκε στην Air Products σύμβαση για την προμήθεια υγρού υδρογόνου στην Πολεμική Αεροπορία των ΗΠΑ —και αργότερα στη NASA— για να προωθήσει την τεχνολογία πυραύλων της χώρας για να ανταγωνιστεί τους Σοβιετικούς κατά τη διάρκεια του Ψυχρού Πολέμου και του διαστημικού αγώνα. Οι ΗΠΑ δημιούργησαν τελικά το Rocket Propellant-1, το οποίο είναι μια εξαιρετικά εκλεπτυσμένη μορφή κηροζίνης και υγρού οξυγόνου.

Αυτά τα καύσιμα βοήθησαν στην πρόοδο της τεχνολογίας πυραύλων, οδηγώντας τους ανθρώπους να σπάσουν τα όρια του διαστήματος και να τοποθετήσουν δορυφόρους σε γεωσύγχρονη τροχιά, εξελίσσοντας σημαντικά τον τρόπο με τον οποίο ο κόσμος επικοινωνεί, πλοηγείται και εξερευνά όχι μόνο τη Γη αλλά και τον μακρινό κόσμο. Αυτές οι εξελίξεις δεν θα ήταν δυνατές χωρίς τα καύσιμα και τα προϊόντα που παράγονται από τον τομέα επεξεργασίας υδρογονανθράκων.

ΛΟΓΟΤΕΧΝΙΑ ΠΟΥ ΑΝΑΦΕΡΕΤΑΙ

68 Johnstone, P. and C. McLeish, «World wars and the age of oil: Exploring directionality in deep energy transitions», Elsevier, Σεπτέμβριος 2020, διαδικτυακά: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/ άρθρα/PMC7471716/

69 Saudi Aramco, «Ένα δισεκατομμύριο βαρέλια πριν», Aramco World, Μάιος 1962, online: https://archive.aramcoworld.com/issue/196205/a.billion.barrels.ago.htm

70 MBendi, «Africa: Oil and gas—Oil refining overview », online: https://mbendi.co.za/indy/oilg/ogrf/af/p0005.htm#:~:text=In%20the%2050% 20 χρόνια%20 μεταξύ,Durban%20(Socony%2FMobil)

71 Federal Reserve Bank of San Francisco, “Petroleum refinery plant and εξοπλισμούς δαπάνες, 1950–1958”, Μάιος 1959, online: https://fraser.stlouisfed.org/files/docs/publications/frbsfreview/pages/66126_1955-. pdf

72 Scott, JW και JR Kittrell, «Trends in the development of the modern hydrocracking process», Industrial and Engineering Chemistry Research, 1969.

73 American Chemical Society, «Discovery of polypropylene and the development of a new high-density polyethylene», 1999, online: https://www.acs.org/content/dam/acsorg/education/whatischemistry/landmarks/polypropylene/discovery -αναμνηστικό-φυλλάδιο-πολυπροπυλενίου-και-ανάπτυξη-υψηλής πυκνότητας-πολυαιθυλενίου.pdf

74 ConocoPhillips, «Η ιστορία μας: 1950–1969», διαδικτυακά: https://www.conocophillips.com/about-us/our-history/1969-1950/

75 Wikipedia, «Karl Ziegler», online: https://en.wikipedia.org/wiki/Karl_Ziegler

76 Ινστιτούτο Ιστορίας Επιστημών, «Karl Ziegler and Giulio Natta», διαδικτυακά: https://www.sciencehistory.org/historical-profile/karl-ziegler-and-giulio-natta

77 The Nobel Prize, «Giulio Natta», NoblePrize.org, online: https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1963/natta/biographical/

78 Sepe, M., “Tracing the history of polymeric Materials: Part 11”, Plastics Technology, Σεπτέμβριος 2021, online: https://www.ptonline.com/articles/tracing-the-history-of-polymeric-materials- μέρος-11

79 Wikipedia, «Alfred Einhorn», online: https://en.wikipedia.org/wiki/Alfred_Einhorn

80 Bayer, «History of polycarbonate at Bayer», online: http://www.interwall.pe/sites/default/files/PCS_History.pdf

81 Wikipedia, «Polycarbonate», online: https://en.wikipedia.org/wiki/Polycarbonate#History

82 Caliendo, H., “History of BPA”, Packaging Digest, 28 Ιουνίου 2012, online: https://www.packagingdigest.com/food-safety/history-bpa

83 Reuters, «Η Saudi's SABIC πωλεί μονάδα Polymershapes σε εταιρεία των ΗΠΑ», 7 Σεπτεμβρίου 2016, διαδικτυακά: https://www.reuters.com/article/us-sabic-polymers-idUSKCN11D0KX

84 American Chemical Society, «Τεχνολογία ακρυλικού γαλακτώματος: Από τα πλαστικά στα χρώματα, άλλαξε τον κόσμο μας», 15 Σεπτεμβρίου 2008, διαδικτυακά: https://www.acs.org/content/dam/acsorg/education/whatischemistry/landmarks/ acrylicemulsion/acrylic-emulsion-technology-commemorative-booklet.pdf

85 Miller, P., D. Hill and D. Woll, “Process control in the HPI: A not-so-sentimental ταξίδι”, Hydrocarbon Processing, Ιούλιος 2012.

86 Business Week, «Η Texaco κλείνει τον βρόχο», δημοσίευση McGraw-Hill, 4 Απριλίου 1959.

87 Laspe, CG, «Onstream computers: An example and some generalities», Chemical Engineering Education, Σεπτέμβριος 1963.

88 IBM, «IBM 1710 industrial control system», online: https://www.ibm.com/ibm/history/exhibits/vintage/vintage_4506VV4021.html

89 National Aeronautics and Space Administration (NASA), “Brief history of rockets”, online: https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/TRC/Rockets/history_of_rockets.html

90 Wikipedia, «Konstantin Tsiolkovsky», online: https://en.wikipedia.org/wiki/Konstantin_Tsiolkovsky#Scientific_achievements

91 Space Center Houston, «Flashback Friday: Goddard launches first fluid-fuel rocket in 1926», 22 Μαρτίου 2019, διαδικτυακά: https://spacecenter.org/rocket-man/

92 Neufeld, M., «Robert Goddard and the first liquid-propellant rocket», US Smithsonian National Air and Space Museum, 16 Μαρτίου 2016, διαδικτυακά: https://airandspace.si.edu/stories/editorial/robert-goddard -and-first-liquid-propellant-rocket#:~:text=Ninety%20years%20ago%20today%2C%20on,itself%20off%20the%20launch%20rack

93 Wikipedia, «Fritz von Opel», online: https://en.wikipedia.org/wiki/Fritz_von_Opel

94 Air Products, “Company History, 1940–2010s”, online: https://airproducts.uz/EN/pdf/company-history.pdf

95 Strickland, J., "How Sputnik Worked," How Stuff Works, online: https://science.howstuffworks.com/sputnik.htm

Από το hydrocarbonprocessing.com