Этилен, полиэтилен… банан

Трудно сейчас представить жизнь без одноразовых полиэтиленовых пакетов. А ведь так было не всегда. Когда появился полиэтилен? Как и где его производят? Опасен ли он и умеют ли у нас его перерабатывать? И что общего между этиленом и бананом?

Об этом мы поговорили на ежегодном зимнем фестивале «Менделеевские дни в Тобольске» с Олегом Пахнутовым, начальникам производства полиэтилена высокой плотности комплекса ЗапСибНефтехим.

— Олег, помню момент, когда полиэтилен появился в нашей жизни. Когда я росла, все пользовались авоськами и сумками. И вдруг появились эти одноразовые пакеты! Я помню ажиотаж вокруг них – они были дефицитом, мы пользовались ими долгое время, не выбрасывали, пока они не начинали распадаться на куски. Когда в мире появилась эта технология?

— История полиолефинов началась с изобретения катализаторов Циглера – Натта в 1932–1934 годах прошлого века. Уже промышленная технология получения полиэтилена родилась где-то в 60-70 годах прошлого, тогда же были созданы и первые установки по получению полиэтилена. Лидером здесь стала Италия, затем по всему миру начали появляться новые технологии синтеза полиолефинов. Начался бум развития полимерной технологии.  

Мои воспоминания о детстве – как с мылом мыли пакетики, сушили и повторно использовали. В СССР это действительно был дефицитный продукт. А сейчас такой пакет живёт в среднем две минуты и потом не используется.

Олег Пахнутов, начальник производства полиэтилена высокой плотности комплекса ЗапСибНефтехим. Фото Наталии Лесковой

— Как получают полиэтилен?

— Есть несколько технологий. Например, технология газофазной полимеризации, когда в реактор в среде азота добавляются такие составные компоненты, как этилен, сокатализатор – триэтилалюминий, сам катализатор Циглера – Натта на основе хлорида титана, нанесённый на твердый носитель. Ещё добавляется бутен-1 или гексен-1 в зависимости от марки полимера. Его качество зависит от характеристик – где-то нужен твёрдый полимер, где-то – эластичный, где-то – прозрачный. В реакторе происходит образование нитей полимера на поверхности твёрдого катализатора, когда молекула полиэтилена растёт от твёрдого, каталитически активного центра наружу. Таким образом, вырастает полимер определённой длины. Но эта цепочка не может быть бесконечно большой – тогда получится не тот полимер, который нужен. А если длина молекулы окажется маленькой, то это будет уже олигомер, не полимер. Поэтому нам нужна середина.

— Для каких целей сегодня применяется полиэтилен, кроме всем нам известных полиэтиленовых пакетов?

— Всюду! В косметологии баночки – это полиэтилен. Одноразовая посуда. Современные трубопроводы водоснабжения и канализации, трубопроводы для транспортировки газа. Канистры, пластиковые изделия для быта. Но, конечно, он используется в первую очередь в упаковке. Особенно во время пандемии COVID-19 много использовали одноразовой посуды и упаковки, а она в основном из полиэтилена.

— Понятно, что у полиэтилена есть масса достоинств, но наверняка есть и недостатки. Он же может быть токсичным, он не разлагается…

— Про токсичность не подтвержу: полиэтилен – нейтральное вещество. Он не взаимодействует с кислотами или щелочами, его сложно растворить. Поэтому его и используют в пищевой промышленности. Если бы он был токсичным, его бы не использовали.

— Правда ли, что при нагревании он образует канцерогены?

– Всё зависит от температуры. В бытовых условиях такие температуры обычно не достигаются.

— Почему, если с полиэтиленом всё так хорошо, многие продавцы переходят на бумажные пакеты – дескать, это экологичнее?

— Это просто модно. На самом деле, бумажная промышленность даже менее экологична, чем производство полиэтилена. К тому же для производства бумаги нужен лес, а это исчерпаемый, хоть и возобновляемый ресурс.

— Если полиэтиленовые пакеты или посуду долго хранить, как некоторые делают, разве они не портятся? Даже запах появляется неприятный…

— Он просто теряет свои свойства. Пакет станет хрупким и порвётся. Но вреда он не оказывает. В отличие от того же ПВХ (поливинилхлорида), который после производства ещё какое-то время из себя извлекает некоторые небезопасные соединения. Или фторопласт на «тефлоновых» сковородках, который в процессе приготовления еды некоторое время выделяет тетрафторэтилен. В части переработки полиэтилен необходимо сортировать и собирать, эту культуру надо прививать. Если его перерабатывать, то можно сделать какие-то вторичные упаковки, другие изделия из пластика – можно много чего сделать.

— А его у нас перерабатывают?

— Да. У нас в Тобольске недавно построили большой гимнастический центр, и в нём открыт Экодом, в котором любой желающий может принести полимерные отходы, не только полиэтилен, рассортировать их. Полимерные отходы дальше превращаются в крошку, и из неё уже можно получить всё, что угодно. Много чего можно сделать для дома. Экодом был запущен в прошлом году, он функционирует, пользуется популярностью среди населения.

— Слышала, что есть нечто общее между этиленом и… бананом. Какая связь?

— Это очень интересно. Этилен, оказывается, нигде не образуется в природе в каких-то больших количествах. Его практически нет. Но при этом, когда банан созревает, он выделяет некоторое количество этилена. И этот этилен, как гормон, способствует созреванию других овощей или фруктов. Поэтому бананы нельзя хранить рядом с другими плодами – спровоцируют быстрое созревание. Кроме как в спелых плодах, этилен нигде больше не образуется, в отличие от пропана, бутана, этана или других газов, образующихся в недрах Земли.

— Значит, на бананы, как источник этилена, надежды нет, и этилен нужно синтезировать самим?

— Да, мы берём так называемую широкую фракцию углеводородов, которая приезжает к нам с севера Тюменской области, разделяем её на отдельные фракции: С1, С2, С3 и С4. Цифра здесь обозначает количество атомов углерода в молекуле. Фракции С2, С3 и С4 – это, например, этан, пропан, бутан – их мы направляем на пиролиз. Молекулы газов разрываются, от них отщепляется водород, и в результате получается этилен и пропилен. На пиролизных установках они всегда появляются в паре. У этилена выход больше, он получается в большинстве случаев, пропилена получается меньше. Но нельзя одновременно получить только один газ и не получить второй. Поэтому наш пиролиз даёт в среднем 1,5 миллиона тонн этилена и 600–700 тысяч тонн полипропилена.

— Есть ли в вашем производстве полиэтилена какие-то особенности, каких нет на других химических заводах?

— Уникальность в том, что это масштабное производство. Таких технологий газофазного полиэтилена в России больше нет. Именно такого размера: большой реактор диаметром под 5 метров и высотой 45 метров, по форме напоминающий перевёрнутую лампочку – это уникально для нашей страны. Подобный реактор есть в Казани, но там он меньше по мощности. А ещё у нас используется суспензионная технология: реактор, который представляет собой петлю Мёбиуса, и в ней циркулирует изобутан, добавляются катализаторы, все необходимые компоненты – и на выходе получается полиэтилен. Высота всей установки, выполненной по двухреакторной схеме – 90 метров. Такой в России тоже больше нет. Мы специально ездили учиться в Бельгию, перенимали знания.

— В день рождения Дмитрия Ивановиче Менделеева, который родом из Тобольска, мы побывали на экскурсии по вашему предприятию. Оно поражает размахом и каким-то невероятным, фантастическим индустриальным пейзажем. Как думаете, если бы Менделеев оказался на экскурсии по ЗапСибНефтехиму, какие бы он испытал эмоции?

— Я думаю, он был бы счастлив, ведь он был основоположником отечественной химической промышленности. Когда ты видишь в Тобольске, на его родине, целый химический город, я думаю, можно испытывать только радость. Это его мысли, их развитие, реализованные в промышленности.  Причём, многократно реализованные – на каждом узле, в каждом трубопроводе – везде. Уравнение идеального газа Менделеева-Клапейрона живёт в каждом газофазном процессе.

Зимний фестиваль «Менделеевскаие дни в Тобольске» проходил в этом году 7–8 февраля. Это ежегодное событие посвящёно дню рождения великого тоболяка на его родине.