أصول تقنيات التكسير الحفزي والألكيلة

Thread Content

أصل تقنية الألكيلة: احتاجت الحرب العالمية الثانية إلى كميات كبيرة من وقود الطائرات ذو الأوكتان العالي. تعمل العديد من شركات النفط الكبرى على تطوير تقنيات جديدة لإنتاج بنزين ذو قيمة أوكتان عالية. 　　تم اختراع تقنية الألكيلة في عام 1935. طورت خمس شركات نفطية – وهي شركة بريتش إيرانيان، وشركة هامبل للنفط والتكرير (التابعة لشركة نيو جيرسي ستاندرد أويل)، وشركة شل ديفلوبمنت التابعة لشركة شل الأمريكية، وشركة إنديانا ستاندرد أويل ديفلوبمنت، بالإضافة إلى شركة تكساس – تقنية الألكيلة في مختبراتها تقريبًا في نفس الوقت. 　　ما يسمى بالألكيلة، هو التفاعل الكيميائي لإضافة مجموعات الألكيل إلى المركبات العضوية من نوع e-~lA. تحت تأثير نوع معين من الأحماض، يتفاعل الأوليفينات (وخاصة البيوتين) مع الألكانات المتماثلة (وخاصة الإيزوبيوتان) لتكوين الإيزوأوكتان الصناعي، والذي يُستخدم كمكون في خلط البنزين ذو القيمة الأوكتانية العالية. تعاونت خمس شركات معًا للتطوير المشترك، من أجل تحويله إلى منتج صناعي. 　　بحلول نوفمبر 1939، كان لدى الولايات المتحدة 6 مصانع تجارية لإنتاج الزيوت المعدلة كيميائيًا، وكانت قادرة على إنتاج 560 مترًا مكعبًا من هذه الزيوت يوميًا. بالإضافة إلى ذلك، هناك 8 وحدات قيد الإنشاء، بقدرة إنتاجية تبلغ 14300 متر مكعب في اليوم. يستخدمون حمض الكبريتيك كمحفز. 　　طورت شركة جلوبال أويل وشركة فيليبس أويل عملية الألكيلة باستخدام حمض الهيدروفلوريك كمحفز. تم إنشاء أول مصنع تجاري لتفاعل الهيدروفلوريك مع الألكانات في بورج بولاية تكساس، وبدأ العمل فيه في عيد الميلاد عام 1942، حيث كانت الطاقة الإنتاجية اليومية 310 أمتار مكعبة. 　　في أواخر ثلاثينيات القرن العشرين وأوائل أربعينياته، ظهرت تقنية التحويل الكيميائي التي تُستخدم لتحويل البيوتان إلى الإيزوبيوتان. يُستخدم الإيزوبيوتان أيضًا في تحسين خصائص البنزين المستخدم في الطيران، وذلك لرفع قيمة الأوكتان الخاصة به. لعبت شركة جلوبال أويل، وشركة شل الأمريكية، وشركة فيليبس أويل دورًا رئيسيًا. لقد قاموا ببناء أولى وحدات التهجين قبل بداية الحرب العالمية الثانية. المادة الخام هي غاز البيوتان، والمحفز هو كلوريد الألومنيوم، أو يمكن إضافة ثلاثي كلوريد الأنتيمون، ويتم التفاعل في وجود كلوريد الهيدروجين لإنتاج الإيزوبيوتان. درجة الحرارة والضغط في التفاعل متوسطان. لكن معدل التحويل مرتفع جدًا. 　　خلال الحرب العالمية الثانية، كان لدى الولايات المتحدة 40 جهازًا لعملية التحويل الكيميائي قيد الاستخدام. 　　لاحقًا، تم إجراء العديد من التحسينات على هذه العملية التحويلية. توسعت المنتجات لتشمل الإيزوبيوتان والإيزوهكسان والإيزوهيبتان، ويمكن استخدامها جميعًا كزيوت مختلطة في بنزين الطيران. أصل تقنية التكسير الحفزي في الوقت نفسه، كان مهندسو شركة جلوبال أويلز يعملون على تطوير تقنية التكسير الحفزي. في 29 مارس 1949، كشفت هذه الشركة عن طريقة لإنتاج بنزين عالي الجودة باستخدام المحفزات في عملية إزالة الهيدروجين من النفثالين، وبذلك فتحت طريقًا جديدًا لرفع قيمة الأوكتان في البنزين. 　　المفتاح في التقنية الجديدة هو إيجاد محفز فعال للغاية. بعد سنوات من الجهد، طوروا محفزًا من البلاتين. في 28 أكتوبر 1949، تم بناء أول جهاز لإعادة تشكيل البلاتين في العالم في مصفاة “الهولندي القديم” في ماسكيجون، ولاية ميشيغان، الولايات المتحدة. كانت السعة التشغيلية الأولية لها 238.5 مترًا مكعبًا في اليوم. لا يزال هذا الجهاز يعمل بعد 10 سنوات، وقد ارتفع حجم المعالجة إلى 477 مترًا مكعبًا في اليوم. 　　كل أسرة أيضًا تفكر وتبحث عن حلول. أعلنت شركة جلوبال أويلز عن نوع آخر من المحفزات البلاتينية في عام 1951، وفي نهاية عام 1953 تم تشغيل مجموعة أخرى من هذه المحفزات. 　　في عام 1955، ظهرت تقنيتان جديدتان لعملية التكسير الحفزي. أحد الأساليب هو التكسير الحفزي المصاحب لعملية هودلي، والذي يتم تنفيذه في ظروف متوسطة الشدة، ويمكن من خلاله استرجاع الهيدروكربونات العطرية من المنتجات. الطريقة الأخرى هي طريقة إعادة التكوين التي تستخدمها شركة جلوبال أويل، والتي تجمع بين عملية إعادة تكوين البلاتين وعملية استخلاص الهيدروكربونات العطرية. تم تطوير العديد من المحفزات في ستينيات القرن العشرين. 　　طورت شركة جلوبال أويلز عملية إعادة تكوين البلاتين في أواخر الستينيات من القرن العشرين إلى عملية إعادة تكوين حفزي مستمر، وفي عام 1971 تم تشغيل أول وحدة من هذا النوع، وتضمنت هذه الوحدة: مبادل حراري عمودي، فرن تسخين على شكل صندوق، ومفاعل عمودي ذو مدخنة. يؤدي هذا الإجراء إلى ارتفاع معدلات تشغيل نظام التفاعل ونظام إعادة التدوير، كما يزيد من قيمة الأوكتان للمنتج.