ما هي أدوار تقنية التقطير الحفزي في صناعة البتروكيماويات؟ على الأرجح لا يعرفها معظم الناس!

Thread Content

تقنية التقطير التفاعلي هي أحد تقنيات الدمج والفصل في الهندسة الكيميائية، وتعتبر من التقنيات المتقدمة في هذا المجال. تتمثل تقنية التقطير التفاعلي في عملية إنتاج كيميائية يتم فيها الفصل والتفاعل في نفس البرج في نفس الوقت. أما تقنية التقطير الحفاز فهي تقنية التقطير الكيميائي باستخدام المحفزات. في أوائل الثمانينيات من القرن الماضي، تم تطوير تقنية التقطير الحفزي بنجاح. ويمكن استخدام هذه التقنية بشكل فعال وعلمي في عمليات إنتاج البتروكيماويات، مما يساعد على إزالة منتجات التفاعل بسرعة. كما يمكن لعملية التقطير استغلال الحرارة الناتجة عن عملية التفاعل، وبذلك يمكن تقليل استهلاك الطاقة في الإنتاج بشكل فعال، مما يؤدي إلى تقليل تكاليف الاستثمار في المعدات، وبالتالي تحسين الكفاءة الاقتصادية لشركات البتروكيماويات. ◆◆◆ أولاً: دور تقنية التقطير الحفزي في تفاعلات التكسير. يتطلب إنتاج صناعة البتروكيماويات إنتاج ميثيل ثوبوتيل إيثر (MTBE)، وإيثيل ثوبوتيل إيثر (ETBE)، بالإضافة إلى إيثرات الديول. في ثمانينيات القرن الماضي، تمكن الباحثون من تصنيع مادة MTBE بنجاح، باستخدام الكربون الرباعي المختلط والميثانول كمواد أساسية، مع الاستعانة بتقنيات التبادل الكاتيوني والتقطير الحفزي. بعد استخدام هذه التقنية على نطاق واسع، تحسنت قدرات الإنتاج لدى شركات البتروكيماويات بشكل كبير. من خلال عملية التقطير الحفزي للتكسير، تمكنت بلادنا من إنتاج الإيزوبيوتيلين محليًا، مما ساعد شركات النفط على توفير تكاليف إنتاج كبيرة. وكانت التقنية المستخدمة في ذلك هي تقنية الإنتاج المملوكة لشركة MTBE الأمريكية. يتسبب استخدام MEBE في تلوث البيئة بشكل خطير، وخاصة تلوث الموارد المائية. لتحسين هذه الظاهرة بشكل فعال، تم تحسين عملية إنتاج MTBE، مما أدى إلى تصنيع ETBE بنجاح. تحسنت بشكل كبير من حيث الانسجام، وضغط البخار، ومؤشر الأوكتان، كما أن قدرتها على التسبب في تلوث البيئة منخفضة، مما يتوافق مع **سياسات حماية البيئة**. مع التطور السريع في صناعة السيارات، أصبح استخدام إيثيلين جلايكول إيثر في مذيبات الطلاء الكهروستاتيكي في تزايد مستمر، لكنه يشكل تهديدًا خطيرًا على الصحة البشرية، حيث قد يؤدي إلى الإصابة بالسرطان. لتقليل استخدام إيثيلين جلايكول إيثر، يمكن استخدام تقنية التقطير الحفاز في المفاعلات ذات العمليات المتقطعة، وهو ما يساعد بشكل فعال على تحسين كمية المنتجات الثانوية، وزيادة كمية المنتج الرئيسي. وبذلك، يمكن الحصول على إيثيلين جلايكول بروبيل إيثر الأقل ضررًا، ليحل محل إيثيلين جلايكول إيثر. في تفاعلات الإيثرة، يمكن من خلال استخدام تقنية التقطير المحفز تحسين القدرة الإنتاجية للشركات بشكل فعال، كما يمكن تقليل التلوث البيئي وتجنب الأضرار التي قد تلحق بالإنسان. وفي صناعة البتروكيماويات، يجب تشجيع استخدام هذه التقنية. ◆◆◆ ثانيًا: دور تقنية التقطير الحفاز في تفاعلات الألكيلة 1. إنتاج الإيزوبروبيلين. من بين المواد الخام الأساسية في الكيمياء العضوية، يعتبر الإيزوبروبيلين من المواد المهمة جدًا، ويُستخدم بشكل أساسي في إنتاج البروبيلين والفينول. في منتصف الثمانينيات من القرن الماضي، طورت إحدى الشركات الأمريكية تقنية التقطير الحفاز لتحويل البروبين والبنزين إلى الإيزوبروبيلين، كما تم أيضًا إجراء تجارب على نطاق تجريبي ； وفي نهاية القرن العشرين، استخدمت شركات الألياف والمواد الكيميائية في تايوان تقنية التقطير الحفزي لبناء مصانع بطاقة إنتاجية تبلغ 270 كيلوطنًا في السنة. يتم إضافة البروبيلين والبنزين في الجزء العلوي والأوسط من مفاعل الألكيلة، أما الجزء السفلي من المفاعل فهو قسم التقطير، بينما الجزء العلوي هو قسم التفاعل، ويتم اختيار مواد التحميل في قسم التفاعل على شكل محفزات مرتبة ومغلفة بشكل خاص. يتم إضافة البروبيلين في الحالة الغازية والبنزين في الحالة السائلة على سطح المحفز في نفس الوقت، بنسبة مولية بين البنزين والبروبيلين تبلغ 1:10، وهو ما يساعد بشكل فعال على منع تكوين البوليبروبيلين، مما يؤدي إلى زيادة كفاءة التفاعل الرئيسي. تكوين 2-إيثيلبنزين. الإيثيل بنزين أيضًا من المواد الخام المهمة جدًا في الصناعات الكيميائية. يتجاوز إنتاج الغاز الجاف الناتج عن عملية التكسير الحفزي في بلادنا 2 مليون طن سنويًا، ولا يتم استغلال الإيثيلين الموجود فيه بشكل كامل. يتم إنتاج الإيثيل بنزين عن طريق تفاعل الغازات الناتجة عن عملية التكسير الحفزي في مصانع تكرير النفط مع البنزين، وقد تم تحقيق هذه العملية صناعيًا في أوائل التسعينيات من القرن الماضي. وبعد ذلك، تم تطوير طريقة جديدة لإنتاج الإيثيل بنزين باستخدام الإيثيلين الخام كمادة خام، مع استخدام محفزات من نوع الزيوليت الجديدة. 3. تخليق البنزين ذو السلاسل الألكيلية المستقيمة. في عملية إنتاج المواد الكاشفة للأيونات السالبة من نوع سلفات الألكيل فينيل، يُعد الألكيل فينيل ذو السلسلة المستقيمة هو المادة الأساسية. في المرحلة الحالية، يظل حمض الهيدروفلوريك هو العامل المساعد الرئيسي المستخدم في الإنتاج الصناعي الفعلي، وقد يؤدي هذا الأسلوب في الإنتاج إلى مشاكل أمان كبيرة بالإضافة إلى مشاكل تلوث بيئي. أما إذا تم اختيار عملية التقطير باستخدام محفزات من نوع السرير المعلق لإنتاج البنزين ذو السلسلة المباشرة، فإن المنتج النهائي سيكون خاليًا من الشوائب إلى حد كبير، ويمكن استخدامه كمادة خام في صناعة المنظفات عالية الجودة. تخليق 4-ميثيل أكسيد. في عملية إنتاج راتنج البولي أوكسيميثيلين، وهو نوع من البلاستيك الهندسي ذو جودة إنتاجية عالية، يُعد تصنيع الميثال خطوة مهمة للغاية. يتم استخدام تقنية التقطير بواسطة محفزات حمضية صلبة، حيث يمكن دمج الفورمالديهايد والميثانول لإنتاج ميثيل ألكوكسيد بتركيز عالٍ، كما أن معدل تحويل الفورمالديهايد مرتفع جداً. ◆◆◆ ثالثًا: دور تقنية التقطير الحفزي في تفاعلات الإيزومرة. في الديزل وزيوت التشحيم والكيروسين الجوي والبنزين، تعتبر الألكانات المُيزومرية مكونات مهمة للغاية. وفي الوقت الحالي، أصبحت عملية إيزومرة الألكانات تقنية متطورة للغاية، وإذا تم استخدام تقنية التقطير الحفزي بشكل فعال، فإن ذلك سيساعد في رفع كفاءة استخلاص الألكانات المُيزومرية. تعتبر تقنية التهجين الكامل إحدى التقنيات الشائعة الاستخدام، حيث يتكون عملية إنتاج التهجين الكامل من عمليتي الامتصاص والفصل باستخدام المرشحات الجزيئية والتهجين. ◆◆◆ رابعًا: دور تقنية التقطير الحفزي في تفاعلات الإسترة. عندما تقوم شركات البتروكيماويات بإنتاج إسترات حمض البروبيلين جلايكول المعدلة، فإن استخدام الطرق التقليدية في الإنتاج يؤدي إلى صعوبات في التحكم في عملية الإنتاج. كما أن مادتي البروبيلين جلايكول وحمض الخليك لا تتفاعلان بشكل كامل خلال التفاعل، وتظل هذه المواد موجودة في الطور المائي في قمة البرج. بعد اكتمال الإنتاج، يلزم أيضًا تركيب معدات معينة في خط الإنتاج لاسترداد المواد الكيميائية اللاحقة. في هذه العملية، لا يتم إهدار الكثير من المواد الخام فحسب، بل يزداد أيضًا تكلفة الإنتاج وتصبح عملية المراقبة أكثر صعوبة. بعد استخدام تقنية التقطير الحفاز في عملية الإنتاج، يمكن التحكم في درجة الحرارة والضغط أثناء عملية التفاعل، كما يتم إعادة تدوير الطور الزيتي من قمة البرج، مما يقلل من صعوبة التحكم. وبذلك، يمكن لمركبات البروبيلين جلايكول إيثر وحمض الخليك الموجودة في المواد الخام أن تتفاعل بشكل كامل، ولا يتبقى أي مواد خام في قمة البرج، مما يقلل من عمليات الاسترداد السابقة، وبالتالي يزيد من كفاءة الإنتاج ويخفض تكاليف الإنتاج. أثناء إنتاج ميثاكريلات الميثيل، يتم استخدام تقنية التقطير التحفيزي، وذلك بالاعتماد على خصائص الراتنجات الأيونية ذات الفتحات الكبيرة والقدرة العالية على التفاعل الكيميائي. كما يتم تمديد الخزانات المستخدمة في العملية، بحيث يظل درجة الحرارة بين 80 و100 درجة مئوية. وبعد حدوث تفاعل الإسترة داخل الخزان، يتم تكوين سوائل متبخرة، وهو ما يؤدي إلى انهيار التوازن في الخزان، مما يسمح باستمرار التفاعل. بفضل تأثير العوامل المحفزة، ارتفع معدل إنتاج ميثيل أكريلات الميثيل بشكل كبير، كما أصبح من الممكن التحكم في درجة الحرارة لضمان الإنتاج الانتقائي. وفي نفس الوقت، خلال عملية الإنتاج، لا حاجة إلى مذيبات أخرى، مما يسهل التحكم في المراحل اللاحقة من التفاعل ويؤدي إلى توفير الطاقة. خلاصة النقاط السبع: في صناعة البتروكيماويات، يساهم استخدام تقنية التقطير الحفزي في تحسين كفاءة الإنتاج أثناء عمليات إنتاج الإيثرات والألكيلات والإيزومرات والإسترات. كما يساعد ذلك في تقليل استخدام المواد المضافة خلال عمليات الإنتاج، مما يؤدي إلى توفير الموارد الطبيعية بشكل فعال ； في الوقت نفسه، تم تبسيط عمليات الإنتاج أثناء هذه العملية، مما ساعد على التحكم الفعال فيها ； أدت عمليات إعادة التدوير اللاحقة لبعض تفاعلات الإنتاج إلى انخفاض التكاليف، مما رفع الكفاءة الاقتصادية للشركة.