पेट्रोकेमिकल उद्योग में उत्प्रेरक-आधारित आसवन तकनीक की क्या भूमिका है? आम लोगों को इसके बारे में शायद ही पता होगा!

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रिएक्शन डिस्टिलेशन तकनीक, रासायनिक इंजीनियरिंग में उपयोग होने वाली “संयोजन/पृथक्करण संबंधी तकनीकों” में से एक है। यह रासायनिक इंजीनियरिंग की कुछ प्रमुख तकनीकों में से एक मानी जाती है। रिएक्शन डिस्टिलेशन तकनीक में, एक ही टॉवर में एक साथ अभिक्रिया एवं पृथक्करण दोनों प्रक्रियाएँ होती हैं। जबकि, उत्प्रेरक-आधारित आसवन तकनीक, वह तकनीक है जिसमें उत्प्रेरकों का उपयोग आसवन प्रक्रिया में किया जाता है। 1980 के दशक की शुरुआत में, उत्प्रेरक-आधारित आसवन तकनीक विकसित की गई। पेट्रोकेमिकल उत्पादन प्रक्रिया में इस तकनीक का उचित एवं वैज्ञानिक तरीके से उपयोग करने से, अभिक्रिया के उत्पादों को जल्दी ही अलग किया जा सकता है। इसके अलावा, आसवन प्रक्रिया में अभिक्रिया के दौरान उत्पन्न होने वाली ऊर्जा का उपयोग किया जा सकता है; इससे उत्पादन हेतु आवश्यक ऊर्जा की मात्रा में कमी आती है, जिससे उपकरणों पर होने वाला निवेश भी कम हो जाता है। इस प्रकार, पेट्रोकेमिकल उद्यमों की आर्थिक दक्षता में वृद्धि होती है। ◆◆◆ I. ईथरीकरण अभिक्रियाओं में उत्प्रेरक आसवन तकनीक की भूमिका
पेट्रोकेमिकल उद्योग में मिथाइल टर्ट-ब्यूटिल ईथर (MTBE), एथिल टर्ट-ब्यूटिल ईथर (ETBE) एवं डाइऑल ईथरों का उत्पादन आवश्यक है। 1980 के दशक में, संबंधित वैज्ञानिकों ने कार्बन टेट्राक्लोराइड एवं मेथनॉल को मुख्य कच्चे माल के रूप में उपयोग करते हुए, कैटायन एक्सचेंज तकनीक एवं उत्प्रेरक-आधारित आसवन तकनीकों का उपयोग करके एमटीबीई का सफलतापूर्वक संश्लेषण किया। इस तकनीक के व्यापक उपयोग से, पेट्रोकेमिकल उद्यमों की उत्पादन क्षमता में काफी वृद्धि हुई। उत्प्रेरक-सहायित आसवन प्रक्रिया के माध्यम से, हमारे देश में आइसोब्यूटीन का उत्पादन घरेलू स्तर पर ही संभव हो गया। इससे तेल कंपनियों को बड़ी मात्रा में उत्पादन लागतों में बचत हुई। यह तकनीक मुख्य रूप से अमेरिका की MTBE उत्पादन तकनीक पर आधारित है। उपयोग के दौरान, MEBE पर्यावरण को गंभीर रूप से प्रदूषित करता है; खासकर जल संसाधनों का प्रदूषण काफी गंभीर होता है। इस समस्या को प्रभावी ढंग से दूर करने हेतु, MTBE के उत्पादन प्रक्रिया में सुधार करके ETBE का सफलतापूर्वक निर्माण किया गया। सामंजस्यता, वाष्पदाब एवं ऑक्टेन संख्या के मामले में इसमें काफी सुधार हुआ है; पर्यावरण को होने वाले नुकसान की संभावना भी कम है, जिससे यह **पर्यावरण संरक्षण नीतियों** के अनुरूप है। ऑटोमोबाइल उद्योग के तेज़ विकास के दौरान, इलेक्ट्रोफोरेसिस पेंटों में उपयोग होने वाले एथिलीन ग्लाइकॉल ईथर की मात्रा लगातार बढ़ती जा रही है। लेकिन यह मानव शरीर के लिए गंभीर खतरा पैदा करता है; गंभीर मामलों में यह कैंसर का कारण भी बन सकता है। एथिलीन ग्लाइकॉल ईथर के उपयोग को कम करने हेतु, इंटरमिटेंट रिएक्टरों में उत्प्रेरक-आधारित डिस्टिलेशन तकनीक का उपयोग किया जा सकता है। इससे अवांछित उत्पादों का उत्पादन कम होता है, जबकि वांछित उत्पादों का उत्पादन बढ़ जाता है। इस प्रकार, कम हानिकारक प्रभाव वाला प्रोपिलीन ग्लाइकॉल ईथर प्राप्त होता है, जो एथिलीन ग्लाइकॉल ईथर का विकल्प बन सकता है। ईथरीकरण अभिक्रिया में, उत्प्रेरक-आधारित आसवन तकनीक के उपयोग से न केवल उद्यमों की उत्पादन क्षमता में सुधार होता है, बल्कि पर्यावरणीय प्रदूषण भी कम होता है एवं मनुष्यों को होने वाले नुकसान से भी बचा जा सकता है। इसलिए, पेट्रोकेमिकल उत्पादन में इस तकनीक के उपयोग को बढ़ावा देना आवश्यक है। ◆◆◆ द्वितीय, अल्काइलीकरण अभिक्रियाओं में उत्प्रेरक-आधारित आसवन तकनीक की भूमिका – 1. आइसोप्रोपेन का निर्माण। सबसे बुनियादी कार्बनिक रासायनिक कच्चे मालों में, आइसोप्रोपिलबेंजीन एक अत्यंत महत्वपूर्ण पदार्थ है। प्रोपियोनल एवं फेनॉल के उत्पादन हेतु आइसोप्रोपिलबेंजीन का उपयोग किया जाता है। 1980 के दशक के मध्य में, संयुक्त राज्य अमेरिका की एक कंपनी ने उत्प्रेरक-आधारित आसवन तकनीक विकसित की; इस तकनीक के द्वारा प्रोपेन एवं बेंजीन से आइसोप्रोपेन बनाया गया। साथ ही, इस तकनीक का परीक्षण भी किया गया। ； वहीं, 20वीं शताब्दी के अंत में ताइवान की फाइबर एवं रसायन उत्पादन करने वाली कंपनियों ने कैटलिटिक डिस्टिलेशन तकनीक का उपयोग करके 270 किलोटन/वर्ष क्षमता वाले संयंत्र बनाए। एल्काइलीकरण रिएक्टर के ऊपरी एवं मध्य भाग में प्रोपीन एवं बेंजीन डाला जाता है। रिएक्टर का निचला भाग स्ट्रेपिंग खंड होता है, जबकि ऊपरी भाग अभिक्रिया खंड होता है। अभिक्रिया खंड में उपयोग होने वाले कैटालिस्टों को विशेष तरीके से व्यवस्थित एवं पैक किया जाता है। उत्प्रेरक की सतह पर एक ही समय में गैसीय रूप में प्रोपीन एवं तरल रूप में बेंजीन डाला जाता है; बेंजीन एवं प्रोपीन का मोल अनुपात 1:10 होता है। इस तरीके से पॉलीआइसोप्रोपिलीन के निर्माण को प्रभावी ढंग से रोका जा सकता है, जिससे मुख्य अभिक्रिया की दक्षता में वृद्धि होती है। 2. ईथाइलबेंजीन का निर्माण। एथिलबेंजीन भी रासायनिक कच्चे मालों में से एक अत्यंत महत्वपूर्ण पदार्थ है। हमारे देश में कैटलिटिक फ्रैक्चरिंग की प्रक्रिया से प्राप्त होने वाली शुष्क गैस की मात्रा 2 मिलियन टन/वर्ष से अधिक है; लेकिन इसमें मौजूद एथिलीन का पूरी तरह से उपयोग नहीं किया जा पा रहा है रिफाइनरी में उत्पन्न होने वाली कैटलिटिक क्रैकिंग गैस एवं बेंजीन का उपयोग एल्किलीकरण अभिक्रिया द्वारा एथिलबेंजीन बनाने हेतु किया जाता है। 1990 के दशक की शुरुआत में इस प्रक्रिया का औद्योगिक रूप से उपयोग शुरू हुआ। इसके बाद, शुद्ध एथिलीन को कच्चे माल के रूप में उपयोग करके, नए प्रकार के मॉलिक्यूलर सीवेज कैटलिस्टों की मदद से एथिलबेंजीन बनाने की प्रक्रिया भी विकसित की गई। 3. सीधी श्रृंखला वाले अल्किलबेंजीनों का संश्लेष एनायनिक सर्फैक्टंट अल्किलबेंजीनसल्फेट के उत्पादन में, सीधी श्रृंखला वाला अल्किलबेंजीन सबसे महत्वपूर्ण सामग्री है। वर्तमान चरण में, औद्योगिक उत्पादन में प्रमुख उत्प्रेरक के रूप में हाइड्रोफ्लोरिक एसिड ही उपयोग में आता है। ऐसी उत्पादन प्रक्रियाओं में सुरक्षा संबंधी समस्याएँ एवं पर्यावरणीय प्रदूषण की समस्याएँ भी हो सकती हैं। और यदि सीधी-श्रृंखला वाले अल्किलबेंजीन के उत्पादन हेतु “सस्पेंडेड-बेड कैटालिस्ट डिस्टिलेशन” प्रक्रिया का उपयोग किया जाए, तो अंतिम उत्पाद में अशुद्धियाँ कम होती हैं; ऐसे उत्पाद को उच्च गुणवत्ता वाले डिटर्जेंटों के निर्माण हेतु कच्चे माल के रूप में उपयोग में लाया जा सकता है। 4-मेथिलएसीटाल्डेहाइड का संश्लेषण। उच्च गुणवत्ता वाले सामान्य इंजीनियरिंग प्लास्टिक, पॉलीऑक्सीमेथिलीन रेजिन के उत्पादन में, मेथैल एसीटाल्डे का संश्लेषण एक अत्यंत महत्वपूर्ण चरण है। ठोस अम्ल उत्प्रेरकों का उपयोग करके आसवन तकनीक के द्वारा, फॉर्मल्डिहाइड एवं मेथनॉल से उच्च सांद्रता वाला मेथैल एल्डिहाइड बनाया जा सकता है; फॉर्मल्डिहाइड का रूपांतरण दर भी बहुत अधिक होती है। ◆◆◆ तीन, विभिन्न प्रकार की रासायनिक अभिक्रियाओं में उत्प्रेरक-आधारित आसवन तकनीक की भूमिका
डीजल, लुब्रिकेंट, एयरक्राफ्ट केरोसीन एवं पेट्रोल में, आइसोमरिक अल्केन बहुत ही महत्वपूर्ण घटक हैं। वर्तमान में अल्काइल आइसोमराइजेशन एक बहुत ही परिष्कृत तकनीक बन चुकी है। यदि उत्प्रेरक-आधारित आसवन तकनीक का उचित एवं प्रभावी ढंग से उपयोग किया जाए, तो आइसोमरिक अल्केनों का उत्पादन बढ़ाया जा सकता है। पूर्ण आइसोमरीकरण तकनीक, इनमें से एक अत्यधिक उपयोग में आने वाली तकनीक है। आणविक छलनी द्वारा अवशोषण/पृथक्करण एवं आइसोमरीकरण, पूर्ण आइसोमरीकरण उत्पादन प्रक्रिया का हिस्सा हैं। ◆◆◆ चौथा, एस्टरीकरण अभिक्रिया में उत्प्रेरक-आधारित आसवन तकनीक की भूमिका: पेट्रोकेमिकल कंपनियाँ, प्रोपिलीन ग्लाइकॉल मोनोअल्किल ईथर कार्बोक्सिलेट उत्पन्न करते समय पारंपरिक विधियों का उपयोग करती हैं। ऐसी स्थिति में उत्पादन प्रक्रिया को नियंत्रित करने में कठिनाइयाँ आती हैं। कच्चे माल में मौजूद प्रोपिलीन ग्लाइकॉल ईथर एवं एसिटिक एसिड, अभिक्रिया के दौरान पूरी तरह से अभिक्रिया नहीं कर पाते; इसके अलावा, ये पदार्थ टॉवर के ऊपरी हिस्से में मौजूद जलीय घटकों में भी बच जाते हैं। उत्पादन पूरा होने के बाद, उत्पादन लाइन में आगे की प्रक्रियाओं हेतु अवश्यक उपकरण भी लगाने पड़ते हैं। इस प्रक्रिया में, न केवल बहुत सारी कच्ची सामग्री बर्बाद हो जाती है, बल्कि उत्पादन लागत भी बढ़ जाती है एवं नियंत्रण करना भी कठिन हो जाता है। उत्पादन प्रक्रिया में उत्प्रेरक-आधारित डिस्टिलेशन तकनीक के उपयोग से, अभिक्रिया के दौरान तापमान एवं दबाव पर नियंत्रण रखा जा सकता है। इससे टॉवर के ऊपरी हिस्से में मौजूद तेलीय पदार्थ वापस आ जाता है; जिससे नियंत्रण करना आसान हो जाता है। साथ ही, कच्चे माल में मौजूद प्रोपिलीन ग्लाइकॉल ईथर एवं एसिटिक एसिड पूरी तरह से अभिक्रिया कर पाते हैं। टॉवर के ऊपरी हिस्से में अब कोई कच्चा माल शेष नहीं रहता, जिससे पुनर्प्राप्ति की प्रक्रिया कम हो जाती है। इससे उत्पादन दक्षता में वृद्धि होती है, एवं उत्पादन लागत में कमी आती है। मेथिल एक्रिलेट के उत्पादन में, उत्प्रेरक-आधारित आसवन तकनीक का उपयोग मुख्य रूप से उत्प्रेरकों की उच्च-क्षारीय धनात्मक आयन विनिमय रेजिनों की क्षमताओं का लाभ उठाने हेतु किया जाता है। संबंधित रिएक्टरों को लंबा बनाया जाता है, ताकि तापमान 80 से 100 डिग्री सेल्सियस के बीच बना रहे। रिएक्शन के दौरान उत्पन्न होने वाले संयुग्मों से वाष्प बनती है, एवं यह वाष्प रिएक्टर से बाहर निकल जाती है। ऐसा करने से रिएक्टर में संतुलन टूट जाता है, जिससे रिएक्शन जारी रहता है। उत्प्रेरकों की मदद से, मेथिल एक्रिलेट मेथिलेट का उत्पादन दर में काफी वृद्धि हुई है; साथ ही, तापमान पर नियंत्रण रखकर इसका चयनात्मक रूप से उत्पादन किया जा सकता है। साथ ही, उत्पादन प्रक्रिया के दौरान किसी अन्य विलायक की आवश्यकता नहीं पड़ती, जिससे अभिक्रिया को नियंत्रित करना आसान हो जाता है, एवं ऊर्जा की बचत भी होती है। सारांश: पेट्रोकेमिकल उत्पादन प्रक्रिया में, उत्प्रेरक-आधारित आसवन तकनीकों के उपयोग से, ईथरीकरण, अल्कीलीकरण, आइसोमरीकरण एवं एस्टरीकरण जैसी प्रक्रियाओं में उत्पादन दक्षता में वृद्धि होती है। इससे उत्पादन प्रक्रिया में आवश्यक विभिन्न प्रकार के अतिरिक्त पदार्थों का उपयोग कम हो जाता है, जिससे प्राकृतिक संसाधनों की बचत होती है। ； साथ ही, उत्पादन की प्रक्रिया के दौरान उत्पादन तकनीकों में भी सरलीकरण किया गया, जिससे उत्पादन प्रक्रिया पर प्रभावी ढंग से नियंत्रण रखा जा सके। ； कुछ उत्पादन प्रक्रियाओं में बाद की पुनर्प्राप्ति प्रक्रियाओं को कम कर दिया गया, जिससे लागत में कमी आई, और इस प्रकार उद्यमों की आर्थिक दक्षता में वृद्धि हुई।