मीथेन से सीधे एथिलीन का उत्पादन – पेट्रोकेमिकल उद्योग में एक नयी उपलब्धि

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मीथेन से सीधे एथिलीन का उत्पादन – पेट्रोकेमिकल उद्योग में एक नयी उपलब्धि
केमिकल 707 न्यूज़ वेबसाइट की रिपोर्ट के अनुसार, रसायन एवं पेट्रोकेमिकल क्षेत्र में 30 साल से अधिक समय तक किए गए प्रयास आखिरकार सफल हो गए। बड़ी मात्रा में उपलब्ध एवं कम लागत वाली प्राकृतिक गैस को सीधे ही दुनिया के सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक कच्चे माल, एथिलीन में परिवर्तित किया जा सकता है। 　　हाल ही में, अमेरिका की सिलुरिया टेक्नोलॉजी कंपनी (जिसे आगे “सिलुरिया कंपनी” कहा जाएगा) ने टेक्सास में स्थित अपने परीक्षण संयंत्र में एक भव्य उद्घाटन समारोह आयोजित किया। यह कंपनी, दुनिया की पहली ऐसी कंपनी बन गई है, जिसने प्राकृतिक गैस को सीधे औद्योगिक रूप से बड़े पैमाने पर इथिलीन में बदलने में सफलता हासिल की है। नया मार्ग, तेल को कच्चे माल के रूप में उपयोग करने वाले पारंपरिक एथिलीन उद्योग में बड़े बदलाव ला सकता है। 　　रसायन विज्ञान का “पवित्र कलश”
एक बुनियादी औद्योगिक कच्चे माल के रूप में, इथिलीन पेट्रोकेमिकल उद्योग में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इथिलीन का उत्पादन, किसी देश के **पेट्रोकेमिकल उद्योग के विकास स्तर को मापने हेतु एक महत्वपूर्ण संकेतक है। 　　उत्तरी अमेरिका एवं मध्य पूर्व को छोड़कर, दुनिया के अधिकांश देशों एवं क्षेत्रों में, हमारे देश सहित, नेफ्था को कच्चे माल के रूप में उपयोग करके स्टीम रिफ्रैक्शन विधि से इथिलीन उत्पन्न किया जाता है। इस विधि में न केवल ऊर्जा की अधिक खपत होती है, ग्रीनहाउस गैसों का उत्सर्जन अधिक होता है एवं लागत भी अधिक आती है; बल्कि चूँकि इसके लिए कच्चा माल तेल से प्राप्त होता है, इसलिए इससे कीमती तेल संसाधनों का भी अपव्यय होता है। 　　तेल पर निर्भरता कम करने हेतु, विभिन्न देश मीथेन को मुख्य घटक के रूप में उपयोग करके प्राकृतिक गैस से ऑलिफिन बनाने संबंधी अनुसंधान कर रहे हैं। प्राकृतिक गैस से एथिलीन बनाने की प्रक्रिया दो तरीकों से होती है – प्रत्यक्ष विधि एवं अप्रत्यक्ष विधि। परोक्ष विधि की जटिल एवं लंबी प्रक्रिया की तुलना में, प्रत्यक्ष विधि में मीथेन को इथीलीन में बदलने हेतु केवल एक ही चरण आवश्यक है। इसलिए इस विधि का आर्थिक मूल्य बहुत अधिक है, और यह बहुत ही आकर्षक है। 　　लेकिन चूँकि मीथेन को चुनिंदा रूप से सक्रिय करके एवं उसे निर्दिष्ट दिशा में परिवर्तित करना एक विश्व-स्तरीय कठिन समस्या है; इसलिए इसे पूरे रसायन विज्ञान जगत में “पवित्र कलश” माना जाता है। इसी कारण, 1980 के दशक से लेकर इस सदी की शुरुआत तक, वैज्ञानिकों को औद्योगिक रूप से व्यवहार्य मीथेन से एथिलीन बनाने की विधि विकसित करने में सफलता नहीं मिली। 　　इसमें सफलता प्राप्त करने हेतु उत्प्रेरक ही महत्वपूर्ण ह वर्ष 2010 में, सिलुरिया कंपनी ने जैविक टेम्पलेटों का उपयोग करके नैनोवायर कैटालिस्टों का सटीक रूप से निर्माण किया। उच्च-थ्रूपुट तकनीकों का उपयोग करके, कई वैकल्पिक कैटालिस्टों में से सबसे उपयुक्त तत्वों का चयन किया गया, जिससे मीथेन को सीधे एथिलीन में परिवर्तित करने हेतु औद्योगिक रूप से उपयोगी कैटालिस्ट विकसित किए जा सके। 　　यह उत्प्रेरक, पारंपरिक स्टीम क्रैकिंग विधि के तापमान 200℃–300℃ से कम तापमान पर, 5–10 वायुदाब की स्थिति में, मीथेन को इथिलीन में परिवर्तित करने में प्रभावी रूप से कार्य करता है; इसकी कार्यक्षमता पारंपरिक उत्प्रेरकों की तुलना में 100 गुना से अधिक है। 　　सिलुरिया कंपनी द्वारा डिज़ाइन किए गए रिएक्टर दो भागों में विभाजित हैं। इनमें से एक भाग, मीथेन को एथिलीन एवं इथेन में परिवर्तित करने हेतु उपयोग में आता है; जबकि दूसरा भाग, उप-उत्पाद इथेन को एथिलीन में विघटित करने हेतु उपयोग में आता है। विघटन अभिक्रिया हेतु आवश्यक ऊष्मा, मीथेन के रूपांतरण अभिक्रिया से प्राप्त ऊष्मा से ही प्राप्त होती है। इस डिज़ाइन के कारण, रिएक्टर में ईंधन के रूप में या तो प्राकृतिक गैस या इथेन उपयोग में आ सकता है; साथ ही ऊर्जा की भी अधिकतम बचत होती है। 　　तेल के विकल्पों संबंधी रणनीतियों को आगे बढ़ाने हेतु, सिलुरिया कंपनी द्वारा विकसित “प्राकृतिक गैस से सीधे एथिलीन उत्पादन” की प्रक्रिया (जिसे “नया मार्ग” भी कहा जाता है) के तकनीकी लाभ पाँच मुख्य पहलुओं में देखे जा सकते हैं – पारंपरिक नॉर्मलाइज्ड तेल से एथिलीन उत्पादन की तुलना में इस प्रक्रिया में लागत कम है, ग्रीनहाउस गैसों का उत्सर्जन कम होता है, ऊर्जा की बचत होती है, एवं आर्थिक लाभ भी अधिक होता है। ； एथिलीन को आगे तरल ईंधन में परिवर्तित किया जा सकता है; इससे पूरी प्रक्रिया का आर्थिक मूल्य और भी बढ़ जाता है। ； कच्चे माल की आवश्यकताएँ बहुत सख्त नहीं हैं; मीथेन प्राकृतिक गैस से या जैव-ऊर्जा स्रोतों से भी प्राप्त किया जा सकता है। ऑक्सीजन का स्रोत शुद्ध ऑक्सीजन हो सकता है, या ऑक्सीजन-युक्त वायु/संपीडित वायु भी हो सकती है। ； मौजूदा इथिलीन उत्पादन संयंत्रों एवं पुनर्चक्रण उपकरणों का उपयोग करके, कम लागत में परिवर्तन किया जा सकता है। ； प्राकृतिक गैस के संसाधनों की प्रचुरता के कारण, इसका महत्वपूर्ण रणनीतिक मूल्य है। 　　एलीन्स उद्योग पर पड़ने वाले प्रभावों के अलावा, नई प्रक्रियाओं से पेट्रोल, डीजल एवं विमान ईंधन सहित तरल ईंधनों के उत्पादन पर भी प्रभाव पड़ेगा। सिलुरिया कंपनी ने एथिलीन से तरल ईंधन बनाने हेतु तकनीक भी विकसित की है। इसका मतलब है कि प्राकृतिक गैस से तरल ईंधन बनाने हेतु अब एक और तरीका उपलब्ध हो गया है। फिटो-सिंथेसिस विधि की तुलना में, सिलुरिया की इस विधि में अधिक ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती; इससे केवल निवेश लागत में ही 25%–30% की बचत होती है। 　　चाहे यह एथिलीन हो या तरल ईंधन, पारंपरिक रूप से इनका उत्पादन तेल को कच्चे माल के रूप में उपयोग करके ही किया जाता है। नए तरीकों से मूल्यवान तेल संसाधनों की बचत हो सकती है, एवं तेल के विकल्पों को बढ़ावा दिया जा सकता है। 　　जून 2014 में, विश्व का सबसे बड़ा गैस एवं इंजीनियरिंग समूह, जर्मनी की लिंडे ग्रुप, ने सिलुरिया कंपनी के साथ सहयोग समझौता किया। दोनों कंपनियाँ टेक्सास में स्थित परीक्षण कारखानों में मिलकर इस तकनीक के अंतिम चरणों में इसका परीक्षण करेंगी। समझौते के अनुसार, दोनों पक्ष अपनी-अपनी तकनीकों एवं विशेषज्ञताओं को एक समग्र समाधान में विलय करेंगे। लिंड ग्रुप, पेट्रोकेमिकल उद्योग को इस समाधान का उपयोग करने हेतु अनुमति देगा; इसका उपयोग मौजूदा एथिलीन संयंत्रों के सुधार/विस्तार हेतु, या विश्व-स्तरीय एथिलीन संयंत्रों के निर्माण हेतु किया जा सकेगा। इस अनुमति प्रदान करने की प्रक्रिया 2015 की दूसरी छमाही में शुरू होने की उम्मीद है। 　　अगस्त 2014 में, विश्व की अग्रणी एकीकृत ऊर्जा-रसायन उद्यम कंपनी – सऊदी अरामको ने सिलुरिया कंपनी में निवेश किया, एवं सऊदी अरब में ही इस नई तकनीक को लागू करने की योजना बनाई। 　　पहले, मध्य पूर्व क्षेत्र में इथेन का उत्पादन नए इथिलीन संयंत्रों के संचालन हेतु पर्याप्त न होने के कारण, नए उद्यमों को महंगे नॉर्मलाइन ईंधन का उपयोग करना ही पड़ता था। 　　और सिलुरिया का नया मार्ग, जैसे वर्षा की तरह, मध्य पूर्व की पेट्रोकेमिकल कंपनियों का ध्यान आकर्षित करने में सफल रहा; इस प्रकार यह उनके लिए एक संभावित बाजार बन गया। 　　न केवल विदेशों में, बल्कि नई मार्गों ने अमेरिका का भी ध्यान आकर्षित किया है। मार्च 2014 में, सिलुरिया कंपनी के सीईओ को “2020 ऊर्जा नीति फोरम” नामक उच्च स्तरीय कार्यक्रम में भाग लेने एवं वहाँ भाषण देने हेतु आमंत्रित किया गया। आमंत्रित की गई कंपनियों में वह एकमात्र प्राकृतिक गैस क्षेत्र से संबंधित कंपनी थी। इसके बाद, सिलुरिया के उच्च अधिकारियों को व्हाइट हाउस में आमंत्रित किया गया, ताकि वे अमेरिकी ऊर्जा मंत्री एवं अन्य अधिकारियों के साथ अमेरिका की भविष्य की ऊर्जा नीतियों पर चर्चा कर सकें। 　　संयुक्त राज्य अमेरिका को अब इस नए मार्ग के अपने ऊर्जा एवं विनिर्माण क्षेत्रों के लिए होने वाले संभावित लाभों का एहसास हो गया है; इसलिए वह रोजगार एवं आर्थिक विकास को बढ़ावा देने हेतु उचित नीतियाँ बनाने पर विचार कर रहा है। 　　अनुभवों से सीखना: हमारे देश में एथिलीन बनाने हेतु उपयोग होने वाला मुख्य कच्चा माल नॉर्मल ऑयल है; यह कुल कच्चे माल का लगभग 65% हिस्सा है। 　　पहले, अंतरराष्ट्रीय कच्चे तेल की कीमतों में भारी वृद्धि एवं घरेलू आपूर्ति-मांग संबंधी समस्याओं के कारण ऑलिफिन कच्चे माल की आपूर्ति में कमी आ गई, जिससे इथिलीन उद्योग का विकास प्रभावित हुआ। अनुमान है कि वर्ष 2015 में हमारे देश में एथिलीन की कमी 13.7 मिलियन टन तक होगी। 　　इतना ही नहीं, हमारे देश में एथिलीन के उत्पादन की लागत अधिक है, एवं इसकी प्रतिस्पर्धात्मकता भी कम है। वर्ष 2013 में मध्य पूर्व में एथिलीन का उत्पादन लागत केवल 100 डॉलर/टन ही था। उत्तर अमेरिका में एथिलीन का उत्पादन लागत लगभग 300 डॉलर/टन रहा। जबकि हमारे देश में एथिलीन का उत्पादन लागत 900 डॉलर/टन से अधिक है। 　　इसलिए, हमारे देश के लिए एथिलीन उत्पादन हेतु नए तरीकों का विकास करना आवश्यक है। प्राकृतिक गैस से सीधे एथिलीन उत्पादन संबंधी अनुसंधान के क्षेत्र में, हमारे देश ने अच्छी अनुसंधान आधारभूमि विकसित कर ली है। चीनी विज्ञान अकादमी एवं विभिन्न विश्वविद्यालयों जैसी अनुसंधान संस्थाओं में इस क्षेत्र में उत्कृष्ट अनुसंधान क्षमताएँ मौजूद हैं। 　　इसलिए, यह सुझाव दिया जाता है कि हमारे देश को “बारहवीं पंचवर्षीय योजना” में मेथनॉल से ऑलिफिन उत्पादन संबंधी सफल अनुभवों को ध्यान में रखते हुए, प्राकृतिक गैस से एथिलीन उत्पादन संबंधी अनुसंधानों को **“तेरहवीं पंचवर्षीय योजना” के विकास योजनाओं में शामिल किया जाए। संशोधन संस्थानों को पेट्रोकेमिकल उद्यमों के साथ सहयोग करने के लिए प्रोत्साहित किया जाना चाहिए, ताकि बुनियादी संशोधन परिणामों को जल्द से जल्द औद्योगिक उत्पादन में बदला जा सके। इससे एथिलीन उद्योग में होने वाली कच्चे माल संबंधी समस्याओं का समाधान होगा, उत्पादन लागत में कमी आएगी, एवं हमारे देश के एथिलीन उद्योग एवं संबंधित उद्योगों की प्रतिस्पर्धात्मकता में वृद्धि होगी।