कोयला-आधारित मार्ग का उद्देश्य, मेथनॉल से एरोमेटिक्स बनाने की प्रक्रिया को बेहतर बनाना है – एरोमेटिक्स उत्पादन हेतु तकनीकी दृष्टिकोण (मध्य

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कोयला-आधारित मार्ग, मेथनॉल से एरोमैटिक्स बनाने की प्रक्रिया को बेहतर बनाने पर केंद्रित है – एरोमैटिक्स उत्पादन हेतु तकनीकी दृष्टिकोण (मध्य भाग)
लेखक/स्रोत: चाइना केमिकल इंडस्ट्री न्यूज़पेपर
तारीख: 2016-08-25
व्यूज़: 9
स्रोत: कोयले का उपयोग मेथनॉल के माध्यम से एरोमैटिक्स बनाने हेतु किया जाता है; इसे उद्योग जगत में एरोमैटिक्स के लिए विदेशी आपूर्ति पर निर्भरता कम करने एवं कच्चे माल के स्रोतों को समृद्ध बनाने हेतु एक आवश्यक विकल्प माना जाता है। “चाइना केमिकल इंडस्ट्री न्यूज़” के पत्रकारों को 2016 के “चाइना आरोमैटिक्स इंडस्ट्री चेन डेवलपमेंट कॉन्फ्रेंस” में पता चला कि कोयला-आधारित विधियों से आरोमैटिक्स उत्पादन में, कोयले से मेथनॉल बनाने की प्रक्रिया पहले ही विकसित हो चुकी है; अब अनुसंधान का ध्यान मुख्य रूप से मेथनॉल से आरोमैटिक्स बनाने की प्रक्रिया पर है। हमारा देश, मेथनॉल से आरोमैटिक हाइड्रोकार्बन बनाने संबंधी अनुसंधानों में अग्रणी देशों में से एक है। इस क्षेत्र में हमारा देश विश्व स्तर पर अग्रणी स्थिति में है। वर्तमान में, देश में ऐसी प्रौद्योगिकियाँ उपलब्ध हैं, जिनके लिए हमारे पास स्वतंत्र बौद्धिक संपदा अधिकार हैं; जैसे – फिक्स्ड-बेड तकनीक, फ्लो-बेड तकनीक, एवं टोल्यूइन-मेथनॉल मेथिलेशन तकनीक आदि। स्थिर-बिस्तर प्रक्रिया: यह देश में सबसे उच्च ऊर्जा-दक्षता वाली प्रक्रिया है। मेथनॉल से एरोमैटिक्स बनाने हेतु, मेथनॉल को उत्प्रेरकों की मदद से कई अभिक्रियाओं से गुजारा जाता है; इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप बेंजीन, टोल्यूइन, डाइटोल्यूइन जैसे उत्पाद प्राप्त होते हैं। चीनी विज्ञान अकादमी की शान्सी कोयला-रसायन अनुसंधान संस्थान आदि द्वारा विकसित “फिक्स्ड-बेड” तकनीक, मेथनॉल को आरोमैटिक हाइड्रोकार्बनों में परिवर्तित करने हेतु उपयोग में आने वाली एक बड़े पैमाने पर उपयोग में आने वाली तकनीक है। इस तकनीक में MoHZSM-5 (आयन-विनिमय) आणविक छाननी को उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किया जाता है, एवं मेथनॉल को ही कच्चे माल के रूप में इस्तेमाल किया जाता है। इस तकनीक के द्वारा उच्च गुणवत्ता वाले आरोमैटिक हाइड्रोकार्बन प्राप्त किए जा सकते हैं; ऐसा देश में पहली बार ही संभव हुआ है। इस तकनीक का पहला सफल परीक्षण फरवरी 2012 में, साइडिंग कंपनी द्वारा डिज़ाइन की गई इनर मंगोलिया की किंगहुआ ग्रुप की 100,000 टन/वर्ष क्षमता वाली मेथनॉल से आरोमैटिक हाइड्रोकार्बन बनाने वाली सुविधा में किया गया। यह, शान्सी कोयला-रसायन अनुसंधान संस्थान के सहयोग से साइडिंग द्वारा विकसित की गई प्रक्रिया है; इसके द्वारा चीन में पहली बार “एक-चरणीय विधि” से मेथनॉल से आरोमैटिक हाइड्रोकार्बन बनाने हेतु उपकरण विकस शान्सी कोयला रसायन अनुसंधान संस्थान की “कोयला रूपांतरण” विषय पर कार्यरत प्रमुख प्रयोगशाला के डॉ. लियू पिंग के अनुसार, इसके बाद यह तकनीक युन्नान के शियानफेंग, हेबेई के तांगशान, शिनजियांग के शिनये आदि स्थानों पर भी लागू की गई। इससे कुल उत्पादन क्षमता 800,000 टन/वर्ष हो गई। इस वर्ष फरवरी में, शान्सी बाओनिट्रोजन केमिकल ग्रुप द्वारा निर्मित 100,000 टन/वर्ष क्षमता वाला मेथनॉल से आरोमैटिक हाइड्रोकार्बन बनाने वाला संयंत्र सफलतापूर्वक संचालन में आ गया। यह संयंत्र प्रतिदिन 300 टन आरोमैटिक हाइड्रोकार्बन उत्पन्न कर रहा है, जो इसकी प्रति टन उत्पाद के लिए 2.46 से 2.48 टन मेथनॉल की आवश्यकता होती है; इस प्रकार ऊर्जा-दक्षता देश की समान प्रकार की सुविधाओं की तुलना में सर्वोत्तम स्तर पर है। फ्लो-एबेड प्रक्रिया: यह तेल-आधारित विधियों की तुलना में बेहतर है। “सर्कुलेटिंग फ्लो-एबेड मेथनॉल-आधारित अरोमैटिक उत्पादन तकनीक” (FMTA), चाइनीज विश्वविद्यालय ऑफ साइंसेज द्वारा विकसित एक बहुत ही महत्वपूर्ण तकनीक है। 2016 के चीनी आरोमैटिक हाइड्रोकार्बन उद्योग विकास सम्मेलन में, त्सिंगहुआ विश्वविद्यालय के प्रोफेसर चियान वेईझोंग ने इस तकनीक के विकास की प्रक्रिया एवं इसमें हुई नवीनतम प्रगतियों के बारे में जानकारी दी। उन्होंने क्रमशः कई इंजीनियरिंग समस्याओं का समाधान किया; जैसे कि उत्प्रेरकों का जल्दी निष्क्रिय हो जाना। ऐसी स्थितियों में फ्लो-बेड निरंतर अभिक्रिया तकनीक का उपयोग आवश्यक हो जाता है। ； मेथनॉल के एकल-चरणीय रूपांतरण हेतु, एरोमैटिक्स में इसके रूपांतरण हेतु अलग से एक रिएक्टर की आवश्यकता होती है। ； दबावपूर्ण परिस्थितियों में अभिक्रिया की प्रक्रिया जटिल होती है; इसलिए अंततः अंतरराष्ट्रीय स्तर पर मेथनॉल से आरोमैटिक यौगिकों के निर्माण हेतु उपयुक्त उत्प्रेरक, एवं बड़े पैमाने पर औद्योगिक उत्पादन हेतु उपयुक्त “फ्लूइडाइज्ड बेड” तकनीक विकसित की गई। जनवरी 2013 में, इस तकनीक का उपयोग करके दुनिया का पहला लाख टन क्षमता वाला मेथनॉल से आरोमैटिक्स बनाने हेतु औद्योगिक परीक्षण उपकरण, चाइना पावर कोयला उद्योग के शान्सी प्रांत के यूलिन कोयला रसायन उद्योग केंद्र में सफलतापूर्वक परीक्षण हेतु तैयार किया गया। इस तकनीक में मेथनॉल का रूपांतरण दर 99.99% से अधिक है; 3.07 टन मेथनॉल से 1 टन आरोमैटिक हाइड्रोकार्बन उत्पन्न होता है। यह प्रक्रिया बहुत ही सरल है, एवं इसके द्वारा प्राप्त उत्पाद, तेल-आधारित विधियों की तुलना में बेहतर होते हैं। हुआडियान कोयला उद्योग समूह ने हाल ही में बताया कि इस तकनीक का उपयोग करके विकसित किए जा रहे “लाखों टन कोयले से मेथनॉल बनाकर एरोमैटिक्स तैयार करने” संबंधी औद्योगिक परियोजना का प्रारंभिक कार्य सफलतापूर्वक पूरा हो चुका है। इस परियोजना में उपयोग होने वाली मेथनॉल से एरोमैटिक्स तैयार करने संबंधी प्रक्रियाओं का विकास हुआडियान कोयला उद्योग समूह, चाइनीज विश्वविद्यालय एवं पेट्रोचाइना हुआदोंग डिज़ाइन इंस्टीट्यूट द्वारा मिलकर किया गया है इस परियोजना से संबंधित पर्यावरणीय मूल्यांकन रिपोर्ट को जल्द ही पर्यावरण मंत्रालय को अनुमोदन हेतु भेजा जाएगा; जबकि जल संसाधनों से संबंधित रिपोर्ट भी पहले ही अनुमोदन हेतु 10,000 टन क्षमता वाले मेथनॉल-आधारित एरोमेटिक उत्पादन संयंत्रों में 1 टन एरोमेटिक उत्पाद बनाने हेतु 3 टन से कम मेथनॉल की आवश्यकता होती है। 1 मिलियन टन क्षमता वाले संयंत्रों में तो प्रति टन एरोमेटिक उत्पाद बनाने हेतु 2.5–2.8 टन मेथनॉल ही पर्याप्त होगा। साथ ही, ऐसे संयंत्रों में लिक्विफाइड गैस एवं हाइड्रोजन जैसे उच्च मूल्य वाले उत्पाद भी उत्पन्न किए जा सकते ह इसमें, उत्पन्न होने वाली हाइड्रोजन गैस को मेथनॉल उत्पादन संयंत्र में वापस भेजने से मेथनॉल का उत्पादन 12% तक बढ़ जाता है; जिससे एरोमैटिक्स की कुल लागत में काफी कमी आ जाती है। उस समय, कोयले से बनने वाले एरोमैटिक्स में न केवल तेल-आधारित विधियों की तुलना में लागत के मामले में निश्चित लाभ होगा, बल्कि DMTO की तुलना में भी इनका लाभ होगा; क्योंकि एरोमैटिक्स की कीमतें आम तौर पर एलीन्स की तुलना में अधिक होती हैं, जबकि कच्चे मैथनॉल की खपत DMTO के समान ही रहती है। मिथाइलीकरण प्रक्रिया: कोयला-रसायन उद्योग एवं पेट्रोरसायन उद्योग को आपस में जोड़कर टोलुइन/मेथनॉल को मिथाइलीकृत करके पारा-डाइक्सीलीन (PX) तैयार करने की यह एक नई प्रक्रिया है। यह प्रक्रिया, कोयला-रसायन उद्योग एवं पेट्रोरसायन उद्योग को आपस में जोड़कर PX उत्पादन हेतु उपयोग में आती है। वर्तमान में बाजार में मेथनॉल की कीमत 2000 युआन/टन से भी कम है, जबकि टोलुइन की कीमत लगभग 5000 युआन/टन है। इसलिए, इस तकनीक का सबसे बड़ा लाभ यह है कि इसमें टोलुइन एवं कम लागत वाला मेथनॉल को कच्चे माल के रूप में उपयोग करके उच्च सांद्रता वाला PX उत्पन्न किया जा सकता है। बैठक में कुछ प्रतिनिधियों का मानना था कि इस तकनीक के उपयोग से न केवल देश में मेथनॉल उत्पादन की अतिरिक्त क्षमता की समस्या का प्रभावी ढंग से समाधान हो सकेगा, बल्कि भविष्य में एरोमैटिक उत्पादन संयंत्रों की क्षमता बढ़ाने एवं एरोमैटिक उत्पादन प्रक्रिया में उपयोग होने वाली सामग्रियों एवं उत्पादों में संरचनात्मक परिवर्तन करने हेतु भी यह तकनीक मजबूत तकनीकी सहायता प्रदान करेगी। 　 23 अक्टूबर, 2012 को, चीनी विज्ञान अकादमी की डालियान रसायन विज्ञान संस्थान द्वारा विकसित “टोलुइन-मेथनॉल से PX एवं कम-कार्बन वाले ऑलिफिनों का उत्पादन” संबंधी तकनीक का मूल्यांकन सफलतापूर्वक पूरा हुआ। यह तकनीक, सर्कुलेटिंग फ्लूइडाइज्ड बेड प्रक्रिया का उपयोग करती है; इसमें एक ही अभिक्रिया माध्यम एवं एक ही उत्प्रेरक के द्वारा PX, एथिलीन, प्रोपीलीन जैसे कम-कार्बन वाले अल्कीनों का उत्पादन उच्च चयनात्मकता के साथ किया जाता है। यह तकनीक, मौजूदा आरोमेटिक हाइड्रोकार्बन संयंत्रों में सुधार हेतु भी उपयोग में आ सकती है; इससे PX का उत्पादन बढ़ सकता है, एवं संयंत्रों की ऊर्जा खपत कम हो सकती है। ； इसका उपयोग नए आरोमेटिक संयंत्रों में भी किया जा सकता है। पारंपरिक PX उत्पादन तकनीकों की तुलना में, इससे डाइवर्सिफिकेशन, आइसोमराइजेशन आदि प्रक्रियाओं से जुड़े निवेश एवं संचालन खर्चों में कमी आती है। ； यदि टोल्यूइन-मेथनॉल से PX एवं कम-कार्बन वाले ऑलिफिनों का उत्पादन करने हेतु अलग से संयंत्र बनाया जाए, तो महंगे अवशोषण-पृथक्करण उपकरणों की जगह सरल क्रिस्टलीकरण-पृथक्करण उपकरणों का उपयोग किया जा सकता है; **इससे PX के उत्पादन लागत में कमी आएगी।** पत्रकारों के अनुसार, चाइना पेट्रोकेमिकल्स भी टोल्यूइन-मेथनॉल मेथिलीकरण विधि के माध्यम से PX उत्पादन हेतु प्रयास करने वाली कंपनियों में से एक है। मार्च 2015 में, चीनी पेट्रोकेमिकल तकनीक का उपयोग करके दुनिया में पहली बार 200,000 टन/वर्ष की क्षमता वाला टोलुइन-मेथनॉल मेथिलेशन उद्योगिक प्रदर्शन उपकरण यांग्ज़ी पेट्रोकेमिकल्स में सफलतापूर्वक संचालित किया गया। इस उपकरण से उच्च गुणवत्ता वाला PX उत्पन्न हुआ; साथ ही, केवल थोड़ी मात्रा में ही बेंजीन एवं C9 जैसे उप-उत्पाद प्राप्त हुए। नई प्रक्रिया में, मेथनॉल के उपयोग से टोलुइन का उपयोग दक्षतापूर्वक हो पाता है। सैद्धांतिक रूप से, 1 टन PX बनाने हेतु केवल 1 टन टोलुइन ही आवश्यक है; जबकि पारंपरिक टोलुइन-विभाजन प्रक्रिया में 1 टन PX बनाने हेतु लगभग 2.5 टन टोलुइन की आवश्यकता होती है, एवं इस प्रक्रिया में अधिक मात्रा में बेंजीन जैसे उप-उत्पाद भी बनते हैं। इस प्रकार, नई प्रक्रिया में उत्पादन दर अधिक है एवं लागत कम है; यह पेट्रोकेमिकल एवं कोयला-रसायन उद्योगों को आपस में जोड़ती है। अन्य प्रक्रियाएँ: औद्योगीकरण हेतु विस्तृत तैयारियाँ
उपरोक्त तकनीकों के अलावा, हेनान कोयला-रसायन समूह की अनुसंधान संस्था, बीजिंग रसायन विज्ञान विश्वविद्यालय के साथ मिलकर कोयले से मेथनॉल बनाकर एरोमैटिक्स तैयार करने हेतु तकनीकों का विकास कर रही है; इस क्षेत्र में पहले ही काफी हद तक विकसित तकनीकें तैयार हो चुकी हैं। ； चाइना पेट्रोकेमिकल शंघाई पेट्रोकेमिकल रिसर्च इंस्टीट्यूट, लोडेड डीहाइड्रोक्साइड-मुक्त मोलेक्यूलर सीवेज (ZSM-5) उत्प्रेरकों का उपयोग कर रहा है। अब तक इन उत्प्रेरकों पर प्रयोगशाला स्तर पर अनुसंधान पूरा हो चुका है; एरोमैटिक हाइड्रोकार्बनों का रूपांतरण दर 50% से अधिक है, जबकि चयनात्मकता 80% से अधिक है। वर्तमान में वे मेथनॉल से एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन बनाने संबंधी तकनीकों पर परीक्षण कर रहे हैं। कोयले से एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन बनाने संबंधी तकनीकों में लगातार प्रगति हो रही है, लेकिन वर्तमान में इसका औद्योगिकीकरण अपेक्षाओं के अनुरूप नहीं है। बैठक में कुछ प्रतिनिधियों ने पत्रकारों से कहा कि ऐसा मुख्य रूप से वर्तमान में कम तेल कीमतों के कारण हुआ है; क्योंकि इससे तेल-आधारित विधियों में एरोमेटिक्स की प्रतिस्पर्धात्मकता बढ़ गई है, जबकि कोयला-आधारित विधियों का विकास प्रभावित हुआ है। लेकिन कुछ विशेषज्ञों का मानना है कि हमारे देश की संसाधन-संपदा, एवं PX पर 57% तक होने वाली विदेशी निर्भरता, कोयले से बनने वाले आरोमैटिक हाइड्रोकार्बनों के रणनीतिक महत्व का कारण है। इसके अलावा, तेल-आधारित विधि की तुलना में मेथनॉल-आधारित विधि से एरोमेटिक्स का उत्पादन करने पर लागत लगभग 20% कम हो जाती है। इस विधि से प्राप्त एरोमेटिक्स में डाइमिथाइलबेंजीन का अनुपात अधिक होता है, एवं इसमें सल्फर, नाइट्रोजन जैसे अशुद्ध तत्व नहीं होते; इसलिए यह PX के उत्पादन हेतु भी अधिक उपयुक्त है। इसलिए, शोधकर्ताओं के लिए सबसे महत्वपूर्ण कार्य यह है कि वे जल्द से जल्द संबंधित प्रक्रियाओं को और बेहतर बनाएं, ताकि उत्पादन हेतु सभी आवश्यक तैयारियाँ पूरी की जा सकें।