सिंथेटिक गैस से सीधे ऑलिफिन बनाने संबंधी अनुसंधान में महत्वपूर्ण प्रगति हु

Thread Content

सिंथेटिक गैस से सीधे ऑलिफिन बनाने संबंधी अनुसंधान में महत्वपूर्ण प्रगति हुई
लेखक/स्रोत: तारीख: 2016-10-08; क्लिक्स: 43
“नेचर” पत्रिका ने 6 अक्टूबर को इस महत्वपूर्ण उपलब्धि के बारे में जानकारी प्रकाशित की। चीनी विज्ञान अकादमी के शंघाई उच्च अनुसंधान संस्थान एवं शंघाई विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय की संयुक्त अनुसंधान टीम ने सिंथेटिक गैस से सीधे ऑलिफिन बनाने के क्षेत्र में महत्वपूर्ण प्रगति हासिल की है। इस परियोजना के प्रमुख शोधकर्ता हैं श्री झोंग लियांगशू। शंघाई विश्वविद्यालय, हुआडोंग नॉर्मल यूनिवर्सिटी, चीनी विज्ञान अकादमी का भौतिकी संस्थान एवं रसायन विज्ञान संस्थान भी इस परियोजना में भाग ले रहे हैं। नई प्रकार की उत्प्रेरक संरचनाओं का उपयोग करके, इस अनुसंधान में सौम्य परिस्थितियों में ही सिंथेटिक गैस से ऑलिफिनों का निर्माण संभव हुआ। यह सिंथेटिक गैस के उत्प्रेरक-आधारित रूपांतरण के क्षेत्र में महत्वपूर्ण योगदान है। साथ ही, इस उपलब्धि से उच्च आर्थिक लाभ होगा, जिससे हमारे देश में कोयला-रसायन उद्योग का विकास होगा। FTO उत्प्रेरक की TEM तस्वीरें। ए, बी – कम आवर्धन वाली टीईएम तस्वीरें ； c, d, e – उच्च आवर्धन वाली TEM तस्वीरें ； चित्र f: Co2C समांतर षट्भुजाकार नैनोकणों का आरेख। ऊर्जा एवं रसायन उद्योग में, ऑलिफिन एक मूलभूत एवं अत्यंत महत्वपूर्ण रसायनिक कच्चा माल है। सिंथेटिक फाइबर, सिंथेटिक रबर, सिंथेटिक प्लास्टिक, उच्च गुणवत्ता वाले लुब्रिकेंट, उच्च कार्बन वाले अल्कोहल, उच्च घनत्व वाला जेट ईंधन आदि कई उत्पाद इसी कच्चे माल से बनाए जाते हैं। इसलिए, एलीन्स उद्योग का विकास स्तर एवं बाजार में आपूर्ति एवं मांग का संतुलन, पूरे रासायनिक उद्योग के विकास स्तर एवं उसके आकार को प्रभावित करता है। हाल के वर्षों में, तेल संसाधनों पर निर्भरता को कम करने हेतु, देश-विदेश में अनुसंधान मुख्य रूप से गैर-तेल आधारित तरीकों पर केंद्रित है; अर्थात् कोयले या प्राकृतिक गैस जैसे संसाधनों का उपयोग करके प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से एलीन्स तैयार किए जा रहे हैं। वर्तमान में प्रचलित विधि यह है कि सबसे पहले कोयले या प्राकृतिक गैस का उपयोग करके सिंथेटिक गैस तैयार की जाती है (जिसके मुख्य घटक कार्बन मोनोऑक्साइड एवं हाइड्रोजन हैं, अर्थात् CO एवं H2)। इसके बाद सिंथेटिक गैस से मेथनॉल तैयार किया जाता है। अंत में, मेथनॉल को उपयोग करके एलीन उत्पाद तैयार किए जाते हैं (जिसमें मेथनॉल से एथिलीन/प्रोपीलीन बनाने हेतु MTO प्रक्रिया, एवं मेथनॉल से प्रोपीलीन बनाने हेतु MTP प्रक्रिया शामिल है)। इस तकनीक में दो मुख्य चरण हैं – पहले, कॉम्प्रेस्ड गैस को तांबे-आधारित उत्प्रेरकों की सहायता से मेथनॉल में परिवर्तित किया जाता है; दूसरे, मेथनॉल को आणविक छानन उत्प्रेरकों की सहायता से एलीन्स में परिवर्तित किया ज यदि अभिक्रिया चरणों को कम किया जा सके, ताकि सिंथेटिक गैस को सीधे ही उच्च चयनात्मकता के साथ ऑलिफिन में परिवर्तित किया जा सके, तो प्रक्रिया छोटी हो जाएगी एवं ऊर्जा की खपत भी कम हो जाएगी। सिंथेटिक गैस से एलीन्स का निर्माण, फर्टो अभिक्रिया मार्ग के माध्यम से होता है; इसमें CO एवं H2, उत्प्रेरक की मदद से फर्टो अभिक्रिया के माध्यम से एलीन्स में परिवर्तित हो जाते हैं (इसे FTO भी कहा जाता है)। वर्तमान में, FTO से जुड़ी मुख्य समस्याएँ हैं – अल्कीनों की चयनात्मकता में सुधार, एवं उत्पादों के वितरण पर प्रभावी नियंत्रण। चूँकि FTO एक तीव्र ऊष्मा-उत्पन्न करने वाली अभिक्रिया है, इसलिए अत्यधिक अभिक्रिया-ऊष्मा के कारण स्थानीय स्तर पर अतिताप उत्पन्न हो जाता है। इसके परिणामस्वरूप मीथेनीकरण एवं कार्बन जमाव की प्रक्रिया तेज हो जाती है। बड़ी मात्रा में मीथेन के उत्पन्न होने से कुल एलीन्स की प्राप्ति दर में काफी कमी आ जाती है। इसके अलावा, FT संश्लेषण प्रक्रिया में एलीन्स एक मध्यवर्ती उत्पाद के रूप में कार्य करते हैं; इस कारण उनमें द्वितीयक हाइड्रोजनीकरण अभिक्रिया आसानी से हो जाती है, जिससे वे संतृप्त अल्केनों में परिवर्तित हो जाते हैं। इससे एलीन्स की चयनात्मकता और भी कम हो जाती है। चूँकि सिंथेटिक गैस से सीधे एलीन्स उत्पन्न करने की प्रक्रिया उपरोक्त कारकों के कारण प्रभावित होती है, इसलिए बेहतर FTO उत्प्रेरण गुण प्राप्त करने, साथ ही कम मीथेन चयनात्मकता एवं उच्च एलीन्स चयनात्मकता हासिल करने हेतु, नए प्रकार की उत्प्रेरक संरचनाओं का विकास आवश्यक है। कोयला-आधारित सिंथेटिक गैस का उपयोग करके एलीन्स का प्रभावी ढंग से निर्माण किया जा सकता है। चीनी विज्ञान अकादमी की शंघाई उच्च अनुसंधान संस्थान में स्थित “कम-कार्बन रूपांतरण विज्ञान एवं इंजीनियरिंग प्रयोगशाला” (लो-कार्बन ट्रांसफॉर्मेशन लैब) मुख्य रूप से कार्बनयुक्त संसाधनों के कम-कार्बन रूपांतरण हेतु आवश्यक प्रौद्योगिकियों के विकास पर काम करती है। इस प्रयोगशाला में सिंथेटिक गैस के उत्प्रेरकीय रूपांतरण संबंधी अध्ययन, तथा उत्प्रेरकों के विकास पर भी काम किया जाता है। हाल ही में, लो-कार्बन कन्वर्जन लैबोरेटरी ने रचनात्मक तरीके से एक नया उत्प्रेरक विकसित किया है। पाया गया कि 250 डिग्री सेल्सियस एवं 1–5 एटमोस्फीयर जैसी मृदु परिस्थितियों में, यह उत्प्रेरक उच्च चयनात्मकता के साथ सीधे ऑलिफिनों का निर्माण कर सकता है। मीथेन की चयनात्मकता 5% तक कम हो सकती है, जबकि लो-कार्बन ऑलिफिनों की चयनात्मकता 60% तक हो सकती है। कुल ऑलिफिनों की चयनात्मकता 80% से अधिक हो सकती है; ऑलिफिन/अल्केन अनुपात 30 से अधिक हो सकता है। इस प्रकार, यह उत्प्रेरक उत्कृष्ट FTO गुणों का प्रदर्शन करता है। उत्प्रेरक की सक्रिय सतहों की प्रकृति का निर्धारण करने हेतु, इस प्रयोगशाला ने विस्तृत संरचना-क्रिया संबंधों के अध्ययन एवं सैद्धांतिक गणनाओं के माध्यम से यह निष्कर्ष निकाला कि सक्रिय सतहों की संरचना {101} एवं {020} सतहों वाले Co2C नैनो-पैराललोहेड्रॉन है। उपरोक्त कार्यों से संबंधित परिणाम “नेचर” पत्रिका में प्रकाशित हुए। हमारे देश में तेल की कमी, गैस की कमी एवं कोयले की प्रचुरता जैसी संसाधन-संबंधी विशेषताओं को देखते हुए, इस तकनीक के औद्योगिक उपयोग की बहुत संभावनाएँ हैं, एवं इससे आर्थिक लाभ भी अधिक होगा। वर्तमान में, चीनी विज्ञान अकादमी के शंघाई उच्च संशोधन संस्थान ने शान्सी लूआन ग्रुप जैसी सहयोगी कंपनियों के साथ समझौता किया है। दोनों पक्ष उत्प्रेरकों के निर्माण, रिएक्टरों के डिज़ाइन एवं उत्पादन प्रक्रियाओं के विकास जैसे क्षेत्रों में मिलकर काम करना चाहते हैं। ऐसा करके वे जल्द से जल्द औद्योगिक परीक्षण एवं उत्पादन प्रक्रियाओं को वास्तविक रूप देना चाहते हैं, ताकि चीन में कोयला-आधारित रसायन उद्योग का विकास हो सके।