أريد البحث عن إجراءات تحويل هيكل البيوتين إلى الإيزوبيوتين، بالإضافة إلى الأسئلة والأجوبة المتعلقة بهذا الموضوع للتعلم*
Thread Content
المحتوى التفصيلي الذي ترغب في نشره: أريد معرفة خطوات عملية تحويل هيكل البيوتين إلى الإيزوبيوتين، بالإضافة إلى الأسئلة والأجوبة المتعلقة بهذا الموضوع. الهدف المرجو: تعليمات أخرى: يرجى تقييم المشاركين في التبرع بشكل فوري1. مشكلة تحويل البيوتادين إلى إيزوبيوتادين: http://bbs.hcbbs.com/thread-1235316-1-1.html (المصدر: منتدى هايتشوان للكيماويات).
2. طريقة تحويل البيوتادين-1 والبيوتادين-2 إلى إيزوبيوتادين: http://bbs.hcbbs.com/thread-424427-1-1.html (المصدر: منتدى هايتشوان للكيماويات).
3. تحويل البيوتادين إلى إيزوبيوتادين عبر تغيير بنيته الكيميائية: http://bbs.hcbbs.com/thread-896890-1-1.html (المصدر: منتدى هايتشوان للكيماويات).
طريقة إزالة الهيدروجين من الإيزوبيوتان: إنها طريقة فعالة لإنتاج الإيزوبيوتادين. إنه يعتمد على الإيزوبيوتان الموجود في غازات حقول النفط، والذي يشكل نسبة 20%-40% من تركيبة هذه الغازات. يتم فصل الإيزوبيوتان باستخدام أبراج التقطير، وبعد ذلك يدخل الإيزوبيوتان الناتج إلى جهاز الإزالة الهيدروجينية، حيث يتحول إلى المنتج المطلوب وهو الإيزوبيوتين. إذا كان الهدف هو الحصول على المواد الخام الكيميائية فقط، فيمكن استخدام الإيزوبيوتيل الناتج مباشرةً. إذا أراد المرء الحصول على منتج ذو نقاء عالٍ، فيمكن إدخال الإيزوبيوتيل إلى جهاز تصنيع MTBE، بينما يُدخل البيوتان الناتج من قاع البرج إلى جهاز التحويل الهيكلي. ويعود المنتج الناتج عن عملية التحويل الهيكلي إلى برج إزالة الإيزوبيوتيل، ثم إلى جهاز الإزالة الهيدروجينية، لإنتاج الإيزوبيوتيل. وبهذه الطريقة، يتم استغلال موارد الهيدروكربونات من الفئة C4 بشكل كامل، ولذلك فإن هذه الطريقة تحظى بتفضيل العديد من المنتجين. المفتاح في التكنولوجيا هو وجود محفزات جيدة. إن عملية إزالة الهيدروجين من الإيزوبيوتان هي عملية تستهلك كمية كبيرة من الطاقة، وهي تخضع للتحكم الديناميكي. يساعد ارتفاع درجة الحرارة في زيادة معدل الإنتاج، لكن في درجات الحرارة المرتفعة، يصبح الكاتاليزر أكثر عرضة للتوقف عن العمل ; يُعد ضغط الهيدروجين المنخفض مفيدًا لعملية الإزالة، لكن في التطبيق العملي، يلزم وجود بيئة ذات هيدروجين لمنع تكوّن الكربون وإزالته، ولذلك فإن تحقيق هذه العملية يشكل تحديًا معينًا. تشمل التقنيات الصناعية التي تم تطويرها حاليًا في الخارج عملية Oleflex من شركة UOP، وعملية Catofin من شركة Lummus، وعملية STAR من شركة Phillips، وعملية FBD-4 من شركة Snamprogetti، بالإضافة إلى عملية Linde من شركة Linde. تتكون عملية إنتاج الإيزوبيوتيلين من الإيزوبيوتان عن طريق الأكسدة في الشركة من ثلاث مراحل: التفاعل، وإعادة تنشيط العامل المساعد بشكل مستمر، واسترداد المنتج. أما العامل المساعد المستخدم فهو مزيج من المعادن المتعددة يحتوي على البلاتين كمكون رئيسي، مع استخدام أكسيد الألومنيوم على شكل كريات كوسيط له. يمكن لهذا القانون أن يحقق اختيارية إجمالية تصل إلى 91%-93% (بالمول) في تحويل الإيزوبيوتان إلى الإيزوبيوتين. استخدت الاتحاد السوفيتي السابق محفزات من نوع ألومينوكرومات في أسرّة التبخير لإجراء عملية إزالة الهيدروجين من الإيزوبيوتان (وكذلك من البيوتان، أو من مزيج من الإيزوبيوتان والبيوتان). وقد كانت هذه الطريقة فعالة للغاية؛ حيث بلغت نسبة تحويل الإيزوبيوتان إلى مواد أخرى 50%-55%, بينما بلغت نسبة اختيارية تحويل الإيزوبيوتان إلى الإيزوبيوتين 82%-86%. هناك العديد من الشركات المحلية التي لديها علاقات مع روسيا، ويبدو أن المرحلة الفعلية ستكون مع شركتي بانجين ويون. يعتمد تحويل الإيزوبيوتان إلى مواد أخرى على كيفية استخدام الإيزوبيوتين لاحقًا؛ فإذا تم استخدامه في صناعة البوليإيزوبيوتين أو المطاط البوتيلي أو المطاط الإيزوبريني أو MMA، فإن الفوائد ستكون كبيرة جدًا. ! معدل استهلاك الإيزوبيوتان في عملية إزالة الهيدروجين هو 1.16 طن من الإيزوبيوتان لكل طن من الإيزوبيوتيلين. لقد تم استيراد تقنية معهد يارسينتيز الروسي لتصنيع هذه المنشآت، ويتم استخدام تقنية السرير السائل في هذه العمليات، بمعدل تحويل يزيد عن 50%. ووفقًا لشروط العقد، فإن الجانب الروسي لن ينقل هذه التقنية إلى أي طرف آخر خلال 4 سنوات من توقيع العقد. أما شركة شاندونغ يوهوانغ، فهي تقوم ببناء منشآت صناعية في الصين، وحجم هذه المنشآت يبلغ حوالي 200 ألف طن. ٨. نظراً لضخامة حجم الاستثمارات، فإن إنتاج ١٠٠ ألف طن لن يصل بالتأكيد إلى المستوى الاقتصادي المطلوب، ما لم يتم معالجة الإيزوبيوتيل بشكل أعمق، مثل استخدامه في صناعة المطاط البوتيلي أو الإيزوبرين وما شابه. شركتنا هي شركة خاصة متخصصة في التصنيع العميق لكربون-4. نحن الآن ننتج MEBE، والإيزوبوتيلين عالي النقاء، وأيزومرات البيوتيلين، بالإضافة إلى المركبات العطرية. إن عملية إزالة الهيدروجين من الإيزوبيوتان التي ذكرتها هي أيضًا أحد اتجاهات تطوير شركتنا. فهل قامتم بتطبيق هذه العملية على نطاق صناعي الآن أم أنها لا تزال في مرحلة البيانات المخبرية؟ وما هو تركيز الأوليفينات في الغازات الناتجة بعد عملية التحويل العطري؟ أعتقد أن هناك تشابهًا بين محفز إزالة الهيدروجين ومحفز التحول الأيزومري لديكم. لقد تم بالفعل في الداخل استيراد التقنية من معهد يارسينتيز الروسي للأبحاث الكيميائية، لبناء منشآت صناعية لتحلل الإيزوبيوتان؛ حيث تُستخدم عملية الفراشة المتحركة، وتزيد نسبة التحول عن 50%. ووفقًا لأحكام العقد، لن يقوم الجانب الروسي بنقل هذه التقنية إلى أي طرف آخر خلال الأربع سنوات التالية لتوقيع العقد.
شرح أحد مسارات الاستفادة الشاملة من الكربون رباعي: يمكن استخدام البيوتان بشكل رئيسي في إنتاج أنهيدريد المالئيك والبيوتاديين، ويُستخدم أساسًا كمواد خام للتصنيع، مثل ABS و SBS والمطاط السيكلوبنتادييني والمطاط النتريلي والبولي كلوروبريين ومطاط الستايرين-البيوتادين وغيرها. أما تقنية إنتاج أديبونيتريل من البيوتاديين فهي التقنية الأكثر تقدمًا لدى شركة BASF. يمكن استخدام الكربون رباعي كمادة خام لتحلل الإيثيلين، بينما يُستخدم الإيزوبيوتيلين في إنتاج MTBE والبيوتانول الثالثي، ومن ثم إنتاج إيزوبيوتيلين عالي النقاء الذي يمكن معالجته إلى ميثاكريلات الميثيل والمطاط البيوتيلي والبولي إيزوبيوتيلين ومواد تفريق الزيوت وغيرها. كما يمكن استخدام البيوتيلين-1 والبيوتيلين-2 في إنتاج الإيثيلين والبروبيلين، وكذلك في تحللهما لإنتاج البيوتاديين. التفسير الثاني: نظرًا لخصائص الإيزوبيوتان غير النشطة، فإن استخدامه في عمليات التحويل الكيميائي المعقدة يكون صعبًا، ولذلك فإن تطبيقاته في مجال الكيماويات محدودة. يُستخدم بشكل أساسي في عمليات الألكيلة المباشرة لإنتاج البنزين، كما يمكن الحصول على حمض السكسينويك عن طريق أكسدة الإيزوبيوتان. أكثر استخدامات الإيزوبيوتيل شيوعًا هو تفاعله مع الميثانول لإنتاج MTBE، وفي الوقت الحالي يتم استخدام الإيزوبيوتيل كمادة خام في إنتاج أسيتات الميثاكريلات (MMA) بشكل واسع. يُستخدم البيوتيلين بشكل أساسي في عملية الأكسدة والإزالة الهيدروجينية لإنتاج البيوتاديين والأنهيدريد، بالإضافة إلى إنتاج الميثيل إيثيل كيتون. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام 1-بيوتين كمادة خام لإنتاج البولي إيثيلين، وكذلك كمادة خام لإنتاج البيوتانول ومشتقاته، بالإضافة إلى استخدامه في إنتاج حمض السيانوأسيتيك. أما الاستخدامات الرئيسية لـ 2-بيوتين فهي: (1) استخدام تقنية الألكيلة غير المباشرة في إنتاج البنزين المألكل، وهو الاستخدام الرئيسي لـ 2-بيوتين، حيث يشكل حوالي 90% من استخداماته. (2) إنتاج البروبين من 2-بيوتين والإيثيلين. (3) من خلال تهيدرات 2-بيوتين لتكوين البيوتانول الثانوي، ثم إزالة الهيدروجين لتكوين الميثيل إيثيل كيتون. تحول استخدام البيوتادين، الذي كان يُستخدم بالكامل في بداية التسعينيات لإنتاج المطاط الاصطناعي، تدريجيًا إلى استخدامه في إنتاج الراتنجات الاصطناعية والمواد المرنة الحرارية ولاتكس البيوتادين والستايرين، بالإضافة إلى منتجات كيميائية عضوية أخرى. وقد شهد استهلاك منتجات مثل راتنج الأكريلونيتريل-البيوتادين-الستايرين (ABS)، والمواد المرنة الحرارية المصنوعة من الستايرين والبيوتادين (SBS)، ولاتكس البيوتادين والستايرين، زيادة كبيرة في الاستهلاك. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للبيوتاديين أن يتفاعل مباشرةً لتكوين بعض المواد الخام الأساسية، مثل البيوتانيديول، **الفوران، الستيرين، أديبونيتريل، الكابرولاكتام، البيوتانال/البيوتانول، وكذلك الإيثانول الثنائي الإيثيل والأوكتين-1/الأوكتانول-1** وغيرها. يُفسر ذلك بأن خليطًا يتكون من 53% من ثلاثي بوتيلين (IB) و47% من الإيثانول (EtOH) يمكن أن يُستخدم لتصنيع ETBE (إيثيل تيرتياري بوتيل إيثر). إن ETBE هو مكون عالي الجودة يُستخدم في تحسين خصائص البنزين من حيث مؤشر الأوكتان. كل من ETBE والإيثانول وMTBE هي مواد تُستخدم لتحسين جودة البنزين ذو الأوكتان العالي، وتُعرف أيضًا باسم “مواد إضافية للبنزين الحيوي”. في البنزين من نوع M8 أو O9، يكون الحد الأقصى لنسبة إضافة ETBE 17% حجميًا. يمكن لـ ETBE ليس فقط تحسين قيمة الأوكتان في البنزين، بل يمكن أيضًا استخدامه كمذيب مشترك. نقطة الغليان لـ ETBE مرتفعة، ولا تتكون مركبات متجانسة الغليان عند خلطها مع المركبات الهيدروكربونية. هذا يقلل من مقاومة الهواء داخل المحرك، كما يخفض من فقدان البخار. يمكن أيضًا تحليل ETBE بواسطة الكائنات الدقيقة التي تتنفس الأكسجين. لذلك، فإن ETBE لا يساعد فقط في رفع قيمة الأوكتان في البنزين، بل يحسّن أيضًا من كفاءته وسلامته، ولهذا يُعد مادة مضافة ممتازة ذات إمكانات سوقية كبيرة. معلومات خلفية 1: “البنزين ذو الأوكتان العالي” واتجاهات تطوره
عند احتراق البنزين داخل أسطوانات محركات السيارات، يحدث احتراق غير كامل بسبب نقص الأكسجين في الأسطوانات، مما يؤدي إلى اهتزاز شديد في المحرك، وبالتالي انخفاض قوة الإخراج وتلف الأجزاء الميكانيكية. هذا هو ما يُعرف بمقاومة البنزين للانفجار. المؤشر الرقمي الذي يعكس مقاومة البنزين للانفجار يُسمى قيمة الأوكتان، وهي ما يُطلق عليه الناس عادةً رقم البنزين، مثل “90#” أو “93#”. وهذه الأرقام تشير إلى مستوى مقاومة البنزين للانفجار؛ كلما كانت القيمة أعلى، كانت مقاومة البنزين للانفجار أفضل. يصبح استخدام البنزين ذو الأوكتان العالي وسيلة مهمة لحماية محرك السيارة وتحسين أدائها. طريقة تحسين مقاومة البنزين للانفجار هي إضافة مواد كيميائية أخرى إلى البنزين. في الماضي، كان يتم إضافة رباعي إيثيل الرصاص بشكل واسع، مما أدى إلى إنتاج بنزين يحتوي على الرصاص. وبسبب الأضرار التي يسببها الرصاص للجسم، تم حظر استخدام رباعي إيثيل الرصاص في جميع أنحاء العالم اعتبارًا من عام 1997. تشمل أنواع البنزين ذات الأوكتان العالي المستخدمة حاليًا بنزينًا خاليًا من الرصاص بدرجات 92 و93 و95 و97 و98. أما المركبات الإيثرية فتشمل الإيثر الميثيل التريبوتيلي (MTBE)، والإيثر الإيثيل التريبوتيلي (ETBE)، والإيثر الميثيل التريبوتيلي (TAME)، وهي مكونات ممتازة لإنتاج بنزين خالي من الرصاص وغني بالأكسجين وذو أوكتان عالٍ. مع تطور العصر، أصبحت قضايا حماية البيئة تحظى باهتمام متزايد من الناس. لتقليل تلوث الغلاف الجوي بغازات عوادم السيارات، تضع الدول حول العالم معايير أكثر صرامة للبنزين باستمرار. على مدار العقد الماضي، ظل إيثر ميثيل ثالثي بوتيل (MTBE) يُستخدم كمضاف رئيسي في البنزين ذي التركيبة الجديدة في الولايات المتحدة (RFG) وفي بنزين العديد من الدول والمناطق (بما في ذلك تايوان)، وذلك لرفع عدد الأوكتان في البنزين والحد من التلوث الناتج عن عوادم السيارات. ومع ذلك، شهدت عدة ولايات في الولايات المتحدة خلال السنوات الأخيرة (وخاصة كاليفورنيا) حوادث تسرب الزيت وتلوث المياه الجوفية بمادة MTBE، مما أثار قلق الجميع وخوفهم. كشفت الأبحاث العلمية في السنوات الأخيرة عن عيوب مادة MTBE: فهي لا تتحلل بسهولة، كما أنها تسبب تلوثًا في المياه الجوفية ; له رائحة خفيفة قد تسبب إزعاجًا للسائق، ويمكن أن تؤدي إلى الغثيان وألم في العينين وظهور القروح وغيرها من الأعراض. وقد أقرت الولايات المتحدة مؤخرًا “قانون الوقود النظيف”، الذي يحظر استخدام MTBE خلال أربع سنوات ابتداءً من عام 2004. بمجرد حظر استخدام MTBE، ستظهر مسائل مثل المركبات التي ستحل محل الأوكتان في البنزين، ومصير المعدات المستخدمة في إنتاجه، بالإضافة إلى استخدامات المادة الخام وهي الإيزوبيوتيلين. من بين بدائل MTBE الحالية، يُعتبر الإيثانول أكثرها شيوعًا، لكنه يواجه في الولايات المتحدة مشاكل مثل نقص الإمدادات المحلية وارتفاع الأسعار. وعلى الرغم من وجود إعانات ضريبية، إلا أن استمرارية هذه الإعانات موضع شك. كما أن ضغط البخار للإيثانول مرتفع جدًا (18 psia)، ولهذا السبب فإن المواد المستخدمة كمواد مختلطة والتي لها ضغط بخار منخفض مثل الأيزوأوكتين هي الخيار الأمثل. بالإضافة إلى ذلك، فإن الإيثانول يمتص الغبار والشوائب القابلة للذوبان في الماء، مما يجعل من غير المناسب استخدامه عبر خطوط النقل؛ لذلك يتم خلطه عادةً في المستودعات. أما بالنسبة لمصير الإيزوبيوتيل، فهناك جهود مستمرة لإيجاد حلول له. أحد هذه الحلول هو تحويل الإيزوبيوتيل إلى إيزوأوكتين عن طريق البوليمرة المزدوجة، ثم تحويله إلى وقود بنزين ذو قيمة أوكتانية عالية، وهو الإيزوأوكتان. أما الحل الآخر فهو دمجه مع الإيثانول لإنتاج إيثيل ثالث بوتيل إيثر (ETBE) ; على الرغم من أن ETBE ينتمي إلى نفس فئة MTBE، إلا أن له قيمة أوكتان أعلى (111)، وضغط بخار أقل (4 psia)، كما أن قابليته للذوبان في الماء أقل من قابلية MTBE للذوبان في الماء. لذلك، فهو أكثر ملاءمة كمادة مضافة ذات نسبة أكسجين عالية في البنزين مقارنة بالإيثانول. بالإضافة إلى ذلك، فإن نطاق التقطير بين ETBE والأيزوأوكتان ضيق، مما يساعد على تحسين مؤشر القيادة (Drivability Index) ; التحكم في الانبعاثات DI وكذلك في المواد العضوية المتطايرة (VOC) أثناء الخلط؛ حاليًا، وافقت وزارة الخزانة الأمريكية على منح إعفاءات ضريبية جزئية للإيثانول عند استخدام ETBE في خلطه مع البنزين. أوروبا هي ثاني أكبر سوق لمادة MTBE، وقد أصدر البرلمان الأوروبي توجيهات تهدف إلى أن يكون 5.75% من استهلاك الوقود المستخدم في النقل (وفقًا لمحتوى الطاقة) مشتقًا من الوقود الحيوي بحلول عام 2010. سيصبح الديزل الحيوي هو الوقود الحيوي الأول. من المتوقع أن يأتي معظم نمو استهلاك الإيثانول في أوروبا من شكل الإيثيل تيرت-بوتيل إيثر (ETBE)؛ فقد تم تحويل عدة وحدات إنتاج لـ MTBE لإنتاج ETBE، ومن المتوقع إتمام تحويل وحدات أخرى بالإضافة إلى بناء عدد قليل من وحدات ETBE الجديدة بحلول عام 2010. ويُتوقع أن يرتفع استهلاك ETBE إلى ما بين 2.15 مليون و2.57 مليون طن/سنويًا. من المتوقع أن يرتفع استهلاك الإيثانول في أوروبا (كمكون مباشر في التركيبات أو كمادة خام لإنتاج ETBE) إلى ما بين 1.07 مليون و1.5 مليون طن سنويًا. مع التطلع إلى المستقبل، من المتوقع أن تصبح معايير البنزين العالمية أكثر صرامة. فبالإضافة إلى معياري محتوى الأكسجين ومحتوى الكبريت، ستزداد المتطلبات الأخرى مثل ارتفاع قيمة الأوكتان، وانخفاض قيمة RVP، وانخفاض محتوى الأوليفينات والهيدروكربونات العطرية، وكل ذلك سيؤدي إلى ارتفاع تكلفة البنزين. وربما في المستقبل يتم إضافة معيار جديد وهو “مؤشر القابلية للقيادة” (DI)