مقارنة بين MTBE وETBE

Thread Content

مقارنة بين MTBE وETBE: مواد تحسين رقم أوكتان البنزين (المضافات) هي جزء من تقنيات إنتاج بنزين ذو رقم أوكتان عالٍ. هناك ثلاثة مواد مسموح بها قانونًا في الولايات المتحدة لتحسين جودة البنزين، وهي: أ) MTBE (إيثيل تريبوتيل إيثر)، ب) الإيثانول (EtOH)، وج) ETBE (إيثيل تريبوتيل إيثر). كل من ETBE والإيثانول وMTBE هي مواد تُستخدم لتحسين جودة البنزين، أو يمكن تسميتها بالمواد المضافة. يمكن خلطها مع البنزين بنسب معينة، وهو ما يحسّن من خصائص البنزين، كما أنه يساعد في الحفاظ على البيئة. (خالٍ من الرصاص، خالٍ من التلوث). (1) MTBE (ميثيل ترتياري بوتيل إيثر): ميثيل ترتياري بوتيل إيثر – الكمية القصوى المسموح بها منه هي 15% حجميًا. إنه إيثر أليفاتي، وصيغته الجزيئية هي C5H12O، ووزنه الجزيئي 88.14، وكثافته 0.741 (عند درجة حرارة 20 درجة مئوية)، ولزوجته 0.27 (عند درجة حرارة 20 درجة مئوية). له رائحة مشابهة لرائحة الإيثر. ميثيل تريبوتيل إيثر (MTBE) هو أول مادة من فئة الإيثرات تم تطويرها واستخدامها لتحسين قيمة الأوكتان. منذ أن وافقت إدارة حماية البيئة الأمريكية في عام 1979 على استخدام MTBE كمادة مضافة في البنزين خالي من الرصاص، أصبح يُستخدم على نطاق واسع في الولايات المتحدة لتحسين جودة البنزين. نقطة الغليان لـ MTBE منخفضة نسبيًا، وإضافته إلى البنزين تؤدي إلى خفض درجات حرارة نطاق التقطير للبنزين. أدى هذا التأثير إلى تحقيق فوائد اقتصادية كبيرة لمصانع تكرير النفط التي تنتج بنزينًا ذا قيمة أوكتان عالية جدًا. يُستخدم حاليًا بشكل واسع MTBE (إيثر الميثيل التريبوتيلي)، ونظرًا لصعوبة إنتاجه، فإن العديد من الدول، بما في ذلك بلادنا، تعتمد على الاستيراد. في السنوات الأخيرة، كشفت الأبحاث العلمية 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 العينين وظهور الفقاعات وغيرها من الأعراض. أقرت الولايات المتحدة مؤخرًا “قانون الوقود النظيف”， الذي سيؤدي إلى حظر استخدام مادة MTBE خلال السنوات الأربع القادمة. من المتوقع أن يأتي معظم النمو في إنتاج الإيثانول في أوروبا من خلال مادة الإيثيل تريبوتيل إيثر (ETBE). (2) ETBE (إيثيل ترتياري بوتيل إيثر): إيثيل ترتياري بوتيل إيثر – يمكن استخدامه بنسبة أقصاها 17% من الحجم، ويتم تحضيره عن طريق خلط الإيثانول بنسبة 47% مع الإيزوبيوتين بنسبة 53%. وكما هو الحال مع MTBE، فإن إضافة إيثيل ترتياري بوتيل إيثر إلى البنزين يعادل إضافة الإيثانول إليه. ليس فقط أن ETBE أفضل من MTBE في تحسين قيمة الأوكتان للبنزين، بل يمكن أيضًا استخدامه كمذيب مشترك. نقطة الغليان لـ ETBE مرتفعة، ولا تتكون مركبات متزامجة عند خلطها مع الهيدروكربونات. هذا يقلل من مقاومة الهواء داخل المحرك، كما يخفض من فقدان البخار. يمكن للـ ETBE أن يتحلل بواسطة الكائنات الدقيقة التي تتنفس الأكسجين، لكن الـ MTBE لا يمكنه ذلك. لا يساعد ETBE في رفع عدد الأوكتان في البنزين فحسب، بل إنه يجعل البنزين أكثر اقتصادية وأمانًا مقارنة بالبنزين المضاف إليه MTBE؛ ولذلك فإن له إمكانات سوقية كبيرة. استنتاج المقارنة: أ. مقارنةً بـ MTBE، لا يؤدي ETBE إلى رفع عدد الأوكتان في البنزين فحسب، بل يمكن استخدامه أيضًا كمذيب مشترك. كما أن ذلك يجعل كفاءة البنزين وأمانه أفضل مقارنة بالبنزين المضاف إليه MTBE. ب. نقطة الغليان لـ ETBE مرتفعة، ولا تتشكل مركبات متجانسة عند خلطها مع الهيدروكربونات. هذا يقلل من مقاومة الهواء داخل المحرك، كما يخفض من فقدان البخار. ج. نطاق التقطير لـ ETBE والأيزوأوكتان ضيق، مما يمكن أن يحسّن مؤشر القيادة (Drivability Index) ； التحكم في DI) وفي المواد العضوية المتطايرة (VOC) أثناء عملية الخلط. د. يتمتع ETBE بقيمة أوكتانية مرتفعة، وضغط بخار منخفض، كما أن قابليته للذوبان في الماء أقل مقارنةً بـ MTBE؛ لذلك فهو أكثر ملاءمة من الإيثانول كمادة مضافة أكسجينية في البنزين، وبالتالي فإن لـ ETBE إمكانات سوقية كبيرة. ٣. الوضع الحالي لتقنية تصنيع ETBE (لمزيد من التفاصيل، انظر “المرفق ٢”). تُعد تقنية التقطير المستخدمة مع العوامل المحفزة اتجاهًا رئيسيًا في تطوير تقنيات إنتاج ETBE. بالإضافة إلى ذلك، فإن تقنيات استرداد الإيثانول تشكل جزءًا مهمًا من تقنيات إنتاج ETBE. حاليًا، فإن تقنية استرداد الإيثانول باستخدام أغشية التبخر لها استهلاك طاقة منخفض، وبالتالي فإن آفاقها جيدة. في الوقت الحالي، أصبحت تقنيات إنتاج ETBE في الخارج ناضجة للغاية، ومن بين الشركات الدولية التي تمتلك هذه التقنيات: معهد البترول الفرنسي (IFP)، وشركة CDTECH الأمريكية لتقنيات التقطير الحفزي، وشركة ARCO للتقنيات الكيميائية، وشركة UOP، وشركة Phillips للبترول. لا توجد العديد من الوحدات في الصين التي تعمل على أبحاث تقنيات إنتاج ETBE، ومعظمها لا يزال في مرحلة التجارب الأولية. مع الحظر التدريجي لـ MTBE، أصبحت أبحاث ETBE تحظى باهتمام متزايد من قبل الناس. في الوقت الحالي، أصبحت تقنيات تصنيع الإيثرات في الخارج متطورة للغاية، حيث يتم إنتاج MTBE وTAME وETBE على نطاق صناعي. في الصين، يتم إنتاج MTBE على نطاق صناعي كبير فقط، أما تقنية تصنيع TAME فهي في مرحلة التطبيق الصناعي، بينما لا تزال تقنية تصنيع ETBE في مرحلة البحث. يتم إنتاج ETBE عادةً عن طريق تفاعل الإيزوبيوتيلين الموجود في خليط C4 مع الإيثانول تحت تأثير محفز حمضي، وهو تفاعل يطلق طاقة. في الإنتاج الصناعي، يتم استخدام راتنجات تبادل الأيونات من نوع كبريتات ذات مسام كبيرة كمحفزات. الآثار الجانبية الرئيسية هي تكثيف الإيثيلين والبروبيلين وتهيجهما. من حيث تصميم المفاعل، يمكن تقسيم تقنيات إنتاج ETBE إلى تقنية السرير الثابت وتقنية التقطير الحفزي. تستخدم تقنية السرير الثابت، وهي تتميز بأجهزة بسيطة وسهولة في التشغيل، لكن معدل تحويل الإيزوبيوتين يخضع لقيود التوازن الديناميكي الحراري، حيث لا يمكن الوصول إلا إلى 92% كحد أقصى (تحت درجات حرارة وضغوط عالية)، كما لا يتم استغلال حرارة التفاعل. تكسر تقنية التقطير الحفاز التوازن الحراري للتفاعل، حيث يمكن الوصول إلى معدل تحويل الإيزوبيوتين إلى أكثر من 99.5%. كما أن المركبات من نوع C4 بعد عملية الإيثرة لا تحتوي على الإيزوبيوتين تقريبًا، ويمكن استخدامها في إنتاج مواد كيميائية أساسية مثل 1-بيوتين والبيوتاديين. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام الحرارة الناتجة عن التفاعل في فصل المنتجات، مما يقلل من استهلاك الطاقة. لذلك، فإن تقنية التقطير الحفاز لتصنيع ETBE أكثر تنافسية في الإنتاج الصناعي، والمفتاح في هذه التقنية هو طريقة تركيب المحفز داخل برج التقطير الحفاز. تعتبر تقنية التقطير الحفاز اتجاهًا تطوريًا في تقنيات إنتاج ETBE، كما أن تقنيات استرداد الإيثانول تشكل جزءًا مهمًا من هذه التقنيات. وفي الوقت الحالي، فإن تقنية استخلاص الإيثانول باستخدام أغشية التبخر النفاذة تتميز بانخفاض استهلاك الطاقة، مما يجعل لها آفاقًا واعدة. في الوقت الحالي، أصبحت تقنيات إنتاج ETBE في الخارج ناضجة للغاية، ومن بين الشركات الدولية التي تمتلك هذه التقنيات: معهد البترول الفرنسي (IFP)، وشركة CDTECH الأمريكية لتقنيات التقطير الحفزي، وشركة ARCO للتقنيات الكيميائية، وشركة UOP، وشركة Phillips للبترول. لا توجد العديد من الوحدات في الصين التي تعمل على أبحاث تقنيات إنتاج ETBE، ومعظمها لا يزال في مرحلة التجارب الأولية.