मेथनॉल – साप्ताहिक विषय: मेथनॉल उत्पादन हेतु आदर्श दबाव कितना होना चाहिए? क्यों? 2015.12.21–12.27

निम्न दबाव पर संश्लेषण हेतु 50 किलोग्राम ही सबसे उपयुक्त मात्रा है। रासायनिक संतुलन एवं गतिकीय दृष्टिकोण से देखें तो, दबाव बढ़ने से अभिक्रिया तेज़ हो जाती है। लेकिन दबाव में वृद्धि से अवांछित प्रतिक्रियाओं को होने में मदद मिलती है; ऐसी प्रतिक्रियाओं के दौरान, अभिक्रिया से पहले एवं बाद में गैसों का आयतन मेथनॉल संश्लेषण अभिक्रिया की तुलना में अधिक कम हो जाता है। दुष्प्रभावों में वृद्धि होती है; संभवतः पारा एवं ईथर जैसे पदार्थ बन जाते हैं, जो उत्प्रेरक की सतह पर जम जाते हैं। इससे उत्प्रेरक के सूक्ष्म छिद्र एवं खाली जगहें बंद हो जाती हैं, जिसके कारण उत्प्रेरक की कार्यक्षमता कम हो जाती है। उपाय करें: दबाव को स्थिर रखें, एवं संभव होने पर संचालन संबंधी दबाव में होने वाले उतार-चढ़ावों को कम करें। जब उत्पादन भार निश्चित होता है, तो संश्लेषण प्रणाली में संश्लेषण उत्प्रेरक स्तर का तापमान (वाष्पभाण्ड के दबाव को नियंत्रित करके), गैसों की संरचना (निकासी की मात्रा को नियंत्रित करके), वायु की गति, संघनन तापमान आदि, सभी कारक संश्लेषण प्रणाली के दबाव में परिवर्तन ला सकते हैं। इसलिए, संचालन के दौरान इन कारकों का सही मूल्यांकन करके समय रहते समायोजन करना आवश्यक है, ताकि प्रक्रिया मानक सीमाओं के भीतर ही चल सके। जब संश्लेषण की परिस्थितियों में परिवर्तन होता है, एवं सिस्टम का दबाव बढ़ जाता है, तो उत्पादन का भार उचित रूप से कम किया जा सकता ह ； सामान्य उत्पादन को बनाए रखने हेतु, संश्लेषण प्रणाली में दबाव को नियंत्रित रखना आवश्यक है; ताकि अतिदबाव न सिस्टम में होने वाली कमी के कारण, परिसंचरण दर को समय रहते समायोजित करना आवश्यक है; ताकि संश्लेषण प्रणाली के सभी नियंत्रण बिंदु, निर्धारित सीमाओं के भीतर ही रहें। दबाव को समायोजित करते समय धीरे-धीरे ही कार्य करना आवश्यक है, ताकि सिंथेसिस टॉवर में तापमान सामान्य बना रहे। आम तौर पर, दबाव में होने वाले परिवर्तन की दर को ≤0.4 MPa/मिनट तक नियंत्रित किया जा सकता है। लेकिन, संश्लेषण दबाव पूर्व-प्रणाली के दबाव एवं उप-उत्पन्न भाप के दबाव पर निर्भर होता है; इसे अवश्य ही 50 किलोग्राम पर नियंत्रित करने की आवश्यकता नहीं है। इसका संबंध उत्प्रेरक के उपयोग की अवधि एवं निष्क्रिय गैसों के उत्सर्जन से भी है; इसलिए इसे व्यापक रूप से विचार करना आवश्यक है।

हम 5MPA हैं; उच्च दबाव, अभिक्रिया के लिए लाभदायक होता है।

मेथनॉल की अभिक्रिया, अणुओं की संख्या में कमी लाने वाली अभिक्रिया है; दबाव बढ़ाने से इस अभिक्रिया में सहायता मिलती है। यदि दबाव बढ़ता है, तो घटकों का आंशिक दबाव भी बढ़ जाता है; इस कारण उत्प्रेरकों का उत्पादन भी बढ़ जाता है। सिंथेसिस टॉवर के संचालन हेतु, दबाव को उस समय की उपयोग में आने वाली उत्प्रेरक पदार्थों की अलग-अलग सक्रियता के आधार पर ही नियंत्रित किया जाता है। जब उत्प्रेरक पदार्थों का उपयोग शुरू होता है, तो उनकी सक्रियता अधिक होती है; ऐसी स्थिति में संचालन हेतु आवश्यक दबाव कम रखा जा सकता है। ； उत्प्रेरक के उपयोग के दौरान, इसकी सक्रियता कम हो जाती है; इसलिए निरंतर उत्पादन दर बनाए रखने हेतु अधिक संचालन दबाव का उपयोग किया जाता है। संक्षेप में, संचालन दबाव का चयन कार्यकारी उत्प्रेरकों की क्षमता, गैसों की संरचना, रिएक्टर का ऊष्मा-संतुलन, तथा प्रणाली द्वारा खपत होने वाली ऊर्जा जैसे कारकों के आधार पर ही किया जाना चाहिए।

आम तौर पर 3.5-10 मेगापास्कल का दबाव ही उपयुक्त माना जाता है। संतुलन स्थिरांक के आधार पर, यदि संतुलन स्थिरांक अधिक हो, तो प्रभावी गैस दबाव भी अधिक होना चाहिए; इसलिए कम दबाव पर गैसों की शुद्धता बनाए रखना आवश्यक है। दूसरी ओर, उच्च दबाव पर तो कुछ अशुद्ध घटकों की उपस्थिति को स्वीकार किया जा सकता है। कम दबाव पर संश्लेषण हेतु 5 से 6 मेगापास्कल का दबाव चुना जाता है; ऐसा इसलिए होता है क्योंकि कंप्रेसर एवं प्रक्रिया की आवश्यकताओं के कारण ही ऐसा निर्णय लिया जाता है बड़े पैमाने पर संश्लेषण हेतु लगभग 8.5 मेगापास्कल का दबाव उपयुक्त माना जाता है; ऐसा निर्णय निवेश एवं संचालन संबंधी आर्थिक कारकों के आधार पर ही लिया जाता

आम तौर पर 3.5-10 मेगापास्कल का दबाव ही उपयुक्त माना जाता है। संतुलन स्थिरांक के आधार पर, यदि संतुलन स्थिरांक अधिक हो, तो प्रभावी गैस दबाव भी अधिक होना चाहिए; इसलिए कम दबाव पर गैसों की शुद्धता बनाए रखना आवश्यक है। दूसरी ओर, उच्च दबाव पर तो कुछ अशुद्ध घटकों की उपस्थिति को स्वीकार किया जा सकता है। कम दबाव पर संश्लेषण हेतु 5 से 6 मेगापास्कल का दबाव चुना जाता है; ऐसा इसलिए होता है क्योंकि कंप्रेसर एवं प्रक्रिया की आवश्यकताओं के कारण ही ऐसा निर्णय लिया जाता है बड़े पैमाने पर संश्लेषण हेतु लगभग 8.5 मेगापास्कल का दबाव उपयुक्त माना जाता है; ऐसा निर्णय निवेश एवं संचालन संबंधी आर्थिक कारकों के आधार पर ही लिया जाता

ऊपरी स्तर पर स्थित गैसीकरण यंत्रों के डिज़ाइन में निर्धारित दबाव सीमा के अनुसार, दबाव जितना अधिक होगा, उतना ही बेहतर

5 मेगापास्कल, आम उपयोगकर्ताओं द्वारा अक्सर चुना जाने वाला मान है; इसकी लागत-प्रभावशीलता बेहतर होती है। दबाव बढ़ाने से सकारात्मक परिणाम मिलते हैं, लेकिन बेहतर परिणाम प्राप्त करने हेतु नकारात्मक पहलुओं का भी मूल्यांकन करना आवश्यक है।

इस दबाव को नियंत्रित करने हेतु, आम तौर पर कैटलिस्ट निर्माताओं द्वारा दी गई जानकारी एवं डिज़ाइन किए गए प्रक्रिया-पैरामीटरों का उपयोग किया जाता है। वास्तविक संचालन के दौरान, सबसे उपयुक्त मान खोजना आवश्यक होता है। उदाहरण के लिए, हमारे कारखाने में वर्तमान में कैटलिस्ट अपने अंतिम चरण में है; संश्लेषण की दर केवल 60% ही है। हालाँकि प्रक्रिया के लिए निर्धारित दबाव 8.3 मेगापास्कल है, लेकिन हमारी स्थिति में 6.1 मेगापास्कल ही सबसे उपयुक्त है। ऐसी स्थिति में अवांछित उत्पादों की मात्रा कम रहती है, एवं उत्पादन दर भी अधिक रहती है। यदि दबाव अधिक या कम हो जाए, तो उत्पादन दर में कमी आ जाती है।