--आरोमैटिक हाइड्रोकार्बनों से संबंधित तकनीकी दृष्टिको

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--आरोमैटिक हाइड्रोकार्बनों से संबंधित तकनीकी दृष्टिकोणों का विश्लेषण (भाग 2)
लेखक/स्रोत: …
तारीख: 2016-08-26
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आरोमैटिक हाइड्रोकार्बनों की कमी को पूरा करने हेतु, उद्योग ने न केवल तेल-आधारित विधियों की ओर ध्यान दिया, बल्कि कोयला-आधारित एवं जैव-ऊर्जा-आधारित विधियों पर भी ध्यान दिया। “चाइना मेड 2025” में निर्धारित प्रमुख क्षेत्रों संबंधी तकनीकी रोडमैप में, विशेष रूप से पॉलिमर सामग्रियों के क्षेत्र में जैव-आधारित एरोमैटिक हाइड्रोकार्बनों के निर्माण संबंधी तकनीकों में प्रगति हासिल करने पर जोर दिया गया है। अगस्त के मध्य में समाप्त हुए 2016 चीनी आरोमैटिक हाइड्रोकार्बन उद्योग विकास सम्मेलन में, उपस्थित विशेषज्ञों ने जैव-ऊर्जा का उपयोग करके आरोमैटिक हाइड्रोकार्बन बनाने की इस दिशा की पूरी तरह सराहना की। लेकिन भविष्य के बारे में उनका रवैया एक ही वाक्य में समझा जा सकता है – “रास्ता कठिन एवं लंबा है, लेकिन प्रयास करने पर ही लक्ष्य तक पहुँचा जा सकता है।” घरेलू स्तर पर: नई तकनीकें अभी विकसित हो रही हैं। “हमारे देश में हर साल उत्पन्न होने वाले कचरे एवं पुआल से 170 मिलियन टन डीजल, पेट्रोल एवं एरोमैटिक्स उत्पन्न किए जा सकते हैं।” ”पूर्वी चीन के वुहान विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के प्रोफेसर वांग हुआलिन ने आरोमैटिक हाइड्रोकार्बनों के जै उनके इस आंकड़े का कोई आधार नहीं है; बल्कि यह उस नए प्रकार की जैव-ऊर्जा सामग्री संबंधी प्रक्रिया पर आधारित है, जिसका उपयोग तेल शोधन एवं रासायनिक/जैव-रासायनिक उद्योगों में किया जा सकता है। विशेष रूप से, इस प्रक्रिया में अपशिष्ट घास-फूस एवं खनिजीकृत घरेलू कचरे का उपयोग करके पेट्रोल, डीजल एवं एरोमेटिक्स उत्पन्न किए जाते हैं। जिसे “खनिजीकृत घरेलू कचरा” कहा जाता है, वह वह कचरा है जो भूमि में दफन होने के कई वर्षों बाद स्थिर हो जाता है। वांग हुआलिन के अनुसार, 6 टन स्ट्रॉ के उपयोग से 1 टन पेट्रोल/डीजल एवं आरोमैटिक हाइड्रोकार्बन उत्पन्न किए जा सकते हैं। हमारे देश में प्रतिवर्ष 70 करोड़ टन से अधिक स्ट्रॉ उत्पन्न होता है; इसका अर्थ है कि यहाँ 10 करोड़ टन से अधिक पेट्रोल/डीजल एवं आरोमैटिक हाइड्रोकार इसी तरह, हमारे देश में हर साल लगभग 300 मिलियन टन शहरी कचरा उत्पन्न होता है; इसमें लगभग 70 मिलियन टन पेट्रोलियम एवं आरोमैटिक हाइड्रोकार्बन होते हैं। यह बहुत ही संयोगपूर्ण है कि हमारे देश में शहरी कचरे का वितरण, तेल शोधन संयंत्रों के वितरण के साथ बहुत ही सुसंगत है। इसी कारण तेल शोधन एवं रासायनिक/जैव-रासायनिक उद्योगों को आपस में जोड़ने वाली तकनीकों का उपयोग संभव हो पाता है। “स्ट्रॉ एवं घरेलू कचरे को आणविक प्रक्रियाओं के माध्यम से प्रसंस्कृत करके पेट्रोल, डीजल एवं एरोमैटिक्स उत्पन्न करने की प्रक्रिया इस प्रकार है – इस प्रक्रिया में लुगदू को हाइड्रोजनीकरण एवं ऑक्सीजन-मुक्त करके एरोमैटिक्स बनाया जाता है, जबकि सेल्यूलोज एवं हाफ-सेल्यूलोज को हाइड्रोजनीकरण एवं ऑक्सीजन-मुक्त करके पेट्रोल एवं डीजल बनाया जाता है। ”वांग हुआलिन ने कहा। इस विचार के आधार पर, शोधकर्ताओं ने दो उपकरण विकसित किए। इनमें से एक ऐसा उपकरण है, जिसके द्वारा पुआल को विघटित करके हाइड्रोजन उत्पन्न किया जाता है; इस हाइड्रोजन का उपयोग पेट्रोल, डीजल एवं अरोमेटिक्स बनाने हेतु किया जाता है। वर्तमान में 3 टन/घंटा क्षमता वाला ऐसा उपकरण तैयार किया गया है। यह उपकरण, तेल शोधन एवं रासायनिक उद्योगों में उपयोग होने वाले कैटलिटिक फ्यूजन उपकरणों के समान ही है। ； दूसरा उपकरण, हेनान की एक कंपनी द्वारा निर्मित 1 लीटर/घंटा क्षमता वाला बॉयलिंग बेड हाइड्रोजनीकरण-डिऑक्सीकरण – फिक्स्ड बेड हाइड्रोजनीकरण शुद्धिकरण प्रयोगात्मक उपकरण है। पायलट परीक्षणों के परिणामों से पता चला कि बायोमास विघटन से प्राप्त तेल में अल्केन, एरोमैटिक्स, एलीन्स, फेनॉल आदि घटक होते हैं। हाइड्रोजनीकरण के बाद, इस तेल में 46.44% एरोमैटिक्स, 35.09% अल्केन एवं 8.56% फेनॉल होता है। इसे आगे मिश्रण करके एरोमैटिक्स प्राप्त किया जा सकता है, जबकि हाइड्रोक्रैकिंग के द्वारा पेट्रोल एवं डीजल प्राप्त किया जा सकता है। उद्योग के विशेषज्ञों का कहना है कि समग्र रूप से, देश में जैव-ईंधन से आरोमैटिक हाइड्रोकार्बन बनाने संबंधी अनुसंधान एवं विकास अभी शुरुआती चरण में ही है विदेशों में: औद्योगीकरण की प्रक्रिया जारी है। घरेलू स्थिति की तुलना में, विदेशों में अनुसंधान एवं विकास, तथा औद्योगीकरण में भाग लेने वाली कंपनियों की संख्या अधिक है; साथ ही, अनुसंधान-विकास का कार्य भी वहाँ पहले ही पत्रकारों के अनुसार, वर्तमान में विदेशी कंपनियों द्वारा विकसित की गई कुछ जैव-आधारित एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन उत्पादन तकनीकों का छोटे पैमाने पर व्यावसायिक उत्पादन संभव हो चुका है। सेल्यूलोज आधारित जैव-माल का उपयोग करके एरोमैटिक यौगिकों के निर्माण हेतु एक ही चरण में होने वाली उत्पादन प्रक्रिया में अमेरिका के मैसाचुसेट्स विश्वविद्यालय द्वारा किए गए प्रगतिशील प्रयासों ने उद्योग जगत में व्यापक उन्होंने जैव-ऊर्जा को एरोमेटिक हाइड्रोकार्बनों में परिवर्तित करने हेतु एक प्रक्रिया विकसित की, एवं इसे औद्योगिक स्तर पर उत्पादित करने हेतु “एनेलोटेक” नामक कंपनी की स्थापना की। यह तकनीक, उत्प्रेरक-सहायित त्वरित थर्मल विघटन प्रक्रिया पर आधारित है; इसमें फ्लो-बेड रिएक्टर में जैव-पदार्थों को तेजी से गर्म करके उन्हें ऑक्साइडों में परिवर्तित किया जाता है। इसके बाद, विशेष ज़िलेट उत्प्रेरकों का उपयोग करके इन यौगिकों को रासायनिक स्तर के एरोमेटिक्स में परिवर्तित किया जाता है। तेल को कच्चे माल के रूप में उपयोग करके एरोमैटिक्स बनाने की पारंपरिक विधियों की तुलना में, इस तकनीक की लागत कम है। इस वर्ष जनवरी में, एनेलोटेक कंपनी ने इस तकनीक का औद्योगिक उपयोग शुरू किया। उनके अनुमान के अनुसार, जब तेल की कीमत 60 डॉलर/बैरल से अधिक होती है, तो इस तकनीक को लागत के मामले में प्रतिस्पर्धात्मक लाभ होता है। उद्योग जगत में आम रूप से यह माना जाता है कि, वर्तमान में उपलब्ध जैव-अरोमेटिक उत्पादन विधियों में, एनेलोटेक द्वारा बायोमास को ऊष्मा-विघटन द्वारा अरोमेटिक पदार्थों में परिवर्तित करने की विधि, लागत एवं आर्थिक दृष्टि से सबसे बेहतरीन विधि है। अमेरिकी कंपनी वायरेंट द्वारा विस्कॉन्सिन-मैडिसन विश्वविद्यालय के सहयोग से विकसित “बायोफॉर्मिंग” प्रक्रिया, मौजूदा रासायनिक संयंत्रों में ही इस्तेमाल की जा सकती है; इसलिए इसमें निवेश करने हेतु बहुत ही अच्छे लाभ हैं। इस प्रक्रिया में चीनी को कच्चे माल के रूप में उपयोग किया जाता है; पौधों से प्राप्त फाइबरों को जलविघटित करके, एवं पारंपरिक उत्प्रेरक-हाइड्रोजनीकरण तकनीकों का उपयोग करके, पौधों से प्राप्त शर्कराओं से बेंजीन, टोलुइन एवं डाइटोलुइन जैसे मिश्रित आरोमैटिक हाइड्रोकार्बन तैयार किए जाते हैं। इन्हें आगे प्रसंस्कृत करके पैराक्सीलीन भी बनाया जा सकता है। इस प्रक्रिया का लाभ यह है कि तरल-अवस्था में पुनर्संरचना (APR) तकनीक को पारंपरिक उत्प्रेरक-आधारित हाइड्रोजनीकरण, संघनन आदि तकनीकों के साथ जोड़कर, मौजूदा रिफाइनरी उपकरणों को ही संशोधित किया जा सकता है। प्रति गैलन उत्पाद बनाने हेतु आवश्यक निवेश लागत केवल 1.75 से 3 डॉलर ही है। ； उप-उत्पादन होने वाले ऑलिफिनों का उपयोग या तो उप-उत्पाद के रूप में किया जा सकता है, या फिर संयंत्रों में ऊर्जा प्रदान करने हेतु भी इनका उपयोग किय जैव-पदार्थों को सीधे एरोमेटिक्स में परिवर्तित करने के बजाय, हाल के वर्षों में कुछ निर्माताओं ने अलग तरीका अपनाया है। वे पहले जैव-पदार्थों को परिपक्व प्रक्रियाओं के द्वारा कम मूल्य वाले कार्बनिक रसायनों में परिवर्तित करते हैं, और फिर उन कार्बनिक रसायनों को उच्च मूल्य वाले एरोमेटिक्स उत्पादों में परिवर्तित करते हैं। इनमें से, संयुक्त राज्य अमेरिका की Gevo कंपनी द्वारा विकसित “GIFT” प्रक्रिया सबसे उल्लेखनीय है; यह प्रक्रिया नवीकरणीय कच्चे मालों का उपयोग करके अल्कोहल उत्पन्न करने हेतु उपयोग में आती है। GIFT प्रक्रिया में, सबसे पहले जैव-ऊर्जा सामग्री को आइसोब्यूटेनॉल में परिवर्तित किया जाता है; इसके बाद डीहाइड्रोजनीकरण अभिक्रिया द्वारा आइसोब्यूटीन प्राप्त किया जाता है। इस प्रक्रिया में आइसोब्यूटेनॉल का रूपांतरण दर 99% से अधिक होता है। ； प्राप्त हुआ आइसोब्यूटीन, पॉलिमराइजेशन रिएक्टर में C8 ऑलिफिन में परिवर्तित हो जाता है। ； C8 अल्कीन को डिहाइड्रोजनीकरण एवं रिंगीकरण प्रक्रिया द्वारा PX उत्पाद में परिवर्तित किया जाता है; इस प्रक्रिया में PX की चयनात्मकता 75% से अधिक होती है, एवं इसकी शुद्धता 99% तक होती है। जीवो कंपनी ने जापान की टोराय इंडस्ट्रीज कंपनी के सहयोग से औद्योगिक सुविधाओं का निर्माण किया है। इस प्रक्रिया का सबसे बड़ा लाभ यह है कि इसमें उदार परिस्थितियों में उच्च शुद्धता वाले PX का सीधा उत्पादन संभव हो जाता है; इसमें आइसोमराइजेशन, एरोमैटिक्स का अलगीकरण जैसी जटिल प्रक्रियाओं की आवश्यकता नहीं पड़ती, इसलिए उत्पादन प्रक्रिया काफी सरल होती है। बाधाएँ: कच्चे माल, उत्प्रेरक, रिएक्टर। पत्रकारों के साक्षात्कारों से पता चला कि घरेलू एवं विदेशी स्तर पर जैव-ईंधन से आरोमैटिक हाइड्रोकार्बन बनाने संबंधी अनुसंधानों की संभावनाएँ तो बहुत ही आकर्षक हैं, एवं इस क्षेत्र में काफी प्रगति भी हुई है; लेकिन अधिकांश परियोजनाएँ अभी भी विकास के चरण में ही हैं। भले ही कुछ जगहों पर छोटे पैमाने पर औद्योगिक उत्पादन संभव हो गया है, लेकिन पैमाने की दृष्टि से पारंपरिक तेल उत्पादन विधियों की तुलना में अभी भी बड़ा अंतर है। साथ ही, कई समस्याएँ ऐसी हैं जिनका तुरंत समाधान आवश्यक है। सबसे पहले, जैव-ईंधन सामग्री की स्थिर आपूर्ति हमेशा से जैव-रासायनिक उद्योग के विकास में एक बड़ी चुनौती रही है; जैव-अरोमेटिक्स के मामले में भी यही स्थिति है। जैव-ईंधन सामग्री की मात्रा बहुत अधिक होती है, एवं यह बिखरी हुई अवस्था में होती है; स जैविक विधियों के द्वारा एरोमेटिक हाइड्रोकार्बनों का उत्पादन बढ़ाने हेतु, पर्याप्त एवं स्थिर कच्चे माल की आपूर्ति आवश्यक है। वर्तमान में हमारे देश के कृषि उत्पादन स्तर को देखते हुए, इस समस्या के समाधान हेतु विभिन्न पक्षों के बीच सहयोग आवश्यक है, ताकि एक उचित एवं व्यवहार्य मॉडल खोजा जा सके। दूसरे, कई ऐसी प्रक्रियाओं में, जिनमें जैव-ऊर्जा से एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन उत्पन्न किए जाते हैं, थर्मल विघटन एवं जल-अपचयन प्रक्रियाओं में उपयोग होने वाले उत्प्रेरक एवं रिएक्टर भी एक बड़ी चुनौती हैं। बैठक में कुछ प्रतिनिधियों ने पत्रकारों से कहा कि हालाँकि उन्हें जैव-ईंधन से एरोमैटिक्स उत्पन्न करने में रुचि है, लेकिन वर्तमान प्रक्रियाओं में उत्पादन की दर एवं उत्पादों की शुद्धता कम है; इसलिए ऐसी प्रक्रियाओं से तेल-आधारित विधियों का मुकाबला करना मुश्किल है। और इन दोनों सूचकांकों को बेहतर बनाने हेतु, आवश्यक उत्प्रेरकों एवं अभिक्रियाकारकों के विकास में प्रगति होना आवश्यक है। हालाँकि, कुछ विशेषज्ञों का मानना है कि पूर्वी चीन विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय की तरह जैव-रसायन उद्योग को पारंपरिक रसायन उत्पादन प्रक्रियाओं के साथ जोड़ना भी एक अच्छा प्रयास है। मौजूदा विघटन उपकरणों का उपयोग करके, जैव-ऊर्जा स्रोतों को कच्चे माल के रूप में इस्तेमाल करके जीवाश्म ईंधनों की जगह एरोमैटिक हाइड्रोकार्बनों का उत्पादन करना एक महत्वपूर्ण विकल्प है।