--Analisis laluan teknologi aromatik (Bahagian Bawah)

Thread Content

--Analisis Laluan Teknologi Aromatik (Bahagian Bawah) Penulis/Sumber: Tarikh: 2016-08-26 Jumlah klik: 8 Untuk mengatasi kekurangan dalam pasaran aromatik, industri bukan sahaja beralih daripada penggunaan minyak kepada arang batu, malah sumber biomas juga turut diambil kira. Dalam pelan strategi teknologi untuk bidang-bidang utama yang dinyatakan dalam “China Manufacturing 2025”, disebutkan secara jelas bahawa kemajuan ketara perlu dicapai dalam bidang bahan polimer, khususnya dari segi teknologi sintesis aromatik berasaskan bahan biologi. Dalam Persidangan Pembangunan Rantaian Industri Aromatik China tahun 2016 yang berakhir pada pertengahan Ogos, para pakar yang hadir sangat menyokong pendekatan penggunaan bahan biologi untuk menghasilkan aromatik. Namun apabila berbicara tentang masa depan, sikap mereka boleh diringkaskan dalam satu ayat: Jalannya sukar dan panjang, tetapi jika terus berjalan, pasti akan sampai ke destinasi. Dalam negara: Teknologi baru mula menunjukkan potensinya. Sisa buangan dan jerami yang dihasilkan setiap tahun di negara kita mempunyai potensi untuk dijadikan 170 juta tan bahan bakar petrol, diesel, dan aromatik setiap tahun. ”Profesor Wang Hualin dari Universiti Sains dan Teknologi Huadong telah menggambarkan prospek laluan biologi untuk penghasilan aromatik. Data yang diberikannya bukanlah sesuatu yang tidak berasas, sebaliknya ia berdasarkan kaedah penghasilan aromatik daripada bahan biologi yang sedang dikaji oleh mereka. Ia merupakan kaedah teknologi yang menggabungkan proses penapisan minyak dengan bidang kimia-bioteknologi. Secara khusus, laluan ini menggunakan jerami yang tidak digunakan serta sisa buangan domestik yang telah dimineralisasi untuk menghasilkan bahan bakar petrol dan diesel serta aromatik. Sisa buangan yang telah termineralisasi ialah sisa buangan yang telah tertanam di bawah tanah selama bertahun-tahun sehingga ia menjadi sebahagian daripada tanah itu sendiri. Menurut Wang Hualin, 6 tan jerami dapat dijadikan sebagai bahan untuk menghasilkan 1 tan bahan bakar minyak dan aromatik. Di negara kita, jumlah jerami yang dihasilkan setiap tahun adalah lebih dari 700 juta tan, yang bermakna terdapat potensi untuk menghasilkan lebih dari 100 juta tan bahan bakar minyak dan aromatik. Pada masa yang sama, negara kita menghasilkan kira-kira 300 juta tan sisa pepejal di bandar setiap tahun. Daripada jumlah tersebut, kira-kira 70 juta tan merupakan bahan seperti bahan bakar minyak dan aromatik. Secara kebetulan yang luar biasa, taburan sisa pepejal di bandar-bandar negara kita sangat sesuai dengan lokasi loji penapisan minyak. Ini memungkinkan pelaksanaan pendekatan teknologi yang menggabungkan proses penapisan minyak dengan industri kimia dan biokimia. “Konsep proses penghasilan bahan bakar minyak dan aromatik melalui pemecahan serat jerami menggunakan hidrogen adalah seperti berikut: Serat jerami serta sisa buangan dikendalikan melalui proses pemotongan molekul + transformasi terarah. Dalam proses ini, lignin akan diubah menjadi bahan mentah untuk aromatik melalui proses hidrogenasi dan deoksidasi, manakala selulosa dan hemiselulosa pula diubah menjadi bahan mentah untuk bahan bakar minyak melalui proses yang sama. ”Kata Wang Hualin. Berdasarkan konsep ini, para pengkaji telah mencipta dua jenis peranti. Salah satunya ialah peranti yang digunakan untuk memecahkan serat jerami dan mengubahnya menjadi bahan mentah untuk penghasilan bahan bakar minyak dan aromatik. Setakat ini, peranti pemecahan yang berkapasiti 3 tan/jam telah dibina. Peranti ini serupa dengan peranti katalitik cracking yang digunakan dalam industri penapisan minyak dan kimia ； Yang satu lagi ialah kemudahan ujian skala sederhana untuk proses deoksigenasi hidrogenasi menggunakan katil mendidih dengan kelajuan 1 liter/jam, serta proses penapisan hidrogenasi menggunakan katil tetap, yang dibina oleh sebuah syarikat di Henan. Hasil ujian skala sederhana menunjukkan bahawa komponen minyak yang dihasilkan daripada penguraian bahan biologi (tar kayu) termasuklah alkana, aromatik, alkena, dan fenol. Selepas proses hidrogenasi untuk meningkatkan kualitinya, komposisi minyak tersebut ialah 46.44% aromatik, 35.09% alkana, dan 8.56% fenol. Dengan proses pencampuran selanjutnya, aromatik dapat diperoleh, manakala melalui proses hidrokraking pula, minyak petrol dan diesel dapat dihasilkan. Menurut pakar dalam bidang ini, secara keseluruhannya, pembangunan teknologi penghasilan aromatik daripada bahan biologi di negara ini masih berada pada peringkat awal. Di luar negara: Proses industrialisasi sedang berjalan. Berbanding dengan di dalam negara, terdapat lebih banyak syarikat di luar negara yang terlibat dalam aktiviti penyelidikan dan pembangunan serta industrialisasi. Selain itu, aktiviti penyelidikan dan pembangunan juga dilakukan lebih awal di sana. Menurut para wartawan, beberapa teknologi penghasilan aromatik daripada bahan biologi yang dibangunkan oleh syarikat-syarikat asing kini telah berjaya digunakan dalam pengeluaran secara komersial pada skala kecil. Kemajuan yang dicapai oleh Universiti Massachusetts di Amerika Syarikat dalam proses pengeluaran sebatian aromatik daripada bahan biomas selulosa melalui kaedah satu langkah telah menarik perhatian luas dalam kalangan industri. Mereka telah membangunkan proses penukaran bahan biologi kepada aromatik, dan menubuhkan syarikat Anellotech untuk mengkomersialkan proses tersebut. Teknologi ini berdasarkan proses pirolisis termal yang dipercepatkan menggunakan katalis. Dalam reaktor jenis bed fluidisasi, bahan biologi dipanaskan dengan cepat untuk menghasilkan oksida. Kemudian, katalis zeolit khusus digunakan untuk menukar sebatian-sebatian tersebut kepada aromatik bertaraf kimia. Teknologi ini mempunyai kos yang lebih rendah berbanding dengan proses tradisional yang menggunakan minyak sebagai bahan mentah untuk menghasilkan aromatik. Pada bulan Januari tahun ini, syarikat Anellotech telah mengkomersialkan teknologi tersebut. Menurut pengiraan mereka, apabila harga minyak melebihi 60 dolar per tong, teknologi ini mempunyai kelebihan dari segi kos. Secara umumnya, industri berpendapat bahawa daripada kaedah penghasilan aromatik berasaskan bahan biologi yang sedia ada, proses penghasilan aromatik melalui pirolisis bahan biologi oleh Anellotech merupakan kaedah yang paling efisien dari segi kos dan keuntungan. Proses BioForming yang dibangunkan oleh syarikat Amerika Virent bekerjasama dengan Universiti Wisconsin-Madison, mempunyai kelebihan dari segi pelaburan, kerana ia boleh digunakan untuk mengubah suai kemudahan pemprosesan minyak sedia ada. Proses ini menggunakan gula sebagai bahan mentah. Ia menggabungkan kaedah hidrolisis serat tumbuhan dengan teknologi hidrogenasi katalitik tradisional, untuk menghasilkan campuran aromatik yang mengandungi bahan seperti fenol, toluena, dan xilen. Campuran ini kemudiannya boleh diproses lebih lanjut untuk dijadikan p-xilen. Kelebihan proses ini ialah dengan menggabungkan teknik penyesuaian fasa cecair (APR) dengan teknik hidrogenasi katalitik dan penggabungan bahan yang biasa digunakan, maka kemudahan penghasilan produk dapat diubah suai berdasarkan kemudahan pemprosesan minyak sedia ada. Kos pelaburan untuk setiap gelen produk hanyalah sekitar 1.75 hingga 3 dolar Amerika sahaja ； Olefin yang dihasilkan sebagai produk sampingan boleh digunakan sama ada sebagai produk sampingan atau untuk memberi tenaga kepada kemudahan tersebut; proses ini mempunyai kecekapan ekonomi yang baik. Berbeza dengan kaedah penukaran biomass secara langsung untuk menghasilkan aromatik, dalam beberapa tahun kebelakangan ini terdapat juga pengeluar yang mencari cara alternatif. Mereka menggunakan proses yang sudah mapan untuk menukar biomass kepada bahan kimia organik yang mempunyai nilai tambah yang lebih rendah, kemudian menukar bahan kimia berbasis biomass tersebut kepada produk aromatik yang mempunyai nilai tambah yang lebih tinggi. Di antaranya, proses GIFT yang dibangunkan oleh syarikat Gevo di Amerika Syarikat, yang menggunakan bahan mentah boleh diperbaharui untuk menghasilkan alkohol, merupakan contoh yang paling representatif. Proses GIFT pertama-tama menukar bahan mentah berbentuk biomassa kepada isobutanol. Kemudian, melalui tindak balas dehidrasi, isobutena dihasilkan. Dalam proses ini, kadar penukaran isobutanol melebihi 99% ； Isobutena yang dihasilkan akan bertukar menjadi olefin C8 melalui reaktor polimerisasi ； Olefin C8 diubah menjadi produk PX melalui proses dehidrogenasi dan siklisasi. Ketepatan penghasilan PX melebihi 75%, manakala ketulenan produk tersebut mencapai 99%. Syarikat Gevo telah bekerjasama dengan syarikat Toray Industries di Jepun untuk membina kemudahan pengeluaran secara industri. Kelebihan terbesar proses ini ialah ia membolehkan pengeluaran PX yang berkualiti tinggi dalam keadaan yang sesuai, tanpa perlu melalui proses yang rumit seperti isomerisasi atau pemisahan aromatik. Proses pengeluarannya juga agak mudah. Halangan: Reaktor katalis bahan mentah. Menurut temu bual yang dilakukan oleh wartawan, walaupun prospek penghasilan aromatik daripada bahan biologi di dalam dan luar negara kelihatan menarik, dan terdapat banyak kemajuan yang dicapai, namun kebanyakan kaedah tersebut masih berada pada tahap pembangunan. Walaupun ada yang telah mencapai pengeluaran secara industri pada skala kecil, namun dari segi kecekapan ekonomi skala, ia masih jauh ketinggalan berbanding dengan kaedah pengeluaran minyak tradisional. Selain itu, terdapat banyak masalah yang perlu diselesaikan segera. Pertama sekali, bekalan bahan mentah berbentuk biomas yang stabil sentiasa menjadi cabaran dalam pembangunan industri biokimia. Hal ini juga berlaku bagi bahan aromatik biologi. Bahan mentah berasaskan biomas mempunyai kuantiti yang banyak dan tersebar luas, serta komposisinya yang kompleks. Untuk meningkatkan skala pengeluaran aromatik melalui kaedah biologi, sumber bahan mentah yang mencukupi dan stabil diperlukan. Dengan tahap pengeluaran pertanian di negara kita pada masa kini, penyelesaian masalah ini memerlukan kerjasama dari pelbagai pihak, serta pencarian model yang sesuai dan praktikal. Kedua, bagi banyak proses penghasilan aromatik daripada bahan biologi, katalis dan reaktor yang digunakan dalam proses pirolisis haba serta hidrolisis juga merupakan cabaran. Dalam mesyuarat tersebut, beberapa wakil berkata kepada para wartawan bahawa walaupun mereka berminat untuk menghasilkan aromatik daripada bahan biologi, kadar penukaran dan ketulenan produk yang dihasilkan melalui kaedah semasa masih rendah. Oleh itu, sukar untuk bersaing dengan kaedah penggunaan minyak sebagai bahan asas. Untuk meningkatkan kedua-dua petunjuk ini, diperlukan kemajuan dalam pembangunan katalis dan reaktor yang sesuai. Namun, ada juga pakar yang berpendapat bahawa menggabungkan biokimia dengan proses pengilangan dan penghasilan bahan kimia secara tradisional, seperti yang dilakukan oleh Universiti Sains dan Teknologi Huadong, merupakan usaha yang baik. Dengan menggunakan peralatan penguraian yang sedia ada, adalah menarik untuk memanfaatkan sumber biomas sebagai bahan mentah, sebahagiannya untuk menggantikan sumber fosil dalam penghasilan aromatik.