اکثر مردم احتمالاً نمی‌دانند که فناوری تقطیر کاتالیزی در صنعت پتروشیمی چه نقش‌هایی دارد!

Thread Content

فناوری تقطیر واکنشی یکی از تکنیک‌های ترکیبی و جداسازی‌محور در مهندسی شیمی است و جزو فناوری‌های پیشرفته این رشته محسوب می‌شود. فناوری تقطیر واکنشی، فرآیند تولید شیمیایی است که در یک برج واحد، همزمان عملیات جداسازی و واکنش انجام می‌شود. و فناوری تقطیر کاتالیزی، همان فناوری تقطیر واکنشی با استفاده از کاتالیزور است. در اوایل دهه ۱۹۸۰، فناوری تقطیر کاتالیزی شکوفا شد. استفاده منطقی و علمی از این فناوری در فرآیندهای تولید صنایع نفتی، به خارج شدن سریع‌تر محصولات واکنش کمک می‌کند. علاوه بر این، تقطیر می‌تواند از گرمای تولید شده در حین واکنش استفاده کند؛ بدین ترتیب می‌توان مصرف انرژی در فرآیند تولید را به طور مؤثر کاهش داد و سرمایه‌گذاری در تجهیزات را کاهش داد، تا در نتیجه بازده اقتصادی شرکت‌های صنایع نفتی افزایش یابد. ◆◆◆ ۱. نقش فناوری تقطیر کاتالیزی در واکنش‌های اترسازی: در صنعت پتروشیمی، نیاز به تولید متیل-ترت-بوتیل اتر (MTBE)، اتیل-ترت-بوتیل اتر (ETBE) و اترهای دیول وجود دارد. در دهه ۸۰ قرن گذشته، پژوهشگران مربوطه با استفاده از کربن تتراولفین و متان به عنوان مواد اولیه، و با به‌کارگیری فناوری تبادل کاتیونی و فناوری تقطیر کاتالیزی، با موفقیت MTBE را سنتز کردند. پس از استفاده گسترده از این فناوری، توانایی تولید شرکت‌های پتروشیمی به طور چشمگیری افزایش یافت. پس از فرآیند تجزیه با استفاده از تقطیر کاتالیزی، تولید آیزوبوتیلن در کشور ما به صورت داخلی امکان‌پذیر شد؛ این امر منجر به صرفه‌جویی قابل توجهی در هزینه‌های تولید برای شرکت‌های نفتی شد. این فرآیند عمدتاً بر اساس فناوری‌های پتنت‌شده تولید MTBE در ایالات متحده انجام می‌شود. در حین استفاده از MEBE، آلودگی شدیدی در محیط زیست ایجاد می‌شود؛ به‌ویژه آلودگی منابع آبی بسیار جدی است. برای بهبود مؤثر این پدیده، از طریق بهبود فرآیند تولید MTBE، ETBE با موفقیت سنتز شد. در زمینه هماهنگی، فشار بخار و اکتان، بهبود چشمگیری حاصل شده است؛ همچنین توانایی آن در ایجاد آلودگی محیطی نیز کم است و با **سیاست‌های حفاظت از محیط زیست** سازگار است. در فرآیند رشد سریع صنعت خودروسازی، میزان استفاده از اترات اتیلن گلیکول در حلال‌های رنگ‌های الکتروفورزی به طور فزاینده‌ای افزایش یافته است؛ اما این مواد تهدید جدی برای سلامت انسان هستند و می‌توانند منجر به بروز سرطان شوند. برای کاهش استفاده از اترهای اتیلن گلیکول، استفاده از فناوری تقطیر کاتالیزی در واکنش‌های صورت گرفته در مخازن دوره‌ای، می‌تواند به بهبود تولید محصولات جانبی کمک کند و میزان تولید محصول مورد نظر را افزایش دهد؛ در نتیجه، اترهای پروپیلن گلیکول که خطرات کمتری دارند، جایگزین اترهای اتیلن گلیکول خواهند شد. در واکنش اترسازی، با استفاده از فناوری تقطیر کاتالیزی، نه تنها می‌توان بهبود قابل توجهی در توانایی تولیدی شرکت‌ها ایجاد کرد، بلکه می‌توان آلودگی محیط زیست را نیز کاهش داد و از خطرات ناشی برای سلامت انسان جلوگیری کرد؛ لذا در تولید صنایع پتروشیمی، باید از استفاده از این فناوری حمایت کرد. ◆◆◆ ۲. نقش فناوری تقطیر کاتالیزی در واکنش‌های آلکیلاسیون: ۱. تولید آیزوپروپیلن. در میان مواد اولیه پایه‌ای شیمی آلی، آیزوپروپیلن یکی از مواد بسیار مهم است و تولید بوتیلن و فنول اصلی‌ترین کاربردهای آیزوپروپیلن محسوب می‌شود. در اواسط دهه ۱۹۸۰، یک شرکت آمریکایی فناوری تقطیر کاتالیزی را برای تولید آیزوپروپیلن از آلفا-پروپیلن و بنزن توسعه داد و در عین حال آزمایش‌های مقیاس متوسط نیز انجام داد ； و در اواخر قرن بیستم، شرکت‌های تولیدکننده الیاف و مواد شیمیایی در تایوان، با استفاده از فناوری تقطیر کاتالیتیک، یک واحد تولیدی با ظرفیت ۲۷۰ کیلوتن در سال ساختند. آلکیل‌کننده و بنزن در بخش‌های بالایی و میانی راکتور اضافه می‌شوند؛ بخش پایینی راکتور، بخش استخراج است و بخش بالایی، بخش واکنش است. پرکننده مورد استفاده در بخش واکنش، کاتالیزوری است که به شکل خاصی چیده و بسته‌بندی شده است. در سطح کاتالیزور، همزمان آکریلن در حالت گازی و بنزن در حالت مایع اضافه می‌شوند؛ نسبت مولی بنزن به آکریلن ۱:۱۰ است. این روش می‌تواند جلوی تشکیل پلی‌آیزوپروپیلن را بگیرد و در نتیجه، باعث افزایش مؤثر نرخ تبدیل واکنش اصلی شود. تشکیل ۲-اتیلبنزن. اتیل بنزن نیز یکی از مواد خام بسیار مهم در صنایع شیمیایی است. مقدار گاز خشک حاصل از فرآیند کاتالیتیک تجزیه در کشور ما بیش از ۲ میلیون تن در سال است، اما اتیلن موجود در آن به طور کامل مورد استفاده قرار نمی‌گیرد. اتیل‌بنزن از طریق واکنش آلکیلاسیون، با استفاده از گاز خشک فرآیند کاتالیتیک تقطیر نفت و بنزن تولید می‌شود و در اوایل دهه ۱۹۹۰ به طور واقعی صنعتی شد. سپس، تولید اتیل‌بنزن با استفاده از اتیلن خالص به عنوان ماده اولیه و با کاتالیست‌های جدید الکترولیتی، با موفقیت توسعه یافت. ۳. سنتز آلکیل‌بنزن‌های خطی. در فرآیند تولید سورفکتانت‌های آنیونی آلکیل‌بنزن‌سولفات، آلکیل‌بنزن با زنجیره مستقیم مهم‌ترین ماده است. در مرحله کنونی، کاتالیزور اصلی مورد استفاده در صنعت برای تولید واقعی، اسید هیدروفلوئوریک است؛ این روش تولید ممکن است با مشکلات قابل توجهی از نظر ایمنی و آلودگی محیط زیست همراه باشد. و اگر برای تولید آلکیل‌بنزن با زنجیره مستقیم، از فرآیند تقطیر با کاتالیزور روی تخت معلق استفاده شود، محصول نهایی دارای ناخالصی‌های کمتری خواهد بود و می‌توان آن را به عنوان ماده اولیه برای تهیه صابون‌های با کیفیت بالا استفاده کرد. سنتز متوکسی‌الدئید ۴-متیل. در فرآیند تولید رزین پلی‌اورتان، که یک پلاستیک مهندسی با کیفیت خوب است، سنتز متوکسیال گام بسیار مهمی محسوب می‌شود. با استفاده از فناوری تقطیر با کاتالیزورهای اسید جامد، می‌توان از فرمالدئید و متانول متیل‌آلدهید با غلظت نسبتاً بالا سنتز کرد؛ نرخ تبدیل فرمالدئید بسیار بالاست. ◆◆◆ سوم، نقش فناوری تقطیر کاتالیزی در واکنش‌های ایزومریزاسیون: در دیزل، روغن‌های لغزشی، کروم بنزینی و بنزین، آلکان‌های ایزومری جزء اجزای بسیار مهمی هستند. در حال حاضر، ایزومریزاسیون آلکیل‌ها به یک فناوری بسیار پیشرفته تبدیل شده است؛ استفاده مناسب از فناوری تقطیر کاتالیزی می‌تواند باعث افزایش مؤثر بازدهی تولید آلکان‌های ایزومری شود. فناوری هگزانوزه‌سازی کامل یکی از فناوری‌های رایج در این زمینه است؛ جداسازی توسط الکترولیز و هگزانوزه‌سازی، مراحل تشکیل‌دهنده فرآیند تولید هگزانوزه‌سازی کامل می‌باشند. ◆◆◆ چهارم: نقش فناوری تقطیر کاتالیزی در واکنش استرسازی
در شرکت‌های صنایع پتروشیمی، هنگام تولید استرهای اسید پروپیلن گلیکول مونوآلکیل، استفاده از روش‌های سنتی برای تولید، باعث ایجاد مشکلاتی در کنترل فرآیند تولید می‌شود. در این روش‌ها، پروپیلن گلیکول اور و اسید استیک موجود در مواد خام، در طول واکنش به طور کامل واکنش نمی‌دهند؛ همچنین این مواد در فاز آبی بخش بالایی برج تقطیر باقی می‌مانند. پس از تکمیل فرآیند تولید، لازم است در خط تولید تجهیزاتی نیز قرار داده شود تا واکنش‌دهنده‌های باقی‌مانده جمع‌آوری گردند. در این فرآیند، نه تنها مقدار زیادی مواد خام هدر می‌رود، بلکه هزینه‌های تولید نیز افزایش یافته و کنترل آن دشوارتر می‌شود. پس از استفاده از فناوری تقطیر کاتالیتیک در فرآیند تولید، می‌توان دما و فشار در طول واکنش را کنترل کرد؛ همچنین، فاز روغنی موجود در بالای برج به عقب بازمی‌گردد، که این امر دشواری‌های کنترل را کاهش می‌دهد. در نتیجه، پروپیلن گلیکول اتر و استیک اسید موجود در مواد خام به طور کامل واکنش داده می‌شوند و دیگر هیچ ماده خامی در بالای برج باقی نمی‌ماند. این امر عملیات بازیابی را کاهش داده و به طور قابل توجهی بهره‌وری تولید را افزایش داده و هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهد. در تولید متیل‌متاکریلات، از فناوری تقطیر کاتالیزی شده عمدتاً از اثر رزین‌های تبادل کاتیونی با منافذ بزرگ و اسیدیته بالا استفاده می‌شود؛ همچنین مخزن واکنش نیز طولانی‌تر ساخته می‌شود تا دما در محدوده ۸۰ تا ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد حفظ شود. پس از واکنش استری‌سازی، محصولات مشترک تبخیر شده و خارج می‌شوند؛ این امر باعث شکست تعادل در مخزن واکنش و ادامه واکنش می‌گردد. به لطف عمل کاتالیزور، بازده تولید متیل‌متاکریلات به طور چشمگیری افزایش یافته و همچنین امکان کنترل دما برای تولید انتخابی آن فراهم شده است. همچنین، در فرآیند تولید، نیازی به حلال‌های دیگر نیست که این امر کنترل مراحل بعدی واکنش را ساده کرده و منجر به صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌شود. خلاصه‌ی شیائوچی: در فرآیندهای تولید صنایع پتروشیمی، با استفاده از فناوری تقطیر کاتالیزی، بهبود قابل توجهی در بازدهی تولید در فرآیندهای واکنش اترسازی، واکنش آلکیلاسیون، واکنش ایزومریزاسیون و واکنش استرسازی حاصل می‌شود؛ همچنین مصرف انواع افزودنی‌ها در فرآیند تولید کاهش یافته و منابع طبیعی به خوبی صرفه‌جویی می‌شود ； در عین حال، در فرآیند تولید، روش‌های تولید نیز ساده‌تر شده‌اند که به کنترل مؤثرتر فرآیند تولید کمک می‌کند ； عملیات بازیابی پس از برخی واکنش‌های تولیدی کاهش یافته است، که منجر به کاهش هزینه‌های مربوطه شده و در نتیجه، بهبود بازدهی اقتصادی شرکت را به همراه داشته است.