--Aromatik Hidrokarbonlar Teknoloji Yol Haritası Analizi (II)

Thread Content

--Aromatik Hidrokarbonlar Teknolojisi Analizi (II) Yazar/Kaynak: Tarih: 2016-08-26 Tıklanma sayısı: 8 Aromatik hidrokarbon pazarındaki açığı kapatmak için sektör, sadece petrol yollarından kömür yollarına yönelmekle kalmadı; biyokütle yollarını da göz ardı etmedi. “Çin Üretimi 2025” stratejisinin belirlediği öncelikli alanlara ilişkin teknoloji yol haritasında, polimer malzemeler alanında biyobazlı aromatik hidrokarbonların sentezlenmesi teknolojisinde önemli ilerlemeler kaydedilmesi açıkça vurgulanmaktadır. Ağustos ortasında sona eren 2016 Çin Aromatik Hidrokarbonlar Endüstri Zinciri Geliştirme Konferansı’nda, katılan uzmanlar biyokütle kullanılarak aromatik hidrokarbon üretimi yönündeki gelişmeyi tam anlamıyla onayladılar. Ancak geleceğe dair tutumları bir cümleyle özetlenebilir: Yol zor ve uzun, yürümeye devam edersek varırız. Yurt içi: Yeni teknolojiler yeni yeni ortaya çıkıyor “Ülkemizde her yıl üretilen evsel atıklar ve samanlar, yılda 170 milyon ton benzin, dizel ve aromatik hidrokarbon üretme potansiyeline sahip. ”Huadong Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü’nden Profesör Wang Hualin, aromatik hidrokarbonların biyolojik üretim yollarının geleceğini anlattı. Onun bu verisi asılsız değil; bunun temeli, petrol rafinasyonu ile kimya-biyokimya alanlarının birleştirildiği, araştırdıkları yeni bir biyokütle ham maddesi aromatikler üretimi sürecidir. Daha spesifik olarak, bu yol haritası atık saman ve mineralize edilmiş evsel atıkları birleştirerek benzin, dizel ve aromatik hidrokarbonlar üretmeyi öngörmektedir. Sözde mineralleşmiş evsel atıklar, yerin altına gömüldükten sonra katılaşmış atıklardır. Wang Hualin’e göre, 6 ton samandan 1 ton benzin, dizel ve aromatikler üretilebiliyor. Ülkemizde yılda 700 milyon tondan fazla saman üretiliyor; bu da 100 milyon tonun üzerinde benzin, dizel ve aromatik anlamına geliyor. Aynı zamanda ülkemizde her yıl yaklaşık 300 milyon ton kentsel atık oluşmakta ve bunun içinde yaklaşık 70 milyon ton benzin, dizel ve aromatik hidrokarbonlar bulunmaktadır. İlginç bir tesadüf olarak, ülkemizdeki kentsel evsel atıkların dağılımı rafinerilerin dağılımıyla büyük ölçüde örtüşmektedir; bu da petrol rafinasyonu ile kimya-biyokimya alanlarının entegre edildiği teknolojik yolun uygulanmasını mümkün kılmaktadır. “Hasat artıklarının hidrojenle parçalanarak benzin, dizel ve aromatiklerin birlikte üretilmesine ilişkin süreç tasarımı şu şekildedir: Hasat artıkları ve evsel atıklar, moleküler kesim + yönlendirilmiş dönüşüm yoluyla işlenir; burada lignin hidrojenle deoksitlenerek aromatik madde hammaddesine dönüştürülürken, selüloz ve hücreozin de hidrojenle deoksitlenerek benzin ve dizel hammaddelerine dönüştürülür. ”Wang Hualin dedi. Araştırmacılar bu yaklaşıma dayanarak iki cihaz geliştirdiler; bunlardan biri, samanın hidroliz edilerek benzin, dizel ve aromatiklerin üretiminde kullanılan hammaddeye dönüştürüldüğü bir hidroliz cihazıdır. Şu an 3 ton/saat kapasiteli bir hızlı hidroliz pilot cihazı inşa edilmiştir ve bu cihaz, petrol rafinerisi ile kimya endüstrisinde kullanılan katalitik kraking cihazlarına benzer ； Diğeri ise Henan’daki bir şirket tarafından inşa edilen 1 litre/saatlik kaynar yatak hidrojenle deoksidasyon – sabit yatak hidrojenle rafineleme pilot tesisidir. Pilot ölçekli test sonuçlarına göre, biyokütle parçalanma yağı (ahşap katranı) bileşenleri arasında alkanlar, aromatikler, olefinler ve fenoller bulunmaktadır. Hidrojenle işleme uygulandıktan sonra hidrojenlenmiş yağın bileşenleri %46,44 aromatik, %35,09 alkan ve %8,56 fenol olmuştur. Daha sonra bunlar karıştırılarak aromatikler elde edilebilir; hidrojenle kraking yapılması ise benzin ve dizel üretimini sağlar. Sektör uzmanlarına göre, genel olarak ülke içinde biyokütleden aromatik hidrokarbon üretimi konusundaki araştırma ve geliştirme çalışmaları hâlâ başlangıç aşamasında. Yurtdışı: Endüstrileşme yolunda. Yurt içine kıyasla, yurtdışında Ar-Ge ve endüstrileşmeye katılan şirketler daha fazla ve Ar-Ge çalışmaları daha erken başlamıştır. Muhabirin öğrendiğine göre, şu an yabancı şirketler tarafından geliştirilen bazı biyokütle tabanlı aromatik hidrokarbon üretim teknolojileri küçük ölçekli ticari üretime geçmiş durumda. Amerika Birleşik Devletleri’ndeki Massachusetts Üniversitesi’nin, selüloz bazlı biyokütleden aromatik bileşikler üretimindeki tek aşamalı üretim sürecindeki ilerlemeleri, sektörde geniş çapta ilgi görmüştür. Biyokütleden aromatik hidrokarbonlar üretme sürecini geliştirdiler ve bunu endüstriyel üretime taşımak için Anellotech adlı şirketi kurdular. Bu teknoloji, katalitik hızlı termal parçalanma sürecine dayanır; biyokütle, akışkan yataklı reaktörde hızla ısıtılarak oksitlere dönüştürülür ve ardından özel zeolit katalizörleri kullanılarak bu bileşikler kimyasal kalitede aromatik hidrokarbonlara dönüştürülür. Bu teknoloji, petrolün ham madde olarak kullanıldığı geleneksel aromatik üretim süreçlerine kıyasla daha düşük maliyetlidir. Bu yıl Ocak ayında, Anellotech şirketi bu teknolojiyi endüstrileştirdi. Hesaplamalarına göre, petrol fiyatı varil başına 60 doların üzerindeyken bu teknoloji maliyet açısından rekabet avantajına sahiptir. Sektör genelinde, mevcut biyolojik aromatik üretim yolları arasında Anellotech’in biyokütle termal parçalanması yoluyla aromatik üretimi yönteminin maliyet ve ekonomik açıdan en iyi yöntem olduğu kabul edilmektedir. Amerikan Virent şirketi ile Wisconsin-Madison Üniversitesi’nin iş birliğiyle geliştirilen BioForming süreci, mevcut rafineri tesislerinde uyarlanarak kullanılabildiğinden önemli yatırım avantajlarına sahiptir. Bu işlem, şekerden yararlanarak bitki liflerinin hidrolizini geleneksel katalitik hidrojenleme teknolojisiyle birleştirir ve bitki kökenli şekerlerden fenol, toluen ve xilen içeren karışık aromatik hidrokarbonlar üretir; bunlar daha sonra p-dimetilbenzen haline getirilebilir. Bu işlemin avantajı, sıvı faz rektifiye (APR) teknolojisini geleneksel katalitik hidrojenleme, kondensasyon gibi tekniklerle birleştirmesidir; bu sayede reaksiyon üniteleri mevcut rafineri tesislerine ek olarak dönüştürülebilir ve her galon ürün için yatırım maliyeti sadece 1,75–3 Amerikan dolarıdır ； İkincil üretilen olefinler hem yan ürün olarak hem de tesisin enerji ihtiyacını karşılamak için kullanılabilir ve süreç ekonomik açıdan oldukça verimlidir. Biyokütlenin doğrudan dönüştürülerek aromatikler üretilmesinin aksine, son yıllarda bazı üreticiler farklı bir yol izlemekte; önce biyokütleyi daha düşük katma değerli organik kimyasallara dönüştürmek için olgunlaşmış süreçler kullanmakta, ardından da biyo-tabanlı kimyasalları daha yüksek katma değerli aromatik ürünlere dönüştürmektedirler. Bunlar arasında, Amerikalı Gevo şirketi tarafından yenilenebilir hammaddelerden alkol üretmek için geliştirilen GIFT süreci en temsilci olanıdır. GIFT işlemi öncelikle biyokütle hammaddesini izobütanol haline getirir, ardından dehidrasyon reaksiyonu yoluyla izobüten elde edilir; bu süreçte izobütanol dönüşüm oranı %99’un üzerindedir ； Elde edilen izobüten, polimerizasyon reaktörü aracılığıyla C8 olefin haline gelir ； C8 olefin, dehidrojenasyon ve halkalaşma yoluyla PX ürününe dönüştürülür; bu ürünün PX seçiciliği %75’in üzerindedir ve saflığı %99’dur. Gevo şirketi, endüstriyel tesis inşa etmek için Japonya’daki Toray Industries ile iş birliği yaptı. Bu işlemin en büyük avantajı, ılımlı koşullar altında yüksek saflıkta PX’nin doğrudan üretilmesidir; izomerizasyon, aromatik ayrımı gibi karmaşık işlemler gereksiz hale gelir ve üretim süreci nispeten basittir. Darboğaz: Hammadde, katalizör ve reaktör. Gazetecilerin yaptığı görüşmeler sonucunda anlaşıldığı üzere, hem yurt içinde hem de yurt dışında biyokütleden aromatikler üretme yollarının araştırılması açısından durum oldukça umut verici olsa ve önemli ilerlemeler kaydedilmiş olsa da, bunların büyük çoğunluğu hâlâ geliştirme aşamasındadır. Bazıları küçük ölçekli endüstriyel üretime geçmiş olsa da, ölçek ekonomisi açısından geleneksel petrol yoluna kıyasla hâlâ büyük bir fark bulunmakta ve çözülmesi gereken birçok potansiyel sorun mevcuttur. Öncelikle, biyokütle hammaddelerinin istikrarlı tedariki, biyokimya endüstrisinin gelişimi açısından her zaman zorluk teşkil etmiştir ve bu durum biyoarenlere de geçerlidir. Biyokütle hammaddeleri miktar olarak büyük ve dağınıktır, ayrıca bileşimi karmaşıktır. Biyolojik yöntemlerle aromatik hidrokarbon üretiminin ölçeğinin artırılabilmesi için yeterli ve istikrarlı bir hammadde tedariki gereklidir. Ülkemizin mevcut tarım üretim seviyesi göz önüne alındığında, bu sorunun çözümü için çok yönlü iş birliği ve makul ve uygulanabilir bir model bulunması gerekmektedir. İkincisi, birçok biyokütle tabanlı aromatik üretim süreci için termal parçalanma ve hidroliz işlemlerinde kullanılan katalizörler ve reaktörler de zorluk teşkil etmektedir. Toplantıda bazı temsilciler, biyokütle kullanılarak aromatik hidrokarbon üretimi konusunda ilgili olsalar da, mevcut işlemlerin dönüşüm oranlarının ve ürün saflığının düşük olduğunu, bu yüzden petrol tabanlı yöntemlerle rekabet etmelerinin zor olduğunu gazetecilere söyledi. Bu iki göstergeyi yükseltmek için, ilgili katalizörlerin ve reaktörlerin geliştirilmesinde ilerleme kaydedilmesi gerekmektedir. Ancak bazı uzmanlar da, Huadong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi gibi biyokimya endüstrisini geleneksel rafineri ve kimyasal üretimle birleştirmenin de iyi bir yaklaşım olduğunu düşünüyor. Mevcut parçalama ekipmanlarından yararlanarak, biyokütle kaynaklarını hammadde olarak kullanarak fosil kaynakların bir kısmının yerine aromatik hidrokarbon üretmek dikkate değerdir.