جی ایم ٹی صنعت: آئسوپینین کی پیداوار کے طریقوں کا تجزیہ اور موازناتی مطالعہ

Thread Content

اس پوسٹ کو آخری بار “میں نیک دل” نے 14-8-2016 کو ساعت 16:39 پر ترمیم کیا۔
**عالمی کیمیائی صنعت، GMT 1**
کاربن پنج کا استعمال، تیل کی صفائی کے عمل، کیٹالیٹک فریکشن پروسیس، اور بھاری ہائڈروکاربنز کی تقسیم کے عمل میں ایتھیلین تیار کرنے کے دوران حاصل ہونے والے ثانوی مصنوعات کے طور پر ہوتا ہے۔ اس میں 30 سے زائد ایسے جزو شامل ہیں جن کے بخاراتی نقطے ایک جیسے ہیں۔ یہ ایک اہم خام مال ہے؛ اس کے ذریعہ مختلف اعلیٰ قیمت والی کیمیائی مصنوعات تیار کی جاسکتی ہیں۔ اس سے ایتھیلین کی پیداواری لاگت کم ہوتی ہے، اور کمپنیوں کی معاشی کارکردگی اور مسابقتی صلاحیت میں اضافہ ہوتا ہے۔ کاربن پانچ کے فریکشنز کے جامع استعمال میں، سب سے زیادہ قیمتی مواد ایزوپین، میٹاپین، اور بائیسائکلوپین ہیں؛ یہ تینوں مواد کاربن پانچ کے فریکشنز کا 40%-55% حصہ تشکیل دیتے ہیں۔ ان میں سے ایزوپین سب سے اہم مواد ہے، جس کی مقدار کاربن پانچ کے فریکشنز میں 15%-25% ہے۔ اس کے بنیادی استعمالات میں ایزوپین ربڑ، بیوٹائل ربڑ، SIS تھرموپلاسٹک الاسٹومر، دواؤں اور کیڑے مار دواؤں کی تیاری میں استعمال ہونے والے درمیانی مواد، نیز لوبریکنٹس کے اضافی اجزاء، ربڑ کو سخت کرنے والے مواد، اور کیٹالسٹ وغیرہ کی تیاری شامل ہے۔ اس کے استعمال کے وسیع امکانات موجود ہیں۔ 2-میتھائل بیوٹاڈائین کی خصوصیات: 2-میتھائل بیوٹاڈائین کو 2-میتھائل-1،3-بیوٹاڈائین بھی کہا جاتا ہے۔ اس کا مولیکیولر فارمولہ C5H8 ہے، جبکہ اس کا مولیکیولر وزن 68.12 ہے۔ نارمل درجہ حرارت پر، آئسوپینیلین ایک بے رنگ، گیسوں میں آسانی سے تبدیل ہونے والا، تیز بو والا مائع ہے۔ یہ پانی میں حل نہیں ہوتا، لیکن الکحل، ایتھر، پروپین میں آسانی سے حل ہو جاتا ہے۔ یہ ہوا کے ساتھ مل کر دھماکہ خیز مرکب تشکیل دیتا ہے، اور اس کی دھماکہ کی حد 1.6% سے زیادہ ہے۔ آئسوپین، چونکہ اس میں کنجوگیٹڈ ڈبل بانڈز موجود ہیں، لہذا اس کی کیمیائی خصوصیات بہت فعال ہیں۔ یہ آسانی سے ہوموپولیمرائزیشن اور کوپولیمرائزیشن کے ردِعملوں میں حصہ لیتا ہے، اور مختلف مادوں کے ساتھ ردِعمل دے کر نئے مرکبات تشکیل دے سکتا ہے۔ 3. آئسوپینین کی پیداوار کے طریقے: آئسوپینین، C5 مرکبات میں سب سے زیادہ استعمال ہونے والا اور سب سے زیادہ مقدار میں پایا جانے والا عنصر ہے۔ عام طور پر اسے بھاری مائع ہائڈروکاربنز کے مخلوط C5 مرکبات سے الگ کرکے حاصل کیا جاتا ہے۔ بنیادی پیداواری طریقوں میں سنتھیسس، ڈی ہائڈروجنیشن، اور ایکسٹریکشن جیسے تین طریقے شامل ہیں؛ تفصیلات شکل 1 میں دی گئی ہیں۔ 3.1 تخلیقی طریقے: (1) الڈائل طریقہ: اسے آئسو بیوٹین اور فارمالڈیہائڈ سے تیار کیا جاتا ہے؛ اس کے دو طریقے ہیں: ایک مرحلہ والا طریقہ، اور دو مراحل والا طریقہ۔ آلیڈ کی تخلیق ایک ہی مرحلے میں، آئسو بیوٹین اور فارمالڈیہائڈ کے درمیان گیسی حالت میں کیٹالسس کے ذریعے ہوتی ہے۔ ڈائیین-فارمالڈیہائڈ کا دو مرحلہ والا طریقہ: تیزابی کیٹالسٹ کی موجودگی میں، آئسو بیوٹین اور فارمالڈیہائڈ کے درمیان پرنس ردِعمل کے ذریعہ 4،4-ڈائی میتھائل-1،3-ڈائی آکسو ہیکسائن (DMD) تشکیل پاتا ہے۔ دوسرے مرحلے میں DMD ٹوٹ کر آئسو پینٹین، فارمالڈیہائڈ اور پانی بن جاتا ہے۔ یہ ٹیکنالوجی جاپان نے تیار کی، اور وہاں اس کو صنعتی سطح پر استعمال کیا گیا۔ روس نے بھی اس ٹیکنالوجی کو صنعتی سطح پر استعمال کیا۔ اس طریقہ کار کے نقصانات یہ ہیں: عمل طویل ہے، لاگت زیادہ ہے، پیداوار کی شرح کم ہے، اور انتخابی صلاحیت بھی کم ہے۔ ②آئسو بیوٹین-فارمالڈیہائڈ کے لئے ایک مرحلہ والا طریقہ استعمال کیا جاتا ہے؛ دو مرحلہ والے طریقے میں عمل طویل ہوتا ہے، اور ث آئسو بیوٹین اور فارمالڈیہائڈ سے ایک ہی مرحلے میں آئسو پینڈین کی تخلیق بہت دلچسپ ہے؛ جاپان اور سابق سوویت یونین نے اس موضوع پر بہت تحقیق کی ہے۔ اس قانون کو چین اور روس کے درمیان ہونے والے تکنیکی تبادلہ پروگراموں میں روسی ٹیکنالوجی کے طور پر پیش کیا گیا تھا۔ (2) سی-ٹو-فارمولہ: اٹلی کی کمپنی اینیسکی، قدرتی گیس کو خام مواد کے طور پر استعمال کرکے ایتھیلین تیار کرتی ہے؛ پھر اسے سی-ٹو کے ساتھ ملا کر میتھائل بیوٹانول تیار کیا جاتا ہے، اور بعد میں اس سے آئسوپینین حاصل کیا جاتا ہے۔ اس کا ردِعمل تین مراحل میں وقوع پذیر ہوتا ہے۔ اس طریقہ کار میں استعمال ہونے والے مواد غیرخوردبار ہوتے ہیں، اور پیداوار کی شرح بھی لیکن خام مواد کی قیمتیں بہت زیادہ ہیں، اور استعمال ہونے والا ایتھینائن بھی بہت خطرناک ہے؛ اس لیے عموماً اس کا استعمال نہیں کیا جاتا۔ (3) ٹرپین آئل کی تقسیم کا طریقہ: ہمارے ملک میں اس سلسلے میں تجربات کیے گئے ہیں، لیکن اس سلسلے میں کوئی کامیاب نتائج سامنے نہیں آئے۔ امریکی کمپنی گڈسے نے ماضی میں ایتھیلین ڈائیمرائزیشن کے طریقہ کار کا استعمال کیا، لیکن اب یہ عمل بند کر دیا گیا ہے۔ 3.2 ڈی ہائڈروجنیشن طریقہ: اس طریقہ میں، آئسوامائیٹین یا آئسوپینین کو خام مواد کے طور پر استعمال کرکے آئسوپینیلین تیار کیا جاتا ہے۔ امریکہ کی گوٹریچ کمپنی، ہالینڈ کی سیئرو کمپنی، اور روس بھی اس کی پیداوار کرتے ہیں۔ آئسوپینین کو ڈی ہائڈروجنیشن کے ذریعہ آئسوپین کی تیاری کا عمل درج ذیل ہے: خام آئسوپینین کی پیداوار میں 3 مراحل شامل ہیں: ڈی ہائڈروجنیشن، ابزورپشن، اور ڈسٹیلیشن۔ پولیمر سطح کی مصنوعات تیار کرنے کے لئے، خام آئسوپینائن کو بھی ایکسٹریکشن کے طریقے سے صاف کرنا ضروری ہے۔ عمل کا خاکہ شکل 5 اور 6 میں دیا گیا ہے۔ 3.3 استخراج کا طریقہ: اس طریقہ میں استعمال ہونے والے استخراج کرنے والے مواد میں ایتھانون، ڈائی میتھائل امائیڈ، N-میتھائل پیرولیدین، اور N-فارمیل مورفین وغیرہ شامل ہیں۔ جاپان، ریاست ہائے متحدہ، ہالینڈ اور جرمنی جیسے ممالک مختلف قسم کے استخراجی عوامل استعمال کرتے ہیں۔ آئسوپینین کو ایسیٹونیٹ سے تیار کیا جاتا ہے۔ اس کے خام مواد آسانی سے دستیاب ہیں، اور اس کی قیمت بھی کم ہے۔ یہ کاربن اسٹیل پر تقریباً کوئی اثر نہیں ڈالتا، اس کی چپچپاہٹ کم ہے، ابلنے کا درجہ حرارت بھی کم ہے، اور اس کی پروسسنگ کا عمل بھی مختصر ہے۔ اسی وجہ سے صنعتی سطح پر ایسیٹونیٹ کا استعمال زیادہ کیا جاتا ہے۔ اس طریقہ سے حاصل کیے گئے آئسوپینین کی خالصیت 98 فیصد تک ہوتی ہے، جبکہ پیداواری شرح 90 فیصد سے زیادہ ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، ڈائی میتھائل فارمیڈ بھی استعمال کیا جاتا ہے؛ اس کی توانائی کی کھپت کم ہے، آئسوپینزین کی خالصیت 99.5% ہے، اور پیداواری شرح 95% ہے۔ خاص طور پر، ARCO استخراج عمل پر توجہ دینا ضروری ہے۔ یہ عمل ایک نمونہ کار استخراجی عمل ہے؛ اسے صنعتی سطح پر استعمال کیا جاتا ہے، اور اس کے لئے لائسنس بھی جاری کیا گیا ہے۔ یہ عمل، جو اولیفین فیکٹریوں میں پیدا ہونے والے C5 مرکبات سے شروع ہوتا ہے، چار حصوں پر مشتمل ہے: سائکلوپینٹین کو الگ کرنا، استخراج اور تقطیر، حل کی دوبارہ تیاری، اور مصنوعات کی تقطیر۔ اس عمل کا سادہ فلو چارٹ شکل 7 میں دیا گیا ہے۔ (1) ڈی ایم ایف طریقہ: اسے جی پی آئی طریقہ بھی کہا جاتا ہے، اور اسے سب سے پہلے جاپانی کمپنی “ریون” نے تیار کیا۔ اس عمل کا بنیادی طریقہ یہ ہے کہ نافتہ سے حاصل کردہ C5 مواد کو حل کنندہ کے ساتھ ٹاور کے اندر مکمل طور پر ملا دیا جاتا ہے؛ اس کے بعد پینٹین اور پینٹین اولیفین ٹاور کے اوپر سے بخارات کی شکل میں خارج ہو جاتے ہیں، جبکہ ڈائی اولیفین اور حل کنندہ پہلے ڈیسوربشن ٹاور میں جاتے ہیں۔ ٹاور کے اوپر سے خارج ہونے والے ڈائی اولیفین کو فریکشن ٹاور میں بھیجا جاتا ہے، جہاں سے 1,3-پینٹاڈائین اور سائکلوپینٹاڈائین الگ ہو جاتے ہیں۔ ٹاور کے اوپر سے خارج ہونے والے خام آئسوپینٹائین کو دوسرے ایکسٹریکشن ٹاور، دوسرے ڈیسوربشن ٹاور، اور دوسرے فریکشن ٹاور سے گزارا جاتا ہے، اور آخر میں 99.5% خالصیت والا پولیمریزیشن کے لئے استعمال ہونے والا آئسوپینٹائین حاصل ہوتا ہے۔ اس طریقہ میں استعمال ہونے والا حل کنندہ، آئسوپینائن کو اچھی طرح حل کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے؛ اس کا انتخاب بہترین ہے، استعمال ہونے والی مقدار کم ہے، اور اس کے استعمال سے لاگت بھی کم ； حل کرنے والا مادہ آلات کے لئے کسی قسم کا نقصان دہ اثر نہیں رکھتا، پورے عمل میں عام کاربن اسٹیل کا استعمال کیا جاسکتا ہے۔ ； اس عمل کے ذریعہ، مطلوبہ خالصیت والا انٹرپینائن اور بائی سائکلوپینائن بھی حاصل کیا جاسکتا ہے۔ (2) ACN طریقہ: ACN طریقہ، فی الوقت بیرونِ ملک میں C5 فریکشن کو الگ کرنے کا سب سے اہم طریقہ ہے۔ اس عمل میں 3 مراحل ہیں؛ پہلا مرحلہ، سائکلوپینڈیین کو الگ کرنا ہے۔ ； دوسرا مرحلہ یہ ہے کہ اخراج شدہ محلول کو ڈیساسیشن ٹاور میں داخل کیا جاتا ہے، جہاں ڈائینوالکائنز اور آلکائنز کو پانی سے دھوکر اس میں موجود ایسیٹونیٹ کو الگ کیا جاتا ہے۔ ایسیٹونیٹ اور پانی کو سولوونٹ ریکوری ٹاور میں دوبارہ استعمال کیا جاتا ہے۔ ； تیسرا مرحلہ یہ ہے کہ آئسوپروپائل اور آئسوپروپینیل ایتھیلین، نیز 1،4-پینڈائن کو ٹاور کی چوٹی سے الگ کیا جاتا ہے؛ ٹاور کے نچلے حصے میں موجود مائع کو مزید تقطیر کے ذریعے پروسس کیا جاتا ہے، اور ٹاور کی چوٹی سے آئسوپینڈائن حاصل کیا جاتا ہے۔ اس طریقہ کار کی خصوصیات یہ ہیں کہ اس میں استعمال ہونے والا ایسیٹونیٹ فراوان مقدار میں دستیاب ہے، اور اس کی قیمت بھی کم ہے۔ یہ محلول آلات کے لئے کم نقصان دہ ہے، اس کی چپچپاہٹ بھی کم ہے۔ اس طریقہ سے مواد کو الگ کرنے کی کارکردگی بہتر ہے، اور آپریشن کے لئے درکار درجہ حرارت بھی کم ہے۔ مواد کے اجتماع کی وجہ سے آلات میں رکاوٹ پیدا ہونے جیسے مسائل کو بھی آسانی سے حل کیا جا سکتا ہے۔ لیکن الگ کیے گئے مصنوعات کی خالصیت زیادہ نہیں ہے، اس لیے یہ صرف بیوٹائل ربڑ کے خام مواد کے معیارات کو پورا کرنے کے لئے ہی کافی ہیں۔ اگر زیادہ خالص مصنوعات حاصل کرنی ہوں، تو مزید عمل درکار ہوتے ہیں، جس سے پیداواری عمل پیچیدہ ہو جاتا ہے اور لاگت بھی بڑھ جاتی ہے۔ (3) NMP طریقہ: NMP طریقہ کو سب سے پہلے جرمن کمپنی باسف نے تیار کیا، بعد میں اس میں مزید بہتریاں کی گئیں۔ بہتر بنائے گئے عمل میں کیٹالیٹک ہائڈروجنیشن ٹیکنالوجی کا استعمال کیا گیا ہے، اور دوسرے ایکسٹریکشن ٹاور کو ختم کر دیا گیا ہ ڈائیینز سے ملکولات والا مادہ، ایکسٹریکشن ڈسٹیلیشن ٹاور کی سائیڈ لائن سے نکالا جاتا ہے، اور پھر یہ ڈسٹیلیشن ٹاور میں داخل ہوتا ； ڈسٹیلیشن ٹاور کے اوپری حصے سے آئسوپین، میتھائل پین، سائکلوپین حاصل ہوتے ہیں، جبکہ سیچوریٹڈ سولوینٹس دوبارہ ڈسٹیلیشن ٹاور کے نچلے حصے میں واپس بھیجے جاتے ہیں۔ ； سبسٹریٹ ہائڈروجنیشن ری ایکٹر میں داخل ہوتا ہے، جہاں پیلیڈیم-آلومینیم آکسائیڈ کیتالسٹ کی مدد سے ہائڈروجنیشن عمل وقوع پذیر ہوتا ہے۔ اس عمل کے نتیجے میں میتھائلین ڈائیین آئلین اور پینٹین میں تبدیل ہو جاتا ہے، جبکہ سائکلومیتھائلین ڈائیین آئلین اور سائکلوپینٹین میں تبدیل ہو جاتا ہے۔ ہائڈروجنیشن کے بعد حاصل ہونے والے مادہ کو دوبارہ ایکسٹریکشن ڈسٹیلیشن ٹاور کے اوپری حصے میں بھیجا جاتا ہے؛ ٹاور کے اوپری حصے سے حاصل ہونے والے مادے میں آئلین، پینٹین، سائکلوآئلین اور سائکلوپینٹین جیسے اجزاء شامل ہوتے ہیں۔ اس طریقہ کار کی خصوصیت یہ ہے کہ اس میں عملیات کا دورانیہ نسبتاً سادہ ہے، حل کرنے والے مواد کی زہریلی خصوصیات کم ہیں، توانائی کی کھپت بھی کم ہے، اور اس طریقہ سے ڈائینوولیک ایسڈوں کے پولیمرائزیشن کے عمل سے بچا جا سکتا ہے۔ 3.4 دیگر تیاری کے طریقے: (1) اوپر بیان کردہ حل کرنے والے طریقوں کے علاوہ، فرانس کی پیٹرولیم سائنسز ریسرچ انسٹی ٹیوٹ نے ڈائی میتھائل سلفائیک آکسائیڈ کا طریقہ تیار کیا ہے؛ اٹلی کی کمپنی سنام نے N-فارمیل مورفولین (NMF) کا طریقہ استعمال کیا ہے؛ جبکہ جاپان کی کمپنی جاپانیز گیس کیمیکلز نے B-میتھوکسی پروپیونائن کا طریقہ استعمال کیا ہے۔ لیکن ان طریقوں کی کارکردگی کافی خراب ہے، اس لیے اب تک ان کو عملی طور پر استعمال نہیں کیا گیا ہے۔ (2) اس اصول کا استعمال کرتے ہوئے کہ آئسوپین اور نارمل پینٹین سے دوجزوی مرکبات تشکیل پاتے ہیں، امریکی کمپنی گوڈائر نے آئسوپین کو الگ کرنے کے لئے “کوابولیٹک ڈسٹیلیشن” کا طریقہ تیار کیا۔ اس طریقہ کار کی خصوصیت یہ ہے کہ اس میں عملیات سادہ ہیں، توانائی کی کھپت کم ہے، اور یہ حلالات کے استعمال سے پیدا ہونے والے مختلف مسائل جیسے حلالات کا نقصان، زہریلے اثرات، ان کی بحالی، تحلیل، اور ماحولیاتی مسائل کو دور کرتا ہے۔ ； اعلی درجہ حرارت پر (جب حل کی موجودگی سے نظام کا درجہ حرارت بلند ہو جاتا ہے)، آئسوپین، میٹاپین، سائکلوپین، الکائن وغیرہ میں پولیمرائزیشن کی روک تھام کا عمل نہیں ہوتا۔ ； کنسنٹریٹڈ الکائنز کے دھماکے کی کوئی مثال سامنے نہیں آئی۔ ； حل کنندہ میں نقصان دہ غیرخالص مواد جمع ہونے کا کوئی مسئلہ نہیں ہے۔ نقصان یہ ہے کہ حاصل ہونے والی مصنوعات، آئسوپین اور نارمل پینٹین کا مشترکہ بخاراتی مرکب ہوتی ہے؛ اس لیے زیادہ تعداد میں ٹاور پلیٹس اور زیادہ ریفلکس ریشو کی ضرورت ہوتی ہے، اور اس طریقے سے اعلیٰ خالصیت والا آئسوپین حاصل کرنا ممکن نہیں ہے۔ مزید خالص کرنے اور دوبارہ استعمال کرنے کا عمل بہت پیچیدہ ہے، اور اقتصادی لحاظ سے یہ فائدہ مند نہیں ہے۔ (3) کیمیائی جذب کے طریقہ میں، دھاتی مثبت آئنوں (Ag+ اور Cu2+) کا استعمال کرکے ڈائیینز سے الٹا ردِعمل پیدا کیا جاتا ہے؛ اس طرح Ag (یا Cu)-Π ڈائیین الیکٹرون کمپلیکس تشکیل پاتا ہے۔ چونکہ یہ کمپلیکس نامیاتی مادوں کے ساتھ حل نہیں ہوتا، اس لیے ڈائیینز کو الکینز سے الگ کیا جاسکتا ہے۔ کمپلیکیشن ردِعمل ایک الٹا ردِعمل ہے؛ درجہ حرارت یا دباؤ میں تبدیلی کے ذریعہ کمپلیکس میں موجود ڈائیینز کو دوبارہ حاصل کیا جاسکتا ہے۔ کیمیائی جذب کے طریقہ میں توانائی کی کم خرچ، اچھی انتخابی صلاحیت، سادہ آلات، آلات کی لاگت میں کمی، اور ماحول دوست ہونے جیسے فوائد ہیں؛ اس لیے اس کے پاس بہترین ترقیاتی امکانات موجود ہیں۔ تاہم، فی الحال اس کے صنعتی استعمال سے متعلق کوئی رپورٹ سامنے نہیں آئی ہے۔ مختلف آئسوپینیلین پیدا کرنے کے طریقوں سے حاصل ہونے والی لاگتوں کا موازنہ کرنے پر، نتائج جدول 1 میں دیے گئے ہیں۔ جدول 1 سے معلوم ہوتا ہے کہ C5 فریکشن کے ذریعہ استخراج اور تقطیر کے ذریعہ حاصل کیا گیا آئسوپین، سب سے کم لاگت والا اور سب سے کم سرمایہ درکار والا مصنوع ہے۔ جبکہ ایکسٹریکشن ڈسٹیلیشن طریقہ میں ڈائی میتھائل فارمیڈ سب سے بہترین مادہ ہے، لیکن ایکسٹریکشن طریقہ میں کچھ حدود بھی ہیں؛ C5 فریکشن کی پیداوار میں تغیرات اس طریقہ پر بہت زیادہ اثر ڈالتے ہیں۔