كيفية إنتاج مركب البروبيلين
يتم إنتاج البروبلين (البروبين) صناعيًا عبر مجموعة من الطرق التالية:
- التكسير البخاري للنفثا (المشتقات الغازية الناتجة عن تكرير النفط).
- تكسير الروابط الكيميائية باستخدام مادة مساعدة للشحوم الناتجة عن تكرير النفط (والتي تُستخدم كوقود لدعم المركبات مثل الآلات الزراعية).
- تكسير الروابط الكيميائية (انتزاع الهيدروجين) باستخدام عامل مساعد لغاز البروبان.
- إجراء التبادل الكيميائي للروابط الهيدروجينية للميثانول.
- التفاعل الكيميائي بين الإيثين (C2H4) والبوتين (C4H8).
وفيما يلي تفاصيل كل خطوة:
التكسير البخاري للنفثا (المشتقات الغازية الناتجة عن تكرير النفط)
خطوات عملية تكسير النفثا تشمل:
- مزج النفثا بالبخار.
تتمثل العملية في إذابة الغازات الناتجة عن عملية تكرير النفط (غازات النفثا) بالبخار لتقليل تركيزها أولاً، ولتجنب تشكل الكربون كغاز ثانوي أثناء عملية التكسير ثانياً، وتقليل خطر انفجار وحدة التكسير بالبخار بسبب التفاعلات غير المرغوبة التي قد تنشأ عن تسرب الهواء الخارجي. ثالثاً.
- تسخين البخار.
في هذه المرحلة، يتم تمرير البخار عبر أنابيب تسخين في أفران تعمل عند درجة حرارة تقارب 727 درجة مئوية، ويتم ضبط سرعة الضخ لضمان فترة بقاء الغاز داخل الأنبوب تستمر لحوالي 0.5 ثانية، مما يضمن تحقيق أعلى كمية ممكنة من البروبين.
- التبريد السريع.
يجب تنفيذ التبريد السريع والفوري للغازات الناتجة لمنع حدوث تفاعلات جانبية غير مرغوب فيها.
- فصل البروبين.
يتم فصل البروبين عن باقي الغازات الناتجة من عملية التسخين بكفاءة.
- تنقية البروتين.
تتطلب عملية تنقية البروبين الناتج درجات نقاء مختلفة بناءً على نوع المنتج النهائي المطلوب تصنيعه.
تكسير الروابط الكيميائية باستخدام مادة مساعدة للشحوم الناتجة عن تكرير النفط
في هذه العملية، تُمرر السوائل الشحمية عبر مفاعل يتضمن مادة مساعدة لإستخراج المواد المطلوبة من الشحوم، بينما تتم إزالة المواد غير المرغوبة. وتتميز المواد المساعدة عادة بأنها تأتي على هيئة مسحوق ناعم لتسهيل اندماجها وانتشارها داخل السوائل الشحمية.
تحتاج هذه العملية إلى درجات حرارة أقل مقارنةً بالعملية السابقة، حيث تكفي حرارة تتراوح بين 427 إلى 527 درجة مئوية بفضل وجود المادة المساعدة. من بين المواد المستخدمة، يعتبر الزيوليت من أشهرها، حيث يعتمد اختيار النوع على المنتج النهائي المرغوب. وإذا كان الهدف هو البروبلين، فإن ZSM-5 هو الخيار الأنسب.
تتميز هذه العملية بإمكانية إعادة تدوير العامل المساعد بسهولة، مما يتيح إعادة استخدامه داخل المفاعل من خلال وحدة إعادة تدوير مرتبطة به مباشرة، كما تتطلب نتائج المفاعل عملية فصل وتنقية تالية وفقًا للاستخدامات المرغوبة.
تكسير الروابط الكيميائية (انتزاع الهيدروجين) باستخدام عامل مساعد لغاز البروبان
تضمن هذه العملية الحصول على البروبين بجودة تتراوح بين 85-92% من الوزن الكلي. وتُستخدم عوامل مساعدة مثل البلاتين أو الكروم لانتزاع ذرات الهيدروجين، ويُضاف مجموعة من المواد الكيميائية لزيادة كفاءة العامل المساعد وإطالة فترة استخدامه. هذه الطريقة تشبه إلى حد كبير عملية تكسير الشحوم السابقة، لكننا نبدأ في هذه الحالة بالبروبان بدلاً من الشحوم.
التبادل الكيميائي للروابط الهيدروجينية للميثانول
في هذا التفاعل، يُمرر غاز الميثانول فوق مسحوق الألومينا (أكسيد الألمنيوم) عند درجة حرارة تبلغ 327 درجة مئوية، مما ينتج عنه محلول متوازن من الميثانول، الديميثيل إيثر، وبخار الماء. يُحدد الميثانول نسبة 25% من هذه المكونات. بعد ذلك، يُمرر خليط الغازات عبر مادة مساعدة مثل الزيولايت، ضمن ظروف مختبرية تزيد من حموضة الزيولات، مما يحفز تكوين البروبلين. ثم يتم تبريد البروبلين لفصل وتنقيته للاستخدام.
التفاعل الكيميائي بين الإيثين (C2H4) والبوتين (C4H8)
تسعى هذه الطريقة لاستخدام الغازات الحيوية حيث يتم أولاً تحضير الإيثين بتمرير الإيثانول الحيوي عبر مادة مساعدة مثل الألومينا، بينما يُحصل على البوتين إما من الإيثين الحيوي أو من البيوتانول الحيوي. ثم تُأخذ غازات الإيثين والبوتين إلى مفاعل (بالإنجليزية: Fixed bed reactor) حيث يمرران عبر مادة مساعدة، ومن ثم تخرج على شكل بروبلين.