در این بخش قصد داریم تا نحوه‌ی تولید اتیلن از اتانول را با هم بررسی کنیم. این بخش از دو قسمت تشکیل شده که تو قسمت دوم، یوروپتنت (ثبت اختراع) با شماره ثبت EP2594546A1 و با موضوع “فرآیندی برای تولید اتیلن با آبگیری از اتانول” رو ترجمه و بررسی کردیم.

امیدوارم که این متن براتون مفید باشه؛ پس با ما همراه باشید:

این فرایند ترجیحاً برای اتانول زیست توده که “اتانول زیستی” یا “اتانول آبدار” نیز نامیده می‌شود، طراحی شده و شامل مراحل زیر می‌باشد:

• در معرض قرار دادن یک ماده خام حاوی اتانول برای آبگیری (dehydration) و تولید یک جریان الفینی شامل اتیلن و آب؛
• خشک‌کردن حداقل بخشی از جریان الفین، که فرایند مذکور شامل اضافه‌کردن یک عامل کاهنده به بخشی از جریان الفین قبل از خشک شدن آن می‌باشد.

اختراع حاضر مربوط به یک فرایند برای تولید اتیلن با آبگیری از اتانول (ترجیحاً زیست توده) می‌باشد که می‌تواند محصولات خاصی نظیر پلی اتیلن یا dichloroethane (DCE)  و محصولات اختیاری نظیر وینیل کلرید و پلی وینیل کلرید را تولید نماید. البته تولید پلیمر اتیلن یکی از مشکلاتی است که در این فرآیند وجود دارد.

در این اختراع، مخترع ابتدا مشکلات موجود مثل استفاده از سوخت‌های فسیلی، دمای بالا (حدود 300 درجه سانتیگراد)، درصد کم تبدیل و… در آبگیری از اتانول برای تبدیل به اتیلن را ذکر کرده است. سپس با طراحی فرآیند جدید و با استفاده از  عوامل کاهنده سعی در برطرف کردن این مشکلات داشته است.

عامل کاهنده: یک عنصر یا ترکیبی است که در یک واکنش اکسایش- کاهش، یک الکترون به گونه‌ی دیگر می‌دهد. در این اختراع عوامل کاهنده آن‌هایی هستند که ترجیحاً قادر به کاهش آلدهیدها و کتون‌ها به خصوص آلدهیدهایی مثل استالدهید هستند.

همچنین با توجه به دلایلی که ذکر کرده است، این فرآیند در شرایط قلیایی بهتر انجام می‌شود بنابراین استفاده از کاهنده‌هایی که در شرایط قلیایی فعال‌اند در اولویت هستند؛ کاهنده‌هایی مثل: هیدریدهای فلزی، مانند هیدرید لیتیم آلومینیوم و سدیم تترا هیدروبورات، و کاهش ترکیبات گوگردی مانند سولفیت سدیم، سولفیت آمونیوم، بی‌سولفیت سدیم، بی‌سولفیت پتاسیم، بی‌سولفیت آمونیوم، متا بی‌سولفید سدیم، و متا بی‌سولفید پتایم، بوروهیدرید سدیم و … .

البته ناگفته نماند که استفاده از بوروهیدرید سدیم (NaBH₄) به مابقی مواد ترجیح داده شده است چرا که این عامل کاهنده، علاوه بر کاهندگی می‌تواند گوگرد و سایر ناخالصی‌ها را حذف کند در حالی که کاهنده‌ای مثل بی‌سولفیت سدیم (NaHSO₃) این ویژگی را ندارد.

همچنین در این اختراع سه نمودار جریان فرآیند برای تولید مواد مورد نظر ارائه شده است. برای نمونه به شکل 1 توجه فرمایید:

در این شکل عددهای داخل خانه‌ها عبارتند از:

• گرمایش (heating)
• آبگیری (dehydration)
• بازیابی حرارت (heat recovery)
• فرونشاندن (quench)
• فشرده سازی (compression)
• خنک کننده (cooling)
• خشک کردن (drying)
• خالص سازی (purification)

طبق این شکل می توانیم مراحل فرایند را به ترتیب زیر بیان کنیم:،

       [1] در ابتدا خوراک اتانول مایع در یک کوره گرم و بخار اتانول تولید می‌شود؛

       [2] در مرحله‌ی بعد آبگیری شده و یک جریان بخار شامل اتیلن، آب، اتانول، اتانول تبدیل نشده و ناخالصی تولید می‌کند.

       [3] جریان بخار در ابتدا به یک دیگ بخار فرستاده می‌شود تا حرارت آن گرفته شود؛

       [4] در این مرحله، بخار را به داخل یک برج می‌فرستند تا با یک ماده قلیایی (A) مخلوط شود و سپس مایع قلیایی از پایین برج خارج می‌شود؛

       [5] سپس بخار را فشرده کرده؛

       [6] خنک کرده؛

       [7و 8] و قبل از ارسال به واحد خالص‌سازی (C3) آن را خشک می‌کنند.

با توجه به این اختراع، یک عامل کاهنده بعد از مرحله‌ی 2 اضافه می‌شود (آبگیری) و این عامل کاهنده بهتر است در مرحله‌ی 4 و قبل از مرحله‌ی 7 اضافه شود. همانگونه که قبل‌تر هم گفته شد، بهتر است از عامل کاهنده‌ی NaBH₄ استفاده شود.

• بیشتر بخوانید: تولید اتیلن از اتانول (بخش اول)

توجه، توجه!

اغلب مقالات و پتنت‌ها دارای مکانیسمی تقریباً مشابه بودند و عمده تفاوت آن‌ها استفاده از کاتالیزورهای مختلف و یا بهینه سازی کاتالیست‌ها برای بالا بردن راندمان واکنش، بود. به عنوان نمونه در دو مقاله داریم:

1) Production of Ethylene from Hydrous Ethanol on H-ZSM-5 under Mild Conditions.

تولید اتیلن از اتانول آبدار با کاتالیست H-ZSM-5 و تحت شرایط ملایم:

طبق واکنش‌های:

2) A high surface area mesoporous γ-Al2O3 with tailoring texture by glucose template for ethanol dehydration to ethylene.

یک کاتالیست گاما-آلومینای مزوپروس (یعنی اندازه منافذ آن یک حد خاصی باشد) با سطح تماس زیاد با بافت اصلاح شده توسط بستر کلوگز جهت آبزدایی اتانول به اتیلن.

خوب تو انجا بخش دوم هم به اتمام میرسه ولی اگه خودتون خواستید بیشتر بخونید می‌تونید به لینک زیر مراجعه کنید:

[1] https://scholar.google.com