طريقة تحضير مركب البروبيلين

طريقة تحضير مركب البروبيلين

يتم تحضير البروبلين (البروبين) صناعيًا بأحد الطرق الآتية:^[١]

1. التكسير البخاري للنفثا (نواتج تكرير النفط الغازية-مجموعة مركبات-).
2. تكسير الروابط الكيميائية بفعل عامل مساعد للشحوم الناتجة عن تكرير النفط (التي تُستخدم كوقود لبعض المركبات كالآلات الزراعية).
3. تكسير الروابط الكيميائية (انتزاع الهيدروجين) بفعل عامل مساعد لغاز البروبان.
4. التبادل الكيميائي للروابط الهيدروجينية للميثانول.
5. التفاعل الكيميائي بين الإيثين (C2H4) والبوتين (C4H8).

وفيما يأتي تفصيل كلّ خطوة:

التكسير البخاري للنفثا (نواتج تكرير النفط الغازية-مجموعة مركبات-)

خطوات تكسير النفثا:^[٢]

• خلط النفثا بالبخار

وفي هذه العملية يتم تذويب الغازات الناتجة عن عملية تكرير النفط -غازات النفثا-بالبخار لتخفيف تركيزها أولًا، ولمنع تشكل الكربون كغاز ثانوي أثناء عملية التكسير ثانيًا، ولمنع انفجار وحدة التكسير بالبخار بسبب التفاعلات غير المرغوبة للغازات -التي قد تنتج عن تسرب الهواء الخارجي للوحدة- ثالثًا.

• تسخين البخار

يُمرر البخار في هذه المرحلة بأنابيب تسخين بأفران حرارتها حوالي 727 درجة مئوية بسرعة ضخ تحقق زمن بقاء للغاز داخل الأنبوب قدره 0.5 ثانية للحصول على أكبر كمية ممكنة من البروبين.

• التبريد السريع

التبريد السريع والفوري للغازات الناتجة لمنع التفاعلات الجانبية غير المرغوبة.

• فصل البروبين

فصل البروبين عن بقية الغازات التي نتجت من عملية التسخين بالطريقة الأمثل.

• تنقية البروبين

تنقية البروبين الناتج، ودرجة النقاوة تعتمد على نوع المنتج النهائي المطلوب تصنيعه من البروبلين.

تكسير الروابط الكيميائية بفعل عامل مساعد للشحوم الناتجة عن تكرير النفط (التي تُستخدم كوقود لبعض المركبات كالآلات الزراعية)

وفي هذه العملية تمرر السوائل الشحمية عبر مفاعل يحتوي مادة مساعدة تقوم على استخراج المواد المطلوبة من الشحوم وترك المواد غير المرغوبة ليتم التخلص منها، وتكون المواد المساعدة الصلبة على شكل بودرة ناعمة جدًا ليسهل اختلاطها وانتشارها داخل السوائل الشحمية.^[٣]

وتمتاز هذه العملية بحاجتها لدرجة حرارة أقل من سابقتها إذ تكفي حرارة قدرها 427-527 درجة مئوية تقريبًا لإنجاز التفاعل نظرًا لوجود العامل المساعد، ومن أشهر العوامل المساعدة الزيوليت، والذي يعتمد النوع المستخدم منه على المنتج النهائي المرغوب أكثر من عملية تكسير الشحوم، وفي حالة كان المنتج الهدف هو البروبلين فإن ZSM-5 هو الأنسب.^[٢]

وتمتاز هذه العملية بإمكانية إعادة تدوير العامل المساعد مباشرة وإعادة استخدامه ضمن المفاعل عبر وحدة إعادة تدوير متصلة بشكل دائم مع المفاعل، وكالعادة فإن نتائج المفاعل من الغازات تحتاج لعملية فصل لاحقة وتنقية حسب الاستخدامات المرجوة.^[٤]

تكسير الروابط الكيميائية (انتزاع الهيدروجين) بفعل عامل مساعد لغاز البروبان

وتمتاز هذه العملية بضمان الحصول على البروبين بانتقائية قدرها 85-92% من الوزن الكلي، وتتم هذه العملية بأخذ ذرات الهيدروجين في البروبان بفعل عامل مساعد مثل البلاتين أو الكروم، مصحوبة بمجموعة من الإضافات الكيميائية لرفع كفاءة العامل المساعد وإطالة فترة استخدامه، وهذه العملية تشبه تمامًا في طريقتها عملية تكسير الشحوم السابقة غير أننا نبدأ هنا بالبروبان بدلًا عن الشحوم.^[٤]

التبادل الكيميائي للروابط الهيدروجينية للميثانول

وفي هذا التفاعل يمرر غاز الميثانول فوق بودرة الألمونيا (أكسيد الألمنيوم) على حرارة 327 درجة مئوية، فينتج لنا محلول متوازن من الميثانول والدايميثل إيثر وبخار الماء، حيث يشكل الميثانول نسبة 25%، ثم يمرر خليط الغازات عبر عامل مساعد -الزيولايت-، ضمن ظروف مخبرية (زيادة حموضة الزيولات) تشجع تكون البروبلين، ثم يبرد البروبلين ليُعزل وتتم تنقيته لاستخدامه.^[١]

التفاعل الكيميائي بين الإيثين (C2H4) والبوتين (C4H8)

وهذه الطريقة تهدف لاستخدام الغازات الحيوية حيث يُحضر الإيثين أولًا بتمرير الإيثانول الحيوي على عامل مساعد مثل الألمونيا، ويحضر البوتين إما من الإيثين الحيوي أو من البيوتانول الحيوي، ثم تؤخذ غازات الإيثين والبوتين إلى المفاعل (بالإنجليزية: Fixed bed reactor) تُمرر عبر عامل مساعد بداخله وتخرج على شكل بروبلين.^[١]

المراجع

1. ^ ^{أ ب ت} Essential Chemical Industry (26/1/2017), "Propene (Propylene)", Essential Chemical Industry, Retrieved 18/1/2022. Edited.
2. ^ ^{أ ب} Essential Chemical Industry (7/9/2014), "Cracking and related refinery processes", Essential Chemical Industry, Retrieved 18/1/2022. Edited.
3. ↑ Chevron Philips chemical (18/1/2022), "Propylene Refinery Grade (P-P mix)", Chevron Philips chemical, Retrieved 18/1/2022. Edited.
4. ^ ^{أ ب} Pub chem (18/1/2022), "Propylene", Pub chem, Retrieved 18/1/2022. Edited.