فرایندی نو برای تولید و جداسازی هیدروکربن از روغن از سوربیتول

یک فرآیند جدید برای تولید و جداسازی هیدروکربن های سنگین تر از روغن مشتق از سوربیتول مورد مطالعه قرار گرفت.سوربیتول به عنوان یکی از مواد شیمیایی با ارزش افزوده بیشتر از زیست توده، طی دهه های گذشته توجه بسیاری را به خود جلب کرده است زیرا استفاده از سوربیتول مشتق از زیست توده دارای مزایای زیادی مانند تجدیدپذیر و فراوان است.

سوربیتول را می توان از هیدرولیز زیست توده همراه با هیدروژناسیون بدست آورد و می توان از آن برای سنتز ایزوسوربید و اسید لاکتیک استفاده کرد. همچنین به طور گسترده در داروها، لوازم آرایشی، غذا و خمیردندان و غیره استفاده می شود.

در همین حال، سوربیتول به عنوان یک ماده شیمیایی مهم می تواند به محصولات پایین دست مانند هیدروژن یا متان تبدیل شود. مهمتر از همه، سوختهای مایع مشتق شده از سوربیتول تجدیدپذیر بوده و با توجه به کاهش روزافزون نفت فسیلی، جایگزینهای احتمالی سوختهای سنتی مبتنی بر نفت محسوب می شوند.

تبدیل سوربیتول به هیدروکربن‌های مایع

برای تبدیل سوربیتول به هیدروکربن های مایع، لازم است اکسیژن موجود در آن را از بین ببریم و ساختار مولکولی آن را تغییر دهیم. در حال حاضر، دهیدراتاسیون الکلی و دکربونیلاسیون دو روش رایج برای اکسیژن زایی و تبدیل سوربیتول هستند. تحقیقات نشان داد که آلکانها را می توان از سوربیتول از طریق اصلاح فاز آبی (APR) بر روی کاتالیزورهای عملکردی Pt یا Pd در دمای ۲۲۵ درجه سانتی گراد تحت فشار H2 3.9 مگاپاسکال تولید کرد.

محصولات عمدتا هیدروکربن C9 -C15 بودند. با این حال، جداسازی آلکانها از مخلوط محصولات یک چالش بزرگ بود زیرا بسیاری از ترکیبات مختلف در واسطه ها وجود داشت. ژانگ و همکاران تبدیل سوربیتول به پنتان و هگزان بر روی Ni/HZSM-5 در حضور هیدروژن در دمای ۲۴۰ درجه سانتی گراد و ۴٫۰ مگاپاسکال را مورد بررسی قرار دادند.

گرچه کاتالیزور مورد استفاده آنها ارزانتر است، اما آلکانهای تولید شده C5 و C6 دارای نقاط جوش کمتری نسبت به هیدروکربنهای سنگین تر هستند که برای ذخیره و حمل و نقل ایمن نیستند. علاوه بر این، مقدار زیادی هیدروژن مصرف می شود و مقدار قابل توجهی آب در این فرآیند تولید می شود.

بنابراین، همه فرآیندهای تبدیل فوق محدودیت های خاص خود را دارند و برای تجاری سازی ایده آل نیستند.

رابینسون استراتژی جدیدی را برای تولید هیدروکربنها از پلیولهای مشتق از زیست توده مانند سوربیتول پیشنهاد کرد. در کار او، پلیولها از طریق واکنش با اسید هیدروودیک تحت یک عامل کاهش دهنده مانند اسید فسفر به هیدروکربن و هالوکربن تبدیل شدند، که به طور همزمان I2 را به HI کاهش داد.

رابینسون برای غلبه بر معایب برخورد با ضایعات فسفات ناشی از بازسازی HI، سیستمی را توسعه داد که در آن یونهای فلزی قادر به تبدیل I2 به HI بودند.

روش توسعه یافته توسط رابینسون بسیار نوآورانه و اقتصادی تلقی شد زیرا واکنش در شرایط نسبتاً ملایمی انجام شد که نیازی به هیچ کاتالیزور فلز گرانبها نداشت و تحت فشار جوی قرار داشت.

جداسازی هیدروکربن های سنگین تر از روغن مشتق از سوربیتول

یک فرایند جدید برای جداسازی هیدروکربن های سنگین تر از روغن مشتق از سوربیتول (نفت خام) ارائه شد. به طور خاص، ۲-یدو هگزان، محصول جانبی کاهش سوربیتول با HI، با تبدیل آن به هگزان و هگزنها از طریق واکنش با روی، از هیدروکربنهای سنگین تر حذف شده و اثرات نسبت مولی روی/۲-یدو هگزان، دما، سرعت و زمان واکنش بر بازده جداسازی مورد مطالعه قرار گرفت.

علاوه بر این، ترکیب و ساختار هیدروکربن های سنگین تر با GC-MS  ،FT-IR و ۱H NMR مشخص شد. در نهایت، خواص فیزیکی و شیمیایی هیدروکربن های بدست آمده اندازه گیری و مقایسه شد. امید است که این کار بتواند مبنای نظری بیشتری را برای کاربردهای آینده این رویکرد نوآورانه فراهم آورد، به طوری که هیدروکربن های مایع از پلیولهای مشتق از زیست توده به روش بسیار ارزان تر، موثرتر و تمیزتر تولید شوند.

نتیجه گیری

هگزان پس از درمان با موفقیت از روغن غوطه ور سوربیتول حذف شد و سپس مخلوط حاصل را با یک سری مراحل مانند استخراج و تقطیر جدا کرد تا محصول نهایی هیدروکربن های سنگین تر به دست آید. واکنش بین روی و هگزان را می توان در ۴۵ دقیقه در شرایط نسبت مولی روی/ هگزان ۶: ۱، دمای واکنش ۱۲۰ درجه سانتی گراد و شدت اختلاط ۱۲۰۰ دور در دقیقه تکمیل کرد.

عملکرد هیدروکربن های سنگین تر ۸۲٫۲ درصد بود. تجزیه و تحلیل GC– MS ، FT-IR و ۱H NMR نشان داد که سیکلوآکلان ها، آلکن ها و آروماتیک ها اجزای اصلی در هیدروکربن های سنگین تر تولید شده هستند که دارای محتوای آب ۰٫۱٪ و ارزش گرمایش بالا ۴۳٫۵ MJ/kg هستند. آنها برای جایگزین احتمالی دیزل نیز مناسب هستند.