Οξιράνιο: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
Γραμμή 221:
Ενώ η οξείδωση από το ατμοσφαιρικό οξυγόνο συνεχίζει να χρησιμοποιείται, η χρήση χημικά καθαρότερου οξυγόνου (χρησιμοποιείται >95% καθαρότητα) προτιμάται από κάποιες εταιρείες για αρκετούς λόγους, όπως η μεγαλύτερη μοριακή απόδοση σε οξιράνιο, η οποία είναι 75-82% για το χημικά καθαρότερο οξυγόνο, έναντι της μοριακής απόδοσης 63-75% για τη χρήση ατμοσφαιρικού οξυγόνου. Επίσης, με τη χρήση χημικά καθαρότερου οξυγόνου ο ρυθμός παραγωγής οξιρανίου είναι υψηλότερος, ενώ δεν με τη χρήση χημικά καθαρότερου οξυγόνου αποφεύγεται η ανάγκη απομάκρυνσης του ατμοσφαιρικού [[Άζωτο|αζώτου]], από το προϊόν μείγμα.<ref name="ect" /><ref>{{cite book|title=Industrial gases in petrochemical processing|author=Gunardson H.|publisher=Marcel Dekker, Inc.|year=1998|isbn=0-8247-9908-9|location=New York|pages=131–132}}</ref>
==== Επισκόπηση διαδικασίας ====
Η παραγωγή οξιρανίου σε εμπορική κλίμακα επιτυγχάνεται με την ενοποίηση των ακόλουθων μονάδων διεργασιών:
# Κύριος αντιδραστήρας.
# [[Απορροφητήρας (χημική τεχνολογία)|Απορροφητήρας]] οξιρανίου.
# Απελευθερωτής οξιρανίου.
# [[Στήλη απογύμνωσης]] και [[Απόσταξη|απόσταξης]].
# Απορροφητήρας διοξειδίου του άνθρακα.
# Απελευθερωτής διοξειδίου του άνθρακα.
===== Κύριος αντιδραστήρας =====
Ο κύριος αντιδραστήρας αποτελείται από χιλιάδες καταλυτικούς σωλήνες σε δέσμες αυτών. Αυτοί οι σωλήνες έχουν γενικά μήκος 6 - 15 [[Μέτρο|μέτρα]], με εσωτερική διάμετρο 20 - 50 [[Χιλιοστόμετρο|χιλιοστόμετρα]]. Ο καταλύτης τοποθετείται σε αυτούς τους σωλήνες με τη μορφή [[Σφαίρα|σφαιρών]] ή [[Δακτύλιος|δακτυλίων]] [[Διάμετρος|διαμέτρου]] 3 - 10 χιλιοστόμετρα. Οι συνθήκες λειτουργείας είναι θερμοκρασία 200-300<sup>o</sup>C και πίεση 1 - 3 MPa. Για τη διατήρηση των παραπάνω θερμοκρασιών, το [[Ψυκτική μηχανή|ψυκτικό σύστημα]] του αντιδραστήρα παίζει νευραλγικό ρόλο. Με τη «γείρανση» του καταλύτη, η εκλεκτικότητα του αντιδραστήρα μειώνεται, με αποτέλεσμα να έχουμε περισσότερα εξωθερμικά παραπροϊόντα, δηλαδή διοξείδιο του άνθρακα.
===== Απορροφητήρας οξιρανίου =====
Αφού το αέριο ρεύμα εξέρχεται από τον κύριο αντιδραστήρα, περιέχει οξιράνιο (1–2%) και διοξείδιιο του άνθρακα (5%), ψύχεται. Μετά διέρχεται διαμέσου του απορροφητήρα οξιρανίου. Εδώ χρησιμοποιείται [[νερό]], ως απορροφητικό μέσο, που απορροφά την πλειονότητα του οξιρανίου, μαζί με κάποιες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα, αζώτου, αιθενίου, [[Μεθάνιο|μεθανίου]] και κάποιοων [[Αλδεΰδες|αλδεϋδών]], που προϋπήρχαν στο ρεύμα [[Ανακύκλωση|ανακύκλωσης]] ή παρήχθηκαν στον κύριο αντιδραστήρα. Επίσης, ένα μικρό ποσοστό του εισερχόμενου στον απορροφητήρα αερίου οξιρανίου (1 - 2‰) και απομακρύνεται συνεχόμενα (με καύση), για να εμποδιστεί η συσσώρευσή του μαζί με τα (σχετικά) αδρανή συστατικά, όπως άζωτο, [[αργό]] και [[αιθάνιο]] που βρέθηκαν ως προσμείξεις στα αντιδρώντα.
===== Απελευθερωτής οξιρανίου =====
Το παραπάνω αναφερώμενο υδάτινο ρεύμα, που είναι προϊόν της παραπάνω αναφερόμενης διεργασίας απορρόφησης, στέλνεται στον απελευθερωτή οξιρανίου. Εκεί, το οξιράνιο παραλαμβάνεται ως επιφανειακό προϊόν με το ρεύμα ανακύκλωσης, ενώ από τις περιοχές του πυθμένα παραλαμβάνεται η αποκαλούμενη «αιμοραγία γλυκόλης» (''‘glycol bleed’''). Το οξιράνιο απορροφάται ξανά από το ρεύμα ανακύκλωσης σε νέο υδατικό διάλυμα, αλλά αναπόφευκτα συμπαράγονται αιθυλενογλυκόλες (δηλαδή η [[1,2-αιθανοδιόλη]], η [[διαιθυλενογλυκόλη]] και οι άλλες [[Πολυαιθυλενογλυκόλη|πολυαιθυλενογλυκόλες]]). Για να αποφευκτεί η συσσώρευσή τους στο σύστημα, απομακρύνονται από τον συνεχώς από τον πυθμένα του απορροφητήρα οξιρανίου.
===== Στήλη απογύμνωσης και απόσταξης =====
Εδώ το υδατικό ρεύμα οξιρανίου «απογυμνώνεται» (''stripped off'') πρώτα από τα όποια χαμηλής θερμοκρασίας βρασμού συστατικά παρέμειναν μαζί του (επειδή επίσης είναι ελαφρύτερα από τις αιθυλενογλυκόλες) και μετά αποστάζεται, για να απελευθερωθεί από το νερό στο οποίο ήταν διαλυμένο.
===== Απορροφητήρας διοξειδίου του άνθρακα =====
Το αέριο ρεύμα ανακύκλωσης, που παραλαμβάνεται από τον κύριο αντιδραστήρα, συμπιέζεται και ένα υπορρεύμα τροφοδοτεί τον απορροφητήρα διοξειδίου του άνθρακα. Εκεί το διοξείδιο του άνθρακα διαλύεται σε θερμό υδατικό διάλυμα [[Ανθρακικό κάλιο|ανθρακικού καλίου]] (K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>), που λειτουργεί ως απορροφητικό μέσο για το διοξείδιο του άνθρακα. Η διάλυση διοξειδίου του άνθρακα σε αυτό το μέσο είναι τόσο [[Φυσικό φαινόμενο|φυσικό]], όσο και [[Χημική αντίδραση|χημικό φαινόμενο]], γιατί το διοξείδιο του άνθρακα αντιδρά με το ανθρακικό κάλιο (και με το νερό), παράγοντας [[όξινο ανθρακικό κάλιο]] (ΚHCO<sub>3</sub>):<div style="text-align: center;">
<math>\mathrm{CO_2 + K_2CO_3 + H_2O \xrightarrow{} 2KHCO_3}</math>
</div>
===== Απελευθερωτής διοξειδίου του άνθρακα =====
Το παραπάνω αναφερώμενο διάλυμα ανθρακικού καλίου, εμπλουτισμένο με το διοξείδιο του άνθρακα που απορρόφησε, στέλνεται στον απελευθερωτή διοξειδίου του άνθρακα, που απελευθερώνει το διοξείδιο του άνθρακα σε δύο (2) βήματα, που εναλλάσσονται. Στο βήμα #1 απομακρύνονται οι αέριοι υδρογονάνθρακες που συναπορροφήθηκαν, ενώ στο βήμα #2 ενεργοποιείται η «απογύμνωση» (''strip off'') του διοξειδίου του άνθρακα.
===== Παγκόσμια παραγωγή =====
Η παγκόσμια παραγωγή οξιρανίου ήταν [[20 (αριθμός)|20]] εκατομμύρια τόνοι το [[2009]],<ref name="Chemical Weekly, January 26, 2010">Chemical Weekly, 26 January 2010</ref> [[19 (αριθμός)|19]] εκατομμύρια τόνοι το [[2008]] και [[18 (αριθμός)|18]] εκατομμύρια τόνοι το [[2007]].<ref name="sri">{{cite web|url=http://www.sriconsulting.com/WP/Public/Reports/eo/|title=Ethylene Oxide|date=January 2009|work=WP Report|publisher=SRI Consulting|accessdate=29 September 2009}}</ref>
Το οξιράνιο βρίσκεται στη [[14 (αριθμός)|14]]<sup>η</sup> θέση των περισσότερο παραγώμενων οργανικών χημικών, με πρώτο το αιθένιο, με ετήσια παγκόσμια παραγωγή [[113 (αριθμός)|113]] εκατομύρια τόνους.<ref>{{cite web|url=http://www.sriconsulting.com/WP/Public/Reports/ethylene/|title=Ethylene|date=January 2009|work=WP Report|publisher=SRI Consulting|accessdate=29 September 2009}}</ref>
Η ''SRI'' προέβλεψε αύξηση της ζήτησης οξιρανίου κατά 4,4% ανά [[έτος]] για τη χρονική περίοδο 2008 - [[2013]] και 3% ετησίως για τη χρονική περίοδο 2013 - [[2018]].<ref name="sri" />
Το [[2004]], η παγκόσμια παραγωγή οξιρανίου ανά περιοχή ήταν ως ακολούθως<ref name="iars">{{cite book|url=http://monographs.iarc.fr/ENG/Monographs/vol97/|title=IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans|publisher=International Agency for Research on Cancer|year=2008|isbn=978-92-832-1297-3|location=Lyon|pages=185–287|chapter=Vol. 97. 1,3-Butadiene, Ethylene Oxide and Vinyl Halides (Vinyl Fluoride, Vinyl Chloride and Vinyl Bromide)}}</ref>
{| class="wikitable" style="width:95%;"
! align="center" width="40%" |Περιοχή
! align="center" width="30%" |Αριθμός μεγάλων παραγωγών
! align="center" width="30%" |Παραγωγή σε χιλιάδες τόνους
|-
|'''[[Βόρεια Αμερική]]'''[[Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής|ΗΠΑ]][[Καναδάς]][[Μεξικό]]
| style="text-align:center;" | '''16'''
10
3
3
| style="text-align:center;" |'''5.443'''4.009
1.084
350
|-
|'''[[Νότια Αμερική]]'''[[Βραζιλία]][[Βενεζουέλα]]
| style="text-align:center;" |'''3'''2
1
| style="text-align:center;" |'''394'''312
82
|-
|'''[[Ευρώπη]]'''
[[Βέλγιο]]
[[Γαλλία]][[Γερμανία]]
[[Ολλανδία]]
[[Ισπανία]]
[[Τουρκία]][[Ηνωμένο Βασίλειο|Ηνωμένο βασίλειο]][[Ανατολική Ευρώπη]]
| style="text-align:center;" |'''12+'''2
1
4
2
1
1
1
όχι δεδομένα
| style="text-align:center;" |'''3.905'''770
215
995
460
100
115
300
950
|-
|'''[[Μέση Ανατολή]]'''[[Ιράν]]
[[Κουβέιτ]]
[[Σαουδική Αραβία]]
| style="text-align:center;" |'''5'''2
1
2
| style="text-align:center;" |'''2.332'''201
350
1.781
|-
|[[Άπω Ανατολή]]
[[Κίνα]]
[[Ταϊβάν]]
[[Ινδία]]
[[Ινδονησία]][[Ιαπωνία]][[Μαλαισία]]
[[Νότια Κορέα]]
[[Σιγκαπούρη]]
| style="text-align:center;" |'''16+'''όχι δεδομένα
4
2
1
4
1
3
1
| style="text-align:center;" |'''4.991'''1.354
820
488
175
949
385
740
80
|}
=== Εναλλακτικές μέθοδοι ===
| |||