فرآیند تولید مونو اتیلن گلایکول روش‌ها و فناوری‌ها

مونو اتیلن گلایکول، که به اختصار MEG نامیده می‌شود، یک ترکیب شیمیایی با فرمول C₂H₆O₂ است و به خانواده گلایکول‌ها تعلق دارد. این ماده یک الکل دو عاملی است که شامل دو گروه هیدروکسیل (-OH) در یک مولکول اتیلن می‌باشد. MEG به صورت مایع بی‌رنگ و بی‌بو عرضه می‌شود و با داشتن طعم شیرین و غلظت متوسط، از خاصیت چسبناک ملایمی برخوردار است.

این ترکیب شیمیایی کاربرد گسترده‌ای در صنایع مختلف از جمله تولید الیاف پلی‌استر، ضد یخ و خنک‌کننده‌ها، صنایع غذایی و دارویی و حتی برخی کاربردهای الکترونیکی دارد. MEG در صنعت خودرو، به‌ عنوان ماده ضدیخ در سیستم‌های خنک‌کننده و موتور خودروها استفاده می‌شود تا در فصول سرد از یخ زدگی جلوگیری کند. هم‌چنین این ماده به‌ دلیل قابلیت بالای حل شدن در آب و حلال‌های آلی، در فرآیندهای شیمیایی و تولید محصولات آرایشی و بهداشتی نیز کاربرد دارد.

مشخصات فنی مونو اتیلن گلایکول

مونو اتیلن گلایکول یک ماده شیمیایی با ویژگی‌های منحصر به‌فرد است که آن را برای استفاده صنعتی مناسب می‌سازد:

این خصوصیات، مونو اتیلن گلایکول را به گزینه‌ای مناسب برای صنایع متنوع از جمله پلی‌استر، ضدیخ، داروسازی و صنایع غذایی تبدیل کرده است.

تاریخچه تولید مونو اتیلن گلایکول

تاریخچه تولید MEG به سال ۱۸۵۹ میلادی بازمی‌گردد، زمانی که شیمیدان فرانسوی چارلز آدولف وورتز موفق شد اتیلن گلایکول را از طریق واکنش‌های اولیه صابون‌سازی تولید کند. اولین کارخانه بزرگ تولید این ماده در سال ۱۹۲۵ تأسیس شد و تولید صنعتی مونو اتیلن گلایکول آغاز گردید.

در دهه ۱۹۳۰، فرآیند تولید اتیلن گلایکول به دلیل پیچیدگی واکنش‌ها، محدود و هزینه‌بر بود. اما با پیشرفت‌های تکنولوژی شیمیایی و توسعه فرآیندهای کاتالیزوری، تولید MEG به شکل انبوه، اقتصادی و پایدار امکان‌پذیر شد. پس از جنگ جهانی دوم، با افزایش نیاز صنایع شیمیایی و خودرو، تولید این ماده به میزان قابل توجهی گسترش یافت؛ به طوری که امروزه مونو اتیلن گلایکول یکی از مواد اولیه کلیدی در صنایع شیمیایی و نساجی به شمار می‌رود.

فرآیند تولید مونو اتیلن گلایکول

تولید مونو اتیلن گلایکول معمولاً از طریق فرآیند اکسیداسیون اتیلن انجام می‌شود و شامل مراحل زیر است:

• اکسیداسیون اتیلن: ابتدا گاز اتیلن با استفاده از کاتالیست‌های خاص مانند نقره یا اکسید آلومینیوم اکسیده می‌شود تا اتیلن اکساید (EO) تشکیل شود.
• هیدراتاسیون اتیلن اکساید: سپس اتیلن اکساید نسبت به آب تحت شرایط کنترل ‌شده واکنش نشان می‌دهد و به MEG تبدیل می‌شود.
• تصفیه و خالص‌سازی: محصول حاصل از واکنش، پس از جداسازی ناخالصی‌ها و خلوص‌بخشی، آماده بسته‌بندی و استفاده صنعتی می‌شود.

این فرآیند با بهره‌گیری از فناوری‌های مدرن، امکان تولید MEG با کیفیت بالا و به صورت اقتصادی را فراهم می‌کند و نقش مهمی در تأمین مواد اولیه برای صنایع شیمیایی و نساجی ایفا می‌نماید.

تولید مونو اتیلن گلیکول با روش اکسیداسیون مستقیم اتیلن

در فرآیند تولید مونو اتیلن گلایکول به روش اکسیداسیون مستقیم اتیلن، هدف اصلی تبدیل اتیلن به اتیلن اکساید و سپس هیدرولیز آن برای تولید MEG است. این روش شامل مراحل مختلفی است که در ادامه به‌ طور خلاصه و با جزئیات به بررسی آن می‌پردازیم:

1. آماده‌سازی و واکنش گازها: در مرحله ابتدایی، گازهای اولیه شامل اتیلن، اکسیژن و سایر گازها، پیش‌گرم شده و به راکتور اتیلن اکساید وارد می‌شوند.
2. تولید اتیلن اکساید: بخشی از اتیلن به اتیلن اکساید تبدیل می‌شود و سپس این اتیلن اکساید از جریان گاز جدا و با آب استخراج می‌گردد.
3. سیستم حذف CO2: دی‌اکسید کربن حاصل از واکنش‌ها در طول فرآیند، با استفاده از محلول کربنات از جریان جدا می‌شود.
4. تفکیک و بازجذب اتیلن اکساید: در مرحله بعدی، اتیلن اکساید از آب جدا می‌شود و گلیکول‌های باقی‌مانده حذف می‌گردند.
5. واکنش و تبخیر گلیکول: این محلول به راکتور گلیکول هدایت شده و تحت شرایط کنترل ‌شده، اتیلن اکساید به مونو اتیلن گلایکول تبدیل می‌شود. سپس جریان خروجی از راکتور وارد سیستم تبخیر چندمرحله‌ای می‌گردد.
6. خشک‌سازی و تصفیه گلیکول: پس از تولید MEG،
7. تصفیه DEG و TEG: در پایان، دی‌اتیلن گلیکول (DEG) و تری‌اتیلن گلیکول (TEG) نیز از باقی‌مانده مواد جدا شده و عملیات تصفیه آغاز می‌گردد.

به این ترتیب، روش اکسیداسیون مستقیم اتیلن یک فرآیند دقیق و چندمرحله‌ای است که با کنترل دقیق دما، فشار و جریان‌های بازیافتی، مونو اتیلن گلایکول و سایر گلایکول‌های جانبی را با کیفیت بالا به‌ طور همزمان تولید می‌کند. این روش به دلیل بازده بالا و قابلیت جداسازی دقیق محصولات، یکی از رایج‌ترین روش‌های صنعتی برای تولید MEG در سطح جهانی محسوب می‌شود.

تکنولوژی‌های تولید اتیلن گلایکول از گاز سنتز

در سال‌های اخیر، روشی نوین برای تولید اتیلن گلایکول (MEG) در چین مطرح شده که مبتنی بر استفاده از گاز سنتز تولیدی از زغال‌سنگ است. در این فرآیند، ابتدا کربن مونوکسید موجود در گاز سنتز نسبت به متیل نیتریت واکنش نشان می‌دهد و دی‌متیل اکسالات (DMO) به‌ عنوان محصول واسطه تولید می‌شود.

سپس DMO در واحد هیدروژناسیون به هیدروژن واکنش نشان می‌دهد و به MEG تبدیل می‌شود. متانول مصرف‌شده در فرآیند بازیافت می‌شود تا دوباره برای تولید متیل نیتریت استفاده شود.

انتخاب کاتالیست هیدروژناسیون نقش مهمی در این فناوری دارد. کاتالیست‌های کروم‌داری که برای محیط زیست مضر هستند، با جایگزین‌هایی مثل Cu/SiO₂ که عملکرد بهینه دارند، تعویض می‌شوند. پس از تولید، MEG در واحد تقطیر خالص شده و کیفیت آن بهبود می‌یابد.

شرکت‌هایی مانند Fujian، Sinopec و Ube لیسانسور این فناوری هستند. هرچند این روش مزایای خاص خود را دارد، اما بررسی‌ها نشان می‌دهند که روش امگا شل در ایران اقتصادی‌تر و عملیاتی‌تر است. علاوه بر این، تاکنون هیچ واحد MEG بر پایه گاز طبیعی در جهان عملیاتی نشده است و نیازمند بررسی‌های فنی و اقتصادی دقیق می‌باشد.

4 پتروشیمی بزرگ تولیدکننده مونو اتیلن گلیکول (MEG) در ایران

در ایران چهار پتروشیمی اصلی در زمینه تولید مونو اتیلن گلایکول (MEG) فعالیت دارند که هر یک سهم قابل توجهی از بازار داخلی و صادراتی را به خود اختصاص داده‌اند.

1. پتروشیمی شازند اراک

این پتروشیمی، بزرگترین تولیدکننده MEG در کشور است و ظرفیت سالانه آن به 105 هزار تن می‌رسد. پتروشیمی شازند اراک علاوه بر MEG، دی اتیلن گلایکول (DEG) و تری اتیلن گلایکول (TEG) نیز تولید می‌کند و به دلیل کیفیت بالا و تنوع محصولات، یکی از موفق‌ترین پتروشیمی‌ها در تولید و فروش گلایکول‌ها محسوب می‌شود.

2. پتروشیمی فرساشیمی

پتروشیمی فرساشیمی با ظرفیت تولید سالانه 444 هزار تن اتیلن گلایکول، سهم 400 هزار تنی از تولید مونو اتیلن گلایکول دارد. تقریباً ۹۰ درصد تولیدات این پتروشیمی به بازارهای بین‌المللی آسیا و اروپا صادر می‌شود و تنها ۱۰ درصد آن برای تأمین نیاز داخلی است. محصولات این شرکت مطابق با استانداردهای شرکت لیسانسور شل تولید می‌شوند.

3. پتروشیمی مارون

این پتروشیمی که در سال ۱۳۷۷ تأسیس شد، با بهره‌برداری از واحد مگا الفین، سالانه ۱۱۰۰ هزار تن اتیلن تولید می‌کند و دارای سهم ۴۴۳ هزار تن گلایکول از جمله MEG، DEG و TEG است.

4. پتروشیمی مروارید

پتروشیمی مروارید واقع در منطقه ویژه اقتصادی انرژی پارس بوشهر، با ظرفیت سالانه ۵۰۰ هزار تن اتیلن و MEG، ۵۰ هزار تن DEG و ۳.۴ هزار تن TEG، سهم قابل توجهی از تولید مونو اتیلن گلایکول کشور را به خود اختصاص داده است. تمامی محصولات این پتروشیمی به صورت مایع تولید و عرضه می‌شوند.

چشم‌انداز بازار مونو اتیلن گلیکول (MEG)

بازار مونو اتیلن گلیکول (MEG) به دلیل کاربردهای گسترده در صنایع مختلف مانند نساجی، بسته‌بندی، لوازم آرایشی و بهداشتی، دارویی، مواد غذایی، خودرو و شیمیایی با رشد تقاضا مواجه است. MEG به‌ عنوان ماده اولیه کلیدی در تولید الیاف و فیلم‌های پلی‌استر، محصولات ضدیخ، خنک‌کننده‌ها و حلال‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. ویژگی‌هایی مانند دوام، مقاومت در برابر آب و استحکام، این ترکیب را به عاملی حیاتی برای نوآوری و توسعه صنعتی تبدیل کرده و پیش‌بینی می‌شود تقاضا برای MEG در سال‌های آینده روند صعودی داشته باشد.