اقرأ في هذا المقال
- ما هي تفاعلات الهلجنة في الألكانات؟
- ما علاقة القضايا البيئية بعمليات الهلجنة؟
- معالجة الميثان بالبروم والكلور
ما هي تفاعلات الهلجنة في الألكانات؟
تفاعل الهالوجين هو عبارة عن تفاعل كيميائي بين مادة وهالوجين يتم فيه دمج ذرة هالوجين واحدة أو أكثر في جزيئات المادة.
ما علاقة القضايا البيئية بعمليات الهلجنة؟
- استرجاع المنتج (عن طريق تجريد البخار من التيارات السائلة متبوعًا بإعادة التدوير إلى العملية).
- غسل الغاز الحمضي بمركب سهل الهالوجين ويفضل أن يكون مادة خام مستخدمة في العملية.
- امتصاص الغاز الحمضي في الماء لإعطاء حمض مائي والذي غالبًا ما يتبعه تنقية كاوية لحماية البيئة.
- غسل المكونات العضوية بالمذيبات العضوية.
- تكثيف المنتجات الثانوية العضوية لاستخدامها كمادة وسيطة في عملية أخرى.
تنشأ القضايا البيئية أيضًا مع تيارات المياه العادمة لأنّ التحلل البيولوجي (التحلل البيولوجي) للهيدروكربونات المهلجنة (خاصة المشتقات العطرية) يتناقص مع زيادة محتوى الهالوجين، فقط مشتقات الهيدروكربون المكلورة ذات الدرجة المنخفضة من الكلورة قابلة للتحلل في محطات معالجة مياه الصرف البيولوجية، ولكن فقط إذا كان تركيز مشتقات الهيدروكربون المكلور لا يتجاوز مستويات معينة.
قبل المعالجة البيولوجية، عادةً ما تتطلب مياه الصرف المحتوية على مركبات عضوية مكلورة تنقية أولية عن طريق التجريد والاستخلاص والامتصاص (باستخدام الكربون المنشط أو الراتنجات البوليمرية المناسبة)، يمكن تقليل تلوث مياه الصرف بشكل كبير عن طريق تجنب التبريد بالماء لغازات التفاعل لفصل كلوريد الهيدروجين (على سبيل المثال: في إنتاج مشتقات الإيثان المكلورة ومشتقات الإيثيلين المكلورة).
أخيرًا، قد تنشأ مواد النفايات الصلبة نتيجة لعملية الهالوجين من مصادر مثل مخلفات المفاعل أو المحفز المستهلك، يعتبر الحرق طريقة شائعة لتدمير المكونات العضوية للنفايات الصلبة، ولكن يجب إيلاء اهتمام كبير لظروف الحرق لتجنب تكون الديوكسينات وإذا تمّ استخدام الترميد، فهناك حاجة إلى عملية تنقية فعالة لغاز المداخن.
معالجة الميثان بالبروم والكلور
يشكل تطوير المحفزات التي يمكن أن تتجاوز قيود النشاط والانتقائية للهالوجين غير التحفيزي بوساطة جذرية للميثان تحديًا طويل الأمد، والذي يُظهر إمكانات كبيرة لتثمين هذا المورد المتاح بسهولة لإنتاج السلع، تشمل المواد الحاملة (الكوارتز، SiO2 ،SiC ،α-Al2O3 ،γ-Al2O3 والكربون)، المعادن النبيلة (Pt ، Pd و Ru)، أكاسيد المعادن (Fe2O3 و CeO2)، الكلوريدات (PdCl2 و CuCl2) وأكسجين فلوريد (TaOF3) المدعومة على ناقلات SiO2 ،γ-Al2O3، الكربون أو H-ZSM-5، أنظمة الكبريت (S-ZrO2 ، S-ZrO2-SBA-15 ، S-TiO2 ، S- Nb2O5 و S-Ta2O5 و Nafion) والزيوليت (3A و H-USY و H-MOR و H-SAPO-34 و H-BETA و H-ZSM-5)، في معالجة الميثان بالبروم والكلور في ظل ظروف مناسبة عمليًا ويكتسب نظرة ثاقبة لطبيعة التأثيرات التحفيزية كدالة للمحفز والهالوجين المختار.
كان نشاط الكلورة لطبقات المحفز المختلفة عند درجات حرارة منخفضة (473-523 كلفن) أعلى بمقدار 2-5.5 مرة مقارنةً بالمفاعل الفارغ ذي الحجم المماثل، بينما لم يتأثر معدل المعالجة بالبروم تقريبًا بالمواد الصلبة في نطاق درجة الحرارة بالكامل (643) –723 ك). باستثناء الزيوليت و Pt / الكربون، والتي شجعت تعدد الهالوجينات، كانت الانتقائية للهالوميثان على معظم المحفزات مماثلة لتلك الموجودة في التفاعلات غير الحفزية وكانت أعلى في المعالجة بالبروم (SCH3Br = 80-95٪ مقابل SCH3Cl = 52-90٪ عند XCH4 = 5-18٪).
إنّ تكوين أكاسيد الكربون (SCOx = 2-28٪) يعتمد على العديد من المواد في الكلورة وتقريباً جميع أنظمة المعالجة بالبروم يعني تحلل هالوميثان، والذي يؤدي عند درجات حرارة أعلى إلى فحم الكوك، أشارت البصمات الحركية إلى جانب التأثير الهامشي لنسبة Si: Al والأيونات المضادة وأنواع الألومنيوم ذات الإطار الإضافي على أداء محفز H-ZSM-5 الأكثر نشاطًا إلى أنّ كلورة الميثان على المواد المختلفة تحكمها آلية السلسلة الجذرية، مما يحد من نطاق كسر العلاقات الانتقائية – التحويلية من خلال تكييف حموضة المحفز ومع ذلك، فإنّ تعزيز نشاط الكلورة على الزيوليت الذي أعقب اعتمادًا شبيهًا بالبركان على حجم المسام الصغير مقترنًا بتأثير أكثر أهمية لبُسْط البلورات وحجم البلورات على توزيع المنتج، كشف الدور المهم لتأثيرات الحبس في هذا التفاعل، والتي قد يمهد الطريق للتقدم في إنتاج الكلوروميثان.
