أساليب إعداد التولوين

التولوين ، المعروف أيضا باسم ميثيل بنزين ، هو هيدروكربون عطري يستخدم على نطاق واسع في الصناعة الكيميائية. تعتبر مادة أولية أساسية في إنتاج مختلف المواد الكيميائية والمواد مثل البنزين والمتفجرات والأصباغ والمذيبات. فهم الـأساليب إعداد التولوينمهم للأغراض الأكاديمية والتطبيقات الصناعية على حد سواء. في هذه المقالة ، سنغوص في العديد من الطرق الأساسية المستخدمة لإنتاج التولوين ، ونناقش مبادئ كل طريقة وأهميتها الصناعية.

1.إصلاح محفز النفتا النفطي

واحدة من الأكثر شيوعاأساليب إعداد التولوينيشمل الإصلاح التحفيزي للنفتا البترولي ، وهي عملية تستخدم على نطاق واسع في صناعة البتروكيماويات. خلال هذه العملية ، يتعرض النفتا ، وهو مزيج من الهيدروكربونات ، لدرجات حرارة عالية (حوالي 500 درجة مئوية) في وجود محفزات البلاتين أو الرينيوم. تسهل هذه الظروف تفاعلات إزالة الهيدروجين والتدوير التي تحول الهيدروكربونات الأليفاتية إلى هيدروكربونات عطرية مثل التولوين والبنزين والزيلين (مجموعة BTX).

هذه الطريقة عالية الكفاءة وتشكل العمود الفقري لإنتاج التولوين في العديد من مصافي النفط ، حيث يمكن إصلاح المنتج الثانوي للنفتا من تقطير النفط الخام مباشرة لإنتاج هيدروكربونات عطرية في إنتاجية عالية.

المزايا:

• غلة عالية من المركبات العطرية.
• يعيد تدوير المنتجات الثانوية لتكرير النفط الخام.
• مناسبة للإنتاج على نطاق واسع.

2.فريدل-الحرف الألكل

طريقة أخرى معروفة هيفريدل-الحرف الألكلأو بنزين. في هذه العملية ، يتفاعل البنزين مع هاليد الميثيل (مثل كلوريد الميثيل) في وجود محفز حمض لوي ، عادة كلوريد الألومنيوم (AlCl3). وهذا يؤدي إلى استبدال ذرة الهيدروجين على حلقة البنزين بمجموعة ميثيل ، وتشكيل التولوين.

تستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع في الأماكن المختبرية بسبب بساطتها وتعدد استخداماتها في إدخال مجموعات ألكيل مختلفة إلى المركبات العطرية. ومع ذلك ، فإنه أقل استخدامًا لإنتاج التولوين الصناعي بسبب توليد المنتجات الثانوية غير المرغوب فيها والحاجة إلى محفز باهظ الثمن ومسبب للتآكل.

المزايا:

• خصوصية عالية للألكيلة.
• فعالة في إعدادات المختبر التي تسيطر عليها.

عيوب:

• تنتج المنتجات الثانوية وتتطلب تنقية واسعة النطاق.
• استخدام مواد خطرة مثل AlCl3 ومانحي الميثيل المهلجنة.

3.مثيلة البنزين

ميثيل البنزين هو تقنية بارزة أخرى لإعداد التولوين. تتضمن هذه العملية تفاعل البنزين مع الميثانول (أو عوامل ميثليتينج أخرى) في وجود محفز ، مثل زيوليت أو سيليكات الألومنيوم. تحل مجموعة الميثيل من الميثانول محل ذرة هيدروجين واحدة في حلقة البنزين ، مما يؤدي إلى تكوين التولوين.

هذه الطريقة فعالة نسبيًا ويمكن قياسها للتطبيقات الصناعية. ميزة واحدة من هذا النهج هو أنه يستخدم الميثانول ، المواد الخام الرخيصة والمتاحة على نطاق واسع. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن ضبط العملية عن طريق ضبط معلمات التفاعل مثل درجة الحرارة والضغط لزيادة ناتج التولوين.

المزايا:

• مواد خام فعالة من حيث التكلفة.
• انتقائية عالية للتولوين.
• شروط عملية مرنة للتحسين.

4.تقطير قطران الفحم

ويمكن أيضا الحصول على التولوين كمنتج ثانوي من تقطيرقطران فحممادة يتم إنتاجها أثناء تفحيم الفحم في أفران فحم الكوك. قطران الفحم يحتوي على مجموعة من الهيدروكربونات العطرية ، بما في ذلك البنزين والتولوين والزيلين. من خلال التقطير التجزيئي ، يمكن فصل التولوين عن الخليط.

على الرغم من أن هذه الطريقة ليست شائعة الاستخدام في البيئات الصناعية الحديثة بسبب انخفاض استخدام الفحم ، إلا أنها لا تزال تلعب دورًا مهمًا في المناطق التي تنتشر فيها معالجة الفحم. يوفر استخدام تقطير قطران الفحم مصدرًا ثانويًا للتولوين ، مكمل الإنتاج من الطرق القائمة على النفط.

المزايا:

• تستخدم المنتجات الثانوية من صناعات الفحم.
• قابلة للحياة اقتصاديًا في المناطق التي تعتمد على الفحم.

عيوب:

• قابلية محدودة للتوسع في المناطق التي ينخفض فيها استخدام الفحم.
• يتطلب عمليات فصل واسعة النطاق.

خاتمة

الـأساليب إعداد التولوينتختلف بشكل كبير من حيث الكفاءة والتكلفة وقابلية التوسع. الإصلاح التحفيزي للنفتا هو العملية الصناعية الأكثر انتشارًا ، خاصة في الصناعات البتروكيماوية ، نظرًا لعائدها المرتفع وتكاملها مع تكرير النفط الخام. على النقيض من ذلك ، فإن أساليب مثل ألكيلة الحرف اليدوية وميثيل البنزين هي أكثر ملاءمة للإنتاج على نطاق المختبر أو العمليات الصناعية المتخصصة. لا يزال تقطير قطران الفحم ، أقل شيوعًا اليوم ، مصدرًا تاريخيًا مهمًا للتولوين. كل طريقة لها مزاياها وعيوبها ، مما يجعل اختيار طريقة الإعداد يعتمد على السياق الصناعي المحدد وتوافر الموارد.

من خلال فهم تقنيات التحضير هذه ، يمكن للصناعات تحسين إنتاج التولوين ، وضمان استخدامه بكفاءة في تطبيقات مختلفة مثل إنتاج المذيبات ، وتوليف الأصباغ ، والأدوية ، والمتفجرات.