উন্নত অনুঘটক ব্যবহার করে উচ্চ-বিশুদ্ধ ফরমালডিহাইড উৎপাদন

উচ্চ-বিশুদ্ধ ফরমালডিহাইড কেন গুরুত্বপূর্ণ: শিল্পগত চাহিদা এবং স্পেসিফিকেশন

শিল্পকাজের জন্য ফরম্যালডিহাইড প্রায় বিশুদ্ধ হতে হয়, ৯৯.৯% এর বেশি, না হলে পরে সমস্যা দেখা দেয় যা অর্থ খরচ করে। রেজিন তৈরির সময়, ৫০ পিপিএমের বেশি ফরমিক অ্যাসিডের ছোট্ট অংশও বড় সমস্যা তৈরি করে। রেজিন অতিরিক্ত পোলিমারাইজেশন শুরু করে, যা প্রতি ব্যাচ থেকে উৎপাদন প্রায় ১৫% কমিয়ে ফেলে। আর কী হয়? বর্জ্য বাড়লে কারখানার বর্জ্য নিষ্পত্তির বিল বাড়ে। ওষুধ তৈরির কাজে তাদের চেয়ে বেশি বিশুদ্ধ জিনিস দরকার। ওষুধ উৎপাদনে ব্যবহৃত ফরম্যালডিহাইডে ফরমিক অ্যাসিড ১০ পিপিএমের কম হতে হয়, না হলে অনুঘটকগুলি দূষিত হয়ে যায়। দূষিত ব্যাচ মাঝে মাঝে উৎপাদন সম্পূর্ণ বন্ধ করে দেয়। আঠালো এবং প্রকৌশল কাঠের পণ্যের ক্ষেত্রে ০.১% এর নিচে মেথানল রাখা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। না হলে পলিঅ্যাসিটাল তৈরি হয় এবং সেই গুরুত্বপূর্ণ কাঠামোগত বন্ধনগুলি দুর্বল করে দেয়। গাড়ি উৎপাদনকারী প্রতিষ্ঠানগুলিও এ বিষয়ে মনোযোগ দেয়। তাদের নির্গমন নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থায় এসসিআর ইউনিটগুলির জন্য ৯৯.৯৫% বিশুদ্ধ ফরম্যালডিহাইড দরকার। নিম্নমানের উপাদানে সালফার যৌগিক ৫০০ ঘন্টা কাজের পরে অনুঘটকের কার্যকারিতা প্রায় অর্ধেক কমিয়ে ফেলতে পারে। এই সব বিশুদ্ধতার প্রয়োজন বাস্তবে অনেক গুরুত্বপূর্ণ। এগুলি পণ্যের কার্যকারিতা, কোম্পানিগুলি নিয়ম মানার ক্ষেত্রে এবং চূড়ান্তভাবে অপারেশন লাভজনক থাকবে কিনা তা নির্ধারণ করে।

৯৯.৯% ফরমালডিহাইড বিশুদ্ধতা অর্জনের জন্য ক্যাটালিস্ট ডিজাইনের নীতি

আলট্রা-হাই-বিশুদ্ধ ফরমালডিহাইড (>৯৯.৯%) অর্জন করতে হলে এমন ক্যাটালিস্টের প্রয়োজন যা ফরমিক অ্যাসিড এবং কার্বন মনোক্সাইডের মতো উপজাত উৎপাদন রোধ করে মেথানলকে নির্বাচনমূলকভাবে রূপান্তরিত করে। শিল্প ব্যবস্থাগুলি রূপান্তর দক্ষতা এবং অশুদ্ধতা নিয়ন্ত্রণের মধ্যে ভারসাম্য রাখার জন্য সঠিক ধাতব অক্সাইড সংকর এবং কাঠামোগত প্রকৌশলের উপর নির্ভরশীল।

ফে-ম-ও এবং এজি-ভিত্তিক ক্যাটালিস্ট ব্যবহার করে নির্বাচনমূলক মেথানল জারণ

লোহা মলিবডেনাম অক্সাইড সিস্টেম, Fe2Mo3O12, ফিক্সড বেড রিয়েক্টরগুলির জন্য প্রায় স্ট্যান্ডার্ড হয়ে উঠেছে। এগুলি 350 থেকে 450 ডিগ্রি সেলসিয়াসের আশেপাশে সবচেয়ে ভালোভাবে কাজ করে, যেখানে এগুলি প্রায় 99.2% এর চমৎকার হারে মেথানলকে রূপান্তরিত করে। এদের কার্যকারিতার কারণ হল স্তরযুক্ত গঠন, যা মেথানলকে অতিরিক্ত পদক্ষেপ ছাড়াই ফরমালডিহাইডে রূপান্তরিত করার জন্য প্রয়োজনীয় অম্লীয় স্থানগুলি তৈরি করে। রূপার অনুঘটকগুলি আরেকটি বিকল্প, তবে এগুলির জন্য আরও বেশি তাপমাত্রা প্রয়োজন, প্রায় 600 ডিগ্রি সেলসিয়াস। উচ্চতর তাপমাত্রার প্রয়োজন হলেও, রূপা আরও ভালো ফলাফল দেয়, 99.5% নির্বাচনযোগ্যতা দেয়, কারণ এর পৃষ্ঠে CO2 পার্শ্ব বিক্রিয়া হিসাবে গঠন করার জন্য যথেষ্ট অক্সিজেন থাকে না। যখন অপারেটররা স্পেস ভেলোসিটি 0.5 প্রতি ঘন্টার নিচে রাখেন, তখন উভয় পদ্ধতিতেই ফরমালডিহাইড 99.9%-এর বেশি বিশুদ্ধতায় উৎপাদিত হয়, যা শিল্প প্রয়োগের জন্য এই সিস্টেমগুলিকে নির্ভরযোগ্য পছন্দ করে তোলে।

Mo-V-Te-Nb-O অনুঘটক: <5 ppm ফরমিক অ্যাসিড এবং 99.95% ফরমালডিহাইড বিশুদ্ধতা অর্জন

সামপ্রতিক মো-ভি-টি-এনবি-ও অনুঘটকগুলি কেবল কার্যকরী অ্যাসিডিক উপজাতীয় উৎপাদনগুলি অপসারণ করার কারণে ৯৯.৯৫% বিশুদ্ধতার মাত্রা অর্জন করেছে। এই উপাদানগুলি কেন এত কার্যকর? এদের বিশেষ অর্থোরম্বিক M1 পর্যায়ের গঠন সক্রিয় ভ্যানাডিয়াম সাইটগুলি পৃথক রাখে, যার ফলে মেথানল জারণের উপর কোনও বাধা ছাড়াই কাজ করা যায়। একই সময়ে, Te4+ অক্সিজেন মলিবডেনাম বন্ধনগুলি ফরমিক অ্যাসিডের মাত্রা নিয়ন্ত্রণ করে, মাত্র ৫ পিপিএম পর্যন্ত কমিয়ে আনে। ইন সিটু XRD ব্যবহার করে গবেষণায় আরও কিছু আকর্ষণীয় তথ্য পাওয়া গেছে। যখন V4+ থেকে V5+ এর অনুপাত প্রায় ১৫ থেকে ২০ শতাংশ আশেপাশে থাকে, তখন কার্বন জমা ন্যূনতম হয়ে যায়। এর অর্থ এই যে এই অনুঘটকগুলি প্রায় ৮,০০০ ঘন্টার বেশি সময় ধরে অবিচ্ছিন্নভাবে চালানো যেতে পারে। যখন আপনি পুরাতন ফে-মো অনুঘটকগুলির সাথে তুলনা করেন, যা প্রায় ৯২% বেশি অশুদ্ধতা রেখে যায়, তখন এটি কতটা পরিষ্কার করে তা বিবেচনা করলে এটি বেশ আশ্চর্যজনক। এই তথ্য Catalysis Today-এ ২০২৩ সালে প্রকাশিত হয়েছে।

উপ-পণ্যগুলি কমানোর সময় ফরমালডিহাইডের আয়তন সর্বোচ্চকরণ

ন্যানোস্ট্রাকটেড সাপোর্ট (মেসোপোরাস SiO₂, অ্যানাটেস TiO₂) অতিরিক্ত জারণ দমন করার জন্য

মেসোপোরাস সিলিকা ডাই-অক্সাইড এবং অ্যানাটেজ টাইটানিয়াম ডাই-অক্সাইডের মতো বিশেষ ন্যানোস্ট্রাকচার্ড উপকরণগুলি রাসায়নিক প্রক্রিয়ার সময় কতটা ফরমালডিহাইড তৈরি হচ্ছে তা নিয়ন্ত্রণ করতে উৎপাদকদের সাহায্য করে। এই উপকরণগুলি কাজ করে কারণ এদের প্রতি গ্রামে প্রায় 500 থেকে 800 বর্গমিটার পর্যন্ত বিশাল পৃষ্ঠতল আছে, পাশাপাশি প্রায় 2 থেকে 10 ন্যানোমিটার আকারের সমানভাবে স্থানচ্যুত ছিদ্র রয়েছে। এর মানে হল যে প্রভাবকের সক্রিয় অংশগুলি এই গঠনের ভিতরে ভৌতভাবে আবদ্ধ থাকে, যা কার্বন ডাই-অক্সাইড উৎপাদন করার পুরো পথ থেকে তাদের বাধা দেয়। ফলস্বরূপ, পুরনো পদ্ধতির তুলনায় এই উন্নত সাপোর্ট ব্যবহার করলে ফরমিক অ্যাসিড পার্শ্ব পণ্য হিসাবে উৎপাদিত হওয়া প্রায় 40 থেকে 60 শতাংশ কম হয়, যদিও ফরমালডিহাইড উৎপাদন 99 শতাংশের বেশি নির্বাচনযোগ্য থাকে। টাইটানিয়াম ডাই-অক্সাইডের নির্দিষ্ট অ্যানাটেজ রূপটি অক্সিজেনের গঠনে নির্দিষ্ট ফাঁকগুলির কারণে সিস্টেমের মধ্য দিয়ে ইলেকট্রন চলাচলকে আরও ভালো করে তোলে। এই বৈশিষ্ট্যটি 300 থেকে 400 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রার মধ্যে চলমান সাধারণ শিল্প পরিস্থিতিতেও অবাঞ্ছিত বিক্রিয়াগুলি ঘটা থেকে বাধা দেয়।

স্থিতিশীল পৃষ্ঠের অক্সিজেন নিয়ন্ত্রণের জন্য ইন সিটু DRIFTS এবং XRD এর মাধ্যমে Ce³⁺/Ce⁴⁺ অনুপাত সমানুপাতন

যখন আমরা ইন সিটু DRIFTS এবং XRD মত কৌশলগুলি ব্যবহার করে Ce³⁺/Ce⁴⁺ জারণ-বিজারণ জোড় অপ্টিমাইজ করি, তখন আমরা সেই বিরক্তিকর প্রতিক্রিয়াশীল অক্সিজেন প্রজাতিগুলিকে অনেক ভালোভাবে নিয়ন্ত্রণ করি। কিছু চতুর ডোপ্যান্ট ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের মাধ্যমে Ce³⁺/Ce⁴⁺-এর মধ্যে 0.7 থেকে 1.2 অনুপাত বজায় রাখা আসলে এমন অক্সিজেন ফাঁক তৈরি করে যা মেথানল অণুগুলিকে নির্দিষ্টভাবে আটকাতে পারে। যা আসলে খুব চমৎকার তা হল এই সেটআপ কার্বন জমা থেকেও লড়াই করে। রিয়েল-টাইম XRD ডেটা দেখার মাধ্যমে আমরা দেখতে পাই যে এই সুষম পদ্ধতি বিক্রিয়া চলাকালীন উৎসেচককে স্থিতিশীল রাখে, যা ফরমিক অ্যাসিডের অশুদ্ধতা 50 প্রতি মিলিয়নের নিচে কমিয়ে দেয়। এই পদ্ধতি মোটামুটি ভালো কাজ করে, এক পাসের মধ্যে প্রায় 92 থেকে 95 শতাংশ ফরমালডিহাইড উপজাত দেয় এবং প্রায় 99.9 শতাংশ বিশুদ্ধ পণ্যের গুণমান বজায় রাখে। এটা ঘটে কারণ পারঅক্সাইড সহজে গঠিত হয় না এবং অবাঞ্ছিত কার্বন জমা থাকার সম্ভাবনা কম থাকে।

ফিক্সড-বেড ফরমালডিহাইড রিয়াক্টরগুলিতে রূপান্তর এবং বিশুদ্ধতা সামঞ্জস্য করা

ফিক্সড বেড রিঅ্যাক্টরগুলি বৃহৎ পরিসরে ফরম্যালডিহাইড উৎপাদনের ক্ষেত্রে মূল ভূমিকা পালন করে, কারণ এগুলি পরিচালনা করা সহজ এবং খরচ কমাতে সাহায্য করে। কিন্তু সর্বোচ্চ সম্ভাব্য মেথানল রূপান্তর হার অর্জন করা এবং পণ্যের বিশুদ্ধতা 99.9% বা তার বেশি রাখা কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয়ে সতর্ক মনোযোগ প্রয়োজন। এই ধরনের ব্যবস্থায় তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ খুবই গুরুত্বপূর্ণ। যখন ক্যাটালিস্ট বেড জুড়ে তাপমাত্রার পার্থক্য প্রতি সেন্টিমিটারে প্রায় 5 ডিগ্রি সেলসিয়াস অতিক্রম করে, তখন গত বছর 'রিঅ্যাকশন ইঞ্জিনিয়ারিং জার্নাল'-এ প্রকাশিত গবেষণা অনুযায়ী আমরা ফরমিক অ্যাসিড দূষণ 50 পিপিএম-এর বেশি হওয়ার মতো অতিরিক্ত জারণের সমস্যা দেখতে পাই। অভ্যন্তরীণ কুলিং জ্যাকেটযুক্ত নবীকরণ করা মাল্টি টিউবুলার রিঅ্যাক্টর ডিজাইনগুলি তাপ নিয়ন্ত্রণে অনেক ভালো সাহায্য করে, যা অবাঞ্ছিত পার্শ্ব বিক্রিয়া কমায় এবং রূপান্তর হার প্রায় 97% এ রাখে। অক্সিজেন এবং মেথানলের মধ্যে সঠিক ভারসাম্য রাখা এতটাই গুরুত্বপূর্ণ। যদি অনুপাত 1.3 থেকে 1.5 এর নিচে নেমে যায়, তবে জারণ যথেষ্ট পরিমাণে ঘটে না এবং উৎপাদন হার 90% এর নিচে নেমে যায়। অতিরিক্ত অক্সিজেন কার্বন ডাই অক্সাইড তৈরি করে। বেশিরভাগ কারখানা উপাদানগুলির রিঅ্যাক্টরে থাকার সময়কাল সামঞ্জস্য করতে বাস্তব সময়ে গ্যাস ক্রোমাটোগ্রাফি বিশ্লেষণের উপর নির্ভর করে। আধ সেকেন্ডের কম সময়ের জন্য অবস্থানকাল কমিয়ে, উৎপাদন ক্ষমতা কমানো ছাড়াই উৎপাদকরা ফরমিক অ্যাসিডের মাত্রা 5 পিপিএম-এর অনেক নিচে রাখতে পারেন।

মূল অপ্টিমাইজেশন লিভার

• তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ : সিরামিক-সংকুল তাপ অপসারণ অঞ্চল অক্ষীয় তাপমাত্রা পরিবর্তনকে 70% হ্রাস করে
• ফিড গঠন : স্বয়ংক্রিয় অনুপাত নিয়ন্ত্রক ±0.05 এককের মধ্যে স্টয়কিওমেট্রিক নির্ভুলতা বজায় রাখে
• অনুঘটক স্তরবিন্যাস : স্তরযুক্ত Fe-Mo-O এবং Ag বিছানা ধারাবাহিকভাবে রূপান্তর এবং অশুদ্ধি পরিষ্কারকে অপ্টিমাইজ করে

এই সমন্বিত পদ্ধতি ফিক্সড-বেড সিস্টেমগুলিকে 99.95% ফরমালডিহাইড বিশুদ্ধতায় 3 ppm ফরমিক অ্যাসিড ঘনত্ব অর্জনের অনুমতি দেয়—আয়তনিক প্রবাহের তুলনায় কম থাকা সত্ত্বেও উপজাত নিয়ন্ত্রণে ফ্লুইডাইজড-বেড রিয়্যাক্টরগুলিকে ছাড়িয়ে যায়।

FAQ

শিল্প প্রয়োগে উচ্চ বিশুদ্ধতা সম্পন্ন ফরমালডিহাইডের তাৎপর্য কী?

উচ্চ বিশুদ্ধতা সম্পন্ন ফরমালডিহাইড অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ কারণ এটি আর্থিক উৎপাদনের ক্ষেত্রে কার্যকরী রজন উৎপাদন নিশ্চিত করে, ওষুধ উৎপাদনের অখণ্ডতা বজায় রাখে, প্রকৌশলী কাঠের পণ্যগুলিতে আঠার গুণমান উন্নত করে এবং অটোমোটিভ শিল্পে অনুঘটক বিষকরণ এবং কাঠামোগত বন্ধনের দুর্বলতা প্রতিরোধ করে নিঃসরণ নিয়ন্ত্রণকে উন্নত করে।

অনুঘটকগুলি কীভাবে 99.9% ফরমালডিহাইড বিশুদ্ধতা অর্জন করে?

ক্যাটালিস্টগুলি উপ-পণ্যগুলি দমন করে মেথানলকে নির্বাচনমূলকভাবে রূপান্তরিত করে অতি-উচ্চ-বিশুদ্ধ ফরমালডিহাইড অর্জন করে। শিল্প সিস্টেমগুলি দক্ষ রূপান্তর এবং অশুদ্ধতা নিয়ন্ত্রণের জন্য সঠিক ধাতব অক্সাইড সূত্র ব্যবহার করে।

ফরমালডিহাইড উৎপাদনে ন্যানোস্ট্রাকটেড সাপোর্টগুলির ভূমিকা কী?

মেসোপোরাস সিলিকা এবং অ্যানাটেস টাইটানিয়াম ডাই-অক্সাইডের মতো ন্যানোস্ট্রাকটেড সাপোর্টগুলি অতি-জারণ দমন করতে সাহায্য করে এবং ফরমিক অ্যাসিডের মতো অবাঞ্ছিত উপ-পণ্যগুলি কমায়, যখন ফরমালডিহাইডের উচ্চ আউটপুট এবং নির্বাচনমূলকতা বজায় রাখে।

বৃহৎ পরিসরে ফরমালডিহাইড উৎপাদনের জন্য ফিক্সেড-বেড রিয়্যাক্টরগুলি কেন পছন্দ করা হয়?

ফিক্সেড-বেড রিয়্যাক্টরগুলি তাদের সরলতা, খরচ-কার্যকারিতা এবং তাপমাত্রা, অক্সিজেন-মেথানল অনুপাত এবং আবাসন সময়গুলির সাবধানতাপূর্বক নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে উচ্চ মেথানল রূপান্তর হার এবং ফরমালডিহাইড বিশুদ্ধতা বজায় রাখার ক্ষমতার কারণে পছন্দ করা হয়।