हाल के वर्षों में, बढ़ती पर्यावरण संरक्षण आवश्यकताओं और स्वच्छ ईंधन की मांग में निरंतर वृद्धि के साथ, ईंधन इथेनॉल की बाजार मांग में काफी वृद्धि हुई है, जिससे इथेनॉल उत्पादन प्रौद्योगिकियों और प्रक्रियाओं का तेजी से विकास हो रहा है। चीनी शोधकर्ता निरंतर अनुसंधान और विकास के माध्यम से सक्रिय रूप से नई इथेनॉल उत्पादन प्रक्रियाओं और प्रौद्योगिकियों की खोज कर रहे हैं। पारंपरिक इथेनॉल उत्पादन प्रक्रियाएं मुख्य रूप से जैव किण्वन पर निर्भर करती हैं, जबकि आधुनिक प्रौद्योगिकियों में सी1 फीडस्टॉक्स पर आधारित एथिलीन हाइड्रेशन और कार्बोनिलेशन हाइड्रोजनीकरण मार्ग शामिल हैं। रासायनिक रूपांतरण के दृष्टिकोण से, व्यावसायिक रूप से उपलब्ध इथेनॉल उत्पादन प्रक्रियाओं में मुख्य रूप से तीन प्रकार शामिल हैं: शर्करा के माध्यम से बायोमास किण्वन, एथिलीन जलयोजन, और कार्बोनिलेशन {{6}ऑक्सीजन का हाइड्रोजनीकरण -युक्त यौगिक।
अनाज किण्वन विधि
इथेनॉल उत्पादन के लिए अनाज किण्वन सबसे प्रारंभिक विकसित विधि है और अभी भी इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, खासकर मादक पेय पदार्थों के उत्पादन में। इस विधि का मूल सिद्धांत यह है कि, किण्वन एजेंट की कार्रवाई के तहत, ग्लूकोज (C6H12O6) को खाना पकाने और पवित्रीकरण जैसी जैव रासायनिक प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से इथेनॉल में परिवर्तित किया जाता है। विशेष रूप से, कच्चे माल में स्टार्च को किण्वित शर्करा में परिवर्तित करने के लिए सबसे पहले एक पवित्रीकरण एजेंट (जैसे एसिड या एमाइलेज उत्प्रेरक) का उपयोग किया जाता है, जिसे बाद में किण्वन के माध्यम से इथेनॉल का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है। औद्योगिक अभ्यास में, स्टार्च को आम तौर पर शर्कराकरण प्राप्त करने के लिए स्टार्च {{6}शैक्रिफाइंग एंजाइमों के साथ पूर्व-उपचार किया जाता है, जो बाद के किण्वन के लिए आधार प्रदान करता है।
एथिलीन जलयोजन विधि
बुनियादी कार्बनिक संश्लेषण उद्योग की तेजी से विकसित हो रही जरूरतों को पूरा करने के लिए, इथेनॉल का उत्पादन करने के लिए सस्ती और व्यापक रूप से उपलब्ध कच्चे माल का उपयोग करना आवश्यक है। औद्योगिक रूप से, सबसे महत्वपूर्ण सिंथेटिक मार्ग एथिलीन हाइड्रेशन विधि है, जिसमें इथेनॉल का उत्पादन करने के लिए रासायनिक तरीकों का उपयोग करके एथिलीन को पानी के साथ प्रतिक्रिया करना शामिल है। इस विधि द्वारा प्राप्त उत्पाद को आमतौर पर सिंथेटिक इथेनॉल कहा जाता है, ताकि इसे पारंपरिक किण्वन विधियों द्वारा उत्पादित किण्वित इथेनॉल से अलग किया जा सके।
कार्बोनिलेशन न्यूनीकरण विधि
उत्प्रेरक प्रणाली की चरण स्थिति के आधार पर, मेथॉक्सी यौगिकों के कार्बोनिलेशन कटौती द्वारा इथेनॉल तैयार करने की प्रक्रिया को मुख्य रूप से दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है: एक पारंपरिक सजातीय उत्प्रेरक प्रक्रिया है, और दूसरी डाइमिथाइल ईथर विषम कार्बोनिलेशन कटौती प्रक्रिया है, जिसे 2017 में औद्योगिकीकृत किया गया था। हालांकि उत्प्रेरक प्रणाली अलग-अलग हैं, दोनों तरीकों की प्रतिक्रिया तंत्र सुसंगत हैं, दोनों में दो मुख्य चरण शामिल हैं: पहला, मेथॉक्सी यौगिक है एक एसिटाइल यौगिक उत्पन्न करने के लिए कार्बोनिलेटेड, और फिर इथेनॉल और संबंधित उपोत्पाद प्राप्त करने के लिए एसिटाइल यौगिक को कम किया जाता है। पहला कदम, कार्बोनिलेशन प्रतिक्रिया के माध्यम से C1 ऑक्सीजन युक्त यौगिकों की कार्बन श्रृंखला को C2 ऑक्सीजन युक्त यौगिकों तक विस्तारित करना, पूरी प्रक्रिया की कुंजी है और विभिन्न कार्बोनिलेशन कटौती मार्गों के माध्यम से इथेनॉल के उत्पादन की तकनीकी और आर्थिक व्यवहार्यता को सीधे निर्धारित करता है।
सिनगैस कैटलिसिस
सिनगैस से इथेनॉल का प्रत्यक्ष उत्प्रेरक उत्पादन कोयला आधारित इथेनॉल उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण मार्गों में से एक है। यह तकनीक कच्चे माल के रूप में सिनगैस (CO + H2) का उपयोग करती है, इसे उत्प्रेरक की कार्रवाई के तहत सीधे कम कार्बन मिश्रित अल्कोहल, मुख्य रूप से इथेनॉल में परिवर्तित करती है। इसकी मुख्य तकनीक उच्च प्रदर्शन उत्प्रेरक के विकास और चयन में निहित है। कोयला आधारित सिनगैस की जटिल संरचना के कारण, यह प्रक्रिया उत्प्रेरक की अनुकूलनशीलता, स्थिरता और विषाक्तता विरोधी पर उच्च मांग रखती है। औद्योगिक अनुप्रयोगों में, कार्बन मोनोऑक्साइड रूपांतरण और इथेनॉल चयनात्मकता में सुधार के लिए उत्प्रेरक की आवश्यकता होती है।
मिथाइल एसीटेट हाइड्रोजनीकरण
हाल के वर्षों में, मिथाइल एसीटेट से इथेनॉल प्रौद्योगिकी के हाइड्रोजनीकरण ने घरेलू और अंतरराष्ट्रीय स्तर पर शोधकर्ताओं का व्यापक ध्यान आकर्षित किया है। इस प्रतिक्रिया में उपयोग किए जाने वाले उत्प्रेरकों को मुख्य रूप से दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: एक उत्कृष्ट धातु आधारित उत्प्रेरक है, जो रूथेनियम (आरयू), रोडियम (आरएच), पैलेडियम (पीडी), और प्लैटिनम (पीटी) द्वारा दर्शाया गया है; दूसरी गैर-{2}}उत्कृष्ट धातु प्रणालियाँ हैं, जो तांबे-आधारित उत्प्रेरकों द्वारा दर्शायी जाती हैं।
