ثنائي ميثيل الكربونات مركب عضوي مهم يُستخدم على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية والطب والإلكترونيات وغيرها. ستقدم هذه المقالة شرحًا لعملية إنتاج ثنائي ميثيل الكربونات وطريقة تحضيره.

1. عملية إنتاج كربونات ثنائي الميثيل

يمكن تقسيم عملية إنتاج كربونات ثنائي الميثيل إلى نوعين: الطريقة الكيميائية والطريقة الفيزيائية.

1) الطريقة الكيميائية

معادلة تفاعل التركيب الكيميائي لكربونات ثنائي الميثيل هي: CH3OH+CO2 → CH3OCO2CH3

الميثانول هو المادة الخام لكربونات ثنائي الميثيل، وغاز الكربونات هو المادة المتفاعلة. تتطلب عملية التفاعل محفزًا.

هناك العديد من المحفزات، بما في ذلك هيدروكسيد الصوديوم، وأكسيد الكالسيوم، وأكسيد النحاس، والكربونات. يتميز إستر الكربونات بأفضل تأثير تحفيزي، ولكن اختيار المحفز يجب أن يأخذ في الاعتبار عوامل مثل التكلفة والبيئة.

تتضمن عملية إنتاج كربونات ثنائي الميثيل بشكل أساسي خطوات مثل تنقية الميثانول، وأكسدة الأكسجين، وتفاعل التسخين، والفصل/التقطير، وما إلى ذلك. أثناء عملية التفاعل، يلزم التحكم الصارم في المعلمات مثل درجة الحرارة والضغط ووقت التفاعل لتحسين العائد والنقاء.

2) الطريقة الفيزيائية

هناك طريقتان فيزيائيتان رئيسيتان لإنتاج كربونات ثنائي الميثيل: طريقة الامتصاص وطريقة الضغط.

تعتمد طريقة الامتصاص على استخدام الميثانول كمادة ماصة، وتتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون عند درجات حرارة منخفضة لإنتاج ثنائي ميثيل الكربونات. يمكن إعادة استخدام المادة الماصة، كما يمكن إعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون الناتج عن التفاعل، إلا أن معدل التفاعل بطيء واستهلاك الطاقة مرتفع.

يعتمد قانون الضغط على الخصائص الفيزيائية لثاني أكسيد الكربون للتلامس مع الميثانول تحت ضغط عالٍ، مما يُتيح تحضير ثنائي ميثيل الكربونات. تتميز هذه الطريقة بسرعة تفاعلها، لكنها تتطلب معدات ضغط عالية القدرة، كما أنها مكلفة.

إن الطريقتين المذكورتين أعلاه لهما مزاياها وعيوبها، ويمكن اختيارهما على أساس احتياجات التطبيق والعوامل الاقتصادية.

2. طريقة تحضير ثنائي ميثيل الكربونات

هناك طرق مختلفة لتحضير كربونات ثنائي الميثيل، وفيما يلي طريقتان شائعتا الاستخدام:

1) طريقة الميثانول

هذه هي الطريقة الأكثر شيوعًا لتحضير ثنائي ميثيل الكربونات. خطوات التشغيل المحددة هي كما يلي:

(1) أضف الميثانول وكربونات البوتاسيوم/كربونات الصوديوم، ثم قم بالتسخين إلى درجة حرارة التفاعل مع التحريك؛

(2) أضف ثاني أكسيد الكربون ببطء، واستمر في التحريك، ثم قم بالتبريد بعد اكتمال التفاعل؛

(3) استخدم قمع الفصل لفصل الخليط والحصول على كربونات ثنائي الميثيل.

تجدر الإشارة إلى أنه يجب التحكم في درجة الحرارة والضغط ووقت التفاعل، فضلاً عن نوع وكمية المحفز أثناء عملية التفاعل لتحسين العائد والنقاء.

2) طريقة أكسدة الأكسجين

بالإضافة إلى طريقة الميثانول، تُستخدم طريقة أكسدة الأكسجين أيضًا بشكل شائع لتحضير ثنائي ميثيل الكربونات. تتميز هذه الطريقة بسهولة التشغيل وإمكانية تحقيق إنتاج مستمر.

خطوات التشغيل المحددة هي كما يلي:

(1) أضف الميثانول والحفاز، ثم قم بالتسخين إلى درجة حرارة التفاعل مع التحريك؛

(2) أضف غاز الأكسجين إلى نظام التفاعل واستمر في التحريك؛

(3) فصل وتقطير وتنقية خليط التفاعل للحصول على كربونات ثنائي الميثيل.

تجدر الإشارة إلى أن طريقة أكسدة الأكسجين تتطلب التحكم في معلمات مثل معدل الإمداد ودرجة حرارة تفاعل غاز الأكسجين، بالإضافة إلى نسبة مكونات التفاعل، لتحسين العائد والنقاء.

من خلال مقدمة هذه المقالة، يُمكننا التعرّف على عملية إنتاج كربونات ثنائي الميثيل وطرق تحضيرها. بدءًا من البنية الجزيئية وصولًا إلى الوصف المُفصّل لعملية التفاعل وطريقة الإنتاج، قدّمنا منظومة معرفية شاملة ودقيقة. آمل أن تُلهم هذه المقالة القراء على التعلّم والبحث في هذا المجال.