دانلود مقاله متیل ترشری

رمتیل ترشری بوتیل اتر MTBE جایگزینی است برای تتیرااتیل سرب که علاوه بر آن که میزان بهسوزی بنزین را بالا می‌برد همچنین اثرات زیست محیطی آن نیز نه تنها مخرب نیست بلکه با استفاده صحیح از آن و نیز تصفیه‌ی پسابهای حاصل از آن می‌توان آن را یک ناجی برای محیط زیست دانست.

در گذشته از این ماده استفاده‌ی غیر اصولی صورت گرفته است ولی با توجه به مشکلاتی که استفاده‌ی نادرستی از این ماده به بار آورده است امروزه روشهای حذف MTBE از پسابهای صنعتی به عنوان یکی از مهمترین پروژهای تحقیقاتی دنیا مطرح می‌باشد.

در این پروژه ابتدا به معرفی MTBE می‌پردازیم، سپس چگونگی تولید و طراحی آن را بررسی می‌کنیم و در نهایت روشهای مختلف حذف آن را از داخل آب و پساب بررسی خواهیم کرد.

معرفی MTBE:
متیل ترشری بوتیل اتر یا Z متوکسی Z- متیل پروپان یا همان MTBE برای اولین بار در سال 1904 سنتز و تهیه شد.

[1]

مطالعات گسترده‌ای که توسط امریکای‌ها در طی جنگ جهانی دوم صورت گرفت بیانگر آن بود که MTBE می‌تواند نقش بسیار مهمی در بالا رفتن عدد اکتان و در نتیجه بهسوزی فرآورده های سوختی شود.[2]
با این وجود تا سال 1973 که اولین کارخانه‌های تجاری تولید MTBE به طور رسمی در ایتالیا به جریان افتاد، از MTBE برای بالا بردن میزان بهسوزی استفاده نمی‌شد.
کاهش دادن میزان سرب موجود در بنزین در خلال سالهای 1970 منجربه افزایش سریع تقاضا برای پیدا کردن ماده‌ای به عنوان بالابرنده‌ی عدد اکتان شد، و همین عامل باعث شد تا عرضه‌ی MTBE افزایش چشمگیر‌ی یابد.

درحال حاضر MTBE از واکنش میان ایزوبوتان و متانول تولید می‌شود.

در سال، 1987، MTBE با تولید 106×106 تن در سال در رتبه‌ی 32 تولید مواد شیمیایی در آمریکا قرار گرفت که نشان دهنده‌‌ی رشد سریع تولید MTBE در سراسر جهان بود.[3]
هم چنین تصمیمات سیاسی اتخاذ شده در مورد کیفیت بنزین مانند محدودیت ترکیبات آرومایتک و محدودیت فشار بخار نقش مهمی در افزایش تقاضا برای MTBE داشته است.


Table 1.Vapor pressure, and water miscibility of MTBE
Temperature, oC Vapor pressure, kpe Density,g/cm3 Miscibility
Water in MTBE, wt % MTBE in water, wt %
0 10.8 0.7613 1.19 7.3
10 17.4 0.7510 1.22 5.0
12 0.7489
15 0.7458
20 26.8 0.7407 1.28 3.3
30 40.6 0.7304 1.36 2.2
40 60.5 1.47 1.5
Table 2.

Binary azeotropes with MTBE
Azeotrope bp.oC MTBE content, wt %
MTBE – water 52.6 96*
MTBE – methanol 51.6 86
MTBE – methanol (1.0 MPa) 130 68
MTBE – methanol (2.5 MPa) 175 54
*Codensate separates into two phases
خصوصیات شیمیایی و فیزیکی:
خصوصیات فیزیکی متیل ترشدی بوتیل اتر ماده‌ای بی رنگ است که به راحتی به صورت مایع جاری می‌شود و در خواصی مشابه به terpen ها مانند odor دارد.

مهمترین خواص فیزیکی MTBE در جدول زیر آورده شده است.
فشار بخار، وانستید و حل پذیری درآب و هم چنین میزان ترکیب شدن و نقطه‌ی جوش آزئوتروپ های آبی و متانولی در جدولهای فوق ارائه شده است.[4]
متیل ترشری بوتیل اتر حلالیت نامحدود و مناسبی در تمامی حلالهای معمولی آلی و هیدروکربنی دارد.

خصوصیات شیمیایی
متیل ترشری بوتیل اتر در محیطهای آلکانی، طبیعی و ضعیف اسیدی بسیار پایدار است.

ولی در حضور اسیدهای قوی MTBE به متانول و ایزوبوتان تجزیه می‌شود.
متیل ترشری بوتیل اتر در محیطهای آلکانی، طبیعی و ضعیف اسیدی بسیار پایدار است.

ولی در حضور اسیدهای قوی MTBE به متانول و ایزوبوتان تجزیه می‌شود.

منابع و مواد خام: ایزوبوتانی راکه به عنوان خوراک برای تولید MTBE مورد استفاده قرار می‌گیرد از منابع زیر تهیه می‌کنند.[5] ایزوبوتان به raffinate I (رجوع شود به جدول 3) که از کراکینگ بخار بدست می‌آید.

40% ازاین جریان در سطح جهانی برای تهیه‌ی MTBE مورد استفاده قرار می‌گیرد و این درحالی است که 24% از MTBE تولیدی درجهان در حال حاضر از این طریق تأمین می‌شود.[6] ایزوبوتان به شکل بوتن ـ بوتان (BB) که از کراکینگ سیالات کاتالاسیتی بدست می‌آید.

به این خوراکها، خوراکهای FCC-BB نیز می‌گویند.

28% از MTBE تولیدی در جهان درحال حاضر از این راه تولید می‌شود.

ایزوبوتان به شکل ایزوبوتان هیدروژن زدایی شده که از پالایشگاهها و میدانهای بوتانی بدست می‌آید.

12% از MTBE تهیه شده در جهان نیز از این طریق بدست می‌آید.

ایزوبوتان حاصل از هیدروژن زدایی ترشری بوتانول که از سنتز اکسید پروپیلن بدست می‌آید 36% منابع جهانی برای تولید MTBE به این روش اختصاص دارد.

به دلیل افزایش روز افزون تقاضا برای MTBE، منبع اولیه‌ای که ممکن است در آینده مورد استفاده قرار گیرد منابع FCC-BB است.

از طرف دیگر هرگونه توسعه‌ی اضافی ـ منوط به افزایش منابع raffinate I است که منجربه، حاصل شدن ساختارهای کراکینگ جدیدی می‌شود.

منابع بوتانی با توجه به اهمیتشان دچار رشد فزاینده‌ای شدند.

FCC-BB , Raffinate I ها می‌توانند به طور مستقیم در سنتز MTBE شرکت کنند، درحالی که ایزوبوتان های نوع سوم باید هیدروژن زدایی شوند.

The same holds true for field butanes after Isomerization of the n- butane fractin to isobutone تعداد زیادی از فرآیندهای صنعتی وجود دارند که می‌توانند برای این منظور مورد استفاده قرار بگیرند.[7] – [13] به عنوان مثال برای ایزومریزاسیون ابتدایی بوتان، فرآیند B utamer معمول ترین روش می‌باشد ویا برای هیدروژن زدایی بوتان فرآیندهای Catofin و Olefen و هم چنین فرآیندهای LIT/SP در حال حاضر دارای اهمیت صنعتی بسیاری هستند.

برای تولید MTBE از ترشری بوتانول [14] ، ایزوبوتان ابتدا باید پیش از آنکه در فرآیند تولید اتر شرکت کند به وسیله‌ی عناصر آبی گرفته شده از الکل تجزیه شود.

سنتز MTBE از ایزوبوتانول [15] که از طریق سنتز گاز نیز قابل دسترسی می‌باشد از اولین یافته های آکادمیک دراین زمینه بود.

متانول دومین شرکت کننده‌ی در سنتز تولید MTBE می‌باشد، که درجه‌ی خلوص بالای 99.9% به طور مستقیم در سنتز اتر شرکت می‌کند بدون آنکه هیچ ماده‌ی افزودنی دیگری به آن اضافه شود.

ظرفیت متانول قابل دستیابی در سال 1993 باعث شد تا تولید MTBE به میزان معادل T/a 106×14 برسد که آماری قابل توجه و جالب بود.[16] تولید: متیل ترشری بوتیل اتر را میتوان از افزودن اسیدهای کاتالیستی افزودنی متانول به ایزوبوتان تهیه کرد.[17] معمول ترین و بهترین کاتالیستها، اسیدهای جامد مانند [18] bentonit می‌باشد و خصوصاٌ رزینهای اسیدی که تغییر یونی داشته شده اند.

[19] این واکنش یک واکنش گرمازای ضعیف می‌باشد که گرمای حاصل از آن چیزی در حدود می‌باشد.[20] این واکنش می‌تواند درمخلوطی ازفازهای مایع و گاز رخ دهد و باید به طور اختصاصی در فاز مایع انجام گیرد.

در فاز مخلوط تشکیل MTBE را می‌توان با استفاده از مدل لانگمویر – هینشل دود [21] توجیه کرد.

در فاز مایع خالص استفاده از مدل ریدیل ـ الی [22] سبب می‌شود تا نتایج بهتری حاصل شود.

اما نکته‌ی مهمی که باید در نظر گرفت این است که ثابت های فرض شده در دماهای مختلف می‌توانند نقش تعیین کننده‌ای داشته باشند به عنوان مثال در صورتی که مقدار مساوی از مولهای متانول و ایزوبوتان در دست است می‌توان انتظار تبدیل 92% از ایزوبوتان را داشت.

متانول اضافی که در واکنش تولید MTBE مورد استفاده قرار می‌گیرد تنها برای افزایش میزان تبدیل ایزوبوتان به کار نمی رود بلکه یکی دیگر از نقشهای مهم آن جلوگیری از باز گشت ایزومرها و یا به اصطلاح dimerization است .

به اضافی هر یک مولار اضافی متانول میزان تبدیل در تولید MTBE تقریباٌ 100% است.

اولین فرآیندهایی که برای تهیه‌ی MTBE مورد استفاده قرار می‌گرفت فرآیندهای [25] Snamprogetti و [27] , [26] Huls بودند.

ولی در سالهای اخیر فرآیند های [28] Arco و همچنین IFP/CR8L نیز تأسیس و پایه گذاری شده اند.

دیگر فرآیندهای صنعتی که برای تولید MTBE مورد استفاده قرار می‌گیرند به وسیله شرکتهای DEA [30] و[31] Shell و [32] Phillips petroleam و [33] Sumitomo بنا نهاده شده اند.

به طور کلی 54 کارخانه در شرکت تولید MTBE به ظرفیت 106 t×7.3 در حال حاضر در جریان هستند.[34] تشریح فرآیند: کلیه‌ی فرآیندهای ذکر شده به طور کلی تحت تأثیر واکنش ایزوبوتان با یک درصد مولی اضافه معین از متانول در محیط اسیدی و دردمای 50-90OC انجام می‌پذیرد.

در فرآیندهای Arco , Huls , Snaumprogetti فشار در قسمت واکنش طوری انتخاب میشوند که واکنش دهنده های بالای کاتالیست درفاز مایع وارد بخش واکنش شوند reaction section که این فشار در حدود MPa 1.0-1.5 است.

این عمل سبب می‌شود تا تشکیل MTBE گزینشی تر انجام گیرد و علاوه بر آن عمر سرویس دهی کتالیست نیز افزایش می‌یابد.

به عنوان مثال در کارخانه‌ای که در شهر مارل قرار گرفته است و از روش Huls استفاده می‌کند اولین کاتالیستی که در سال 1978 برای اولین بار مورد استفاده قرار گرفت هنوز نیز مورد بهره برداری قرار می‌گیرد.

طراحی بخش واکنش تابع میزان حرارت انتقال یافته در اثر واکنش و هم چنین میزان ایزوبوتان در خوراک ورودی میباشد.

در اولین دسته از فرآیندهایی که به آنها اشاره شد یعنی فرآنیدهای Snamprogetti , Huls ,Arco رآکتورهای آدیاباتیک همواره از خوارکهای نوع FCC-BB تغذیه می‌کنند؛ در غیر اینصورت و اگر خوراکهای به صورت raffinatel مورد استفاده قرار بگیرد فرآیندهای Snamprogetti , Hals به دلیل مهندسی طراحی و فرآیندی ترجیح می‌دهند تا از رآکتورهای نوع tubular استفاده کنند، درحالی که در فرآیندهای Arco از رآکتورهای بازگشتی (Recycle Reactor) استفاده میشود.

از طرف دیگر در فرآیندهای IFP/CR8L رآکتورهای آدیاباتیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند که در کنار بازگرداندن ایزوبوتان میدان تبدیل قابل قبولی در حدود 85% دارند.

در این نوع فرآیندها گرمای حاصل از واکنش از طریق یک تصعید کننده‌ی موضعی C4 هیدروکربنی انتقال داده میشود.

با این وجود این فرآیندهای طراحی شده همچنان مقدار قابل توجهی از مواد اولیه را هدر میدهند و باز دهی کاملی ندارند.

ولی اخیراٌ و با استفاده از روشهای نوینتری می‌توان تا 97% از ایزوبوتان اولیه را تبدیل کرد.

این روشها همان استفاده از مرحله‌ی تقطیر که تا لیستهای پسماند است.

پیکر بندی فضایی کاتالیستها در برج ها توسط CR8L توسعه پیدا کرد.

براین اساس یک مرحله‌ی مشابه تقطیر کاتالیستی که در فرآیندهای MTBE به کار گرفته می‌شود توسعه پیدا کرده با این وجود دراین فرآیند، یک فرآیند تجاری و سود دهنده است.[36] بخش پالایشگاهی .

Refining Section برای پاک کردن و زودودن C4های هیدروکربنی که در واکنش تبدیل به MTBE شرکت نکرده اند از تقطیر استفاده می‌شود.

متانول اضافی در تقطیر به صورت یک آزئوتروپ ظاهر می‌شود، البته نوع این آزئوتروپ بستگی به فشار برج دارد، به عنوان مثال در فشار p=0.6 mpa این آزئوتروپ حاوی 2-4 درصد وزنی متانول می‌باشد.

این متانول در می‌توان به وسیله‌ی شستشوی با آب کاملاٌ پاک کرد و از بین برد.

مقدار قابل قبول متانول باقیمانده در حدود 2ooppm است.

بازیافت متانول به وسیله روش غربال مولکولی نیز یکی از روشهای قابل قبول است.[37] این 2ooppm باقیمانده که مجموع متانول و دی متیل اتر میباشد مقدار بسیار محدود و کمی است ولی می‌توان به وسیله‌ی واحد حذف مولکولی پسماند آن را از بوتان شکسته شده جدا کرد.

به طور کلی مقدار زیادی متانول (متانول اضافی) به طور طبیعی میزان تبدیل ایزوبوتان را افزایش می‌دهد اما از طرفی متانول اضافی به صورت غیر قابل دسترسی در MTBE باقی می‌ماند.

با این وجود می‌توان این مقدار اضافی را با استفاده از تقطیر جداسازی کرد، به عنوان مثال در آزئوتروپ MTBE با مقدار بسیار کمی متانول [39] این عمل تنها منجربه تولید MTBE با درجه‌ی خلوص بالای 99.7% نمی شود بلکه سبب می‌شود تا میزان تبدیل ایزوبوتان نیز تا 98 درصد بالا برود.

در اکثر کارخانجات صنعتی، میزان تبدیل مناسب برای ایزوبوتان مقداری درحدود 95-97 است.

از بوتان باقیمانده به طور عمده در تولید بنزینهای آکلیلی استفاده می‌شود و با اینکه دوباره به خردکنها بازگردانده شده و در نهایت آنها را می‌سوزانند.

اگر از این مقدار باقی مانده برای اهداف شیمیایی دیگر به عنوان مثال تولید پلیمرهای 1- بوتان استفاده شود میزان تبدیل ایزوبوتان به طور غیر منتظره‌ای افزایش پیدا می‌کند.

در فر آیند تولید MTBE به روش Hulls این امر در دو مرحله منجر به آن می‌شود که میزان تبدیل ایزوبوتان در حدود 99% باشد.

ساختار مواد Construction Materials به علت آنکه در تولید MTBE در هیچ یک از ساختارها از پوششهای خورنده استفاده نمی شود.

بنابراین در هیچ کدام از قسمتها شاهد تجزیه‌ی کاتالیستی نیستیم.

ضمن آنکه اکثر کارخانه از فولادهای استاندارد شده بهره میبرند.

حفاظت زیست محیطی: مواد جزئی که در مجاورت MTBE تولید می‌شود اگر به عنوان افزاینده به بنزین مورد استفاده قرار بگیرند نیازی به زدودن و محافظت خاصی ندارند.

کاتالیستها را نیز می‌توان مجدداٌ مورد استفاده و بهره برداری قرار داد بنابراین هیچ مشکل زیست محیطی از لحاظ تولید MTBE وجود ندارد.

اما چون MTBE در آب محلول است، بزرگترین نگرانی آلودگی آبهای زیرزمینی است.

راحتترین و مناسبترین راه برای حفاظت آبهای زیرزمینی دقت در زمان حمل ونقل و ذخیره سازی MTBE است.

کیفیت: خلوص معمول MTBE تجاری در حدود 98-99% است.

مواد اولیه مانند ترشری بوتانول و دی ایزوبوتانهای اضافی و همچنین متانول باقی مانده تأثیر خاصی بر میزان افزایش عدد اکتان توسط MTBE ندارند.

بسته به کیفیت خوراک ورودی C4 ممکن است MTBE حاصله حاوی C6 ,C5 نیز باشد عموماً جداسازی این مواد از طریق تقطیر لزومی ندارد.

خصوصیات MTBE را که دربازارهای جهانی به عنوان استاندارد برای افزایش عدد اکتان مطرح است در زیر مشاهده می‌کنید.

MTBE 98-99 wt% Alcohols (methanol , tert-butanol) 0.5-1.5 wt% Hydrocarbons (C5, C6 – hydrocarbons , diisobutenes)0.1-1.0 wt% Water 50-1500 ppm by weight Total sulfur max.10 ppm by weight Residue on eveporation max.

10 ppm by weight آنالیز شیمیایی: MTBE خالص را میتوان به وسیله‌ی کروماتوگرافی گازی تجزیه کرد.

برای کروماتوگرافی گازی سوخت حاوی MTBE، یک شناسایی کننده‌ی اکسیژن [40] یا یک تکنیک ستون احتراقی [41] [42] مورد استفاده قرار می‌گیرد.

همچنین روشهای IR نیز برای آنالیز MTBE وجود دارد.

[43] ذخیره سازی و حمل نقل: MTBE را می‌توان همانگونه که سوختها را حمل و نقل می‌کنند انتقال داد.

سیستم توزیعی که در حال حاضر برای انتقال سوخت مورد استفاده قرار می‌گیرد را نیز می‌توان به عنوان یک سیستم توزیع سوختهای حاوی MTBE مورد استفاده قرار داد.

چون MTBE با آب مخلوط می‌شود بنابراین نیاز به مخازن خشک است.

محصولی را می‌توان در کانتینرهایی که فشارهای بالا را تحمل می‌کنند (non pressurized) ذخیره کرد.

در ساخت کانتینرهای ذخیره‌ای می‌توان از Carbon steel استفاده کرد.

همچنین آلومینیوم، مس برنج پلی اتیلن و یا پلی پروپیلن را نیز مورد استفاده قرار داد .

تفلون ، Buna –N ، و دیگر پلاستیکهای مقاوم در برابر مواد سوختی و دیگر لاستیکها را نیز می‌توان برای این مقصود مورد استفاده قرار داد.

ولی استفاده از Viton ها (وینیلیدین فلوراید هگزافلوروپروپن پلید) برای این منظور پیشنهاد نمی شود.

فشار بخار متیل ترشدی بوتیل اتر در حدود 62.0 kpa در 400c است.

انتشار پذیری از مخزن را می‌توان با استفاده از وسایل اندازه گیری معمولی جلوگیری کرد.

ول تمهیدات امنیتی معمول و بالا برای مایعات اشتعال پذیر را باید برای این مخازن ترتیب داد.

موارد استفاده‌ی MTBE: بیش از 95% از MTBE تولیدی در سطح جهانی در ایستگاههای توزیع سوخت مصرف می‌شود.

بازاری که برای سوختهای حاوی MTBE وجود دارد و رقمی در حدود 106 t/a×100 در اروپای غربی و 106 t/a×800 در ایالات متحده است که ظرفیتهای بسیار گسترده تری به منظور افزایش این رقم نیز وجود دارد.

در حقیقت اهمیت یافتن روز افزون MTBE علاوه بر افزودن بسیاری از خصایص مورد نظر به سوخت برپایه‌ی این مطالب بنا نهاده شده است که از MTBE انتظار بالا بردن عدد اکتان سوخت مصرفی وجود دارد.

[50] [54] خصوصاً پس از آنکه استفاده از منابع ارزان قیمت ولی سمی و خطرناک سربی توسط قانون منع شد خصایص این آنتی ناکها اهمیت بسیار بیشتری پیدا کرد.

در اصل تمامی این مسائل برای حفظ محیط زیست و جلوگیری از تبدیلات کاتالیستی دودهای خروجی است.

در مقایسه با تبرین‌های پایه و اصلی برای تبرینهای حاوی MTBE عدد اکتان در حدود 115-135 برای RON 98-120 , (Research Octam Number) برای MON (Motor Octan Number) قابل دستیابی است.

بالاترین محدوده اکتانی حاصله را می‌توان از تبرینهای اشباع رفینیتی (Rafinate) بدست آورده و پایین ترین مقدار را در تبرین‌های (Olefin) می‌توان بدست آورد.

میزان سرب و دیگر ترکیبات آروماتیک نیز در تأیید MTBE بر روی عدداکتان دارای اهمیت به سزایی است.

به علت پایین بودن نقطه جوش MTBE و تأثیری که این مسئله برروی عدداکتان نهایی می‌گذارد آن را به صورت FON بیان می‌کنند.

Figure 2 Ranges of octane improvement by Addition of MTBE to an unleaded gesoline with RON = 88 , MON = 81 ,and R-1000C-ON = 77 افزودن MTBE به تبرین علاوه بر بالابردن عدداکتان دارای محاسن و نکات مثبت دیگری نیز می‌باشد.

به عنوان مثال این سوخت نیاز پاکسازی خودروهای موجود را از بین می‌برد.

فشار بخار سوخت RVP (Raid Vapar Pressare) کاهش می‌یابد [52]، بنابراین انتشار بخار در طول عملکرد اتومبیل کاهش چشمگیری پیدا می‌کند.

افزودن MTBE میزان انتشار پذیری دوده‌ی خروجی را به خصوص در مورد منواکسیدکربن، هیدروکربنهای سوخته نشده، آروماتیکهای Polycyclic و خصوصاً کربن را کاهش می‌دهد.

با وجود آنکه MTBE در اثر سوخت گرمای احتراق کمتری را تولید می‌کند ولی افزودن بیش از 20% حجمی از این ماده علاوه بر آنکه بر کاهش قدرت تأثیری ندارد بلکه مصرف سوخت را نیز افزایش نمی دهد.

تهویه و خنک شدن ساده ترین جلوگیری از یخ زدگی کاربراتور از دیگر مزایای MTBE است.

فصل اول MTBE چیست؟

در کشور ما از سال 1372 تا کنون حداقل 2000 تن سرب در بنزین مصرفی کشور بکار رفته است از آن زمان به بعد اقدامات متعددی به منظور کاهش و حذف تدریجی سرب صورت گرفته است.از اواخر سال 1379 نیز 70 درصد بنزین مصرفی شهر تهران بصورت بدون سرب عرضه شده است و قرار است به زودی بنزین مصرفی سراسر کشور بصورت بدون سرب تأمین شود.

مدارک پزشکی حاصل از آزمایشهایی که بر روی گروهی از کودکان انجام شده حاکی از آن است که وجود بیش از حد مجاز سرب درکودکان با کم هوشی آنها ارتباط مستقیم دارد و همچنین باعث ایجاد فشار خون و اختلال هاضمه در سالمندان و وارد نمودن صدمات به عروق قلبی می‌شود.

تترا اتیل سرب مایعی سمی است و بخارات حاصل از آن از راه تنفس و یا در اثر تماس با پوست بدن مسمومیت ایجاد می‌کند بروز علائم و عوارض مسمومیت با غلظت آلاینده و طول مدت تماس ارتباط مستقیم دارد.

در تماسهای شدید و آنی علائم ظرف چند ساعت قابل مشاهده است.

در اثر تماسهای متوالی عوارض پس از دو تا سه هفته ظاهر می‌شود.

در عوارض شدید آن شامل پریشانی های روحی، هذیان، جنون و تشنج می‌باشد.

در عوارض متوسط و خفیف، اختلال در حافظه، بی خوابی و تحریک پذیری و هیجان، آشفتگی و عدم تمرکز و گاهی اوقات دردهای ناحیه شکم و حالت تهوع و استفراغ دیده می‌شود.

هدف از اضافه نمودن این ماده به بنزین جلوگیری از کوبش (انفجار ضربه ای) بوده است.(05/0 گرم در لیتر) حذف سرب از بنزین و همچنین بالابردن عدد اکتان از مهمترین عواملی بوده که استفاده از MTBE یا متیل ترشری بوتیل اتر را گسترش داد، این ماده بیرنگ و شفاف با بوی نافذ اتری و قابل اشتعال سریع به عنوان یک عامل افزایش اکتان و اکسیژن دهنده در تغییر فرمول بنزین ساخته میشود.

(15-10 درصد حجمی در بنزین ) MTBE از نظر اطلاعات ایمنی، بهداشتی و زیست محیطی: اصولاً مهمترین خطر MTBE حلالیت آن در آب و عدم امکان جداسازی آن در شرایط معمول میباشد.

باید حداکثر تلاش صورت گیرد تا از نشت MTBE به مخازن کننده متصل باشند.

تا زمانیکه کلیه مایعات و بخارات تمیز نشده اند هرگز جوشکاری، برشکاری، لحیم کاری و سوراخ کاری یا سایر کارهای گرم را روی ظروف خالی با مخازن ذخیره انجام ندهید.

برای کاهش خطر آتش سوزی یا انفجار به استفاده از گاز بی اثر در داخل یا مخزن توجه کنید.

برای عملیات در حد بالا به نصب وسایل نشت یاب و نشان دهنده آتش و سیستمهای اتوماتیک فرونشاندن آتش توجه کنید.

برای عملیات با این ماده باید محوطه عملیات از محوطه مخازن ذخیره جدا شود از امکان تولید بخار ومه اجتناب کنید.

از آزاد شدن بخار و مه به داخل هوای محل کار جلوگیری کنید.

بخارات MTBE می‌توانند با هوا تشکیل یک مخلوط قابل انفجار داده و دوباره مشتعل شوند.

برای نگهداری در فضای بسته از اتاق های استاندارد نگهداری مایع قابل احتراق استفاده کنید.

مخزن مستقل و مجزا در محل سرد و خشک با تهویه کافی بعد از منابع حرارت یا مواد آتش زا نگهداری شود.

ظروف را در برابر صدمات فیزیکی حفاظت کنید.

MTBE به آسانی فساد پذیر نیست، سریعترین و معمول ترین راه فرآیند حذف آن در خاک و آب سطحی فراریت آن است.

در آب هیدرولیز نمی شود از طریق واکنش شیمیایی در اتمسفر (نیمه عمر فساد یک تا یازده روز) از بین می‌رود.

نشت MTBE از مخازن زیرزمینی ممکن نیست به هوا برسد.

با توجه به ضریب تجزیه کربن آلی برآورد شده 3/12 (برگرفته از اطلاعات حلالیت آب) انتظار می‌رود که بسیار در خاک حرکت نماید و احتمالاً شسته شوند و به آبهای زیرزمینی برسند.

MTBE احتمال ندارد که بعلت واکنش سریع آن با رادیکالهای هیدروکسیل (-OH) در هوا پایدار بماند.

MTBE نور بیشتر از nm210 را جذب نمی کند بنابراین فتولیز (تجزیه نوری) مستقیم توسط جذب ماوراء بنفش انتظار نمی رود.

نیمه عمر آن سه روز در هوای آلوده و حدود 6 روز در هوای پاک محاسبه شده است (U,S.EPA 1993) مطالعات برروی حیوانات نشان داده است که MTBE در پی تماسهای تنفسی یا خوراکی سریعاً جذب می‌شود، قابلیت دسترسی حیاتی در پی تماسهای پوستی گزارش آب اعم از سطحی و یا عمقی جلوگیری بعمل آید.

بدین منظور باید حتی الامکان آب آلوده و یا آب هایی که برای شستشوی سطحی در زمان ریزش MTBE بکار میروند ترجیحاً به زباله سوز هدایت شوند.

مخازن MTBE باید در جایی قرار گیرند که در فاصله نزدیک آنها چاههای آب شرب و شستشو وجود نداشته باشد و از مخازن دو جداره با امکان شناسایی نشتی پیشنهاد می‌شود.

توصیه اکید می‌گردد که قبل از پخش بنزین حاوی MTBE از مخازن پمپ بنزین ها بازدید بعمل آید و از عدم نشتی آنها اطمینان حاصل شود.

بازرسی دوره‌ای این مخازن نیز ضروری است.

در موارد ریخت و پاش اتفاقی تا اتمام عملیات پاکسازی ورود افراد به محوطه را ممنوع کنید.

مطمئن شوید که عملیات فوق توسط افراد آموزش دیده انجام شود: البسه حفاظتی مناسب بپوشید، محوطه را تهویه کنید، کلیه منابع اشتعال را خاموش و یا از محوطه دور کنید.

ریخت و پاش کم را با مواد جاذب که واکنش نمی دهد جمع آوری کنید، مواد جمع آوری شده را در ظرف در پوش دار و برچسب زده شده بریزید.

محوطه را با آب شستشو دهید.

در ریزشهای زیاد با سرویسهای آتش نشانی و کمیته بحران تماس بگیرید.

MTBE یک ماده بشدت قابل اشتعال سمی است (خطر استنشاق و سوزش پوست) قبل از بکار بردن آن خیلی مهم است که کنترل های مهندسی اعمال شود و وسایل حفاظتی لازم و معیارهای بهداشتی پرسنل در نظر گرفته شود.

کارکنانی که با این ماده شیمیایی کار می‌کنند باید بطور صحیح آموزش خطرات و استفاده ایمن آن را دیده باشند.

افراد تعمیرات و کمیته بحران باید از خطرات بالقوه آن با خبر باشند.

MTBE می‌تواند بار ساکن جمع کند.

لذا مقدار جریان را در عملیات انتقال کم کنید.

زمان انتقال مایع را در لوله ها افزایش دهید و در درجه حرارت پایین تر بکار ببرد ، کلیه بشکه ها، ظروف انتقال، شلنگها و لوله ها را بوسیله یک هادی به زمین متصل کنید.

گیره های اتصال زمین باید به فلزات لخت متصل شوند.

هنگام توزیع به یک سیستم بسته، مطمئن شوید ظروف توزیع کننده به وسایل و ظروف دریافت می‌شود که 30 درصد یا کمتر از تماسهای خوراکی میباشد.

MTBE سریعاً در خون به همه قسمت های بدن از جمله مغز توزیع می‌شود.

اطلاعاتی از سرطان زایی آن روی انسان در دسترس نمی باشد.

روی حیواناتی که درتماس خیلی زیاد و طولانی مدت قرار گرفته اند تأثیر داشته است و درتماس با مقدار کم سرطان دیده نشده است.

انجمن دولتی مهندسین بهداشت صنعتی آمریکا این ماده را درطبقه بندی سرطانزایی حیوانی قرار داده است.

مطالعاتی بر روی جوندگان نشان میدهد که بطور بالقوه خواص سرطانزایی در دزهای بالا وجود دارد.

براساس نظر آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا (EPA) اگر چه شناسایی خطرات احتمالی مفید است، محدودیت های مطالعات گزارش شده اجازه نمی دهد که برآوردهای مطمئنی از درجه خطر MTBE که ممکن است از آلودگی کم آب آشامیدنی در انسانها بروز کند داشته باشیم.

MTBE سریعاً در بدن سوخت و ساز انجام میدهد و توسط تمام راههای تماس دفع می‌شود.

این ماده شیمیایی عمدتاً به ترشری بوتیل اتر (TBA) تبدیل می‌شود و درحیوانات نیز یک ماده حاصل از آن است.

TBA , MTBE درخون ، اوره، هوای بازدم انسانهایی که مدت 12 ساعت MTBE را تنفس کرده اند دیده شده است.

نام ترکیب شیمیایی : 2متیل 2متوکسی پروپان یا ترت بوتیل متیل اتر نام تجاری: متیل ترشری بوتیل اتر (MTBE) خانواده شیمیایی: اتر اشباع شده چرب فرمول بسته ملکولی:C5H12O وزن ملکولی: 15/8 علائم خطر: بسیار قابل اشتعال و محرک مشخصات فیزیکی / شیمیایی: نقطه جوش: c3/55 فشار بخار: 201 میلیمتر جیوه سرعت تبخیر (استات بوتیل = 1)4/8 حلالیت در آب به آرامی در 25 درجه سانتیگراد g /1 26/51 دانسیته بخار 1/3 (هوا = 1) مشخصات ظاهری : مایع شفاف بیرنگ با بوی مخصوص اتری نقطه انجماد: 109 – نقطه اشتعال: 27- حد بالای قابل اشتعال (انفجار) 4/10 درصد حجمی در هوا دمای خود آتشگیری 4600 درجه سانتیگراد حد پایین قابل اشتعال (انفجار) 6/1 درصد حجمی در هوا وسیله خاموش کننده: CO2، پودر خشک شیمیایی روش خاص اطفا،: آتش نشانها باید از دستگاه تنفس خودکار (airmaster) و ماسک تمام صورت استفاده نمایند.

خاموش حریق MTBE با کف مشکل زیرا فیلم فومنیک اثری ندارد، برای اطفاء با فوم الکلی نسبت به هیدروکربنهای خالص فوم بیشتری نیاز است.

خطر انفجار وحریق غیر مترقبه: نباید از آب برای اطفاء استفاده نمود.

خطر انفجار وجود دارد چون سنگین تر از هواست و در درون حفره ها و فضاهای محدود جمع می‌شود.

درصورت مجاورت با حریق یا افزایش فشار ظروف یا مخازن خطر انفجار وجود دارد.

برای خنک کردن ظرف از اسپری آب واز فاصله موثر ایمن استفاده شود.

MTBE از نظر پایداری دارای ثبات است.

به آسانی در دمای اتاق مشتعل می‌شود و بایستی از حرارت و نور مستقیم خورشید دور نگه داشت.

با عوامل اکسید کننده قوی مانند محلول های اسیدی قوی، پرکلاتها، پرمنگناتها، پراکسیدم ها، اسیدنیتریک یا هیپوکلریت سدیم ناسازگار است.

براثر حرارت و حریق، دی اکسیدکربن، منواکسیدکرین و سایر مواد شیمیایی محرک وسمی ایجاد می‌کند.

پلیمریزاسیون خطرناک ایجاد نمیکند.

راههای تماس با بدن: استنشاق، پوست و چشم خطر بهداشتی (حاد و مزمن): بصورت حاد محرک پوست، بخار آن چشمها و راههای تنفسی را تحریک میکند غلظت های بالاممکن است ایجاد تهوع، سردرد و آثار بی هوشی نماید.

بصورت مزمن سبب خشکی و تحریک پوست، ورود محصول به ریه ها میتواند سبب ذات الریه کشنده شیمیایی شود.

فصل دوم چکیده جایگزینی آلکیل‌های سرب با متیل ترشری بوتیل اترMTBE) به منظور بالا بردن عدد اکتان در بهترین موتور آلکیل‌های سرب به خصوص تتراتیل سرب (T.E.L)، مواد افزودنی ضد ضربه‌ای بسیار مؤثری بوده و کاربرد آنها در بنزین موتور از 1923 تا کنون ادامه داشته است.

ولی به دنبال تصویب قوانین زیست محیطی در بسیاری از کشورها، کاربرد آنها تدریجاً کاهش یافته یا با مواد مناسبتری جایگزین شده‌اند که مواد اکسیژنه بویژه الکلها و اترها از آن جمله می‌باشند.

متیل ترشری بوتیل اتر (MTBE) به دلیل داشتن عدد اکتان بالا، چنانچه به میزان مناسب به بنزین پایه افزوده شود امکان حذف (T.E.L) فراهم خواهد شد.

آزمایشهای استاندارد مربوط به بنزین موتور بر روی مخلوطهای 3 تا 20 درصد (M.T.B.E) در بنزین انجام و نتایج حاصله تماماً در محدوده استاندارد شرکت ملی نفت قرار داشت.

ضمناً مخلوطهای مذکور بر خلاف مخلوطهای متانول – بنزین مسأله جدایی فاز و افزایش فشار بخار نداشتند.

مقدمه خصوصیات ضروری فرآیند احتراق در موتورهای بنزینی در یک موتور متعارف بنزینی، سوخت و هوا در سیستم و ورودی مخلوط گردیده، از طریق سوپاپ ورودی وارد سیلندر شده، اختلاط با گاز باقیمانده صورت گرفته و سپس متراکم می‌شود.

تحت شرایط معمولی کارکرد، احتراق در انتهای مرحله تراکم، در محل شمع به وسیله جرقه الکتریکی آغاز می‌شود.

متعاقب اشتعال، یک شعله توربولانت توسعه یافته، از طریق این مخلوط هوا، سوخت و گاز سوخته انتشار می‌یابد تا به دیواره‌های محفظه احتراق رسیده و سپس خاموش می‌شود.

در احتراق عادی شعله ایجاد شده توسط جرقه به آرامی در محفظه احتراق حرکت کرده تا شارژ (مخلوط سوخت و هوا) کاملاً مصرف شود.

اما، عوامل متعددی مانند ترکیب سوخت، بعضی پارامترهای خاص طراحی و عملیاتی، و رسوبات محفظه احتراق ممکن است از وقوع فرآیند عادی احتراق جلوگیری نمایند.

دو نوع احتراق غیر عادی وجود دارد ضربه و افروزش سطحی.

ضربه ضربه مهمترین پدیده احتراق غیر عادی است.

نام آن از صدای حاصل از خود اشتعالی قسمتی از مخلوط سوخت – هوا- گاز باقی مانده جلوتر از شعله در حال پیشروی ناشی می‌شود.

همان طور که شعله در محفظه احتراق انتشار می‌یابد، مخلوط نسوخته جلوتر از آن موسوم به گاز پایانی فشرده شده و موجب افزایش فشار، دما و دانسیته آن می‌شود.

در قسمتی از مخلوط سوخت و هوای گاز پایانی ممکن است قبل از احتراق عادی، فعل و انفعال شیمیایی رخ دهد.

محصولات فعل و انفعالات مذکور ممکن است قبل از احتراق عادی، فعل و انفعال شیمیایی رخ دهد.

محصولات فعل وانفعالات مذکور ممکن است بعداً خودبه‌خود مشتعل شوند.

یعنی تمامی یا قسمتی از انرژی شیمیایی خود را فوراً و به سرعت آزاد نمایند.

در این صورت گاز پایانی خیلی سریع سوخته و انرژی خود را به سرعت آزاد نمایند.

در این صورت گاز پایانی خیلی سریع سوخته و انرژی خود را به میزان 5 تا 25 برابر انرژی مربوط به احتراق عادی آزاد می‌کند.

این امر موجب ایجاد نوسانات فشار فرکانس بالا در داخل سیلندر می‌شود که صدای فلزی تیزی به نام ضربه تولید می‌کند.

ضربه یا عدم وجود آن منعکس کننده، حاصل یک مسابقه بین جبهه شعله در حال پیشروی و فعل و انفعالات پیش احتراق در گاز پایانی نسوخته است.

اگر جبهه شعله، گاز پایانی را قبل از اینکه فعل و انفعالات مزبور فرصت یابند مخلوط سوخت- هوا را مشتعل کنند، مصرف نماید، ضربه ایجاد نخواهد شد.

ولی اگر فعل و انفعالات پیش احتراق قبل از رسیدن جبهه شعله، سبب خود اشتغالی شوند، ضربه تولید خواهد شد.

آلکیل‌های سرب به عنوان مواد افزودنی ضد ضربه از همان ابتدای تکامل موتورهای بنزینی، صنایع خودروسازی با پدیده ضربه و پیش افروزش مواجه گردیدند.

اما تنها در خلال سالهای 1930-1910 بود که پدیده مزبور توسط کار سیستماتیک ریکاردو (2) در آمریکا و کترینگ و همکارانش در انگلیس به خوبی شناخته شده و از نقطه نظر طراحی سوخت راه حل مناسب ارائه گردید.

در نتیجه تتراتیل سرب به عنوان یک ترکیب ضد ضربه توسعه یافت.

تکنولوژی آن زمان توانایی تولید بنزین‌های اکتان بالا را، که در آن زمان در حال توسعه بود نداشت.

مجموعه تتراتیل سرب جهت جلوگیری از ضربه و ترکیبات آلی کلروبرم جهت خارج ساختن رسوبات سرب از محفظه احتراق، توسعه موتورهای کارآمد نسبت تراکم بالا را ممکن ساخته، و نقش عمده‌ای در توسعه موتورهای کارآمد نسبت تراکم بالا را ممکن ساخته، و نقش عمده‌ای در توسعه تکنولوژی خودرو ایفا می‌نماید.

آلکیل‌های سرب، مواد افزودنی ضربه‌ای بسیار مؤثر بر مبنای وزن و قیمت بوده‌اند.

ولی به دنبال تصویب قوانین زیست محیطی از سوی بسیاری از کشورهای دنیا کار برد آنها تدریجاً کاهش یافته و مواد مناسبتری نظیر مواد اکسیژنه جایگزین آنها شده‌اند.