تغويز الفحم
تغويز الفحم Coal gasification، هي عملية إنتاج غاز الاصطناع- خلي يتألف بصفة أساسية من أول أكسيد الكربون (CO)، الهيدروجين (H2)، ثاني أكسيد الكربون (CO2)، الميثان (CH4)، وبخار الماء (H2O)–من الفحم والماء، الهواء و/أوالأكسجين.
تاريخياً، كان الفحم يغوز باستخدام تكنولوجيا مبكرة لإنتاج غاز الفحم (يُعهد أيضاً "بغاز البلدة")، وهوغاز قابل للاشتعال يستخدم تقليدياً لإنارة وتدفئة المدن قبل ظهور الإنتاج الصناعي للغاز الطبيعي.
حالياً، يستخدم تغويز الفحم المنتج على نطاق واسع بصفة رئيسية لتوليد الكهرباء، مثل محطات الطاقة بنظام الدورة المجمعة للتغويز المتكامل، لإنتاج المواد الأولية الكيميائية، أولإنتاج الغاز الطبيعي الاصطناعي. الهيدروجين الناتج من تغويز الفحم يمكن استخدامه لأغراض مختلفة مثل خلق الأمونيا، تشغيل اقتصاد الهيدروجين، أوترقية الوقود الأحفوري.
بدلاً من ذلك، يمكن تحويل غاز الاصطناع المشتق من الفحم إلى وقود للنقل مثل الگازولين والديزل عن طريق معالجة إضافية من خلال عملية فيشر-تروپش أوإلى ميثانول والذي يمكن استخدامه في حد ذاته كوقود للنقل أومادة مضافة للوقود، أويمكن تحويله إلى گازولين عن طريق عملية تحويل الميثانول إلى گازولين. يمكن تحويل الميثان المولد من تغويز الفح إلى غاز طبيعي مسال ليستخدم كوقود في قطاع النقل.
التاريخ
في الماضي، كان الفحم يحول لصنع غاز الفحم، الذي كان يضخ في أنابيب للمستهلكين لاستخدامه في الإضاءة، التدفئة، والطهي. أسعار النفط والغاز الطبيعي المرتفعة أدت إلى زيادة الاهتمام بتقنيات "تحويل BTU BTU Conversion" مثل التغويز، والتسييل. كانت مؤسسة الوقود الاصطناعي مؤسسة ممولة من الحكومة الأمريكية تأسست عام 1980 لخلق سوق لبدائل الوقود الأحفوري المستورد (مثل تغويز الفحم). أغلقت المؤسسة عام 1985.
التاريخ المبكر لإنتاج غاز الفحم عن طريق الكربنة
استخدم العالم الفنلندي يان باپتيستا فان هلمونت اسم "الغاز" في منشور خطه باسم أصول الطب (ح. 1609) لوصف اكتشافه "للروح البرية" التي هربت من الخشب والفحم المسخن، والتي "تختلف قليلاً عن فوضى القدماء". أجريت تجارب مماثلة عام 1681 من قبل يوهان بكر من ميونخ وعام 1684 بواسطة جون كلايتون من ويگان، إنگلترة. أطلق عليها الأخير اسم "روح الفحم". أما وليام موردوخ (عُرف لاحقاً بموردوك) فقد اكتشف طرق جديدة لصنع، تنقية وتخزين الغاز. ومن بين آخرين، أضاء منزله في ردروث وكوخه في سوهو، برمنگهام عام 1792، مدخل مفوضي شرطة منشستر عام 1797، مخرج مصنع بولتون أند وات في برمنگهام، لانكشير، ومحلج قطن ضخم في سالفورد، لانكشير عام 1805.
كان أول غاز يضخ في أنبوب عام لإضاءة 13 مصباح غاز، يحمل جميع منها ثلاث كرات زجاجية على امتداد پال مول، لندن عام 1807. يرجع الفضل في هذا إلى المخترع والمبادر فردرك ونسور وتوماس سوج، الذي خلق ومد أول أنابيب. حفر الشوارع لمد أنابيب تطلب تشريعاً وقد أخر هذا تطوير إضاءة الشوارع والغاز للاستخدام المحلي. في الوقت نفسه، قام وليام موردوخ وصمويل كلگ بمد المصانع وأماكن العمل بإضاءة الغاز، الأمر الذي لم يقابل المعوقات السابقة.
التاريخ المبكر لإنتاج غاز الفحم بالتغويز
في عقد 1850، كان لكل بلدة ومدينة صغيرة أومتوسطة الحجم محطة غاز لتفير إضاءة الشوارع. كما تسنى للمستهلكين التقدم بطلب لتوصيل الأنابيب لمنازلهم. بحلول تلك الفترة، أصبحت الإضاءة بالغاز مقبولة. انتقلت الإضاءة بالغاز إلى الطبقة المتوسطة وأصبحت لاحقاً تستخدم في تشغيل المواقد والأفران.
كان عقد 1860 عصراً مضىياً لتطوير غاز الفحم. فهماء مثل كـِكولي وپركين حل أسرار الكيمياء العضوية للكشف عن كيفية خلق الغاز وتكوينه. في عقد 1850، كانت عمليات خلق الغاز المنتج والغاز المائي من فحم الكوك قد تطورت. وكانت المياه الغير مخصبة توصف بالغاز المائي الأزرق.
غاز موند تم تطويره في عقد 1850 بواسطة لودڤيگ موند، وكان الغاز يُنتج من الفحم بدلاً من فحم الكوك. كان يحتوي على أمونيا وقطران الفحم وكان يعالج لاستعادة هذه المركبات القيمة.
كان الغاز المائي الأزرق يحترق بشعلة غير مضيئة ما يجعله غير مناسباً لأغراض الإضاءة. كان الغاز المائي المكربن، قد تطور في عقد 1860، وهوغاز مائي أزرق مخصب بغازات يتم الحصول عليها برش النفط في معوجة ساخنة. وكان لديه قيمة حرارية أعلى ويحترق بلهب مضيئة.
تطوير صناعة غاز الفحم في المملكة المتحدة
المعالجة
يسحق الفحم ليتم بعده تسخين المسحوق بواسطة بخار ساخن بكيفية تشبه تسخين حبات الذرة لعمل البوشار، ثم تتسبب الحرارة المنتشرة بحدوث تفاعلات كيميائية ينتج عنها إطلاق الغازات الأساسية من جزيئات الفحم وبشكل أساسي الهيدروجين وأول أكسيد الكربون القابلان للاستخدام لتوليد الكهرباء في خلايا الأكسدة الصلبة.
أما الفترة الثانية من التغويز فيمكن حتى تتم بطريقتين: عن طريق نقل الغازات الناتجة من جهاز التغويز إلى مجموعة من خلايا الوقود، أوعن طريق وضع مجموعة الخلايا وجهاز التغويز ضمن حجرة واحدة حيث يتم بذلك استخدام تيار الغاز الساخن في العمليات اللاحقة وهي الطريقة الأكثر اقتصادية.
تغويز الفحم تحت الأرض
تكنولوجيا التقاط الكربون
المنتجات الجانبية
تضم المنتجات الجانبية لتصنيع غاز الفحم الكوك، قطران الفحم، الكبريت والأمونيا؛ وجميعها منتجات مفيدة.
الترويج التجاري
الأثر البيئي
الأثر البيئي لصناعة غاز الفحم المصنع
الأثر البيئي لتغويز الفحم الحديث
انظر أيضاً
- تاريخ الفحم المصنع
- عملية فيشر-تروپش
- محطة جورجتاون لتغويز الفحم
- ساسول
- سكوندا
- محطة إدوارزپورت للطاقة
- مشروع كمپر
المصادر
- ^ The On-Road LNG Transportation Market in the US
- ^ Speight, James G. (2007). . Elsevier. pp. 120–121. ISBN .
- ^ e.g., see Powering Progress, NYSEG's 150 Years of Energy and Enterprise, by David L. Yetter, 2003, New York State Electric and Gas Corporation. This source documents the rapid growth of local gas and electric utilities to provide light, and later other uses, in Upstate New York in the last half of the 19th century.
- ^ نظام هجين لتقليل انبعاثات محطات الطاقة إلى النصف، الباحثون السوريون
وصلات خارجية
- Gasifipedia, a comprehensive online collection of resources to promote better understanding of gasification technology (with an emphasis on coal gasification), developed and maintained by the U.S. Department of Energy's National Energy Technology Laboratory (NETL)
- The Gasification Systems Program, of the U.S. Department of Energy's National Energy Technology Laboratory (NETL)
- "Practical Experience Gained During the First Twenty Years of Operation of the Great Plains Gasification Plant and Implications for Future Projects" (PDF-3.1MB), DOE’s Office of Fossil Energy, May 2006.
نطقب:Department of Energy
