رتبها

Coal gasification
تغويز الفحم
في السابق كان يتم تزويد المنازل بالوقود اللازم للإنارة والطهي والتدفئة بغاز سريع
الاشتعال يصل عبر شبكة انابيب للمدينة ويسمى بغاز المدينة, يتم انتاجه عبر حرق الفحم بعملية تسمى تغويز الفحم, فما هي وكيف تطورت لتصبح مصدرا رئيسيا لانتاج غاز H2 وCH4

الأصل في أن يتم تسخين الفحم في فرن ل 1000 درجة مئوية , ثم يندفع خليط من غازات قابلة لالشتعال والتكثف من أول أكسيد الكربون, الميثان , الهيدروجين, الأمونيا ..إلخ,ويتبقى طبقة صلبة من فحم الكوك الذي يستخدم كوقود أيضا للقطارات والبواخر.

قبل توزيعه يتوجب تنقيته بإزالة غاز الأمونيا أولا بسبب خطورته على خلايا الجسم {اذا ما تم استنشاقه أو لامس الجلد لانه يكوّن الامونيوم هيدروكسيد السام} عبر ارساله إلى وحدة أقل حرارة ليتكثف غاز الأمونيا ومادة أخرى تسمى القطران {كانت تستخدم لترصيف الطرق وانتاج مواد الطلاء و عزل السفن}

ثم يواصل الغاز النقي سيره إلى وحدة تنقية أخرى لاستكمال ازالة الكبريت وغيرها من الشوائب ،جزء منه يختزن في مخازن خاصة لشركة التوزيع والآخر يتجه إلى خطوط الأمداد المتصلة بالمنازل والشوارع

كان اعتماد أمريكا ,بريطانيا وأستراليا هذه الطريقة في تزويد المدن بالوقود سابقا حتى عام 1970 م قبل أن يستبدل بالغاز الطبيعي

والآن بات يطلق على غاز المدينة بغاز الاصطناع او synthesis gas وهو خليط مكون من أول أكسيد الكربون بنسبة { 30إلى 60} ,{ 25ـ 30 } ٪هيدروجين ،و { 5 إلى 15} ٪من ثاني أكسيد الكربون, {0 إلى 5} ميثان, و لا يخلو من الشوائب كالغازات الغير مولدة للحرارة {غازات خاملة} كالنيتروجين بنسب صغيرة

بعد ذلك أخذت العملية الأساسية منعطفا آخر, لتشمل وحدة أخرى تستطيع تكوين هيدروكربونات خفيفة وثقيلة من غاز الاصطناع عبر سلسلة تفاعلات ومحفز في عملية طورها مهندسين ألمان خلال الحرب العالمية الثانية لحاجتهم إلى وقود سائل في تلك الفترة وتعرف ب عملية فيشر تروبش نسبة لمخترعيه

عند انطلاق غازات الاصطناع من حرق الفحم تتجه إلى وحدة أخرى متصله تضغط الغاز لترفع من حرارته ويتدفق بقوة ليجتاز مفاعل يحتوي بداخله على محفز يساعد في حدوث التفاعل من مادة الحديد أو الكوبلت بدرجة تتراوح بين 240 إلى 300 درجة مئوية فما فوق

لأنه تفاعل طارد للحرارة فيتوجب احاطة المفاعل بأنابيب من الماء البارد للتحكم في درجة الحرارة عن طريق امتصاص الحرارة الزائدة
يكون اختيار درجة الحرارة وتدفق الغاز ونوع المحفز على حسب الوقود المراد انتاجه أو كما يطلق عليها ظروف العملية,

وفي نفس وقت تكوين الوقود؛ يحدث تفاعل آخر يسمى انزياح الماء الغاز وبه يتكون ماء وهيدروجين حسب المعادلة أدناه, ويتم ارسال الفائض من الهيدرجين عبر وحدة أخرى تمهيدا لتصديره وهو ما يسمى بالهيدروجين الرمادي

من الجدير بالذكر أن هذه العملية لا تتطلب الفحم كوقود أساسي وإنما تشمل المواد العضوية مثل الخشب والنفايات والغاز الطبيعي

المفاعل
تعددت المفاعلات المستخدمة في انتاج الوقود من غاز الاصطناع بحسب نوعية وكثافة المنتج إن كان ميثان أو ديزل, وذلك باختلاف نوع المحفز من حديد أو كوبلت وجهة مدخل غاز الاصطناع ليتم الاعتماد على أربعة مفاعلات

Fixed slurry bed
يدخل الغاز من أسفل المفاعل, ينطلق عبر طبقة كالطين من شمع النفط والمحفز على شكل فقاعات, تتخلل الطبقة, أنبوب من الماء للتحكم بدرجة الحرارة, وينتج الديزل ,

مع التأكد بضبط درجة الحرارة من250 إلى 270 درجة مئوية لكي لا تزيد كثافته عن الحد المطلوب تقدم أفضل تحكم للحرارة وكفاءته في تفاعلات التحويل أعلى, وقد طورتها شيل واكسون

• Multi-tubuler fixed bed
يحتوي بداخله على عدة انابيب لها قطر صغير من مادة الكوبلت, تختلف عن البقية بأنها مصممة لدرجة حرارة منخفضة اقل عن 270 درجة مئوية, بحيث يساعد في تكون غاز الميثان والحؤول دون ترسب الكربون الذي يتشكل نتيجة الحرارة العالية

•تميزت به شركة ساسول في جنوب افريقيا, والذي تنتج منه الهيدروكربونات الثقيلة والديزل نظرا لوفرة الفحم هناك

fixed and circulating fluidized bed
تم تطويره ليتحمل درجات حرارة مرتفعه بغرض انتاج مركبات هيدروكربونية خفيفة كالبنزين وقد تم تطويره بالأساس ليشكل تدفق الغاز بحركة دائرية Cerculating من قبل شركة ساسول ثم تحول إلى مفاعل ثابت بحيث برهن على كفاءة أعلى

🔹coal-bed methane ميثان طبقة الفحم الحجري
يوجد ما يقارب ال 85 ٪ من الفحم لا يمكن استخراجه في العالم لأنه يقع في الطبقات السحيقة, لذلك لجأت بعض الجهات إلى حفر ابار تصل إلى طبقات الفحم ومن ثم استخراج غاز الميثان منه عن طريق امتصاص الماء المخزن في مسام الفحم وينطلق غاز الميثان

, هي تعد من مصادر الطاقة الرئيسية في أمريكا ، كندا وأستراليا
إلا أن هناك طريقة أخرى أكثر تطورا عن سابقتها وتعد ثورة في مجال استخراج غازات الاصطناع دون الحاجة إلى استخراج الفحم أو حتى ضخ كميات ضخمة من الماء لاستخراجه ،

عدا عن كونها تقنية تساعد في التقليل من انبعاث الغازات الدفيئة عبر استخراجها ثم اعادة حقنها في الطبقات الجوفية فهي أيضا تقلل من استهلاك ثم ضخ المياه المسمومة إلى الأرض والتي تعد من مساوئ التقنية العادية,

كل ما يتطلبه الأمر هو ضخ بخار ماء ساخن مصحوبا بغاز الأكسجين إلى طبقة الفحم ثم استخراج غاز الاصطناع في عملية تعرف ب
under ground coal gasification UGC

هناك اهتمام كبير في الصين لاستخدام هذه العملية وتهدف إلى انتاج 1.7 مليار قدم مكعب من الغاز في السنوات القادمة كافية لسد 10 بالمئة من احتياج المنطقة للغاز الطبيعي

وأستراليا تخطط لتسييل الغاز الناتج من تغويز الفحم في الطبقات الجوفية وانتاج وتصدير ما يقارب 50 مليون طن سنوي ما يمثل 10 بالمئة من السوق العالمي للغاز المسال