التقطير الاتلافي للفحم :

‏عندما يجري تحليل الفحم أو تقطير حراريا بالتسخين دون تماس مع الهواء يتحول إلى عدد من المنتجات الصلبة والسائلة والغازية . وتعتمد طبيعة وكمية كل ناتج على درجة الحرارة المستخدمة في التحلل الحراري ونوع الفحم المستخدم . ففي التطبيق العادي ، تتم المحافظة على درجات الحرارة في أفران الكوك فوق 900 ‏مئوية لكنها يمكن أن تتراوح من 500 ‏- 1000 ‏مئوية . الناتج الرئيسي من حيث الوزن هو فحم الكوك . فإذا استخدمت وحدة ما درجات حرارة تتراوح من 450 ‏- 700  مئوية ، تسمى المعالجة عندئذ بـ  الكربنة عند درجات الحرارة المنخفضة ، وتسمى بـ الكربنة عند درجات الحرارة العالية  إذا أجربت المعالجة عند درجات حرارة تزبد على 900 ‏مئوية . في الكربنة عند درجات الحرارة المنخفضة تكون كمية النواتج الغازية قليلة وكمية النواتج السائلة أكبر نسبيا ، أما الكربنة عند درجات الحرارة العالية فيكون محصول النواتج الغازية أكبر من محصول النواتج السائلة و ناتج القطران أقل نسبيا . تنتج الكربنة عند درجات الحرارة المنخفضة سوائل تختلف بشكل مذهل عن تلك التي تنتجها الكربنة عند درجات الحرارة العالية حتى عندما يستخدم الفحم نفسه . فالسوائل المنتجة عند درجات الحرارة المنخفضة تحتوي على أحماض وأسس قطرانية أكثر من تلك المنتجة عند درجات الحرارة العالية. لم يتوطد تماما بعد سوق سوائل درجات الحرارة المنخفضة .

‏الجدول 1 ‏- 1‏. المواد الكيميائية المستخرجة من الفحم.

الصورة 1-1 المركبات الكيميائية التي يمكن انتاجها من الفحم ؟

‏والمنتجات السائلة للكربنة عند درجات الحرارة العالية هي : الماء والقطران والزيت الخفيف الخام . أما النواتج الغازية فهي : الهيدروجين والميثان والاثيلين وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وسلفيد ( كبريت ) الهيدروجين والأمونيا والنتروجين . وتعرف النواتج إجمالا عدا الكوك ، تحت اسم المواد الكيميائية الكربونية أو النواتج الثانوية .

‏التقطير الاتلافي للفحم أو كربنته هو في الواقع مثال مدهش للتحويل الكيميائي أو المعالجة بالتحويل الحراري . ونجمل في هذا الفصل بمقياس تجاري المعدات الضرورية لإجراء التغييرات الكيميائية الأساسية التي تحدث.

‏تشير النظرية الكيميائية للتحليل الحرارى للفحم إلى خطوات التحلل التالية :

1 - عندما ترتفع درجة الحرارة تتحلل أولا روابط الكربون- الكربون الأليفاتية وتكون درجة حرارة ‏التفاعل أقل من 200‏مئوية .

2- ‏تتفكك روابط الكربون- الهيدروجين فوق 600 ‏مئوية أو قربها .

3- إن طرح المركبات الحلقة المتغايرة وترقي الشطر هما التفاعلان الأساسان اللذان يحدثان أثناء التحلل عندما تتقدم عملة الكربنة .

4- ‏تنقص بانتظام الأوزان الجزيئية للنواتج الوسطة مع ارتفاع درجة الحرارة . ومنشأ الماء وأول أكسيد الكربون والهدروجين والميثان والهيدروكربونات الأخرى .

5- يحدث التحلل في الحد الأقصى بين 600 ‏- 800 ‏مئوية . وتختلف التفاعلات السابقة جميعها في مدى اعتمادها على معدل التسخين ودرجة الحرارة .

يرى بعضهم أن " الفحم يتألف من نوبات مونوميرات  Monomers  ‏متغايرة الحلقات ذات سلاسل جانبية توحدها زمر C-C ثلاثية الابعاد ، وتشتمل على زمر أكسجنية وظيفية " . (انظر الصورة 5 ‏- 2 ‏)

الصورة 2-1 . نموذج للتحلل الحراري للفحم .

تاريخيا : من المعروف أن فحم الكوك كان مادة تجارية يتبادلها الصينيون منذ 2000 ‏عاما ، واستخدم في القرون الوسطى في المنازل لأغراض متعددة . مع ذلك لم يظهر أول إنتاج لفحم الكوك في فرن حتى عام 1620 ‏. وكانت نواتج القار الفحمي وقار الفحم تعتبر كنفاية حتى 1850 ‏. ولكن تركيب أول لون من قار الفحم عام ١856 ‏زاد كثيرا من الطلب على القار الفحمي ، فتزايدت بالتالي أهميته كناتج تجاري . وأدى اكتشاف الصبغ البنفسجي أو الخبازي الزاهي ( الفصل 39 ‏) أثناء محاولة أحدهم تركيب الكوينيين Quinine  عن طريق أكسدة الأنيلين الخام في بريطانيا إلى تأسيس الصناعة العالمية للأصباغ من قار الفحم . وفي عام 1792 أجريت أول تجربة ناجحة تضمنت إنتاج الغاز من الفحم وبذلك أصبح تنوير الشوارع بالغاز ممكنا في لندن عام 1812 . وأقيمت أول مجموعة من أفران سيميت - سولفاي Solvay  - Semet  ‏في سيراكوز Y.. N عام 1893 ‏.

مواضيع ذات صلة

صناعة حمض الكبريتيك

تركيب حامض الكبريتوز

كلوريد الثيونيل Thionyl Chloride

حامض الكبريتوز: Sulphureous Acid

مركبات الكبريت مع الأكسجين

مركبات الكبريت مع الهيدروجين

الكبريت الغروي

الحصول على الكبريت من المناجم Sulphur Mining

الأشكال التأصلية للكبريت

الاختبارات الخاصة للورق

تحويل اللب إلى ورق

صناعة الورق