الغاز التركيبي Syngas
المؤلف:
GEORGE T . AUSTIN
المصدر:
SHREV ‘ S CHEMICAL PROCESS INDUSTRIES
الجزء والصفحة:
ص 161
4-8-2016
3235
الغاز التركيبي Syngas :
جرى تطوير المعالجات الحديثة لإنتاج مزيج CO-H2 من الفحم والبخار بمردود أعلى من الوحدات القديمة لإنتاج غاز الماء وغاز المولدات . يكون المحتوى الحراري للغازات الناتجة منخفضاً (3.7 – 7.5 MJ / م3) يحتوي على حوالي 50% من النتروجين الذي يدخل الى المجموعة كجزء من الهواء .
ويستخدم الغاز ذو الحرارة المنخفضة بصورة رئيسية كوقود صناعي في الموقع وكوسيط في إنتاج الفورم ألدهيد Formaldehyde والأمونيا ، بينما يمكن نقل الغاز المتوسط الحرارة على نحو اقتصادي بالأنابيب الى مسافات تصل حتى 160-320 كم . تعالج أكثر الغازات بالميثان لإنتاج غاز طبيعي بديل (SNG) .
تصنف نماذج اجهزة التغوير وفقاً لنموذج السرير المغوّز : سرير ثابت ، وسرير معجج Fluidized ، وسرير محمول Entrained Bed . وأقدم نماذجها طريقة لورجي (السرير الثابت) ، وطريقة ونكلر (السرير المعجج) ، وطريقة كوبرز – توتسك (الجريان المحمول) . استخدمت كافة هذه الطرق تجارياً على نطاق عالمي ، ولم تستخدم أية طريقة منها تجارياً في الولايات المتحدة . وأدت الجهود التي بذلت لتحسين المفاعلات Reactors لإنتاج غاز طبيعي بديل على نطاق واسع (معالجة 5000-10000 طناً من الفحم يومياً ) الى تطوير عدة مفاعلات عرفت بمفاعلات الجيل الثاني التي هي اشكال معدلة عن الطرق القديمة ( الجدول 6 - 4 ) في طريقة لورجي جهاز ضغطي ذو سرير متحرك لا يمكن فيه استعمال تكويك الفحم بشده ، ومعمل بالهواء او الاكسجين . يسبب الفحم المكتشف في غرب الولايات المتحدة بعض المشاكل . ملقم الفحم بأحجام معينة من اعلى جهاز التغويز وينفث البخار او الاكسجين الى اسفله (الصورة 1 - 1) درجة حراره التغويز هذا اقل منها في الاسرة الاخرى .
عندما ينجذب الفحم نزولا ويتسخن ، يبدأ خفض التطار Devolatilization ، ويترافق التطاير عند درجة حرارة 620 – 760 مئوية وما فوق بتغويز الفحم Char الناتج . يغادر الغاز الخام عند درجة حرارة تتراوح من 370-595 مئوية ، بحسب نوع الفحم . ويحتوي على نواتج الكربنة كالقطران والزيت والنفثا والفينولات والأمونيا وآثار قليلة من غبار الفحم والرماد . يعبر الغاز الخام جهاز الغسل ، فيغسل بغاز مسيّل دائر ثم يبرد الى درجة الحرارة التي يصبح فيها مشبعا بالبخار . ويتألف الغاز الذي يغادر جهاز التغويز بصورة رئيسية من : CO2 و CO و CH4 و H2 و H2O .
يتميز جهاز وينكلر ذي السرير المعجج بانتظام توزيع درجات الحرارة والتلامس الممتاز بين المواد الصلبة والغاز. ويلقم الفحم ، مكسراً او ناعما ، الى اعلى الجهاز ، بينما يلقم الاكسجين والبخار الى اسفله . وكما نرى في الصورة 2 - 1 ، ويمكن معالجة انواع مختلفة من الفحم بدون خسارة مهمة في المردود . ويجب تجهيز الفحوم المكوكة قبل تلقيمها للمعالجة . حرارة التشغيل هنا ( 800 - 1000 مئوية) واعلى مما هي عليه في السرير المحمول . تحمل الغازات عند خروجها كمية كبيرة من الغبار ويجب معالجتها لإزالته ادخلت عدة تعديلات على طريقة وينكلر الاصلية : هياغاز Hygas ، و يو-غاز U- Gas، و ويستنغهاوس Westinghouse ، و كوغاز Cogas . طورت طريقتا ، هايغاز و يو-غاز من قبل معهد تكنولوجيا الغاز في شيكاغو ، كما طورت طريقة كوغاز بالتعاون بين شركة FMC والهيئة الوطنية للفحم في بريطانيا .
يتميز جهاز التغويز ذي السرير المحمول في طريقة كوبرز- توتسك باستطاعة اعلى في وحدة الحجم في الطرق الثلاث . يلقم معاً مسحوق الفحم والاكسجين والبخار ويجري تغويز الفحم على شكل معلق ( الصورة 3 - 1) . ويمكنه ان يعالج كل انواع الفحم وينتج غازاً خاليا من القطران والفينولات . ولكنه يحتاج الى حرارة عالية ( 1900 مئوية) وكميات كبيرة من الاكسجين . لا تحتاج هذه الطريقة معالجة مسبقة لان انسياب الغاز يفصل الجزيئات ، فتتغوز بسرعة بحيث لا تتمكن من التكتل .
الجدول 1-1 . الحالة التقنية لمعالجة تغويز الفحم عام 1981 .
|
Location
|
T/day
|
Technology
|
Gasfier
|
|
|
|
|
Fixed Bed
|
|
Worldwide
|
|
1st generation
|
Lurgi-Dry Ash
|
|
Westfield,Scotland
|
600-800
|
2d generation
|
British Gas/Lurgi Slagging
|
|
Noble County, Ohaio
|
3800
|
|
|
|
York, Pa.
|
200
|
2d generation
|
ATC/Wellman
|
|
|
|
|
Fluidized Bed
|
|
Chicago,Ill
|
75
|
2d generation
|
Hygas
|
|
Memphis, Tenn.
|
2800
|
2d generation
|
U-Gas
|
|
|
|
|
Entrained Bed
|
|
Worldwide
|
|
1st generation
|
Koppers-Totzek
|
|
Germany
|
150
|
2d generation
|
Texaco
|
|
Barstow, Calif.
|
1000
|
|
|
|
Muscle Shoals, Ala
|
200
|
|
|
|
Kingsport, Tenn.
|
1600
|
|
|
|
Germany
|
150
|
2d generation
|
Shell-Koppers
|
|
Windsor, Conn.
|
150
|
2d generation
|
Combustion Engineering
|
الصورة 1-1 جهازلورجي للتغويز الضغطي .
الصورة 2-1 جهاز التغويز بالسرير المعجج الصورة 3-1 تغويز الفحم المعلق في مولد وينلكر المحمول .
والمعدلات الاجمالية لإنتاج الغاز في هذا السرير اعلى منها في كل من السريرين الثابت والمحمول . واستخدمت معالجات التغويز المذكورة جميعها في كل انحاء العالم وعلى مدى سنوات ، وخصوصا في المانيا . يبين الجدول 2 - 1 تركيب الغاز النموذجي للطرق الثلاث .
كان في الولايات المتحدة ، عام 1981 ، مصنع واحد صغير يستخدم تكنولوجيا الجيل الثاني في التشغيل ، وهو جهاز تغويز من نموذج السرير الثابت . وكانت هناك في تنيسي وحدة لإنتاج الغاز التركيبي تستخدم الجيل الثاني تكساكو ، اي طريقة السرير المحمول . وخطط لها ان تعمل في عام 1983 . وهناك كثير من المشاريع الفعالة في مختلف مراحل التخطيط و/ او البناء .
الجدول 2-1 تركيب الغازات النموذجية المنتجة (أساس جاف) (مول %)
|
الغاز
|
لورجي
|
كوبرز - توتسك
|
وينكلر
|
|
H2
|
38
|
36.7
|
41.8
|
|
CO
|
20.2
|
55.8
|
33.3
|
|
CO2
|
28.6
|
6.2
|
20.5
|
|
CH4
|
11.4
|
0
|
3
|
|
C2H6
|
1
|
0
|
0
|
|
H2S أو COS
|
0.5
|
0.3
|
0.4
|
|
N2
|
0.3
|
1
|
1
|
الاكثر قراءة في مواضيع عامة في الكيمياء الصناعية
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة
