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 ‏.