گازی شدن زغال‌سنگ
تاریخ > تاریخچهٔ اولیهٔ تولید گاز زغال‌سنگ توسط گازدهی

در دههٔ ۱۸۵۰، هر شهر کوچک و متوسط دارای یک کارخانهٔ گاز برای تأمین روشنایی خیابان بود. مشترکان همچنین می‌توانند خطوط لوله را به خانه‌های خود برسانند. در این دوره، روشنایی گاز پذیرفته شد. چراغ گاز به طبقه متوسط پایین آمد و بعداً اجاق گاز و اجاق گاز آمد.
دههٔ ۱۸۶۰ عصر طلایی توسعهٔ گاز زغال‌سنگ بود. دانشمندانی مانند آوگوست ککوله و ویلیام هنری پرکین با کشف اسرار شیمی آلی، نحوهٔ ساخت گاز و ترکیب آن را فاش کردند. از این نیروگاه‌های گازی بهتر و رنگ‌های بنفش پرکین، مانند مووین، حاصل شد. در دههٔ ۱۸۵۰، فرایندهای تولید گاز تولیدکننده و گاز آب از کُک ایجاد شد. گاز آب غنی‌نشده را می‌توان به عنوان گاز آب آبی (BWG) توصیف کرد.
گاز موند که در دههٔ ۱۸۵۰ توسط لودویگ موند تولید شد، گازی بود که به جای کک از زغال ساخته می‌شد. این ماده حاوی آمونیاک و قیر زغال بود و برای بازیابی این ترکیبات ارزشمند فرآوری شد.
گاز آب آبی (BWG) با شعله‌ای غیر نورانی می‌سوزد که آن را برای اهداف روشنایی نامناسب می‌کند. گاز آب کاربراته (CWG)، تولید شده در دههٔ ۱۸۶۰، گاز آب آبی (BWG) غنی‌شده با گازهایی است که با پاشش روغن در یک واکنش داغ به‌دست می‌آید. از ارزش حرارتی بالاتری برخوردار است و با شعله‌ای درخشان می‌سوزد.
روند گاز آب کاربراته توسط تادئوس اس سی لو در سال ۱۸۷۵ بهبود یافت. روغن گاز از طریق دماسنج در کاربراتور و سوپرهیتر مجموعه تولید CWG در BWG فیکس شد. CWG از دههٔ ۱۸۸۰ تا دههٔ ۱۹۵۰ فناوری غالب در ایالات متحده بود و جایگزین گاز شدن زغال‌سنگ شد. گاز آب کاربراته (CWG) دارای ضریب شیر 20MJ / m 3 است یعنی کمی بیش از نیمی از گاز طبیعی.
ظهور روشنایی گاز رشته‌ای در کارخانه‌ها، خانه‌ها و خیابان‌ها، جایگزینی چراغ‌های روشنایی و شمع‌ها با نور ثابت و روشن، تقریباً نور روز مطابق با رنگ آن، برای بسیاری از افراد شب را به روز تبدیل کرد - کار در شیفت شب در صنایعی که نور همهٔ آن‌هاست، امکان‌پذیر است. مهم است - در ریسندگی، بافتن و ساخت لباس و غیره اهمیت اجتماعی این تغییر برای نسل‌هایی که با روشنایی پس از تاریکی با لمس یک سوئیچ قابل درک هستند، دشوار است. نه تنها تولیدات صنعتی تسریع شد، بلکه خیابان‌ها ایمن شدند، روابط اجتماعی تسهیل شد و خواندن و نوشتن گسترده‌تر شد. کارهای گاز تقریباً در هر شهر ساخته شده‌است، خیابان‌های اصلی بسیار روشن شده و گاز در خیابان‌ها به اکثر خانواده‌های شهری منتقل شده‌است. اختراع کنتور گاز و کنتور پیش پرداخت در اواخر دههٔ ۱۸۸۰ نقش مهمی در فروش گاز شهری به مشتریان داخلی و تجاری داشت.
آموزش نیروی کار بزرگ، تلاش برای استانداردسازی روش‌های تولیدی و تجاری و تعدیل رقابت تجاری بین شرکت‌های تأمین‌کننده، باعث تأسیس انجمن‌های مدیران گاز شد، اولین بار در اسکاتلند در سال ۱۸۶۱. انجمن مدیریت گاز انگلستان در سال ۱۸۶۳ در منچستر تشکیل شد و این، پس از یک تاریخ آشفته، بنیاد مؤسسهٔ مهندسان گاز (IGE) شد. در سال ۱۹۰۳، مؤسسهٔ بازسازی‌شدهٔ مهندسین عمران (ICE) دوره‌هایی را برای دانشجویان تولید گاز در انستیتوی شهر و اصناف لندن آغاز کرد. IGE در سال ۱۹۲۹ منشور سلطنتی اعطا شد. دانشگاه‌ها در پاسخگویی به نیازهای صنعت، کند عمل کردند و تنها در سال ۱۹۰۸ بود که اولین استاد صنایع زغال‌سنگ و سوخت در دانشگاه لیدز تأسیس شد. در سال ۱۹۲۶، شرکت گاز روشنایی و کک سازی خانه واتسون در مجاورت ناین المز کارگاه گاز را افتتاح کرد. در ابتدا، این یک آزمایشگاه علمی بود. بعداً این مرکز شامل مراکز آموزش کارآموزان بود اما سهم عمدهٔ آن در صنعت، امکانات آزمایش لوازم خانگی گاز بود که در اختیار کل صنعت، از جمله تولیدکنندگان لوازم گاز قرار گرفت. با استفاده از این تسهیلات، صنعت نه تنها ایمنی بلکه استانداردهای عملکردی را هم برای ساخت وسایل گازسوز و هم برای سرویس‌دهی آن‌ها در خانه‌های مشتریان و اماکن تجاری ایجاد کرد.
در طول جنگ جهانی اول، محصولات جانبی صنعت گاز، فنل، تولوئن و آمونیاک و ترکیبات گوگردی از مواد با ارزش مواد منفجره بودند. زغال‌سنگ زیادی برای کارهای گازی از طریق دریا حمل می‌شد و در برابر حملهٔ دشمن آسیب‌پذیر بود. صنعت گاز کارفرمای بزرگی از دفتریاران، عمدتاً مرد قبل از جنگ بود. اما ظهور ماشین تحریر و زن تایپیست یک تغییر مهم اجتماعی دیگر ایجاد کرد که برخلاف اشتغال زنان در صنعت جنگ، تأثیرات طولانی مدت داشت.
سال‌های بین جنگ با توسعهٔ تلافی عمودی مداوم که جایگزین بسیاری از دسته‌های تغذیه‌کننده پاسخ افقی شد، مشخص شد. بهبودهایی در ذخیره‌سازی، به ویژه نگهدارندهٔ گاز بدون آب و توزیع وجود داشت. لوله‌های فولادی ۲–۴ اینچ برای انتقال گاز تا ۵۰ پوند بر اینچ مربع (۳۴۰ کیلوپاسکال) به عنوان منبع تغذیه در مقایسه با لوله‌های چدنی سنتی که به‌طور متوسط ۲–۳ اینچ آب سنج (۵۰۰–۷۵۰ پاسکال) کار می‌کنند. بنزول به‌عنوان سوخت وسیلهٔ نقلیه و قیر زغال‌سنگ به عنوان ماده اصلی تولید صنایع شیمیایی آلی در حال ظهور، درآمد قابل توجهی در اختیار صنعت گاز قرار داد. نفت پس از جنگ جهانی دوم، قیر زغال‌سنگ را به عنوان ماده اولیهٔ صنایع شیمیایی آلی جایگزین کرد و از دست دادن این بازار به مشکلات اقتصادی صنعت گاز پس از جنگ کمک کرد.
طیف گسترده‌ای از لوازم خانگی و استفاده از گاز طی سال‌های متمادی تولید شده‌است. بخاری گازی، اجاق گاز، یخچال و فریزر، ماشین لباسشویی، اتو، pokers برای روشن کردن آتش زغال‌سنگ، حمام، گاز و گرمایش، خوشه کنترل از راه دور از چراغ گاز، موتورهای گاز انواع مختلف و در سال بعد، هوای گرم گاز و آب داغ مرکزی گرمایش و تهویه مطبوع، همه کمک‌های زیادی به بهبود کیفیت زندگی در شهرها و شهرهای جهان کرده‌است. تکامل روشنایی الکتریکی که از طریق تأمین عمومی در دسترس است، چراغ گاز را خاموش می‌کند، مگر در مواردی که مطابقت رنگ مانند مغازه‌های فروشگاه‌های مغازه‌های زیبایی استفاده می‌شود.
در حین گازرسانی، زغال‌سنگ با اکسیژن و بخار (بخار آب) در حالی که گرم می‌شود (و در بعضی موارد تحت فشار قرار می‌گیرد) از بین می‌رود. اگر زغال‌سنگ توسط منابع حرارتی خارجی گرم شود، فرایند «آلوترمال» نامیده می‌شود، در حالی که فرایند «خود گرمایی» فرض می‌کند که زغال‌سنگ از طریق واکنش‌های شیمیایی گرمازایی که در داخل خود دستگاه گاز دهنده رخ می‌دهد، انجام می‌شود. ضروری است که اکسید کننده عرضه شده برای اکسیداسیون (احتراق) کامل سوخت کافی نباشد. در طی واکنش‌های ذکر شده، مولکول‌های اکسیژن و آب زغال‌سنگ را اکسید کرده و مخلوط گازی دی‌اکسید کربن (CO2)، مونوکسیدکربن (CO)، بخار آب (H 2 O) و هیدروژن مولکولی (H 2) تولید می‌کنند. (برخی از محصولات جانبی مانند قطران، فنول‌ها و غیره نیز بسته به فناوری خاص گازسوز استفاده شده، محصولات نهایی هستند) این فرایند در محل درزهای زغال‌سنگ طبیعی (که به آن گازدهی زغال‌سنگ زیرزمینی گفته می‌شود) و در پالایشگاه‌های زغال‌سنگ انجام شده‌است. محصول نهایی مورد نظر معمولاً گاز سنتز شده‌است (یعنی ترکیبی از H2 و CO) اما گاز زغال تولید شده نیز ممکن است برای تولید مقادیر اضافی H2 تصفیه شود:
اگر تصفیه
خانه بخواهد آلکان (به عنوان مثال هیدروکربن‌های موجود در گاز طبیعی، بنزین و سوخت دیزل) تولید کند، گاز زغال‌سنگ در این حالت جمع شده و به رآکتور فیشر-تروپش هدایت می‌شود. اگر، هیدروژن محصول نهایی مورد نظر باشد، گاز زغال‌سنگ (در درجهٔ اول محصول CO) در جایی که هیدروژن بیشتری با واکنش اضافی با بخار آب تولید می‌شود، تحت واکنش جابه‌جایی گاز آب قرار می‌گیرد:
اگرچه در حال حاضر فناوری‌های دیگری برای گازرسانی زغال‌سنگ وجود دارد، اما همهٔ آن‌ها به‌طور کلی از فرآیندهای شیمیایی یکسانی استفاده می‌کنند. برای زغال‌های کم‌عیار (به عنوان مثال "ذغال‌های قهوه‌ای") که حاوی مقدار قابل توجهی آب هستند، فناوری‌هایی وجود دارد که طی آن‌ها نیازی به بخار نیست، تنها واکنش‌دهنده‌های زغال‌سنگ (کربن) و اکسیژن هستند. همچنین، برخی از فناوری‌های گازرسانی به زغال‌سنگ نیازی به فشارهای زیاد ندارند. برخی از آن‌ها از زغال‌سنگ پودر شده به عنوان سوخت استفاده می‌کنند در حالی که برخی دیگر با بخش‌های نسبتاً زیادی زغال‌سنگ کار می‌کنند. فناوری‌های گازرسانی در نحوه تأمین دمیدن نیز متفاوت هستند.
"دمیدن مستقیم" فرض می‌کند زغال‌سنگ و اکسیدکننده از طرف مخالف کانال رآکتور به سمت یکدیگر تأمین می‌شوند. در این حالت اکسید کننده از طریق کک عبور می‌کند و (به احتمال زیاد) به منطقه واکنش که در آن تعامل با زغال‌سنگ است خاکستر می‌شود. سپس گاز داغ تولید شده سوخت تازه عبور داده و ضمن جذب برخی از محصولات از بین برنده حرارتی سوخت، مانند تار و فنل، آن را گرم می‌کند؛ بنابراین، گاز قبل از استفاده در واکنش فیشر-تروپش به تصفیه قابل توجهی نیاز دارد. محصولات تصفیه شده بسیار سمی هستند و برای استفاده از آن‌ها به امکانات ویژه‌ای نیاز دارند. در نتیجه، نیروگاه با استفاده از فناوری‌های توصیف‌شده باید بسیار بزرگ باشد تا از نظر اقتصادی کارآمد باشد. یکی از این نیروگاه‌ها به نام SASOL در جمهوری آفریقای جنوبی (RSA) واقع شده‌است. این بنا به دلیل تحریم اعمال شده در کشور برای جلوگیری از واردات نفت و گاز طبیعی ساخته شده‌است. RSA غنی از زغال‌سنگ قیر و آنتراسیت است و قادر به استفاده از فرایند گازرسانی فشار شناخته شدهٔ "لورگی" شناخته شده در آلمان در نیمهٔ اول قرن ۲۰ بود.
"دمش معکوس" (در مقایسه با نوع قبلی که در ابتدا اختراع شد) در نظر گرفته شده‌است که زغال‌سنگ و اکسید کننده از همان سمت رآکتور تأمین می‌شوند. در این حالت هیچ‌گونه فعل و انفعال شیمیایی بین زغال‌سنگ و اکسید کننده قبل از منطقه واکنش وجود ندارد. گاز تولید شده در منطقه واکنش عبور محصولات جامد تبدیل به گاز (کک و خاکستر) و CO2 و H2O در گاز موجود علاوه بر این از نظر شیمیایی به CO و H2 دوباره بازسازی شد. در مقایسه با فناوری "دمیدن مستقیم"، هیچ محصول جانبی سمی در گاز وجود ندارد: این محصولات در منطقه واکنش غیرفعال هستند. این نوع گازدهی در نیمه اول قرن بیستم همراه با "دمیدن مستقیم" توسعه یافته‌است، اما میزان تولید گاز در آن به‌طور قابل توجهی کمتر از "دمش مستقیم" است و تلاش بیشتری برای توسعه فرایندهای "دمش معکوس" تا دهه ۱۹۸۰، زمانی که یک مرکز تحقیقاتی کاتکنییوگل شوروی (مؤسسهٔ تحقیق و توسعه برای توسعهٔ میدان زغال‌سنگ کنسک-آچینسک) فعالیت‌های تحقیق و توسعه را برای تولید فناوری اکنون به عنوان فرایند "TERMOKOKS-S" آغاز کرد. دلیل احیای علاقه به این نوع فرایند گازرسانی این است که از نظر زیست‌محیطی تمیز است و قادر به تولید دو نوع محصول مفید (به‌طور همزمان یا جداگانه) است: گاز (قابل احتراق یا گاز سنتز) و کک در دمای متوسط. مورد اول ممکن است به عنوان سوخت دیگ‌های بخار گاز و دیزل ژنراتور یا به عنوان سینگا برای تولید بنزین و غیره استفاده شود، مورد دوم - به عنوان سوخت فناوری در متالورژی، به عنوان جاذب شیمیایی یا به عنوان مادهٔ اولیه برای بریکت‌های خانگی. احتراق گاز محصول در دیگهای بخار گاز از نظر زیست‌محیطی تمیزتر از احتراق زغال‌سنگ اولیه است؛ بنابراین، یک کارخانه با استفاده از فناوری گازرسانی با "دمش معکوس" قادر به تولید دو محصول ارزشمند است که یکی از آن‌ها هزینهٔ تولید نسبتاً صفر دارد، زیرا محصول دوم با قیمت رقابتی بازار دیگر پوشش داده می‌شود. با متوقف شدن اتحاد جماهیر شوروی و کاتکنییوگل آن، این فناوری توسط دانشمندان منفرد به کار گرفته شد که در ابتدا آن را توسعه دادند و اکنون در روسیه مورد تحقیقات بیشتری قرار گرفته و به صورت تجاری در سراسر جهان توزیع می‌شود. اکنون کارخانه‌های صنعتی با استفاده از آن در اولان‌باتور (مغولستان) و کراسنویارسک (روسیه) شناخته شده‌اند.
فناوری گازدهی بستر جریان هوا تحت فشار که از طریق توسعهٔ مشترک بین گروه ویسون و پوسته (ترکیبی) ایجاد شده‌است. به عنوان مثال: هیبرید یک فناوری پیشرفتهٔ گازرسانی زغال‌سنگ پودر است، این فناوری همراه با مزایای موجود در دیگ بخار حرارت زباله شل اس‌سی‌جی‌پی، شامل مواردی فراتر از یک سیستم انتقال، طرح مشعل گازدار تحت فشار زغال‌سنگ خرد شده، دیواره آب از نوع مشعل جت مشعل جانبی و تخلیه متناوب به‌طور کامل در کارخانه اس‌سی‌جی‌پی موجود مانند فناوری بالغ و قابل اعتماد تأیید شده‌است، در عین حال، عوارض فرایند موجود را از بین برد و در فیلترهای خنک‌کننده سینگاس (مخزن زباله) و [خاکستر] که به راحتی خراب شدند، و فناوری فعلی گازرسانی موجود را که به‌طور گسترده در فرایند خنک‌سازی گاز مصنوعی استفاده می‌شود، ترکیب کرد. این نه تنها دیگ‌های بخار گرما زبالهٔ اصلی پوستهٔ اس‌سی‌جی‌پی را از ویژگی‌های زغال سازگار با قابلیت انعطاف‌پذیری قوی و توانایی مقیاس‌گذاری آسان حفظ می‌کند، بلکه مزایای فناوری خاموش‌کنندهٔ موجود را نیز جذب می‌کند.