التقطير الاتلافي للفحم
المؤلف:
GEORGE T . AUSTIN
المصدر:
SHREV ‘ S CHEMICAL PROCESS INDUSTRIES
الجزء والصفحة:
ص 122
17-7-2016
18379
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.
|
معالجة التحويل الكيميائية
|
النواتج والاجراءات
|
|
أ- الكربنة والتحليل الحراري للفحم والليغنيت والطفل الكربوني (التقطير الإتلافي)
|
مواد قطران الفحم العطرية ، بنزين ونظائره ، فينيل ونظائره ، نفتالين ، أنثراسين ، فيناثرين ، إلخ . كوك درجة الحرارة العالية ، كوك درجة الحرارة المنخفضة ، كربون الأصباغ ، كربون الألكترودات ، المادة التركيبية ، الكربون المنشط .
|
|
ب- تحويل الخامات وتنقيتها
|
الحديد ، خلائط الحديد ، الألمنيوم ، المغنزيوم ، إلخ
|
|
ج- التغويز
|
غاز الفحم ، غاز الماء الأزرق ، غاز المولدات ، غاز الذروة ، الغاز التركيبي ، CO2 سائل وجاف .
|
|
د- الإحراق للتدفنة وتوليد الطاقة
|
مؤسسات الطاقة الكهربائية العامة ، التدفئة ، توزيع التجزئة ، الرماد المتطاير ، الرماد المتلبد للمرشحات والإسمنت .
|
|
هـ- الإحراق من أجل التسخين للتصنيع
|
الحرارة لتصنيع الجير ، والإسمنت ، والسيراميك ، والفولاذ ومصانع الدلفنة .
|
|
و- الإرجاع الكيميائي
|
سلفيت الصوديوم ، سلفيد الصوديوم ، سلفيد الباريوم ، الفوسفور .
|
|
ز- الهدرجة والتحلل الهيدروجيني بالحفز
|
معالجة الكربيد للمواد العطرية ، هدرجة الكربون بطريقة برغيوس ، وقود فيشر – توريتش السائل ، المعالجة الحفازة بالميتان للغازات التركيبية والمتحللة حرارياً .
|
|
ح- نزع المثيلة
|
استخراج البنزين من التولين أو الزيلين ، والنفتالين من نفتالينات المثيل .
|
|
ط- الحلماة القلوية
|
مزيج المواد العطرية
|
|
ي- التأكسد الجزئي (الموجه) والكامل
|
الغاز التركيبي من أجل NH3 ، CH3OH ، الهيدروجين ، أحماض الكربون ، أول أكسيد الكربون .
|
|
ك- الحرارية الكهربائية
(الكهروحرارية)
|
غرافيت ، المواد الحاكّة ، كربيد السليكون ، كربيد الكلسيوم ، سياناميد ، ثاني سلفيد الكربون .
|
|
ل- استرجاع الكبريت
|
استخراج H2S من الغاز ، والبيريت من الكربون .
|
|
م- السلفنة
|
المبادلات الأيونية لتيسير الماء .
|
|
ن- استخلاص الفحم بالمذيبات
|
الفحم عديم الرماد ، الشمع المعدني ، الحموض الدبالية ، راتنج الكومارون .
|
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 .
الاكثر قراءة في مواضيع عامة في الكيمياء الصناعية
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة
