تاريخ الغازات الوقودية المصنعة

تطورت الكيمياء الهوائية في القرن الثامن عشر بفضل جهود علماء مثل ستيفن هيلز ، وجوزيف بلاك ، وجوزيف بريستلي ، وأنطوان لوران لافوازييه ، وغيرهم. وحتى ذلك الحين، لم يكن الغاز يُعتبر حالة مستقلة من حالات المادة. فبينما كانت بعض الخصائص الميكانيكية للغازات مفهومة، كما يتضح من تجارب روبرت بويل وتطوير مضخة الهواء ، لم تكن خصائصها الكيميائية كذلك. وكان يُنظر إلى الغازات، وفقًا للمفهوم الأرسطي للعناصر الأربعة، على أنها هواء، أحد العناصر الأساسية الأربعة. أما أنواع الهواء المختلفة، كالهواء الفاسد أو القابل للاشتعال، فكانت تُعتبر هواءً جويًا يحتوي على بعض الشوائب، تمامًا كالماء العكر.

بعد أن أدرك جوزيف بلاك أن ثاني أكسيد الكربون يختلف تمامًا عن غازات الهواء الجوي، تم اكتشاف غازات أخرى، من بينها الهيدروجين على يد هنري كافنديش عام 1766. ثم وسّع أليساندرو فولتا القائمة باكتشافه الميثان عام 1776. وكان معروفًا منذ زمن طويل إمكانية إنتاج الغازات القابلة للاشتعال من معظم المواد القابلة للاحتراق، كالفحم والخشب، عبر عملية التقطير . فعلى سبيل المثال، كتب ستيفن هيلز عن هذه الظاهرة في كتابه " الإحصاءات النباتية" عام 1722. وفي العقدين الأخيرين من القرن الثامن عشر، ومع ازدياد اكتشاف الغازات وتطور تقنيات وأدوات الكيمياء الهوائية، فكّر عدد من الفلاسفة الطبيعيين والمهندسين في استخدام الغازات في التطبيقات الطبية والصناعية. وكان من أوائل هذه الاستخدامات صناعة المناطيد التي بدأت عام 1783، وسرعان ما ظهرت استخدامات أخرى. ^{[ 2 ]}

كان من نتائج جنون المناطيد في الفترة 1783-1784 أول استخدام للإضاءة بالغاز المصنّع. فقد طُلب من أستاذ الفلسفة الطبيعية في جامعة لوفان ، يان بيتر مينكيليرز، واثنين من زملائه، من قبل راعيهم، دوق أرينبيرغ ، دراسة المناطيد. فقاموا بذلك، وصنعوا أجهزة لتوليد غازات قابلة للاشتعال أخف من الهواء من الفحم ومواد أخرى قابلة للاشتعال. وفي عام 1785، استخدم مينكيليرز بعضًا من هذه الأجهزة لتحويل الفحم إلى غاز لإضاءة قاعة محاضراته في الجامعة. ولم يوسع نطاق استخدام الإضاءة بالغاز كثيرًا بعد ذلك، وعندما أُجبر على الفرار من لوفان خلال ثورة برابانت ، تخلى عن المشروع تمامًا. ^{[ 3 ]}

كان فيليب لوبون مهندسًا مدنيًا فرنسيًا يعمل في سلاح الهندسة العامة، وقد نما لديه اهتمامٌ بالتقطير كعملية صناعية لتصنيع مواد مثل القطران والنفط خلال دراسته الجامعية. تخرج من كلية الهندسة عام ١٧٨٩، وعُيّن في أنغوليم. هناك، بحث في التقطير، وأدرك أن الغاز الناتج عن تقطير الخشب والفحم يمكن استخدامه في الإضاءة والتدفئة، وكمصدر طاقة للمحركات. حصل على براءة اختراع لعمليات التقطير عام ١٧٩٤، وواصل أبحاثه، وصمم في النهاية فرن تقطير يُعرف باسم المصباح الحراري . تقدم بطلب للحصول على براءة اختراع لهذا الاختراع عام ١٧٩٩، وحصل عليها، مع إضافة براءة اختراع أخرى عام ١٨٠١. أطلق حملة تسويقية في باريس عام ١٨٠١، حيث طبع كتيبًا واستأجر منزلًا أقام فيه عروضًا توضيحية عامة باستخدام جهازه. كان هدفه جمع تمويل كافٍ من المستثمرين لتأسيس شركة، لكنه لم ينجح في جذب هذا النوع من الاهتمام، سواء من الدولة الفرنسية أو من مصادر خاصة. أُجبر على التخلي عن المشروع والعودة إلى فيلق الهندسة المدنية. وعلى الرغم من حصوله على امتياز غابات من الحكومة الفرنسية لتجربة تصنيع القطران من الخشب للاستخدام البحري، إلا أنه لم ينجح قط في صنع المصباح الحراري، وتوفي في ظروف غامضة عام 1805. ^{[ 4 ]}

على الرغم من أن المصباح الحراري حظي ببعض الاهتمام في فرنسا، إلا أن الاهتمام به كان الأكبر في ألمانيا. وقد كُتبت العديد من الكتب والمقالات حول هذا الموضوع خلال الفترة من 1802 إلى 1812. كما صُممت وبُنيت مصابيح حرارية في ألمانيا، وكان أهمها من تصميم زاخاوس وينزلر، الكيميائي النمساوي الذي كان يدير مصنعًا لنترات البوتاسيوم في بلانسكو. وبرعاية عائلة زو سالْم الأرستقراطية، بنى مصنعًا كبيرًا في برنو. ثم انتقل إلى فيينا لمواصلة أبحاثه. ومع ذلك، استُخدم المصباح الحراري في المقام الأول لصنع الفحم وليس لإنتاج الغازات. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

كان ويليام مردوخ (يُكتب أحيانًا مردوخ) (1754-1839) مهندسًا يعمل لدى شركة بولتون ووات ، عندما بدأ، أثناء بحثه في عمليات التقطير في الفترة ما بين عامي 1792 و1794، باستخدام غاز الفحم للإضاءة. كان يقيم آنذاك في ريدروث بكورنوال، وأجرى بعض التجارب الصغيرة لإضاءة منزله بغاز الفحم. سرعان ما توقف عن هذا الموضوع حتى عام 1798، حين انتقل إلى برمنغهام للعمل في مقر شركة بولتون ووات الرئيسي في سوهو . حينها، بدأت بولتون ووات سلسلة أخرى من التجارب الصغيرة. ومع استمرار دعاوى براءات الاختراع وانشغالهم بأعمالهم الرئيسية في مجال محركات البخار، توقفوا عن الموضوع مرة أخرى. شاهد غريغوري وات، الابن الثاني لجيمس وات، أثناء سفره في أوروبا، عروض ليبون وكتب رسالة إلى شقيقه، جيمس وات الابن ، يُخبره فيها عن هذا المنافس المحتمل. دفع هذا جيمس وات الابن إلى بدء برنامج لتطوير مصابيح الغاز في شركة بولتون آند وات، بهدف توسيع نطاق هذه التقنية والوصول إلى أولى التطبيقات التجارية لمصابيح الغاز. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

بعد تركيب أولي في مصنع سوهو في الفترة 1803-1804، جهّزت شركة بولتون آند وات جهازًا لشركة فيليبس آند لي للنسيج في سالفورد بالقرب من مانشستر في الفترة 1805-1806. وكانت هذه الصفقة هي البيعة الرئيسية الوحيدة للشركة حتى أواخر عام 1808. وكان جورج أوغسطس لي قوة دافعة رئيسية وراء تطوير الجهاز. فقد كان شغوفًا بالتكنولوجيا، وقدّم سلسلة من الابتكارات التكنولوجية في مصنع سالفورد، مثل بناء الهيكل الحديدي والتدفئة بالبخار. واستمر في تشجيع تطوير تقنية الإضاءة بالغاز في شركة بولتون آند وات. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

كانت شركة "غاز لايت آند كوك" التي تتخذ من لندن مقرًا لها، أول شركة تُزوّد ​​المستهلكين بالغاز المُصنّع كخدمة عامة . تأسست الشركة بفضل جهود المهاجر الألماني فريدريك وينسور ، الذي شاهد عروض ليبون في باريس. حاول وينسور شراء مصباح حراري من ليبون دون جدوى، لكنه ظلّ مُعجبًا بالتكنولوجيا، وقرر تجربة حظه، أولًا في مسقط رأسه برونزويك ، ثم في لندن عام 1804. فور وصوله إلى لندن، بدأ وينسور حملة مكثفة للعثور على مستثمرين لشركة جديدة تُصنّع أجهزة الغاز وتبيع الغاز للمستهلكين. نجح في العثور على مستثمرين، لكن الشكل القانوني للشركة كان أكثر تعقيدًا. بموجب قانون "الفقاعة" لعام 1720 ، كان على جميع الشركات المساهمة التي تتجاوز عددًا معينًا من المساهمين في إنجلترا الحصول على ميثاق ملكي للتأسيس، ما يعني ضرورة وجود قانون برلماني.

شنّ وينسور حملته بشكل متقطع حتى عام ١٨٠٧، حين شكّل المستثمرون لجنةً مُكلّفةً بالحصول على قانون من البرلمان. وواصلوا هذه المهمة على مدى السنوات الثلاث التالية، وواجهوا خلالها صعوباتٍ جمّة، كان أبرزها مقاومة بولتون ووات عام ١٨٠٩. في ذلك العام، بذلت اللجنة جهدًا جادًا لإقناع مجلس العموم بتمرير مشروع قانون يُخوّل الملك منح الميثاق، لكن بولتون ووات شعروا بأن أعمالهم في تصنيع أجهزة إضاءة الغاز مُهدّدة، فشنّوا معارضةً عبر حلفائهم في البرلمان. ورغم توصية لجنة برلمانية بالموافقة، إلا أن القانون رُفض في القراءة الثالثة.

في العام التالي، حاولت اللجنة مجددًا، ونجحت بموافقة بولتون ووات بعد تنازلهما عن جميع صلاحيات تصنيع الأجهزة للبيع. واشترط قانون البرلمان الناتج على الشركة جمع 100 ألف جنيه إسترليني قبل التقدم بطلب للحصول على ترخيص، وهو شرط استغرق تحقيقه العامين التاليين. ومنح الملك جورج الثالث الترخيص عام 1812.

من عام 1812 وحتى عام 1825 تقريبًا، كانت تقنية الغاز المُصنّع حكرًا على إنجلترا. بعد عام 1812، تأسست عدة شركات جديدة لتزويد لندن ومدن أخرى في المملكة المتحدة بالغاز. وكانت ليفربول وإكستر وبريستون أولى المدن التي حصلت على هذه الخدمة عام 1816، وسرعان ما تبعتها مدن أخرى. وبحلول عام 1821، لم تكن أي مدينة يزيد عدد سكانها عن 50,000 نسمة تفتقر إلى الإضاءة بالغاز. وبعد خمس سنوات، لم يتبق سوى مدينتين يزيد عدد سكانهما عن 10,000 نسمة بدون إضاءة بالغاز. ^{[ 9 ]} في لندن، كان انتشار الإضاءة بالغاز سريعًا. فقد تأسست شركات جديدة في غضون سنوات قليلة من تأسيس شركة غاز لايت آند كوك، وتلت ذلك فترة من المنافسة الشديدة بين الشركات التي تنافست على المستهلكين ضمن مناطق عملياتها. ويُقدّم فريدريك أكوم ، في طبعات كتابه المختلفة عن الإضاءة بالغاز، وصفًا دقيقًا لسرعة انتشار هذه التقنية في العاصمة. في عام 1815، كتب أن المدينة تضم 4000 مصباح، تُغذى بشبكة أنابيب رئيسية طولها 42  كيلومترًا  . وفي عام 1819، رفع تقديره إلى 51000 مصباح و463  كيلومترًا  من الأنابيب. وبالمثل، لم يكن في لندن سوى مصنعين للغاز عام 1814، وبحلول عام 1822، ارتفع العدد إلى سبعة، وبحلول عام 1829، وصل إلى 200 شركة. ^{[ 7 ] : 72} لم تُنظّم الحكومة هذه الصناعة ككل حتى عام 1816، عندما أنشأ قانون برلماني منصب مفتش مصانع الغاز، وكان أول من شغله السير ويليام كونغريف . وحتى ذلك الحين، لم تُسنّ قوانين تُنظّم الصناعة بأكملها حتى صدور قانون برلماني عام 1847، على الرغم من اقتراح مشروع قانون عام 1822، والذي رُفض بسبب معارضة شركات الغاز. ^{[ 7 ] : 83} ومع ذلك، فقد تضمنت المواثيق التي أقرها البرلمان لوائح مختلفة مثل كيفية قيام الشركات بتكسير الرصيف، وما إلى ذلك.

كان فريدريك وينسور أول من روّج لشركة غاز في فرنسا بعد اضطراره للفرار من إنجلترا عام 1814 بسبب ديون غير مسددة. حاول وينسور تأسيس شركة غاز أخرى في باريس، لكنها فشلت عام 1819. كانت الحكومة مهتمة أيضاً بتطوير هذه الصناعة، وفي عام 1817 كلّفت شابرول دي فولفيك بدراسة التكنولوجيا وبناء محطة نموذجية، أيضاً في باريس. زوّدت المحطة مستشفى سان لويس بالغاز ، واعتُبرت التجربة ناجحة. ^{[ 10 ]} قرر الملك لويس الثامن عشر بعد ذلك إعطاء دفعة إضافية لتطوير الصناعة الفرنسية بإرسال خبراء إلى إنجلترا لدراسة الوضع هناك، وتركيب مصابيح الغاز في عدد من المباني المرموقة، مثل دار أوبرا باريس والمكتبة الوطنية، وغيرها. أُنشئت شركة عامة لهذا الغرض عام 1818. ^{[ 11 ]} وسرعان ما تبعتها شركات خاصة، وبحلول عام 1822، عندما بدأت الحكومة بتنظيم الصناعة، كانت أربع شركات تعمل في العاصمة. منعت اللوائح التي تم إقرارها آنذاك الشركات من التنافس، وانقسمت باريس فعلياً بين مختلف الشركات التي تعمل كاحتكارات في مناطقها الخاصة. ^{[ 12 ]}

انتشر استخدام الغاز في الإضاءة إلى دول أوروبية أخرى. ففي عام 1817، أسس بي جيه ميوس فان دير مايلن شركة في بروكسل، وبدأت الشركة عملياتها في العام التالي. وبحلول عام 1822، كانت هناك شركات في أمستردام وروتردام تستخدم التكنولوجيا الإنجليزية. ^{[ 13 ]} في ألمانيا، استُخدم الغاز على نطاق ضيق منذ عام 1816، ولكن أول شركة لإضاءة الغاز أسسها مهندسون إنجليز برأس مال إنجليزي. وفي عام 1824، تأسست جمعية الغاز القارية الإمبراطورية في لندن لإنشاء شبكات غاز في دول أخرى. ووقع السير ويليام كونغريف، البارون الثاني ، أحد قادتها، اتفاقية مع حكومة هانوفر، واستُخدمت مصابيح الغاز في الشوارع لأول مرة عام 1826. ^{[ 14 ]}

أُدخلت الإضاءة بالغاز لأول مرة إلى الولايات المتحدة عام 1816 في بالتيمور على يد رامبرانت وروبنز بيل، اللذين أنارا متحفهما بالغاز بعد أن شاهداه خلال رحلة إلى أوروبا. أقنع الأخوان مجموعة من الأثرياء بدعمهما في مشروع أكبر. أصدرت الحكومة المحلية قانونًا يسمح لعائلة بيل وشركائهم بمدّ أنابيب الغاز وإنارة الشوارع. تأسست شركة لهذا الغرض عام 1817. بعد بعض الصعوبات المتعلقة بالأجهزة والمشاكل المالية، استعانت الشركة بمهندس إنجليزي ذي خبرة في الإضاءة بالغاز. بدأت الشركة بالازدهار، وبحلول ثلاثينيات القرن التاسع عشر، كانت تُزوّد ​​3000 عميل منزلي و100 مصباح إنارة شوارع بالغاز. ^{[ 15 ]} تبعتها شركات في مدن أخرى، ثانيها شركة بوسطن للغاز عام 1822 وشركة نيويورك للغاز عام 1825. ^{[ 16 ]} بُني مصنع للغاز في فيلادلفيا عام 1835. ^{[ 17 ]}

افتتحت شركة الغاز الأسترالية ، التي تأسست عام 1837، أول مصنع للغاز في أستراليا، في ميلرز بوينت في سيدني عام 1841. ^{[ 18 ]}

كانت منصة التقطير عبارة عن هيكل يضم أجهزة التقطير المستخدمة في عملية التفحيم (المعروفة أيضًا بالتحلل الحراري) للفحم الخام وإنتاج غاز الفحم. على مر السنين، شهد إنتاج الغاز المصنّع تطورات كبيرة حوّلت منصة التقطير من مجرد أوعية حديدية بسيطة تحتوي على الفحم فوق نار مكشوفة إلى محطة ضخمة عالية الكفاءة، شبه آلية، صناعية، كثيفة رأس المال، تُستخدم لتفحيم كميات كبيرة من الفحم. عادةً ما كانت تُوضع عدة منصات تقطير في "مبنى تقطير" واحد، وكان يوجد واحد على الأقل من هذه المباني في كل مصنع للغاز.

في البداية، تنوعت أشكال طاولات التقطير نظرًا لقلة استخدامها وقلة فهمها العلمي والعملي لعملية تفحيم الفحم. كانت بعض أجهزة التقطير المبكرة عبارة عن أوعية حديدية تُملأ بالفحم وتُوضع على نار الفحم مع أنابيب متصلة بأطرافها العلوية. ورغم أنها كانت عملية في بدايات محطات الغاز، إلا أن هذا الوضع تغير سريعًا عندما بدأت هذه المحطات بخدمة عدد أكبر من العملاء. ومع ازدياد حجم هذه الأوعية، برزت الحاجة إلى كفاءة في إعادة ملئها، واتضح أن ملء أجهزة التقطير الرأسية أحادية الطرف سهل، بينما إزالة فحم الكوك والمخلفات منها بعد تفحيم الفحم أكثر صعوبة. ومن هنا، تحولت أجهزة التقطير الغازية من الأوعية الرأسية إلى الأوعية الأنبوبية الأفقية.

كانت أجهزة التقطير تُصنع عادةً من الحديد الزهر في بدايات صناعة الغاز. وقد أجرى مهندسو الغاز الأوائل تجارب مكثفة للوصول إلى أفضل شكل وحجم وإعداد. لم يهيمن شكل واحد على أجهزة التقطير، وظلت العديد من المقاطع العرضية المختلفة قيد الاستخدام. بعد خمسينيات القرن التاسع عشر، أصبحت أجهزة التقطير تُصنع عمومًا من الطين الناري نظرًا لقدرته العالية على الاحتفاظ بالحرارة، ومتانته، ومزاياه الأخرى. استُخدمت أجهزة التقطير المصنوعة من الحديد الزهر في محطات الغاز الصغيرة، نظرًا لملاءمتها لمتطلباتها، وانخفاض تكلفتها، وقدرتها على التسخين السريع لتلبية الطلب المتغير، وسهولة استبدالها. وقد تفوقت هذه المزايا على عيوبها المتمثلة في قصر عمرها الافتراضي، وانخفاض هوامش درجة الحرارة، وعدم إمكانية تصنيعها بأشكال غير أسطوانية. كما فضّلت ممارسات محطات الغاز العامة بعد التحول إلى أجهزة التقطير المصنوعة من الطين الناري أجهزة التقطير التي تشبه حرف "D" مُدارًا بزاوية 90 درجة إلى اليسار، وأحيانًا بقاعدة مائلة قليلاً.

مع ظهور فرن الحرق الطيني، أصبح بالإمكان الاحتفاظ بدرجات حرارة أعلى في أحواض الحرق، مما أدى إلى تفحم الفحم بشكل أسرع وأكثر اكتمالاً. ومع إمكانية الوصول إلى درجات حرارة أعلى، تم استحداث طرق متطورة لحرق أحواض الحرق، مدفوعةً بتطوير شركة سيمنز لفرن الموقد المفتوح في الفترة ما بين عامي 1855 و1870 تقريبًا، مما أدى إلى ثورة في كفاءة مصانع الغاز.

وعلى وجه التحديد، كان التقدمان الرئيسيان هما:

• استُحدثت تقنية التسخين غير المباشر في أفران التكرير. كانت أفران التكرير التقليدية، التي تعمل بالتسخين المباشر، تتألف من أفران معلقة فوق نار فحم الكوك، مما يُسخن الأفران ويُحفز عملية تحويل الفحم إلى فحم الكوك، مُنتجًا غازات. غيّر التسخين غير المباشر هذه التقنية. فبدلاً من تسخين الأفران مباشرةً بالنار، وُضعت النار أسفل الأفران وعلى أحد جانبيها، ورُفعت إلى درجة حرارة عالية جدًا، مع تقليل كمية الهواء المُدخل وإضافة كمية قليلة من البخار. وبدلاً من توليد كميات كبيرة من الحرارة لتسخين الأفران مباشرةً، أصبحت النار تُنتج غازات ساخنة، وتحديدًا أول أكسيد الكربون، بالإضافة إلى كمية قليلة من الهيدروجين نتيجة البخار، وكلاهما شديد الاشتعال. تصعد هذه الغازات من النار إلى قناة تُوصلها إلى " الفتحات " - وهي فتحات صغيرة تُشبه "الأنف" تقع بجوار الأفران، وتُطلق "غازات الفرن" منها. تنبعث من "الفتحات" المجاورة كمية كبيرة من "الهواء الثانوي"، وهو هواء مسخن مسبقًا، والذي عند اختلاطه مع غازات الفرن، يتسبب في اشتعالها وانفجارها في اللهب وغمر الجزء الخارجي من الأفران بالحرارة.
• استُخدم نظام استعادة الحرارة لتسخين هواء الاحتراق الأولي والثانوي. يتم ذلك عن طريق تمرير عادم منضدة الاحتراق عبر شبكة من الطوب الحراري، مما يسمح باستخلاص كميات كبيرة من الحرارة منه. وعلى الجانب الآخر من قنوات العادم، توجد قنوات لمرور هواء الاحتراق. ينقل الطوب حرارة العادم إلى هواء الاحتراق، مسخنًا إياه مسبقًا. يوفر هذا كفاءة حرارية أعلى بكثير في منضدة الاحتراق، مما يقلل من استهلاك فحم الكوك بشكل ملحوظ، لأن الهواء المسخن مسبقًا بالحرارة المهدرة يكون ساخنًا بالفعل عند دخوله النار المراد حرقها، أو عند "فوهة النفخ" لتغذية الاحتراق الثانوي.

حوّل هذان التطوران منصة التقطير القديمة ذات التسخين المباشر إلى منصة التقطير المتطورة ذات التسخين غير المباشر، أو التجديدية، أو التوليدية، وانخفض استخدام فحم الكوك الرصاصي في منصات التقطير (في المصانع الكبيرة) من أكثر من 40% من إجمالي فحم الكوك المُنتَج إلى 15% فقط، مما أدى إلى تحسين الكفاءة بشكل ملحوظ. وقد فرضت هذه التحسينات تكلفة رأسمالية إضافية على منصة التقطير، مما أدى إلى دمجها تدريجيًا في مصانع الغاز الصغيرة، إن تم دمجها أصلًا.

شهدت كفاءة وسلامة عمليات التكسير الحراري مزيدًا من التحسن مع إدخال المفاعل ذي الفتحة الأمامية والخلفية. وقد ساهم هذا في رفع كفاءة وسلامة عمليات تحميل وتفريغ المفاعلات، التي كانت عملية شاقة وخطيرة في كثير من الأحيان. وأصبح بالإمكان الآن دفع الفحم خارج المفاعل بدلًا من سحبه. ومن التعديلات المثيرة للاهتمام على المفاعل ذي الفتحة الأمامية، المفاعل المائل الذي بلغ ذروته في ثمانينيات القرن التاسع عشر، وهو عبارة عن مفاعل موضوع على منحدر معتدل، حيث يُصب الفحم من أحد طرفيه ويُغلق بإحكام. وبعد عملية التحلل الحراري، يُفتح قاع المفاعل ويُسكب فحم الكوك بفعل الجاذبية. وقد اعتُمد هذا الأسلوب في بعض مصانع الغاز، إلا أن التوفير في العمالة غالبًا ما كان يُقابله عدم انتظام توزيع الفحم وتحلله الحراري، فضلًا عن مشاكل التكتل التي تؤدي إلى عدم انسياب الفحم من القاع بعد التحلل الحراري، وهي مشاكل تتفاقم في أنواع معينة من الفحم. وعلى هذا النحو، أصبحت أجهزة التعقيم المائلة قديمة الطراز بسبب التطورات اللاحقة، بما في ذلك آلة معالجة أجهزة التعقيم ونظام التعقيم العمودي.

تم إدخال العديد من الأجهزة المتطورة في مصانع التقطير لتحسين الكفاءة وسهولة الاستخدام. وقد وُجد أن أداة إزالة الكلنكر التي تعمل بالهواء المضغوط أو البخار مفيدة بشكل خاص في إزالة الكلنكر من منطقة الاحتراق الرئيسية في أفران الحرق غير المباشر - حيث كانت عملية الكلنكر سابقًا عملية شاقة وتستغرق وقتًا طويلاً وتتطلب عددًا كبيرًا من العمال في مصنع التقطير. كما تم إدخال فئة أخرى من الأجهزة، وهي عبارة عن آلات - وفي نهاية المطاف، آلات - لتحميل وتفريغ أفران التقطير. كانت أفران التقطير تُحمّل عمومًا باستخدام مغرفة طويلة، حيث يُوضع الفحم فيها - ثم يقوم فريق من العمال برفع المغرفة ودفعها إلى داخل فرن التقطير. بعد ذلك، يقوم العمال بتسوية الفحم في طبقة متساوية السماكة، ثم يُغلق فرن التقطير. بعد ذلك، يبدأ إنتاج الغاز - وبعد 8 إلى 12 ساعة، يُفتح فرن التقطير، ويُسحب الفحم (في حالة أفران التقطير ذات النهاية المغلقة) أو يُدفع (في حالة أفران التقطير ذات الفتحة الكاملة) إلى خارج فرن التقطير. وبالتالي، كان مصنع التقطير يتطلب قوة عاملة كبيرة - حيث كان يُطلب من العديد من الرجال في كثير من الأحيان حمل المجرفة التي تحتوي على الفحم وتحميل جهاز التقطير.

بعد خروج الغاز من جهاز التقطير، يمر أولاً عبر "مصيدة" من القطران/الماء (شبيهة بمصيدة في نظام السباكة) تُسمى الأنبوب الهيدروليكي الرئيسي، حيث يتم التخلص من جزء كبير من قطران الفحم، ويتم تبريد الغاز بشكل ملحوظ. ثم يمر عبر الأنبوب الرئيسي خارج مبنى التقطير إلى مكثف مُبرد بالماء أو بالهواء الجوي، حيث يتم تبريده إلى درجة حرارة الهواء الجوي أو الماء المستخدم. عند هذه النقطة، يدخل الغاز إلى مبنى التهوية ويمر عبر "مُستنزف"، وهو عبارة عن مضخة هواء تُحافظ على ضغط سلبي في الأنابيب الهيدروليكية الرئيسية، وبالتالي في أجهزة التقطير (حيث يُمثل الضغط الصفري الضغط الجوي). بعد ذلك، يُغسل الغاز في "غسالة" عن طريق تمريره عبر الماء، لاستخلاص أي قطران متبقٍ. ثم يدخل إلى جهاز تنقية. يصبح الغاز جاهزًا للتوزيع، وينتقل إلى خزان الغاز للتخزين.

خط هيدروليكي رئيسي

داخل كل غرفة تقطير، كانت طاولات التقطير مصطفة جنبًا إلى جنب في صف طويل. وكان لكل جهاز تقطير باب تحميل وتفريغ. وُضع على كل باب أنبوب صاعد لنقل الغاز المتصاعد من الفحم الموجود بداخله. كانت هذه الأنابيب ترتفع إلى أعلى الطاولة حيث تنتهي على شكل حرف "U" مقلوب، ويختفي أحد أضلاع هذا الحرف داخل هيكل طويل على شكل حوض (مغطى من الأعلى) مصنوع من الحديد الزهر يُسمى الأنبوب الهيدروليكي الرئيسي، والذي كان يوضع فوق صف الطاولات بالقرب من حافتها الأمامية. كان هذا الأنبوب يمتد بشكل متواصل على طول صف الطاولات داخل غرفة التقطير، وكان كل أنبوب صاعد من كل جهاز تقطير ينزل إليه.

كان خط الأنابيب الهيدروليكي الرئيسي يحتوي على مستوى من خليط سائل (في البداية) من الماء، ولكن بعد الاستخدام، أصبح يحتوي أيضًا على قطران الفحم ومحلول الأمونيا. وكان كل أنبوب صاعد من أنابيب التقطير ينخفض ​​تحت مستوى الماء بمقدار ضئيل على الأقل، ربما بوصة واحدة، ولكن غالبًا ما كان الانخفاض أكبر بكثير في بدايات إنتاج الغاز. وهكذا، كان الغاز المتصاعد من كل جهاز تقطير يمر عبر السائل على شكل فقاعات ويخرج منه إلى الفراغ الموجود فوقه، حيث يختلط مع الغاز المتصاعد من أجهزة التقطير الأخرى ويُسحب عبر خط الصرف الصحي الرئيسي إلى المكثف.

كان للختم السائل غرضان: أولهما، سحب بعض القطران والسائل، إذ كان الغاز الخارج من جهاز التقطير مشبعًا بالقطران، وكان بإمكان الأنبوب الهيدروليكي الرئيسي تخليص الغاز منه إلى حد ما؛ وتتم إزالة القطران بشكل أكبر في المكثف، وغسالة/منقي الغاز، وجهاز استخلاص القطران. ومع ذلك، ستكون كمية القطران التي يجب معالجتها لاحقًا أقل. ثانيًا، وفر الختم السائل أيضًا حماية ضد دخول الهواء إلى الأنبوب الهيدروليكي الرئيسي: فإذا كان الأنبوب فارغًا من السائل، وتُرك جهاز التقطير مفتوحًا دون إغلاق الأنبوب، واختلط الهواء بالغاز، فقد ينفجر الأنبوب الرئيسي، بالإضافة إلى الطاولات المجاورة.

مع ذلك، وبعد السنوات الأولى لاستخدام الغاز، أثبتت الأبحاث أن إحكام إغلاق الأنابيب الهيدروليكية الرئيسية بشكل مفرط وعميق للغاية يُسبب ضغطًا عكسيًا على جميع أجهزة التغويز أثناء تحول الفحم إلى غاز، مما يُؤدي إلى عواقب وخيمة؛ إذ من المرجح أن يترسب الكربون على الجدران الداخلية لأجهزة التغويز وأنابيب الرفع؛ كما أن طبقة القطران السفلية التي يمر عبرها الغاز في الأنابيب ذات الإغلاق العميق تُفقده جزءًا من قيمته الضوئية. ولذلك، بعد ستينيات القرن التاسع عشر، تم تمديد الأنابيب الهيدروليكية الرئيسية بسماكة  إغلاق لا تتجاوز بوصة واحدة، لا أكثر.

أنظمة التقطير اللاحقة (أنواع عديدة من أجهزة التقطير العمودية، وخاصة تلك التي تعمل بشكل مستمر) والتي كانت تحتوي على وسائل حماية أخرى مضادة للأكسجين، مثل صمامات الفحص، وما إلى ذلك، بالإضافة إلى أجهزة التقطير الأكبر حجمًا، غالبًا ما كانت تتخلى عن خط الأنابيب الهيدروليكي الرئيسي تمامًا وتذهب مباشرة إلى المكثفات - نظرًا لأنه يمكن استخدام أجهزة ومبانٍ أخرى لاستخراج القطران، فإن خط الأنابيب الرئيسي لم يكن ضروريًا لهذه الأنظمة.

مكثف

كانت المكثفات إما مبردة بالهواء أو مبردة بالماء.

مكثفات مبردة بالهواء

كانت المكثفات المبردة بالهواء تُصنع غالبًا من أنابيب ووصلات بأطوال غير منتظمة. وصُنفت الأنواع الرئيسية الشائعة الاستخدام على النحو التالي:

(أ) الأنواع الأفقية

(ب) الأنواع الرأسية

(ج) الأنواع الحلقية

(د) مكثف البطارية.

كان المكثف الأفقي عبارة عن أنبوب رئيسي ممتد للصرف الصحي، يمتد بشكل متعرج من طرف إلى آخر على أحد جدران غرفة التقطير. وكانت وصلات الفلنجات ضرورية لتجنب الانسدادات الناتجة عن رواسب النفتالين أو القطران. تتدفق السوائل المكثفة عبر الأنابيب المائلة في نفس اتجاه الغاز. وطالما كان تدفق الغاز بطيئًا، كانت هذه طريقة فعالة لإزالة النفتالين. أما مكثفات الهواء الرأسية فكانت مزودة بمنافذ للغاز والقطران.

كان المكثف الجوي الحلقي أسهل في التحكم بمعدلات التبريد. كان الغاز في الأسطوانات الرأسية الطويلة حلقيًا، مما سمح بتعريض سطحين داخلي وخارجي لهواء التبريد. نقلت الأنابيب الجانبية المائلة الغاز الدافئ إلى الأطراف العلوية لكل أسطوانة حلقية. تم تركيب صمامات فراشة أو مخمدات في أعلى كل أنبوب هواء رأسي، بحيث يمكن تنظيم كمية التبريد.

كان مكثف البطارية عبارة عن صندوق طويل وضيق مقسم داخليًا بألواح عاكسة تُجبر الغاز على اتخاذ مسار دائري. كان عرض الصندوق عادةً حوالي قدمين، وتشكل أنابيب صغيرة ممتدة من جانب إلى آخر سطح التبريد الرئيسي. تُركت نهايات هذه الأنابيب مفتوحة للسماح بمرور الهواء. وقد ساهم الانسداد الناتج عن الأنابيب في تفتيت القطران العالق في الغاز وترسيبه.

عادةً، كانت محطات توليد الطاقة التي تستخدم أنابيب ومعدات من الحديد الزهر تسمح بمساحة سطحية تبلغ 5 أقدام مربعة لكل 1000 قدم مكعب من الغاز المنتج يومياً. ويمكن تقليل هذه المساحة قليلاً عند استخدام الحديد المطاوع أو الفولاذ الطري. ^{[ 25 ]}

المكثفات المبردة بالماء

كانت المكثفات المبردة بالماء تُصنع بشكل أساسي من صفائح فولاذية طرية مثبتة بمسامير (تشكل الغلاف الخارجي) وأنابيب فولاذية أو حديدية مشغولة. وكان هناك نوعان متميزان مستخدمان:

(أ) المكثفات متعددة الأنابيب.

(ب) مكثفات الأنابيب المائية.

ما لم تكن مياه التبريد نقية للغاية، كان يُفضّل استخدام مكثف الأنابيب المائية. والفرق الرئيسي بين المكثف متعدد الأنابيب ومكثف الأنابيب المائية هو أن الماء في الأول يمر خارج الأنابيب التي تحمل الغاز الساخن وحولها، بينما في الثاني يكون العكس. لذا، عندما لا يتوفر سوى الماء الموحل الذي يُضخ من الأنهار أو القنوات، يُستخدم مكثف الأنابيب المائية. وعندما يكون الغاز الداخل شديد التلوث ويحتوي على كمية غير مرغوب فيها من القطران الثقيل، فإن الحجرة الخارجية تكون عرضة للانسداد لهذا السبب.

كان الغاز الساخن مشبعًا ببخار الماء، وشكّل الجزء الأكبر من إجمالي شغل التكثيف. يفقد بخار الماء كميات كبيرة من الحرارة، كما هو الحال مع أي هيدروكربون قابل للتسييل. من إجمالي شغل التكثيف، استُخدم 87% منه لإزالة بخار الماء، بينما استُخدم الباقي لتبريد الغازات الدائمة وتكثيف الهيدروكربون القابل للتسييل. ^{[ 26 ]}

نظراً لوجود جزيئات دقيقة للغاية معلقة في الغاز، كان من المستحيل فصل هذه الجزيئات بمجرد خفض ضغط البخار . لذا، خضع الغاز لعمليات لإزالة جميع آثار المواد الصلبة أو السائلة قبل وصوله إلى محطة التنقية الرطبة. وفي بعض المحطات، استُخدمت فواصل طرد مركزي، مثل جهاز كولمان سايكلون، لهذه العملية.

تُزال مكثفات الهيدروكربونات بالترتيب التالي: القطران الثقيل، ثم القطران المتوسط، وأخيرًا القطران الخفيف ورذاذ الزيت. يترسب ما يقارب 60-65% من القطران في الأنبوب الهيدروليكي الرئيسي، ومعظمه من القطران الثقيل. يتكثف القطران المتوسط ​​أثناء مرور المنتجات بين الأنبوب الهيدروليكي والمكثف. أما رذاذ الزيت الناتج عن القطران الخفيف، فينتقل لمسافات أبعد بكثير.

بشكل عام، تتراوح درجة حرارة الغاز في خط الأنابيب الهيدروليكي بين 140 و160 ^درجة فهرنهايت. وكانت المكونات الأكثر عرضة للفقد هي البنزين والتولوين، وإلى حد ما الزيلين ، والتي كان لها تأثير كبير على قوة الإضاءة النهائية للغاز. وكانت القطران ضارة بقوة الإضاءة، لذا تم عزلها من الغاز بأسرع ما يمكن. ^{[ 27 ]}

الغسالة والفرشاة

الاستخلاصات النهائية للأجزاء الضارة الثانوية.

صُممت أجهزة التنقية التي تستخدم الماء خلال الخمسة والعشرين عامًا التي تلت تأسيس هذه الصناعة. وقد اكتُشف أن إزالة الأمونيا من الغاز تعتمد على طريقة ملامسة الماء للغاز المراد تنقيته. ووجد أن أفضل طريقة لتحقيق ذلك هي استخدام جهاز التنقية البرجي. يتكون هذا الجهاز من وعاء أسطواني طويل يحتوي على صوانٍ أو قوالب مثبتة على شبكات. يتساقط الماء، أو سائل الغاز المخفف، فوق هذه الصوانٍ، مما يحافظ على ترطيب الأسطح المكشوفة جيدًا. يُمرر الغاز المراد تنقيته عبر البرج ليتفاعل مع السائل. في عام 1846، حصل جورج لوي على براءة اختراع لجهاز مزود بأنابيب مثقبة دوارة لتزويد الماء أو سائل التنقية. وفي وقت لاحق، قدم بادون جهاز التنقية الغسالة الدوارة، الذي استخدمه في برايتون حوالي عام 1870. تبع هذا النموذج الأولي أجهزة أخرى ذات تصميم مُحسّن. ومن أبرز المساهمين في هذا المجال كيركهام وهوليت وتشاندلر، الذين قدموا جهاز الغسيل والتنظيف القياسي الشهير، وهولمز من هدرسفيلد، وغيرهم. وقد مكّن جهاز الغسيل والتنظيف البرجي وجهاز الغسيل والتنظيف الدوار من إزالة الأمونيا تمامًا من الغاز. ^{[ 7 ]}

خزان الغاز

كانت خزانات الغاز تُبنى من مواد متنوعة، كالطوب والحجر والخرسانة والفولاذ والحديد المطاوع. يُعدّ الخزان، أو الوعاء العائم، مستودعًا لتخزين الغاز، ووظيفته توزيع الغاز بالتساوي تحت الضغط، وضمان استمرارية الإمداد طالما بقي الغاز في الخزان. وهي أسطوانية الشكل، تشبه الكأس المقلوبة، وتتحرك صعودًا وهبوطًا داخل الخزان. وللحفاظ على وضعها الرأسي، تحتوي على بكرات تتحرك على قضبان توجيه مثبتة على جوانب الخزان والأعمدة المحيطة بالخزان.

قد تكون خزانات الغاز أحادية أو تلسكوبية ذات طابقين أو أكثر. عند تصنيعها بشكل تلسكوبي، يمكن زيادة سعتها إلى أربعة أضعاف سعة الخزان الأحادي ذي الأبعاد المتساوية. وقد وُجد أن النسخ التلسكوبية مفيدة لأنها توفر مساحة الأرض وتكاليف التشغيل. ^{[ 29 ]}

مرافق صغيرة وعرضية لمحطات غاز الفحم

كان لدى محطة الغاز العديد من الملحقات والمنشآت الصغيرة للمساعدة في مهام إدارة الغاز المتنوعة أو الخدمات المساعدة.

الغلايات

مع مرور السنين، أصبحت الغلايات (لرفع البخار) شائعة للغاية في معظم مصانع الغاز باستثناء تلك الصغيرة الحجم؛ وغالبًا ما كانت المصانع الأصغر تستخدم محركات الاحتراق الداخلي التي تعمل بالغاز للقيام ببعض المهام التي كان البخار يؤديها في المصانع الأكبر حجمًا.

استُخدم البخار في العديد من أقسام مصنع الغاز، بما في ذلك: تشغيل جهاز الشفط؛ تنظيف الفحم الناتج عن التحلل الحراري والخبث من المفاعلات، وتكتل مُنتِج الفحم في وحدة الاحتراق غير المباشر؛ تشغيل المحركات المستخدمة في نقل الهواء وضغطه، وشحن الأنظمة الهيدروليكية، أو تشغيل المولدات الكهربائية؛ حقنه أسفل شبكة مُنتِج الفحم في وحدة الاحتراق غير المباشر، لمنع تكوّن الكلنكر، والمساعدة في تفاعل تحويل غاز الماء، مما يضمن احتراقًا ثانويًا عالي الجودة؛ استخدامه كمتفاعل في محطة غاز الماء (المكربنة)، بالإضافة إلى تشغيل معداتها، مثل المنافيخ العديدة المستخدمة في هذه العملية، وكذلك رذاذ الزيت للمكربن؛ تشغيل مضخات الحريق والماء والسوائل والقطران؛ تشغيل المحركات التي تُشغّل سيور نقل الفحم والكوك. لإزالة الانسدادات الكيميائية في الأنابيب، بما في ذلك النفتالين والقطران، بالإضافة إلى التنظيف العام للمعدات؛ لتدفئة المباني الباردة في المصانع، وللحفاظ على درجة حرارة أنابيب العمليات، ومنع تجمد مياه خزان الغاز، أو تجمد خزانات وآبار المواد الكيميائية المختلفة.

يمكن تصنيف أجهزة استعادة الحرارة ضمن فئة الغلايات. ومع تطبيق صناعة الغاز لمبادئ التصميم العلمي والعقلاني على معداتها، برزت أهمية إدارة الحرارة واستخلاصها من العمليات. حتى محطات الغاز الصغيرة بدأت باستخدام مولدات استعادة الحرارة، إذ يمكن توليد كمية لا بأس بها من البخار "مجانًا" ببساطة عن طريق استخلاص النفايات الحرارية الناتجة عن العمليات باستخدام أنابيب معدنية مملوءة بالماء تُدخل في مدخنة استراتيجية.

المولدات

مع ظهور عصر الكهرباء، بدأت مصانع الغاز باستخدام الكهرباء - المولدة في الموقع - للعديد من وظائف المصنع الصغيرة التي كانت تُؤدى سابقًا بواسطة محركات بخارية أو تعمل بالغاز، والتي كانت غير عملية وغير فعالة للاستخدامات الصغيرة ذات القدرة المنخفضة، نظرًا لعدم وجود وصلات ميكانيكية معقدة وعرضة للأعطال. ومع ازدياد الوعي بفوائد الإضاءة الكهربائية، تنوعت بعض مصانع الغاز المتقدمة لتشمل توليد الكهرباء أيضًا، حيث كان من الممكن الحصول على فحم الكوك اللازم لإنتاج البخار في الموقع بأسعار منخفضة، وكانت الغلايات قيد الإنشاء بالفعل.

تخزين الفحم

بحسب ميد، كانت محطات الغاز في أوائل القرن العشرين تحتفظ عادةً بمخزون من الفحم يكفي لعدة أسابيع. هذه الكمية من الفحم كانت كفيلة بإحداث مشاكل جسيمة، إذ كان الفحم عرضةً للاشتعال التلقائي عند تكديسه بكميات كبيرة، خاصةً إذا تعرض للمطر، وذلك بسبب انجراف طبقة الغبار الواقية عنه، مما يكشف عن كامل مساحة سطحه المسامي المغطى بالكربون النشط، من قليل إلى عالي النشاط؛ وفي كومة ثقيلة ذات خصائص نقل حرارة ضعيفة، قد تؤدي الحرارة المتولدة إلى اشتعاله. لكن التخزين في أماكن مغلقة ذات تهوية جيدة لم يكن خيارًا مُفضلاً أيضًا، لصعوبة إزالة الحرارة المتبقية، فضلًا عن أن مكافحة الحريق، في حال اندلاعه، قد تؤدي إلى تكوّن أول أكسيد الكربون شديد السمية نتيجة تفاعل الماء والغاز، الناجم عن مرور الماء فوق الكربون شديد السخونة (H₂O ₊ C = H₂ ₊ CO)، وهو ما يُعد خطيرًا في الخارج، ولكنه قاتل في الأماكن المغلقة.

صُممت مخازن الفحم للتخفيف من هذه المشكلة. استُخدمت طريقتان رئيسيتان للتخزين: تحت الماء، أو في منشآت خارجية مغطاة. وفي بعض الأحيان، كانت تُستخدم وسائل تبريد في المخازن الخارجية المغطاة؛ على سبيل المثال، وسائل تسمح بتدوير الهواء عبر أعماق المخزن وتبديد الحرارة. وتفاوتت كميات التخزين، غالبًا تبعًا للظروف المحلية. ففي المناطق التي تشهد اضطرابات صناعية، كانت تُخزن كميات أكبر من الفحم. وشملت المتغيرات الأخرى الأمن القومي؛ فعلى سبيل المثال، كان لدى محطة غاز تيجل في برلين حوالي مليون طن من الفحم (تكفي لمدة ستة أشهر) في منشآت تخزين ضخمة تحت الماء يبلغ طولها نصف ميل (ميد، الطبعة الثانية، ص  379).

التزويد بالفحم والتزويد الآلي بالوقود

استُخدمت تقنية التزويد الآلي بالفحم، أو ما يُعرف بالتزويد الآلي بالطاقة، للاستغناء عن العمالة وتقليل الاضطرابات الناجمة عن النزاعات العمالية. كان كل معوج يتطلب عادةً مجموعتين من ثلاثة مُزوِّدين بالفحم. كان اثنان من المُزوِّدين يرفعان طرف المغرفة إلى داخل المعوج، بينما يقوم الثالث بدفعها وقلبها. يُضاف الفحم من جانبي المعوج، ويُزال فحم الكوك الناتج من كلا الجانبين. كانت فرق المُزوِّدين تعمل بنظام مناوبات لمدة 12 ساعة، على الرغم من أن العمل لم يكن متواصلًا. كما كان العمل موسميًا، حيث كانت هناك حاجة إلى عمالة إضافية في فصل الشتاء. تطلب التزويد الآلي بالفحم وضع المعوجات بشكل أكثر انتظامًا. وقد أدى ارتفاع تكلفة العمالة إلى زيادة هامش الربح في تجربة التزويد الآلي بالفحم وتطبيقه. ^{[ 30 ]}

تخزين القطران/الخمور

كانت الصناعات الكيميائية تستهلك قطران الفحم ، وكانت محطات الغاز قادرة على توفيره لها؛ لذا كان يُخزّن قطران الفحم في الموقع في خزانات كبيرة تحت الأرض. وكقاعدة عامة، كانت هذه الخزانات معدنية ذات جدار واحد، إلا إذا كانت مبنية من الطوب المسامي. في ذلك الوقت، كانت تسربات القطران تحت الأرض تُعتبر مجرد هدر للقطران؛ فما لا يُرى لا يُلتفت إليه؛ ولم تكن هذه التسربات تُعالج إلا عندما تتجاوز خسائر الإيرادات الناتجة عن تسرب "آبار" القطران، كما كانت تُسمى أحيانًا، تكلفة إصلاح التسرب.

كان يتم تخزين محلول الأمونيا في الموقع أيضاً، في خزانات مماثلة. وفي بعض الأحيان، كان مصنع الغاز يضم وحدة لإنتاج كبريتات الأمونيوم ، لتحويل المحلول إلى سماد، والذي كان يُباع للمزارعين.

عداد المحطة

كان عداد الغاز الضخم هذا يقيس بدقة كمية الغاز المتدفقة من المصنع إلى الشبكة الرئيسية. وكان ذا أهمية بالغة، إذ كانت محطة الغاز تُوازن حساب الغاز المُصدَّر مقابل كمية الغاز المدفوعة، وتسعى جاهدةً لاكتشاف أسباب وكيفية اختلافهما. وغالبًا ما كان يُقترن بمنظم ضغط ديناميكي للحفاظ على ثبات الضغط، أو حتى لتعديله في أوقات محددة (حيث كانت تُستخدم أحيانًا سلسلة من الارتفاعات السريعة في الضغط مع مصابيح الشوارع المُجهزة بشكل مناسب لإشعالها أو إطفائها تلقائيًا عن بُعد).

مكربن ​​صغير مضاد للنفثالين

كان هذا الجهاز يحقن رذاذًا دقيقًا من النفثا في الغاز الخارج لتجنب تبلور النفثالين في الأنابيب الرئيسية، وما يترتب على ذلك من انسداد. وقد وُجد أن النفثا مذيب فعال لهذه الأغراض، حتى بتراكيز منخفضة. وعندما كانت تظهر مشاكل مع النفثالين، كما كان يحدث أحيانًا حتى بعد إدخال هذا المكربن ​​الصغير، كان يتم إرسال فريق من العمال لنفخ البخار في الأنابيب الرئيسية وإذابة الانسداد؛ ومع ذلك، قبل إدخاله، كان النفثالين يمثل مصدر إزعاج كبير لمحطات الغاز.

مضخة معززة لتوزيع الضغط العالي

كان هذا الجهاز، الذي يعمل بمحرك بخاري أو غازي، يضغط الغاز لحقنه في أنابيب الضغط العالي، والتي بدأ استخدامها في أوائل القرن العشرين لنقل الغاز لمسافات أطول إلى أنابيب الضغط المنخفض الفردية، التي تخدم المستهلكين النهائيين. وقد مكّن هذا المصنع من خدمة منطقة أوسع وتحقيق وفورات الحجم.

• 1785: أول تطبيق: قام جان بيتر مينكيليرز بتحويل الفحم إلى غاز لإضاءة قاعة المحاضرات الخاصة به في جامعة لوفان، مما أثبت جدوى استخدام غاز الفحم المتفحم للإضاءة.
• 1792-1794: أجهزة التقطير الفردية: بدأ ويليام مردوخ تجارب صغيرة النطاق في كورنوال، حيث قام بتسخين الفحم في أوعية ضغط حديدية صغيرة (أجهزة التقطير) لإضاءة منزله.
• 1799: المصباح الحراري: حصل فيليب لوبون على براءة اختراع لفرن تقطير يعمل بالخشب والفحم. ورغم فشله تقنياً في فرنسا، إلا أن تصميمه "المصباح الحراري" أثار اهتماماً كبيراً في ألمانيا، وكان بمثابة مقدمة لطاولات الغاز الصناعية. ^{[ 37 ]}
• 1805: التطبيق الصناعي: قامت شركة بولتون آند وات بتركيب جهاز تفحيم واسع النطاق في مصنع فيليبس آند لي للنسيج في سالفورد. ويمثل هذا الانتقال من "التجارب المختبرية" إلى الإضاءة على نطاق صناعي. ^{[ 38 ]}

• 1812: أول مرفق عام: حصلت شركة غاز لايت آند كوك (لندن) على ميثاق ملكي. وقد أرسى هذا الميثاق نموذج العمل لبيع الغاز كمرفق عام.
• تطور تصميم أجهزة التعقيم الحراري:
  • من الوضع الرأسي إلى الأفقي: انتقل المهندسون الأوائل من الأوعية الرأسية (التي يصعب تفريغها) إلى المفاعلات الأنبوبية الأفقية المصنوعة من الحديد الزهر.
  • الشكل "D": يقوم المهندسون بتوحيد المقطع العرضي "على شكل حرف D" لأجهزة الحرق لزيادة مساحة سطح طبقة الفحم إلى أقصى حد من أجل عملية تفحيم أكثر تجانسًا.
• الأنبوب الهيدروليكي الرئيسي: تم تقديمه بواسطة صموئيل كليج، سمح هذا الأنبوب ذو مانع تسرب الماء بمرور الغاز من أجهزة التقطير إلى نظام التنقية مع منع الغاز من التدفق مرة أخرى عند فتح أجهزة التقطير لإعادة التعبئة.

• خمسينيات القرن التاسع عشر: تحول المواد: تحول استخدام الحديد الزهر في صناعة أجهزة التقطير إلى الطين الناري. وهذا يسمح بدرجات حرارة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى عملية كربنة أسرع وأكثر اكتمالاً.
• 1855–1870: ثورة سيمنز: أدى إدخال فرن الموقد المفتوح والحرق غير المباشر إلى تغيير طاولة التقطير.
  • المقاعد التوليدية/التجديدية: بدلاً من تسخين الفحم مباشرة بواسطة النار، يتم إشعال "غازات الفرن" (أول أكسيد الكربون والهيدروجين) حول المفاعلات باستخدام "الهواء الثانوي" المسخن مسبقًا، مما يزيد الكفاءة عشرة أضعاف.
• ثمانينيات القرن التاسع عشر: أفران التقطير المائلة: في محاولة لتقليل العمل اليدوي، أدخلت مصانع الغاز أفران التقطير الموضوعة على منحدر. يُسكب الفحم في الأعلى ويُفرغ فحم الكوك بفعل الجاذبية في الأسفل، على الرغم من أن مشاكل التكتل تحد من نجاحها.
• 1885: غطاء ويلسباخ: يسمح اختراع غطاء الغاز المتوهج للغاز غير المضيء (الذي ينتج عن طريق الكربنة بدرجة حرارة عالية) بتوفير ضوء ساطع، مما أنقذ الصناعة من خطر المصابيح الكهربائية المبكرة.

• التزويد الآلي بالوقود: يتم إدخال الآلات التي تعمل بالبخار والهواء المضغوط "لدفع الفحم إلى داخل أجهزة التعقيم" و"دفع" فحم الكوك للخارج، مما يحل محل "مجموعات الرجال" التي كانت مطلوبة سابقًا للعمل الشاق في مصنع التعقيم.
• من خلال أجهزة التقطير: يسمح اعتماد أجهزة التقطير المزودة بأبواب في كلا الطرفين بعملية "دفع" مستمرة، مما يزيد بشكل كبير من حجم إنتاج الغاز البلدي.
• أنظمة التعقيم العمودية: مع حلول منتصف القرن العشرين، أصبحت أنظمة التعقيم العمودية الآلية (مثل نظام وودال-دوكهام) ذروة تكنولوجيا الكربنة، مما يسمح بالتشغيل المستمر.
• 1966: نهاية التصنيع: توقف إنتاج الغاز من عملية تفحيم الفحم في أمريكا الشمالية، ليحل محله الغاز الطبيعي بالكامل. واستمرت أوروبا في هذه العملية حتى ثمانينيات القرن العشرين.