عملية كاريك

عملية كاريك هي عملية كربنة منخفضة الحرارة (LTC) وتحلل حراري للمواد الكربونية. ورغم أنها مصممة أساسًا لكربنة الفحم ، إلا أنه يمكن استخدامها أيضًا لمعالجة الصخر الزيتي أو الليغنيت أو أي مواد كربونية أخرى. تُسخّن هذه المواد عند درجة حرارة تتراوح بين 450 درجة مئوية (800 درجة فهرنهايت) و 700 درجة مئوية (1300 درجة فهرنهايت) في غياب الهواء لتقطير أنواع الوقود الاصطناعي - النفط غير التقليدي والغاز التخليقي . ويمكن استخدامها أيضًا لتسييل الفحم وإنتاج فحم الكوك شبه المتحول . تعود هذه العملية إلى لويس كاس كاريك ، خبير تكنولوجيا الصخر الزيتي، في مكتب المناجم الأمريكي في عشرينيات القرن الماضي.    

ابتكر لويس كاس كاريك عملية كاريك في عشرينيات القرن العشرين. ورغم أن كاريك لم يخترع تحويل الفحم إلى وقود سائل (LTC) بحد ذاته، إلا أنه طوّر التقنيات الموجودة آنذاك، مما أدى إلى ابتكار عملية كاريك. ^{[ 1 ]} ويستند جهاز التقطير المستخدم في عملية كاريك إلى جهاز التقطير المستخدم في نيفادا-تكساس-يوتا ، والذي كان يُستخدم لاستخراج النفط الصخري . ^{[ 2 ]}

في عام ١٩٣٥، أُنشئت محطة تجريبية لتقنية كاريك LTC في مختبر أبحاث الفحم بجامعة يوتا. [٣] وشُغّلت محطات معالجة تجارية خلال ثلاثينيات القرن العشرين في كولورادو ويوتا وأوهايو . وخلال الحرب ^{العالمية الثانية ،} شغّلت البحرية الأمريكية محطة معالجة مماثلة . [ ٣ ^{] وفي أستراليا} ، استُخدمت محطات معالجة كاريك خلال الحرب العالمية الثانية لاستخراج النفط الصخري في نيو ساوث ويلز. وفي الفترة من خمسينيات إلى سبعينيات القرن العشرين، استخدمت شركة ريكسكو هذه التقنية في مصنعها في سنيبستون بمدينة كولفيل في ليسترشاير ، إنجلترا. ^{[ ٢ ]}

عملية كاريك هي عملية كربنة منخفضة الحرارة ، تستخدم معوجة محكمة الإغلاق. ^{[ 4 ]} للإنتاج التجاري، تُستخدم معوجة قطرها حوالي 0.91 متر (3 أقدام ) وارتفاعها 6.1 متر (20 قدمًا) . تستغرق عملية الكربنة حوالي 3 ساعات. ^{[ 5 ]}  

يُضخ بخار شديد التسخين باستمرار في الجزء العلوي من معوجة مملوءة بالفحم. في البداية، يتكثف البخار عند ملامسته للفحم البارد إلى ماء يعمل كعامل تنظيف. ومع ارتفاع درجة حرارة الفحم، تبدأ عملية التقطير الإتلافي . ^{[ 3 ]} يُسخن الفحم عند درجة حرارة تتراوح بين 450 درجة مئوية (800 درجة فهرنهايت) و 700 درجة مئوية (1300 درجة فهرنهايت) في غياب الهواء. درجة حرارة التفحيم أقل مقارنةً بدرجة حرارة إنتاج فحم الكوك المعدني التي تتراوح بين 800 درجة مئوية (1500 درجة فهرنهايت) و 1000 درجة مئوية (1800 درجة فهرنهايت) . تُحسّن درجة الحرارة المنخفضة إنتاج قطران الفحم الغني بالهيدروكربونات الأخف من قطران الفحم العادي، ولذلك فهو مناسب للمعالجة وتحويله إلى وقود. ^{[ 4 ]} يخرج الماء والزيت وقطران الفحم والغاز التخليقي الناتج من المعوجة عبر صمامات مخرج في أسفلها. أما البقايا ( الفحم المتفحم أو شبه الكوك) فتبقى داخل المعوجة. ^{[ 3 ]} في حين أن السوائل المنتجة هي في الغالب منتج ثانوي، فإن فحم الكوك شبه الكامل هو المنتج الرئيسي، وهو وقود صلب وغير مدخن . ^{[ 6 ]}        

لا تنتج عملية Karrick LTC ثاني أكسيد الكربون ، ولكنها تنتج كمية كبيرة من أول أكسيد الكربون .

في عملية كاريك، ينتج عن طن قصير واحد من الفحم ما يصل إلى برميل واحد من الزيوت وقطران الفحم (12% من الوزن)، وينتج 85 مترًا مكعبًا من ^غاز الفحم الغني و 680 كيلوغرامًا من الفحم الصلب عديم الدخان أو شبه الكوك (لكل طن متري واحد ، ينتج 0.175 متر ^مكعب من الزيوت وقطران الفحم، و95 مترًا ^مكعبًا من الغاز، و750 كيلوغرامًا من شبه الكوك). ^{[ 3 ] [ 4 ]} ويمكن الحصول على ما يقارب 25% بنزين ، و10% كيروسين ، و20% زيت وقود عالي الجودة من الفحم. ويُعادل البنزين المُستخلص من الفحم بعملية كاريك، بالإضافة إلى التكسير والتكرير، في الجودة بنزين رباعي إيثيل الرصاص . ^{[ 3 ] [ 7 ]} يتم توليد طاقة أكبر في محركات الاحتراق الداخلي، ويمكن تحقيق زيادة في كفاءة استهلاك الوقود بنسبة 20% تقريبًا في ظل ظروف التشغيل نفسها. ^{[ 2 ]}       

يمكن استخدام الفحم شبه الكوك في غلايات محطات توليد الطاقة، وفحم الكوك في مصاهر الصلب، وهو يُنتج حرارةً أكثر من الفحم الخام، ويمكن تحويله إلى غاز الماء . ويمكن تحويل غاز الماء إلى زيت باستخدام عملية فيشر-تروبش . ^{[ 4 ]} ويُنتج غاز الفحم من شركة كاريك إل تي سي طاقةً أكبر من الغاز الطبيعي . وتستخدم الصناعات الكيميائية النفايات الفينولية كمادة خام للبلاستيك، وغيرها. ويمكن توليد الطاقة الكهربائية بالتزامن مع هذه العملية بتكلفة معدات رمزية. ^{[ 2 ]}

لطالما استُخرجت الزيوت، بما فيها البترول، من الفحم. أُغلقت محطات الإنتاج في ثمانينيات القرن التاسع عشر لأن النفط الخام أصبح أرخص من تسييل الفحم. إلا أن هذه القدرة لم تختفِ قط. فقد أثبتت ثماني سنوات من التجارب التي أجرتها شركة كاريك في محطات تجريبية أن بإمكان الولايات والمدن، بل وحتى البلدات الصغيرة، إنتاج الغاز وتوليد الكهرباء. ^{[ 3 ]}

سيحقق مصنع ومصفاة نفط بسعة 30 طنًا ربحًا يتجاوز جميع تكاليف التشغيل ورأس المال، وستُباع المنتجات بأسعار تنافسية مقارنةً بالمنتجات المماثلة. لا ينبغي للقطاع الخاص أن يحتاج إلى أي دعم، ولكن ليس في منافسة مع أولئك الذين يستخلصون الزيت من الفحم ويبيعون الوقود المتبقي الخالي من الدخان لمحطات توليد الطاقة. ^{[ 2 ]}

يُمكن الحصول على أرخص أنواع الوقود السائل من الفحم عند معالجته بتقنية التقطير الحراري منخفض الحرارة (LTC) لإنتاج كلٍ من الوقود السائل والطاقة الكهربائية. وباعتباره منتجًا ثانويًا لعملية تقطير الفحم، يُمكن توليد الطاقة الكهربائية بأقل تكلفة ممكنة للمعدات.  ينتج مصنع كاريك بتقنية التقطير الحراري منخفض الحرارة، بسعة 1 كيلوطن من الفحم يوميًا، كمية كافية من البخار لتوليد 100,000 كيلوواط ساعة من الطاقة الكهربائية دون أي تكلفة إضافية باستثناء الاستثمار الرأسمالي في المعدات الكهربائية وفقدان درجة حرارة البخار أثناء مروره عبر التوربينات. ^{[ 2 ]} يُمكن أن تكون تكلفة بخار العملية منخفضة نظرًا لإمكانية الحصول عليه من قدرة الغلايات خارج أوقات الذروة أو من التوربينات في محطات توليد الكهرباء المركزية. وبالتالي، ستنخفض تكلفة الوقود اللازم للبخار والتسخين الفائق. ^{[ 2 ]}

بالمقارنة مع عملية بيرغيوس ، تُعدّ عملية كاريك أرخص، وتتطلب كمية أقل من الماء، وتُفقد قيمة حرارية أقل (نصف ما تُفقده عملية بيرغيوس). ^{[ 2 ]} يُنتج وقود الكوك شبه المُخمّر عديم الدخان، عند حرقه في موقد مفتوح أو في غلايات، حرارةً أكثر بنسبة 20% إلى 25% من الفحم الخام. ^{[ 3 ]} من المتوقع أن يُنتج غاز الفحم حرارةً أكثر من الغاز الطبيعي لكل وحدة حرارية، وذلك بسبب زيادة كمية الكربون المُدمج فيه وانخفاض نسبة تخفيف غازات الاحتراق ببخار الماء. ^{[ 2 ]}

• زيت الفحم
• احتجاز الكربون
• عزل ثاني أكسيد الكربون
• احتجاز الكربون وتخزينه
• المناطق الرئيسية لإنتاج الفحم
• زيت التحلل الحراري
• برنامج الوقود السائل الاصطناعي
• الوقود الاصطناعي في الولايات المتحدة
• زيت اصطناعي

• طريقة سحرية لكسب المليارات (مجلة تايم، فبراير 2006)
• الصين تستثمر 128 مليار دولار لتطوير أنواع الوقود الاصطناعي المشتقة من الفحم
• تتسارع وتيرة جهود الجيش لتحويل الفحم إلى وقود (أسوشيتد برس)
• جامعة برينستون: زيادة كفاءة استهلاك الوقود في السيارات والوقود الاصطناعي؛ بدائل لتقليل واردات النفط (ملف PDF)
• برنامج مكتب المناجم للوقود السائل الاصطناعي 1944-1955 الجزء 1: النفط من الفحم
• الأيام الأولى لأبحاث الفحم في موقع وزارة الطاقة الأمريكية .