غاز الفحم

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 8 صور
الموسوعة الحرة

غاز الفحم هو وقود غازي قابل للاشتعال يُصنع من الفحم ويُزوَّد للمستخدم عبر شبكة توزيع أنابيب تنطلق من محطة غاز . يُنتَج هذا الغاز بتسخين الفحم بشدة في غياب الهواء. أما غاز المدينة فهو مصطلح أعمّ يشير إلى أنواع الوقود الغازي المُصنَّعة والمُنتَجة للبيع للمستهلكين والبلديات. [ 1 ]

كان غاز الفحم الأصلي يُنتج عن طريق تفاعل تغويز الفحم، [ 2 ] ويتكون المكون القابل للاحتراق من خليط من أول أكسيد الكربون والهيدروجين بنسب متساوية تقريبًا من حيث الحجم. ولذلك، يُعد غاز الفحم شديد السمية . [ 3 ] تحتوي تركيبات أخرى على غازات حرارية إضافية مثل الميثان ، [ 4 ] الذي يُنتج عن طريق عملية فيشر-تروبش ، بالإضافة إلى هيدروكربونات متطايرة مع كميات ضئيلة من غازات غير حرارية مثل ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين .

قبل تطوير إمدادات ونقل الغاز الطبيعي - خلال أربعينيات وخمسينيات القرن العشرين في الولايات المتحدة، وخلال أواخر الستينيات والسبعينيات في المملكة المتحدة وأستراليا - كان معظم الغاز المستخدم كوقود وإضاءة يُصنع من الفحم. وكان الغاز يُزوَّد للمنازل عبر شبكات توزيع أنابيب مملوكة للبلديات. في ذلك الوقت، كانت إحدى طرق الانتحار الشائعة هي استنشاق الغاز من فرن غير مُضاء. فعند وضع الرأس والجزء العلوي من الجسم داخل الفرن، كان أول أكسيد الكربون المركز يقتل بسرعة. [ 5 ] أنهت سيلفيا بلاث حياتها بهذه الطريقة.

نشأ غاز الفحم كمنتج ثانوي لعملية فحم الكوك ، وتطور استخدامه خلال القرنين التاسع عشر والعشرين بالتزامن مع الثورة الصناعية والتوسع الحضري . وشملت المنتجات الثانوية لعملية الإنتاج قطران الفحم والأمونيا ، وهما مادتان خام مهمتان (أو " مواد خام كيميائية ") لصناعة الأصباغ والمواد الكيميائية ، حيث تُصنع مجموعة واسعة من الأصباغ الاصطناعية من غاز الفحم وقطران الفحم. وكانت المنشآت التي يُنتج فيها الغاز تُعرف غالبًا باسم محطة الغاز المُصنّع أو مصنع الغاز .

في المملكة المتحدة ، أدى اكتشاف احتياطيات كبيرة من الغاز الطبيعي، أو غاز البحر كما كان يُعرف آنذاك، في جنوب بحر الشمال قبالة سواحل نورفولك ويوركشاير عام 1965 [ 6 ] [ 7 ] إلى تحويل أو استبدال معظم مواقد الغاز وسخانات الغاز في بريطانيا بدءًا من أواخر الستينيات، واكتملت العملية بحلول أواخر السبعينيات. وتم إغلاق أي إضاءة غاز متبقية في المنازل التي يجري تحويلها عند العداد، أو إزالتها بالكامل في أغلب الأحيان. وحتى عام 2023، بقيت بعض مصابيح إنارة الشوارع التي تعمل بالغاز، لا سيما في وسط لندن والحدائق الملكية .

تختلف عملية الإنتاج عن الطرق الأخرى المستخدمة لتوليد الوقود الغازي المعروف بأسماء مختلفة مثل الغاز المصنّع ، والغاز التخليقي ، وغاز داوسون، وغاز المنتج . تُصنع هذه الغازات عن طريق الاحتراق الجزئي لمجموعة واسعة من المواد الأولية في خليط من الهواء أو الأكسجين أو البخار، لاختزال البخار إلى هيدروجين وأول أكسيد الكربون، مع إمكانية حدوث بعض التقطير الإتلافي .

عمليات التصنيع

يحتفظ مجمع غاز ووركس بارك في سياتل بمعظم معدات إنتاج غاز الفحم. وهو المصنع الوحيد من نوعه الذي لا يزال قائماً في الولايات المتحدة.

يمكن إنتاج الغاز المصنّع بعمليتين: التفحيم أو التغويز . يشير التفحيم إلى إزالة المواد العضوية المتطايرة لإنتاج الغاز والفحم . أما التغويز فهو عملية تعريض المادة الأولية لتفاعلات كيميائية تنتج الغاز. [ 8 ] [ 9 ]

كانت العملية الأولى المستخدمة هي التفحيم والتحلل الحراري الجزئي للفحم . جُمعت الغازات المنبعثة من عملية التفحيم ( التكويك ) للفحم في أفران الكوك عند درجات حرارة عالية، ثم نُقّيت واستُخدمت كوقود. وبحسب هدف المصنع، كان المنتج المطلوب إما كوك عالي الجودة للاستخدامات المعدنية ، مع اعتبار الغاز منتجًا ثانويًا، أو إنتاج غاز عالي الجودة، مع اعتبار الكوك منتجًا ثانويًا. ترتبط مصانع الكوك عادةً بالمنشآت المعدنية مثل مصاهر المعادن أو أفران الصهر ، بينما تخدم مصانع الغاز عادةً المناطق الحضرية.

يُشار اليوم بشكل عام إلى المنشأة المستخدمة في تصنيع غاز الفحم وغاز الماء المكربن ​​(CWG) وغاز النفط باسم مصنع الغاز المصنّع (MGP).

في السنوات الأولى لعمليات إنتاج الغاز الطبيعي، كان هدف مصانع الغاز هو إنتاج أكبر كمية من الغاز المُضيء. وكانت قوة إضاءة الغاز مرتبطة بكمية الهيدروكربونات المُكوّنة للسخام ("المُضيئات") المُذابة فيه. هذه الهيدروكربونات هي التي تُعطي لهب الغاز لونه الأصفر الزاهي المميز. وكانت مصانع الغاز تستخدم عادةً الفحم الحجري الزيتي كمادة خام. وكان هذا الفحم يُطلق كميات كبيرة من الهيدروكربونات المُتطايرة في غاز الفحم، ولكنه يُخلّف وراءه فحم كوك هشًا ومنخفض الجودة، غير مناسب للعمليات المعدنية .

عادة ما يكون لغاز فرن الفحم أو الكوك قيمة حرارية تتراوح بين 10 و 20 ميغا جول لكل متر مكعب (270 و 540 وحدة حرارية بريطانية / قدم مكعب ) ؛ مع كون القيم النموذجية حوالي 20 ميغا جول / متر مكعب (540 وحدة حرارية بريطانية / قدم مكعب ) .   

أجبر ظهور الإضاءة الكهربائية شركات المرافق على البحث عن أسواق أخرى للغاز المصنّع. حوّلت شركات إنتاج الغاز المصنّع، التي كانت تنتج في السابق غاز الإضاءة بشكل حصري تقريباً، جهودها نحو توفير الغاز للتدفئة والطهي، وحتى للتبريد والتكييف.

غاز للاستخدام الصناعي

رسم توضيحي للهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات النموذجية . المصدر: ناسا

كان يُنتج غاز الوقود للاستخدام الصناعي باستخدام تقنية الغاز المُنتِج . يُنتَج هذا الغاز بتمرير الهواء عبر طبقة من الوقود المتوهج (عادةً فحم الكوك أو الفحم الحجري ) في مُنتِج الغاز. ينتج عن تفاعل الوقود مع كمية غير كافية من الهواء للاحتراق الكامل أول أكسيد الكربون (CO)؛ وهذا التفاعل طارد للحرارة ومستمر ذاتيًا. وقد اكتُشِف أن إضافة البخار إلى الهواء الداخل إلى مُنتِج الغاز من شأنه أن يزيد من القيمة الحرارية لغاز الوقود عن طريق إثرائه بأول أكسيد الكربون والهيدروجين (H₂ ) الناتجين عن تفاعلات غاز الماء. يتميز الغاز المُنتِج بقيمة حرارية منخفضة جدًا تتراوح بين 3.7 و 5.6 ميجا جول/م³ ( 99 إلى 150 وحدة حرارية بريطانية/قدم³ ) ؛ وذلك لأن غازي أول أكسيد الكربون والهيدروجين مُخفَّفان بكميات كبيرة من النيتروجين الخامل (من الهواء) وثاني أكسيد الكربون (CO₂ ) (الناتج عن الاحتراق).  

2C (s) + O 2 → 2 CO (تفاعل غاز منتج طارد للحرارة)
C (s) + H 2 O (g) → CO + H 2 ( تفاعل غاز الماء الماص للحرارة )
C + 2 H 2 O → CO 2 + 2 H 2 (ماص للحرارة)
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 ( تفاعل تحويل غاز الماء الطارد للحرارة )

تم التغلب على مشكلة تخفيف النيتروجين من خلال عملية غاز الماء الأزرق (BWG)، التي طورها السير ويليام سيمنز في خمسينيات القرن التاسع عشر. تعتمد هذه العملية على نفخ طبقة الوقود المتوهج بالتناوب بالهواء ثم بالبخار. تكون تفاعلات الهواء خلال دورة النفخ طاردة للحرارة، مما يؤدي إلى تسخين الطبقة، بينما تكون تفاعلات البخار خلال دورة التسخين ماصة للحرارة، مما يؤدي إلى تبريد الطبقة. تحتوي نواتج دورة الهواء على نيتروجين غير حراري وتُطرد عبر المدخنة، بينما تُحفظ نواتج دورة البخار على شكل غاز الماء الأزرق. يتكون هذا الغاز بشكل شبه كامل من أول أكسيد الكربون والهيدروجين ، ويحترق بلهب أزرق باهت يشبه لهب الغاز الطبيعي. تبلغ القيمة الحرارية لغاز الماء الأزرق 11 ميجا جول/م³ ( 300 وحدة حرارية بريطانية/ قدم مكعب) .   

كان غاز الماء الأزرق يفتقر إلى مصادر الإضاءة؛ فلم يكن يحترق بلهب مضيء في شكل نفاث غازي بسيط على شكل ذيل السمكة كما كان سائداً قبل اختراع غلاف الغاز في تسعينيات القرن التاسع عشر. بُذلت محاولات عديدة لإثراء غاز الماء الأزرق بمصادر إضاءة من زيت الغاز في ستينيات القرن التاسع عشر. كان زيت الغاز (وهو شكل مبكر من أشكال البنزين) منتجاً ثانوياً قابلاً للاشتعال ناتجاً عن تكرير الكيروسين ، ويُصنع من أخفّ وأكثر كسور النفط الخام تطايراً. في عام 1875، اخترع ثاديوس إس سي لوي عملية غاز الماء المكربن. أحدثت هذه العملية ثورة في صناعة الغاز المصنّع، وكانت التقنية القياسية حتى نهاية عصر الغاز المصنّع. [ 10 ] تتكون مجموعة توليد غاز الماء المكربن ​​من ثلاثة عناصر: مُنتِج (مولد)، ومكربن، ومُسخّن فائق ، موصولة على التوالي بأنابيب وصمامات الغاز. [ 11 ]

أثناء عملية التشغيل، يُمرر البخار عبر المولد لإنتاج غاز الماء الأزرق. ومن المولد، ينتقل غاز الماء الساخن إلى أعلى المكربن ​​حيث تُحقن زيوت البترول الخفيفة في تيار الغاز. وتتعرض هذه الزيوت للتكسير الحراري عند ملامستها لطوب النار المتوهج داخل المكربن. ثم يتدفق الغاز الساخن المُخصب إلى المُسخّن الفائق، حيث يخضع لمزيد من التكسير بواسطة المزيد من طوب النار. [ 12 ]

الغاز في بريطانيا ما بعد الحرب

أغطية في شكلها غير المستخدم والمطوي بشكل مسطح

عمليات تصنيع جديدة

بعد الحرب العالمية الثانية، أدى التعافي البطيء لصناعة تعدين الفحم البريطانية إلى نقص في الفحم وارتفاع أسعاره. [ 13 ]

إنتاج الفحم في المملكة المتحدة
سنةالإنتاج، مليون طنتكلفة الإنتاج، جنيه إسترليني/طن
19471972.00
19502162.40
19532233.05
19562223.85
19592064.15
19611914.55
19651874.60
19671724.95

يوضح هذا الرسم البياني تراجع استخدام الفحم كمادة خام لإنتاج غاز المدن باستخدام عملية التفحيم. [ 14 ]

إنتاج الغاز في المدن باستخدام الفحم، ملايين الوحدات الحرارية

طُوِّرت تقنيات جديدة لإنتاج غاز الفحم باستخدام النفط وغازات مخلفات التكرير والمقطرات الخفيفة. وشملت هذه العمليات عملية لورجي ، والإصلاح التحفيزي ، وعملية الغاز الغني التحفيزية، وإصلاح الغاز الغني بالبخار ، وعملية إعادة تدوير الغاز بالهيدروجين . [ 15 ] استخدمت عملية الغاز الغني التحفيزية الغاز الطبيعي كمادة خام لإنتاج غاز المدينة. واعتمدت هذه المنشآت على عمليات التفاعل الكيميائي المذكورة أعلاه.

يُظهر الرسم البياني أدناه ازدياد استخدام النفط كمادة خام لتصنيع غاز المدن. ويتزامن ذروة الاستخدام في عامي 1968/1969 والانخفاض اللاحق مع توفر غاز بحر الشمال، الذي حلّ محل غاز المدن كوقود أساسي خلال السنوات القليلة التالية، مما أدى إلى تراجع استخدام النفط كمادة خام لإنتاج الغاز، كما هو موضح. [ 14 ]

إنتاج الغاز الطبيعي في المدن باستخدام النفط، ملايين الوحدات الحرارية

التدفئة المنزلية

بحلول ستينيات القرن العشرين، كان يُنظر إلى الغاز المُصنّع، مقارنةً بمنافسه الرئيسي في سوق الطاقة، الكهرباء، على أنه "كريه الرائحة، وقذر، وخطير" (بحسب أبحاث السوق في ذلك الوقت)، وبدا أنه مُعرّض لخسارة المزيد من حصته السوقية، باستثناء الطهي حيث منحته إمكانية التحكم فيه مزايا ملحوظة على كلٍ من الكهرباء والوقود الصلب. ساهم تطوير مواقد غاز أكثر كفاءة في مقاومة الغاز للمنافسة في سوق تدفئة الغرف. في الوقت نفسه، كانت صناعة النفط تُطوّر سوقًا جديدة للتدفئة المركزية للمنازل بالكامل باستخدام الماء الساخن ، وحذت صناعة الغاز حذوها. وجدت تدفئة الهواء الدافئ بالغاز مكانةً مميزة في سوق المساكن الجديدة التابعة للسلطات المحلية، حيث منحتها تكاليف التركيب المنخفضة ميزة تنافسية. هذه التطورات، وإعادة توجيه التفكير الإداري من الإدارة التجارية (بيع ما تُنتجه الصناعة) إلى إدارة التسويق (تلبية احتياجات ورغبات العملاء)، ورفع الحظر المبكر الذي كان يمنع الصناعات المؤممة من استخدام الإعلانات التلفزيونية ، أنقذت صناعة الغاز لفترة كافية لتوفير سوق قابلة للاستمرار لما سيأتي لاحقًا.

الغاز الطبيعي كمادة خام

في عام ١٩٥٩، أثبت مجلس الغاز في بريطانيا العظمى إمكانية نقل الغاز الطبيعي المسال (LNG) بأمان وكفاءة واقتصادية عبر مسافات طويلة بحراً. وقد نقلت سفينة "ميثان بايونير" شحنة من الغاز الطبيعي المسال من بحيرة تشارلز، لويزيانا ، الولايات المتحدة الأمريكية، إلى محطة جديدة للغاز الطبيعي المسال في جزيرة كانفي ، عند مصب نهر التايمز في مقاطعة إسكس، إنجلترا. وتم إنشاء خط أنابيب رئيسي عالي الضغط بطول ٢١٢ ميلاً (٣٤١ كيلومتراً) من جزيرة كانفي إلى برادفورد . [ ١٦ ] وقد زود خط الأنابيب وفروعه مجالس الغاز المحلية بالغاز الطبيعي لاستخدامه في عمليات إعادة التشكيل لإنتاج غاز المدن. وفي عام ١٩٦٤، تم تشغيل محطة استقبال واسعة النطاق للغاز الطبيعي المسال في كانفي، حيث استقبلت الغاز من الجزائر في ناقلتين مخصصتين، تبلغ سعة كل منهما ١٢٠٠٠ طن. [ ١٧ ] 

التحويل إلى الغاز الطبيعي

كان التدهور التدريجي لصناعة الغاز الطبيعي في المملكة المتحدة مدفوعًا باكتشاف الغاز الطبيعي بواسطة منصة الحفر "سي جيم" في 17 سبتمبر 1965، على بعد حوالي أربعين ميلاً من غريمسبي ، على عمق يزيد عن 2400 متر (8000 قدم) تحت قاع البحر. لاحقًا، تبين أن بحر الشمال يحتوي على العديد من حقول الغاز الكبيرة على جانبي الخط الفاصل الذي يحدد الدول التي لها حقوق في هذه الاحتياطيات. 

في مشروع تجريبي، تم تحويل العملاء في جزيرة كانفي من استخدام الغاز البلدي إلى الغاز الطبيعي المورد من محطة الغاز الطبيعي المسال في كانفي. [ 13 ] [ 18 ]

أشارت الورقة البيضاء لسياسة الوقود لعام 1967 (الأمر رقم 3438) إلى ضرورة تسريع وتيرة استخدام الغاز الطبيعي لتمكين البلاد من الاستفادة في أسرع وقت ممكن من مزايا هذا المصدر الجديد للطاقة المحلية. ونتيجة لذلك، كان هناك إقبال كبير على استخدام الغاز في توليد الكهرباء خلال فترات ذروة الطلب وفي الاستخدامات الصناعية البسيطة.

يُظهر الرسم البياني أدناه نمو توافر الغاز الطبيعي. [ 14 ] وحتى عام 1968، كان هذا الغاز يأتي من إمدادات الغاز الطبيعي المسال من الجزائر؛ ومنذ عام 1968، أصبح غاز بحر الشمال متاحًا.

الغاز الطبيعي متوفر، ملايين الوحدات الحرارية

أتاح استغلال احتياطيات الغاز في بحر الشمال ، والذي تضمن إنزال الغاز في إيزينغتون (يوركشاير) وباكتون (نورفولك) وسانت فيرغوس (أبردينشاير)، إمكانية إنشاء شبكة توزيع وطنية تمتد لأكثر من 4800 كيلومتر (3000 ميل) ، وتتألف من خطي أنابيب متوازيين ومتصلين يمتدان على طول البلاد. وقد أصبح هذا النظام يُعرف باسم نظام النقل الوطني . وتم تحويل جميع معدات الغاز في بريطانيا العظمى (باستثناء أيرلندا الشمالية) من غاز المدينة إلى الغاز الطبيعي ( الميثان بشكل رئيسي ) خلال الفترة من عام 1967 إلى عام 1977، وذلك عن طريق تركيب فوهات احتراق بأحجام مختلفة لتوفير مزيج الغاز والهواء المناسب، بتكلفة بلغت حوالي 100 مليون جنيه إسترليني، شملت شطب مصانع إنتاج غاز المدينة غير المستخدمة. وتم تحويل جميع المعدات التي تستخدم الغاز لما يقرب من 13 مليون مستخدم منزلي، و400 ألف مستخدم تجاري، و60 ألف مستخدم صناعي. وخلال هذه العملية، تم اكتشاف العديد من الأجهزة الخطرة وإخراجها من الخدمة. 

انتهى قطاع الغاز في المدن البريطانية عام 1987 بتوقف العمليات في آخر مصانع إنتاج الغاز في أيرلندا الشمالية (بلفاست، وبورتاداون، وكاريكفيرغوس ؛ وقد تحول مصنع غاز كاريكفيرغوس الآن إلى متحف مُرمم). [ 19 ] تم تنظيف موقع بورتاداون، وهو الآن موضوع تجربة طويلة الأمد لاستخدام البكتيريا في تنظيف الأراضي الصناعية الملوثة.

إضافةً إلى سهولة استخدامه وقلة معالجته قبل الاستخدام، يُعدّ الغاز الطبيعي غير سام؛ بينما كان أول أكسيد الكربون (CO) الموجود في غاز المدينة يجعله شديد السمية، حيث كانت حالات التسمم العرضي والانتحار بالغاز شائعة. ويحدث التسمم من أجهزة الغاز الطبيعي فقط نتيجة الاحتراق غير الكامل، الذي ينتج عنه أول أكسيد الكربون، وتسربات المداخن إلى أماكن المعيشة. وكما هو الحال مع غاز المدينة، تُضاف كمية صغيرة من مادة كريهة الرائحة ( المركابتان ) إلى الغاز لتنبيه المستخدم إلى وجود تسرب أو موقد غير مشتعل، إذ أن الغاز نفسه عديم الرائحة.

تكيّف تنظيم قطاع الغاز البريطاني مع هذه التغييرات، أولًا، بموجب قانون الغاز لعام 1965 الذي خوّل مجلس الغاز صلاحية شراء الغاز وتوريده إلى مجالس الغاز الاثني عشر في المناطق . ثم، بموجب قانون الغاز لعام 1972، تم إنشاء شركة الغاز البريطانية ككيان تجاري واحد، يضم جميع مجالس الغاز الاثني عشر في المناطق، مما سمح لها بشراء الغاز وتوزيعه وتسويقه، بالإضافة إلى أجهزة الغاز، للعملاء الصناعيين والتجاريين والمنزليين في جميع أنحاء المملكة المتحدة. وفي عام 1986، خُصخصت شركة الغاز البريطانية ، ولم تعد الحكومة تسيطر عليها بشكل مباشر.

خلال عصر غاز بحر الشمال ، تم استبدال العديد من أنابيب الغاز المصنوعة من الحديد الزهر الأصلية التي تم تركيبها في المدن والبلدات لتزويد المدن بالغاز بأنابيب بلاستيكية .

كما ورد في تقرير وزارة التجارة والصناعة حول الطاقة بعنوان "تحدي الطاقة لدينا" الصادر في يناير 2006، فقد استُنزفت موارد الغاز في بحر الشمال بوتيرة أسرع من المتوقع، ويجري البحث عن مصادر غاز بعيدة لتلبية احتياجات المملكة المتحدة، وهي استراتيجية أصبحت ممكنة بفضل التطورات في تقنيات مدّ الأنابيب التي تُمكّن من نقل الغاز براً وبحراً عبر القارات وفيما بينها . أصبح الغاز الطبيعي سلعة عالمية ، وتتعرض مصادر الإمداد هذه لجميع مخاطر أي عملية استيراد.

إنتاج الغاز في ألمانيا

لقد تبوأت ألمانيا مكانة رائدة في العديد من المجالات في أبحاث غاز الفحم وكيمياء الكربون. وبفضل جهود أوغست فيلهلم فون هوفمان ، نشأت صناعة الكيماويات الألمانية بأكملها. وباستخدام مخلفات غاز الفحم كمادة خام، طور الباحثون عمليات جديدة وقاموا بتخليق مركبات عضوية طبيعية مثل فيتامين سي والأسبرين .

اعتمد الاقتصاد الألماني على غاز الفحم خلال الحرب العالمية الثانية حيث أجبر نقص البترول ألمانيا النازية على تطوير عملية فيشر-تروبش لإنتاج وقود اصطناعي للطائرات والدبابات.

فرن فحم الكوك في محطة وقود عديم الدخان ، جنوب ويلز

مشاكل في معالجة الغاز

قبل عام 1912، كان يتم استخراج "القطران الأولي" (قطران درجة الحرارة المنخفضة) - de:Urteer - من غاز الفحم عن طريق الغسل بسائل الأمونياك.

وحدة البنزول الفرعية: تُستخدم في مواقع محطات الغاز الكبيرة، وتتألف من سلسلة من الخزانات الرأسية التي تحتوي على زيت البترول، حيث يُمرر الغاز عبرها لاستخلاص البنزول ( BTX ) من غاز الفحم. يذوب البنزول في زيت البترول، ثم يُمرر عبر وحدة فصل بالبخار ليُباع بشكل منفصل.

أجهزة الشفط (ضمان التدفق المستمر عبر سلسلة التنقية): تقوم المضخات بسحب الغاز من أجهزة التعقيم لمنع تراكم الضغط، والذي قد يتسبب في تسرب الغاز أو تحلله.

  • الغسالة والمنفضة: أبراج كبيرة تستخدم الماء أو الزيت لإزالة الأمونيا والنفثالين (التي قد تسد أنابيب الشوارع لولا ذلك).
  • صناديق التنقية: صناديق حديدية ضخمة مملوءة بالجير أو أكسيد الحديد لإزالة كبريتيد الهيدروجين.
  • " بلو بيلي ": منتج نفايات سام محدد (جير ملوث بالسيانيد) من عملية التنقية، وهو الآن محور رئيسي للمعالجة البيئية الحديثة في مواقع مصانع الغاز القديمة.
مرحلة المعالجةمشكلة مستهدفة / شوائب
فرش التنظيف (غسالات الملابس)التنقية الرطبةالأمونيا والزيوت الخفيفة: أبراج تستخدم الماء أو الزيت لإذابة غاز الأمونيا والتقاط أبخرة الزيت الخفيف ( BTX ).
أجهزة تنقية المياه (إسفنجات حديدية)التنقية الجافةكبريتيد الهيدروجين (H2S ) : تتفاعل صواني أكسيد الحديديك الرطب (أكسيد الحديد) مع الكبريت؛ كما يستهدف سيانيد الهيدروجين.
غسالات النفتالينخدمات تنظيف متخصصة"خاص بالنفثالين": غسل الزيت لمنع بلورات "كرات النفتالين" من سد أنابيب التوزيع.

تطورات حقبة الحرب العالمية الأولى وما بين الحربين

  • يؤدي فقدان زيت الغاز عالي الجودة (المستخدم كوقود للمحركات) وفحم الكوك المستخدم في صناعة الصلب إلى مشاكل كبيرة تتعلق بالقطران. يُعد قطران غاز الماء المكربن ​​أقل قيمة من قطران تغويز الفحم كمادة خام. كما أن معالجة مستحلبات القطران والماء غير اقتصادية بسبب وجود مياه غير قابلة للبيع ومنتجات ثانوية ذات جودة منخفضة.
قطران CWG مليء بالهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات الأخف وزناً ، وهو جيد لصنع القار، ولكنه فقير بالمواد الكيميائية الأولية.
  • تؤدي إجراءات "التشغيل العكسي" المختلفة لتوليد الغازات من الفحم إلى خفض استهلاك الوقود وتساعد في معالجة المشكلات الناجمة عن استخدام الفحم البيتوميني في مجموعات توليد الغازات من الفحم.
  • يشجع تطوير لحام خطوط الأنابيب عالية الضغط على إنشاء محطات غاز بلدية كبيرة وتوحيد صناعة الغاز الطبيعي. يمهد ذلك الطريق لظهور الغاز الطبيعي .
  • حلّت الإضاءة الكهربائية محل الإضاءة بالغاز. وبلغت صناعة السيارات ذروتها في منتصف عشرينيات القرن العشرين.
  • حوالي عام 1936. تطوير مُغَوِّز لورجي. يواصل الألمان العمل على التغويز/الوقود الاصطناعي بسبب نقص النفط.
أنقاض مصنع البنزين الاصطناعي الألماني (Hydrierwerke Pölitz – Aktiengesellschaft) في الشرطة، بولندا

ما بعد الحرب العالمية الثانية: تراجع الغاز المصنّع

  • تطوير صناعة الغاز الطبيعي. يحتوي الغاز الطبيعي على طاقة تبلغ 37 ميجا جول/م³ ، مقارنة بـ 10-20 ميجا جول/م³ للغاز البلدي.
  • تُقلل المواد البتروكيميائية بشكل كبير من قيمة قطران الفحم كمصدر للمواد الكيميائية الأولية. ( BTX ، الفينولات، القار)
  • انخفاض استخدام الكريوزوت في حفظ الأخشاب.
  • يؤدي الحقن المباشر للفحم / الغاز الطبيعي إلى تقليل الطلب على فحم الكوك المستخدم في صناعة المعادن. ويقلّ استخدام فحم الكوك في أفران الصهر بنسبة تتراوح بين 25 و40%.
  • تُعالج أفران الأكسجين القاعدية وأفران القوس الكهربائي أفران القبة القديمة ، مما يقلل الحاجة إلى فحم الكوك في إعادة تدوير خردة الصلب، ويقلل الحاجة إلى الصلب/الحديد الجديد.
  • يتم استبدال الحديد الزهر والفولاذ بالألمنيوم والبلاستيك .
  • يتحول إنتاج أنهيدريد الفثاليك من الأكسدة التحفيزية للنفثالين إلى عملية الأو-زيلول.

التطورات الإيجابية التي أعقبت الحرب العالمية الثانية

المنتجات الثانوية

تضمنت المنتجات الثانوية لتصنيع غاز الفحم فحم الكوك ، وقطران الفحم ، والكبريت ، والأمونيا ، وكانت جميعها منتجات مفيدة. تُصنع الأصباغ، والأدوية مثل أدوية السلفا ، والسكرين ، وعشرات المركبات العضوية من قطران الفحم.

يلخص الجدول أنواع الفحم المستخدمة، والغاز الطبيعي، والمنتجات الثانوية المنتجة، من قبل شركات الغاز الثلاث الرئيسية في لندن. [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]

شركةالغاز والكهرباء والكوكجنوب العاصمةتجاري
سنة191319201934191319201934191319201934
الفحم المتفحم، أطنان1,988,2412,279,2533,011,2271,125,7791,211,8571,118,573187,291235,406244,644
الغاز المنتج، مليون قدم مكعب29,6343514951,53314,0971518215,034370243403487
صنعت كميات هائلة من الكوكاكولا1,246,6241,469,2201,867,038695,214743,982664,555117,057158,899159,019
كمية فحم الكوك المصنعة، مائة رطل لكل طن من الفحم (20 مائة رطل = 1 طن)12.5412.8912.4012.3512.2811.8812.5013.5013.00
تم إنتاج مليون جالون من قطران الفحم19.8820.531.3210.8111.2712.971.970.942.39
قطران الفحم المصنوع، غالون لكل طن من الفحم10.09.010.49.69.310.710.59.49.8
تم إنتاج ملايين الغالونات من المحلول الأمونياكي59.2561.7771.0636.9337.9336.695.946.547.41
كمية المحلول الأمونياكي المُنتَج، غالون لكل طن من الفحم29.827.123.632.831.332.831.727.830.3

فحم الكوك

يستخدم فحم الكوك كوقود خالٍ من الدخان وفي تصنيع غاز الماء وغاز المنتج .

قطران الفحم

تم إخضاع قطران الفحم للتقطير التجزيئي لاستخلاص منتجات متنوعة، بما في ذلك:

الكبريت

يستخدم في صناعة حمض الكبريتيك .

الأمونيا

يستخدم في صناعة الأسمدة .

هيكل صناعة غاز الفحم في المملكة المتحدة

كان غاز الفحم يُصنّع في البداية من قبل شركات مستقلة، ولكن في المملكة المتحدة، تحوّل العديد منها لاحقًا إلى خدمات بلدية . في عام ١٩٤٨، بلغ إجمالي شركات الغاز ١٠٦٢ شركة. تم تأميم كل من الشركات الخاصة، التي تُشكّل حوالي ثلثي الإجمالي، وشركات الغاز البلدية، التي تُشكّل حوالي الثلث، بموجب قانون الغاز لعام ١٩٤٨. وخضعت هذه الشركات لمزيد من إعادة الهيكلة بموجب قانون الغاز لعام ١٩٧٢. لمزيد من التفاصيل، يُرجى مراجعة شركة بريتيش غاز بي إل سي .

باستثناء مصانع المنتجات الثانوية لأفران فحم الكوك في صناعة الصلب، لم يعد يتم إنتاج غاز الفحم في المملكة المتحدة. وقد تم استبداله أولاً بالغاز المصنوع من النفط، ثم لاحقاً بالغاز الطبيعي من بحر الشمال .

انظر أيضاً

مراجع

ملحوظات

  1. ↑ سبيت، جيمس ج. (2000). "الوقود، الوقود الاصطناعي، الوقود الغازي". موسوعة كيرك-أوتمير للتكنولوجيا الكيميائية . doi : 10.1002/0471238961.0701190519160509.a01 . ISBN 9780471484943.
  2. ↑ شابلي، تغويز الفحم مؤرشف في 13 أبريل 2023 في آلة Wayback ، جامعة إلينوي.
  3. ↑ تيري، هربرت (14 يوليو 1881). "التسمم بغاز الفحم" (ملف PDF) . مجلة بوسطن الطبية والجراحية . 105 (2): 29-32 . doi : 10.1056/NEJM188107141050202 .
  4. ↑ "غاز الفحم | مركب كيميائي | بريتانيكا" . www.britannica.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 أبريل 2022 .
  5. ↑ "لماذا توقف الناس عن الانتحار بالغاز؟" . 9 نوفمبر 2012.
  6. ↑ المتحف الوطني للغاز: التسلسل الزمني لصناعة الغاز
  7. ↑ حقول غاز ويست سول
  8. ↑ بيتشوك، إم آر، تكنولوجيا العمليات والبيئة لإنتاج الغاز الطبيعي الاصطناعي والوقود السائل ، الولايات المتحدة، تقرير وكالة حماية البيئة EPA-660/2-2-75-011، مايو 1975
  9. ↑ بيتشوك، إم آر، تغويز الفحم وعملية الفينول سولفان ، الاجتماع الوطني الـ 168 للجمعية الكيميائية الأمريكية، أتلانتيك سيتي، سبتمبر 1974
  10. ↑ «إدخال غاز الماء في الولايات المتحدة» ( مقتطف من كتب جوجل ) . أخبار غاز وكهرباء بالتيمور . 5 (6). شركة بالتيمور الموحدة للغاز والكهرباء والطاقة: 383. 1916.
  11. ↑ وقائع جمعية الإضاءة بالغاز الأمريكية ... 1881.
  12. ↑ باور . شركة ماكجرو هيل للنشر. 1906.
  13. 1 2 ويليامز، تريفور آي (1981). تاريخ صناعة الغاز البريطانية . أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد. الصفحات 182-189 ، 290. ISBN  0198581572.
  14. 1 2 3 شركة الغاز البريطانية (1980). التسلسل الزمني للغاز: تطور صناعة الغاز البريطانية . لندن: شركة الغاز البريطانية. ص. الملحق 1. 
  15. ↑ سكوت ويلسون، د. (1969). صناعة الغاز الحديثة . لندن: إدوارد أرنولد. ص 11-34 . 
  16. ↑ كوب، إيه دي إل، آر جي هيلدرو، وإل إس كوبر (مايو 1966). "تصميم وتشغيل خط أنابيب الميثان لصناعة الغاز في المملكة المتحدة". معهد مهندسي الغاز . منشور رقم 708: 1-18 .{{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  17. ↑ موراي، ستيفن (2017). "تاريخ صناعات النفط والغاز والبتروكيماويات في جزيرة كانفي". علم الآثار والتاريخ في إسيكس . 8 : 214-127 .
  18. ↑ فالكوس، مالكولم (1988). دائمًا تحت الضغط - تاريخ شركة نورث تيمز للغاز منذ عام 1949. لندن: ماكميلان. الصفحات 89-122 . ISBN  0333468198.
  19. ↑ "Flame Gasworks" . flamegasworks.co.uk .
  20. ↑ تاريخ شركة كول إنديا المحدودة، 1979-1980، https://www.coalindia.in/en-us/company/history.aspx مؤرشف في 4 فبراير 2018 على موقع Wayback Machine ،
  21. ↑ فحم الكوك ومنتجاته الثانوية، https://www.coalindia.in/en-us/ourbusiness/productsservices.aspx
  22. ↑ مجلس مقاطعة لندن (1915). إحصاءات لندن، المجلد 24. لندن: مجلس مقاطعة لندن. ص 527. 
  23. ↑ مجلس مقاطعة لندن (1922). إحصاءات لندن، المجلد 27. لندن: مجلس مقاطعة لندن. ص 266. 
  24. ↑ مجلس لندن (1936). إحصاءات لندن، المجلد التاسع والثلاثون، 1934-1935 . لندن: مجلس لندن. ص 341. 

مصادر

  • إيفرارد، ستيرلنغ (1949). تاريخ شركة غاز لايت وكوك 1812-1949 . لندن: إرنست بن المحدودة. (أعيد طبعه عام 1992، لندن: إيه آند سي بلاك (ناشرون) المحدودة لصالح متحف غاز لندن). ISBN 0-7136-3664-5.)

للمزيد من القراءة

  • بارتي-كينغ، هـ. (1985). اللهب الجديد: كيف غيّر الغاز الحياة التجارية والمنزلية والصناعية في بريطانيا من عام 1783 إلى عام 1984. تافيستوك: غرافميتر. ISBN 0-948051-00-0.
  • بيبلز، مالكولم دبليو إتش (1980). تطور صناعة الغاز . لندن وباسينغستوك: ماكميلان. ISBN 0-333-27971-9.
  • فريسو، ج. ب. (2007). "جدل إضاءة الغاز، والمخاطر التكنولوجية، والخبرة، والتنظيم في باريس ولندن، 1815-1850". مجلة التاريخ الحضري . 33 (5): 729-755 . doi : 10.1177/0096144207301418 . S2CID 143904635 .