سوخت مایع زغال‌سنگ چیست؟

می متالز - سال‌هاست که از زغال‌سنگ به عنوان سوخت برای تأمین انرژی استفاده می‌شود. یکی از مشتقات این سوخت فسیلی، سوخت مایع زغال‌سنگ است. از مزایای این فرآیند می‌توان به این موضوع اشاره کرد که محصولات جانبی آن، اغلب قابل عرضه به بازار بوده و ضایعات محسوب نمی‌شوند.

به گزارش می متالز، زغال‌سنگ یک ماده ترکیبی است که ساختار و خصوصیات آن بسته به تاریخچه گیاهی آن متفاوت است. تولید سوخت مایع از زغال‌سنگ (CTL) به 2 دسته کلی مستقیم و غیر مستقیم تقسیم می‌شود. روش غیر مستقیم که امروزه طرفداران بیشتری دارد، بر پایه گازی‌ کردن زغال‌سنگ استوار است. بهترین تولید سوخت مایع در این دسته، استفاده از روش فیشر-تروپش (Fischer-Tropsch) یا FT است. روش مستقیم در دهه 80 و 90 میلادی توسط دولت آمریکا پایه‌ریزی شد اما از جنگ جهانی دوم به بعد استقبال چندانی از آن نشد.

نکته قابل توجه در تولید سوخت مایع از این ماده آلی، این است که مقدار دی‌اکسید کربن آزاد شده در هنگام سوختن آن، به مراتب از زغال‌سنگ کمتر است. برای مقایسه بهتر، این اطلاعات در نمودار 1 آورده شده است. همان‌طور که دیده می‌شود، CTL به دلیل تولید دی‌اکسید کربن کمتر، از نظر حفظ محیط زیست انتخاب بهتری است.

روش فیشر-تروپش در ابتدا با گازی کردن زغال‌سنگ آغاز می‌شود. به این صورت که زغال‌سنگ فعال به همراه بخار آب و اکسیژن در دمای بالا (1000 تا 1500 درجه سانتی‌گراد) و فشار متوسط (psi500) قرار می‌گیرد تا مخلوطی از هیدروژن، مونواکسید کربن و دی‌اکسید کربن تولید شود. این گاز، گاز ترکیبی نام دارد. هنگامی که گاز ترکیبی، محوطه گازساز را ترک می‌کند، پر از دی‌اکسید کربن و سایر مولکول‌های گازی ناشی از ناخالصی‌های زغال‌سنگ است و به اصطلاح «کثیف» محسوب می‌شود. این ناخالصی‌ها، بازدهی عملکرد مراحل بعدی تولید را کاهش می‌دهند، به همین دلیل یک مرحله برای زدودن آنها و تمیز کردن گاز ترکیبی در این فرآیند تعبیه شده است. به طور مثال ترکیبات گوگردی در این مرحله تا نزدیک به صفر کاهش داده می‌شوند. در کل گوگرد تصفیه شده از این مرحله برای تولید اسید سولفوریک یا گوگرد جامد به کار می‌رود که هر 2 قابل فروش بوده و ضایعات محسوب نمی‌شوند. در این مرحله مقدار اندکی ترکیبات جیوه‌ای نیز از گاز ترکیبی جدا می‌شوند.

در مرحله بعدی، گاز ترکیبی وارد رآکتور FT می‌شود که در آن‌جا توسط کاتالیزورهایی به مخلوطی از هیدروکربن‌های نظیر متان و پروپان (هیدورکربن‌های موجود در گازوئیل و سوخت جت) و مخلوطی از مواد سنگین‌تر که واکس نام دارند، تبدیل می‌شود. این 2 دسته ماده ابتدا براساس تفاوت نقطه ذوب از هم جدا می‌شوند و بعدتر می‌توانند با انجام فرآیندی جداگانه 2 دسته محصول دیگر تولید کنند: نفتا و موادی که از آن‌ها با عنوان میان‌تقطیر یاد می‌شود. این مواد به عنوان سوخت دیزل یا ترکیب سوخت دیزل و سوخت جت به همان صورتی که تولید می‌شوند، قابل عرضه به بازار فروش هستند. نفتا در حقیقت گازوئیلی است که اکتان کمی دارد و برای تبدیل شدن به سوخت اتومبیل، نیاز به بهبود دارد. نفتا می‌تواند با تبدیل شدن به اتیلن به عنوان خوراک شیمیایی حیوانات نیز مورد استفاده قرار بگیرد.
در روش مستقیم، زغال‌سنگ ریزدانه آبکی به همراه یک حلال تا بالای 400 درجه سانتیگراد در یک محفظه تحت فشار psi 1500 که حاوی هیدروژن و کتالیزور است، حرارت می‌بینند. تحت این شرایط، مواد جامد آلی درون زغال‌سنگ حل شده، با هیدروژن واکنش داده و به مولکول‌های کوچکتری شکسته می‌شوند.

منبع: اخبار فلزات