सिनगैस

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Not to be confused with सिंथेटिक गैसोलीन.

सिनगैस या सिंथेसिस गैस विभिन्न अनुपातों में हाइड्रोजन और कार्बन मोनोऑक्साइड का मिश्रण है। इस गैस में अक्सर कुछ कार्बन डाइऑक्साइड और मीथेन होती है। इसका उपयोग मुख्य रूप से अमोनिया या मेथनॉल के उत्पादन के लिए किया जाता है। सिनगैस ज्वलनशील है और इसका उपयोग ईंधन के रूप में किया जा सकता है।[1][2][3] ऐतिहासिक रूप से, इसका उपयोग गैसोलीन के प्रतिस्थापन के रूप में किया जाता रहा है, जब गैसोलीन की आपूर्ति सीमित रही है; उदाहरण के लिए, द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान यूरोप में कारों को चलाने के लिए लकड़ी की गैस का इस्तेमाल किया गया था (अकेले जर्मनी में पांच लाख कारों का निर्माण किया गया था या लकड़ी की गैस पर चलने के लिए पुनर्निर्माण किया गया था)। [4]

उत्पादन

सिनगैस प्राकृतिक गैस या तरल हाइड्रोकार्बन, या कोयला गैसीकरण के भाप सुधार या आंशिक ऑक्सीकरण द्वारा उत्पादित होता है।[4] मीथेन का स्टीम रिफॉर्मिंग एक एंडोथर्मिक रिएक्शन है जिसमें मीथेन के 206 kJ/mol की आवश्यकता होती है:

CH4 + H2O → CO + 3 H2

सिद्धांत रूप में, लेकिन व्यावहारिक रूप से शायद ही कभी, बायोमास और संबंधित हाइड्रोकार्बन फीडस्टॉक्स का उपयोग अपशिष्ट-से-ऊर्जा गैसीकरण सुविधाओं में बायोगैस और बायोचार उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है।[5] उत्पन्न गैस (ज्यादातर मीथेन और कार्बन डाइऑक्साइड) को कभी-कभी सिनगैस के रूप में वर्णित किया जाता है, लेकिन इसकी संरचना सिनगैस से अलग होती है। अपशिष्ट बायोमास से पारंपरिक सिनगैस (ज्यादातर H2 और CO) के उत्पादन की खोज की गई है।[6]

संरचना, गठन के लिए मार्ग, और थर्मोकैमिस्ट्री

सिनगैस की रासायनिक संरचना कच्चे माल और प्रक्रियाओं के आधार पर भिन्न होती है। कोयला गैसीकरण द्वारा उत्पादित सिनगैस आम तौर पर 30 से 60% कार्बन मोनोऑक्साइड, 25 से 30% हाइड्रोजन, 5 से 15% कार्बन डाइऑक्साइड और 0 से 5% मीथेन का मिश्रण होता है। इसमें अन्य गैसों की मात्रा भी कम होती है।[7] Syngas में प्राकृतिक गैस के आधे से भी कम ऊर्जा घनत्व होता है।[8] गरमागरम कोक और भाप के बीच पहली प्रतिक्रिया, दृढ़ता से एंडोथर्मिक है, कार्बन मोनोऑक्साइड (सीओ) और हाइड्रोजन का उत्पादन करती है। H
2 (पुरानी शब्दावली में जल गैस)। जब कोक बेड एक ऐसे तापमान पर ठंडा हो जाता है जिस पर एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया आगे नहीं बढ़ सकती है, तो भाप को हवा के एक विस्फोट से बदल दिया जाता है।

दूसरी और तीसरी प्रतिक्रियाएं तब होती हैं, जो एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया पैदा करती हैं - शुरू में कार्बन डाइऑक्साइड बनाती हैं और कोक बेड के तापमान को बढ़ाती हैं - इसके बाद दूसरी एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया होती है, जिसमें बाद वाली कार्बन मोनोऑक्साइड में परिवर्तित हो जाती है। समग्र प्रतिक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक है, जिससे उत्पादक गैस (पुरानी शब्दावली) बनती है। फिर भाप को फिर से इंजेक्ट किया जा सकता है, फिर हवा आदि, चक्रों की एक अंतहीन श्रृंखला देने के लिए जब तक कि कोक का अंत में उपभोग नहीं हो जाता। मुख्य रूप से वायुमंडलीय नाइट्रोजन के साथ कमजोर पड़ने के कारण, जल गैस के सापेक्ष उत्पादक गैस का ऊर्जा मूल्य बहुत कम होता है। तनुकरण प्रभाव से बचने के लिए शुद्ध ऑक्सीजन को वायु के स्थान पर प्रतिस्थापित किया जा सकता है, जिससे बहुत अधिक ऊष्मीय मान वाली गैस उत्पन्न होती है।

इस मिश्रण से अधिक हाइड्रोजन उत्पन्न करने के लिए, अधिक भाप डाली जाती है और जल-गैस शिफ्ट प्रतिक्रिया प्रतिक्रिया की जाती है:

CO + H2O → CO2 + H2

हाइड्रोजन को से अलग किया जा सकता है CO2 दबाव स्विंग सोखना (पीएसए), अमीन स्क्रबिंग, और झिल्ली रिएक्टरों द्वारा। विभिन्न वैकल्पिक तकनीकों की जांच की गई है, लेकिन कोई भी व्यावसायिक मूल्य की नहीं है।[9] कुछ बदलाव कार्बन डाइऑक्साइड प्लस मीथेन जैसे नए स्टोइकोमेट्री पर ध्यान केंद्रित करते हैं[10][11] या कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक हाइड्रोजनीकरण। अन्य शोध इलेक्ट्रोलिसिस, सौर ऊर्जा, माइक्रोवेव, और इलेक्ट्रिक आर्क्स सहित प्रक्रियाओं को चलाने के लिए उपन्यास ऊर्जा स्रोतों पर केंद्रित है।[12][13][14][15][16][17] अक्षय ऊर्जा से उत्पन्न बिजली का उपयोग कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को उच्च तापमान वाले इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से सिनगैस में संसाधित करने के लिए भी किया जाता है। यह उत्पादन प्रक्रिया में कार्बन तटस्थता बनाए रखने का एक प्रयास है। ऑडी ने सनफायर नाम की कंपनी के साथ साझेदारी में नवंबर 2014 में इस प्रक्रिया का उपयोग करके ई-डीजल बनाने के लिए एक पायलट प्लांट खोला।[18] सिनगैस जो मिथेनाइज्ड नहीं है, आमतौर पर 120 बीटीयू/स्टैंडर्ड क्यूबिक फुट का कम ताप मान होता है।[19] अनुपचारित सिनगैस को हाइब्रिड टर्बाइनों में चलाया जा सकता है जो अपने कम ऑपरेटिंग तापमान और विस्तारित जीवनकाल के कारण अधिक दक्षता की अनुमति देते हैं।[19]


उपयोग

Syngas का उपयोग हाइड्रोजन के स्रोत के साथ-साथ ईंधन के रूप में भी किया जाता है।[9]इसका उपयोग सीधे लौह अयस्क को सीधे कम किए गए लोहे में कम करने के लिए भी किया जाता है।[20] रासायनिक उपयोगों में मेथनॉल का उत्पादन शामिल है जो एसिटिक एसिड और कई एसीटेट का अग्रदूत है; फिशर-ट्रॉप्स प्रक्रिया के माध्यम से तरल ईंधन और स्नेहक और पहले मोबिल गैस से तरल पदार्थ#मेथनॉल से गैसोलीन प्रक्रिया (एमटीजी) प्रक्रिया; हैबर प्रक्रिया के माध्यम से अमोनिया, जो वायुमंडलीय नाइट्रोजन (N .) को परिवर्तित करता है2) अमोनिया में जो उर्वरक के रूप में प्रयोग किया जाता है; और ऑक्सो अल्कोहल एक मध्यवर्ती एल्डिहाइड के माध्यम से।

यह भी देखें

  • बौडौर्ड प्रतिक्रिया
  • क्लॉस प्रक्रिया
  • कोयला गैस
  • औद्योगिक गैस
  • एकीकृत गैसीकरण संयुक्त चक्र
  • आंशिक ऑक्सीकरण
  • सुधारक स्पंज आयरन चक्र
  • सिनगैस किण्वन
  • भूमिगत कोयला गैसीकरण


संदर्भ

  1. ↑ "सिनगैस सहउत्पादन / संयुक्त ताप और शक्ति". Clarke Energy. Archived from the original on 27 August 2012. Retrieved 22 February 2016.
  2. ↑ Mick, Jason (3 March 2010). "इसे व्यर्थ क्यों जाने दें? Enerkem ट्रैश-टू-गैस योजनाओं के साथ आगे बढ़ता है". DailyTech. Archived from the original on 4 March 2016. Retrieved 22 February 2016.
  3. ↑ Boehman, André L.; Le Corre, Olivier (15 May 2008). "आंतरिक दहन इंजनों में सिनगैस का दहन". Combustion Science and Technology. 180 (6): 1193–1206. doi:10.1080/00102200801963417. S2CID 94791479.
  4. ↑ Beychok, Milton R. (1974). "कोयला गैसीकरण और फेनोसोलवन प्रक्रिया" (PDF). Am. Chem. Soc., Div. Fuel Chem., Prepr.; (United States). 19:5. OSTI 7362109. S2CID 93526789. Archived from the original (PDF) on 3 March 2016.
  5. ↑ "सिंथेटिक गैस परीक्षण में सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट से मिली सफलता - ARENAWIRE". Australian Renewable Energy Agency (in English). Archived from the original on 2021-03-07. Retrieved 2021-01-25.
  6. ↑ Zhang, Lu; et al. (2018). "उत्प्रेरक गैसीकरण और सुधार प्रौद्योगिकी के माध्यम से नगरपालिका ठोस अपशिष्ट से स्वच्छ संश्लेषण गैस उत्पादन". Catalysis Today. 318: 39–45. doi:10.1016/j.cattod.2018.02.050. ISSN 0920-5861.
  7. ↑ "सिनगैस रचना". National Energy Technology Laboratory, U.S. Department of Energy. Archived from the original on 27 March 2020. Retrieved 7 May 2015.
  8. ↑ Beychok, M R (1975). एसएनजी और तरल ईंधन के उत्पादन के लिए प्रक्रिया और पर्यावरण प्रौद्योगिकी. Environmental Protection Agency. OCLC 4435004117. OSTI 5364207.[page needed]
  9. ↑ 9.0 9.1 Hiller, Heinz; Reimert, Rainer; Stönner, Hans-Martin (2011). "Gas Production, 1. Introduction". उलमन का औद्योगिक रसायन विज्ञान का विश्वकोश. doi:10.1002/14356007.a12_169.pub3. ISBN 978-3527306732.
  10. ↑ "dieBrennstoffzelle.de - क्वार्नर प्रक्रिया". www.diebrennstoffzelle.de. Archived from the original on 2019-12-07. Retrieved 2019-12-17.
  11. ↑ EU patent 3160899B1, Kühl, Olaf, "h2-समृद्ध संश्लेषण गैस के उत्पादन के लिए विधि और उपकरण", issued 12 December 2018 
  12. ↑ "धूप से पेट्रोल" (PDF). Sandia National Laboratories. Archived from the original (PDF) on February 19, 2013. Retrieved April 11, 2013.
  13. ↑ "एकीकृत सौर थर्मोकेमिकल रिएक्शन सिस्टम". U.S. Department of Energy. Archived from the original on August 19, 2013. Retrieved April 11, 2013.
  14. ↑ Matthew L. Wald (April 10, 2013). "नई सौर प्रक्रिया प्राकृतिक गैस से अधिक प्राप्त करती है". The New York Times. Archived from the original on November 30, 2020. Retrieved April 11, 2013.
  15. ↑ Frances White. "प्राकृतिक गैस बिजली संयंत्रों के लिए एक सौर बूस्टर शॉट". Pacific Northwest National Laboratory. Archived from the original on April 14, 2013. Retrieved April 12, 2013.
  16. ↑ Foit, Severin R.; Vinke, Izaak C.; de Haart, Lambertus G. J.; Eichel, Rüdiger-A. (8 May 2017). "पावर-टू-सिनगैस: ऊर्जा प्रणाली के संक्रमण के लिए एक सक्षम प्रौद्योगिकी?". Angewandte Chemie International Edition. 56 (20): 5402–5411. doi:10.1002/anie.201607552. PMID 27714905.
  17. ↑ US patent 5159900A, Dammann, Wilbur A., "ईंधन के रूप में उपयोग के लिए पानी से गैस उत्पन्न करने की विधि और साधन", issued 3 November 1992 
  18. ↑ "नई ई-ईंधन परियोजना में ऑडी: पानी से सिंथेटिक डीजल, हवा से कैप्चर की गई CO2 और हरित बिजली; "ब्लू क्रूड"". Green Car Congress. 14 November 2014. Archived from the original on 27 March 2020. Retrieved 29 April 2015.
  19. ↑ 19.0 19.1 Oluyede, Emmanuel O.; Phillips, Jeffrey N. (May 2007). "Fundamental Impact of Firing Syngas in Gas Turbines". खंड 3: टर्बो एक्सपो 2007. Proceedings of the ASME Turbo Expo 2007: Power for Land, Sea, and Air. खंड 3: टर्बो एक्सपो 2007. Montreal, Canada: ASME. pp. 175–182. CiteSeerX 10.1.1.205.6065. doi:10.1115/GT2007-27385. ISBN 978-0-7918-4792-3.
  20. ↑ Chatterjee, Amit (2012). आयरन ऑक्साइड की सीधी कमी से स्पंज आयरन का उत्पादन. PHI Learning. ISBN 978-81-203-4659-8. OCLC 1075942093.[page needed]


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