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 ऊष्माशोषी अभिक्रिया 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 उष्मा रसायन

कच्चे माल और प्रक्रियाओं के आधार पर सिनगैस की रासायनिक संरचना भिन्न होती है। कोयला गैसीकरण द्वारा निर्मित सिनगैस आमतौर पर 30 से 60% कार्बन मोनोऑक्साइड, 25 से 30% हाइड्रोजन, 5 से 15% कार्बन डाइऑक्साइड और 0 से 5% मीथेन का मिश्रण होता है। अन्य गैसों की मात्रा भी इसमें कम होती है।[7] सिनगैस में प्राकृतिक गैस के ऊर्जा घनत्व के आधे से भी कम है।[8]

गरमागरम कोक और भाप के बीच पहली प्रतिक्रिया, कार्बन मोनोऑक्साइड (सीओ) और हाइड्रोजन एच का उत्पादन करने वाली दृढ़ता से एंडोथर्मिक है। H
2 (पुरानी शब्दावली में जल गैस)। जब कोक संस्तर ऐसे तापमान तक ठंडा हो जाता है जिस पर ऊष्माशोषी अभिक्रिया आगे नहीं बढ़ पाती है, तो भाप को हवा के झोंके से बदल दिया जाता है।

इसके बाद दूसरी और तीसरी प्रतिक्रिया होती है, एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया - शुरू में कार्बन डाइऑक्साइड बनती है और कोक बेड का तापमान बढ़ जाता है - इसके बाद दूसरी एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया होती है, जिसके बाद कार्बन मोनोऑक्साइड में परिवर्तित हो जाती है। समग्र प्रतिक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक है, एक "उत्पाद गैस" (पुरानी शब्दावली) का उत्पादन करती है। 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 सेवन नहीं किया जाता। मुख्य रूप से वायुमंडलीय नाइट्रोजन के साथ कमजोर पड़ने के कारण उत्पादक गैस का ऊर्जा मूल्य जल गैस के सापेक्ष बहुत कम है। कमजोर पड़ने वाले प्रभाव से बचने के लिए हवा के लिए शुद्ध ऑक्सीजन को प्रतिस्थापित किया जा सकता है, जिससे बहुत अधिक कैलोरी मान वाली गैस का उत्पादन होता है।

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

CO + H2O → CO2 + H2

हाइड्रोजन को CO2 से प्रेशर स्विंग सोखना (पीएसए), अमीन स्क्रबिंग और मेम्ब्रेन रिएक्टर द्वारा अलग किया जा सकता है। विभिन्न प्रकार की वैकल्पिक प्रौद्योगिकियों की जांच की गई है, लेकिन कोई भी व्यावसायिक मूल्य की नहीं रही है।[9] कार्बन डाइऑक्साइड प्लस मीथेन[10][11] या कार्बन डाइऑक्साइड के आंशिक हाइड्रोजनीकरण जैसे नए स्टोइकोमेट्री पर कुछ बदलाव ध्यान केंद्रित करते हैं। अन्य अनुसंधान इलेक्ट्रोलिसिस, सौर ऊर्जा, माइक्रोवेव और इलेक्ट्रिक आर्क्स सहित प्रक्रिया को चलाने के लिए नए ऊर्जा स्रोतों पर केंद्रित है।[12][13][14][15][16][17]

उच्च तापमान इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को सिनगैस में संसाधित करने के लिए अक्षय स्रोतों से उत्पन्न बिजली का भी उपयोग किया जाता है। यह उत्पादन प्रक्रिया में कार्बन न्यूट्रैलिटी बनाए रखने का एक प्रयास है। ऑडी ने नवंबर 2014 में सनफायर नामक कंपनी के साथ साझेदारी में इस प्रक्रिया का उपयोग करके ई-डीजल बनाने के लिए एक पायलट प्लांट खोला।[18]

मिथेनाइज़्ड नहीं होने वाली सिनगैस में आमतौर पर 120 बीटीयू/एससीएफ़ का कम हीटिंग मान होता है।[19] अनुपचारित सिनगैस को हाइब्रिड टर्बाइनों में संचालित किया जा सकता है जो इसके कम ऑपरेटिंग तापमान और विस्तारित आंशिक जीवनकाल के कारण अधिक दक्षता की अनुमति देता है।[19]

उपयोग

सिनगैस का उपयोग हाइड्रोजन के साथ-साथ ईंधन के स्रोत के रूप में किया जाता है।[9] इसका उपयोग लौह अयस्क को सीधे स्पंज आयरन में परिवर्तित करने के लिए भी किया जाता है।[20] रासायनिक उपयोगों में मेथनॉल का उत्पादन सम्मिलित है जो एसिटिक एसिड और कई एसीटेट के लिए एक अग्रदूत है; फिशर-ट्रॉप्स प्रक्रिया और मेथनॉल से पहली मोबिल गैसोलीन प्रक्रिया के माध्यम से तरल ईंधन और स्नेहक; हैबर प्रक्रिया के माध्यम से अमोनिया, जो वायुमंडलीय नाइट्रोजन (N2) को अमोनिया में परिवर्तित करती है जिसका उपयोग उर्वरक के रूप में 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]

बाहरी संबंध

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