कोयला-टार हाइड्रोजनीकरण के विभिन्न तरीकों में से कौन-सा तरीका सबसे बेह

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पिछले दो वर्षों में, कोयला-टार हाइड्रोजनीकरण तकनीक का उपयोग करने वाली परियोजनाएँ देश में बड़ी संख्या में शुरू हुई हैं। 30 अप्रैल, 2014 को, इनर मंगोलिया की किंगहुआ ग्रुप की उस्ताई फाइन केमिकल्स लिमिटेड की 5 लाख टन/वर्ष क्षमता वाली कोयला-टार सस्पेंशन बेड हाइड्रोक्रैकिंग उपकरण संबंधी प्रक्रियाओं की समीक्षा पूरी हो गई। 25 जुलाई, 2015 को, हेबेई शिनकीयुआन एनर्जी टेक्नोलॉजी डेवलपमेंट कंपनी लिमिटेड द्वारा 1.5 लाख टन/वर्ष क्षमता वाला बॉयलिंग बेड कोयला-टार हाइड्रोजनीकरण संयंत्र सफलतापूर्वक स्थापित किया गया। यह देश में पहला ऐसा बॉयलिंग बेड कोयला-टार हाइड्रोजनीकरण संयंत्र है। वर्तमान में, यांगशुई पेट्रोलियम अन्युआन केमिकल कंपनी लिमिटेड, “पूर्ण फ्रैक्शन सस्पेंडेड बेड हाइड्रोक्रैकिंग तकनीक” का उपयोग करके कोयला-टार से तेल उत्पादन हेतु एक पायलट परियोजना विकसित कर रही है। इस परियोजना का पहला चरण 500,000 टन कोयला-टार से तेल उत्पादन संबंधी है, एवं यह चरण अब परीक्षण एवं उत्पादन चरण में पहुँच चुका है। अब तक, स्थिर-बिस्तर वाली हाइड्रोजनीकरण प्रक्रिया, स्थिर-बिस्तर वाली हाइड्रोक्रैकिंग प्रक्रिया, पूर्ण-डिस्टिलेशन वाली कोयला-टार हाइड्रोक्रैकिंग प्रक्रिया, विलंबित-कोकिंग एवं स्थिर-बिस्तर वाली हाइड्रोक्रैकिंग संयुक्त प्रक्रिया, सस्पेंडेड-बिस्तर एवं बॉयलिंग-बिस्तर वाली हाइड्रोक्रैकिंग प्रक्रियाएँ – ऐसी 6 प्रकार की कोयला-टार हाइड्रोजनीकरण तकनीकें देश में उपयोग में आ चुकी हैं। तो, इन तकनीकों का आपस में कैसे मूल्यांकन किया जाए? कौन-सी तकनीक, कोयला-टार हाइड्रोजनीकरण उद्योग के भविष्य को आकार देने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगी? उद्योग के विशेषज्ञों ने अलग-अलग अपनी टिप्पणियाँ कोयला-टार, एक काले-भूरे या पूरी तरह काले रंग का चिपचिपा तरल पदार्थ है। इसे कोयले के ड्राई-कोकिंग तापमान के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है; इसमें कम तापमान वाला कोयला-टार, मध्यम तापमान वाला कोयला-टार, एवं उच्च तापमान वाला कोयला-टार शामिल है। कोयला-टार का हाइड्रोजनीकरण, हाइड्रोजनीकरण द्वारा शुद्धिकरण की प्रक्रिया है; इसमें कोयला-टार में मौजूद सल्फर, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, धातुएँ आदि अशुद्धियों, साथ ही संतृप्त एलीन एवं एरोमैटिक यौगिकों को हटाकर नेफ्था, डीजल, कम-सल्फर/कम-नाइट्रोजन वाले भारी ईंधन आदि उत्पाद तैयार किए जाते हैं। उद्योग के विशेषज्ञों ने पत्रकारों को बताया कि कोयला-टार हाइड्रोजनीकरण हेतु उपयोग में आने वाली 6 तकनीकों के सिद्धांत एक ही हैं; केवल पूर्व-संसाधन प्रक्रिया अलग-अलग होती है, जबकि बाकी सभी प्रक्रियाओं में “फिक्स्ड-बेड हाइड्रोजनीकरण” ह पूर्व-संसाधना चरण में, इनकी अपन-अपनी विशेषताएँ होती हैं। सरल फिक्स्ड-बेड हाइड्रोजनीकरण तकनीक में, कोयला-टार के सभी घटकों को हल्के तेल एवं भारी तेल में विभाजित किया जाता है। हल्के तेल को फिक्स्ड-बेड हाइड्रोजनीकरण प्रक्रिया में आगे प्रसंस्कृत किया जाता है; इस प्रक्रिया में हल्के तेल से सल्फर, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन आदि तत्व हटा दिए जाते हैं, साथ ही इसमें मौजूद अल्कीन एवं कुछ एरोमैटिक यौगिकों को हाइड्रोजनीकृत कर दिया जाता है। अंत में नेफ्था एवं कम-सल्फर वाला डीजल तेल प्राप्त होता है। इस तकनीक के लाभ यह हैं कि इसमें प्रक्रिया सरल है, निवेश भी कम होता है; लेकिन हल्के तेल उत्पादों की मात्रा बहुत कम होती है, एवं यह केवल 350 डिग्री सेल्सियस से कम तापमान वाले तेलों को ही संसाधित कर सकती है। फिक्स्ड-बेड हाइड्रोक्रैकिंग तकनीक में, प्रसंस्करण प्रक्रिया में हाइड्रोक्रैकिंग चरण जोड़ा जाता है; इसके द्वारा कोयला-टार को पहले डिस्टिलेट ऑयल एवं एस्फाल्ट उत्पादों में विभाजित किया जाता है। इसमें, डिस्टिल्ड तेल क्रमशः हाइड्रोजनीकरण-शुद्धिकरण चरण एवं हाइड्रोजनीकरण-विघटन चरण में जाता है। हाइड्रोजनीकरण-शुद्धिकरण चरण में कच्चे तेल से सल्फर, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन आदि तत्व हटा दिए जाते हैं; साथ ही अल्कीन एवं कुछ एरोमैटिक यौगिकों को हाइड्रोजनीकृत कर दिया जाता है। हाइड्रोजनीकरण-विघटन चरण में, 350 डिग्री सेल्सियस से 500 डिग्री सेल्सियस तापमान पर मौजूद डिस्टिल्ड तेल को 350 डिग्री सेल्सियस से कम तापमान वाले हल्के तेल में विघटित कर दिया जाता है; इससे तेल की उपज में वृद्धि होती है। सैद्धांतिक रूप से, यदि डी-प्रेशर डिस्टिलेट ऑयल के “ड्राई पॉइंट” को ठीक से नियंत्रित किया जाए, तो कोयला-टार का उपयोग लगभग 30% तक बढ़ सकता है। लेकिन वास्तव में, डिस्टिल्ड ऑयल के “ड्राई पॉइंट” को आमतौर पर ठीक से नियंत्रित नहीं किया जा पाता। फुल-फ्रैक्शन ऑयल फिक्स्ड-बेड हाइड्रोक्रैकिंग तकनीक में कच्चे माल में टार-एस्फाल्ट का उपयोग बढ़ गया है; इससे कोयला-टार का उपयोग और भी बेहतर हो गया है। बीजिंग लो-कार्बन क्लीन एनर्जी रिसर्च इंस्टीट्यूट के वरिष्ठ इंजीनियर झू यूफेई का मानना है कि, यदि अंतिम उत्पाद पेट्रोल, डीजल आदि ईंधन है, तो हाइड्रोजनीकरण, कोकिंग की तुलना में बेहतर विकल्प है। क्योंकि हाइड्रोजनीकरण के द्वारा कोयला-टार जैसे संसाधनों का अधिक प्रभावी ढंग से उपयोग किया जा सकता है; इससे कोयला-टार से हल्के तेल उत्पादों का निर्माण अधिकतम मात्रा में किया जा सकता है। विलंबित कोकिंग-हाइड्रोजनीकरण संयुक्त तकनीक, कोयला-टार के प्रसंस्करण हेतु एक उपयुक्त विधि हो सकती है। लेकिन इसका स्पष्ट नुकसान यह है कि कोक उत्पादन की दर बहुत अधिक होती है; इसके कारण तरल कोयला-टार का एक बड़ा हिस्सा ठोस कोक में परिवर्तित हो जाता है। संसाधनों के उपयोग के दृष्टिकोण से यह अनुकूल नहीं है। विशेष रूप से, उच्च तापमान वाले कोयला-टार के मामले में, विलंबित कोकिंग प्रक्रिया को अंजाम देना और भी कठिन हो जाता ह शान्सी शेनमू तियानयुआन केमिकल कंपनी लिमिटेड के इंजीनियर याओ लेई का मानना है कि विलंबित कोकिंग प्रक्रिया एक अर्ध-निरंतर प्रक्रिया है; इसमें एक बार में अधिक मात्रा में कच्चा माल संसाधित किया जा सकता है, एवं इसकी दक्षता भी काफी अच्छी है। इसके अलावा, इस प्रक्रिया में कई हाइड्रोजनीकरण कैटालिस्टों का उपयोग आवश्यक नहीं होता। इस कारण कोयला-टार संसाधन हेतु आवश्यक निवेश एवं संचालन लागत में काफी कमी आती है, जिससे कोयला-टार संसाधन की आर्थिक लाभप्रदता में वृद्धि होती है। लेकिन गान्सु होंगहुई एनर्जी केमिकल्स लिमिटेड के उप-महाप्रबंधक झांग जियानकियांग का मानना है कि, सबसे लंबी संचालन अवधि को ध्यान में रखते हुए, डिले फोर्मिंग-हाइड्रोजनेशन संयुक्त तकनीक में तेल प्राप्ति की दर कम है, केवल 75% ही है। लेकिन उत्प्रेरकों के नुकसान, प्लांट शुरू/बंद करने से होने वाले नुकसान आदि को ध्यान में रखते हुए, यह तकनीक काफी किफायती एवं उपयुक्त है। सस्पेंडेड बेड एवं बॉयलिंग बेड हाइड्रोक्रैकिंग तकनीकें, वर्तमान में काफी ध्यान आकर्षित करने वाली तकनीकें हैं। इस तकनीकी रिएक्टर में, उत्प्रेरक स्थिर अवस्था में नहीं होता, बल्कि गतिशील अवस्था में रहता है। अभिक्रिया माध्यम के माध्यम से हाइड्रोजनीकरण के दौरान उत्पन्न होने वाली ऊष्मा को दूर किया जा सकता है; इससे कच्चे पदार्थों में मौजूद प्रदूषकों के जमने एवं कैटलिस्ट की सतह पर जमाव बनने की समस्या से बचा जा सकता है। कुछ उद्योग विशेषज्ञों का मानना है कि सस्पेंडेड बेड एवं बॉयलिंग बेड रिएक्टरों में कैटालिस्ट को ऑन-लाइन ही बदला जा सकता है। इससे रिएक्टर में मौजूद कैटालिस्ट की सक्रियता बनी रहती है, जिससे लंबे समय तक स्थिर रूप से उत्पादन होता रहता है। इसके परिणामस्वरूप कोयला-टार का रूपांतरण दर एवं हल्के तेल उत्पादों की प्राप्ति दर में वृद्धि होती है; तेल प्राप्ति दर 90% या उससे भी अधिक हो सकती है। झू यूफेई का मानना है कि सस्पेंडेड बेड हाइड्रोजनीकरण तकनीक, कोयले के टार के प्रसंस्करण हेतु अधिक उपयुक्त है; क्योंकि सस्पेंडेड बेड, अधिक मात्रा में एस्फाल्टन वाले भारी तेलों के प्रसंस्करण में सहायक है, एवं प्रदूषकों से भरपूर कच्चे मालों के प्रसंस्करण हेतु यह तकनीक बहुत ही उपयोगी है। उनका मानना है कि सभी “सस्पेंडेड बेड हाइड्रोजनेशन” तकनीकों का उपयोग कोयला-टार के प्रसंस्करण हेतु नहीं किया जा सकता; क्योंकि कोयला-टार की अभिक्रिया-क्षमता तेल-अपचयनों से भिन्न होती है। बेहतर हाइड्रोजनीकरण परिणाम प्राप्त करने हेतु उपयुक्त उत्प्रेरकों एवं प्रक्रिया-शर्तों की आवश्यकता होती है। शानडोंग के ज़िबो में स्थित ताइतोंग कैटलिस्ट टेक्नोलॉजी कंपनी के महाप्रबंधक वान शुएबिंग का मानना है कि, सस्पेंडेड बेड विधि से कोयला-टार का हाइड्रोजनीकरण करते समय, उत्प्रेरक कोयला-टार में ही निलंबित रहता है। उत्प्रेरक का घनत्व, अभिकारकों के घनत्व के समान होता है; इस कारण उत्प्रेरक, कोयला-टार के साथ समान रूप से अभिक्रिया करता है, जिससे अभिक्रिया की दक्षता बढ़ जाती है। कोयला विज्ञान संस्थान के तरलीकरण विभाग की प्रमुख झांग शियाओजिंग का मानना है कि सस्पेंडेड बेड एवं बॉयलिंग बेड हाइड्रोजनीकरण तकनीकों में अलग-अलग रिएक्टर होते हैं, एवं इनकी अपनी-अपनी अभिक्रिया प्रणालियाँ एवं अभिक्रिया की कठिनाई स्तर भी अलग-अलग होते हैं। इसलिए, संचालन लागत, संचालन की कठिनाई एवं निवेश की तुलना करना आवश्यक है। सीएसआईसी लुयानगोंग इंजीनियरिंग कंपनी के वरिष्ठ इंजीनियर ज़ुओ टिए ने आगे बताया कि फ्लोटिंग बेड रिएक्टर में उपयोग होने वाले उत्प्रेरकों की व्यवस्था काफी जटिल होती है; इसके लिए आवश्यक निवेश, सस्पेंडेड बेड रिएक्टरों की तुलना में 10–15% अधिक होता है। सस्पेंडेड बेड तकनीक में, रिएक्टर में उत्प्रेरकों को लगातार आपूर्ति की जाती है; इससे सबसे ताज़े उत्प्रेरक ही कोयला-टार के साथ अभिक्रिया कर पाते हैं। इस विधि से टार में मौजूद अर्ध-चिपचिपे पदार्थ पूरी तरह रूपांतरित हो जाते हैं, जिससे तेल प्राप्त करने की दर बढ़ जाती है। मध्यम-कम तापमान वाले कोयला-टार से 92% तक, जबकि उच्च तापमान वाले कोयला-टार से 83% तक तेल प्राप्त किया जा सकता है। शान्सी प्रांतीय रसायन विज्ञान सोसाइटी के मानद अध्यक्ष हे योंगडे ने विभिन्न तकनीकों की तुलना की। “पूर्ण-डिस्टिलेशन कोयला-टार फिक्स्ड-बेड हाइड्रोक्रैकिंग तकनीक” के उपयोग से 10% अधिक तेल प्राप्त होता है; लेकिन इसमें हाइड्रोजन की खपत अधिक होती है। 1 टन तेल उत्पादन हेतु, इस तकनीक में “डिले फ्यूजन फिक्स्ड-बेड हाइड्रोक्रैकिंग” तकनीक की तुलना में 200 घन मीटर अधिक हाइड्रोजन की आवश्यकता होती है। निवेश के दृष्टिकोण से, “पूर्ण-डिस्टिलेशन कोयला-टार फिक्स्ड-बेड हाइड्रोक्रैकिंग तकनीक” में, “डिले-क्रैकिंग + फिक्स्ड-बेड हाइड्रोक्रैकिंग संयुक्त तकनीक” की तुलना में 25–30% कम निवेश आवश्यक होता है। एक ही प्रकार के कोयला-टार के मामले में, समग्र रूप से देखा जाए तो दोनों तकनीकों की आर्थिक लागत लगभग समान ही होती है। सस्पेंडेड बेड एवं बॉयलिंग बेड हाइड्रोजनीकरण तकनीकों में तेल प्राप्त करने की दर, फिक्स्ड बेड तकनीक की तुलना में हेनान की पिंगडिंगशान शोउशान कोकिंग कंपनी के उप-महाप्रबंधक ली झीयुए, हेनान बाओशुओ टार केमिकल्स लिमिटेड के महाप्रबंधक झांग शिनचियाओ सहित अन्य उद्योग विशेषज्ञों का मानना है कि सस्पेंडेड बेड एवं बॉयलिंग बेड विधियाँ, कोयला-टार के हाइड्रोजनीकरण हेतु उपयुक्त तकनीकें हैं; इन विधियों से तेल उत्पादन की दर अधिक होती है, एवं ये उच्च तापमान पर कोयला-टार के सभी घटकों के हाइड्रोजनीकरण हेतु उपयुक्त हैं। बस, उनमें से कुछ लोग फ्लोटिंग बेड को स्वीकार करते हैं, जबकि कुछ लोग सस्पेंडेड बेड को स्वीकार करते हैं। झांग जियानकियांग ने कहा कि सस्पेंडेड बेड एवं बॉयलिंग बेड, दोनों ही मिश्रण करने के अलग-अलग तरीके हैं; लेकिन दोनों ही भविष्य में विकास की दिशा में महत्वपूर्ण भूमिका लेकिन, यह जानने हेतु कि क्या सिस्टम लंबी अवधि तक, पूर्ण लोड पर, स्थिर रूप से काम कर सकता है, इसे लगातार एक साल तक चलाना होगा। शिनजियांग गुआंगहुई एनर्जी कंपनी के वरिष्ठ इंजीनियर साओ शियानयोंग सहित कई विशेषज्ञों ने पत्रकारों से कहा कि सस्पेंडेड बेड एवं बॉयलिंग बेड, कोयला-टार के हाइड्रोजनीकरण हेतु वर्तमान में सबसे उन्नत तकनीकें हैं; लेकिन इनके लिए निवेश भी काफी अधिक होता है। मार्ग का निर्धारण कोयला-टार की गुणवत्ता एवं उसके संसाधन हेतु आवश्यक पैमाने के आधार पर किया जाना चाहिए। यदि कोयला-टार की गुणवत्ता अच्छी हो, एवं प्रसंस्करण का पैमाना छोटा हो, तो फिक्स्ड-बेड एवं डिले-कोकिंग विधियाँ भी उपयुक्त हैं। यहाँ तक कि कम पैमाने पर प्रसंस्कृत किया गया उच्च-तापमान वाला कोयला-टार भी फिक्स्ड-बेड हाइड्रोजनीकरण विधि के लिए उपयुक्त है। जबकि, उच्च तापमान वाले कोयला-टार में टार की मात्रा अधिक होती है, एवं इसमें एस्बेस्टोस एवं धातुओं की मात्रा भी अधिक होती है; ऐसे कोयला-टार के लिए सस्पेंशन बेड एवं बॉयलिंग बेड हाइड्रोजनीकरण-विघटन तकनीकें अधिक उपयु शानडोंग प्रांत की जिननेंग कोयला-रसायन उद्योग लिमिटेड के मुख्य इंजीनियर फान आनलिन ने पत्रकारों से कहा कि “सस्पेंडेड बेड या बॉयलिंग बेड – इनमें से कौन-सा विकल्प सबसे अच्छा है, इसका निर्णय तो कोयला-टार की गुणवत्ता, कोयला-टार संबंधी संसाधन, उद्यम की वित्तीय स्थिति, कोयला-टार को हाइड्रोजनीकरण करने के बाद प्राप्त होने वाले ईंधन तेल की गुणवत्ता, तैयार ईंधन तेल की कीमत आदि कारकों की तुलना करने के बाद ही लिया जाना चाहिए।” कोयले के टार को हाइड्रोजनीकरण तकनीक के द्वारा तेल उत्पन्न करने के अलावा, अन्य तरीके भी व्यवहार में आजमाए जा रहे हैं। जानकारी के अनुसार, वर्तमान में उपलब्ध कोयला-टार हाइड्रोजनीकरण प्रक्रियाओं में अंतिम उत्पाद के रूप में नेफ्था एवं हल्का डीजल ही उपयोग में आता है। इन उत्पादों की विशेषता यह है कि इनमें आरोमैटिक हाइड्रोकार्बन एवं साइक्लोहेक्सेन हाइड्रोकार्बन की मात्रा इनमें एरोमैटिक हाइड्रोकार्बनों की मात्रा आमतौर पर 70% से 80% के बीच होती है; जो कि तेल में पाए जाने वाली मात्रा से कहीं अधिक है। यह एक दुर्लभ प्रकार का एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन सामग्री है। झू यूफेई का कहना है कि यदि चयनात्मक हाइड्रोजनीकरण तकनीक का उपयोग किया जाए, तो इसमें मौजूद बहु-वलयीय एरोमेटिक्स को एक-वलयीय एरोमेटिक्स में परिवर्तित किया जा सकता है; ऐसा करने से न केवल हल्के डीजल उत्पादों में पाए जाने वाले कम हाइड्रोकार्बन मान की समस्या दूर हो जाती है, बल्कि इस तेल में मौजूद एरोमेटिक्स संसाधनों का भी प्रभावी ढंग से उपयोग किया जा सकता है। कोयला-टार का उपयोग हाइड्रोजनीकरण तकनीक के माध्यम से एरोमैटिक उत्पादों के निर्माण हेतु किया जाता है; इससे उत्पादन प्रक्रिया में आवश्यक हाइड्रोजन की मात्रा भी कम हो जाती है। ली झीयुए एवं अन्य उद्योग विशेषज्ञों का भी कहना है कि यदि कोयला-टार का उपयोग आरोमैटिक उत्पादों के निर्माण हेतु किया जाए, तो इससे कैटलिटिक रीफॉर्मिंग उपकरणों की दक्षता में काफी सुधार होगा, साथ ही इस कच्चे माल के लाभ भी पूरी तरह से उजागर होंगे। आरोमैटिक हाइड्रोकार्बनों का मूल्य अधिक होता है, एवं इन पर कोई उपभोग कर भी नहीं लगता; यह एक अच्छा विकल्प है, आर्थिक दृष लेकिन कुछ उद्योग विशेषज्ञों का मानना है कि अरोमेटिक हाइड्रोकार्बनों का उत्पादन, उस उद्यम के स्थान के आसपास के अरोमेटिक हाइड्रोकार्बनों के उत्पादन एवं विक्रय बाजार के आधार पर ही तय किया जान