गैसीकरण तकनीक के स्तर में सुधार हेतु सुझाव

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गैसीकरण तकनीकों में सुधार हेतु सुझाव
लेखक/स्रोत: चाइना केमिकल इंजीनियरिंग कंपनी लिमिटेड के मुख्य अभियंता, वांग शौजियान
तारीख: 2016-08-03
दृश्यता: 17

यद्यपि पाउडर कोयले से गैसीकरण, जल-कोयला स्लरी से गैसीकरण एवं कुचले हुए कोयले से गैसीकरण जैसी तकनीकों पर क्रमशः लगभग 15 वर्ष, 30 वर्ष एवं 40 वर्षों से अनुसंधान, अभ्यास एवं सुधार किए गए हैं; इन तकनीकों का स्तर भी काफी ऊँचा हो गया है। फिर भी, गैसीकरण प्रक्रिया अभी भी कोयला-रसायन उद्योग में सबसे अधिक निवेश एवं ऊर्जा-खपत वाली प्रक्रिया है; इसमें समस्याएँ भी सबसे अधिक होती हैं। गैसीकरण तकनीक की अपनी विशेषताओं एवं उत्पादन प्रक्रिया में आने वाली समस्याओं के आधार पर, इस तकनीक में और भी काफी सुधार की गुंजाइश है। देशीकरण के स्तर को और बढ़ाना, तथा उपकरणों पर होने वाले निवेश को कम करना आवश्यक है। शेल, जीएसपी, जीई एवं कोलिन द्वारा प्रदान की गई गैसीकरण तकनीकों की तुलना में, देशीय गैसीकरण तकनीकों पर होने वाला निवेश कहीं अधिक है। इसके मुख्य कारण हैं: पहला, सॉफ्टवेयर संबंधी खर्च अधिक हैं (पेटेंट शुल्क + पीडीपी शुल्क + तकनीकी सेवा शुल्क); दूसरा, कुछ पेटेंट युक्त उपकरणों/महत्वपूर्ण उपकरणों की खरीद आवश्यक है; तीसरा, कुछ प्रक्रियाओं एवं नियंत्रण प्रणालियों का डिज़ाइन बहुत ही जटिल/अव्यावहारिक है, जिससे निवेश अधिक हो जाता है। अतः, विदेशी गैसीकरण तकनीकों को अपनाते समय, हमें पेटेंटयुक्त उपकरणों या महत्वपूर्ण उपकरणों (अर्थात् निर्धारित निर्माताओं द्वारा निर्मित उपकरणों) की खरीद को और कम करना होगा; साथ ही प्रक्रियाओं एवं नियंत्रण व्यवस्थाओं को और बेहतर बनाना होगा, ताकि निवेश में कमी आ सके। गैसीकरण के दबाव को बढ़ाने एवं प्रति भट्ठी में उपयोग होने वाले कोयले की मात्रा को अधिक करने से लाभ होगा। वर्तमान में उपयोग में आने वाली विभिन्न गैसीकरण प्रक्रियाओं में, केवल वॉटर-कोल स्लरी गैसीकरण प्रक्रिया में ही गैसीकरण दबाव 6.5–8.7 मेगापास्कल तक पहुँचता है; अन्य प्रक्रियाओं में यह दबाव 1.0–4.0 मेगापास्कल के बीच ही रहता है। इससे न केवल उपकरणों का आकार बड़ा हो जाता है एवं निवेश भी बढ़ जाता है, बल्कि यह कोयला-रसायन उद्योगों में ऊर्जा खपत का भी मुख्य कारण है। अतः, गैसीकरण दबाव में और वृद्धि की संभावना है। उदाहरण के लिए, लुर्गी कंपनी ने MK+ कोल-गैसीकरण प्रक्रिया में गैसीकरण दबाव को 6.0 मेगापास्कल तक बढ़ा दिया है (हालाँकि यह प्रक्रिया अभी तक पूरी तरह से औद्योगिक स्तर पर लागू नहीं हुई है)। एक ही भट्ठी में कोयले को गैस में बदलने की क्षमता कम होना, कोयला-रसायन उद्योगों में निवेश एवं भूमि की आवश्यकता बढ़ने का मुख्य कारण है। वर्तमान में, शेल पाउडर गैसीकरण एवं मल्टी-नोजल वाली प्रक्रियाओं में एक ही भट्ठी में प्रतिदिन 3000 टन कोयला इस्तेमाल किया जा सकता है; जबकि अन्य गैसीकरण प्रक्रियाओं में यह मात्रा 1000 से 2200 टन/दिन के बीच ही है। कुछ प्रक्रियाओं में तो 3000 टन/दिन तक कोयला इस्तेमाल किया जा सकता है, लेकिन ऐसी प्रक्रियाओं का अभी तक औद्योगिक स्तर पर उपयोग नहीं किया गया है। निवेश को कम करना एवं दक्षता बढ़ाना आवश्यक है। वर्तमान में चालू या निर्माणाधीन कोयला-रसायन उद्योग परियोजनाओं को देखें तो, ऐसा लगता है कि कोयले से गैस उत्पादन की प्रक्रिया एक विचित्र चक्र में फंस गई है – या तो उपकरणों पर निवेश अधिक होता है एवं दक्षता भी अधिक होती है; या फिर उपकरणों पर निवेश कम होता है एवं दक्षता भी कम होती है। उदाहरण के लिए, शेल गैसीकरण प्रणाली में एक सिंथेसिस गैस कूलर होता है, जो 5.2 मेगापास्कल के दबाव वाली मध्यम-दबाव वाली भाप उत्पन्न करता है। इससे अधिक ऊर्जा प्राप्त होती है, लेकिन निवेश भी अधिक होता है। ； उदाहरण के लिए, GSP, एयरोस्पेस फर्नेस, कोलिन आदि जैसी गैसीकरण प्रक्रियाओं में निवेश, शेल गैसीकरण प्रक्रिया की तुलना में कम है। लेकिन इन प्रक्रियाओं में उत्पन्न निम्न-दबाव वाली भाप का उपयोग करना कठिन है; क्योंकि इसकी ऊर्जा-क्षमता कम होती है। 1350°C तापमान वाली गैस को सीधे ठंडा किया जाता है, जिससे गैस में बहुत अधिक जलवाष्प उत्पन्न होती है। ऐसी प्रक्रियाएँ उन कोयला-रसायन उद्योगों के लिए उपयुक्त हैं, जहाँ CO का रूपांतरण आवश्यक है (जैसे अमोनिया उत्पादन)। लेकिन उन कोयला-रसायन उद्योगों के लिए यह अनुपयुक्त है, जहाँ CO का रूपांतरण आवश्यक नहीं है (जैसे कोयले से गैस/तेल उत्पादन)। ऐसी स्थिति में गैस में अत्यधिक जलवाष्प होने से ऊर्जा-क्षमता कम हो जाती है, ऊर्जा का नुकसान होता है; इसके अलावा ऊर्जा पुनर्प्राप्ति हेतु अतिरिक्त उपकरणों की आवश्यकता होती है। इससे प्रक्रिया लंबी हो जाती है, प्रतिरोध बढ़ जाता है, एवं निवेश भी बढ़ जाता है। ； वॉटर-कोल स्लरी गैसीफिकेशन में लगभग हमेशा क्वेंचिंग प्रक्रिया ही अपनाई जाती है; इसमें भी यही समस्या मौजूद है। ； कोयले के दहन से उत्पन्न अधिक मात्रा में निम्न-दाब वाली संतृप्त भाप का उपयोग करना कठिन है; ऐसी भाप का उत्पादन कोयले के दहन एवं CO रूपांतरण प्रक्रियाओं से भी होता है। अतः, गैसीकरण प्रक्रिया का चयन कोयला-रसायन उद्योग की परियोजनाओं के संदर्भ में ही किया जाना चाहिए। इससे न केवल निवेश में कमी आएगी, बल्कि ऊर्जा दक्षता भी बढ़ेगी; जिससे परियोजना अधिक तर्कसंगत एवं कुशल बन सकेगी। ऊर्जा एवं जल की खपत को कम करना आवश्यक है। कोयला-रसायन उद्योग ऐसे ही उच्च ऊर्जा एवं जल-खपत वाले उद्योग हैं; इसलिए ऊर्जा एवं जल की खपत को और कम करना आवश्यक है। गैसीकरण प्रक्रिया में भी सुधार की गुंजाइश है। उदाहरण के लिए, शेल गैसीकरण प्रक्रिया में संपीडित चक्रीय गैस का उपयोग करके सिंथेसाइज्ड गैस को लगभग 900°C तक ठंडा किया जाता है; इससे ऊर्जा की बर्बादी होती है। क्या कोई अन्य माध्यम या विधि का उपयोग करके तापमान कम करने एवं धूल हटाने का कार्य संभव है? देश में कुछ इंजीनियरिंग कंपनियाँ इसमें सुधार करने की कोशिश कर रही हैं। ； शेल गैसीकरण प्रक्रिया में शुष्क विधि से धूल हटाई जाती है; इसके लिए बड़ी मात्रा में गैस की आवश्यकता होती है, जिससे खर्च भी बढ़ जाता है। इसमें सुधार किए जाने की आवश्यकता है। वर्तमान में, बड़ी कोयला-रसायन उद्योग परियोजनाओं में कच्चे कोयले एवं टुकड़ों में विभाजित कोयले के अनुपात की समस्या को हल करने हेतु, विभिन्न प्रकार की कोयला-गैसीकरण प्रक्रियाओं को एक साथ उपयोग में लाने पर विचार किया जा रहा है। इसके लिए, विभिन्न कोयला-गैसीकरण प्रक्रियाओं से उत्पन्न समस्याओं को एक साथ हल करने हेतु “संयुक्त विधि” का उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, वर्तमान में बड़े पैमाने पर कोयले से प्राकृतिक गैस उत्पादन की परियोजनाओं में, अधिकांशतः कुचले हुए कोयले के दबावी गैसीकरण एवं फ्ल्यूइडाइज्ड बेड गैसीकरण (वॉटर-कोल स्लरी गैसीकरण या पाउडर कोयला गैसीकरण) का संयुक्त उपयोग किया जाता है। यदि कुचले हुए कोयले के दबावी गैसीकरण एवं वॉटर-कोल स्लरी गैसीकरण की प्रक्रियाओं का संयोजन किया जाए, तो कुचले हुए कोयले के दबावी गैसीकरण से उत्पन्न होने वाले अपशिष्ट जल का उपयोग वॉटर-कोल स्लरी गैसीकरण हेतु किया जा सकता है। इससे न केवल पानी की बचत होती है, बल्कि अपशिष्ट जल शोधन हेतु आवश्यक निवेश एवं खर्च भी कम होते हैं; इससे पर्यावरण प्रदूषण भी कम होता है। अशुद्ध जल उपचार प्रणाली को बेहतर बनाना आवश्यक है; ताकि धूल का निकलना कम हो सके। वर्तमान में, कुछ गैसीकरण संयंत्रों में गैस में धूल की मात्रा अधिक है; इससे CO रूपांतरण उपकरणों में गर्मी-विनिमयकर्ताओं में अवरोध उत्पन्न होता है, एवं पहले रूपांतरण चूल्हे में उपयोग होने वाले उत्प्रेरक भी निष्क्रिय हो जाते हैं। इसके अलावा, अपशिष्ट जल का निर्वहन एवं अशुद्ध जल का पुनर्उपयोग भी अधिक हो रहा है। इसलिए, गैस शुद्धीकरण एवं अशुद्ध जल पुनर्उपयोग प्रक्रियाओं को और बेहतर बनाने की आवश्यकता है।