चाइना केमिकल न्यूज़: कोयला-रसायन उद्योग को और मजबूती मिली

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चाइना केमिकल इंडस्ट्री रिपोर्ट: कोयला-रसायन उद्योग को और मजबूती मिली।
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तारीख: 2016-08-08
व्यूज़: 6
4 साल की कड़ी मेहनत के बाद आखिरकार सफलता मिली। 26-27 जुलाई को, यानचांग पेट्रोलियम ग्रुप के “कार्बन हाइड्रोजन के कुशल उपयोग संबंधी प्रौद्योगिकी अनुसंधान केंद्र” द्वारा विकसित 4 नई तकनीकों का मूल्यांकन शियान में शान्सी प्रांत के पेट्रोलियम एवं रसायन उद्योग संघ द्वारा किया गया। इन तकनीकों में फ्लूइडाइज्ड बेड में कोयले का उच्च दबाव में थर्मोलिसिस, जैव-पदार्थों एवं कोयले का संयुक्त थर्मोलिसिस, मीथेन को सीधे आरोमैटिक यौगिकों में परिवर्तित करके हाइड्रोजन उत्पन्न करने की तकनीक, एवं सस्पेंडेड बेड में हाइड्रोजनीकरण हेतु उच्च दक्षता वाले उत्प्रेरक शामिल हैं। विशेषज्ञों के अनुसार, ये तकनीकें अंतरराष्ट्रीय या घरेलू स्तर पर अग्रणी स्थान पर हैं। आखिर इन तकनीकों में कौन-सी विशेषताएँ हैं? कोयला-रसायन उद्योग के अंतर-क्षेत्रीय एकीकरण से क्या लाभ है? क्या कोयला-रसायन उद्योग एवं अन्य उद्योगों के बीच समन्वित विकास हेतु आने वाली तकनीकी बाधाओं को दूर किया जा सकता है? चाइना केमिकल इंडस्ट्री अखबार के पत्रकारों ने साक्षात्कार लिया। कोयले का त्वरित थर्मल विघटन: कम लागत वाली हरित ऊर्जा उत्पादन प्रणाली
पेट्रोलियम समूह के प्रमुख कोयला-रसायन विशेषज्ञ एवं कार्बन हाइड्रोजन केंद्र के निदेशक ली दापेंग का कहना है कि “फ्लूइडाइज्ड बेड विधि” में कोयले को ही कच्चा माल के रूप में उपयोग में लाया जाता है; फ्लूइडाइज्ड बेड रिएक्टरों का उपयोग करके, हाइड्रोजन एवं दबाव की स्थितियों में कोयले का त्वरित थर्मल विघटन किया जाता है, जिससे कोयला-टार प्राप्त होता है। चूँकि इस तकनीक में थर्मोलिसिस प्रतिक्रिया होने में बहुत कम समय लगता है, इसलिए प्रारंभिक थर्मोलिसिस उत्पादों की द्वितीयक प्रतिक्रियाएँ कम हो जाती हैं; जिससे तरल पदार्थों की प्राप्ति दर अधिकतम हो जाती है। बताया गया है कि इस तकनीक की नवीनताओं में से एक, गैस-ठोस को ऊष्मा-वाहक के रूप में उपयोग में लाने वाला फ्लोटिंग-बेड टाइप का थर्मलाइसिस रिएक्टर है। हाइड्रोजन वातावरण में दबाव के साथ थर्मलाइसिस करने से, टार की प्राप्ति दर बढ़ जाती है; साथ ही सिस्टम का संचालन भार भी बढ़ जाता है। इससे बाद में उत्पादों का अलगाव एवं पुनर्प्राप्ति आसान हो जाता है, एवं संयंत्र की समग्र ऊर्जा-दक्षता भी बढ़ जाती है। साथ ही, थर्मोलिसिस द्वारा प्राप्त तेल एवं गैसों को कोक पाउडर से प्रभावी ढंग से अलग करने हेतु तकनीकें एवं उपकरण भी विकसित किए गए हैं। इससे कोयला-टार में मौजूद धूल की मात्रा कम हो जाती है, जिससे आगे की प्रसंस्करण प्रक्रियाओं हेतु आवश यांगचियांग पेट्रोलियम कार्बोहाइड्रोजन सेंटर द्वारा विकसित परीक्षण उपकरणों (1.0 मेगापास्कल, 10 किलोग्राम/घंटा) का उपयोग करके कुल 4 चरणों में 20 बार शीत-अवस्था में परीक्षण, 26 बार शीत-मोड में परीक्षण, एवं 134 बार गर्म-अवस्था में परीक्षण किए गए। इन परीक्षणों से पाइरोलिसिस संबंधी विस्तृत आंकड़े एवं नियम प्राप्त हुए। परिणामों से पता चला कि कोयला-टार की प्राप्ति दर, वर्तमान उद्योग स्तर के 6–8% से भी अधिक है। अनुकूलित प्रसंस्करण परिस्थितियों में कोयला-टार की उत्पादन दर 18.27% तक हो सकती है; जबकि औसतन यह 15.14% है। यह वर्तमान में सबसे उच्च स्तर है। इस आधार पर, यांगचेन पेट्रोलियम कार्बन हाइड्रोजन सेंटर ने 36 टन/दिन की क्षमता वाला, कोयले से कोक तेल एवं सिंथेटिक गैस उत्पन्न करने हेतु एक औद्योगिक प्रदर्शन उपकरण विकसित किया। इस उपकरण में कोयले के थर्मल विघटन एवं सेमी-कोक के गैसीकरण की प्रक्रियाओं को एक ही रिएक्टर में एकीकृत किया गया है। इसके परिणामस्वरूप कोक तेल, सिंथेटिक गैस एवं अन्य उत्पाद प्राप्त होते हैं; इस प्रकार “दोनों ही चरणों में तेल प्राप्त किया जा सकता है”。 अब तक 3 बार ड्राइविंग परीक्षण किए जा चुके हैं, एवं कोयला-टार की प्राप्ति दर 15% से अधिक है। यदि प्रतिवर्ष 100 मिलियन टन कोयले को प्रसंस्कृत किया जाए, तो 15 मिलियन टन उच्च गुणवत्ता वाला कोयला-टार प्राप्त होगा; यह मात्रा तो एक अरब टन वाले बड़े तेल क्षेत्र के बराबर ही है। यदि सिंथेटिक गैस को उन्नत रासायनिक उत्पादों में परिवर्तित किया जाए, तो इसका मूल्य और अधिक बढ़ जाता है। “इस तकनीक का महत्व इतना ही नहीं है। CCSI (जिसमें वायु का उपयोग वाष्पीकरण के लिए किया जाता है) द्वारा उत्पन्न होने वाली कच्ची संश्लेषित गैस का उपयोग बिजली उत्पादन हेतु भी किया जा सकता है। इसे हरित ऊर्जा उत्पादन तकनीकों के साथ जोड़कर, औद्योगिक प्रक्रियाओं को आपस में जोड़कर, कोयले के स्वच्छ एवं कुशल रूप से रूपांतरण, कोयले से टार का गहन शोधन, एवं हरित ऊर्जा उत्पादन – ऐसी एक नई प्रकार की बहु-उत्पादन प्रणाली विकसित की जा सकती है। ”ली दापेंग ने पत्रकारों को बताया कि हमारे देश में कोयला-आधारित बिजली संयंत्रों का हिस्सा कुल बिजली संयंत्रों के 70% से अधिक है। अनुमान के अनुसार, यदि मौजूदा बिजली संयंत्रों में प्रयोग में आने वाले कोयला-आधारित बॉयलरों में 300 मेगावाट क्षमता वाली उप-आवश्यक गैस-आधारित बिजली उत्पादन तकनीक लागू की जाए, तो इसकी लागत लगभग 50 मिलियन युआन होगी। ऐसी स्थिति में ऊर्जा उत्पादन की दक्षता 42.99% तक पहुँच जाएगी, जबकि बिजली उत्पादन हेतु आवश्यक कोयले की मात्रा 293.16 जीईसी/किलोवाट-घंटा तक घट जाएगी। इससे उत्पन्न होने वाले धुएँ में मौजूद प्रदूषकों की मात्रा में भी काफी कमी आएगी। यदि नए CCSI उपकरणों में 350MW क्षमता वाले गैस टर्बाइन जनरेटर सेट लगाए जाएं, तो प्रति किलोवाट-घंटे पर लगने वाला निवेश लगभग 6000-7000 युआन होगा। ऐसी स्थिति में समग्र ऊर्जा दक्षता 46.85% तक पहुँच जाएगी, जबकि बिजली उत्पादन हेतु आवश्यक कोयले की मात्रा 264.62 gec/किलोवाट-घंटा तक घट जाएगी। इसके अलावा, उत्पन्न होने वाला धुआँ भी गैस टर्बाइन जनरेटरों के अत्यंत कम उत्सर्जन मानकों के अनुरूप ही होगा। चूँकि CCSI द्वारा उत्पन्न होने वाली सिंथेटिक गैस की लागत कम है; यह प्राकृतिक गैस की लागत के बराबर ही है, अर्थात् लगभग 0.74 युआन/न्म³। इस कारण इसकी प्रतिस्पर्धात्मकता एवं आर्थिक लाभप्रदता में काफी वृद्धि हो जाती है। यदि 60% कोयला-आधारित बिजली संयंत्रों में CCSI तकनीक का उपयोग किया जाए, तो हरित ऊर्जा उत्पादन के साथ-साथ 180 मिलियन टन अतिरिक्त कोयला-टार भी प्राप्त होगा; जो हमारे देश के कच्चे तेल आयात की मात्रा का आधे से भी अधिक है। चीनी पेट्रोकेमिकल एसोसिएशन की कोयला-रसायन उद्योग संबंधी समिति के विशेषज्ञ, एवं शान्सी प्रांतीय रसायन विज्ञान सोसाइटी के मानद अध्यक्ष हे योंगडे की अध्यक्षता में गठित मूल्यांकन समिति का मानना है कि यह नई कोयला-थर्मल विघटन तकनीक अत्यंत नवीन एवं अभिनव है; यह देश में सर्वोत्तम स्तर पर है। ऐसी तकनीक, कम गुणवत्ता वाले कोयले का प्रभावी एवं स्वच्छ तरीके से उपयोग करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकती है। पाउडर कोयले के थर्मोलिसिस-गैसीकरण संबंधी औद्योगिक परीक्षणों को तेज़ करने की सलाह दी जाती है, ताकि वैज्ञानिक खोजों को जल्द से जल्द व्यावहारिक रूप दिया जा सके “कोयले के दबावपूर्ण त्वरित थर्मल विघटन एवं सेमी-कोक के गैसीकरण का आपस में संयोजन, न केवल कोयला-टार की प्राप्ति दर को बढ़ाता है, बल्कि तेल में मौजूद हाइड्रोजन संसाधनों का भी पूरा उपयोग होता है। इसका उपयोग फिटो-सिंथेसिस द्वारा तेल बनाने हेतु भी किया जा सकता है, या बिजली उत्पादन हेतु भी। ऐसी व्यवस्था में निवेश की लागत IGCC की तुलना में काफी कम होती है, एवं बिजली उत्पादन की लागत भी काफी कम हो जाती है… यह तो दोहरा लाभ है। ”पेट्रोलियम एवं रसायन उद्योग नियोजन संस्थान के मुख्य इंजीनियर ली जूनफा ने भी इस तकनीक की बहुत प्रशंसा की। जैव-ऊर्जा एवं सह-थर्मोलिसिस: सहयोगात्मक प्रभावों का अधिकतमीकरण
हाल के वर्षों में, जैव-ऊर्जा एवं कोयले के सह-थर्मोलिसिस संबंधी अनुसंधानों पर बहुत ध्यान दिया जा रहा है। लेकिन, चूँकि इन दोनों के थर्मोलिसिस तापमान में काफी अंतर है, इसलिए सहयोगात्मक प्रभावों के अस्तित्व को लेकर अभी भी विवाद है। यांगचेन पेट्रोलियम कार्बन-हाइड्रोजन सेंटर ने कोयले के दबावपूर्ण थर्मल विघटन की तकनीक के आधार पर, जैव-ईंधन एवं कोयले के विघटन हेतु दो चरणों वाली नई विधि का प्रस्ताव दिया। इसके अलावा, इस संस्थान ने दबावपूर्ण निरंतर आपूर्ति वाले उपकरणों, एवं जैव-ईंधन एवं कोयले के संयुक्त थर्मल विघटन हेतु फ्लूइडाइज्ड बेड रिएक्टरों जैसे पेटेंटयुक्त उत्पादों का विकास भी किया है। ली दापेंग का कहना है कि जैव-ईंधन एवं कोयले को फ्लूइडाइज्ड बेड में तेज़ गति से सह-थर्मोलिसिस करना, टार की प्राप्ति दर को बढ़ाने हेतु एक कम लागत वाली नई प्रक्रिया है। स्वदेशी रूप से डिज़ाइन किए गए जैव-ईंधन फीडिंग उपकरणों के उपयोग से, जैव-ईंधन की कम गतिशीलता के कारण होने वाली समस्याओं, जैसे उलझनें आदि, का समाधान हो जाता है; जिससे सामग्री का निरंतर एवं स्थिर रूप से परिवहन संभव हो जाता है। चूँकि जैव-ईंधन एवं कोयले का विघटन एक ही इंटीग्रेटेड रिएक्टर में अलग-अलग चरणों में होता है, इसलिए दोनों का विघटन सर्वोत्तम अभिक्रिया तापमान पर ही होता है। जैव-ईंधन के विघटन से H2 के साथ-साथ K, Ca, Na जैसे धातु तत्व भी उत्पन्न होते हैं; ये तत्व कोयले के विघटन में हाइड्रोजनीकरण एवं उत्प्रेरण की भूमिका निभाते हैं। साथ ही, कोयले के थर्मोलिसिस से पर्याप्त मात्रा में फ्री रेडिकल्स उत्पन्न होते हैं। बायोमास तेल की द्वितीयक अभिक्रियाओं एवं सेमी-कोक की अपचयन अभिक्रियाओं से H2 एवं CO उत्पन्न होता है; इससे कोयले को पर्याप्त मात्रा में हाइड्रोजन प्राप्त होता है। फ्री रेडिकल्स एवं हाइड्रोजन स्रोतों के बीच एक आदर्श संतुलन स्थापित हो जाता है, जिससे बायोमास तेल एवं कोयले के टार के गुण एक-दूसरे के पूरक बन जाते हैं। इससे थर्मोलिसिस द्वारा प्राप्त तेल की मात्रा में वृद्धि होती है, एवं सह-थर्मोलिसिस का प्रभाव अधिकतम हो जाता है। जानकारी के अनुसार, यांगचियांग पेट्रोलियम कार्बन हाइड्रोजन सेंटर द्वारा विकसित 10 किलोग्राम/घंटा क्षमता वाला फ्लूइडाइज्ड बेड आधारित त्वरित थर्मोलिसिस परीक्षण उपकरण, 77 बार प्रयोगों के बाद उपयुक्त जैव-ईंधन एवं कोयले का चयन करने में सफल रहा। जैव-ईंधन एवं कोयले का इष्टतम मिश्रण अनुपात 70%:30% (वजन के हिसाब से) पाया गया। इस विधि से टार का उत्पादन 16–20% तक हुआ, जबकि सहयोगात्मक प्रभाव 20–40% रहा। इसके अलावा, तेल की गुणवत्ता के विश्लेषण से पता चलता है कि को-पाइरोलिसिस विधि से प्राप्त तेल में फेनॉलिक यौगिकों एवं O, N, S युक्त हेटरोसाइक्लिक यौगिकों की मात्रा कम है; जबकि आरोमैटिक यौगिकों की मात्रा अधिक है। इससे पता चलता है कि जैव-ईंधन का हाइड्रोजनीकरण प्रक्रिया में अच्छी तरह हुआ है, इसलिए ऐसा तेल रासायनिक उत्पादों के निर्माण, तथा पेट्रोल/डीजल उत्पादन हेतु उपयुक्त है। आंकड़ों के अनुसार, 2015 में चीन में खरपतवारों का उत्पादन लगभग 800 मिलियन टन रहा, जो लगभग 400 मिलियन टन मानक कोयले के बराबर है। इसमें से 60% खरपतवारों का उपयोग ऊर्जा उत्पादन हेतु किया गया। यदि इस सस्ती, पुनर्उत्पादन योग्य हरित संपदा को कोयले के साथ मिलाकर थर्मल विघटन द्वारा टार उत्पन्न किया जाए, तो इससे बहुत बड़ा आर्थिक लाभ एवं पर्यावरणीय लाभ भी होगा। हे योंगडे का मानना है कि जैव-ईंधन एवं कोयले के बीच त्वरित एवं कुशल तरीके से थर्मोलिसिस प्रक्रिया होने से इसका सहयोगात्मक प्रभाव स्पष्ट रूप से देखने को मिलता है। इससे थर्मोलिसिस प्रक्रिया की दक्षता एवं टार की प्राप्ति दर में वृद्धि होती है, साथ ही तेल यह तकनीकी उपलब्धि देश में सर्वोत्तम स्तर पर है; कम गुणवत्ता वाले कोयले एवं जैव-ईंधन के स्वच्छ एवं कुशल उपयोग को बढ़ावा देने में इसका बहुत महत्व है। कोयले एवं जैव-पदार्थों के संयुक्त थर्मोलिसिस के माध्यम से उन्नत रसायनों के विकास हेतु अनुसंधान को और मजबूत करने की सलाह दी जाती है। मीथेन से एरोमैटिक्स एवं हाइड्रोजन का उत्पादन: दोनों ही संसाधन मूल्यवान हैं। मीथेन को सीधे एरोमैटिक्स में परिवर्तित करके हाइड्रोजन भी प्राप्त किया जा सकता है। इस तकनीक में, प्राकृतिक गैस, शेल गैस, कोयला-आधारित गैस जैसे मीथेन एवं इथेन जैसे हल्के हाइड्रोकार्बनों से भरपूर संसाधनों का उपयोग करके, बिना ऑक्सीजन के ही बेंजीन, टोलुइन, नेफ्थलीन जैसे एरोमैटिक्स उत्पाद प्राप्त किए जा सकते हैं। साथ ही, मूल्यवान हाइड्रोजन भी प्राप्त होता है। इस तरह संसाधनों का अधिकतम उपयोग होता है, एवं उत्पादों का मूल्य भी बढ़ जाता है। इसके अलावा, यह तकनीक पेट्रोकेमिकल एवं कोयला-आधारित रसायन उद्योगों के साथ भी सहयोगपूर्वक विकसित की जा सकती है। “इस तकनीक के द्वारा न केवल आरोमैटिक हाइड्रोकार्बन प्राप्त होते हैं, बल्कि हाइड्रोजन भी उत्पन्न होता है। इसे कोयला-रसायन उद्योग के साथ विकसित किया जा सकता है; यही इसकी ”सीनोपेट्रोलियम कंसल्टेंसी सेंटर के विशेषज्ञ, पूर्व सीनोपेट्रोलियम रिफाइनिंग एंड केमिकल्स ब्यूरो के मुख्य इंजीनियर मेन सुनगुई की अध्यक्षता वाली मूल्यांकन समिति का मानना है कि मीथेन से आरोमैटिक हाइड्रोकार्बन बनाने संबंधी तकनीकों पर देश-विदेश में भी अनुसंधान किया गया है; लेकिन यांगचेन पेट्रोलियम कार्बन-हाइड्रोजन सेंटर द्वारा विकसित “फ्लूइडाइज्ड बेड रीजेनरेशन सर्कुलेशन” नामक नई तकनीक अद्वितीय है। इसके अलावा, इस तकनीक के परीक्षण हेतु उपयोग किए गए उपकरणों का आकार भी सबसे बड़ा है। इस प्रकार, यह तकनीक अंतरराष्ट्रीय स्तर पर अग्रणी मीथेन के अवायवीय एरोमेटाइजेशन अभिक्रिया में होने वाली कम रूपांतरण दर, उत्प्रेरकों का तेज़ी से निष्क्रिय हो जाना, एवं अभिक्रिया-पुनर्जनन प्रक्रिया को निरंतर चलाने में आने वाली कठिनाइयों को दूर करने हेतु, मीथेन के अवायवीय एरोमेटाइजेशन हेतु एक फ्लूइडाइज्ड अभिक्रिया-पुनर्जनन चक्र प्रयोगात्मक उपकरण विकसित किया गया। इस उपकरण में अभिक्रिया/पुनर्जनन उपकरणों का आंतरिक व्यास 50 मिलीमीटर है, एवं उत्प्रेरकों की अधिकतम मात्रा 300 ग्राम है; इस उपकरण को निरंतर एवं स्थिर रूप से चलाया जा सकता है। परिसंचारी फ्लूइडाइजेशन उपकरणों से प्राप्त परीक्षण परिणामों से पता चला कि मीथेन का रूपांतरण दर 15% से अधिक रहा; बेंजीन की चयनात्मकता लगभग 45% रही, जबकि आरोमैटिक हाइड्रोकार्बनों की चयनात्मकता 55% से अधिक रही। ये परिणाम मध्यम-स्तरीय परीक्षणों हेतु आधार प्रदान करते हैं। उच्च-दक्षता वाले उत्प्रेरक: घरेलू उत्पादन को बढ़ावा देना
ऑक्सीकरण, अवक्षेपण, एवं लोडिंग जैसी प्रक्रियाओं के माध्यम से तैयार किए गए इन उच्च-दक्षता वाले उत्प्रेरकों का उपयोग कोयले के हाइड्रोकर्बनों के विघटन हेतु किया जाता है। ये माइक्रो-नैनो संरचना वाले संयुक्त उत्प्रेरक हैं, जिनका उपयोग मुख्य रूप से कोयले के प्रत्यक्ष तरलीकरण, कोयले के तेलों के संश्लेषण, भारी/खराब गुणवत्ता वाले तेलों को हल्के तेलों में बदलने, एवं कोयले के टारों के हाइड्रोजनीकरण हेतु किया जाता है। इनके उपयोग से रूपांतरण दर एवं तरल उत्पादन में वृद्धि होती है; साथ ही कोक बनने का जोखिम भी कम हो जाता है। ऐसे उत्प्रेरकों से सस्पेंशन बेड हाइड्रोकर्बनीकरण तकनीकों का व्यापक उपयोग संभव हो जाता है, एवं कोयले का स्वच्छ उपयोग एवं भारी/खराब गुणवत्ता वाले तेलों का कुशल उपयोग भी संभव हो जाता है। ये उत्प्रेरक, कोयले से तेल बनाने की प्रक्रिया में वर्तमान में उपयोग में आने वाले आयातित उत्प्रेरकों का स्थान ले सकते हैं, जिससे उच्च-तकनीकों का घरेलू उत्पादन तेज हो ज “इस लोहा-आधारित उत्प्रेरक की विशेषता यह है कि इसमें नैनो-स्तर के α-FeOOH सक्रिय घटकों को उच्च सतह क्षेत्रफल वाली माइक्रो-स्तरीय कार्बन सामग्री के वाहकों के साथ एकीकृत किया गया है। इसके निर्माण में प्रक्रिया सरल है, नियंत्रण आसान है, एवं लागत भी कम है। इसके प्रदर्शन के दृष्टिकोण से, न केवल रूपांतरण दर एवं तरल पदार्थों की प्राप्ति दर अधिक है, बल्कि यह कोकिंग की प्रक्रिया को भी धीमा करने में सहायक है। ”मेन चुनगुई ने पत्रकारों से कहा कि यह उपलब्धि समग्र रूप से अंतरराष्ट्रीय स्तर पर अग्रणी है; इसलिए उत्प्रेरकों के उत्पादन को तेज़ करने एवं इनके व्यापक उपयोग को बढ़ावा देने की सलाह दी गई है। जानकारी के अनुसार, यानलियांग पेट्रोलियम कार्बन-हाइड्रोजन सेंटर ने किलोग्राम स्तर पर कैटालिस्टों का निर्माण पूरा कर लिया है। 150 किलोग्राम/दिन की क्षमता वाले सस्पेंशन बेड हाइड्रोक्रैकिंग प्रयोगात्मक उपकरणों में इन कैटालिस्टों के प्रदर्शन का मूल्यांकन किया गया। यानलियांग पेट्रोलियम के केरोसीन उत्पादन हेतु उपयोग में आने वाले व्यावसायिक कैटालिस्टों की तुलना में, इन कैटालिस्तों की आवश्यकता 45% कम है; साथ ही तरल पदार्थों का उत्पादन भी अधिक है।