Historia de los gases combustibles sintéticos

La historia del combustible gaseoso, importante para fines de iluminación, calefacción y cocina durante la mayor parte del siglo XIX y la primera mitad del siglo XX, comenzó con el desarrollo de la química analítica y neumática en el siglo XVIII. El proceso de fabricación de "gases combustibles sintéticos" (también conocido como "gas combustible manufacturado", "gas manufacturado" o simplemente "gas") consistía típicamente en la gasificación de materiales combustibles, generalmente carbón, pero también madera y petróleo. El carbón se gasificó calentándolo en hornos cerrados con una atmósfera pobre en oxígeno. Los gases combustibles generados eran mezclas de muchas sustancias químicas, incluidos hidrógeno, metano, monóxido de carbono y etileno, y podían quemarse con fines de calefacción e iluminación. El gas de carbón, por ejemplo,

Los primeros intentos de fabricar gas combustible de forma comercial se realizaron en el período 1795-1805 en Francia por Philippe LeBon y en Inglaterra por William Murdoch. Aunque se pueden encontrar precursores, fueron estos dos ingenieros quienes elaboraron la tecnología con aplicaciones comerciales en mente. Frederick Winsor fue el actor clave detrás de la creación de la primera empresa de servicios públicos de gas, Gas Light and Coke Company, con sede en Londres, incorporada por carta real en abril de 1812.

Las empresas de servicios públicos de gas manufacturado se fundaron primero en Inglaterra y luego en el resto de Europa y América del Norte en la década de 1820. La tecnología aumentó en escala. Luego de un período de competencia, el modelo de negocios de la industria del gas maduró en los monopolios, donde una sola empresa suministraba gas en una zona determinada. La propiedad de las empresas variaba desde propiedad municipal absoluta, como en Manchester, hasta corporaciones completamente privadas, como en Londres y la mayoría de las ciudades de América del Norte. Las compañías de gas prosperaron durante la mayor parte del siglo XIX, por lo general devolviendo buenas ganancias a sus accionistas, pero también fueron objeto de muchas quejas sobre el precio.

El uso más importante del gas manufacturado a principios del siglo XIX fue para la iluminación de gas, como un sustituto conveniente de las velas y las lámparas de aceite en el hogar. La iluminación de gas se convirtió en la primera forma generalizada de alumbrado público. Para este uso, se necesitaban gases que ardieran con una llama muy luminosa, "gases de alumbrado", a diferencia de otros usos (por ejemplo, como combustible) donde la producción de calor era la principal consideración. En consecuencia, algunas mezclas de gases de baja luminosidad intrínseca, como el gas de agua azul, se enriquecieron con aceite para hacerlas más adecuadas para el alumbrado público.

En la segunda mitad del siglo XIX, la industria del gas combustible manufacturado se diversificó de la iluminación para incluir usos de calefacción y cocina. La amenaza de la luz eléctrica a fines de la década de 1870 y 1880 impulsó fuertemente esta tendencia. La industria del gas no cedió el mercado de la iluminación de gas a la electricidad de inmediato, ya que la invención del manto de Welsbach, una bolsa de malla refractaria calentada hasta la incandescencia por una llama mayormente no luminosa en su interior, aumentó drásticamente la eficiencia de la iluminación de gas. El acetileno también se usó desde aproximadamente 1898 para cocinar con gas e iluminación con gas (ver Lámpara de carburo) en menor escala, aunque su uso también disminuyó con la llegada de la iluminación eléctrica y el GLP para cocinar.Otros desarrollos tecnológicos de fines del siglo XIX incluyen el uso de gas de agua y el encendido de máquinas, aunque estos no fueron adoptados universalmente.

En la década de 1890, se construyeron tuberías desde campos de gas natural en Texas y Oklahoma hasta Chicago y otras ciudades, y el gas natural se usó para complementar los suministros de gas combustible manufacturado, eventualmente desplazándolo por completo. El gas dejó de fabricarse en América del Norte en 1966 (con la excepción de Indianápolis y Honolulu), mientras que continuó en Europa hasta la década de 1980. El "gas manufacturado" se está evaluando nuevamente como fuente de combustible, ya que las empresas de energía miran hacia la gasificación del carbón una vez más como una forma potencialmente más limpia de generar energía a partir del carbón, aunque hoy en día es probable que estos gases se denominen "gas natural sintético".

Historia temprana del gas combustible

Precursores

La química neumática se desarrolló en el siglo XVIII con el trabajo de científicos como Stephen Hales, Joseph Black, Joseph Priestley y Antoine-Laurent Lavoisier, entre otros. Hasta el siglo XVIII, el gas no se reconoció como un estado separado de la materia. Más bien, aunque se entendían algunas de las propiedades mecánicas de los gases, tipificadas por los experimentos de Robert Boyle y el desarrollo de la bomba de aire, no se comprendían sus propiedades químicas. Se consideraba que los gases, manteniendo la tradición aristotélica de los cuatro elementos, eran aire, uno de los cuatro elementos fundamentales. Los diferentes tipos de aire, como el aire pútrido o el aire inflamable, se consideraban aire atmosférico con algunas impurezas, como el agua turbia.

Después de que Joseph Black se dio cuenta de que el dióxido de carbono era de hecho un tipo de gas completamente diferente del aire atmosférico, se identificaron otros gases, incluido el hidrógeno por Henry Cavendish en 1766. Alessandro Volta amplió la lista con su descubrimiento del metano en 1776. También se había Se sabe desde hace mucho tiempo que se pueden producir gases inflamables a partir de la mayoría de los materiales combustibles, como el carbón y la madera, a través del proceso de destilación. Stephen Hales, por ejemplo, haba escrito sobre el fenmeno en el Staticks vegetalesen 1722. En las últimas dos décadas del siglo XVIII, a medida que se descubrían más gases y las técnicas e instrumentos de la química neumática se volvían más sofisticados, varios filósofos e ingenieros naturales pensaron en usar gases en aplicaciones médicas e industriales. Uno de los primeros usos de este tipo fue volar en globo a partir de 1783, pero pronto siguieron otros usos.

Uno de los resultados de la moda de los globos aerostáticos de 1783-1784 fue la primera implementación de la iluminación con gas manufacturado. Su patrocinador, el duque de Arenberg, pidió a un profesor de filosofía natural en la Universidad de Lovaina, Jan Pieter Minckeleers, y a dos de sus colegas que investigaran los globos aerostáticos. Lo hicieron, construyendo aparatos para generar gases inflamables más livianos que el aire a partir del carbón y otras sustancias inflamables. En 1785, Minckeleers usó algunos de estos aparatos para gasificar carbón para iluminar su salón de conferencias en la universidad. No extendió la iluminación de gas mucho más allá de esto, y cuando se vio obligado a huir de Lovaina durante la Revolución de Brabante, abandonó el proyecto por completo.

Philippe LeBon y la termolámpara

Philippe LeBon era un ingeniero civil francés que trabajaba en el cuerpo de ingenieros públicos y que se interesó en la universidad por la destilación como proceso industrial para la fabricación de materiales como el alquitrán y el aceite. Se graduó de la escuela de ingeniería en 1789 y fue destinado a Angulema. Allí investigó la destilación y se dio cuenta de que el gas producido en la destilación de la madera y el carbón podía ser útil para la iluminación, la calefacción y como fuente de energía en los motores. Obtuvo una patente para los procesos de destilación en 1794 y continuó su investigación, y finalmente diseñó un horno de destilación conocido como termolámpara.. Solicitó y recibió una patente para esta invención en 1799, con una adición en 1801. Lanzó una campaña de marketing en París en 1801 imprimiendo un folleto y alquilando una casa donde realizó demostraciones públicas con su aparato. Su objetivo era recaudar suficientes fondos de los inversores para lanzar una empresa, pero no logró atraer este tipo de interés, ni del estado francés ni de fuentes privadas. Se vio obligado a abandonar el proyecto y regresar al cuerpo de ingeniería civil. Aunque el gobierno francés le otorgó una concesión forestal para experimentar con la fabricación de alquitrán de madera para uso naval, nunca tuvo éxito con la termolámpara y murió en circunstancias inciertas en 1805.

Aunque la termolámpara suscitó cierto interés en Francia, en Alemania el interés fue mayor. Se escribieron varios libros y artículos sobre el tema en el período 1802-1812. También hubo termolámparas diseñadas y construidas en Alemania, las más importantes de las cuales fueron las de Zachaus Winzler, un químico austriaco que dirigía una fábrica de salitre en Blansko. Bajo el patrocinio de la familia aristocrática zu Salm, construyó uno grande en Brno. Se mudó a Viena para continuar con su trabajo. La termolámpara, sin embargo, se utilizó principalmente para hacer carbón vegetal y no para la producción de gases.

William Murdock y Boulton & Watt

William Murdoch (a veces Murdock) (1754–1839) era un ingeniero que trabajaba para la firma de Boulton & Watt cuando, mientras investigaba los procesos de destilación en algún momento de 1792–1794, comenzó a usar gas de carbón para la iluminación. Vivía en Redruth en Cornualles en ese momento e hizo algunos experimentos a pequeña escala para iluminar su propia casa con gas de carbón. Pronto abandonó el tema hasta 1798, cuando se mudó a Birmingham para trabajar en la base de operaciones de Boulton & Watt en Soho. Boulton & Watt luego instigó otra serie de experimentos a pequeña escala. Con los litigios de patentes en curso y su negocio principal de máquinas de vapor para atender, el tema se abandonó una vez más. Gregory Watt, el segundo hijo de James Watt, mientras viajaba por Europa vio las manifestaciones de Lebon y escribió una carta a su hermano, James Watt Jr., informándole de este competidor potencial. Esto llevó a James Watt Jr. a comenzar un programa de desarrollo de lámparas de gas en Boulton & Watt que ampliaría la tecnología y daría lugar a las primeras aplicaciones comerciales de lámparas de gas.

Después de una instalación inicial en Soho Foundry en 1803-1804, Boulton & Watt preparó un aparato para la firma textil de Philips & Lee en Salford, cerca de Manchester, en 1805-1806. Esta iba a ser su única venta importante hasta finales de 1808. George Augustus Lee fue una de las principales fuerzas motivadoras detrás del desarrollo del aparato. Tenía un ávido interés por la tecnología y había introducido una serie de innovaciones tecnológicas en Salford Mill, como la construcción con estructura de hierro y el calentamiento con vapor. Continuó fomentando el desarrollo de la tecnología de luz de gas en Boulton & Watt.

Winsor y la Gas Light and Coke Company

La primera empresa en proporcionar gas manufacturado al consumidor como servicio público fue Gas Light and Coke Company, con sede en Londres. Fue fundado gracias a los esfuerzos de un emigrado alemán, Frederick Winsor, que había sido testigo de las manifestaciones de Lebon en París. Había intentado sin éxito comprar una lámpara térmica de Lebon, pero se quedó prendado de la tecnología y decidió probar suerte, primero en su ciudad natal de Brunswick, y luego en Londres en 1804. Una vez en Londres, Winsor inició una intensa campaña para encontrar inversores para una nueva empresa que fabricaría aparatos de gas y vendería gas a los consumidores. Tuvo éxito en la búsqueda de inversores, pero la forma legal de la empresa fue un problema más difícil. Por la Ley de la Burbuja de 1720, todas las sociedades anónimas por encima de un cierto número de accionistas en Inglaterra necesitaban recibir una carta real para incorporar,

Winsor emprendió su campaña de forma intermitente hasta 1807, cuando los inversores constituyeron un comité encargado de obtener una ley del Parlamento. Continuaron con esta tarea durante los siguientes tres años, encontrando adversidades en el camino, la más importante de las cuales fue la resistencia de Boulton & Watt en 1809. En ese año, el comité hizo un serio intento de lograr que la Cámara de los Comunes aprobara un proyecto de ley. facultando al rey para otorgar la carta, pero Boulton & Watt sintió que su negocio de fabricación de aparatos de iluminación a gas estaba amenazado y montó una oposición a través de sus aliados en el Parlamento. Aunque un comité parlamentario recomendó su aprobación, fue derrotado en la tercera lectura.

Al año siguiente, el comité lo intentó de nuevo y tuvo éxito con la aquiescencia de Boulton & Watt porque renunciaron a todos los poderes para fabricar aparatos para la venta. La ley requería que la empresa recaudara 100.000 libras esterlinas antes de poder solicitar un fletamento, condición que tardó dos años en cumplirse. George III concedió la carta en 1812.

Gas manufacturado 1812-1825

Gas manufacturado en Inglaterra

Desde 1812 hasta aproximadamente 1825, el gas manufacturado fue predominantemente una tecnología inglesa. Se fundaron varias nuevas empresas de servicios públicos de gas para servir a Londres y otras ciudades del Reino Unido después de 1812. Liverpool, Exeter y Preston fueron las primeras en 1816. Pronto siguieron otras; en 1821, ninguna ciudad con una población de más de 50.000 habitantes carecía de luz de gas. Cinco años después, solo había dos pueblos de más de 10.000 habitantes sin luz de gas. En Londres, el crecimiento de la luz de gas fue rápido. Se fundaron nuevas empresas a los pocos años de Gas Light and Coke Company, y siguió un período de intensa competencia a medida que las empresas competían por los consumidores en los límites de sus respectivas zonas de operaciones. Frederick Accum, en las diversas ediciones de su libro sobre gaslight, da una buena idea de la rapidez con la que la tecnología se extendió en la capital. En 1815, escribió que había 4000 lámparas en la ciudad, servidas por 26 millas (42 km) de red eléctrica. En 1819, elevó su estimación a 51.000 lámparas y 288 millas (463 km) de red eléctrica. Asimismo, solo había dos fábricas de gas en Londres en 1814, y en 1822 había siete y en 1829 había 200 empresas.El gobierno no reguló la industria en su conjunto hasta 1816, cuando una ley del Parlamento creó un puesto de inspector de fábricas de gas, cuyo primer titular fue Sir William Congreve. Incluso entonces, no se aprobaron leyes que regularan toda la industria hasta 1847, aunque se propuso un proyecto de ley en 1822, que fracasó debido a la oposición de las compañías de gas. Sin embargo, los estatutos aprobados por el Parlamento contenían varias normas, como la forma en que las empresas podían romper el pavimento, etc.

Gas manufacturado en Europa y América del Norte

La primera compañía de gas de Francia también fue promovida por Frederick Winsor después de que tuvo que huir de Inglaterra en 1814 debido a deudas impagas e intentó fundar otra compañía de gas en París, pero fracasó en 1819. El gobierno también estaba interesado en promover la industria y en 1817 encargó a Chabrol de Volvic que estudiara la tecnología y construyera una planta prototipo, también en París. La planta proporcionó gas para iluminar el hôpital Saint Louis y el experimento se consideró exitoso. El rey Luis XVIII decidió entonces dar un mayor impulso al desarrollo de la industria francesa enviando gente a Inglaterra para estudiar la situación allí e instalar luces de gas en varios edificios prestigiosos, como el edificio de la Ópera, la biblioteca nacional, etc. En 1818 se creó una empresa pública con este fin.Pronto siguieron las empresas privadas, y en 1822, cuando el gobierno tomó medidas para regular la industria, había cuatro en funcionamiento en la capital. Las normas aprobadas entonces impidieron que las empresas compitieran, y París quedó efectivamente dividida entre las diversas empresas que operaban como monopolios en sus propias zonas.

Gaslight se extendió a otros países europeos. En 1817, PJ Meeus-Van der Maelen fundó una empresa en Bruselas y comenzó a operar al año siguiente. En 1822, había empresas en Amsterdam y Rotterdam que utilizaban tecnología inglesa. En Alemania, la luz de gas se usó a pequeña escala a partir de 1816, pero la primera empresa de luz de gas fue fundada por ingenieros y capital ingleses. En 1824, se fundó en Londres la Imperial Continental Gas Association para establecer servicios públicos de gas en otros países. Sir William Congreve, segundo baronet, uno de sus líderes, firmó un acuerdo con el gobierno de Hanover y las lámparas de gas se usaron en las calles por primera vez en 1826.

La luz de gas se introdujo por primera vez en los EE. UU. en 1816 en Baltimore por Rembrandt y Rubens Peale, quienes iluminaron su museo con una luz de gas que habían visto en un viaje a Europa. Los hermanos convencieron a un grupo de personas adineradas para que los respaldaran en una empresa más grande. El gobierno local aprobó una ley que permitía a los Peale y sus asociados tender tuberías y alumbrar las calles. Se constituyó una empresa con este fin en 1817. Tras algunas dificultades con el aparato y problemas financieros, la empresa contrató a un ingeniero inglés con experiencia en gaslight. Comenzó a florecer y, en la década de 1830, la empresa suministraba gas a 3000 clientes domésticos y 100 farolas. Siguieron empresas en otras ciudades, la segunda fue Boston Gas Light en 1822 y New York Gas Light Company en 1825. Se construyó una planta de gas en Filadelfia en 1835.

Gas manufacturado en Australia

La Australian Gas Light Company, establecida en 1837, abrió la primera planta de gas en Australia, en Millers Point en Sydney en 1841.

Aspectos legales, reglamentarios, ambientales, de salud y de seguridad de la fabricación de gas

La iluminación a gas fue una de las tecnologías más debatidas de la primera revolución industrial. En París, ya en 1823, la controversia obligó al gobierno a idear normas de seguridad (Fressoz, 2007). Los residuos producidos a partir del carbón destilado a menudo se vertían en los ríos o se almacenaban en estanques que contaminaban (y aún contaminan) el suelo. Una de las primeras excepciones fue Edinburgh Gas Works, donde, desde 1822, los residuos se transportaron en carros y luego se canalizaron a Bonnington Chemical Works y se procesaron en productos valiosos.

Sin embargo, la jurisprudencia en el Reino Unido y los EE. UU. sostuvo claramente que la construcción y operación de una planta de gas no fue la creación de una molestia pública en sí misma., debido a la reputación de las plantas de gas como vecinos altamente indeseables, y la contaminación nociva que se sabe que emana de ellas, especialmente en los primeros días del gas manufacturado, las plantas de gas fueron notificadas con muy poca antelación por los tribunales de que la contaminación (detectable) fuera de sus terrenos, especialmente en los distritos residenciales, estarían severamente mal vistos. De hecho, muchas acciones para la reducción de molestias presentadas ante los tribunales resultaron en veredictos desfavorables para los fabricantes de gas; en un estudio sobre leyes ambientales tempranas, las acciones por molestias relacionadas con plantas de gas resultaron en conclusiones para los demandantes el 80 % de las veces, en comparación con una tasa general de victorias de los demandantes del 28,5 % en casos de molestias industriales.

Las medidas cautelares, tanto preliminares como permanentes, podían y solían emitirse en casos relacionados con obras de gas. Por ejemplo, la mala reputación de las plantas de gas se hizo tan conocida que en City of Cleveland vs. Citizens' Gas Light Co., 20 NJ Eq. 201, un tribunal llegó a prohibir una futura planta de gas que aún no se había construido, evitando que produjera vapores y olores molestos y desagradables en primer lugar. La medida cautelar no solo regulaba el proceso de fabricación de gas, prohibiendo el uso de la purificación con cal, sino que también establecía que, si se produjeran molestias de cualquier tipo en las obras, el tribunal emitiría una medida cautelar permanente que prohibía la producción de gas. De hecho, como señaló una vez el Maestro de los Rolls, Lord Langdale, en su opinión enHaines v. Taylor, 10 Beavan 80, que me ha sorprendido bastante escuchar que los efectos de las obras de gas son tratados como nada... cada hombre, en estos días, debe tener suficiente experiencia para permitirle llegar a la conclusión de que, sea una molestia o no, una fábrica de gas es una cosa muy desagradable. Nadie puede dudar que los productos volátiles que surgen de la destilación del carbón son extremadamente ofensivos. Es bastante contrario a la experiencia común decir que no lo son... todo el mundo lo sabe. Sin embargo, a medida que pasó el tiempo, las plantas de gas comenzaron a verse más como una espada de doble filo y, finalmente, como un bien positivo, ya que las molestias anteriores fueron mitigadas por las mejoras tecnológicas y todos los beneficios del gas se hicieron evidentes. Hubo varios impulsos importantes que impulsaron este fenómeno:

• regulación de la contaminación de las plantas de gas (en el caso del Reino Unido, con la aprobación de la Ley de cláusulas de plantas de gas de 1847), que aumentó el costo de la contaminación, que anteriormente era cercano a cero, lo que llevó al desarrollo de tecnologías que redujeron la actual molestias de la contaminación (en muchos casos, convirtiendo los antiguos contaminantes descartados en subproductos rentables);
• el auge de la "molestia del humo" en la década de 1850, provocada por el uso doméstico y comercial del carbón, en muchas ciudades y metrópolis; siendo la combustión directa del carbón una fuente de contaminación particularmente notoria; que podría disminuir el uso generalizado del gas, especialmente con el comienzo del uso del gas para fines distintos de la iluminación durante la década de 1870; para cocinar, para la calefacción de viviendas, para hacer agua caliente sanitaria, para producir vapor, para fines industriales y químicos, y para el accionamiento de motores estacionarios de combustión interna, que antes se satisfacían empleando carbón;
• el desarrollo de tuberías de gas de alta presión y compresores (década de 1900); estos eran capaces de transportar gas de manera eficiente a largas distancias, lo que permitía que una planta de gas manufacturado abasteciera un área relativamente grande, lo que llevó a la concentración de las operaciones de fabricación de gas, en lugar de su distribución geográfica; esto dio como resultado que las obras de gas pudieran ubicarse alejadas de los distritos residenciales y comerciales, donde su presencia podría resultar en incomodidad y preocupación para los habitantes de las mismas;

Tanto la era de la consolidación de las plantas de gas a través de sistemas de distribución de alta presión (1900-1930) como el final de la era del gas manufacturado (1955-1975) vio el cierre de las plantas de gas debido a los despidos. Lo que supuso el fin del gas manufacturado fue que se empezaron a construir gasoductos para llevar el gas natural directamente desde el pozo a los sistemas de distribución de gas. El gas natural era superior al gas manufacturado de esa época, era más barato (extraído de pozos en lugar de fabricado en una planta de gas), más fácil de usar (viniendo del pozo que requería poca o ninguna purificación) y más seguro (debido a la falta de de monóxido de carbono en el producto distribuido. Al ser cerrados, pocos sitios de plantas de gas manufacturado fueron llevados a un nivel aceptable de limpieza ambiental para permitir su reutilización, al menos según los estándares contemporáneos.in situ, y nunca eliminado adecuadamente.

Dado que los desechos producidos por las antiguas plantas de gas manufacturado eran de naturaleza persistente, a menudo (a partir de 2009) todavía contaminan el sitio de las antiguas plantas de gas manufacturado: el desecho que causa la mayor preocupación hoy en día es principalmente el alquitrán de hulla (una mezcla de compuestos aromáticos y alifáticos de cadena larga). hidrocarburos, un subproducto de la carbonización del carbón), mientras que el "blue billy" (un subproducto nocivo de la purificación con cal contaminado con cianuros), así como otros residuos de cal y alquitrán de hulla, se consideran peligros ambientales menores, aunque significativos. Algunas antiguas plantas de gas manufacturado son propiedad de las empresas de servicios públicos de gas en la actualidad, a menudo en un esfuerzo por evitar que la tierra contaminada pase a ser de uso público y, sin darse cuenta, provoque la liberación de los desechos que contiene. Otros han pasado a ser de uso público y, sin la debida recuperación, han causado, a menudo graves, peligros para la salud de sus usuarios. Cuando y donde sea necesario, las antiguas plantas de gas manufacturado están sujetas a leyes de remediación ambiental y pueden estar sujetas a limpiezas obligatorias por ley.

Electrodomésticos y maquinaria de la histórica fábrica de gas

El diseño básico de los aparatos de luz de gas fue establecido por Boulton & Watt y Samuel Clegg en el período 1805-1812. Se realizaron mejoras adicionales en Gas Light and Coke Company, así como también por el creciente número de ingenieros de gas como John Malam y Thomas Peckston después de 1812. Boulton & Watt contribuyó con el diseño básico de la retorta, el condensador y el gasómetro, mientras que Clegg mejoró el gasómetro e introdujo la depuradora de cal y la hidráulica principal, otra depuradora.

Banco de retorta

El banco de retortas era la construcción en la que se ubicaban las retortas para la carbonización (sinónimo de pirólisis) de la materia prima de carbón y la evolución del gas de carbón. A lo largo de los años de producción de gas manufacturado, se lograron avances que convirtieron la retorta-banco de poco más que recipientes de hierro que contenían carbón sobre un fuego abierto a una planta masiva, altamente eficiente, parcialmente automatizada, de escala industrial y de capital intensivo para la Carbonización de grandes cantidades de carbón. Varios bancos de retorta generalmente se ubicaban en una sola "casa de retorta", de la cual había al menos uno en cada fábrica de gas.

Inicialmente, los bancos de retorta tenían muchas configuraciones diferentes debido a la falta de uso prolongado y la falta de comprensión científica y práctica de la carbonización del carbón. Algunas de las primeras retortas eran poco más que vasijas de hierro llenas de carbón y puestas sobre un fuego de carbón con tubos conectados a sus extremos superiores. Aunque práctico para las primeras obras de gas, esto cambió rápidamente una vez que las primeras obras de gas sirvieron a más de unos pocos clientes. A medida que crecía el tamaño de tales recipientes, se hizo evidente la necesidad de eficiencia en el llenado de autoclaves, y se hizo evidente que llenar autoclaves verticales de un solo extremo era fácil; eliminar el coque y los residuos de ellos después de la carbonización del carbón fue mucho más difícil. Por lo tanto, las retortas de gas pasaron de recipientes verticales a recipientes tubulares horizontales.

Las retortas solían estar hechas de hierro fundido durante los primeros días. Los primeros ingenieros de gas experimentaron extensamente con la mejor forma, tamaño y configuración. No dominó ninguna forma de retorta, y se mantuvieron en uso muchas secciones transversales diferentes. Después de la década de 1850, las retortas generalmente se hicieron de arcilla refractaria debido a una mayor retención de calor, una mayor durabilidad y otras cualidades positivas. Las retortas de hierro fundido se utilizaron en pequeñas obras de gas, debido a su compatibilidad con las demandas allí, con el menor costo de la retorta de hierro fundido, la capacidad de calentar rápidamente para satisfacer la demanda transitoria y las capacidades de reemplazo "plug and play". Esto superó las desventajas de una vida más corta, márgenes de temperatura más bajos y la falta de capacidad para fabricarse en formas no cilíndricas. También,

Con la introducción de la retorta de arcilla refractaria, se pudieron mantener calores más altos en los bancos de la retorta, lo que llevó a una carbonización más rápida y completa del carbón. A medida que se hicieron posibles calores más altos, se introdujeron métodos avanzados de cocción en banco de retorta, catalizados por el desarrollo del horno de hogar abierto de Siemens, alrededor de 1855-1870, lo que condujo a una revolución en la eficiencia de las plantas de gas.

Concretamente, los dos grandes avances fueron:

• La introducción de la retorta de banco de "disparo indirecto". El primer banco de retorta de "fuego directo" consistía en retortas suspendidas sobre un fuego de coque, que calentaba las retortas y conducía la carbonización del carbón interno a coque y la evolución del gas. La introducción de disparos indirectos cambió esto. En lugar de que las retortas se calentaran directamente con fuego, el fuego se colocó un poco más abajo y a un lado de las retortas, se llevó a una temperatura muy alta, mientras se reducía el suministro de aire y se introducía una pequeña cantidad de vapor. En lugar de generar grandes cantidades de calor para calentar directamente las retortas, el fuego ahora generó gases calientes, específicamente monóxido de carbono y, debido al vapor, también una pequeña cantidad de hidrógeno, que son altamente combustibles. Estos gases suben del fuego a un canal que los lleva al "
• La introducción de la recuperación de calor para el precalentamiento del aire de combustión primaria y secundaria. Al hacer que el escape del banco de la retorta pase a través de un laberinto de ladrillos refractarios, se pueden extraer cantidades sustanciales de calor. Al otro lado de los canales de escape hay canales para el paso del aire de combustión. Los ladrillos transfieren así el calor de los gases de escape al aire de combustión, precalentándolo. Esto proporciona un grado mucho mayor de eficiencia térmica en la retorta-banco, lo que hace que pueda usar mucho menos coque, ya que el aire que es precalentado por el calor residual ya está caliente cuando entra al fuego para ser quemado, o el " tobera" para alimentar la combustión secundaria.

Estos dos avances convirtieron el antiguo banco de retorta de "disparo directo" en el banco de retorta avanzado, de "disparo indirecto", "regenerativo" o "generativo", y el uso de coque de plomo dentro de los bancos de retorta (en las obras más grandes) para caer desde arriba del 40% del coque producido por las autoclaves a factores tan bajos como el 15% del coque producido por las autoclaves, lo que conduce a una mejora en la eficiencia de un orden de magnitud. Estas mejoras impartieron un costo de capital adicional al banco de retorta, lo que provocó que se incorporaran lentamente en las plantas de gas más pequeñas, si es que se incorporaron.

Se observaron mayores aumentos en la eficiencia y la seguridad con la introducción de la retorta "a través", que tenía una puerta en la parte delantera y trasera. Esto proporcionó una mayor eficiencia y seguridad en la carga y descarga de las retortas, que era un proceso que requería mucha mano de obra y, a menudo, era peligroso. Ahora se podía empujar el carbón fuera de la retorta, en lugar de sacarlo de la retorta. Una modificación interesante de la retorta "a través" fue la retorta "inclinada", que alcanzó su apogeo en la década de 1880, una retorta colocada en una pendiente moderada, donde se vertía carbón en un extremo y la retorta sellaba; después de la pirólisis, se abrió el fondo y se vertió el coque por gravedad. Esto fue adoptado en algunas plantas de gas, pero los ahorros en mano de obra a menudo se vieron contrarrestados por la distribución desigual y la pirólisis del carbón, así como por problemas de aglomeración que provocaron que el carbón no saliera del fondo después de la pirólisis que se exacerbaron en ciertos tipos de carbón. Como tal, las retortas inclinadas quedaron obsoletas por los avances posteriores, incluida la máquina de manipulación de retortas y el sistema de retorta vertical.

Se introdujeron varios aparatos de autoclave avanzados para mejorar la eficiencia y la comodidad. Se descubrió que el pico de clínker impulsado por aire comprimido o vapor era especialmente útil para eliminar el clínker del área de combustión primaria de los bancos de combustión indirecta; anteriormente, el clínker era un proceso arduo y lento que requería una gran cantidad de mano de obra en la casa de retorta. Otra clase de aparatos que se introdujeron fueron los aparatos, y en última instancia, las máquinas, para cargar y descargar autoclaves. Las retortas generalmente se cargaban usando una pala alargada, en la que se cargaba el carbón; luego, un grupo de hombres levantaba la pala y la metía en la retorta. Luego, los hombres rastrillarían el carbón en una capa de espesor uniforme y la retorta se sellaría. Luego se produciría gas, y de 8 a 12 horas más tarde, se abriría la retorta, y el carbón sería tirado (en el caso de autoclaves "de terminación cerrada") o empujado (en el caso de autoclaves "a través") fuera del autoclave. Por lo tanto, la casa de la retorta tenía muchos requisitos de mano de obra, ya que a menudo se requería que muchos hombres llevaran la cuchara que contenía carbón y cargaran la retorta.

Otras instalaciones de plantas de gas

Desde la retorta, el gas pasaría primero a través de una "trampa" de alquitrán/agua (similar a una trampa en la plomería) llamada tubería principal hidráulica, donde una fracción considerable de alquitrán de hulla se liberaba y el gas se enfriaba significativamente. Luego, pasaría a través de la salida principal de la casa de retorta a un condensador atmosférico o enfriado por agua, donde se enfriaría a la temperatura de la atmósfera o del agua utilizada. En este punto, ingresa a la casa extractora y pasa a través de un "exhauster", una bomba de aire que mantiene la red hidráulica y, en consecuencia, las autoclaves a una presión negativa (siendo presión cero la atmosférica). Luego se lavaría en una "lavadora" burbujeando agua para extraer los alquitranes restantes. Luego de esto, entraría a una depuradora. El gas estaría entonces listo para su distribución,

Hidráulica principal

Dentro de cada casa de réplicas, los bancos de réplicas se alinearían uno al lado del otro en una larga fila. Cada autoclave tenía una puerta de carga y descarga. Adjunto a cada puerta había una tubería de ascensión, para transportar el gas a medida que evolucionaba desde el carbón interior. Estas tuberías se elevarían hasta la parte superior del banco donde terminarían en una "U" invertida con la pata de la "U" desapareciendo en una estructura larga en forma de artesa (con una parte superior cubierta) hecha de hierro fundido llamada tubería hidráulica. principal que se colocó encima de la fila de bancos cerca de su borde frontal. Corría continuamente a lo largo de la fila de bancos dentro de la casa de la retorta, y cada tubo de ascensión de cada retorta descendía a ella.

La tubería hidráulica principal tenía un nivel de una mezcla líquida de (inicialmente) agua, pero, después del uso, también alquitrán de hulla y licor amoniacal. Cada tubo de ascensión de la retorta descendía por debajo del nivel del agua al menos una pequeña cantidad, tal vez una pulgada, pero a menudo considerablemente más en los primeros días de la fabricación de gas. El gas desprendido de cada autoclave burbujearía así a través del líquido y emergería de él al vacío sobre el líquido, donde se mezclaría con el gas desprendido de los otros autoclaves y sería extraído a través de la tubería principal inmunda hacia el condensador.

El sello líquido tenía dos propósitos: primero, extraer parte del alquitrán y el licor, ya que el gas de la retorta estaba cargado de alquitrán, y la tubería hidráulica principal podía eliminar el gas, hasta cierto punto; se eliminaría más el alquitrán en el condensador, el lavador/depurador y el extractor de alquitrán. Aún así, habría menos alquitrán con el que lidiar más tarde. En segundo lugar, el sello líquido también proporcionó una defensa contra la entrada de aire en la tubería principal hidráulica: si la tubería principal no tuviera líquido dentro, y se dejara una retorta abierta sin cerrar la tubería, y el aire se combinara con el gas, la tubería principal podría explotar, junto con los bancos cercanos.

Sin embargo, después de los primeros años del gas, la investigación demostró que un sello excesivo y muy profundo en la tubería principal hidráulica generaba una contrapresión en todas las retortas a medida que el carbón del interior se gasificaba, y esto tenía consecuencias perjudiciales; el carbono probablemente se depositaría en el interior de las retortas y las tuberías de ascensión; y la capa inferior de alquitrán con la que el gas tendría que viajar a través de una tubería principal profundamente sellada le robó al gas parte de su valor de iluminación. Como tal, después de la década de 1860, las tuberías principales hidráulicas funcionaban con alrededor de 1 pulgada de sellado, y no más.

Los sistemas de autoclave posteriores (muchos tipos de autoclaves verticales, especialmente los de operación continua) que tenían otras medidas de seguridad contra el oxígeno, como válvulas de retención, etc., así como autoclaves más grandes, a menudo omitían por completo el sistema hidráulico principal y pasaban directamente a los condensadores. – como se podían utilizar otros aparatos y edificios para la extracción de alquitrán, el principal era innecesario para estos sistemas.

Condensador

Condensadores enfriados por aire

Los condensadores eran enfriados por aire o por agua. Los condensadores enfriados por aire a menudo se fabricaban con longitudes extrañas de tuberías y conexiones. Las principales variedades de uso común se clasificaron de la siguiente manera:

(a) Tipos horizontales

(b) Tipos verticales

(c) Tipos anulares

(d) El condensador de la batería.

El condensador horizontal era un conducto principal sucio extendido con la tubería en forma de zigzag de extremo a extremo de una de las paredes de la casa de retorta. Las conexiones de bridas eran esenciales ya que era probable que se produjeran obstrucciones por naftaleno o depósitos de brea. Los líquidos condensados ​​fluyeron por las tuberías inclinadas en la misma dirección que el gas. Siempre que el flujo de gas fuera lento, este era un método eficaz para la eliminación de naftaleno. Los condensadores de aire verticales tenían salidas de gas y alquitrán.

El condensador atmosférico anular fue más fácil de controlar con respecto a las tasas de enfriamiento. El gas en los cilindros verticales altos tenía forma anular y permitía exponer una superficie interior y exterior al aire de refrigeración. Los tubos laterales diagonales transportaban el gas caliente a los extremos superiores de cada cilindro anular. Se instalaron válvulas de mariposa o amortiguadores en la parte superior de cada tubería de aire vertical, de modo que se pudiera regular la cantidad de enfriamiento.

El condensador de la batería era una caja larga y estrecha dividida internamente por placas deflectoras que hacen que el gas tome un curso tortuoso. El ancho de la caja era generalmente de aproximadamente 2 pies, y pequeños tubos que pasaban de un lado a otro formaban la superficie principal de enfriamiento. Los extremos de estos tubos se dejaron abiertos para permitir el paso del aire. La obstrucción causada por los tubos jugó un papel en romper y arrojar los alquitranes suspendidos en el gas.

Por lo general, las plantas que utilizan tuberías y aparatos de hierro fundido permitían 5 pies cuadrados de área superficial por cada 1000 pies cúbicos de gas fabricados por día. Esto podría reducirse ligeramente cuando se usara hierro forjado o acero dulce.

Condensadores enfriados por agua

Los condensadores enfriados por agua se construyeron principalmente con placas de acero dulce remachadas (que forman la cubierta exterior) y tubos de acero o hierro forjado. Se utilizaron dos tipos distintos:

(a) Condensadores multitubulares.

(b) Condensadores acuotubulares.

A menos que el agua de refrigeración fuera excepcionalmente limpia, se prefería el condensador acuotubular. La principal diferencia entre el condensador multitubular y el acuotubular era que en el primero el agua pasaba fuera y alrededor de los tubos que transportaban el gas caliente, y en el último tipo ocurría lo contrario. Por lo tanto, cuando solo se disponía de agua fangosa bombeada de ríos o canales; Se utilizó el condensador de tubo de agua. Cuando el gas entrante estaba particularmente sucio y contenía una cantidad indeseable de alquitrán pesado, la cámara exterior podía obstruirse por esta causa.

El gas caliente estaba saturado con vapor de agua y representó la mayor parte del trabajo total de condensación. El vapor de agua tiene que perder grandes cantidades de calor, como cualquier hidrocarburo licuable. Del total del trabajo de condensación, el 87% correspondió a la remoción de vapor de agua y el resto se utilizó para enfriar gases permanentes y condensar hidrocarburos licuables.

Como partículas extremadamente finamente divididas también estaban suspendidas en el gas, era imposible separar la materia particulada únicamente mediante una reducción de la presión de vapor. El gas se sometió a procesos para eliminar todo rastro de materia sólida o líquida antes de llegar a la planta de depuración húmeda. En algunas plantas se utilizaron separadores centrífugos, como el aparato Colman Cyclone, para este proceso.

Los condensados ​​de hidrocarburos removidos en el orden alquitranes pesados, alquitranes medianos y finalmente alquitranes livianos y neblina de aceite. Alrededor del 60-65% de los alquitranes se depositarían en la tubería principal hidráulica. La mayor parte de este alquitrán era alquitrán pesado. Los alquitranes medios se condensaron durante el paso de los productos entre el hidráulico y el condensador. La niebla de aceite de alquitrán más ligera viajaría considerablemente más lejos.

En general, la temperatura del gas en la tubería principal hidráulica varía entre 140 y 160 F. Los componentes más propensos a perderse fueron benceno, tolueno y, hasta cierto punto, xileno, que tuvo un efecto importante en el poder de iluminación final de el gas. Los alquitranes eran perjudiciales para el poder de iluminación y se aislaban del gas lo más rápido posible.

Agotador

Hidráulica principal y condensador mantenidos a presión negativa.

Había varios tipos de extractores:

• El extractor de tipo eyector /aspirador de vapor usaba un chorro de vapor/venturi considerable para mantener la presión negativa en el condensador y la tubería principal hidráulica. Este tipo de extractor era mecánicamente simple, no tenía partes móviles y, por lo tanto, prácticamente no tenía posibilidad de fallar. Sin embargo, consumía una cantidad comparativamente grande de vapor. A menudo se usa como extractor de respaldo; en este rol continuó como un respaldo confiable hasta el final de la era del gas manufacturado.
• Extractores alternativos de varios tipos. El extractor impulsado por un motor de vapor usaba una bomba de cilindro para bombear gas. Relativamente confiable, pero ineficiente, usa grandes cantidades de vapor, pero menos que el extractor tipo eyector. Usado en los primeros días de los extractores, pero rápidamente obsoleto.
• Extractor tipo soplador
• Turboescape

La lavadora-fregadora

Extracciones finales de fracciones deletéreas menores.

Los depuradores que utilizaban agua se diseñaron en los 25 años posteriores a la fundación de la industria. Se descubrió que la eliminación del amoníaco del gas dependía de la forma en que el agua entraba en contacto con el gas a purificar. Se encontró que esto se realiza mejor con el Tower Scrubber. Este depurador consistía en un recipiente cilíndrico alto que contenía bandejas o ladrillos que se apoyaban en rejillas. El agua, o licor de gas débil, goteaba sobre estas bandejas, manteniendo así las superficies expuestas completamente humedecidas. El gas a purificar se hizo pasar a través de la torre para ponerse en contacto con el líquido. En 1846 George Lowe patentó un dispositivo con tubos giratorios perforados para el suministro de agua o licor purificador. En una fecha posterior, Paddon introdujo el lavador rotatorio de lavado, quien lo usó en Brighton alrededor de 1870. A este prototipo de máquina le siguieron otros de construcción mejorada; en particular por Kirkham, Hulett y Chandler, quienes introdujeron el conocido Fregador Lavador Estándar, Holmes, de Huddersfield, y otros. El Tower Scrubber y el Rotary Washer Scrubber permitieron eliminar completamente el amoníaco del gas.

Purificador

El gas de carbón procedente directamente del banco era una sopa nociva de productos químicos, y la eliminación de las fracciones más nocivas era importante para mejorar la calidad del gas, evitar daños a los equipos o las instalaciones y recuperar los ingresos de la venta de lo extraído. productos quimicos La presencia de varias fracciones ofensivas en un gas distribuido podría ocasionar problemas: el alquitrán en el gas distribuido podría atascar las tuberías (y podría venderse a un buen precio), los vapores amoniacales en el gas podrían generar problemas de corrosión (y el amonio extraído el sulfato era un fertilizante decente), los vapores de naftaleno en el gas podían obstruir las tuberías de gas, e incluso se sabía que el dióxido de carbono en el gas disminuía la iluminación; por lo tanto, varias instalaciones dentro de las plantas de gas se encargaron de eliminar estos efluentes nocivos._2S). Esto se consideró inaceptable por varias razones:

1. El gas olería a huevos podridos cuando se quemara;
2. La planta de gas y el distrito adyacente olían a huevos podridos cuando la planta de gas estaba produciendo gas;
3. El gas, al arder, formaría dióxido de azufre, que se oxidaría rápidamente a trióxido de azufre, y posteriormente reaccionaría con el vapor de agua producido por la combustión para formar vapor de ácido sulfúrico. En una vivienda, esto podría conducir a la formación de atmósferas irritantes, venenosas y corrosivas donde y cuando se quema.
4. El gas manufacturado se distribuyó originalmente a consumidores adinerados, que sabían que poseían artículos de plata de diversos tipos. Si se expone a una atmósfera sulfurosa, la plata se deslustra y una atmósfera sulfurosa estaría presente en cualquier casa iluminada con gas sulfurado.

Como tal, la eliminación del sulfureto de hidrógeno recibió el más alto nivel de prioridad en las plantas de gas. Existía una instalación especial para extraer el sulfureto de hidrógeno, conocida como purificador. La depuradora era la instalación más importante de la fábrica de gas, si no se incluye el propio banco de retorta.

Originalmente, las depuradoras eran simples depósitos de agua de cal, también conocida como crema o lechada de cal,donde se burbujeaba el gas crudo del banco de la retorta para eliminar el sulfureto de hidrógeno. Este proceso original de purificación se conocía como el proceso de "cal húmeda". El residuo de cal que quedó del proceso de "cal húmeda" fue uno de los primeros verdaderos "desechos tóxicos", un material llamado "blue billy". Originalmente, los desechos de la casa depuradora se arrojaban a un cuerpo de agua cercano, como un río o un canal. Sin embargo, después de la muerte de los peces, la forma nauseabunda en que hacía que los ríos apestaran y el hedor verdaderamente horrendo causado por la exposición de los residuos si el río se estaba agotando, el público clamó por mejores medios de eliminación. Por lo tanto, se apiló en montones para su eliminación. Algunos empresarios emprendedores del gas trataron de venderlo como herbicida, pero la mayoría de la gente no quería tener nada que ver con él y, en general, se consideraba un desecho que era a la vez maloliente y venenoso, y las fábricas de gas poco podían hacer, excepto enterrarlo. Pero este no fue el final del "billy azul", ya que después de enterrarlo, la lluvia a menudo caía sobre su lugar de entierro y filtraba el veneno y el hedor de los desechos enterrados, que podían drenarse en campos o arroyos. Después de innumerables fiascos con "blue billy" contaminando el medio ambiente, un público furioso, ayudado por tribunales, jurados, jueces y maestros de cancillería, a menudo estaba muy dispuesto a exigir que las plantas de gas buscaran otros métodos de purificación, e incluso pagar por ellos. los daños causados ​​por sus antiguos métodos de purificación. la lluvia a menudo caía sobre su lugar de entierro y filtraba el veneno y el hedor de los desechos enterrados, que podrían drenarse en campos o arroyos. Después de innumerables fiascos con "blue billy" contaminando el medio ambiente, un público furioso, ayudado por tribunales, jurados, jueces y maestros de cancillería, a menudo estaba muy dispuesto a exigir que las plantas de gas buscaran otros métodos de purificación, e incluso pagar por ellos. los daños causados ​​por sus antiguos métodos de purificación. la lluvia a menudo caía sobre su lugar de entierro y filtraba el veneno y el hedor de los desechos enterrados, que podrían drenarse en campos o arroyos. Después de innumerables fiascos con "blue billy" contaminando el medio ambiente, un público furioso, ayudado por tribunales, jurados, jueces y maestros de cancillería, a menudo estaba muy dispuesto a exigir que las plantas de gas buscaran otros métodos de purificación, e incluso pagar por ellos. los daños causados ​​por sus antiguos métodos de purificación.

Esto condujo al desarrollo del proceso de purificación de "cal seca", que era menos efectivo que el proceso de "cal húmeda", pero tenía consecuencias menos tóxicas. Aún así, era bastante nocivo. La cal apagada (hidróxido de calcio) se colocaba en capas gruesas sobre bandejas que luego se introducían en una torre depuradora cuadrada o cilíndrica por la que se pasaba el gas de abajo hacia arriba. Después de que la carga de cal apagada había perdido la mayor parte de su efectividad de absorción, el purificador se desconectaba del flujo de gas y se abría o se entubaba aire. Inmediatamente, la cal apagada impregnada de azufre reaccionaría con el aire. para liberar grandes concentraciones de hidrógeno sulfurado, que luego saldría de la casa de purificación y haría que las plantas de gas y el distrito olieran a hidrógeno sulfurado. Aunque es tóxico en concentraciones suficientes o en exposiciones prolongadas, el sulfureto generalmente era simplemente nauseabundo para exposiciones cortas en concentraciones moderadas, y era simplemente un peligro para la salud (en comparación con el peligro absoluto del "billy azul") para los empleados de la fábrica de gas y los vecinos. de la planta de gas. La cal sulfurada no era tóxica, pero no muy deseada, apestaba ligeramente al olor del sulfureto, y se esparció como un fertilizante de bajo grado, siendo impregnado con amoníaco hasta cierto punto. Los escandalosos hedores de muchas plantas de gas llevaron a muchos ciudadanos a considerarlas molestias públicas y atrajeron la atención de los reguladores, vecinos y tribunales. y era simplemente un peligro para la salud (en comparación con el peligro absoluto de "blue billy") para los empleados de las plantas de gas y los vecinos de las plantas de gas. La cal sulfurada no era tóxica, pero no muy deseada, apestaba ligeramente al olor del sulfureto, y se esparció como un fertilizante de bajo grado, siendo impregnado con amoníaco hasta cierto punto. Los escandalosos hedores de muchas plantas de gas llevaron a muchos ciudadanos a considerarlas molestias públicas y atrajeron la atención de los reguladores, vecinos y tribunales. y era simplemente un peligro para la salud (en comparación con el peligro absoluto de "blue billy") para los empleados de las plantas de gas y los vecinos de las plantas de gas. La cal sulfurada no era tóxica, pero no muy deseada, apestaba ligeramente al olor del sulfureto, y se esparció como un fertilizante de bajo grado, siendo impregnado con amoníaco hasta cierto punto. Los escandalosos hedores de muchas plantas de gas llevaron a muchos ciudadanos a considerarlas molestias públicas y atrajeron la atención de los reguladores, vecinos y tribunales.

La "molestia del gas" finalmente se resolvió mediante el proceso del "mineral de hierro". Los ingenieros emprendedores de plantas de gas descubrieron que el mineral de hierro de los pantanos podría usarse para eliminar el hidrógeno sulfurado del gas, y no solo podría usarse para tal, sino que podría usarse en el purificador, expuesto al aire, de donde sería rejuvenecido, sin emitir gas de hidrógeno sulfurado nocivo, siendo retenido el azufre en el mineral de hierro. Luego, podría reinsertarse en el purificador y reutilizarse y rejuvenecerse varias veces, hasta que estuviera completamente incrustado con azufre. Luego podría venderse a las plantas de ácido sulfúrico por una pequeña ganancia. A veces, la cal aún se usaba después de que el mineral de hierro hubiera eliminado por completo el sulfureto de hidrógeno, para eliminar el ácido carbónico (dióxido de carbono, CO ₂), el bisulfuro de carbono (disulfuro de carbono,₂), y cualquier amoníaco aún aeroformado después de su viaje a través de la planta. Pero no se volvió nocivo como antes, y por lo general podía obtener una tasa decente como fertilizante cuando se impregnaba con amoníaco. Esto finalmente resolvió las mayores molestias de contaminación de las plantas de gas, pero aún quedaban problemas menores, aunque ninguno que la depuradora pudiera resolver.

Los diseños de purificadores también pasaron por diferentes etapas a lo largo de los años.

El gasómetro

Los gasómetros se construyeron con una variedad de materiales, ladrillo, piedra, hormigón, acero o hierro forjado. El recipiente o recipiente flotante es el reservorio de almacenamiento del gas, y tiene el propósito de igualar la distribución del gas a presión, y asegura la continuidad del suministro, mientras el gas permanece en el recipiente. Son cilíndricos como un vaso de precipitados invertido y funcionan hacia arriba y hacia abajo en el tanque. Para mantener una verdadera posición vertical, el recipiente tiene rodillos que trabajan sobre rieles guía unidos a los lados del tanque y a las columnas que rodean el soporte.

Los gasómetros pueden ser simples o telescópicos en dos o más ascensores. Cuando se fabrica en forma telescópica, su capacidad puede incrementarse hasta cuatro veces la capacidad del soporte de elevación simple para las mismas dimensiones del tanque. Se encontró que las versiones telescópicas eran útiles ya que conservaban espacio y capital.

Instalaciones menores e incidentales de gas de carbón

La planta de gas disponía de numerosas pequeñas dependencias e instalaciones para ayudar en diversas tareas de gestión de gas o servicios auxiliares.

Calderas

Con el paso de los años, las calderas (para la extracción de vapor) se hicieron extremadamente comunes en la mayoría de las plantas de gas por encima de las pequeñas; las obras más pequeñas a menudo usaban motores de combustión interna alimentados por gas para realizar algunas de las tareas que realizaba el vapor en las obras más grandes.

El vapor estaba en uso en muchas áreas de la planta de gas, incluyendo: Para la operación del extractor; Para el descrudado del carbón de pirólisis y la escoria de las retortas y para el escoriado del productor del banco; Para el funcionamiento de motores utilizados para transportar, comprimir aire, cargar sistemas hidráulicos o impulsar dínamos o generadores que produzcan corriente eléctrica; Para ser inyectado debajo de la parrilla del productor en el banco de fuego indirecto, para evitar la formación de clinker y ayudar en la reacción de cambio de agua-gas, asegurando una combustión secundaria de alta calidad; Como reactivo en la planta de gas de agua (carburada), así como para accionar los equipos de la misma, como los numerosos sopladores que se utilizan en ese proceso, así como la pulverización de aceite para el carburador; Para la operación de bombas contra incendios, agua, líquidos, licores y alquitrán; Para el funcionamiento de motores que accionan cintas transportadoras de carbón y coque; Para la limpieza de obstrucciones químicas en tuberías, incluyendo naftaleno y alquitrán, así como para la limpieza general de equipos; Para calentar edificios fríos en las obras, para mantener la temperatura de las tuberías de proceso y evitar la congelación del agua del gasómetro o la congelación de varios tanques y pozos químicos.

Los aparatos de recuperación de calor también podrían clasificarse con calderas. A medida que la industria del gas aplicó principios de diseño científicos y racionales a sus equipos, la importancia de la gestión térmica y la captura de los procesos se volvió común. Incluso las plantas de gas pequeñas comenzaron a utilizar generadores de recuperación de calor, ya que se podía generar una buena cantidad de vapor de forma "gratuita" simplemente capturando los residuos térmicos del proceso utilizando tuberías metálicas llenas de agua insertadas en un conducto estratégico.

Dinamos/generadores

Con el surgimiento de la era eléctrica, las plantas de gas comenzaron a usar electricidad, generada en el sitio, para muchas de las funciones más pequeñas de la planta que antes realizaban los motores de vapor o de gas, que eran poco prácticos e ineficientes para usos pequeños de potencia inferior a la de los caballos. sin enlaces mecánicos complejos y propensos a fallas. A medida que se conocieron los beneficios de la iluminación eléctrica, a veces las plantas de gas progresivas también se diversificaron hacia la generación eléctrica, ya que se podía obtener coque para generar vapor en el lugar a precios bajos, y las calderas ya estaban en funcionamiento.

Almacenamiento de carbón

Según Meade, las fábricas de gas de principios del siglo XX generalmente tenían carbón disponible para varias semanas. Esta cantidad de carbón podría causar problemas importantes, ya que el carbón era propenso a la combustión espontánea cuando se encontraba en grandes pilas, especialmente si llovía, debido a que la capa protectora de polvo del carbón se lava, exponiendo toda la superficie porosa del carbón. de carbón ligeramente a muy activado por debajo; en una pila pesada con malas características de transferencia de calor, el calor generado podría provocar la ignición. Pero el almacenamiento en espacios confinados con aire incorporado tampoco era muy apreciado, ya que la eliminación del calor residual sería difícil y, si se iniciara un incendio, podría provocar la formación de monóxido de carbono altamente tóxico a través de la reacción agua-gas, causada por permitiendo que el agua pase sobre carbón extremadamente caliente (H₂ O + C = H ₂ + CO), que sería peligroso en el exterior, pero mortal en un espacio confinado.

El almacenamiento de carbón fue diseñado para aliviar este problema. En general, se utilizaron dos métodos de almacenamiento; instalaciones bajo el agua o cubiertas al aire libre. A la pila cubierta al aire libre, a veces también se le aplicaron accesorios de refrigeración; por ejemplo, medios para permitir la circulación de aire a través de las profundidades de la pila y la evacuación de calor. Las cantidades de almacenamiento variaban, a menudo debido a las condiciones locales. Las obras en áreas con conflictos industriales a menudo almacenaban más carbón. Otras variables incluyeron la seguridad nacional; por ejemplo, la fábrica de gas de Tegel en Berlín tenía alrededor de 1 millón de toneladas de carbón (6 meses de suministro) en gigantescas instalaciones de búnker submarinas de media milla de largo (Meade 2e, p. 379).

Carga de carbón y carga de máquinas

Se utilizó el encendido de máquinas o el encendido eléctrico para reemplazar la mano de obra y minimizar las interrupciones debido a disputas laborales. Cada retorta normalmente requería dos juegos de tres fogoneros. Se requería que dos de los fogoneros levantaran la punta de la pala hacia la retorta, mientras que el tercero la empujaba y la volteaba. Se introduciría carbón desde cada lado de la retorta. El coque producido también se eliminaría por ambos lados. Las cuadrillas de fogoneros trabajaban en turnos de 12 horas, aunque el trabajo no era continuo. El trabajo también era estacional y se requería ayuda adicional en invierno. El avivado de la máquina requería una colocación más uniforme de las retortas. El aumento del costo de la mano de obra aumentó el margen de beneficio al experimentar e instituir el encendido de las máquinas.

Almacenamiento de alquitrán/licor

Las industrias químicas demandaban alquitrán de hulla, y las fábricas de gas podían proporcionárselo; por lo que el alquitrán de hulla se almacenaba in situ en grandes depósitos subterráneos. Por regla general, estos eran tanques metálicos de pared simple, es decir, si no eran de mampostería porosa. En aquellos días, las fugas subterráneas de alquitrán se consideraban simplemente un desperdicio de alquitrán; fuera de la vista estaba realmente fuera de la mente; y tales fugas generalmente se abordaron solo cuando la pérdida de ingresos por la fuga de "pozos" de alquitrán, como a veces se les llamaba, excedía el costo de reparar la fuga.

El licor amoniacal también se almacenaba en el sitio, en tanques similares. A veces, las plantas de gas tenían una planta de sulfato de amonio, para convertir el licor en fertilizante, que se vendía a los agricultores.

Metro de la estación

Este medidor de gas a gran escala midió con precisión el gas a medida que salía de la fábrica a la red eléctrica. Era de suma importancia, ya que la planta de gas equilibraba la cuenta de gas emitido frente a la cantidad de gas pagada, y se esforzaba por detectar por qué y cómo variaban entre sí. A menudo, se combinaba con un regulador dinámico para mantener la presión constante, o incluso para modular la presión en momentos específicos (a veces se usaba una serie de picos de presión rápidos con farolas debidamente equipadas para encenderlas o apagarlas automáticamente de forma remota).

Carburador menor anti-naftalina

Este dispositivo inyectaba una fina neblina de nafta en el gas de salida para evitar la cristalización de la naftalena en la red, y su consecuente obstrucción. Se encontró que la nafta era un solvente bastante efectivo para estos propósitos, incluso en pequeñas concentraciones. Donde surgieron problemas con la naftalina, como sucedió ocasionalmente incluso después de la introducción de este carburador menor, se envió un equipo de trabajadores para soplar vapor en la tubería principal y disolver el bloqueo; aún así, antes de su introducción, la naftalina era una gran molestia para las plantas de gas.

Bomba de refuerzo de distribución de alta presión

Este dispositivo accionado por un motor de vapor o de gas comprimía el gas para inyectarlo en la red de alta presión, que a principios de 1900 comenzó a usarse para transportar gas a grandes distancias a la red de baja presión individual, que servía a los usuarios finales. Esto permitió que las obras sirvieran a un área más grande y lograran economías de escala.

Tipos de gases combustibles fabricados históricamente

gas manufacturado	materia prima	Fabricar	Composición	Rendimiento de calor a temperatura y presión estándar (STP) (BTU/ft)	Rendimiento de luz en STP (vela estándar/pie)	notas
Gas de carbón	Principalmente carbón bituminoso o de canal. Lignito usado ocasionalmente.	Carbonización (pirólisis) de la materia prima de carbón (el calentamiento de la materia prima de carbón en ausencia de oxígeno). El gas producido por el carbón caliente es el gas distribuido.	Tal como se distribuye, contiene una proporción moderada de gas de pantano (metano, CH 4), hidrógeno (H 2), óxido carbónico (monóxido de carbono, CO) e "iluminantes" de hidrocarburos simples, incluido el gas oleoso (etileno, C 2 H 4). y gas acetileno (C 2 H 2). Además, antes del tratamiento, contiene alquitrán de hulla (hidrocarburos alifáticos y aromáticos complejos), licor amoniacal (amoníaco gaseoso, NH 3, y amoníaco acuoso, NH 4 OH), el sulfureto de hidrógeno (H 2 S), y el sulfureto de carbono (CS2 ).	500–650	10–18	El tipo más antiguo, introducido en 1798 por Murdoch, et al.; cuando el término "gas manufacturado" o "gas ciudad" se usa sin calificativos, generalmente se refiere al gas de carbón. Rendimiento iluminante sustancialmente mayor con el uso de "carbón de canal" especial, que puede ser esquisto bituminoso moderno, más rico en hidrocarburos que la mayoría del carbón de gas regular (carbón bituminoso).
Gas de madera	Recursos madereros.	Carbonización (pirólisis) de la materia prima de madera (el calentamiento de la materia prima de madera en ausencia de oxígeno). Los volátiles que se desprenden de la madera calentada son el gas distribuido.	Productos resultantes desconocidos. Probablemente gas de pantano, hidrógeno y óxido carbónico, junto con algunos hidrocarburos y sustancias orgánicas, como la trementina.	?	< 10	La madera se usó como materia prima durante los primeros días (décadas de 1820 a 1850) del gas manufacturado en ciertas áreas de los Estados Unidos, debido a la falta de desarrollo de los recursos de carbón. La madera se carbonizaba de manera similar al carbón; sin embargo, el gas que se desprendió fue notablemente inferior al del carbón en calidades de iluminación y calefacción. Sigue siendo muy útil para la iluminación. Este gas de madera producido únicamente mediante pirólisis no debe confundirse con el gas de madera tal como se usa en la actualidad; el generador de gas de madera moderno produce su gas de síntesis a través del proceso de gasificación completo, como se describe a continuación.
Gas pirolítico de petróleo.	Aceite de petróleo.	Carbonización (pirólisis) del petróleo (el calentamiento de la materia prima del petróleo en ausencia de oxígeno). El gas producido por el petróleo calentado y descompuesto es el gas distribuido.	Tal como se distribuye, contiene una proporción extremadamente alta de "iluminantes" de hidrocarburo simple, incluidos gas oleoso (etileno, C 2 H 4) y gas acetileno (C 2 H 2), así como gas propano (C 3 H 8), gas de pantano (metano, CH 4), hidrógeno (H 2) y una pequeña cantidad de óxido carbónico (monóxido de carbono, CO).	1000–1500	40–60	Experimentos iniciales en 1817-1825, que fueron un fracaso; comenzó a usarse ampliamente en la década de 1860. Proceso de fabricación más simple y mucho menos intensivo en mano de obra. Petróleo materia prima muy cara en comparación con el carbón; Los precios (y la eficacia luminosa por pie) duplican o triplican los del gas de carbón regular.
Gas semiagua catalítico de petróleo. (Proceso de Jones mejorado)	Aceite de petróleo.	Reacción parcial por etapas de aceite de petróleo usando vapor a alta temperatura en ambiente catalítico. El gas producido por el petróleo parcialmente reaccionado y parcialmente craqueado es el gas distribuido.	Tal como se distribuye, contiene 35 a 40 % de hidrógeno (H 2), 45 a 50 % de gas de pantano (metano, CH 4) y el resto de hidrocarburos superiores y óxido carbónico (monóxido de carbono, CO).	500–700	10–18	EC Jones, ingeniero jefe de gas de San Francisco Gas Light Company (más tarde PG&E) desarrolló este ingenioso proceso para convertir el petróleo en un gas muy similar al producido por la pirólisis del carbón mediante un retrolavado catalítico de gas y vapor ya producidos para proporcionar una atmósfera de hidrógeno para estimular la disociación del aceite con la mínima producción de negro de humo. Revolucionó por sí solo la producción de gas en la costa del Pacífico, ya que el petróleo era abundante en comparación con el carbón y podía convertirse en un gas capaz de reemplazar directamente al gas de carbón, eliminando la necesidad de enviar carbón por transporte acuático desde Australia y el Lejano Oriente. a los puertos del Pacífico a un alto costo. El Proceso de Jones mejorado y las evoluciones de ese proceso continuaron usándose en la costa del Pacífico hasta el final de la era del gas manufacturado.
Gas pobre	Hulla de antracita, coque, polvo y residuos de hulla bituminosa, lignito o biomasa.	Fabricado por la combustión incompleta de diversas materias primas carboníferas en una atmósfera extremadamente caliente (>= 1100 °C), con poco oxígeno, con la ayuda de la inyección de un pequeño flujo estequiométrico de vapor.	Contiene una alta proporción de nitrógeno (N 2) y óxido carbónico (monóxido de carbono, CO), cantidades limitadas de hidrógeno (H 2) y una cantidad muy pequeña de gas de pantano (metano, CH 4).	100–170	nulo	Producido en los primeros días de la gasificación del carbón; sin embargo, solo se volvió común después de la invención del motor de combustión interna de ciclo Otto para el cual era un combustible ideal, así como productores de gas confiables y de pequeño tamaño, lo que permitió la generación fácil de gas pobre en casi cualquier lugar donde hubiera disponible un suministro de antracita o coque. El gas generalmente no se distribuía más allá de las paredes del sitio de producción, sino que se usaba en el lugar, debido al bajo contenido de energía y a que estaba compuesto principalmente de óxido carbónico letal. Utilizado para necesidades domésticas estándar de gas dentro de instituciones lo suficientemente grandes como para justificar la contratación de un hombre para el mantenimiento del productor; estas instituciones a menudo incluían casas de trabajo, casas de beneficencia, reformatorios, orfanatos, casas de corrección, asilos para lunáticos, liceos, escuelas industriales y penitenciarías. Usos de calefacción a granel, generación eléctrica y funcionamiento de motores; también para soldar, ya que posee una "llama reductora" y una alta temperatura. Nota: una variante del gas pobre era el gas Mond, conocido tanto por su rendimiento constante como por el hecho de que se podía obtener amoníaco como subproducto. Ligeras modificaciones del productor necesarias.
gas de agua	Carbón de coque o antracita y vapor.	Fabricado por la reacción de materia prima extremadamente caliente y vapor en una atmósfera sin oxígeno sobrecalentada.	Contiene altas proporciones de óxido carbónico (monóxido de carbono, CO) e hidrógeno (H 2), y muy bajas proporciones de otros gases.	~ 300	nulo	Fabricación conocida desde finales de 1830. Sin embargo, no se optimizó para la generación rentable hasta aproximadamente 1865-1870. Producido usando un proceso intermitente; primero, el "soplado" exotérmico, en el que la materia prima se calentaba soplando aire a través de ella, seguida de una "ejecución" endotérmica, en la que se cortaba el aire y el vapor pasaba a través de la materia prima ahora supercaliente, lo que conducía a la descomposición del vapor. y eliminación de carbono de la materia prima. Generalmente mezclado con gas de carbón, valorado por poder producirse "justo a tiempo" con un aviso de 1 hora, a diferencia del gas de carbón, que requeriría más de 4 días para estar en línea desde inactivo. Bajos costos de capital y mano de obra, sin embargo, alto uso ineficiente de materia prima de antracita/coque.
Gas de agua carburado	Gas de agua y alquitrán de hulla o petróleo.	Se fabrica pasando gas de agua súper caliente recién producido a través de un "carburador" sobrecalentado en el que se rocía petróleo o aceite de alquitrán de hulla, logrando el "craqueo" del aceite en el gas.	Contiene altas proporciones de óxido carbónico (monóxido de carbono, CO) e hidrógeno (H 2), y proporciones moderadas de gas de pantano (metano, CH 4) y gases iluminantes de hidrocarburos mixtos.	400–700	10–25	Introducido en 1876. Se convirtió en un proceso común durante los embriagadores días de la iluminación con gas desde la década de 1870 hasta la primera década del siglo XX, especialmente útil para mezclar con gas de carbón. El proceso tuvo aspectos positivos y negativos similares al gas de agua puro, pero también tuvo un valor de iluminación, así como un costo más alto, debido al uso de aceite/alquitrán. Rendimiento iluminante variable, dependiendo de la cantidad/calidad del spray de aceite. A medida que el gas perdía constantemente terreno como iluminante, la carburación extensa se reducía a valores bajos o se omitía por completo, lo que representaba un retorno al gas de agua.
Gas de gasificación completa	Carbón que genera gas u otros compuestos orgánicos.	Fabricado mediante un proceso complejo y por etapas en el que, a medida que el carbón viajaba por el eje vertical de una cámara de reacción semicilíndrica vertical, estaría sujeto a diferentes reacciones químicas según lo que se estaba alimentando en esa área de la cámara de reacción.	Mezcla de óxido carbónico (monóxido de carbono, CO), gas de pantano (metano, CH 4), hidrógeno (H 2), una pequeña cantidad de iluminantes de hidrocarburos simples, junto con pequeñas cantidades de nitrógeno y dióxido de carbono.	330–400	> 8	Los primeros procesos de 1895 entraron en uso a escala industrial en 1918 (Meade, p. 766–769). Se desarrollaron numerosos procesos, muchos en Alemania, Austria y otras naciones continentales. Potencial de retener más del 75 % de la energía de la materia prima en gas con recuperación de calor del gas crudo (Meade, p. 762), en comparación con ~55 % de retención de energía de la materia prima de otros procesos de gasificación.