Zplyňování uhlí

Při zplyňování uhlí je vháněn kyslík a pára (vodní pára) a zároveň je zahřeje (a v některých případech pod tlakem). Pokud je uhlí ohříváno vnějšími zdroji tepla, proces se nazývá “allotermální”, zatímco” autotermální ” proces předpokládá zahřívání uhlí exotermálními chemickými reakcemi, ke kterým dochází uvnitř samotného Zplyňovače. Je nezbytné, aby dodávané oxidační činidlo nebylo dostatečné pro úplné oxidování (spalování) paliva. Během uvedených reakcí molekuly kyslíku a vody oxidují uhlí a vytvářejí plynnou směs oxidu uhličitého (CO2), oxidu uhelnatého (CO), vodní páry (H2O) a molekulárního vodíku (H2). (Některé vedlejší produkty, jako je dehet, fenoly atd. jsou také možné konečné produkty, v závislosti na konkrétní použité technologii zplyňování.) Tento proces byl prováděn in situ v přírodních uhelných slojích (označovaných jako podzemní zplyňování uhlí) a v uhelných rafinériích. Požadovaný konečný produkt je obvykle syntetický plyn (tj. kombinace H2 + CO), ale vyrábí svítiplyn může také být dále rafinovaný vyrábět další množství H2:

3C (tj. uhlí) + O2 + H2O → H2 + 3CO

Pokud rafinerie chce vyrábět alkany (tj., uhlovodíky přítomné v zemním plynu, benzínu a motorové naftě), uhelný plyn se v tomto stavu shromažďuje a vede do reaktoru Fischer-Tropsch. Pokud však vodík je požadovaný konečný produkt, uhlí, zemního plynu (především CO výrobek) prochází voda, plyn posun reakce, kde více vodíku je produkován další reakce s vodní páry:

CO + H2O → CO2 + H2

i když technologie pro zplyňování uhlí v současné době existují, ve všech případech, obecně, stejné chemické procesy. Pro uhlí nízké kvality (tj., “hnědé uhlí”), které obsahují značné množství vody, existují technologie, ve kterých není během reakce vyžadována žádná pára, přičemž uhlí (uhlík) a kyslík jsou jedinými reaktanty. Některé technologie zplyňování uhlí také nevyžadují vysoké tlaky. Někteří využívají práškové uhlí jako palivo, zatímco jiní pracují s relativně velkými frakcemi uhlí. Technologie zplyňování se také liší způsobem, jakým je foukání dodáváno.

“přímé foukání” předpokládá, že uhlí a oxidační činidlo jsou přiváděny k sobě z protilehlých stran reaktorového kanálu. V tomto případě oxidační činidlo prochází koksem a (pravděpodobněji) popelem do reakční zóny, kde interaguje s uhlím. Vyrobený horký plyn pak prochází čerstvým palivem a zahřívá ho, zatímco absorbuje některé produkty tepelné destrukce paliva, jako jsou dehty a fenoly. Plyn tedy vyžaduje významnou rafinaci před použitím v Fischer-Tropschově reakci. Výrobky zušlechťování jsou vysoce toxické a vyžadují speciální zařízení pro jejich využití. Výsledkem je, že zařízení využívající popsané technologie musí být velmi velké, aby bylo ekonomicky efektivní. Jedna z takových rostlin zvaná SASOL se nachází v Jihoafrické republice (RSA). Byl postaven kvůli embargu aplikovanému na zemi, které mu bránilo v dovozu ropy a zemního plynu. RSA je bohatá na asfaltové uhlí a antracit a byla schopna zajistit použití dobře známého vysokotlakého zplyňovacího procesu “Lurgi” vyvinutého v Německu v první polovině 20.století.

“obrácené foukání” (ve srovnání s předchozím popsaným typem, který byl vynalezen jako první) předpokládá, že uhlí a oxidační činidlo jsou dodávány ze stejné strany reaktoru. V tomto případě nedochází k chemické interakci mezi uhlím a oxidačním činidlem před reakční zónou. Plyn vyrobený v reakční zóně prochází pevných produktů zplyňování (koks a popel) a CO2 a H2O obsažené v plynu jsou navíc chemicky obnovena na CO a H2. Ve srovnání s technologií “přímého foukání” nejsou v plynu přítomny žádné toxické vedlejší produkty: ty jsou v reakční zóně zakázány. Tento typ zplyňování byla vyvinuta v první polovině 20. století, společně s “přímým foukáním”, ale rychlost produkce plynu je výrazně nižší než v “přímém foukání” a tam byly žádné další úsilí o rozvoj “obrátil foukání” procesy až do roku 1980-s, kdy Sovětské výzkumné zařízení KATEKNIIUgol’ (R&D Institut pro rozvoj Kansko-Achinsk uhlí pole) začal R&D činnosti vyrábět technologii nyní známé jako “TERMOKOKS-S” procesu. Důvodem oživení zájmu o tento typ zplyňování je to, že je ekologicky čistý a schopný vyrábět dva typy užitečných produktů (současně nebo samostatně): plyn (hořlavý nebo syngas) a koks se střední teplotou. První může být použit jako palivo pro plynové kotle a dieselové generátory nebo jako syngas pro výrobu benzínu atd., druhý – jako technologické palivo v metalurgii, jako chemický absorbent nebo jako surovina pro brikety pro domácí palivo. Spalování produktu plyn v plynových kotlích je ekologicky čistší než spalování počátečního uhlí. Tak, závod s využitím technologie zplyňování s “obrátil foukání” je schopen produkovat dva hodnotné produkty, z nichž jeden má relativně nulové výrobní náklady, jelikož ta se vztahuje konkurenční tržní ceny jiné. Jako Sovětský Svaz a jeho KATEKNIIUgol’ přestal existovat, technologie byl přijat jednotlivých vědců, kteří původně vyvinut a je nyní dále zkoumány v Rusku a komerčně distribuovány po celém světě. Průmyslové závody, které ji využívají, nyní fungují v Ulaan-Baatar (Mongolsko) a Krasnojarsku (Rusko).

technologie zplyňování tlakovým proudem vzduchu vytvořená společným vývojem mezi Wison Group A Shell (Hybrid). Příklad: Hybrid je moderní práškové uhlí zplyňování technologie, tato technologie v kombinaci s existující výhody Shell SCGP kotli na odpadní teplo, zahrnuje více než jen dopravní systém, práškové uhlí, tlakové zplyňování hořák uspořádání, boční jet hořák membrány typ vodní stěny, a přerušované vypouštění byla plně ověřena ve stávající SCGP rostliny, jako jsou vyspělé a spolehlivé technologie, zároveň se odstraní stávající proces komplikací a v syngas chladič (odpad pánev) a filtry, které snadno nepodařilo, a v kombinaci se stávající technologie zplyňování, která je široce používána v procesu kalení syntetického plynu. To nejen zachovává původní Shell SCGP odpadní tepelný kotel uhlí charakteristik silné přizpůsobivosti, a schopnost škálovat snadno, ale také absorbovat výhody stávající technologie uhasit.

Podzemní uhlí gasificationEdit

Podzemní zplyňování uhlí (UCG) je průmyslový proces zplyňování, které se provádí v non-těžených uhelných slojí. Zahrnuje vstřikování plynného oxidačního činidla, obvykle kyslíku nebo vzduchu, a přivádění výsledného plynného produktu na povrch výrobními vrty vyvrtanými z povrchu. Produktový plyn může být použit jako chemická surovina nebo jako palivo pro výrobu energie. Tato technika může být použita na zdroje, které jinak nejsou ekonomické. Nabízí také alternativu ke konvenčním metodám těžby uhlí. Ve srovnání s tradiční těžba uhlí a zplynovacího, UCG má menší environmentální a sociální dopad, i když obavy o životní prostředí existují, včetně potenciálu pro podzemní vody znečištění.

zachycování technologyEdit

zachycování, využití a ukládání uhlíku (nebo skladování) je stále častěji využívána v moderní zplyňování uhlí projektů k řešení emisí skleníkových plynů obavy spojené s využití uhlí a uhlíkatých paliv. V tomto ohledu, zplyňování má významnou výhodu oproti konvenčním spalování těží uhlí, ve kterém CO2 v důsledku spalování je značně ředí dusíku a zbytkového kyslíku v blízkosti-okolní tlak spalování výfukových plynů, takže je poměrně těžké, energeticky náročné a drahé, aby zachycování CO2 (toto je známé jako “post-spalování” zachytávání CO2).

V zplyňování, na druhou stranu, kyslíku je obvykle dodáván do zplynovače a jen tolik, palivo se spaluje poskytnout teplo na zplynování zbytek; kromě toho se zplyňování často provádí za zvýšeného tlaku. Výsledný syngas je obvykle pod vyšším tlakem a není zředěn dusíkem, což umožňuje mnohem jednodušší, efektivní a méně nákladné odstranění CO2. A zplynovacího integrovaný zplyňovací kombinovaný cyklus je unikátní schopnost snadno odstranit CO2 ze syntetického plynu před jeho spalování v plynové turbíny (tzv. “pre-combustion” zachytávání CO2) nebo jeho použití v paliv nebo chemických látek, syntéza je jedním z jeho významných výhod oproti konvenční uhlí využití systémů.

CO2 capture technology optionedit

Všechny zplyňování uhlí na bázi konverzní procesy vyžadují odstranění sirovodíku (H2S; kyselý plyn) od syntézní plyn jako součást celkového rostlina konfigurace. Typické procesy odstraňování kyselých plynů (AGR) používané pro návrh zplyňování jsou buď systém chemických rozpouštědel (např., systémy na úpravu aminových plynů založené například na MDEA) nebo systém s fyzikálním rozpouštědlem (např. Rektisol nebo Selexol). Výběr procesu je většinou závislý na požadavku a nákladech na vyčištění syngasu. Konvenční chemické/fyzikální AGR procesů pomocí MDEA, Rectisol nebo Selexol jsou komerčně osvědčených technologií a mohou být navrženy pro selektivní odstranění CO2 kromě H2S z syntézní plyn stream. Pro významné zachycení CO2 ze zplyňovacího zařízení (např. > 80%) CO v syngasu musí být nejprve přeměněn na CO2 a vodík (H2)pomocí posunu vody a plynu (WGS) krok před závodem AGR.

Pro zplyňování aplikací, nebo Integrovaný Zplyňovací Kombinovaný Cyklus (IGCC), rostlina úpravy nutné přidat schopnost zachytit CO2 jsou minimální. Syngas vyrábí zplynovače musí být zacházeno prostřednictvím různých procesů pro odstranění nečistot již v proudu plynu, takže vše, co je zapotřebí k odstranění CO2 je přidat potřebné vybavení, odpružení a regenerátor, aby tento proces vlak.

Ve spalovacích aplikací, úpravy musí být provedeny do výfukového zásobníku a to z důvodu nižší koncentrace CO2 ve výfukových, mnohem větší objemy celkové plynu vyžadují zpracování, což vyžaduje větší a dražší zařízení.

IGCC (Integrovaný Zplyňovací Kombinovaný Cyklus) projekty založené ve Spojených Státech s CO2 zachycování a využívání/storageEdit

Mississippi Power Kemper Projekt byl navržen jako hnědé uhlí-paliva IGCC elektrárny, vytváří čistý 524 MW výkonu z syntézní plyn, zatímco zachycení více než 65% CO2 generovaných pomocí procesu Selexol. Technologie v zařízení Kemper, dopravní integrované zplyňování (TRIG), byla vyvinuta a je licencována společností KBR. CO2 bude zaslán potrubím do vyčerpaných ropných polí v Mississippi pro lepší operace těžby ropy. Závod zmeškal všechny své cíle a plány na výrobu “čistého uhlí” byly opuštěny v červenci 2017. Předpokládá se, že elektrárna bude dál spalovat pouze zemní plyn.

Vodíkové Energie v Kalifornii (HECA) bude 300MW čistý, uhelný a ropný koks-palivo IGCC decentralizované výroby závodu (výroba vodíku pro obě energie a hnojiva výroba). Devadesát procent produkce CO2 bude zachycen (pomocí Rectisol) a transportován do Elk Hills Ropné Pole pro., umožnění obnovy ve výši 5 milionů dalších barelů domácí ropy za rok. Dne 4. března 2016 nařídila Kalifornská energetická Komise ukončení aplikace HECA.

Summitu Texas Projektů Čisté Energie (TCEP), bude uhlí-palivo, IGCC-založené výkon 400MW/decentralizované výroby projektu (také výrobu močoviny hnojivo), které bude zachytit 90% CO2 v pre-combustion pomocí Rectisol proces. CO2, který se nepoužívá při výrobě hnojiv, bude použit pro lepší těžbu ropy v Permské pánvi v západním Texasu.

Rostliny, jako jsou Texas Projektů Čisté Energie, které zaměstnávají zachycování a ukládání uhlíku byly nabízené jako částečné, nebo prozatímní, řešení otázky regulace, pokud mohou být ekonomicky životaschopná tím, vylepšený design a hromadné výroby. Kvůli zvýšeným nákladům došlo k odporu regulačních orgánů a poplatníků; a od ekologů, jako je Bill McKibben, kteří považují jakékoli další používání fosilních paliv za kontraproduktivní.