Forgasning af kul

under forgasning blæses kulet igennem med ilt og damp (vanddamp), mens det også opvarmes (og i nogle tilfælde under tryk). Hvis kulet opvarmes af eksterne varmekilder, kaldes processen” allotermisk”, mens” autotermisk ” proces antager opvarmning af kulet via eksotermiske kemiske reaktioner, der forekommer inde i selve forgasningen. Det er vigtigt, at den tilførte iltningsmiddel er utilstrækkelig til fuldstændig brandnærende (forbrænding) af brændstoffet. Under de nævnte reaktioner ilter ilt-og vandmolekyler kulet og producerer en gasformig blanding af kulilte (CO2), kulilte (CO), vanddamp (H2O) og molekylært brint (H2). (Nogle biprodukter som tjære, phenoler osv. er også mulige slutprodukter, afhængigt af den specifikke forgasningsteknologi, der anvendes.) Denne proces er blevet udført in situ inden for naturlige kulsømme (kaldet underjordisk kulforgasning) og i kulraffinaderier. Det ønskede slutprodukt er normalt syngas (dvs. en kombination af H2 + CO), men den producerede Kulgas kan også raffineres yderligere for at producere yderligere mængder H2:

3C (dvs. kul) + O2 + H2O-kur H2 + 3CO

hvis raffinaderiet ønsker at producere alkaner (dvs., kulbrinter til stede i naturgas, bensinog dieselbrændstof) opsamles kulgassen i denne tilstand og ledes til en Fischer-Tropsch reaktor. Hvis brint imidlertid er det ønskede slutprodukt, gennemgår kulgassen (primært CO-produktet) vandgasforskydningsreaktionen, hvor mere brint produceres ved yderligere reaktion med vanddamp:

CO + H2O-kur CO2 + H2

selvom der i øjeblikket findes andre teknologier til kulforgasning, anvender alle generelt de samme kemiske processer. For kul af lav kvalitet (dvs., “brune kul”), der indeholder betydelige mængder vand, er der teknologier, hvor der ikke kræves damp under reaktionen, hvor kul (kulstof) og ilt er de eneste reaktanter. Derudover kræver nogle kulforgasningsteknologier ikke høje tryk. Nogle bruger pulveriseret kul som brændstof, mens andre arbejder med relativt store fraktioner af kul. Forgasningsteknologier varierer også i den måde, blæsningen leveres på.

“direkte blæsning” forudsætter, at kul og iltningsmiddel tilføres mod hinanden fra de modsatte sider af reaktorkanalen. I dette tilfælde passerer iltningsmidlet gennem koks og (mere sandsynligt) aske til reaktionsområdet, hvor det interagerer med kul. Den producerede varme gas passerer derefter frisk brændstof og opvarmer den, mens den absorberer nogle produkter af termisk ødelæggelse af brændstoffet, såsom tjære og phenoler. Således kræver gassen betydelig raffinering, før den anvendes i Fischer-Tropsch-reaktionen. Produkter af raffinement er meget giftige og kræver særlige faciliteter til deres udnyttelse. Som et resultat skal anlægget, der bruger de beskrevne teknologier, være meget stort for at være økonomisk effektivt. En af sådanne planter kaldet SASOL er beliggende i Republikken Sydafrika (RSA). Det blev bygget på grund af embargo anvendt på landet, der forhindrede det i at importere olie og naturgas. RSA er rig på bituminøs kul og antracit og var i stand til at arrangere brugen af den velkendte højtryks “Lurgi” forgasningsproces udviklet i Tyskland i første halvdel af det 20.århundrede.

“omvendt blæsning” (sammenlignet med den tidligere beskrevne type, som blev opfundet først) antager, at kul og iltningsmiddel tilføres fra samme side af reaktoren. I dette tilfælde er der ingen kemisk interaktion mellem KUL og iltningsmiddel før reaktionsområdet. Den gas, der produceres i reaktionsområdet, passerer faste forgasningsprodukter (koks og aske), og CO2 og H2O indeholdt i gassen genoprettes yderligere kemisk til CO og H2. Sammenlignet med” direkte blæser ” -teknologien er der ingen giftige biprodukter til stede i gassen: de er deaktiveret i reaktionsområdet. Denne type forgasning er blevet udviklet i første halvdel af det 20.århundrede sammen med “direkte blæsning”, men gasproduktionshastigheden i den er betydeligt lavere end i “direkte blæsning”, og der var ingen yderligere bestræbelser på at udvikle de “omvendte blæseprocesser” indtil 1980-s, da en sovjetisk forskningsfacilitet KATEKNIIUgol’ (r&D Institut til udvikling af Kansk-Achinsk kulfelt) begyndte r&D aktiviteter for at producere den teknologi, der nu er kendt som “TERMOKOKS-s” – proces. Årsagen til at genoplive interessen for denne type forgasningsproces er, at den er økologisk ren og i stand til at producere to typer nyttige produkter (samtidigt eller separat): gas (enten brændbar eller syngas) og mellemtemperaturkoks. Førstnævnte kan bruges som brændstof til gaskedler og dieselgeneratorer eller som syngas til fremstilling af bensin osv., sidstnævnte – som et teknologisk brændstof i metallurgi, som kemisk absorberende eller som råmateriale til husholdningsbrændstofbriketter. Forbrænding af produktgassen i gaskedler er økologisk renere end forbrænding af indledende kul. Således er et anlæg, der anvender forgasningsteknologi med “omvendt blæser”, i stand til at producere to værdifulde produkter, hvoraf den ene har relativt nul produktionsomkostninger, da sidstnævnte er dækket af den anden konkurrencedygtige markedspris. Da Sovjetunionen og dets KATEKNIIUgol’ ophørte med at eksistere, blev teknologien vedtaget af de enkelte forskere, der oprindeligt udviklede den og undersøges nu yderligere i Rusland og distribueres kommercielt over hele verden. Industrianlæg, der udnytter det, er nu kendt for at fungere i Ulaan-Baatar (Mongoliet) og Krasnoyarsk (Rusland).

forgasningsteknologi til luftstrøm under tryk skabt gennem den fælles udvikling mellem Vison Group og Shell (Hybrid). Eksempel: Hybrid er en avanceret pulveriseret kul forgasningsteknologi, denne teknologi kombineret med de eksisterende fordele ved Shell SCGP spildvarmekedel, inkluderer mere end blot et transportsystem, pulveriseret kul under tryk forgasning brænder arrangement, lateral jetbrænder membran type vandvæg, og den intermitterende udledning er blevet fuldt valideret i det eksisterende SCGP-anlæg, såsom moden og pålidelig teknologi, på samme tid fjernede den de eksisterende proceskomplikationer og i syngas-køleren (affaldspande) og filtre, der let mislykkedes, og kombinerede den nuværende eksisterende forgasning teknologi, der er meget udbredt i syntetisk gas slukke proces. Det er ikke kun bevarer den oprindelige Shell SCGP spildvarmekedel af kul karakteristika stærk tilpasningsevne, og evne til at skalere op let, men også absorbere fordelene ved den eksisterende slukke teknologi.

underjordisk kulforgasningredit

underjordisk kulforgasning (UCG) er en industriel forgasningsproces, der udføres i ikke-minerede kulsømme. Det involverer injektion af et gasformigt iltningsmiddel, normalt ilt eller luft, og bringe den resulterende produktgas til overfladen gennem produktionsbrønde boret fra overfladen. Produktgassen kan bruges som kemisk råmateriale eller som brændstof til elproduktion. Teknikken kan anvendes på ressourcer, der ellers ikke er Økonomiske at udvinde. Det tilbyder også et alternativ til konventionelle kulminedrift metoder. Sammenlignet med traditionel kulminedrift og forgasning har UCG mindre miljømæssig og social indvirkning, selvom der findes miljøhensyn, herunder potentialet for akviferforurening.

carbon capture technologyEdit

carbon capture, Udnyttelse og sekvestrering (eller opbevaring) anvendes i stigende grad i moderne kulforgasningsprojekter for at imødegå drivhusgasemissionsproblemet i forbindelse med brugen af kul og kulstofholdige brændstoffer. I denne henseende har forgasning en betydelig fordel i forhold til konventionel forbrænding af udvundet kul, hvor CO2 som følge af forbrænding fortyndes betydeligt med nitrogen og resterende ilt i forbrændingsudstødningen nær omgivende tryk, hvilket gør det relativt vanskeligt, energikrævende og dyrt at fange CO2 (dette er kendt som “efterforbrænding” CO2-opsamling).

ved forgasning tilføres derimod normalt ilt til forgaserne, og lige nok brændstof forbrændes til at give varmen til at forgasne resten; desuden udføres forgasning ofte ved forhøjet tryk. De resulterende syngas er typisk ved højere tryk og fortyndes ikke med nitrogen, hvilket giver mulighed for meget lettere, effektiv og billigere fjernelse af CO2. Forgasning og integreret forgasning kombineret cyklusens unikke evne til let at fjerne CO2 fra syngas inden forbrændingen i en gasturbine (kaldet “forbrænding” CO2-opsamling) eller dens anvendelse i syntese af brændstoffer eller kemikalier er en af dens væsentlige fordele i forhold til konventionelle kuludnyttelsessystemer.

CO2 capture technology optionsEdit

alle kulforgasningsbaserede konverteringsprocesser kræver fjernelse af hydrogensulfid (H2S; en syregas) fra syngaserne som en del af den samlede anlægskonfiguration. Typiske processer til fjernelse af syregas (AGR), der anvendes til forgasningsdesign, er enten et kemisk opløsningsmiddelsystem (f. eks. mdea) eller et fysisk opløsningsmiddelsystem (f.eks. Procesvalg afhænger for det meste af syngas-oprydningskravet og omkostningerne. Konventionelle kemiske / fysiske AGR-processer ved hjælp af MDEA, Rectisol eller Seleksol er kommercielt dokumenterede teknologier og kan konstrueres til selektiv fjernelse af CO2 ud over H2 ‘ er fra en syngasstrøm. Til betydelig opsamling af CO2 fra et forgasningsanlæg (f. eks. > 80%) CO i syngas skal først omdannes til CO2 og hydrogen (H2) via et vand-gas-skift trin opstrøms for AGR-anlægget.

til forgasningsapplikationer eller integreret Forgasningskombineret cyklus (IGCC) er de plantemodifikationer, der kræves for at tilføje evnen til at fange CO2, minimale. Syngas produceret af forgaserne skal behandles gennem forskellige processer til fjernelse af urenheder, der allerede er i gasstrømmen, så alt, hvad der kræves for at fjerne CO2, er at tilføje det nødvendige udstyr, en absorber og regenerator, til dette procestog.

i forbrændingsapplikationer skal der foretages ændringer i udstødningsstakken, og på grund af de lavere koncentrationer af CO2, der findes i udstødningen, kræver meget større mængder total gas forarbejdning, hvilket kræver større og dyrere udstyr.

igcc (Integrated forgasning Combined Cycle) baserede projekter i USA med CO2-opsamling og brug/opbevaring

Mississippi-Kraftens Kemper-projekt blev designet som et igcc-anlæg med brunkulsbrændstof, der genererede en netto 524 MVKRAFT fra syngas, mens den fangede over 65% af CO2 genereret ved hjælp af Seleksol-processen. Teknologien på Kemper-anlægget, Transport-Integrated forgasning (TRIG), blev udviklet og er licenseret af KBR. CO2 vil blive sendt via rørledning til udtømte oliefelter i Mississippi til forbedret oliegenvindingsoperationer. Anlægget gik glip af alle sine mål og planer for “ren kul” generation blev opgivet i Juli 2017. Anlægget forventes kun at brænde naturgas.

Hydrogen Energy California (HECA) vil være en 300mv netto, kul og petroleum koks-drevne IGCC polygenerationsanlæg (producerer brint til både elproduktion og gødning fremstilling). Halvfems procent af den producerede CO2 vil blive fanget (ved hjælp af Rectisol) og transporteret til Elk Hills oliefelt til EOR, hvilket muliggør genopretning af 5 millioner ekstra tønder indenlandsk olie om året. Den 4. Marts 2016 beordrede California Energy Commission, at HECA-ansøgningen skulle afsluttes.

Summit ‘ s Clean Energy Project (TCEP) vil være et kuldrevet, IGCC-baseret 400mv strøm/polygenerationsprojekt (også producerer urinstofgødning), som vil fange 90% af dets CO2 i forbrænding ved hjælp af Rectisolprocessen. CO2, der ikke anvendes til fremstilling af gødning, vil blive brugt til forbedret oliegenvinding i det vestlige Perm-bassin.

planter som Clean Energy Project, der anvender kulstofopsamling og-lagring, er blevet udråbt som en delvis eller midlertidig løsning på reguleringsspørgsmål, hvis de kan gøres økonomisk levedygtige ved forbedret design og masseproduktion. Der har været modstand fra forsyningsregulatorer og skatteydere på grund af øgede omkostninger; og fra miljøforkæmpere som Bill McKibben, der ser enhver Fortsat brug af fossile brændstoffer som kontraproduktiv.