石炭ガス化
Lurgiガス化装置のスキーム
ガス化の間、石炭は酸素と蒸気（水蒸気）で吹き飛ばされ、加熱されます（場合によっては加圧されます）。 石炭が外部熱源によって加熱される場合、プロセスは”allothermal”と呼ばれ、”autothermal”プロセスはガス化炉自体の内部で発生するexothermal化学反応を介して石炭の加熱を前提と 供給される酸化剤は、燃料の完全な酸化（燃焼）には不十分であることが不可欠である。 前述の反応の間、酸素と水分子は石炭を酸化し、二酸化炭素（CO2）、一酸化炭素（CO）、水蒸気（H2O）、および分子水素（H2）のガス状混合物を生成する。 （タール、フェノール類、等のようなある副産物。 利用される特定の気化の技術によってまた可能な最終製品は、ある。 このプロセスは、天然の石炭シーム（地下石炭ガス化と呼ばれる）内および石炭精製所でその場で行われてきた。 所望の最終生成物は、通常、合成ガス（すなわち、H2+COの組み合わせ）であるが、生成された石炭ガスは、さらに精製されて追加量のH2を生成することもで 天然ガス、ガソリン、ディーゼル燃料中に存在する炭化水素）、石炭ガスは、この状態で収集され、フィッシャー-トロプシュ反応器にルーティングされます。 しかし、水素が所望の最終生成物である場合、石炭ガス（主にCO生成物）は、水蒸気との追加反応によってより多くの水素が生成される水ガスシフト反応を経る：
CO+H2O→CO2+H2
石炭ガス化のための他の技術は現在存在しているが、一般的にはすべて同じ化学プロセスを採用している。 低品位の石炭（すなわち かなりの量の水を含む「茶色の石炭」）、反応中に蒸気を必要とせず、石炭（炭素）と酸素が唯一の反応物である技術がある。 また、石炭ガス化技術の中には高圧を必要としないものもあります。 他の人が石炭の比較的大きな画分で動作しながら、いくつかは、燃料として微粉炭を利用しています。 ガス化の技術はまた吹くことが供給される方法で変わる。
“直接吹き付け”は、石炭と酸化剤が反応器チャネルの反対側から互いに向かって供給されていることを前提としています。 この場合、酸化剤はコークスを通過し、（より多くの可能性が高い）灰は石炭と相互作用する反応ゾーンに入る。 生成された高温ガスは、新鮮な燃料を通過し、タールおよびフェノールなどの燃料の熱破壊のいくつかの生成物を吸収しながらそれを加熱する。 従って、ガスはFischer-Tropschの反作用で使用される前に重要な精錬を要求する。 洗練された製品は非常に有毒であり、その利用のために特別な設備を必要とする。 その結果、記載された技術を利用するプラントは、経済的に効率的であるためには非常に大きくなければならない。 サソルと呼ばれるそのような植物の一つは、南アフリカ共和国（RSA）に位置しています。 これは、石油や天然ガスの輸入を防止する国に適用される禁輸措置のために建設されました。 RSAは瀝青炭と無煙炭が豊富で、20世紀前半にドイツで開発されたよく知られた高圧”Lurgi”ガス化プロセスの使用を手配することができました。
“逆吹き”（最初に発明された前のタイプと比較して）は、石炭と酸化剤が反応器の同じ側から供給されることを前提としています。 この場合、反応ゾーンの前に石炭と酸化剤との間に化学的相互作用はない。 反応ゾーンで生成されたガスは、ガス化の固体生成物（コークスと灰）を通過し、ガス中に含まれるCO2とH2Oはさらに化学的にCOとH2に復元されます。 「直接吹く」技術と比較して、有毒な副産物はガスにありません:それらは反作用の地帯で不具になります。 このタイプのガス化は20世紀前半に”直接吹き”とともに開発されたが、その中のガス生産率は”直接吹き”のそれよりも著しく低く、ソ連の研究施設Katekniuugol’（R&D Kansk-Achinsk炭田開発研究所）が現在”TERMOKOKS-S”プロセスとして知られている技術を生産するためにR&Dの活動を開始した1980年代まで”逆吹き”プロセスを開発する努力はなかった。 このタイプのガス化プロセスへの関心を復活させる理由は、生態学的に清潔で、ガス（可燃性または合成ガス）と中温コークスの2つのタイプの有用な製 前者は、ガスボイラーやディーゼル発電機の燃料として、またはガソリンなどを製造するための合成ガスとして使用することができる。、後者-冶金における技術的燃料として、化学吸収剤として、または家庭用燃料練炭の原料として。 ガスボイラーにおける生成ガスの燃焼は、初期石炭の燃焼よりも生態学的にきれいである。 このように、”逆吹き”によるガス化技術を利用したプラントは、後者が他方の競争力のある市場価格でカバーされているため、生産コストが比較的ゼロである二つの貴重な製品を生産することができる。 ソ連とそのKATEKNIIUgol’が存在しなくなったように、技術はもともとそれを開発し、現在はさらにロシアで研究され、商業的に世界中に配布されている個々の科学者に それを利用した産業工場は現在、ウランバートル（モンゴル）とクラスノヤルスク（ロシア）で機能することが知られています。
ウィソングループとシェル（ハイブリッド）の共同開発により生み出された加圧気流床ガス化技術。 例えば: ハイブリッドは、高度な微粉炭ガス化技術であり、シェルSCGP廃熱ボイラーの既存の利点と組み合わせたこの技術は、単に搬送システム、微粉炭加圧ガス化バー 合成ガスで広く使用されているガス化技術は、プロセスを急冷します。 それはだけでなく、強い適応性の石炭の特徴の元の貝SCGPの不用な熱ボイラー、および容易に拡大する機能を保ちますがまた既存のの利点を吸収します
地下石炭ガス化編集
地下石炭ガス化（UCG）は、非採掘炭層で行われる工業用ガス化プロセスです。 これは、ガス状酸化剤、通常は酸素または空気の注入、および表面から掘削された生産井戸を介して表面に得られた製品ガスをもたらすことを含む。 生成ガスは、化学原料として、または発電用の燃料として使用することができる。 この技術は、そうでなければ抽出するのが経済的ではない資源に適用することができる。 それはまた慣習的な石炭採掘方法に代わりを提供する。 従来の石炭採掘およびガス化と比較して、UCGは、帯水層汚染の可能性を含む環境上の懸念が存在するにもかかわらず、環境および社会的影響が少ない。
炭素捕獲技術編集
炭素捕獲、利用、隔離（または貯蔵）は、石炭および炭素質燃料の使用に関連する温室効果ガス排出の懸念に対処するために、現代の石炭ガス化プロジェクトでますます利用されている。 この点で、ガス化は、燃焼から生じるCO2が周囲圧力に近い燃焼排気中の窒素と残留酸素によってかなり希釈され、CO2を捕捉することが比較的困難でエネルギー集約的であり、CO2を捕捉することが比較的困難である（これは”燃焼後”CO2捕捉として知られている）。
一方、ガス化では、通常、ガス化器に酸素が供給され、残りの部分をガス化するための熱を提供するのに十分な燃料だけが燃焼されます; さらに、ガス化は、多くの場合、高圧で行われます。 得られた合成ガスは、典型的にはより高い圧力であり、窒素によって希釈されず、CO2のはるかに容易で効率的で安価な除去を可能にする。 ガス化と統合ガス化コンバインドサイクルは、ガスタービンで燃焼する前に合成ガスからCO2を容易に除去する独自の能力（”前燃焼”CO2捕捉と呼ばれる）、または燃料または化学物質合成に使用することは、従来の石炭利用システムよりも大きな利点の一つである。
CO2捕捉技術オプション編集
すべての石炭ガス化ベースの変換プロセスでは、プラント全体の構成の一部として、合成ガスから硫化水素（h2S;酸性ガス）を除去する必要があります。 ガス化設計に使用される典型的な酸性ガス除去（AGR）プロセスは、化学溶媒システム（例えば、化学溶媒システム）のいずれかである。 例えば、ＭＤＥＡに基づくアミンガス処理系）または物理溶媒系（例えば、ＲｅｃｔｉｓｏｌまたはＳｅｌｅｘｏｌ）が挙げられる。 プロセスの選択は、主に合成ガスのクリーンアップ要件とコストに依存します。 MDEA、RectisolまたはSelexolを使用して慣習的な化学/物理的なAGRプロセスは商業的に証明された技術で、syngasの流れからのH2Sに加えて二酸化炭素の選択的な取 ガス化の植物からの二酸化炭素の重要な捕獲のため（例えば >80%)合成ガス中のCOは、まずAGRプラントの上流の水-ガスシフト(WGS)ステップを介してCO2および水素(H2)に変換する必要があります。
ガス化用途、または統合ガス化コンバインドサイクル（IGCC）の場合、CO2を捕捉する能力を追加するために必要なプラントの変更は最小限です。 ガス化装置によって生成された合成ガスは、すでにガス流中の不純物を除去するための様々なプロセスを介して処理する必要があるため、CO2を除去す
燃焼用途では、排気スタックに変更を加える必要があり、排気中に存在するCO2の濃度が低いため、総ガス量がはるかに多く、処理が必要であり、より大規模で高価な装置が必要である。
CO2回収/貯蔵による米国のIGCC（Integrated Gasification Combined Cycle）ベースのプロジェクト
Mississippi PowerのKemperプロジェクトは、亜炭燃料IGCCプラントとして設計され、合成ガスから純524MWの電力を生成し、Selexolプロセスを使用して生成されたCO2の65%以上を回収しました。 Kemper施設の技術であるTransport-Integrated Gasification(TRIG)は、KBRによって開発され、ライセンスされています。 CO2は、強化された石油回収作業のためにミシシッピ州の枯渇した油田にパイプラインによって送信されます。 発電所はすべての目標を逃し、「クリーン石炭」発電の計画は2017年7月に放棄されました。 工場は、天然ガスのみを燃焼先に行くことが期待されています。
Hydrogen Energy California（HECA）は、300MWの純、石炭および石油コークス燃料のIGCC多世代発電プラント（発電および肥料製造の両方のために水素を生産）となります。 生産されたCO2の90％は（レクチゾルを使用して）捕獲され、Eorのためにエルクヒルズ油田に輸送され、年間5百万バレルの国内石油の回収が可能になります。 2016年3月4日、カリフォルニア州エネルギー委員会はHECAの申請を終了するよう命じた。
SummitのTexas Clean Energy Project（TCEP）は、石炭を燃料としたIGCCベースの400MWの電力/多世代化プロジェクト（尿素肥料も生産）であり、Rectisolプロセスを使用した前燃焼でCO2の90％を 肥料製造に使用されていないCO2は、西テキサスペルム紀盆地での石油回収の強化に使用されます。
Texas Clean Energy Projectのように、炭素の捕獲と貯蔵を採用するプラントは、設計と大量生産の改善によって経済的に実行可能にすることができれば、規制問題の 化石燃料の継続的な使用を逆効果と見なしているBill McKibbenのような環境保護主義者からは、コストの増加による公益規制当局や評価者からの反対があ
