Gaseificação do carvão

Durante a gaseificação do carvão é queimado com oxigênio e vapor de água (vapor de água) ao mesmo tempo, ser aquecidos (e, em alguns casos, pressurizado). Se o carvão é aquecido por fontes de calor externas, o processo é chamado de “alotérmico”, enquanto o processo “autotérmico” assume o aquecimento do carvão através de reações químicas exotérmicas que ocorrem dentro do próprio gasificador. É essencial que o oxidante fornecido seja insuficiente para a oxidação completa (combustão) do combustível. Durante as reações mencionadas, as moléculas de oxigênio e água oxidam o carvão e produzem uma mistura gasosa de dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), vapor de água (H2O) e hidrogênio molecular (H2). (Alguns subprodutos como alcatrão, fenóis, etc. são também possíveis produtos finais, dependendo da tecnologia específica de gaseificação utilizada.) Este processo tem sido realizado in situ dentro de juntas de carvão naturais (referido como gaseificação subterrânea de carvão) e em refinarias de carvão. O produto final desejado é geralmente syngas (ou seja, uma combinação de H2 + CO), mas o gás de carvão produzido também pode ser refinado para produzir quantidades adicionais de H2:

3C (ou seja, carvão) + O2 + H2O → H2 + 3CO

se o refinador quer produzir alcanos (ou seja, o gás de carvão é coletado neste estado e encaminhado para um reator Fischer-Tropsch. Se, no entanto, o hidrogênio é desejada do produto final, o gás de carvão (principalmente o CO do produto) se submete a água a gás de reação de mudança, onde mais de hidrogénio é produzido pela adicionais reação com o vapor de água:

CO + H2O → CO2 + H2

Embora outras tecnologias para gaseificação de carvão existem atualmente, todos empregam, em geral, os mesmos processos químicos. = = Ligações externas = = , “carvão castanho”) que contêm quantidades significativas de água, existem tecnologias em que não é necessário vapor durante a reação, com carvão (Carbono) e oxigênio sendo os únicos reagentes. Além disso, algumas tecnologias de gaseificação de carvão não exigem altas pressões. Alguns utilizam carvão pulverizado como combustível, enquanto outros trabalham com fracções relativamente grandes de carvão. As tecnologias de gaseificação também variam na forma como o sopro é fornecido.

“explosão directa” assume que o carvão e o oxidante são fornecidos uns aos outros dos lados opostos do canal do reactor. Neste caso, o oxidante passa através do coque e (mais provável) cinzas para a zona de reação onde interage com o carvão. O gás quente produzido, em seguida, passa combustível fresco e aquece-lo, enquanto absorve alguns produtos de destruição térmica do combustível, como tars e fenóis. Assim, o gás requer refinamento significativo antes de ser usado na reação de Fischer-Tropsch. Os produtos do refinamento são altamente tóxicos e requerem instalações especiais para sua utilização. Como resultado, a planta que utiliza as tecnologias descritas tem que ser muito grande para ser economicamente eficiente. Uma dessas plantas chamada SASOL está situada na República da África do Sul (RSA). Foi construído devido ao embargo aplicado ao país impedindo-o de importar petróleo e gás natural. A RSA é rica em carvão betuminoso e antracita e foi capaz de organizar o uso do conhecido processo de gaseificação de alta pressão “Lurgi” desenvolvido na Alemanha na primeira metade do século XX.

“explosão invertida” (em comparação com o tipo anterior descrito que foi inventado em primeiro lugar) assume que o carvão e o oxidante são fornecidos do mesmo lado do reactor. Neste caso não há interação química entre carvão e oxidante antes da zona de reação. O gás produzido na zona de reação passa produtos sólidos de gaseificação (coque e cinzas), e o CO2 e H2O contidos no gás são adicionalmente quimicamente restaurados em CO e H2. Em comparação com a tecnologia de” sopro direto”, nenhum subproduto tóxico está presente no gás: aqueles são desativados na zona de reação. Este tipo de gaseificação foi desenvolvido na primeira metade do século 20, juntamente com o “direct sopro”, mas a taxa de produção de gás é significativamente menor do que no “direto soprando” e não houve mais esforços de desenvolvimento de uma “invertido soprando” processos até anos 1980, quando uma investigação Soviética facilidade KATEKNIIUgol’ (R&D Instituto para o desenvolvimento de Kansk-Achinsk carvão campo) começaram R&D atividades para produzir a tecnologia conhecida como “TERMOKOKS-S” o processo. A razão para reavivar o interesse neste tipo de processo de gaseificação é que ele é ecologicamente limpo e capaz de produzir dois tipos de produtos úteis (simultaneamente ou separadamente): gás (combustível ou gás de síntese) e coque de temperatura média. O primeiro pode ser utilizado como combustível para caldeiras a gás e geradores a diesel ou como gás de síntese para a produção de gasolina, etc., este último-como combustível tecnológico na metalurgia, como absorvente químico ou como matéria-prima para briquetes de combustível doméstico. A combustão do gás do produto em caldeiras a gás é ecologicamente mais limpa do que a combustão do carvão inicial. Assim, uma fábrica que utiliza tecnologia de gaseificação com o “sopro invertido” é capaz de produzir dois produtos valiosos dos quais um tem custo de produção relativamente zero, uma vez que este último é coberto pelo preço de mercado competitivo do outro. Como a União Soviética e seu Katekniugol’ deixou de existir, a tecnologia foi adotada pelos cientistas individuais que a desenvolveram originalmente e agora está sendo mais pesquisada na Rússia e comercialmente distribuída em todo o mundo. As plantas industriais que a utilizam agora são conhecidas por funcionar em Ulaan-Baatar (Mongólia) e Krasnoyarsk (Rússia).

Pressurized airflow bed gasification technology created through the joint development between Wison Group and Shell (Hybrid). Por exemplo: Híbrido é um avançado da tecnologia de gaseificação de carvão pulverizado, esta tecnologia combinada com as vantagens existentes de Shell SCGP de resíduos de calor da caldeira, inclui mais do que apenas um sistema de transporte, carvão pulverizado gaseificação pressurizada gravador de arranjo, lateral jet gravador de membrana tipo parede de água, e os intermitentes de descarga foi totalmente validado existentes SCGP planta, tais como maduro e confiável tecnologia, ao mesmo tempo, é removido o processo existente e complicações no syngas cooler (resíduos pan) e filtros que facilmente falhou, e combinado ao atual existente tecnologia de gaseificação que é amplamente utilizada no processo de atenuação de gases sintéticos. Ele não só mantém a caldeira de calor de resíduos da Shell SCGP original de características de carvão de forte adaptabilidade, e capacidade de escalar facilmente, mas também absorver as vantagens da tecnologia de atenuação existente.O artigo principal: gaseificação subterrânea de carvão

gaseificação subterrânea de carvão (UCG) é um processo de gaseificação industrial, que é realizado em veios de carvão não minados. Ele envolve a injeção de um agente oxidante gasoso, geralmente oxigênio ou ar, e trazer o gás do produto resultante para a superfície através de poços de produção perfurados a partir da superfície. O gás do produto pode ser utilizado como matéria-prima química ou como combustível para geração de energia. A técnica pode ser aplicada a recursos que de outra forma não são econômicos para extrair. Ele também oferece uma alternativa aos métodos convencionais de mineração de carvão. Em comparação com a mineração tradicional de carvão e gaseificação, a UCG tem menos impacto ambiental e social, embora existam preocupações ambientais, incluindo o potencial de contaminação de aquíferos.

tecnologia de captura de carbono

captura, utilização e sequestro de carbono (ou armazenamento) está sendo cada vez mais utilizado em projetos modernos de gaseificação de carvão para resolver o problema das emissões de gases de efeito estufa associados com o uso de carvão e combustíveis carbonáceos. A este respeito, a gaseificação tem uma vantagem significativa sobre a combustão convencional de carvão extraído, na qual o CO2 resultante da combustão é consideravelmente diluído pelo azoto e oxigénio residual nos gases de escape de combustão a pressão quase ambiente, tornando-se relativamente difícil, energeticamente intensiva, e dispendioso capturar o CO2 (isto é conhecido como captura de CO2 pós-combustão).

na gaseificação, por outro lado, o oxigênio é normalmente fornecido aos gasificadores e apenas combustível suficiente é queimado para fornecer o calor para gasificar o resto; além disso, a gaseificação é muitas vezes realizada a pressão elevada. O gás de síntese resultante é normalmente a uma pressão mais elevada e não diluído por nitrogênio, permitindo uma remoção muito mais fácil, eficiente e menos dispendiosa de CO2. A capacidade única do ciclo combinado de gaseificação e gaseificação integrada de remover facilmente o CO2 dos gases antes de sua combustão em uma turbina a gás (chamada captura de CO2 “pré-combustão”) ou sua utilização em combustíveis ou síntese de produtos químicos é uma de suas vantagens significativas sobre os sistemas convencionais de utilização de carvão.

tecnologia de captura de CO2 optionsEdit

todos os processos de conversão baseados em gaseificação de carvão requerem a remoção do sulfeto de hidrogênio (H2S; um gás ácido) dos syngas como parte da configuração geral da planta. Os processos típicos de remoção de gás ácido (AGR) utilizados para o projeto de gaseificação são um sistema de solventes químicos (e.g. os sistemas de tratamento de gases de amina baseados em MDEA, por exemplo) ou um sistema de solvente físico (por exemplo, Rectisol ou Selexol). A seleção do processo depende principalmente da necessidade de limpeza de syngas e dos custos. Os processos convencionais de RGA química/física utilizando MDEA, Rectisol ou Selexol são tecnologias comercialmente comprovadas e podem ser projetadas para a remoção seletiva de CO2, além de H2S de um fluxo de syngas. Para a captura significativa de CO2 de uma instalação de gaseificação (ex. > 80%) o CO no gás de síntese deve ser primeiro convertido em CO2 e hidrogénio (H2) através de um deslocamento água-gás (WGS) a montante da Central AGR.

para aplicações de gaseificação, ou ciclo combinado de gaseificação integrada (IGCC), as modificações necessárias para adicionar a capacidade de captura de CO2 são mínimas. O gás de síntese produzido pela gaseificadores precisa ser tratada através de vários processos para a remoção de impurezas, já que o fluxo de gás, de modo que tudo o que é necessário para remover o CO2 é adicionar o equipamento necessário, um absorvente e regenerador, para este processo de trem.

em aplicações de combustão, modificações devem ser feitas na chaminé de escape e devido às concentrações mais baixas de CO2 presentes nos gases de escape, volumes muito maiores de gases totais requerem processamento, necessitando de equipamentos maiores e mais caros.

IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle) based projects in the United States with CO2 capture and use/storageEdit

Mississippi Power’s Kemper Project was designed as a lignite-fuel IGCC plant, generating a net 524 MW of power from syngas, while capture over 65% of CO2 generated using the Selexol process. A tecnologia da instalação Kemper, Transport-Integrated Gasification (TRIG), foi desenvolvida e licenciada pela KBR. O CO2 será enviado por oleoduto para campos de petróleo esgotados no Mississippi para operações de recuperação de petróleo. A fábrica falhou todas as suas metas e os planos para a geração de “carvão limpo” foram abandonados em julho de 2017. Espera-se que a planta continue queimando apenas gás natural.

Hydrogen Energy California (HECA) será uma usina de poligeração IGCC alimentada a carvão e petróleo (produzindo hidrogênio para geração de energia e fabricação de fertilizantes). Noventa por cento do CO2 produzido será capturado (usando Retisol) e transportado para o campo de Petróleo De Elk Hills para EOR, permitindo a recuperação de 5 milhões de barris adicionais de petróleo doméstico por ano. Em 4 de Março de 2016, A Comissão de energia da Califórnia ordenou que o aplicativo HECA fosse encerrado.

Summit’s Texas Clean Energy Project (TCEP) will be a coal-fueled, IGCC-based 400MW power/polygeneration project (also producing urea fertilizer), which will capture 90% of its CO2 in pre-combustion using the Rectisol process. O CO2 não utilizado na fabricação de fertilizantes será usado para a recuperação de petróleo melhorada na Bacia do Permiano Oeste do Texas.Plantas como o projeto de energia limpa do Texas, que empregam captura e armazenamento de carbono, foram consideradas como uma solução parcial, ou provisória, para questões de regulação, se elas podem ser tornadas economicamente viáveis por uma melhor concepção e produção em massa. Houve oposição dos reguladores de serviços públicos e dos contribuintes devido ao aumento de custos; e de ambientalistas como Bill McKibben, que vêem qualquer uso continuado de combustíveis fósseis como contraproducente.