Kolförgasning

under förgasning blåses kolet igenom med syre och ånga (vattenånga) samtidigt som det värms upp (och i vissa fall trycksatt). Om kolet värms upp av externa värmekällor kallas processen” allotermisk”, medan” autotermisk ” process förutsätter uppvärmning av kolet via exotermiska kemiska reaktioner som förekommer inuti förgasaren själv. Det är viktigt att det tillförda oxidationsmedlet är otillräckligt för fullständig oxidering (förbränning) av bränslet. Under de nämnda reaktionerna oxiderar syre-och vattenmolekylerna kolet och producerar en gasformig blandning av koldioxid (CO2), kolmonoxid (CO), vattenånga (H2O) och molekylärt väte (H2). (Vissa biprodukter som tjära, fenoler etc. är också möjliga slutprodukter, beroende på den specifika förgasningsteknik som används.) Denna process har genomförts in situ inom naturliga kolsömmar (kallad underjordisk kolförgasning) och i kolraffinaderier. Den önskade slutprodukten är vanligtvis syngas (dvs. en kombination av H2 + CO), men den producerade kolgasen kan också förfinas ytterligare för att producera ytterligare kvantiteter av H2:

3C (dvs. kol) + O2 + H2O bisexuell H2 + 3CO

om raffinören vill producera alkaner (dvs., kolväten närvarande i naturgas, bensin och dieselbränsle) samlas kolgasen i detta tillstånd och dirigeras till en Fischer-Tropsch-reaktor. Om emellertid väte är den önskade slutprodukten, genomgår kolgasen (främst CO-produkten) vattengasförskjutningsreaktionen där mer väte produceras genom ytterligare reaktion med vattenånga:

CO + H2O oz.CO2 + H2

även om andra tekniker för kolförgasning för närvarande finns, använder alla i allmänhet samma kemiska processer. För KOL av låg kvalitet (dvs., “bruna kol”) som innehåller betydande mängder vatten finns det tekniker där ingen ånga krävs under reaktionen, med kol (kol) och syre som de enda reaktanterna. Dessutom kräver vissa kolförgasningstekniker inte höga tryck. Vissa använder pulveriserat kol som bränsle medan andra arbetar med relativt stora fraktioner av kol. Förgasningsteknik varierar också i hur blåsningen levereras.

“direktblåsning” förutsätter att kolet och oxidationsmedlet tillförs mot varandra från motsatta sidor av reaktorkanalen. I detta fall passerar oxidationsmedlet genom koks och (mer sannolikt) aska till reaktionszonen där den interagerar med kol. Den heta gasen som produceras passerar sedan färskt bränsle och värmer det medan det absorberar vissa produkter av termisk förstöring av bränslet, såsom tjära och fenoler. Således kräver gasen betydande raffinering innan den används i Fischer-Tropsch-reaktionen. Förädlingsprodukter är mycket giftiga och kräver speciella anläggningar för deras användning. Som ett resultat måste anläggningen som använder den beskrivna tekniken vara mycket stor för att vara ekonomiskt effektiv. En av sådana växter som heter SASOL ligger i Republiken Sydafrika (RSA). Det byggdes på grund av embargo som tillämpades på landet och hindrade det från att importera olja och naturgas. RSA är rik på bituminöst kol och antracit och kunde ordna användningen av den välkända högtrycks “Lurgi” förgasningsprocess som utvecklats i Tyskland under första hälften av 20-talet.

“omvänd blåsning” (jämfört med den tidigare beskrivna typen som uppfanns först) förutsätter att kolet och oxidationsmedlet levereras från samma sida av reaktorn. I detta fall finns det ingen kemisk interaktion mellan kol och oxidationsmedel före reaktionszonen. Gasen som produceras i reaktionszonen passerar fasta produkter av förgasning (koks och aska), och CO2 och H2O som finns i gasen återställs dessutom kemiskt till CO och H2. Jämfört med” direktblåsningstekniken ” finns inga giftiga biprodukter i gasen: de är inaktiverade i reaktionszonen. Denna typ av förgasning har utvecklats under första hälften av 20-talet, tillsammans med “direkt blåser”, men graden av gasproduktion i det är betydligt lägre än i “direkt blåser” och det fanns inga ytterligare ansträngningar för att utveckla “omvänd blåser” processer fram till 1980-s när en sovjetisk forskningsanläggning KATEKNIIUgol’ (r&D Institutet för att utveckla Kansk-Achinsk kolfält) började r&d aktiviteter för att producera den teknik som nu kallas “TERMOKOKS-S” process. Anledningen till att återuppliva intresset för denna typ av förgasningsprocess är att den är ekologiskt ren och kan producera två typer av användbara produkter (samtidigt eller separat): gas (antingen brännbar eller syngas) och medeltemperaturkoks. Den förstnämnda kan användas som bränsle för gaspannor och dieselgeneratorer eller som syngas för att producera bensin etc., den senare – som ett tekniskt bränsle inom metallurgi, som kemiskt absorberande eller som råmaterial för hushållsbränslebriketter. Förbränning av produktgasen i gaspannor är ekologiskt renare än förbränning av initialt kol. Således kan en anläggning som använder förgasningsteknik med” omvänd blåsning ” producera två värdefulla produkter, varav en har relativt noll produktionskostnad eftersom den senare täcks av konkurrenskraftigt marknadspris för den andra. När Sovjetunionen och dess KATEKNIIUgol upphörde att existera antogs tekniken av de enskilda forskarna som ursprungligen utvecklade den och forskas nu vidare i Ryssland och distribueras kommersiellt över hela världen. Industrianläggningar som använder den är nu kända för att fungera i Ulaan-Baatar (Mongoliet) och Krasnoyarsk (Ryssland).

trycksatt luftflödesbäddförgasningsteknik skapad genom gemensam utveckling mellan Wison Group och Shell (Hybrid). Exempelvis: Hybrid är en avancerad pulveriserad kolförgasningsteknik, denna teknik i kombination med de befintliga fördelarna med Shell SCGP spillvärmepanna, innehåller mer än bara ett transportsystem, pulveriserad koltrycksförgasningsbrännare arrangemang, lateral jetbrännare membran typ vattenvägg och den intermittenta urladdningen har validerats fullständigt i den befintliga SCGP-anläggningen, såsom mogen och pålitlig teknik, Samtidigt tog den bort de befintliga processkomplikationer och i syngas-kylaren (avfallspanna) och filter som lätt misslyckades och kombinerade den nuvarande befintliga förgasning teknik som ofta används i syntetisk gas släcka processen. Det behåller inte bara den ursprungliga Shell SCGP spillvärmepanna av kol egenskaper stark anpassningsförmåga, och förmåga att skala upp lätt, men också absorbera fördelarna med den befintliga släcka teknik.

underjordisk kolförgasningredigera

underjordisk kolförgasning (UCG) är en industriell förgasningsprocess som utförs i icke-minerade kolsömmar. Det innebär injektion av ett gasformigt oxidationsmedel, vanligtvis syre eller luft, och bringar den resulterande produktgasen till ytan genom produktionsbrunnar borrade från ytan. Produktgasen kan användas som ett kemiskt råmaterial eller som bränsle för kraftproduktion. Tekniken kan tillämpas på resurser som annars inte är ekonomiska att extrahera. Det erbjuder också ett alternativ till konventionella kolbrytningsmetoder. Jämfört med traditionell kolbrytning och förgasning har UCG mindre miljömässiga och sociala konsekvenser, även om miljöhänsyn finns, inklusive potentialen för akviferförorening.

carbon capture technologyEdit

carbon capture, utnyttjande, och kvarstad (eller lagring) används alltmer i moderna kol förgasning projekt för att ta itu med utsläppen av växthusgaser oro i samband med användning av kol och kolhaltiga bränslen. I detta avseende har förgasning en betydande fördel jämfört med konventionell förbränning av utvunnet kol, där CO2 som härrör från förbränning späds avsevärt av kväve och kvarvarande syre i förbränningsavgasen nära omgivande tryck, vilket gör det relativt svårt, energiintensivt och dyrt att fånga CO2 (detta kallas “efterförbränning” CO2-infångning).

vid förgasning tillförs å andra sidan syre normalt till förgasarna och bara tillräckligt med bränsle förbränns för att ge värmen för att förgasa resten; dessutom utförs förgasning ofta vid förhöjt tryck. Den resulterande syngasen är typiskt vid högre tryck och inte utspädd med kväve, vilket möjliggör mycket enklare, effektiv och billigare avlägsnande av CO2. Förgasning och integrerad förgasning kombinerad cykels unika förmåga att enkelt ta bort CO2 från syngasen före förbränning i en gasturbin (kallad “förbränning” CO2-infångning) eller dess användning i bränslen eller kemikaliesyntes är en av dess betydande fördelar jämfört med konventionella kolutnyttjande system.

CO2 capture technology optionsEdit

alla kolförgasningsbaserade omvandlingsprocesser kräver avlägsnande av vätesulfid (H2S; en sur gas) från syngasen som en del av den totala anläggningskonfigurationen. Typiska syragasavlägsnande (AGR) processer som används för förgasningsdesign är antingen ett kemiskt lösningsmedelssystem (t. ex., amingasbehandlingssystem baserade på MDEA, till exempel) eller ett fysiskt lösningsmedelssystem (t.ex. Rectisol eller Selexol). Processval är mestadels beroende av syngas rensning krav och kostnader. Konventionella kemiska / fysiska AGR-processer med MDEA, Rectisol eller Selexol är kommersiellt beprövade tekniker och kan utformas för selektiv avlägsnande av CO2 utöver H2S från en syngasström. För betydande avskiljning av CO2 från en förgasningsanläggning (t. ex. > 80%) CO i syngas måste först omvandlas till CO2 och väte (H2) via ett vatten-gas-Skift (WGS) steg uppströms AGR-anläggningen.

för förgasningsapplikationer, eller integrerad förgasning kombinerad cykel (IGCC), är de anläggningsändringar som krävs för att lägga till förmågan att fånga CO2 minimal. De syngas som produceras av förgasarna måste behandlas genom olika processer för avlägsnande av föroreningar som redan finns i gasströmmen, så allt som krävs för att avlägsna CO2 är att lägga till nödvändig utrustning, en absorberare och regenerator, till detta procesståg.

i förbränningstillämpningar måste ändringar göras i avgasstacken och på grund av de lägre koncentrationerna av CO2 som finns i avgaserna kräver mycket större volymer Total gas bearbetning, vilket kräver större och dyrare utrustning.

IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle)-baserade projekt i USA med CO2 capture and use/storageEdit

Mississippi Powers Kemper-projekt designades som en brunkolsbränsle IGCC-anläggning, som genererade en netto 524 MW kraft från syngas, samtidigt som över 65% av CO2 genererades med Selexol-processen. Tekniken vid Kemper-anläggningen, Transport-Integrated förgasning (TRIG), har utvecklats och licensierats av KBR. CO2 kommer att skickas via rörledning till utarmade oljefält i Mississippi för förbättrad oljeåtervinningsverksamhet. Anläggningen missade alla sina mål och planer för “ren kol” generation övergavs i juli 2017. Anläggningen förväntas fortsätta att bränna naturgas endast.

Hydrogen Energy California (HECA) kommer att vara en 300MW nät, kol och petroleumkoks-drivna IGCC polygeneration plant (producerar väte för både kraftproduktion och gödseltillverkning). Nittio procent av den CO2 som produceras kommer att fångas (med Rectisol) och transporteras till Elk Hills oljefält för EOR, vilket möjliggör återvinning av 5 miljoner ytterligare fat inhemsk olja per år. Den 4 mars 2016 beordrade California Energy Commission att HECA-ansökan skulle avslutas.

Summit ‘ s Texas Clean Energy Project (TCEP) kommer att vara ett kolbränt, IGCC-baserat 400mW power/polygeneration-projekt (som också producerar ureagödsel), som kommer att fånga 90% av dess CO2 vid förbränning med Rectisol-processen. CO2 som inte används vid tillverkning av gödselmedel kommer att användas för förbättrad oljeåtervinning i västra Texas Permian Basin.

växter som Texas Clean Energy Project som använder kolavskiljning och lagring har blivit utrustade som en partiell eller tillfällig lösning på regleringsfrågor om de kan göras ekonomiskt lönsamma genom förbättrad design och massproduktion. Det har varit motstånd från verktygsregulatorer och räntebetalare på grund av ökade kostnader; och från miljöaktivister som Bill McKibben, som ser All fortsatt användning av fossila bränslen som kontraproduktiv.