Procesul Karrick
Procesul Karrick este un proces de carbonizare la temperare scăzută (în engleză low-temperature carbonization, LTC) și piroliza materialelor carbonice. Deși este destinat în principal carbonizării cărbunelui , acesta poate fi utilizat și pentru tratamentul șistului bituminos , lignitului sau a oricărui material carbonic. Aceste materiale sunt încălzite de la 450 la 700 ° C în absența aerului pentru distilarea combustibililor sintetici - ulei neconvențional și syngas . Procesul ar putea fi utilizat pentru lichefierea cărbunelui , precum și pentru producerea de semicoke . Această tehnică a fost dezvoltată de specialistul bituminos scitic Lewis Cass Karrick de la United States Bureau of Mines în anii 1920.
Istorie
Procesul Karrick a fost inventat de americanul Lewis Cass Karrick în anii 1920. Deși Karrick nu a inventat carbonizarea la temperaturi scăzute a cărbunelui ca atare, el a perfecționat tehnologiile existente dând naștere procesului Karrick. [1] Replica utilizată pentru procesul Karrick s-a bazat pe retorta Nevada-Texas-Utah , utilizată pentru extracția șistului petrolier . [2]
În 1935, în laboratorul său de cercetare a cărbunelui de la Universitatea din Utah a fost construită o instalație pilot de carbonizare Karrick la temperatură scăzută. [3] Stații de tratare de dimensiuni comerciale au fost puse în funcțiune în anii 1930 în Colorado , Utah și Ohio . În timpul celui de-al doilea război mondial, o unitate de tracțiune similară a fost pusă în funcțiune de către Marina Statelor Unite . [3] În Australia, în timpul celui de-al doilea război mondial, plantele de proces Karrick au fost folosite pentru extracția șistului petrolier în New South Wales. În anii 1950-1970, tehnologia a fost utilizată de Compania Rexco la uzina Snibston din Coalville din Leicestershire (Anglia) . [2]
Proces
Procesul Karrick este un proces de carbonizare la temperatură scăzută, care folosește o retortă etanșă la aer. [4] Pentru producția la scară comercială, a fost utilizată o replică de aproximativ 90 cm în diametru și 6 m înălțime. Procesul de carbonizare a durat aproximativ 3 ore. [5]
Aburul supraîncălzit este injectat continuu din partea superioară a retortului umplut cu carbon. La început, în contact cu cărbunele rece, aburul se condensează în apă, acționând ca un agent de curățare. Pe măsură ce temperatura cărbunelui crește, începe distilarea distructivă . [3] Cărbunele este încălzit de la 450 la 700 ° C în absența aerului. Temperatura de carbonizare este mai mică decât cea de la 800 la 1.000 ° C pentru producerea de cocs metalurgic. Temperatura mai scăzută optimizează producția de gudroane de cărbune mai bogate în hidrocarburi, care sunt mai ușoare decât gudronul de cărbune normal și, prin urmare, potrivite pentru conversia în combustibili. [4] Apa, petrolul, gudronul de cărbune și syngas rezultate scapă din retortă prin supapele de ieșire inferioare. Reziduul ( cărbune sau semicoc) rămâne în replică. [3] În timp ce lichidele produse sunt în mare parte un subprodus, semicoca este principalul produs, un cărbune solid, fără fum. [6]
Procesul de carbonizare Karrick la temperatură scăzută nu generează dioxid de carbon , dar produce de fapt o cantitate semnificativă de monoxid de carbon .
Produse
În procesul Karrick, 1 tonă scurtă (907 kg) de cărbune produce până la 1 butoi de petrol și gudron de cărbune (12% în greutate) și produce 85 m³ de gaz iluminant și 680 kg de cărbune solid sau semicoc fără fum. o tonă metrică, 0,175 m³ de gudron de petrol și cărbune, 95 m³ de gaz și 750 kg de semicoc). [3] [4] Randamentele volumice de aproximativ 25% benzină , 10% kerosen și 20% păcură de bună calitate sunt realizabile din cărbune. [ necesită citare ] Benzina obținută din cărbune prin procesul Karrick combinată cu crăparea și rafinarea este egală ca calitate cu benzina cu plumb tetraetil . [3] [7] Se dezvoltă mai multă putere în motoarele cu ardere internă și se poate realiza o creștere a consumului de combustibil de aproximativ 20% în condiții de funcționare identice. [2]
Semicoke poate fi utilizat pentru încălzirea cazanelor și cărbunele de cocsificare în topitorii de oțel generează mai multă căldură decât cărbunele brut și poate fi transformat în gaz de apă . La rândul său, gazul apei poate fi transformat în gaz petrolier prin procesul Fischer-Tropsch . [4] Iluminatorul cu gaz de carbonizare Karrick la temperatură scăzută generează un conținut mai mare de energie decât gazul natural . Zgurile fenolice sunt utilizate de industria chimică ca materii prime pentru materialele plastice etc. Electricitatea poate fi cogenerată la costul nominal al echipamentului. [2]
Sustenabilitate economică
Uleiurile, inclusiv petrolul, au fost extrase de mult timp din cărbune. Unitățile de producție s-au închis în anii 1880 pur și simplu pentru că țițeiul a devenit mai ieftin decât lichefierea cărbunelui. Cu toate acestea, capacitatea de producție în sine nu a dispărut niciodată. Opt ani de testare a instalațiilor pilot de către Karrick arată că statele, orașele mari și chiar orașele mai mici ar putea să-și fabrice propriul gaz și să-și producă propria electricitate. [3]
O fabrică de petrol și o rafinărie de 30 de tone vor arăta un profit peste costurile de exploatare și de capital, iar produsele se vor vinde la prețuri atractive pentru produse echivalente. Sectorul privat nu ar trebui să solicite subvenții, dar nu în concurență cu cei care „degresează” petrolul din cărbune și vând combustibil rezidual fără fum centralelor electrice. [2]
Cel mai ieftin combustibil lichid produs din cărbune va apărea atunci când este tratat prin carbonizare la temperaturi scăzute atât pentru combustibilii lichizi, cât și pentru electricitate. Ca produs terțiar al procesului de distilare a cărbunelui, electricitatea poate fi generată cu un cost minim al echipamentului. O instalație de carbonizare Karrick la temperatură scăzută, cu o capacitate zilnică de 1 kiloton de cărbune, produce suficient abur pentru a genera 100.000 kilowați-oră de energie electrică, fără costuri suplimentare care depășesc investiția de capital pentru echipamente electrice și pierderea temperaturii aburului pe măsură ce trece. . [2] Costul procesului pentru abur ar putea fi redus, deoarece acest abur ar putea fi derivat din capacitatea de vârf a cazanelor sau a turbinelor din centralele electrice. În consecință, combustibilul pentru abur și supraîncălzire ar fi redus în cost. [2]
Avantaje și dezavantaje
Comparativ cu procesul Bergius , procesul Karrick este mai ieftin, necesită mai puțină apă și distruge mai puțină valoare termică (o jumătate din cea a procesului Bergius). [2] Combustibilul semicoc fără fum, atunci când este ars într-un grătar deschis sau cazan, asigură cu 20-25% mai multă căldură decât cărbunele brut. [3] Se așteaptă ca gazul iluminant să furnizeze mai multă căldură decât gazul natural pe unitate de căldură conținută din cauza cantității mai mari de carbon combinat și a diluției mai mici a gazelor arse cu vapori de apă. [2]
Notă
- ^ Elliot Maynard, Transformarea biosferei globale , Editura ceasornicar, 2000, p. 109, ISBN 978-0-9721713-1-1 . Adus la 7 aprilie 2009 .
- ^ a b c d e f g h i Alan Harris, Impactul unui sistem de comercializare a emisiilor asupra industriei combustibililor și energiei. Trimiterea la ancheta Senatului privind combustibilul și energia ( PDF ), Senatul. Parlamentul Australiei, 29 august 2008, pp. 2; 7; 10-12. Adus la 4 iulie 2009 (arhivat din original la 2 octombrie 2009) .
- ^ a b c d e f g h Herbert E. Striner, O analiză a industriei cărbunelui bituminos în termeni de aprovizionare totală cu energie și un program de petrol sintetic , Editura Ayer, 1979, pp. 201–206, ISBN 978-0-405-12016-9 . Accesat la 4 iulie 2009 .
- ^ a b c d James G. Speight, Manualul combustibililor sintetici: proprietăți, proces și performanță , McGraw-Hill Professional, 2008, pp. 9; 25, ISBN 978-0-07-149023-8 . Accesat la 4 iulie 2009 .
- ^ William A. Larsen, Stutz Clifford N., Design of Plant for Low Temperature Carbonization of Utah Coal by Karrick Process , University of Utah , 14 mai 1932.
- ^ Mikael Höök, Aleklett Kjell, O revizuire asupra cărbunelui la combustibili lichizi și consumul său de cărbune ( PDF ), în International Journal of Energy Research , vol. 33, Wiley InterScience, 2009. Accesat la 4 iulie 2009 (arhivat din original la 21 februarie 2010) .
- ^ Danny Stewart, Rolul combustibililor alternativi. Trimiterea la ancheta Senatului privind combustibilul și energia ( PDF ), Senatul. Parlamentul Australiei, 2008, p. 29. Accesat la 4 iulie 2009 (arhivat din original la 2 octombrie 2009) .
Elemente conexe
linkuri externe
- ( RO ) O modalitate magică de a face miliarde (revista TIME, februarie 2006)
- (EN) China va investi 128 de miliarde de dolari pentru a dezvolta combustibili sintetici pe bază de cărbune („China va investi 128 de miliarde de dolari pentru a dezvolta combustibili sintetici pe bază de cărbune”)
- (EN) Forța militarilor de a transforma cărbunele în combustibil cu viteză ridicată („Forța armatei de a transforma cărbunele în combustibil ia Associated Press (piciorul))
- ( EN ) Universitatea Princeton: Eficiență sporită a combustibililor auto și combustibili sintetici; Alternative pentru reducerea importurilor de petrol (PDF) ("Universitatea Princeton: Eficiență crescută a combustibililor auto și sintetici; Alternative pentru reducerea importurilor de petrol")
- ( RO ) Programul Bureau of Mines Synthetic Liquid Combustibles Program 1944-55 - Partea 1: Petrol din cărbune („ The Bureau of Mines Synthetic Liquid Combustibles Program 1944-55 - Part 1: Oil from Coal ”)
- ( RO ) Primele zile ale cercetării cărbunelui pe site-ul web al Departamentului Energiei din SUA .
