φ2.0-3Q einstufige Kohle Gasfier 1900-2800NM3 / H Antihaft-Steinkohle, Anthrazit, Koks

φ2.0-3Q einstufige Kohle Gasfier 1900-2800NM3 / H Antihaft-Steinkohle, Anthrazit, Koks

1. Beschreibung

Die Kohlevergasung ist der Prozess der Herstellung von Synthesegas - einer Mischung, die hauptsächlich aus Kohlenmonoxid (CO), Wasserstoff (H ₂ ), Kohlendioxid (CO ₂ ), Methan (CH ₄ ) und Wasserdampf (H ₂ O) besteht - aus Kohle und Wasser , Luft und / oder Sauerstoff.

Historisch gesehen wurde Kohle mithilfe früher Technologie vergast, um Kohlegas (auch bekannt als "Stadtgas") zu erzeugen , das ein brennbares Gas ist, das traditionell für kommunale Beleuchtung und Heizung verwendet wird, bevor die Produktion von Erdgas im industriellen Maßstab beginnt.

In der gegenwärtigen Praxis werden Kohlevergasungen in großem Maßstab in erster Linie zur Stromerzeugung eingesetzt, beispielsweise in Gaskombikraftwerken mit integrierter Vergasung , zur Herstellung chemischer Rohstoffe oder zur Herstellung von synthetischem Erdgas. Der aus der Kohlevergasung gewonnene Wasserstoff kann für verschiedene Zwecke verwendet werden, z. B. zur Herstellung von Ammoniak , zur Energieerzeugung mit Wasserstoff oder zur Aufwertung fossiler Brennstoffe.

Alternativ kann aus Kohle gewonnenes Synthesegas durch zusätzliche Behandlung über das Fischer-Tropsch-Verfahren in Transportkraftstoffe wie Benzin und Diesel oder in Methanol umgewandelt werden, das selbst als Transportkraftstoff oder Kraftstoffzusatz verwendet werden kann oder durch das Benzin in Benzin umgewandelt werden kann Methanol zu Benzin verarbeiten. Methan aus der Kohlevergasung kann in LNG umgewandelt werden, um als Kraftstoff im Transportsektor verwendet zu werden

2. Prozess

Bei der Vergasung wird die Kohle mit Sauerstoff und Wasserdampf (Wasserdampf) durchgebrannt und dabei ebenfalls erhitzt (und teilweise unter Druck gesetzt). Wenn die Kohle durch externe Wärmequellen erhitzt wird, wird der Prozess "allotherm" genannt, während der "autotherme" Prozess die Erwärmung der Kohle durch exotherme chemische Reaktionen im Inneren des Vergasers selbst annimmt. Es ist wichtig, dass das zugeführte Oxidationsmittel für eine vollständige Oxidation (Verbrennung) des Brennstoffs nicht ausreicht. Während der genannten Reaktionen oxidieren Sauerstoff- und Wassermoleküle die Kohle und erzeugen ein gasförmiges Gemisch aus Kohlendioxid (CO ₂ ), Kohlenmonoxid (CO), Wasserdampf (H ₂ O) und molekularem Wasserstoff (H ₂ ). (Einige Nebenprodukte wie Teer, Phenole usw. sind ebenfalls mögliche Endprodukte, abhängig von der spezifischen Vergasungstechnologie.) Dieses Verfahren wurde in situ in natürlichen Kohleflözen (als unterirdische Kohlevergasung bezeichnet ) und in Kohle durchgeführt Raffinerien. Das gewünschte Endprodukt ist üblicherweise Syngas (dh eine Kombination von H ₂ + CO), aber das erzeugte Kohlegas kann auch weiter raffiniert werden, um zusätzliche Mengen an H ₂ zu erzeugen:

3C (dh Kohle) + O ₂ + H ₂ O → H ₂ + 3 CO

Wenn der Refiner Alkane (dh Kohlenwasserstoffe, die in Erdgas , Benzin und Dieselkraftstoff vorhanden sind ) erzeugen möchte , wird das Kohlegas in diesem Zustand gesammelt und zu einem Fischer-Tropsch-Reaktor geleitet. Wenn jedoch Wasserstoff das gewünschte Endprodukt ist, durchläuft das Kohlegas (hauptsächlich das CO-Produkt) die Wassergas-Shift-Reaktion, wobei durch zusätzliche Reaktion mit Wasserdampf mehr Wasserstoff erzeugt wird:

CO + H ₂ O → CO ₂ + H ₂

Obwohl derzeit andere Technologien zur Kohlevergasung existieren, verwenden alle im Allgemeinen die gleichen chemischen Prozesse. Für minderwertige Kohlen (dh "braune Kohlen"), die erhebliche Mengen an Wasser enthalten, gibt es Technologien, bei denen während der Reaktion kein Dampf benötigt wird, wobei Kohle (Kohlenstoff) und Sauerstoff die einzigen Reaktanten sind. Einige Kohlevergasungstechnologien erfordern auch keine hohen Drücke. Einige verwenden Kohlenstaub als Brennstoff, während andere mit relativ großen Kohleanteilen arbeiten. Vergasungstechnologien variieren auch in der Art und Weise, wie das Einblasen erfolgt.

"Direktes Blasen" setzt voraus, dass die Kohle und das Oxidationsmittel von den gegenüberliegenden Seiten des Reaktorkanals zueinander zugeführt werden. In diesem Fall passiert das Oxidationsmittel Koks und (wahrscheinlicher) Asche zu der Reaktionszone, wo es mit Kohle wechselwirkt. Das erzeugte heiße Gas leitet dann frischen Brennstoff und erhitzt ihn, während er einige Produkte der thermischen Zerstörung des Brennstoffs, wie Teere und Phenole, absorbiert. Daher erfordert das Gas eine erhebliche Raffination, bevor es in der Fischer-Tropsch-Reaktion verwendet wird. Produkte der Veredelung sind hochgiftig und erfordern spezielle Einrichtungen für ihre Verwendung. Folglich muss die Anlage, die die beschriebenen Technologien verwendet, sehr groß sein, um wirtschaftlich effizient zu sein. Eine dieser Anlagen namens SASOL befindet sich in der Republik Südafrika (RSA). Es wurde aufgrund eines Embargos errichtet, das das Land daran hinderte, Öl und Erdgas zu importieren. RSA ist reich an Steinkohle und Anthrazit und konnte den in Deutschland in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts entwickelten Hochdruck-Vergasungsprozess "Lurgi" anwenden .

"Umgekehrtes Blasen" (im Vergleich zu dem vorher beschriebenen ersten Typ, der zuerst erfunden wurde) setzt voraus, dass die Kohle und das Oxidationsmittel von derselben Seite des Reaktors zugeführt werden. In diesem Fall gibt es keine chemische Wechselwirkung zwischen Kohle und Oxidationsmittel vor der Reaktionszone. Das in der Reaktionszone erzeugte Gas passiert feste Vergasungsprodukte (Koks und Asche), und CO & sub2; und H & sub2; O, die in dem Gas enthalten sind, werden zusätzlich chemisch zu CO und H & sub2; Im Vergleich zur "Direct-Blowing" -Technologie sind im Gas keine toxischen Nebenprodukte vorhanden: Diese sind in der Reaktionszone deaktiviert. Diese Art der Vergasung wurde in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts, zusammen mit dem "Direktblasen", entwickelt, aber die Rate der Gasproduktion ist deutlich niedriger als beim "Direktblasen", und es gab keine weiteren Bemühungen, die "Reversed Blowing" Prozesse bis 1980-s, als eine sowjetische Forschungseinrichtung KATEKNIIUgol (F & E-Institut für die Entwicklung von Kansk-Atschinsk Kohlefeld) begann F & E-Aktivitäten zur Herstellung der Technologie heute als "TERMOKOKS-S" -Prozess bekannt. Der Grund für die Wiederbelebung dieses Vergasungsprozesses liegt darin, dass es ökologisch sauber ist und zwei Arten von nützlichen Produkten (gleichzeitig oder getrennt) erzeugen kann: Gas (entweder brennbar oder Synthesegas) und Koks bei mittlerer Temperatur. Ersteres kann als Brennstoff für Gaskessel und Dieselgeneratoren oder als Synthesegas für die Herstellung von Benzin usw. verwendet werden, letzteres - als technologischer Brennstoff in der Metallurgie, als chemisches Absorptionsmittel oder als Rohmaterial für Haushaltsbrennstoffbriketts. Die Verbrennung des Produktgases in Gaskesseln ist ökologisch sauberer als die Verbrennung von Anfangskohle. So kann eine Anlage, die Vergasungstechnologie mit dem "umgekehrten Einblasen" verwendet, zwei wertvolle Produkte erzeugen, von denen eines relativ keine Produktionskosten hat, da dieses durch den konkurrierenden Marktpreis des anderen abgedeckt wird. Als die Sowjetunion und ihr KATEKNIIUgol "aufhörten zu existieren, wurde die Technologie von den einzelnen Wissenschaftlern übernommen, die sie ursprünglich entwickelten und nun in Russland weiter erforscht und weltweit vertrieben werden. Industrieanlagen, die es nutzen, sind heute in Ulaan-Baatar (Mongolei) und Krasnojarsk (Russland) bekannt.

Druckluftvergasungstechnologie, die durch die gemeinsame Entwicklung von Wison Group und Shell (Hybrid) entstand. Zum Beispiel: Hybrid ist eine fortschrittliche Kohlevergasung Technologie, diese Technologie in Kombination mit den bestehenden Vorteilen der Shell SCGP Abhitzekessel, umfasst mehr als nur ein Fördersystem, Kohlenstaub Druckvergasung Brenner Anordnung, seitliche Jet-Brenner Membran Wasserwand, und die intermittierende Entladung wurde vollständig in der bestehenden SCGP-Anlage wie reife und zuverlässige Technologie validiert, zur gleichen Zeit, entfernt die bestehenden Prozess Komplikationen und in den Synthesekühler (Abfallbehälter) und [Flugasche] Filter, die leicht fehlgeschlagen, und kombinierte die gegenwärtige vorhandene Vergasungstechnologie, die im synthetischen Gasquenchprozeß am meisten benutzt ist. Es behält nicht nur den ursprünglichen Shell SCGP-Abhitzekessel der Kohleeigenschaften der starken Anpassungsfähigkeit und der Fähigkeit bei, leicht zu vergrößern, aber nimmt auch die Vorteile der vorhandenen Quenchtechnologie auf.