Proces Karricka

Proces Karricka, z patentu US nr 1,958,918

Proces Karricka to niskotemperaturowa karbonizacja (LTC) i proces pirolizy materiałów zawierających węgiel. Chociaż przeznaczony głównie do karbonizacji węgla , może być również stosowany do przetwarzania łupków bitumicznych , węgla brunatnego lub dowolnych materiałów zawierających węgiel. Są one podgrzewane w temperaturze od 450 ° C (800 ° F) do 700 ° C (1300 ° F) przy braku powietrza w celu oddestylowania paliw syntetycznych - niekonwencjonalnego oleju i gazu syntezowego . Może być używany do upłynniania węgla , jak również do produkcji półkoksu . Proces ten był dziełem technologa łupków naftowych Lewisa Cassa Karricka z Biura Kopalń Stanów Zjednoczonych w latach dwudziestych XX wieku.

Historia

Proces Karricka został wynaleziony przez Lewisa Cassa Karricka w latach dwudziestych XX wieku. Chociaż Karrick nie wynalazł węgla LTC jako takiego, udoskonalił istniejące technologie wynikające z procesu Karricka. Retorta stosowana w procesie Karricka oparta na retorcie Nevada-Texas-Utah , używanej do wydobycia ropy łupkowej .

Uniwersytecie Utah zbudowano pilotażową instalację Karrick LTC . Komercyjne zakłady przetwórcze działały w latach trzydziestych XX wieku w Kolorado , Utah i Ohio . Podczas II wojny światowej podobny zakład przetwórczy był obsługiwany przez Marynarkę Wojenną Stanów Zjednoczonych . W Australii podczas II wojny światowej zakłady Karrick były wykorzystywane do ropy łupkowej w Nowej Południowej Walii. W latach 1950-1970 technologia ta była wykorzystywana przez firmę Rexco w jej zakładzie Snibston w Coalville w Leicestershire , Anglia.

Proces

Proces Karricka to niskotemperaturowy proces karbonizacji , w którym wykorzystuje się hermetyczną retortę. Do produkcji na skalę handlową użyto by retorty o średnicy około 3 stóp (0,91 m) i wysokości 20 stóp (6,1 m). Proces karbonizacji trwałby około 3 godzin.

Przegrzana para jest wtryskiwana w sposób ciągły do górnej części retorty wypełnionej węglem. Początkowo w kontakcie z chłodnym węglem para wodna skrapla się do postaci wody pełniącej funkcję środka czyszczącego. Wraz ze wzrostem temperatury węgla destrukcyjna destylacja . Węgiel jest podgrzewany w temperaturze 450 ° C (800 ° F) do 700 ° C (1300 ° F) przy braku powietrza. Temperatura karbonizacji jest niższa w porównaniu z 800 ° C (1500 ° F) do 1000 ° C (1800 ° F) do produkcji koksu metalurgicznego. Niższa temperatura optymalizuje produkcję smoły węglowej bogatszy w lżejsze węglowodory niż zwykła smoła węglowa, dzięki czemu nadaje się do przetwórstwa na paliwa. Powstała woda, olej i smoła węglowa oraz gaz syntezowy wydostają się z retorty przez zawory wylotowe na dnie retorty. Pozostałość ( węgiel lub półkoks) pozostaje w retorcie. Podczas gdy wytwarzane płyny są w większości produktem ubocznym, głównym produktem jest półkoks, paliwo stałe i bezdymne.

Proces Karrick LTC nie generuje dwutlenku węgla , ale wytwarza znaczne ilości tlenku węgla .

Produkty

W procesie Karricka z 1 krótkiej tony węgla można uzyskać do 1 baryłki olejów i smoły węglowej (12% masy) oraz 3000 stóp sześciennych (85 m3 ⁾ bogatego gazu węglowego i 1500 funtów (680 kg) stałego węgiel bezdymny lub półkoks (na 1 tonę metryczną 0,175 m3 olejów i smoły węglowej, 95 m3 gazu i 750 kg półkoksu). Z węgla uzyskuje się wydajności objętościowe około 25% benzyny , 10% nafty i 20% dobrej jakości oleju opałowego . ^{[ potrzebne źródło ]} Benzyna otrzymywana z węgla w procesie Karricka połączonym z krakingiem i rafinacją dorównuje jakością benzynom tetraetyloołowiowym . W silnikach spalinowych rozwija się większa moc, aw identycznych warunkach pracy można uzyskać wzrost oszczędności paliwa o około 20%.

Półkoks może być stosowany do kotłów komunalnych i węgla koksującego w hutach stali, daje więcej ciepła niż węgiel surowy i może być przetwarzany na gaz wodny . Gaz wodny można przekształcić w ropę w procesie Fischera-Tropscha . Gaz węglowy z Karrick LTC dostarcza więcej energii niż gaz ziemny . Odpady fenolowe są wykorzystywane przez przemysł chemiczny jako surowiec do produkcji tworzyw sztucznych itp. Energię elektryczną można wytwarzać w kogeneracji przy nominalnych kosztach sprzętu.

Efektywność ekonomiczna

Oleje, w tym ropa naftowa, od dawna są wydobywane z węgla. Zakłady produkcyjne zostały po prostu zamknięte w latach osiemdziesiątych XIX wieku, ponieważ ropa naftowa stała się tańsza niż skraplanie węgla. Sama zdolność jednak nigdy nie zniknęła. Osiem lat testów instalacji pilotażowych przeprowadzonych przez Karricka potwierdza, że stany, miasta, a nawet mniejsze miasteczka mogą wytwarzać własny gaz i wytwarzać własną energię elektryczną.

30-tonowa fabryka i rafineria ropy naftowej wykażą zysk ponad wszystkie koszty operacyjne i kapitałowe, a produkty będą sprzedawane po atrakcyjnych cenach równoważnych produktów. Sektor prywatny nie powinien wymagać żadnych dotacji, ale nie powinien konkurować z tymi, którzy odtłuszczają ropę z węgla i sprzedają elektrowniom pozostałości bezdymnego paliwa.

Najtańsze paliwo płynne z węgla powstanie po przetworzeniu przez KDT zarówno na paliwa płynne, jak i na energię elektryczną. Jako trzeciorzędny produkt procesu destylacji węgla, energia elektryczna może być wytwarzana przy minimalnych kosztach sprzętowych. Elektrownia Karrick LTC o wydajności 1 kiloton węgla dziennie wytwarza wystarczającą ilość pary do wytworzenia 100 000 kilowatogodzin energii elektrycznej bez dodatkowych kosztów, z wyjątkiem inwestycji kapitałowych w sprzęt elektryczny i utraty temperatury pary przechodzącej przez turbiny. Koszt pary technologicznej mógłby być niski, ponieważ para ta mogłaby pochodzić z pozaszczytowej wydajności kotłów lub z turbin w centralnych stacjach elektroenergetycznych. Paliwo do pary i przegrzania zostałoby następnie obniżone.

Zalety i wady

W porównaniu z procesem Bergiusa , proces Karricka jest tańszy, wymaga mniej wody i mniej niszczy wartość termiczną (o połowę w porównaniu z procesem Bergiusa). Bezdymne paliwo półkoksowe spalane na otwartym ruszcie lub w kotłach dostarcza od 20% do 25% więcej ciepła niż węgiel surowy. Gaz węglowy powinien dostarczać więcej ciepła niż gaz ziemny na jednostkę ciepła zawartego w nim ze względu na większą ilość związanego węgla i mniejsze rozcieńczenie gazów spalinowych parą wodną.

Zobacz też

Linki zewnętrzne