Co je SynGas?

By Kris WalkerFeb 26 2013

„Syngas“ neboli „syntézní plyn“ je kombinace vodíku, oxidu uhelnatého, malého množství oxidu uhličitého a dalších stopových plynů. Synplyn se obvykle získává ze vstupních surovin, které obsahují uhlík, jako je biomasa, zemní plyn, těžká ropa a uhlí. Při vytváření syntetického zemního plynu a výrobě metanolu nebo amoniaku.

Synplyn vzniká jako výsledek zplyňování paliva obsahujícího uhlík na plynný produkt, který má výhřevnou hodnotu. Pokud synplyn obsahuje dusík, musí být oddělen, protože dusík i oxid uhelnatý mají podobné teploty varu a kryogenním zpracováním bude obtížné získat čistý oxid uhelnatý.

Synplyn má 50 % energetické hustoty zemního plynu, a proto jej lze spalovat a používat jako zdroj paliva. Rafinace synplynu před použitím umožňuje zbavit surový plyn CO2, což umožňuje jeho využití v procesech zvýšené těžby ropy.

Výroba synplynu

Výroba synplynu zahrnuje následující fáze:

Fáze ohřevu

Prvním krokem je zplyňování, což je termochemický proces, při kterém se suroviny bohaté na uhlík, jako je petrokoks, biomasa nebo uhlí, přeměňují na plynnou sloučeninu sestávající z oxidu uhelnatého a vodíku za podmínek vysokého tepla, vysokého tlaku a nedostatku kyslíku.

Velmi vysokých teplot zplyňování, obvykle mezi 800 a 1500 °C (1472 a 2732°F), se dosahuje pomocí vnějšího zdroje tepla nebo částečnou oxidací vstupní suroviny, při níž se uvolňuje teplo.

Reakční fáze

Vstupní surovina při zplyňování reaguje s oxidem uhličitým, vodní párou a kyslíkem. U materiálů bohatých na kyslík je reakce vyvolána tepelným rozkladem.

Procesní průběh výroby synplynu zplyňováním biomasy – Image Credits: www.iprt.iastate.edu

Fáze čištění

Plyn získaný zplyňováním je surový a není dostatečně čistý pro použití. Provádí se proces čištění, aby se odstranily nečistoty, jako je popel, dehet, sloučeniny síry, metan, vodní pára a oxid uhličitý. Poměr vodíku a kyslíku se po čištění upravuje v závislosti na použití syntézních procesů.

Katalytická fáze

Kovy, jako je železo, mangan, kobalt, měď, a nové komplexní molekuly vznikají při kontaktu synplynu s různými katalyzátory. Vědci experimentují s několika katalyzátory, aby našli nové způsoby vytváření již existujících molekulárních kombinací. Tímto způsobem je možné ze synplynu vytvářet ekologická paliva.

Čištění a úprava synplynu

Synplyn získaný z procesu zplyňování je třeba vyčistit, aby se odstranily znečišťující látky, jako je rtuť, chloridy, amoniak, síra, jemné částice a další stopové množství těžkých kovů, aby se ochránily navazující procesy a splnily předpisy o emisích do životního prostředí.

Synplyn lze upravit tak, aby se upravil poměr vodíku a oxidu uhelnatého na základě použití v navazujícím procesu.

Typické procesy čištění a úpravy synplynu zahrnují následující:

• Odstranění objemových částic pomocí cyklonu a filtrů
• Mokré praní pro odstranění chloridů, amoniaku a jemných částic
• Odstraňování stopových množství těžkých kovů a rtuti pomocí pevných absorbentů
• Vodní posun plynu pro úpravu poměru vodíku a oxidu uhelnatého
• Katalytická hydrolýza pro přeměnu karbonylsulfidu na sirovodík
• Odstraňování kyselých plynů pro extrakci plynů obsahujících síru a oxidu uhličitého.

Fermentace synplynu

Fermentace synplynu je mikrobiální proces, při kterém se synplyn používá jako zdroj uhlíku a energie a poté se pomocí mikroorganismů přeměňuje na chemické látky a paliva. Hlavními produkty fermentace synplynu jsou metan, kyselina máselná, kyselina octová, butanol a etanol.

Produktů výroby chemikálií a paliv se účastní acetogeny jako Clostridium carboxidivorans, Eurobacterium limosum, Butyribacterium methylotrophicum a Peptostreptococcus.

Mezi hlavní výhody procesu fermentace synplynu patří následující:

• Vysoká specifičnost reakce
• Nízká teplota a tlak
• Nevyžaduje specifický poměr CO a H2
• Toleruje sloučeniny s vysokým obsahem síry.

Fermentace synplynu má však určitá omezení, jako je inhibice organismů, nízká objemová produktivita a omezení přenosu hmoty plyn-kapalina.

Použití

Synplyn lze použít k výrobě široké škály hnojiv, paliv, rozpouštědel a syntetických materiálů. Několik příkladů je následujících:

• Pára pro použití v turbínových pohonech pro výrobu elektřiny
• Dusík pro použití jako tlakové látky a hnojiva
• Vodík pro výrobu elektřiny, použití v rafinérském průmyslu k získání většího množství nafty a benzínu ze surové ropy a pro širokou škálu hydrogenačních reakcí, při nichž se vodík přidává k nenasyceným uhlovodíkům
• Amoniak pro použití jako hnojivo a pro výrobu plastů, jako je polyuretan a nylon.
• Methanol pro výrobu plastů, pryskyřic, léčiv, lepidel, barev a také jako součást paliv.
• Oxid uhelnatý pro použití jako surovina a palivo v chemickém průmyslu
• Síra pro použití jako elementární síra pro chemický průmysl
• Minerály a pevné látky pro použití jako struska pro vozovky.

Výroba synplynu pomocí parního reformeru – doba chodu – 3.00mins

Odbočky a další literatura

• Co je synplyn – biopalivo.Org
• Čištění a úprava synplynu – NETL
• SynGas using Steam Reformer

Napsal

Kris Walker

Kris má bakalářský titul (hons) v oboru Media & Performance na University of Salford. Kromě toho, že dohlíží na redakční a video týmy, můžete Kris najít ve vzdálených koutech světa, kde pro naše klienty zachycuje příběhy, které se skrývají za vědou. Mimo práci se Krisovi konečně vrací 25 let ublíženého fandění Manchesteru City.

Citace

.