Mi az a SynGas?

By Kris WalkerFeb 26 2013

A “Syngas” vagy “szintézisgáz” hidrogén, szénmonoxid, kis mennyiségű szén-dioxid és más nyomgázok kombinációja. A szingáz általában olyan alapanyagokból származik, amelyek tartalmaznak szenet, például biomasszából, földgázból, nehézolajból és szénből. Szintetikus földgáz létrehozásakor és metanol vagy ammónia előállításakor.

A szinogáz egy széntartalmú tüzelőanyag gázosításának eredményeként keletkezik gáznemű termékké, amelynek fűtőértéke van. Ha a szingáz nitrogént tartalmaz, azt el kell választani, mivel a nitrogén és a szén-monoxid forráspontja hasonló, és a tiszta szén-monoxidot nehéz lesz visszanyerni kriogén feldolgozással.

A szingáz energiasűrűsége 50%-a a földgázénak, ezért elégethető és üzemanyagforrásként használható. A szingáz felhasználás előtti finomítása lehetővé teszi a CO2 eltávolítását a nyers gázból, ezáltal lehetővé téve a CO2 felhasználását a fokozott olajkitermelési eljárásokban.

A szingáz előállítása

A szingáz előállítása a következő fázisokat foglalja magában:

A fűtési fázis

Az első lépés a gázosítás, egy termokémiai folyamat, amelyben a szénben gazdag alapanyagokat, például petrolkokszot, biomasszát vagy szenet nagy hő, nagy nyomás és oxigénhiányos körülmények között szén-monoxidból és hidrogénből álló gáznemű vegyületté alakítják.

A gázosítás nagyon magas hőmérsékletét, általában 800 és 1500 °C (1472 és 2732 °F) között, külső hőforrás segítségével vagy az alapanyag részleges oxidációjával érik el, amely hőt szabadít fel.

A reakciófázis

A gázosítás során az alapanyag szén-dioxiddal, vízgőzzel és oxigénnel reagál. A reakciót az oxigénben gazdag anyagok esetében termikus bomlás indítja be.

A biomassza gázosításával történő szingáztermelés folyamatfolyamata – Képhitel: www.iprt.iastate.edu

A tisztítási fázis

A gázosításból nyert gáz nyers és nem elég tiszta a felhasználáshoz. Tisztítási folyamatot végeznek a szennyeződések, például a hamu, kátrány, kénvegyületek, metán, vízgőz és szén-dioxid eltávolítására. A hidrogén-oxigén arányt a tisztítás után a szintézisfolyamatok alkalmazásától függően állítják be.

A katalitikus fázis

A szingáz különböző katalizátorokkal való érintkezésekor fémek, például vas, mangán, kobalt, réz és új komplex molekulák keletkeznek. A tudósok több katalizátorral kísérleteznek, hogy új utakat találjanak a már létező molekulakombinációk létrehozására. Így a szingázból környezetbarát üzemanyagokat lehet előállítani.

A szingáz tisztítása és kondicionálása

A gázosítási folyamatból nyert nyers szingázt meg kell tisztítani a szennyező anyagok, például higany, kloridok, ammónia, kén, finom részecskék és más nyomnyi nehézfémek eltávolítása érdekében, hogy megvédjék a későbbi folyamatokat és megfeleljenek a környezetvédelmi kibocsátási előírásoknak.

A szingázt kondicionálni lehet a hidrogén-szénmonoxid arány beállítása érdekében a későbbi technológiai alkalmazás alapján.

A tipikus szingáz tisztítási és kondicionálási eljárások a következők:

• Ömlesztett részecskék eltávolítása ciklonnal és szűrőkkel
• Nedves mosás a kloridok eltávolítására, ammónia és finom részecskék eltávolítása
• Nehézfém- és higanynyomok eltávolítása szilárd abszorbensek használatával
• Vízgázeltolódás a hidrogén-szén-monoxid arány beállítására
• Katalitikus hidrolízis a karbonil-szulfid kénhidrogénné alakítására
• Savas gázeltávolítás a kéntartalmú gázok és szén-dioxid kivonására.

Szingázfermentáció

A szingázfermentáció olyan mikrobiális folyamat, amelyben a szingázt szén- és energiaforrásként használják, majd mikroorganizmusok segítségével vegyi anyagokká és üzemanyagokká alakítják. A metán, vajsav, ecetsav, butanol és etanol a szingázfermentáció fő termékei.

A vegyszerek és üzemanyagok előállításában olyan acetogének vesznek részt, mint a Clostridium carboxidivorans, Eurobacterium limosum, Butyribacterium methylotrophicum és Peptostreptococcus termékek.

A szingáz-fermentációs eljárás néhány fő előnye a következő:

• Nagy reakcióspecifikusság
• alacsony hőmérséklet és nyomás
• Nem igényel meghatározott CO-H2 arányt
• Nagy kéntartalmú vegyületek tolerálása.

A szingáz fermentációnak azonban vannak bizonyos korlátai, mint például a szervezetek gátlása, alacsony térfogati termelékenység és a gáz-folyadék tömegátvitel korlátozása.

Alkalmazások

A szingáz számos műtrágya, üzemanyag, oldószer és szintetikus anyag előállítására használható. Néhány példa a következő:

• Gőz a villamosenergia-termeléshez használt turbinahajtóművekben való felhasználásra
• Nitrogén nyomásfokozóként és műtrágyaként való felhasználásra
• Hidrogén villamosenergia-termelésre, felhasználás a finomítóiparban, hogy a nyersolajból több gázolajat és benzint nyerjenek ki, valamint számos hidrogénezési reakcióhoz, ahol hidrogént adnak telítetlen szénhidrogénekhez
• Ammónia műtrágyaként és műanyagok, például poliuretán és nejlon előállításához.
• Methanol műanyagok, gyanták, gyógyszerek, ragasztók, festékek előállítására, valamint üzemanyagok összetevőjeként.
• Szén-monoxid a vegyipari alapanyagokban és üzemanyagokban való felhasználásra
• Kén a vegyiparban elemi kénként való felhasználásra
• Ásványok és szilárd anyagok az útburkolatok salakjaként való felhasználásra.

SynGas előállítása gőzreformerrel – futási idő – 3.00perc

Sarkalatosság és további olvasnivalók

• Mi a Syngas – bioüzemanyag.Org
• Syngas Cleanup and Conditioning – NETL
• SynGas using Steam Reformer

Written by

Kris Walker

Kris BA(hons) in Media & Performance of the University of Salford. A szerkesztői és videós csapatok felügyelete mellett Kris a világ távoli sarkaiban is megtalálható, ahol ügyfeleink nevében megörökíti a tudomány mögötti történetet. A munkán kívül Kris végre látja a Manchester Cityt támogató 25 év sérüléseinek megtérülését.

Hivatkozások