Hvad er SynGas?

Af Kris Walker 26. februar 2013

“Syngas” eller “syntesegas” er en kombination af brint, kulilte, små mængder kuldioxid og andre sporgasser. Syngas stammer normalt fra råmaterialer, der indeholder kulstof, som f.eks. biomasse, naturgas, tung olie og kul. Ved skabelse af syntetisk naturgas og fremstilling af metanol eller ammoniak.

Syngas fremstilles som følge af forgasning af et kulstofholdigt brændstof til et gasformigt produkt, der har brændværdi. Hvis syngas indeholder kvælstof, skal det separeres, da både kvælstof og carbonmonoxid har samme kogepunkt, og det vil være vanskeligt at genvinde ren carbonmonoxid ved kryogen behandling.

Syngas har 50 % af naturgassens energitæthed og kan derfor forbrændes og anvendes som brændstofkilde. Raffinering af syngas før brug gør det muligt at fjerne CO2 fra rågassen og dermed gøre det muligt at anvende CO2 i forbedrede olieudvindingsprocesser.

Produktion af syngas

Produktionen af syngas omfatter følgende faser:

Opvarmningsfasen

Det første trin er forgasning, en termokemisk proces, hvor kulstofrige råmaterialer som f.eks. petrokoks, biomasse eller kul omdannes til en gasformig forbindelse bestående af kulmonoxid og brint under høj varme, højt tryk og iltfattige forhold.

De meget høje forgasningstemperaturer, normalt mellem 800 og 1500 °C (1472 og 2732 °F), opnås ved hjælp af en ekstern varmekilde eller ved delvis oxidation af råmaterialet, som frigiver varme.

Reaktionsfasen

Råmaterialet reagerer med kuldioxid, vanddamp og ilt under forgasningen. Reaktionen udløses af termisk nedbrydning for iltrige materialer.

Procesflowet for produktion af syntesegas ved forgasning af biomasse – Image Credits: www.iprt.iastate.edu

Rensningsfasen

Den gas, der opnås ved forgasning, er rå og ikke ren nok til at blive brugt. Der udføres en rensningsproces for at fjerne urenheder som aske, tjære, svovlforbindelser, metan, vanddamp og kuldioxid. Brint-syre-forholdet justeres efter rensning afhængigt af synteseprocessernes anvendelsesformål.

Den katalytiske fase

Metaller som jern, mangan, kobolt, kobber og nye komplekse molekyler dannes, når syntesegassen er i kontakt med forskellige katalysatorer. Forskere eksperimenterer med flere katalysatorer for at finde nye måder at skabe allerede eksisterende molekylære kombinationer på. På denne måde er det muligt at skabe miljøvenlige brændstoffer fra syngas.

Rensning og konditionering af syngas

Rå syngas, der er fremstillet ved forgasningsprocessen, skal renses for at fjerne forurenende stoffer som kviksølv, klorider, ammoniak, svovl, fine partikler og andre spor af tungmetaller for at beskytte downstream-processer og opfylde miljøemissionsreglerne.

Syngas kan konditioneres for at justere forholdet mellem brint og kulilte baseret på downstream-processens anvendelse.

Typiske processer til rensning og konditionering af syngas omfatter følgende:

• Fjernelse af bulkpartikler ved hjælp af cyklon og filtre
• Vådvaskning til fjernelse af chlorider, ammoniak og fine partikler
• Fjernelse af spor af tungmetaller og kviksølv ved hjælp af faste absorbenter
• Vandgasforskydning til justering af forholdet mellem hydrogen og kulilte
• Katalytisk hydrolyse til omdannelse af carbonylsulfid til hydrogensulfid
• Syregasfjernelse til ekstraktion af svovlholdige gasser og kuldioxid.

Syngasfermentering

Syngasfermentering er en mikrobiel proces, hvor syngas anvendes som kulstof- og energikilde og derefter omdannes til kemikalier og brændstoffer ved hjælp af mikroorganismer. Metan, smørsyre, eddikesyre, butanol og ethanol er de vigtigste produkter fra syngasfermentering.

Acetogener såsom Clostridium carboxidivorans, Eurobacterium limosum, Butyribacterium methylotrophicum og Peptostreptococcus-produkter er involveret i produktionen af kemikalier og brændstoffer.

Nogle af de vigtigste fordele ved syngasfermenteringsprocessen omfatter følgende:

• Høj reaktionsspecificitet
• Lav temperatur og lavt tryk
• Kræver ikke et bestemt forhold mellem CO og H2
• Tolererer forbindelser med højt svovlindhold.

Syngasfermentering har dog visse begrænsninger, såsom hæmning af organismer, lav volumetrisk produktivitet og begrænsning af gas-væske-masseoverførsel.

Anvendelsesområder

Syngas kan anvendes til fremstilling af en lang række gødningsstoffer, brændstoffer, opløsningsmidler og syntetiske materialer. Nogle få eksempler er som følger:

• Damp til brug i turbinedrivere til elproduktion
• Stikstof til brug som tryksættende middel og gødning
• Hydrogen til elproduktion, anvendelse i raffinaderiindustrien til at udvinde mere diesel og benzin af råolie og til en lang række hydrogeneringsreaktioner, hvor brint tilsættes umættede kulbrinter
• Ammoniak til brug som gødning og til fremstilling af plast som polyurethan og nylon.
• Methanol til fremstilling af plast, harpiks, lægemidler, klæbemidler, maling og også som en bestanddel af brændstoffer.
• Kulilte til brug i råvarer og brændstoffer til den kemiske industri
• Svovl til brug som elementært svovl til den kemiske industri
• Mineralerier og faste stoffer til brug som slagger til vejbelægninger.

Produktion af SynGas ved hjælp af Steam Reformer – Driftstid – 3.00mins

Spor og yderligere læsning

• Hvad er Syngas – biobrændsel.Org
• Syngas Cleanup and Conditioning – NETL
• SynGas using Steam Reformer

Skrevet af

Kris Walker

Kris har en BA(hons) i Media & Performance fra University of Salford. Ud over at føre tilsyn med redaktions- og videoholdet kan Kris findes i fjerne hjørner af verden for at indfange historien bag videnskaben på vegne af vores kunder. Uden for arbejdet ser Kris endelig et afkast af 25 års smerte ved at støtte Manchester City.

Citationer