Wat is SynGas?

Door Kris WalkerFeb 26 2013

‘Syngas’ of ‘synthesegas’ is een combinatie van waterstof, koolstofmonoxide, kleine hoeveelheden koolstofdioxide en andere sporengassen. Syngas wordt gewoonlijk afgeleid van grondstoffen die koolstof bevatten, zoals biomassa, aardgas, zware olie en steenkool. In creëert synthetisch aardgas en produceert methanol of ammoniak.

Syngas wordt geproduceerd als resultaat van de vergassing van een koolstofhoudende brandstof tot een gasvormig product met verbrandingswaarde. Als syngas stikstof bevat, moet dit worden afgescheiden, aangezien zowel stikstof als koolmonoxide vergelijkbare kookpunten hebben en het moeilijk zal zijn om zuiver koolmonoxide terug te winnen door cryogene verwerking.

Syngas heeft 50% van de energiedichtheid van aardgas en kan dus worden verbrand en gebruikt als brandstofbron. Door raffinage van syngas vóór gebruik kan CO2 uit het ruwe gas worden gestript, waardoor CO2 kan worden gebruikt in verbeterde oliewinningsprocessen.

Productie van syngas

De productie van syngas omvat de volgende fasen:

De verwarmingsfase

De eerste stap is vergassing, een thermo-chemisch proces waarin koolstofrijke grondstoffen zoals petro-cokes, biomassa of steenkool worden omgezet in een gasvormige verbinding bestaande uit koolstofmonoxide en waterstof onder hoge hitte, hoge druk en zuurstofarme omstandigheden.

Erg hoge vergassingstemperaturen, gewoonlijk tussen 800 en 1500°C, worden bereikt met behulp van een externe warmtebron of door gedeeltelijke oxidatie van de grondstof waarbij warmte vrijkomt.

De reactiefase

De grondstof reageert tijdens de vergassing met kooldioxide, waterdamp en zuurstof. De reactie wordt op gang gebracht door thermische ontleding voor zuurstofrijke materialen.

De processtroom voor syngasproductie door vergassing van biomassa – Image Credits: www.iprt.iastate.edu

De zuiveringsfase

Het door vergassing verkregen gas is ruw en niet schoon genoeg om te gebruiken. Er wordt een zuiveringsproces uitgevoerd om onzuiverheden zoals as, teer, zwavelverbindingen, methaan, waterdamp en kooldioxide te verwijderen. De waterstof-zuurstofverhouding wordt na zuivering aangepast, afhankelijk van de toepassingen van de syntheseprocessen.

De katalytische fase

Metalen zoals ijzer, mangaan, kobalt, koper en nieuwe complexe moleculen worden gevormd wanneer het syngas in contact is met verschillende katalysatoren. Wetenschappers experimenteren met verschillende katalysatoren om nieuwe manieren te vinden om reeds bestaande moleculaire combinaties tot stand te brengen. Op deze manier is het mogelijk om milieuvriendelijke brandstoffen te maken uit syngas.

Syngas Cleanup and Conditioning

Ruw syngas verkregen uit het vergassingsproces moet worden gereinigd om de verontreinigende stoffen zoals kwik, chloriden, ammoniak, zwavel, fijne deeltjes en andere sporen van zware metalen te elimineren om downstream-processen te beschermen en te voldoen aan milieu-emissieregelgeving.

Syngas kan worden geconditioneerd om de waterstof-koolmonoxideverhouding aan te passen op basis van de downstream-procestoepassing.

Typische syngasreinigings- en conditioneringsprocessen omvatten het volgende:

• Verwijdering van bulkdeeltjes met behulp van cycloon en filters
• Natte wassing voor het elimineren van chloriden, ammoniak en fijne deeltjes
• Verwijdering van sporen van zware metalen en kwik met behulp van vaste absorbentia
• Watergasverschuiving voor het aanpassen van de waterstof-koolmonoxideverhouding
• Katalytische hydrolyse voor het omzetten van carbonylsulfide in waterstofsulfide
• Zuurgasverwijdering voor het extraheren van zwavelhoudende gassen en koolstofdioxide.

Syngasfermentatie

Syngasfermentatie is een microbieel proces waarbij syngas wordt gebruikt als koolstof- en energiebron, en vervolgens met behulp van micro-organismen wordt omgezet in chemicaliën en brandstoffen. Methaan, boterzuur, azijnzuur, butanol en ethanol zijn de belangrijkste producten van syngasfermentatie.

Acetogenen zoals Clostridium carboxidivorans, Eurobacterium limosum, Butyribacterium methylotrophicum en Peptostreptococcus-producten zijn betrokken bij de productie van chemicaliën en brandstoffen.

Enkele van de belangrijkste voordelen van syngasfermentatieproces zijn de volgende:

• Hoge reactiespecificiteit
• Lage temperatuur en druk
• Eist geen specifieke verhouding van CO tot H2
• Tolereren verbindingen met hoog zwavelgehalte.

Gisting van syngas heeft echter bepaalde beperkingen, zoals remming van organismen, lage volumetrische productiviteit en beperking van de gas-vloeistof massaoverdracht.

Toepassingen

Syngas kan worden gebruikt om een breed scala van meststoffen, brandstoffen, oplosmiddelen en synthetische materialen te produceren. Enkele voorbeelden zijn de volgende:

• Stoom voor gebruik in turbineaandrijvingen voor elektriciteitsopwekking
• Stikstof voor gebruik als drukmiddel en meststoffen
• Waterstof voor elektriciteitsopwekking, gebruik in de raffinage-industrie om meer diesel en benzine uit ruwe olie te halen en voor een grote verscheidenheid aan hydrogeneringsreacties waarbij waterstof aan onverzadigde koolwaterstoffen wordt toegevoegd
• Ammoniak voor gebruik als meststof en voor de productie van kunststoffen zoals polyurethaan en nylon.
• Methanol voor de productie van kunststoffen, harsen, farmaceutische producten, kleefstoffen, verf en ook als bestanddeel van brandstoffen.
• Koolmonoxide voor gebruik in de chemische industrie als grondstof en als brandstof
• Zwavel voor gebruik als elementair zwavel voor de chemische industrie
• Mineralen en vaste stoffen voor gebruik als slakken voor wegbeddingen.

Productie SynGas met behulp van Steam Reformer – Looptijd – 3.00mins

Sporen en verder lezen

• Wat is Syngas – Biofuel.Org
• Syngas Cleanup and Conditioning – NETL
• Syngas using Steam Reformer

>

Citaties