Co to jest SynGas?

By Kris WalkerFeb 26 2013

„Syngas” lub „gaz syntezowy” to połączenie wodoru, tlenku węgla, niewielkich ilości dwutlenku węgla i innych gazów śladowych. Zwykle pochodzi z surowców, Syngas zawiera węgiel, takich jak biomasa, gaz ziemny, ciężki olej i węgiel. W tworzeniu syntetycznego gazu ziemnego i produkcji metanolu lub amoniaku.

Syngaz jest wytwarzany w wyniku zgazowania paliwa zawierającego węgiel do produktu gazowego, który ma wartość opałową. Jeżeli syngaz zawiera azot, musi on zostać oddzielony, ponieważ zarówno azot, jak i tlenek węgla mają podobne punkty wrzenia i trudno będzie odzyskać czysty tlenek węgla w procesie kriogenicznym.

Syngaz ma 50% gęstości energetycznej gazu ziemnego i dlatego może być spalany i wykorzystywany jako źródło paliwa. Uszlachetnianie syngazu przed użyciem pozwala na usunięcie CO2 z gazu surowego, umożliwiając w ten sposób wykorzystanie CO2 w procesach intensyfikacji wydobycia ropy naftowej.

Produkcja syngazu

Produkcja syngazu obejmuje następujące fazy:

Faza ogrzewania

Pierwszym etapem jest zgazowanie, proces termochemiczny, w którym bogate w węgiel surowce, takie jak koks naftowy, biomasa lub węgiel, są przekształcane w związek gazowy składający się z tlenku węgla i wodoru w warunkach wysokiej temperatury, wysokiego ciśnienia i braku tlenu.

Bardzo wysokie temperatury zgazowania, zwykle pomiędzy 800 a 1500°C (1472 a 2732°F), są osiągane za pomocą zewnętrznego źródła ciepła lub poprzez częściowe utlenianie materiału wsadowego, które uwalnia ciepło.

Faza reakcji

Podłoża reagują z dwutlenkiem węgla, parą wodną i tlenem podczas zgazowania. Reakcja jest wywoływana przez rozkład termiczny dla materiałów bogatych w tlen.

Przebieg procesu produkcji syngazu poprzez zgazowanie biomasy – Image Credits: www.iprt.iastate.edu

Faza oczyszczania

Gaz uzyskany w wyniku zgazowania jest surowy i nie jest wystarczająco czysty, aby go wykorzystać. Proces oczyszczania jest przeprowadzany w celu wyeliminowania zanieczyszczeń takich jak popiół, smoła, związki siarki, metan, para wodna i dwutlenek węgla. Proporcja wodoru i tlenu jest dostosowywana po oczyszczaniu w zależności od zastosowań procesów syntezy.

Faza katalityczna

Metale takie jak żelazo, mangan, kobalt, miedź i nowe złożone cząsteczki tworzą się, gdy syngaz jest w kontakcie z różnymi katalizatorami. Naukowcy eksperymentują z kilkoma katalizatorami, aby znaleźć nowe sposoby tworzenia już istniejących kombinacji molekularnych. W ten sposób możliwe jest tworzenie przyjaznych dla środowiska paliw z syngazu.

Oczyszczanie i kondycjonowanie syngazu

Surowy syngaz uzyskany z procesu gazyfikacji musi być oczyszczony w celu wyeliminowania zanieczyszczeń takich jak rtęć, chlorki, amoniak, siarka, drobne cząstki stałe i inne śladowe metale ciężkie, aby chronić kolejne procesy i spełnić przepisy dotyczące emisji środowiskowych.

Syngaz może być kondycjonowany w celu dostosowania stosunku wodoru do tlenku węgla w oparciu o zastosowanie w dalszych procesach.

Typowe procesy oczyszczania i kondycjonowania syngazu obejmują następujące elementy:

• Usuwanie cząstek stałych luzem za pomocą cyklonu i filtrów
• Płuczka mokra do eliminacji chlorków, amoniaku i drobnych cząstek stałych
• Usuwanie śladowych ilości metali ciężkich i rtęci przy użyciu stałych absorbentów
• Przesunięcie gazu wodnego do regulacji stosunku wodoru do tlenku węgla
• Hydroliza katalityczna do przekształcania siarczku karbonylu w siarkowodór
• Usuwanie gazu kwaśnego do ekstrakcji gazów zawierających siarkę i ditlenku węgla.

Fermentacja syngazu

Fermentacja syngazu to proces mikrobiologiczny, w którym syngaz jest wykorzystywany jako źródło węgla i energii, a następnie przekształcany w chemikalia i paliwa przy pomocy mikroorganizmów. Metan, kwas masłowy, kwas octowy, butanol i etanol są głównymi produktami fermentacji syngazu.

Acetogeny takie jak Clostridium carboxidivorans, Eurobacterium limosum, Butyribacterium methylotrophicum i produkty Peptostreptococcus są zaangażowane w produkcję chemikaliów i paliw.

Niektóre z kluczowych korzyści procesu fermentacji syngazu obejmują następujące elementy:

• Wysoka specyficzność reakcji
• Niska temperatura i ciśnienie
• Nie wymaga określonego stosunku CO do H2
• Toleruje związki o wysokiej zawartości siarki.

Jednakże fermentacja syngazu ma pewne ograniczenia, takie jak inhibicja organizmów, niska wydajność objętościowa i ograniczenie przenoszenia masy gaz-ciecz.

Zastosowania

Syngaz może być stosowany do produkcji szerokiej gamy nawozów, paliw, rozpuszczalników i materiałów syntetycznych. Nieliczne przykłady są następujące:

• Para wodna do stosowania w turbinach do wytwarzania energii elektrycznej
• Zawartość azotu do stosowania jako czynniki ciśnieniowe i nawozy
• Wodór do wytwarzania energii elektrycznej, zastosowanie w przemyśle rafineryjnym do ekstrakcji większej ilości oleju napędowego i benzyny z ropy naftowej oraz do wielu różnych reakcji uwodornienia, w których wodór jest dodawany do nienasyconych węglowodorów
• Amoniak do stosowania jako nawóz oraz do produkcji tworzyw sztucznych, takich jak poliuretan i nylon.
• Metanol do produkcji tworzyw sztucznych, żywic, farmaceutyków, klejów, farb, a także jako składnik paliw.
• Tlenek węgla do stosowania w surowcach i paliwach dla przemysłu chemicznego
• Siarka do stosowania jako siarka elementarna dla przemysłu chemicznego
• Minerały i ciała stałe do stosowania jako żużel do podłoży drogowych.

Produkcja SynGas przy użyciu Steam Reformer – Run Time – 3.00mins

Ostrogi i dalsza lektura

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

Written by

Kris Walker

Kris ma BA(hons) in Media & Performance from the University of Salford. Poza nadzorowaniem zespołów redakcyjnych i wideo, Krisa można znaleźć w odległych zakątkach świata, gdzie w imieniu naszych klientów rejestruje historię kryjącą się za nauką. Poza pracą, Kris w końcu widzi zwrot z 25 lat rannego wspierania Manchesteru City.

Cytaty

Proszę użyć jednego z następujących formatów, aby zacytować ten artykuł w swoim eseju, pracy lub raporcie:

• APA

  Walker, Kris. (2019, May 22). Co to jest SynGas? AZoCleantech. Retrieved on March 27, 2021 from https://www.azocleantech.com/article.aspx?ArticleID=377.

• MLA

  Walker, Kris. „Czym jest SynGas?”. AZoCleantech. 27 marca 2021. <https://www.azocleantech.com/article.aspx?ArticleID=377>.

• Chicago

  Walker, Kris. „Czym jest SynGas?”. AZoCleantech. https://www.azocleantech.com/article.aspx?ArticleID=377. (dostęp 27 marca, 2021).

• Harvard

  Walker, Kris. 2019. Co to jest SynGas? AZoCleantech, przeglądane 27 marca 2021, https://www.azocleantech.com/article.aspx?ArticleID=377.

.