Vad är SynGas?

By Kris WalkerFeb 26 2013

”Syngas” eller ”syntesgas” är en kombination av vätgas, kolmonoxid, små mängder koldioxid och andra spårgaser. Syngasen kommer normalt från råvaror som innehåller kol, t.ex. biomassa, naturgas, tung olja och kol. I skapar syntetisk naturgas och producerar metanol eller ammoniak.

Syngas produceras som ett resultat av förgasning av ett kolhaltigt bränsle till en gasformig produkt som har ett värmevärde. Om syngasen innehåller kväve måste det separeras, eftersom både kväve och kolmonoxid har liknande kokpunkter och det blir svårt att återvinna ren kolmonoxid genom kryogen bearbetning.

Syngasen har 50 % av naturgasens energitäthet och kan därför förbrännas och användas som en bränslekälla. Raffinering av syntesgas före användning gör det möjligt att avlägsna koldioxid från rågasen, vilket gör det möjligt att använda koldioxid i processer för förbättrad oljeutvinning.

Produktion av syntesgas

Produktionen av syntesgas omfattar följande faser:

Uppvärmningsfasen

Det första steget är förgasning, en termokemisk process där kolrika råvaror som petrokoks, biomassa eller kol omvandlas till en gasformig förening som består av kolmonoxid och väte under hög värme, högt tryck och syrefattiga förhållanden.

Vi uppnår mycket höga förgasningstemperaturer, normalt mellan 800 och 1500°C (1472 och 2732°F) med hjälp av en extern värmekälla eller genom partiell oxidation av råvaran som frigör värme.

Reaktionsfasen

Råvaran reagerar med koldioxid, vattenånga och syre under förgasningen. Reaktionen utlöses av termisk nedbrytning för syrerika material.

Processflödet för produktion av syntesgas genom förgasning av biomassa – Bildkrediter: www.iprt.iastate.edu

Rensningsfasen

Gasen som erhålls vid förgasning är obehandlad och inte tillräckligt ren för att användas. En reningsprocess genomförs för att eliminera föroreningar som aska, tjära, svavelföreningar, metan, vattenånga och koldioxid. Vätgas-syre-förhållandet justeras efter reningen beroende på syntesprocessernas användningsområden.

Den katalytiska fasen

Metaller som järn, mangan, kobolt, koppar och nya komplexa molekyler bildas när syntesgasen kommer i kontakt med olika katalysatorer. Forskare experimenterar med flera katalysatorer för att hitta nya sätt att skapa redan existerande molekylära kombinationer. På så sätt är det möjligt att skapa miljövänliga bränslen från syntesgas.

Rening och konditionering av syntesgas

Rå syntesgas som erhålls från förgasningsprocessen måste renas för att eliminera föroreningar som kvicksilver, klorider, ammoniak, svavel, finpartiklar och andra spår av tungmetaller för att skydda processer i efterföljande led och för att uppfylla miljöutsläppsregler.

Syntesgas kan konditioneras för att justera förhållandet mellan vätgas och kolmonoxid baserat på tillämpningen av processen i efterföljande led.

Typiska processer för rening och konditionering av syngas omfattar följande:

• För att avlägsna bulkpartiklar med hjälp av cyklon och filter
• Våtskrubbning för att avlägsna klorider, ammoniak och fina partiklar
• För att avlägsna spår av tungmetaller och kvicksilver med hjälp av fasta absorbenter
• Vattengasförskjutning för att justera förhållandet mellan väte och kolmonoxid
• Katalytisk hydrolys för att omvandla karbonylsulfid till svavelväte
• Avskiljning av sura gaser för att utvinna svavelhaltiga gaser och koldioxid.

Syngasjäsning

Syngasjäsning är en mikrobiell process där syngas används som kol- och energikälla och sedan omvandlas till kemikalier och bränslen med hjälp av mikroorganismer. Metan, smörsyra, ättiksyra, butanol och etanol är de viktigaste produkterna vid fermentering av syntesgas.

Acetogener som Clostridium carboxidivorans, Eurobacterium limosum, Butyribacterium methylotrophicum och Peptostreptococcus-produkter är involverade i produktionen av kemikalier och bränslen.

Några av de viktigaste fördelarna med fermenteringsprocessen för syntesgas är följande:

• Hög reaktionsspecificitet
• Låg temperatur och lågt tryck
• Kräver inte ett specifikt förhållande mellan CO och H2
• Tolererar föreningar med hög svavelhalt.

Syngasjäsning har dock vissa begränsningar, t.ex. hämning av organismer, låg volymetrisk produktivitet och begränsning av massöverföringen mellan gas och vätska.

Tillämpningar

Syngas kan användas för att framställa ett brett spektrum av gödselmedel, bränslen, lösningsmedel och syntetiska material. Några få exempel är följande:

• Steam för användning i turbinmotorer för elproduktion
• Vätgas för användning som tryckmedel och gödningsmedel
• Vätgas för elproduktion, Användning i raffinaderiindustrin för att utvinna mer diesel och bensin ur råolja och för ett stort antal hydreringsreaktioner där väte tillsätts till omättade kolväten
• Ammoniak för användning som gödningsmedel och för tillverkning av plaster som polyuretan och nylon.
• Metanol för tillverkning av plaster, hartser, läkemedel, lim, färger och även som en komponent i bränslen.
• Kolmonoxid för användning i kemiska industrins råvaror och bränslen
• Svavel för användning som elementärt svavel för kemisk industri
• Mineraler och fasta ämnen för användning som slagg för vägbanor.

Produktion av SynGas med hjälp av Steam Reformer – Körtid – 3.00min

Spår och vidare läsning

• Vad är Syngas – Biobränsle.Org
• Syngas Cleanup and Conditioning – NETL
• SynGas using Steam Reformer

Skrivet av

Kris Walker

Kris har en BA(hons) in Media & Performance från University of Salford. Förutom att övervaka redaktions- och videogrupperna kan Kris hittas i avlägsna hörn av världen för att fånga historien bakom vetenskapen för våra kunders räkning. Utanför arbetet ser Kris äntligen en avkastning på 25 år av smärta som supporter till Manchester City.

Citat

.