specifikke flydende teknologier falder generelt i to kategorier: direkte (DCL) og indirekte flydende (ICL) processer. Direkte processer er baseret på tilgange som karbonisering, pyrolyse og hydrogenering.
indirekte kondensationsprocesser involverer generelt forgasning af kul til en blanding af kulilte og brint, ofte kendt som syntesegas eller simpelthen syngas. Under anvendelse af Fischer–Tropsch-processen omdannes syngas til flydende carbonhydrider.
i modsætning hertil omdanner direkte flydende processer kul til væsker direkte uden at skulle stole på mellemliggende trin ved at nedbryde den organiske struktur af kul med påføring af brintdonoropløsningsmiddel, ofte ved høje tryk og temperaturer. Da flydende carbonhydrider generelt har et højere hydrogen-carbon molforhold end kul, skal enten hydrogenering eller kulstofafstødningsprocesser anvendes i både ICL-og DCL-teknologier.
ved industrielle skalaer (dvs. tusinder af tønder / dag) et kulflydningsanlæg kræver typisk kapitalinvesteringer på flere milliarder dollars.
Pyrolyse-og karboniseringsprocesserrediger
der findes en række karboniseringsprocesser. Karboniseringskonverteringen sker typisk gennem pyrolyse eller destruktiv destillation. Det producerer kondenserbar kultjære, olie og vanddamp, ikke-kondenserbar syntetisk gas og en fast rest – char.
et typisk eksempel på karbonisering er Karrick-processen. I denne karboniseringsproces ved lav temperatur opvarmes kul ved 680 liter F (360 liter C) til 1.380 liter f (750 liter C) i fravær af luft. Disse temperaturer optimerer produktionen af kultjære rigere på lettere kulbrinter end normal kultjære. Imidlertid er alle producerede væsker for det meste et biprodukt, og hovedproduktet er halvkoks-et fast og røgfrit brændstof.
COED-processen, udviklet af FMC Corporation, bruger en fluidiseret seng til behandling i kombination med stigende temperatur gennem fire stadier af pyrolyse. Varme overføres af varme gasser produceret ved forbrænding af en del af den producerede char. En ændring af denne proces, COGAS-processen, involverer tilsætning af forgasning af char. TOSCOAL-processen, en analog til Tosco II–olieskiferretorteringsprocessen og Lurgi-Ruhrgas-processen, som også bruges til skiferolieudvinding, bruger varme Genanvendte faste stoffer til varmeoverførslen.
flydende udbytter af pyrolyse og Karrick-processen betragtes generelt som for lave til praktisk brug til produktion af syntetisk flydende brændstof. De resulterende kulstænger og olier fra pyrolyse kræver generelt yderligere behandling, før de kan bruges som motorbrændstoffer; de behandles ved hydrotreating for at fjerne svovl-og nitrogenarter, hvorefter de endelig forarbejdes til flydende brændstoffer.
Sammenfattende er den økonomiske levedygtighed af denne teknologi tvivlsom.
Hydrogeneringsprocesserredit
en af de vigtigste metoder til direkte omdannelse af kul til væsker ved hydrogeneringsproces er Bergius-processen, udviklet af Friedrich Bergius i 1913. I denne proces blandes tørt kul med tung olie genanvendt fra processen. En katalysator tilsættes typisk til blandingen. Reaktionen forekommer ved mellem 400 liter C (752 liter F) til 500 liter C (932 liter F) og 20 til 70 MPa hydrogentryk. Reaktionen kan opsummeres som følger:
n C + ( n + 1) H 2 ret C n H 2 n + 2 {\displaystyle n {\ce {C}}+(n+1) {\ce {H2 – > C}} {}_{n} {\ce {H}}_{2n+2}}
efter Første Verdenskrig flere anlæg baseret på denne teknologi blev bygget i Tyskland; disse anlæg blev i vid udstrækning brugt under Anden Verdenskrig til at forsyne Tyskland med brændstof og smøremidler. Kohleoel-processen, udviklet i Tyskland af Ruhrkohle og VEBA, blev brugt i demonstrationsanlægget med en kapacitet på 200 ton brunkul om dagen, bygget i Bottrop, Tyskland. Dette anlæg fungerede fra 1981 til 1987. I denne proces blandes kul med et genbrugsopløsningsmiddel og jernkatalysator. Efter forvarmning og tryk tilsættes H2. Processen finder sted i en rørformet reaktor ved et tryk på 300 bar (30 MPa) og ved en temperatur på 470 liter C (880 liter F). Denne proces blev også undersøgt af SASOL i Sydafrika.
i løbet af 1970 ‘erne og 1980’ erne udviklede japanske virksomheder Nippon Kokan, Sumitomo Metal Industries og Mitsubishi Heavy Industries NEDOL-processen. I denne proces blandes kul med et genanvendt opløsningsmiddel og en syntetisk jernbaseret katalysator; efter forvarmning tilsættes H2. Reaktionen finder sted i en rørformet reaktor ved en temperatur mellem 430 liter C (810 liter F) og 465 liter C (870 liter F) ved trykket 150-200 bar. Den producerede olie har lav kvalitet og kræver intensiv opgradering. H-kul proces, udviklet af carbonhydrid Research, Inc., i 1963, blander pulveriseret kul med genanvendte væsker, brint og katalysator i ebullated bed reaktor. Fordelene ved denne proces er, at Opløsning og olieopgradering finder sted i den enkelte reaktor, produkter har et højt h/c-forhold og en hurtig reaktionstid, mens de største ulemper er højt gasudbytte (dette er dybest set en termisk krakningsproces), højt brintforbrug og begrænsning af olieforbrug kun som kedelolie på grund af urenheder.
processerne SRC-i og SRC-II (Solvent raffineret kul) blev udviklet af Gulf Oil og implementeret som pilotanlæg i USA i 1960 ‘erne og 1970’ erne.
Nuclear Utility Services Corporation udviklede hydrogeneringsproces, som blev patenteret af Vilburn C. Schroeder i 1976. Processen involverede tørret, pulveriseret kul blandet med ca.1 vægtprocent molybdænkatalysatorer. Hydrogenering opstod ved anvendelse af høj temperatur og tryk syntese gas produceret i en separat forgasser. Processen gav i sidste ende et syntetisk råprodukt, naphtha, en begrænset mængde C3/C4 gas, lette mellemvægtige væsker (C5-C10) egnet til brug som brændstoffer, små mængder NH3 og betydelige mængder CO2. En af de mest almindelige typer af hydrogeneringsprocesser er Hydronationsprocessen, Imhausen-højtryksprocessen og Conocosin-Chloridprocessen.
der er også en række to-trins direkte kondensationsprocesser; efter 1980 ‘ erne var det dog kun den katalytiske totrins Kondensationsproces, modificeret fra H-Kulprocessen; den flydende Opløsningsmiddelekstraktionsproces ved Britisk kul; og brunkuls flydende proces i Japan er blevet udviklet.
Shenhua, et kinesisk kulmineselskab, besluttede i 2002 at bygge et direkte flydende anlæg i Erdos, Indre Mongoliet (Erdos CTL) med tøndekapacitet på 20 tusind tønder pr.dag (3,2 liter 103 m3/d) flydende produkter inklusive dieselolie, flydende petroleumsgas (LPG) og naphtha (petroleumsether). De første tests blev implementeret i slutningen af 2008. En anden og længere testkampagne blev startet i oktober 2009. I 2011 rapporterede Shenhua Group, at det direkte flydende anlæg havde været i kontinuerlig og stabil drift siden November 2010, og at Shenhua havde tjent 800 millioner yuan ($125,1 millioner) i indtjening før skat i de første seks måneder af 2011 på projektet.
Chevron Corporation udviklede en proces opfundet af Joel Rosenthal kaldet Chevron kul flydende proces (CCLP). Det er unikt på grund af den tætte kobling af den ikke-katalytiske opløser og den katalytiske hydroforarbejdningsenhed. Den producerede olie havde egenskaber, der var unikke sammenlignet med andre kulolier; det var lettere og havde langt færre heteroatom urenheder. Processen blev skaleret-op til 6 ton per dag niveau, men ikke bevist kommercielt.
indirekte omdannelsesprocesserrediger
indirekte kulvæskeprocesser (ICL) fungerer i to faser. I første fase omdannes kul til syngas (en oprenset blanding af CO og H2 gas). I anden fase omdannes syngaserne til lette carbonhydrider under anvendelse af en af tre hovedprocesser: Fischer-Tropsch syntese, methanol syntese med efterfølgende omdannelse til bensin eller petrokemikalier, og metanering. Fischer-Tropsch er den ældste af ICL-processerne.
i methanolsynteseprocesser omdannes syngas til methanol, som efterfølgende polymeriseres til alkaner over en serolitkatalysator. Denne proces, under moniker MTG (MTG for “Methanol til Bensin”), blev udviklet af Mobil i begyndelsen af 1970 ‘ erne og testes på et demonstrationsanlæg af Jincheng antracit Mining Group (JAMG) i Shanksi, Kina. Baseret på denne methanolsyntese har Kina også udviklet en stærk kul-til-kemikalieindustri med output som olefiner, MEG, DME og aromater.
Methaneringsreaktion konverterer syngas til erstatning for naturgas (SNG). Det Great Plains Forgasningsanlæg i Beulah, North Dakota er et kul-til-SNG-anlæg, der producerer 160 millioner kubikfod om dagen SNG, og har været i drift siden 1984. Flere kul-til-SNG-anlæg er i drift eller i projekt i Kina, Sydkorea og Indien.
i en anden anvendelse af forgasning reagerer brint ekstraheret fra syntetisk gas med nitrogen til dannelse af ammoniak. Ammoniak reagerer derefter med kulsyre for at producere urinstof.
ovenstående tilfælde af kommercielle anlæg baseret på indirekte kulvæskeprocesser såvel som mange andre, der ikke er anført her, inklusive dem i planlægningsfaser og under opførelse, er tabuleret i Forgasningsteknologirådets Verdensforgasningsdatabase.