Spesifikke liquefaction teknologier generelt faller inn i to kategorier: direkte (DCL) og indirekte liquefaction (ICL) prosesser. Direkte prosesser er basert på tilnærminger som karbonisering, pyrolyse og hydrogenering.
Indirekte flytende prosesser involverer vanligvis forgasning av kull til en blanding av karbonmonoksid og hydrogen, ofte kjent som syntesegass eller bare syngas. Ved Hjelp Av Fischer–Tropsch-prosessen omdannes syngas til flytende hydrokarboner.
i kontrast konverterer direkte flytende prosesser kull til væsker direkte uten å måtte stole på mellomliggende trinn ved å bryte ned den organiske strukturen av kull med anvendelse av hydrogen-donor løsemiddel, ofte ved høye trykk og temperaturer. Siden flytende hydrokarboner generelt har et høyere molforhold mellom hydrogen og karbon enn kull, må enten hydrogenerings-eller karbonavstøtingsprosesser benyttes i BÅDE ICL – og DCL-teknologier.
på industriell skala (dvs. tusenvis av fat / dag) et kull flytende anlegg krever vanligvis multibillion-dollar kapitalinvesteringer.
Pyrolyse og karboniseringsprosesserrediger
det finnes en rekke karboniseringsprosesser. Karboniseringskonverteringen skjer vanligvis gjennom pyrolyse eller destruktiv destillasjon. Den produserer kondenserbar kulltjære, olje-og vanndamp, ikke-kondenserbar syntetisk gass og en fast rest – kar.
Et typisk eksempel på karbonisering er Karrick-prosessen. I denne lavtemperaturkarboniseringsprosessen blir kull oppvarmet til 680 °F (360 °C) til 1 380 °F (750 °C) i fravær av luft. Disse temperaturene optimalisere produksjonen av kull tars rikere på lettere hydrokarboner enn vanlig kull tjære. Imidlertid er noen produserte væsker for det meste et biprodukt, og hovedproduktet er semi-koks – et fast og røykfritt drivstoff.
COED-Prosessen, utviklet AV FMC Corporation, bruker en fluidisert seng for behandling, i kombinasjon med økende temperatur, gjennom fire stadier av pyrolyse. Varme overføres av varme gasser produsert ved forbrenning av en del av den produserte karet. En modifikasjon av denne prosessen, COGAS-Prosessen, innebærer tilsetning av forgasning av kar. TOSCO-PROSESSEN, en analog TIL TOSCO II-oljeskifer retorting-prosessen og Lurgi-Ruhrgas-prosessen, som også brukes til skiferoljeutvinning, bruker varme resirkulerte faste stoffer til varmeoverføringen.
væskeutbyttet av pyrolyse og Karrick-prosessen anses generelt for lavt for praktisk bruk for syntetisk flytende brenselproduksjon. De resulterende kulltarene og oljene fra pyrolyse krever generelt ytterligere behandling før de kan brukes som motorbrensel; de behandles ved hydrotreating for å fjerne svovel – og nitrogenarter, hvoretter de til slutt behandles til flytende brensel.
oppsummert er den økonomiske levedyktigheten til denne teknologien tvilsom.
Hydrogeneringsprosesserrediger
En av de viktigste metodene for direkte konvertering av kull til væsker ved hydrogeneringsprosess er Bergius-prosessen, utviklet av Friedrich Bergius i 1913. I denne prosessen blandes tørrkull med tungolje resirkulert fra prosessen. En katalysator blir vanligvis tilsatt til blandingen. Reaksjonen skjer ved mellom 400 °C (752 Hryvnias F) til 500 hryvnias C (932 Hryvnias F) og 20 til 70 mpa hydrogentrykk. Reaksjonen kan oppsummeres som følger:
N C + (n + 1 ) H 2 ⟶ C N h 2 n + 2 {\displaystyle n {\ce {C}}+(n + 1) {\ce {H2 – > C}} {} _ {n} {\ce {H}}_{2n+2}}
Etter Første Verdenskrig flere anlegg basert på denne teknologien ble bygget I Tyskland; disse anleggene ble mye brukt under Andre Verdenskrig for Å forsyne Tyskland med drivstoff og smøremidler. Kohleoel-Prosessen, utviklet I Tyskland Av Ruhrkohle og VEBA, ble brukt i demonstrasjonsanlegget med kapasitet på 200 tonn lignitt per dag, bygget I Bottrop, Tyskland. Denne anlegget opererte fra 1981 til 1987. I denne prosessen blandes kull med et resirkuleringsløsningsmiddel og jernkatalysator. Etter forvarming og trykk, tilsettes H2. Prosessen foregår i en rørformet reaktor ved et trykk på 300 bar (30 mpa) og ved en temperatur på 470 °C (880 °F). Denne prosessen ble også utforsket AV SASOL I Sør-Afrika.
I løpet av 1970-og 1980-tallet utviklet Japanske selskaper Nippon Kokan, Sumitomo Metal Industries og Mitsubishi Heavy Industries NEDOL-prosessen. I denne prosessen blandes kull med et resirkulert løsningsmiddel og en syntetisk jernbasert katalysator; Etter forvarming tilsettes H2. Reaksjonen foregår i en rørformet reaktor ved en temperatur mellom 430 hryvnias C (810 °F) Og 465 °C (870 Hryvnias F) ved trykk 150-200 bar. Den produserte oljen har lav kvalitet og krever intensiv oppgradering. H-Kull prosess, utviklet Av Hydrocarbon Research, Inc. i 1963, blander pulverisert kull med resirkulerte væsker, hydrogen og katalysator i ebullated bed reaktoren. Fordelene ved denne prosessen er at oppløsning og oljeoppgradering finner sted i den enkle reaktoren, produktene har høyt H / C-forhold og en rask reaksjonstid, mens de viktigste ulempene er høyt gassutbytte (dette er i utgangspunktet en termisk sprekkprosess), høyt hydrogenforbruk og begrensning av oljebruk bare som kjeleolje på grunn av urenheter.
prosessene SRC-I og SRC-II (Solvent Refined Coal) ble utviklet Av Gulf Oil og implementert som pilotanlegg I Usa på 1960-og 1970-tallet.
nuclear Utility Services Corporation utviklet hydrogeneringsprosess som ble patentert Av Wilburn C. Schroeder i 1976. Prosessen involverte tørket, pulverisert kull blandet med omtrent 1wt% molybdenkatalysatorer. Hydrogenering skjedde ved bruk av høy temperatur og trykksyntese gass produsert i en separat forgasser. Prosessen ga til slutt et syntetisk råprodukt, nafta, en begrenset Mengde c3 / C4-gass, lette væsker (C5-C10) egnet til bruk som drivstoff, små mengder NH3 og betydelige mengder CO2. Andre en-trinns hydrogeneringsprosesser er Exxon-Prosessen Med Donorløsning, Høytrykksprosessen Imhausen Og Conocos Sinkkloridprosess.
Det er også en rekke to-trinns direkte flytendegjøringsprosesser; men etter 1980-tallet bare Katalytisk to-trinns Flytendegjøringsprosessen, modifisert Fra H-Kull Prosessen; Den Flytende Løsemiddelekstraksjonsprosessen Av Britisk Kull; Og Brunkullens Flytende Prosess I Japan er utviklet.
Shenhua, Et Kinesisk kullgruveselskap, bestemte seg i 2002 for å bygge et direkte flytende anlegg i Erdos, Indre Mongolia (Erdos CTL), med fatkapasitet på 20 tusen fat per dag (3,2×103 m3/d) flytende produkter, inkludert dieselolje, flytende petroleumsgass (LPG) og nafta (petroleumeter). De første testene ble gjennomført i slutten av 2008. En andre og lengre testkampanje ble startet i oktober 2009. I 2011 rapporterte Shenhua Group at det direkte flytende anlegget hadde vært i kontinuerlig og stabil drift siden November 2010, og At Shenhua hadde tjent 800 millioner yuan ($125,1 millioner) i resultat før skatt i de første seks månedene av 2011 på prosjektet.
Chevron Corporation utviklet en prosess oppfunnet Av Joel W. Rosenthal kalt Chevron Coal Liquefaction Process (CCLP). Det er unikt på grunn av nærkoblingen av den ikke-katalytiske oppløseren og den katalytiske hydroprosesseringsenheten. Den produserte oljen hadde egenskaper som var unike i forhold til andre kulloljer; det var lettere og hadde langt færre heteroatom urenheter. Prosessen ble skalert opp til 6 tonn per dag nivå, men ikke påvist kommersielt.
Indirekte konverteringsprosesserrediger
ICL-prosesser (Indirekte kullvæskningsprosesser) opererer i to trinn. I første fase omdannes kull til syngas (en renset blanding AV CO og H2 gass). I andre trinn omdannes syngasene til lette hydrokarboner ved hjelp av en av tre hovedprosesser: Fischer-Tropsch syntese, metanol syntese med påfølgende konvertering til bensin eller petrokjemi, og metanering. Fischer-Tropsch er DEN eldste AV ICL-prosessene.
i metanolsynteseprosesser omdannes syngas til metanol, som deretter polymeriseres til alkaner over en zeolittkatalysator. DENNE prosessen, under navnet MTG (MTG for «Metanol Til Bensin»), ble utviklet av Mobil tidlig på 1970-tallet, og blir testet på et demonstrasjonsanlegg av Jincheng Anthracite Mining Group (JAMG) I Shanxi, Kina. Basert på denne metanolsyntesen har Kina også utviklet en sterk kull-til-kjemikalier industri, med utganger som olefiner, MEG, DME og aromater.
Metaneringsreaksjon konverterer syngas til erstatning for naturgass (SNG). Great Plains Gasification Plant I Beulah, North Dakota er et kull-TIL-SNG-anlegg som produserer 160 millioner kubikkfot PER DAG SNG, og har vært i drift siden 1984. Flere kull-TIL-SNG-anlegg er i drift eller i prosjekt I Kina, Sør-Korea og India.
i en annen anvendelse av forgasning reagerer hydrogen ekstrahert fra syntetisk gass med nitrogen for å danne ammoniakk. Ammoniak reagerer deretter med karbondioksid for å produsere urea.
ovennevnte forekomster av kommersielle anlegg basert på indirekte kullforflytningsprosesser, samt mange andre som ikke er oppført her, inkludert de som er i planleggingsstadier og under bygging, er tabulert I Gasification Technologies Council ‘ S World Forgasningsdatabase.