specifika kondenseringstekniker faller i allmänhet i två kategorier: direkta (DCL) och indirekta kondenseringsprocesser (ICL). Direkta processer är baserade på tillvägagångssätt som karbonisering, pyrolys och hydrering.
indirekta kondenseringsprocesser involverar i allmänhet förgasning av kol till en blandning av kolmonoxid och väte, ofta känd som syntesgas eller helt enkelt syngas. Med hjälp av Fischer–Tropsch-processen omvandlas syngas till flytande kolväten.
däremot omvandlar direkta kondenseringsprocesser kol till vätskor direkt utan att behöva förlita sig på mellanliggande steg genom att bryta ner kolens organiska struktur med applicering av väte-donatorlösningsmedel, ofta vid höga tryck och temperaturer. Eftersom flytande kolväten i allmänhet har ett högre molförhållande mellan väte och KOL än kol, måste antingen hydrering eller kolavstötningsprocesser användas i både ICL-och DCL-teknik.
i industriell skala (dvs. thousands of barrels/day) en kolförvätskningsanläggning kräver vanligtvis kapitalinvesteringar på flera miljarder dollar.
pyrolys-och karboniseringsprocesseredit
det finns ett antal karboniseringsprocesser. Karboniseringsomvandlingen sker vanligtvis genom pyrolys eller destruktiv destillation. Det producerar kondenserbar koltjära, olja och vattenånga, icke kondenserbar syntetisk gas och en fast Rest-röding.
ett typiskt exempel på karbonisering är Karrickprocessen. I denna lågtemperaturförkolningsprocess upphettas kol vid 680 f (360 C) till 1380 f (750 C) i frånvaro av luft. Dessa temperaturer optimerar produktionen av koltjäror rikare på lättare kolväten än vanlig koltjära. Emellertid är alla producerade vätskor mestadels en biprodukt och huvudprodukten är halvkoks-ett fast och rökfritt bränsle.
COED-processen, utvecklad av FMC Corporation, använder en fluidiserad bädd för bearbetning, i kombination med ökande temperatur, genom fyra steg av pyrolys. Värme överförs av heta gaser som produceras genom förbränning av en del av den producerade charmen. En modifiering av denna process, COGAS-processen, innefattar tillsats av förgasning av röding. TOSCOAL-processen, en analog till TOSCO II – oljeskifferretorteringsprocessen och Lurgi–Ruhrgas-processen, som också används för skifferoljeutvinning, använder heta Återvunna fasta ämnen för värmeöverföringen.
Vätskeutbyten av pyrolys och Karrick-processen anses i allmänhet vara för låga för praktisk användning för syntetisk flytande bränsleproduktion. De resulterande koltjärorna och oljorna från pyrolys kräver i allmänhet ytterligare behandling innan de kan användas som motorbränslen; de bearbetas genom hydrobehandling för att avlägsna svavel-och kvävearter, varefter de slutligen bearbetas till flytande bränslen.
Sammanfattningsvis är den ekonomiska lönsamheten för denna teknik tveksam.
Hydrogeneringsprocesseredit
en av de viktigaste metoderna för direkt omvandling av kol till vätskor genom hydreringsprocessen är Bergiusprocessen, utvecklad av Friedrich Bergius 1913. I denna process blandas torrt kol med tung olja som återvinns från processen. En katalysator tillsätts typiskt till blandningen. Reaktionen sker vid mellan 400 CCB (752 FCB) och 500 CCB (932 FCB) och 20 till 70 mpa vätetryck. Reaktionen kan sammanfattas enligt följande:
n C + ( n + 1) H 2 CN 2 N + 2 {\displaystyle n {\ce {C}}+(n+1) {\ce {H2 – > c}}{}_{n} {\ce {H}} _ {2n+2}}
efter första världskriget byggdes flera anläggningar baserade på denna teknik i Tyskland; dessa anläggningar användes i stor utsträckning under andra världskriget för att förse Tyskland med bränsle och smörjmedel. Kohleoel-processen, utvecklad i Tyskland av Ruhrkohle och VEBA, användes i demonstrationsanläggningen med en kapacitet på 200 ton brunkol per dag, byggd i Bottrop, tyskland. Denna anläggning drivs från 1981 till 1987. I denna process blandas kol med ett återvinningslösningsmedel och järnkatalysator. Efter förvärmning och trycksättning tillsätts H2. Processen sker i en rörformig reaktor vid ett tryck av 300 bar (30 MPa) och vid en temperatur av 470 C (880 f). Denna process undersöktes också av SASOL i Sydafrika.
under 1970-och 1980-talet utvecklade japanska företag Nippon Kokan, Sumitomo Metal Industries och Mitsubishi Heavy Industries NEDOL-processen. I denna process blandas kol med ett återvunnet lösningsmedel och en syntetisk järnbaserad katalysator; efter förvärmning tillsätts H2. Reaktionen äger rum i en rörformig reaktor vid en temperatur mellan 430 CCB (810 FCB) och 465 CCB (870 FCB) vid trycket 150-200 bar. Den producerade oljan har låg kvalitet och kräver intensiv uppgradering. H-Kolprocess, utvecklad av Kolväteforskning, Inc., 1963, blandar pulveriserat kol med återvunna vätskor, väte och katalysator i den ebullerade bäddreaktorn. Fördelarna med denna process är att upplösning och oljeuppgradering sker i den enda reaktorn, produkterna har högt H/C-förhållande och en snabb reaktionstid, medan de största nackdelarna är högt gasutbyte (detta är i grunden en termisk krackningsprocess), hög väteförbrukning och begränsning av oljeanvändningen endast som pannolja på grund av föroreningar.
src-i-och src-II-processerna (Solvent Refined Coal) utvecklades av Gulf Oil och implementerades som pilotanläggningar i USA på 1960-och 1970-talet.
Nuclear Utility Services Corporation utvecklade hydreringsprocess som patenterades av Wilburn C. Schroeder 1976. Processen involverade torkat, pulveriserat kol blandat med ungefär 1WT% molybdenkatalysatorer. Hydrogenering inträffade genom användning av hög temperatur och trycksyntesgas producerad i en separat förgasare. Processen gav slutligen en syntetisk råprodukt, NAFTA, en begränsad mängd C3/C4-gas, lättmedelsvätskor (C5-C10) lämpliga för användning som bränslen, små mängder NH3 och betydande mängder CO2. Andra enstegs hydreringsprocesser är Exxon – Givarlösningsmedelsprocessen, Imhausen Högtrycksprocess och Conoco Zinkkloridprocessen.
det finns också ett antal tvåstegs direkta kondenseringsprocesser; emellertid efter 1980-talet endast den katalytiska tvåstegs Kondenseringsprocessen, modifierad från H-Kolprocessen; den flytande Lösningsmedelsextraktionsprocessen av Brittiskt kol; och Brunkolsförvätskningsprocessen i Japan har utvecklats.
Shenhua, ett kinesiskt kolbrytningsföretag, beslutade 2002 att bygga en direkt kondenseringsanläggning i Erdos, Inre Mongoliet (Erdos CTL), med fatkapacitet på 20 tusen fat per dag (3,2 103 m3/d) flytande produkter inklusive dieselolja, flytande petroleumgas (LPG) och NAFTA (petroleumeter). De första testerna genomfördes i slutet av 2008. En andra och längre testkampanj startades i oktober 2009. Under 2011 rapporterade Shenhua Group att den direkta kondenseringsanläggningen hade varit i kontinuerlig och stabil verksamhet sedan November 2010 och att Shenhua hade gjort 800 miljoner yuan (125,1 miljoner dollar) i Resultat före skatt under de första sex månaderna 2011 på projektet.
Chevron Corporation utvecklade en process som uppfanns av Joel W. Rosenthal kallad Chevron Coal Liquefaction Process (CCLP). Det är unikt på grund av den nära kopplingen av den icke-katalytiska upplösaren och den katalytiska hydroprocesseringsenheten. Den producerade oljan hade egenskaper som var unika jämfört med andra kololjor; det var lättare och hade mycket färre heteroatomföroreningar. Processen skalades upp till 6 ton per dag nivå, men inte bevisat kommersiellt.
indirekta omvandlingsprocesserredigera
indirekta kolförvätskning (ICL) processer fungerar i två steg. I det första steget omvandlas kol till syngas (en renad blandning av CO och H2-gas). I det andra steget omvandlas syngasen till lätta kolväten med användning av en av tre huvudprocesser: Fischer-Tropsch-syntes, metanolsyntes med efterföljande omvandling till bensin eller petrokemikalier och metanering. Fischer-Tropsch är den äldsta av ICL-processerna.
i metanolsyntesprocesser omvandlas syngas till metanol, som därefter polymeriseras till alkaner över en zeolit-katalysator. Denna process, under moniker MTG (MTG för ”metanol till bensin”), utvecklades av Mobil i början av 1970-talet och testas vid en demonstrationsanläggning av Jincheng antracit Mining Group (JAMG) i Shanxi, Kina. Baserat på denna metanolsyntes har Kina också utvecklat en stark kol-till-kemikalieindustri, med utgångar som olefiner, MEG, DME och aromater.
Metaneringsreaktion omvandlar syngas till ersättning för naturgas (SNG). De Great Plains förgasningsanläggning i Beulah, North Dakota är en kol-till-SNG-anläggning som producerar 160 miljoner kubikfot per dag SNG och har varit i drift sedan 1984. Flera kol-till-SNG-anläggningar är i drift eller i projekt i Kina, Sydkorea och Indien.
i en annan tillämpning av förgasning reagerar väte extraherat från syntetisk gas med kväve för att bilda ammoniak. Ammoniak reagerar sedan med koldioxid för att producera urea.
ovanstående instanser av kommersiella anläggningar baserade på indirekta kolförvätskningsprocesser, liksom många andra som inte listas här, inklusive de i planeringsstadier och under uppbyggnad, är tabellerade i Förgasningsteknikrådets World Gasification Database.