φ2.0-3Q 1 단계 석탄 Gasfier 1900-2800NM3 / H 논 스틱 유연탄, 무연탄, 코크스

φ2.0-3Q 1 단계 석탄 Gasfier 1900-2800NM3 / H 비 점착성 역청탄, 무연탄, 코크스

1. 설명

석탄 가스화는 석탄에서 일산화탄소 (CO), 수소 (H ₂ ), 이산화탄소 (CO ₂ ), 메탄 (CH ₄ ) 및 수증기 (H ₂ O) 로 구성된 혼합물 인 합성 가스 를 생산하는 공정입니다. 및 물 , 공기 및 / 또는 산소를 포함한다.

역사적으로 석탄은 초기 기술을 사용하여 석탄 가스 ( "도시 가스"라고도 함) 를 생산하기 위해 가스화되었습니다.이 가스는 산업 규모의 천연 가스 생산에 앞서 전통적으로 도시의 조명 및 난방에 사용되는 가연성 가스입니다.

현재의 대규모 석탄 가스화 사례는 주로 통합 가스화 복합 화력 발전소, 화학 원료 공급 또는 합성 천연 가스 생산 과 같은 발전에 주로 사용됩니다 . 석탄 가스화 에서 얻은 수소는 암모니아 제조 , 수소 경제 발전 또는 화석 연료의 업그레이드 와 같은 다양한 목적으로 사용될 수 있습니다 .

대안 적으로, 석탄 유래 합성 가스는 피셔 - 트롭시 공정을 통한 추가 처리 또는 수송 연료 또는 연료 첨가제로서 사용될 수있는 메탄올 로의 가솔린 및 디젤 과 같은 운송 연료로 전환 될 수 있거나, 메탄올에서부터 가솔린 공정. 석탄 가스화의 메탄은 LNG 로 전환되어 운송 부문의 연료 로 사용될 수 있습니다.

2. 프로세스

가스화 중에 석탄은 산소 와 증기 (수증기)를 통해 가열되고 (때로는 가압 됨) 날아가 버립니다 . 석탄이 외부의 열원에 의해 가열되면이 과정은 "완전 열처리 (autothermal)"라고 불리는 반면, "자열 (autothermal)"과정은 가스 화기 내부에서 발생하는 발열 화학 반응을 통해 석탄의 가열을 가정합니다. 공급 된 산화제가 연료의 완전한 산화 (연소)에 불충분 한 것이 필수적이다. 언급 된 반응 동안, 산소 및 물 분자 는 석탄을 산화시켜 이산화탄소 (CO ₂ ), 일산화탄소 (CO), 수증기 (H ₂ O) 및 분자 수소 (H ₂ ) 의 가스 혼합물을 생성한다 . (사용 된 특정 가스화 기술에 따라 타르, 페놀 등과 같은 일부 부산물도 최종 생성물입니다.)이 공정은 천연 석탄 솔기 ( 지하 석탄 가스화 라고 함 ) 및 석탄 정제소. 목적하는 최종 생성물은 통상 합성 가스 (즉, H2 + CO의 조합)이지만, 생성 된 석탄 가스는 또한 추가의 양의 H2를 생성하기 위해 더 정제 될 수있다 :

3C (즉, 석탄) + O2 + H2O → H2 + 3CO

정제소가 알칸 (즉, 천연 가스 , 가솔린 및 디젤 연료에 존재하는 탄화수소) 을 생성하고자하는 경우, 석탄 가스는이 상태에서 수집되어 피셔 - 트롭시 반응기로 보내진다. 그러나, 수소가 원하는 최종 생성물 인 경우, 석탄 가스 (주로 CO 생성물) 는 수증기와의 추가 반응에 의해 더 많은 수소가 생성되는 수성 가스 전환 반응을 겪는다 :

CO + H2O → CO2 + H2

석탄 가스화를위한 다른 기술이 현재 존재하지만, 모두 일반적으로 동일한 화학 공정을 사용합니다. 상당량의 물을 포함하는 저급 석탄 (즉, "갈색 석탄")의 경우 석탄 (탄소)과 산소가 유일한 반응물 인 반응 중에 증기가 필요하지 않는 기술이 있습니다. 또한 일부 석탄 가스화 기술은 높은 압력을 필요로하지 않습니다. 일부는 분쇄 된 석탄을 연료로 사용하고 다른 일부는 상대적으로 많은 석탄으로 작업합니다. 가스화 기술은 또한 송풍 방식이 다양합니다.

"직접 송풍"은 석탄과 산화제가 원자로 채널의 반대편에서 서로를 향해 공급되는 것으로 가정합니다. 이 경우 산화제는 석탄과 상호 작용하는 반응 지역으로 코크스 및 (더 많은 가능성이있는) 재를 통과합니다. 그 후 생성 된 고온의 가스는 신선한 연료를 통과시키고 타르 및 페놀과 같은 연료의 열 파괴의 일부 생성물을 흡수하면서이를 가열한다. 따라서, 가스는 피셔 - 트 롭쉬 반응에 사용되기 전에 현저한 정제를 필요로한다. 정제 제품은 독성이 강하고 이용을위한 특수 설비가 필요합니다. 결과적으로 기술 된 기술을 이용하는 공장은 경제적으로 효율적이어야하기 때문에 매우 커야한다. SASOL이라는 식물 중 하나는 남아프리카 공화국 (RSA)에 자리 잡고 있습니다. 그것은 석유와 천연 가스를 수입하는 것을 금지하는 국가에 대한 금수 조치 때문에 지어졌습니다. RSA는 유연탄과 무연탄이 풍부하며 20 세기 전반 에 독일에서 개발 된 잘 알려진 고압 "Lurgi"가스화 공정의 사용을 조정할 수있었습니다 .

"역풍"(먼저 발명 된 이전 유형과 비교하여)은 석탄과 산화제가 반응기의 동일한면에서 공급되는 것으로 가정합니다. 이 경우 반응 지역 이전에는 석탄과 산화제 사이에 화학적 상호 작용이 없습니다. 반응 구역에서 생성 된 가스는 가스화 (코크스 및 재)의 고체 생성물을 통과시키고, 가스에 함유 된 CO ₂ 및 H ₂ O는 추가로 CO 및 H _2로 화학적으로 복구된다. "직접 분사 (direct blowing)"기술과 비교할 때, 가스에는 독성 부산물이 존재하지 않습니다. 이러한 유형의 가스화는 20 세기 초반에 "직접 발파 (direct blowing)"와 함께 개발되었지만 가스 발생률은 "직접 발파 (direct blowing)"보다 현저히 낮았으며, 소련 연구 시설 KATEKNIIUgol (Kansk-Achinsk 석탄 분야 개발을위한 R & D 연구소)이 현재 "TERMOKOKS-S"프로세스로 알려진 기술을 생산하기위한 R & D 활동을 시작한 1980 년대까지 "역풍"프로세스를 진행했습니다. 이러한 유형의 가스화 공정에 대한 관심을 되살려야하는 이유는 생태 학적으로 청결하며 가스 (가연성 또는 합성 가스)와 중간 온도 코크스의 두 가지 유형의 유용한 제품 (동시에 또는 개별적으로)을 생산할 수 있기 때문입니다. 전자는 가스 보일러 및 디젤 발전기의 연료 또는 휘발유 등을 생산하기위한 합성 가스, 후자는 야금의 기술적 연료, 화학 흡수제 또는 가정용 연료 연탄의 원료로 사용할 수 있습니다. 가스 보일러에서의 제품 가스의 연소는 초기 석탄의 연소 보다 생태 학적으로 청결하다 . 따라서, "역풍 (reversed blowing)"을 갖는 가스화 기술을 이용하는 공장은 2 개의 귀중한 제품을 생산할 수 있는데, 그 중 하나는 상대적으로 생산비가 0이다. 소련과 KATEKNIIUgol이 존재하지 않게됨에 따라이 기술은 원래 개발 된 개별 과학자들에 의해 채택되었으며 현재 러시아에서 더 연구되고 있으며 전 세계적으로 상업적으로 배포되고 있습니다. 이를 활용 한 산업 공장은 현재 울란바토르 (몽골)와 크라스 노야 르 스크 (러시아)에서 기능하는 것으로 알려져 있습니다.

Wison Group 과 Shell (Hybrid) 사가 공동 개발 한 압축 기류 베드 가스화 기술 . 예를 들면 : 하이브리드는 첨단 미분탄 기술입니다.이 기술은 Shell SCGP 폐열 보일러의 기존 장점과 결합하여 운반 시스템, 분쇄 석탄 가압 가스 버너 배치, 측면 제트 버너 멤브레인 유형 수벽 및 그 이상을 포함합니다. 간헐적 인 배출은 성숙하고 신뢰할 수있는 기술과 같은 기존 SCGP 설비에서 충분히 검증되었으며 동시에 기존의 공정 합병증과 쉽게 실패한 합성 가스 냉각기 (폐액 팬) 및 [플라이 애쉬] 필터를 제거하고 합성 가스 급냉 공정에서 널리 사용되는 기존의 가스화 기술을 결합했습니다. 그것은 원래의 쉘 SCGP 폐열 보일러의 강력한 적응력과 석탄 특성을 쉽게 유지할 수있을뿐 아니라 쉽게 확장 할 수있을뿐 아니라 기존의 급냉 기술의 장점을 흡수합니다.