Uzdatnianie gazu syntezowego: Procesy konwersji tlenku węgla parą wodną
- Szczegóły
Podstawową technologią przetwórstwa węgla do gazu syntezowego, mogącego stanowić zarówno paliwo dla wysokosprawnych układów kombinowanych, jak i cenny surowiec w syntezie chemicznej, jest zgazowanie. Rozwój technologii zgazowania jest szczególnie widoczny w Chinach, dysponujących bogatymi zasobami węgla, i jest związany z wytwarzaniem gazu syntezowego na potrzeby produkcji substancji chemicznych i paliw. Przy uwzględnieniu paliwowych uwarunkowań Polski, zastosowanie technologii zgazowania wydaje się racjonalną drogą rozwoju sektora chemicznego, w tym produkcji paliw i nawozów sztucznych. Polska posiada odpowiednie zaplecze, zarówno surowcowe, jak i techniczne, pozwalające na realizację tego typu inwestycji. Implementacja w skali przemysłowej układu zgazowania bazującego na jednej z dostępnych komercyjnie technologii może być bazą dla rozwoju nowych, własnych rozwiązań.
Istotnym elementem układów produkcyjnych zintegrowanych ze zgazowaniem węgla są technologie oczyszczania i konwersji wytwarzanych gazów procesowych. Z jednej strony gwarantują one wysokie sprawności przemiany surowego gazu procesowego do produktów finalnych, z drugiej zapewniają niskie emisje substancji szkodliwych do atmosfery, minimalizując szkodliwy wpływ technologii na środowisko naturalne.
Celem monografii, pod redakcją Tomasza Chmielniaka, Joanny Bigdy i Aleksandra Sobolewskiego, wydanej przez Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu w 2015 roku, jest dostarczenie wiedzy w zakresie rozwijanych i dostępnych komercyjnie technologii oczyszczania i konwersji gazów procesowych pochodzących ze zgazowania węgla. Przedstawione technologie nie wyczerpują wszystkich dostępnych na świecie rozwiązań. Przesłanką autorskiego wyboru zakresu tematycznego monografii był: stan rozwoju komercyjnego technologii, w tym praktyczne zastosowania oraz ich potencjał rozwojowy.
W książce opisano także technologie rozwijane w ramach badań realizowanych w ramach Programu Strategicznego NCBiR „Zaawansowane Technologie Pozyskiwania Energii” Zadania Badawczego nr 3.
Monografia obejmuje rozdziały dotyczące wstępnego oczyszczania gazu, procesów konwersji, usuwania składników kwaśnych z gazu, w tym odsiarczania i separacji CO2, usuwania rtęci oraz wydzielania wodoru. Ponadto dostarcza ona wiedzy na temat podstawowych konfiguracji technologicznych układów wytwórczych zintegrowanych ze zgazowaniem węgla w reaktorach zawiesinowych (dyspersyjnych) i fluidalnych.
Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd
Reakcja konwersji tlenku węgla parą wodną (WGS) jest przemysłowo wykorzystywana od końca XIX wieku. Ponowne nią zainteresowanie związane jest ze wzrostem zapotrzebowania na wodór, który wykorzystywany jest zarówno jako paliwo, jak i substrat w syntezie chemicznej (m.in. produkcja amoniaku i metanolu). Reakcja ta wykorzystywana jest do komponowania pożądanego, ze względu na jego dalsze wykorzystanie, składu gazu syntezowego - korekta udziału kluczowych składników gazu: CO, CO2, H2 i H2O. Proces konwersji tlenku węgla jest istotny również ze względu na fakt przekształcenia formy występowania pierwiastka węgla w gazie syntezowym z CO na CO2, który to związek można następnie wydzielić ze strumienia gazu w procesach usuwania składników kwaśnych.
Proces konwersji CO znajduje szerokie zastosowanie, a w zależności od przeznaczenia produkowanego gazu stosuje się różne jego konfiguracje. W artykule przedstawiono przegląd technologii konwersji tlenku węgla parą wodną przede wszystkim w kontekście ich wykorzystania do uzdatniania gazu syntezowego generowanego w procesie zgazowania. Celem artykułu jest również pokazanie ewolucji technologii konwersji tlenku węgla od rozwiązań klasycznych po eksperymentalne. Zostaną omówione następujące technologie: jednostopniowa konwersja, dwustopniowa konwersja, konwersja z równoczesnym usuwaniem jednego z produktów reakcji (H2 lub CO2) oraz konwersja CO powiązana z wychwytem CO2. Te ostatnie technologie zaliczyć można do tzw. hybrydowych, które realizowane są w nowoczesnych reaktorach wielofunkcyjnych.
The water-gas-shift reaction (WGS) has been industrially used since the XIX century. Renewed interest in it is associated with increased demand for hydrogen, which is used both as a fuel and as a substrate in chemical synthesis (e.g. ammonia and methanol production). This reaction is used to obtain the desired synthesis gas composition for specific application - to correct participation of key gas components such as: CO, CO2, H2 and H2O. The water-gas-shift reaction is also important due to the fact of changing of the carbon form in syngas from CO to CO2. Carbon dioxide can be easy isolated from gas mixture using Acid Gas Removal (AGR) process. The process of CO conversion is widely used and can be implemented in different configurations depending on the gas destination. The article presents an overview of WGS technology primarily in terms of their use for the treatment of synthesis gas generated during gasification process. The purpose of this article is also to show the evolution of WGS technology from classical to experimental solutions. The following technologies: single-stage conversion, two-stage conversion, conversion with one of the reaction product removing and CO conversion associated with CO2 capture will be presented. These latter technologies can be classified as hybrid methods which are carried out in modern multi-functional reactors.
Przeczytaj także: Grupa Azoty Puławy - oczyszczanie wody
Przeczytaj także: Przewodnik po uzdatnianiu wody szkłem
tags: #uzdatnianie #gazu #syntezowego #procesy
