Процесс Каррика: низкотемпературная карбонизация и пиролиз углеродсодержащего сырья.
Karrick process
Процесс Каррика: низкотемпературная карбонизация угля, сланцев и лигнита для получения синтетического топлива, полукокса и сингаза. Разработан в 1920-х.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Процесс Каррика — это низкотемпературная карбонизация (LTC) и пиролиз углеродосодержащих материалов. Хотя он в первую очередь предназначен для карбонизации угля, его также можно использовать для переработки нефтяных сланцев, лигнита или любых углеродосодержащих материалов. Эти материалы нагреваются в отсутствие воздуха до температур от … до … для дистилляции синтетического топлива — нетрадиционной нефти и синтез-газа. Он может быть использован как для сжижения угля, так и для производства полукокса. Процесс был разработан специалистом по нефтяным сланцам Льюисом Кассом Карриком в 1920-х годах в Бюро по горнодобывающей промышленности США.
The Karrick process is a low temperature carbonization (LTC) and pyrolysis process of carbonaceous materials. Although primarily meant for coal carbonization, it also could be used for processing of oil shale, lignite or any carbonaceous materials. These are heated at to in the absence of air to distill out synthetic fuels–unconventional oil and syngas. It could be used for a coal liquefaction as also for a semi coke production. The process was the work of oil shale technologist Lewis Cass Karrick at the United States Bureau of Mines in the 1920s.
История
Процесс Каррика был изобретен Льюисом Кассом Карриком в 1920-х годах. Хотя Каррик и не изобрел технологию получения жидкого топлива из угля (LTC) как таковую, он усовершенствовал существующие технологии, что и привело к созданию процесса Каррика. Реторта, используемая в процессе Каррика, была основана на реторте Невада–Техас–Юта, применяемой для извлечения сланцевой нефти. В Австралии во время Второй мировой войны заводы, использующие процесс Каррика, применялись для добычи сланцевой нефти в Новом Южном Уэльсе. В 1950-х – 1970-х годах эта технология использовалась компанией Rexco на заводе Snibston в Коулвилле, Лестершир, Англия.
The Karrick process was invented by Lewis Cass Karrick in the 1920s. Although Karrick did not invent coal LTC as such, he perfected the existing technologies resulting the Karrick process. The retort used for the Karrick process based on the Nevada–Texas–Utah Retort, used for the shale oil extraction. In Australia, during World War II the Karrick process plants were used for shale oil extraction in New South Wales. In 1950s–1970s, the technology was used by the Rexco Company in its Snibston plant at Coalville in Leicestershire, England.
Процесс
Процесс Каррика – это низкотемпературный процесс карбонизации, в котором используется герметичный реторт. Перегретый пар непрерывно подается в верхнюю часть реторты, заполненной углем. Сначала, контактируя с холодным углем, пар конденсируется в воду, выполняющую функцию очистителя. По мере повышения температуры угля начинается деструктивная дистилляция. Образующиеся вода, масло, каменноугольная смола и синтез-газ удаляются из реторты через выпускные клапаны в нижней части. Остаток (кокс или полукокс) остается в реторте. Процесс Karrick LTC не образует углекислый газ, но выделяет значительное количество монооксида углерода.
The Karrick process is a low temperature carbonization process, which uses a hermetic retort. Superheated steam is injected continuously into the top of a retort filled by coal. At first, in contact with cool coal, the steam condenses to water acting as a cleaning agent. While temperature of coal rises, the destructive distillation starts. Resulting water, oil and coal tar, and syngas moves out from retort through outlet valves at the bottom of the retort. The residue (char or semi coke) remains in the retort. The Karrick LTC process generates no carbon dioxide, but it does produce a significant amount of carbon monoxide.
Продукты
В процессе Каррика 1 короткая тонна угля дает до 1 барреля масел и угольных смол (12% по весу), а также производит богатый угольный газ и твердый бездымный уголь или полукокс (на одну метрическую тонну 0,175 м³ масел и угольных смол, 95 м³ газа и 750 кг полукокса). В двигателях внутреннего сгорания развивается большая мощность, и можно достичь увеличения экономии топлива примерно на 20% при идентичных условиях эксплуатации. Полукокс может использоваться для коммунальных котлов и в качестве коксующегося угля на сталелитейных заводах, он выделяет больше тепла, чем сырой уголь, и может быть преобразован в водяной газ. Водяной газ может быть преобразован в нефть с помощью процесса Фишера-Тропша. Угольный газ, полученный в процессе Karrick LTC, обладает большей энергетической ценностью, чем природный газ. Фенольные отходы используются химической промышленностью в качестве сырья для производства пластмасс и других материалов. Электроэнергию можно производить методом когенерации при минимальных затратах на оборудование.
In the Karrick process, 1 short ton of coal yields up to 1 barrel of oils and coal tars (12% by weight), and produces of rich coal gas and of solid smokeless char or semi coke (for one metric ton, 0.175 m3 of oils and coal tars, 95 m3 of gas, and 750 kg of semi coke). More power is developed in internal combustion engines and an increase in fuel economy of approximately 20% is obtainable under identical operating conditions. Semi coke can be used for utility boilers and coking coal in steel smelters, yields more heat than raw coal and can be converted to water gas. Water gas can be converted to oil by the Fischer–Tropsch process. Coal gas from Karrick LTC yields greater energy content than natural gas. Phenolic wastes are used by the chemical industry as feedstock for plastics, etc. Electrical power can be cogenerated at nominal equipment cost.
Экономическая жизнеспособность
Нефть, включая нефть, из угля добывалась давно. Производственные мощности были закрыты в 1880-х годах лишь потому, что сырая нефть стала дешевле процесса сжижения угля. Однако сама возможность никогда не исчезала. Восьмилетние испытания пилотных установок, проведенные компанией Karrick, доказывают, что штаты, города и даже небольшие населенные пункты могут производить собственный газ и вырабатывать собственное электричество. Установка мощностью 30 тонн и нефтеперерабатывающий завод принесут прибыль, превышающую все операционные и капитальные затраты, а продукция будет продаваться по конкурентоспособным ценам. Частному сектору не потребуются субсидии, но он не должен конкурировать с теми, кто извлекает нефть из угля и продает остаточное бездымное топливо электростанциям. Наиболее дешевое жидкое топливо из угля будет получено при переработке по технологии LTC как для жидкого топлива, так и для производства электроэнергии. Электроэнергия может быть получена как побочный продукт процесса дистилляции угля с минимальными затратами на оборудование. Завод Karrick LTC с суточной производительностью 1 килотонна угля вырабатывает достаточно пара для производства 100 000 киловатт-часов электроэнергии без дополнительных затрат, за исключением капитальных вложений в электрооборудование и потери температуры пара при прохождении через турбины. Стоимость пара может быть низкой, поскольку его можно получать от избыточной мощности котельных или от турбин центральных электростанций. Затраты на топливо для производства пара и перегрева впоследствии будут снижены.
Oils, including petroleum, have long been extracted from coal. Production plants were merely shut down in the 1880s because crude oil became cheaper than coal liquefaction. The capability itself, however, has never disappeared. Eight years of pilot plant tests by Karrick attest that states, cities or even smaller towns, could make their own gas and generate their own electricity. A 30 ton plant and oil refinery will show a profit over and above all operating and capital costs and the products will sell at attractive prices for equivalent products. The private sector should require no subsidies, but not in competition with those who skim off the oil from coal and sell the residual smokeless fuel to power plants. The cheapest liquid fuel from coal will come when processed by LTC for both liquid fuels and electric power. As a tertiary product of the coal distilling process, electrical energy can be generated at a minimum equipment cost. A Karrick LTC plant with 1 kiloton of daily coal capacity produces sufficient steam to generate 100,000 kilowatt hours of electrical power at no extra cost excepting capital investment for electrical equipment and loss of steam temperature passing through turbines. The process steam cost could be low since this steam could be derived from off peak boiler capacity or from turbines in central electric stations. Fuel for steam and superheating would subsequently be reduced in cost.
Преимущества и недостатки
По сравнению с процессом Бергиуса, процесс Каррика дешевле, требует меньше воды и в меньшей степени снижает теплотворную способность (вдвое меньше, чем в процессе Бергиуса). Бездымное полукоксовое топливо при сжигании в открытой колосниковой решетке или в котлах выделяет на 20–25% больше тепла, чем сырой уголь. Угольный газ должен выделять больше тепла, чем природный газ, на единицу тепловой энергии благодаря большему содержанию связанного углерода и меньшему разбавлению продуктов сгорания водяным паром.
Compared to the Bergius process, the Karrick process is cheaper, requires less water and destroys less the thermal value (one half that of the Bergius process). The smokeless semi coke fuel, when burned in an open grate or in boilers, delivers 20% to 25% more heat than raw coal. The coal gas should deliver more heat than natural gas per heat unit contained due to the greater quantity of combined carbon and lower dilution of the combustion gases with water vapor.