Fischer Tropsch: nhiên liệu rắn với nhiên liệu lỏng


Chia sẻ bài báo này với bạn bè của bạn:

Quá trình tổng hợp nhiên liệu lỏng Fischer Tropsch

Từ khóa: cá, tropsh, quá trình, hoá lỏng, nhiên liệu, rắn, lỏng, than, cacbon, sinh khối, syncrude, syngas, tổng hợp, nhiên liệu, nhiên liệu sinh học, nhiên liệu nông nghiệp.

Tiến trình Fischer Tropsch là một quá trình hóa lỏng khá phức tạp của nhiên liệu rắn hoặc khí. Nói cách khác, nó làm cho nó có thể có được một nhiên liệu lỏng từ một nhiên liệu rắn hoặc khí.

Sự quan tâm của quá trình hóa lỏng là hiển nhiên, đây là những lập luận chính của nó 2:

- một loại nhiên liệu lỏng thường có mặt một giá trị nhiệt lượng thú vị hơncó nghĩa là năng lượng hóa học tiềm năng tương tự sẽ chiếm một lượng nhỏ hơn nhiều khi nhiên liệu ở dạng lỏng hơn rắn và thậm chí còn nhiều hơn đối với khí. Điều này cho phép lưu trữ và vận chuyển dễ dàng hơn.
Ví dụ: đối với cùng một năng lượng lưu trữ, viên gỗ chiếm khoảng 3,5 lần lượng lớn hơn dầu nhiên liệu.

- nhiên liệu lỏng thường dễ đốt cháy hơn và cho phép điều chỉnh điện dễ dàng hơn nhiều. Đây có thể là một tiêu chí cơ bản trong các lĩnh vực năng lượng nhất định như vận tải.

Quá trình Fischer-Tropsch (theo Wikipedia)

Quá trình Fischer-Tropsch là một phản ứng hóa học để xúc tác carbon monoxide và hydro để biến chúng thành hydrocarbon. Các chất xúc tác thông thường nhất là sắt hoặc coban.

Sự quan tâm của việc chuyển đổi là sản xuất nhiên liệu tổng hợp syncrude từ than, gỗ hoặc khí. Fischer-Tropsch chuyển đổi là một quá trình rất hiệu quả về năng suất, nhưng đòi hỏi đầu tư rất nặng, làm cho nó dễ bị tổn thương về mặt kinh tế đối với sự dao động giảm giá của một thùng dầu. Hơn nữa, bước sản xuất khí tổng hợp (hỗn hợp của H2 và CO) có năng suất tương đối kém, làm giảm hiệu suất tổng thể của quy trình.

Phương trình Fischer-Tropsch

Quy trình Fischer-Tropsch được phát hiện bởi hai nhà phát minh của nó như sau:

CH4 + 1 / 2O2 -> 2H2 + CO

(2n + 1) H2 + nCO -> CnH (2n + 2) + nH2O

Hỗn hợp của carbon monoxide và hydro được gọi là khí tổng hợp hoặc khí tổng hợp. Sản xuất kết quả (dầu tổng hợp hoặc syncrude) được tinh chế để có được nhiên liệu tổng hợp mong muốn.

Nguồn gốc và lịch sử của quá trình này (theo Wikipedia)

Việc phát minh ra quy trình Fischer Tropsch bắt nguồn từ 1925 và được cho là do hai nhà nghiên cứu Đức, Franz Fischer và Hans Tropsch, làm việc cho Viện Kaiser Wilhelm (Đức). Quá trình này phụ thuộc vào việc giảm xúc tác các oxit cacbon với hyđro để biến đổi chúng thành hydrocacbon. Sự quan tâm của nó là sản xuất, từ than đá hoặc khí, một loại dầu tổng hợp (syncrude) sau đó được tinh chế để cung cấp nhiên liệu lỏng tổng hợp (synfuel).

Nguồn gốc Đức: 124 000 thùng tổng hợp mỗi ngày trong 1944 ...

Quá trình này được phát triển và vận hành bởi Đức, những nước nghèo dầu lửa và dầu mỏ, nhưng lại có nhiều than để sản xuất nhiên liệu lỏng, được Đức và Nhật sử dụng ồ ạt trong Thế chiến II. Do đó được thiết lập bởi nhà máy thí điểm đầu tiên của Ruhrchemie AGS ở 1934 và được công nghiệp hóa trong 1936.

Đầu 1944, Reich sản xuất một số 124 000 thùng / ngày của nhiên liệu từ than đá, trong đó chiếm hơn 90% nhu cầu nhiên liệu hàng không của mình và hơn 50% tổng nhu cầu của các nước nhiên liệu.

Nhiên liệu thu được vẫn có chất lượng kém (và trên hết là nhất quán) so với nhiên liệu có nguồn gốc dầu mỏ, do đó kỹ sư sử dụng để bơm nước để bù cho số lượng octane tương đối thấp. Tìm hiểu thêm: phun nước trong Messerschmitt.

Sản xuất này xuất phát từ các nhà máy hóa lỏng trực tiếp 18 nhưng cũng có 9 các nhà máy FT nhỏ, sản xuất một số xưởng 14 000 / ngày.

... mà còn ở Nhật Bản

Nhật Bản cũng đã cố gắng để sản xuất nhiên liệu từ than đá, sản xuất chủ yếu là thông qua carbonization nhiệt độ thấp, một quá trình không phải là rất hiệu quả nhưng đơn giản.

Tuy nhiên, công ty Mitsui mua một giấy phép từ Fischer Tropsch Ruhrchemie để xây dựng ba nhà máy ở Miike, Amagasaki và takikawa, mà không bao giờ đạt công suất định mức của họ mà là do thiết kế vấn đề.

Trong 1944 năm Nhật Bản đã sản xuất 114 000 tấn nhiên liệu từ than, nhưng chỉ 18.000 trong số đó được sản xuất theo quy trình FT. Giữa 1944 và 1945 các nhà máy Đức và Nhật bị hư hỏng nặng bởi vụ đánh bom Đồng minh, và phần lớn đã bị dỡ bỏ sau chiến tranh.

Bỏ công nghệ sau chiến tranh ngoại trừ Nam Phi

Các nhà khoa học người Đức, người đã phát triển quá trình FT, đã bị Hoa Kỳ bắt và bảy người trong số họ bị đưa đến Hoa Kỳ như là một phần của Operation Paperclip. Tuy nhiên, sau khi cơ cấu của thị trường dầu, và sự sụt giảm mạnh giá, Hoa Kỳ đã từ bỏ nghiên cứu và quá trình Fischer-Tropsch đã bị bỏ lại.

Trong những năm 1950, tuy nhiên, ông tìm thấy lãi suất ở Nam Phi: các quốc gia có nguồn tài nguyên than dồi dào, đã xây dựng mỏ cơ giới hóa cao (Sasol) mà cung cấp các đơn vị CTL, mà sản xuất được dựa trên hai tổng hợp riêng của Fischer Tropsch:
- Quá trình Arge (do Ruhrchemie-Lurgi phát triển) để sản xuất hydrocarbon sôi cao, chẳng hạn như dầu khí và sáp.
- Quá trình tổng hợp để sản xuất hydrocarbon với các điểm sôi thấp hơn, như xăng, axeton và rượu.

Sản xuất đã đủ để cung cấp nhiên liệu đường bộ.

Luôn luôn được sử dụng ngày nay

Trong 2006, các đơn vị này chiếm khoảng 1/3 nhu cầu của Nam Phi, và Sasol đã trở thành một trong những chuyên gia hàng đầu thế giới trong lĩnh vực này.

Sau cú sốc dầu đầu tiên của 1973, gây ra sự gia tăng giá dầu thô, một số công ty và nhà nghiên cứu đã cố gắng cải tiến quy trình cơ bản của Fischer-Tropsch, vốn đã sinh ra rất nhiều các quy trình tương tự , được xếp vào nhóm tổng hợp Fischer-Tropsch hoặc thành phần hóa học Fischer-Tropsch.

Một chiếc B-52 bay ở Mỹ

Kể từ 2000 năm, quá trình này do đó có lợi ích kinh tế. Do đó, Bộ Quốc phòng Mỹ vào tháng 2005 ủng hộ sự phát triển của một ngành công nghiệp dầu khí trên cơ sở của Mỹ khai thác các nguồn năng lượng than để sản xuất nhiên liệu qua quá trình Fischer-Tropsch và do đó không phụ thuộc vào nguồn tài nguyên bên ngoài cho nhu cầu riêng của họ.



Kể từ khi 2006, một B52 của Không quân Hoa Kỳ tiến hành thử nghiệm với nhiên liệu Fischer-Tropsch, trộn với 50% hoặc tinh khiết. Bây giờ, đây là một thành công mà sẽ cho phép quân đội Hoa Kỳ giành được độc lập chiến lược cho nhiên liệu quân sự của mình.

Các ứng dụng về kinh tế và bền vững

Hóa lỏng than đá hoặc khí đốt tạo ra ít hoặc không có sự khác biệt nào đối với hiệu ứng nhà kính và sự cạn kiệt nguồn tài nguyên hóa thạch; cacbon sẽ sớm được đưa vào không khí và nguồn tài nguyên thiên nhiên sử dụng không thể tái tạo.

Nó là khá khác nhau bằng cách sử dụng các quy trình Fischer-Tropsch từ sinh khối, khí sinh học hoặc thậm chí chất thải công nghiệp hữu cơ.

Vì vậy, các nguyên tắc chung của phản ứng Fischer-Tropsch đã đa dạng hóa rất nhiều ngay từ đầu, và đã sinh ra các quy trình chung chung hơn và tên tuổi như CTL (Than để chất lỏng), GTL (Gas để chất lỏng) nhưng đặc biệt là BTL (Sinh khối đến chất lỏng). Đây là ngành cuối cùng đặc biệt quan tâm đến kinh tế học.

Nhiều tổ chức, bao gồm cả CEA, hiện đang làm việc để cải tiến quy trình chuyển đổi, vì hiệu suất năng lượng tổng thể của công nghệ này cũng là một điểm yếu.

Ví dụ, hóa lỏng của một chất thải công nghiệp bởi một công ty Đức (xuất bản trong Autoplus vào tháng Mười Một 2005):

fischer tropsch trong autoplus

Read more:

- Hóa lỏng sinh khối của CEA
- Một sự hóa lỏng khác của than: quá trình Makhonnine
- Sự pha trộn năng lượng, giải pháp năng lượng của tương lai?


Nhận xét trên Facebook

Để lại một bình luận

địa chỉ email của bạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *