Procesul Fischer Tropsch: combustibil sintetic
Cuvinte cheie: pescuit, trofeu, proces, lichefiere, combustibil, solid, lichid, cărbune, carbon, biomasă, sincrud, syngas, sinteză, combustibil, biocombustibil, combustibili.
Procesul Fischer Tropsch este un proces de lichefiere destul de complex pentru combustibilul solid sau gazos. Cu alte cuvinte, face posibilă obținerea unui combustibil lichid dintr-un combustibil solid sau gaz.
Interesul procesului de lichefiere este evident, iată cele două argumente principale ale acestuia:
- în general se prezintă un combustibil lichid o valoare calorică mai interesantă a volumului, adică aceeași energie chimică potențială va lua un volum mult mai mic atunci când combustibilul este în formă lichidă decât în formă solidă și chiar mai mult pentru gaz. Acest lucru permite depozitarea și transportul mai ușor.
Exemplu: pentru aceeași energie stocată, peletele de lemn au aproximativ 3,5 ori mai mult volum decât uleiul combustibil.
- un combustibil lichid este, în general, mult mai ușor „aprins” și permite o reglare mult mai ușoară a puterii. Acesta poate fi un criteriu fundamental în anumite domenii energetice, cum ar fi transportul, de exemplu.
Procesul Fischer-Tropsch (conform Wikipedia)
Procesul Fischer-Tropsch este o reacție chimică care catalizează monoxidul de carbon și hidrogenul pentru a le transforma în hidrocarburi. Cei mai comuni catalizatori sunt fierul sau cobaltul.
Interesul conversiei este de a produce combustibil lichid sintetic, Syncrude, din cărbune, lemn sau gaz. Conversia Fischer-Tropsch este un proces foarte eficient din punct de vedere al randamentului, dar care necesită investiții foarte grele, ceea ce îl face vulnerabil din punct de vedere economic la fluctuațiile descendente ale prețului unui baril de petrol. Mai mult, etapa de producere a gazului de sinteză (amestecul de H2 și CO) are un randament destul de slab, ceea ce penalizează randamentul global al procesului.
Reacția Fischer-Tropsch
Procesul Fischer-Tropsch, descoperit de cei doi inventatori, este următorul:
CH4 + 1 / 2O2 -> 2H2 + CO
(2n + 1) H2 + nCO -> CnH (2n + 2) + nH2O
Amestecul de monoxid de carbon și hidrogen se numește syngas sau syngas. Producția rezultată (brut sintetic sau brut) este rafinată pentru a obține combustibilul sintetic dorit.
Originea și istoria acestui proces (conform Wikipedia)
Invenția procesului Fischer Tropsch datează din 1925 și este atribuită a doi cercetători germani, Franz Fischer și Hans Tropsch, care lucrează pentru Institutul Kaiser Wilhelm (Germania). Acest proces se bazează pe reducerea catalitică a oxizilor de carbon de către hidrogen pentru a le transforma în hidrocarburi. Interesul său este de a produce, din cărbune sau gaz, un petrol sintetic (sincrud) care este apoi rafinat pentru a furniza combustibil lichid sintetic (combustibil sintetic).
Origine germană: 124 de barili sintetici pe zi în 000 ...
Acest proces a fost dezvoltat și exploatat de Germania, săracă în coloniile petroliere și petroliere, dar bogată în cărbune pentru a produce combustibil lichid, care a fost utilizat pe scară largă de germani și japonezi în timpul celui de-al doilea război mondial. Astfel a fost înființată prima fabrică pilot de către Ruhrchemie AGS în 1934 și industrializată în 1936.
La începutul anului 1944, Reich producea aproximativ 124 de barili / zi de combustibil din cărbune, ceea ce reprezenta peste 000% din necesarul său de combustibil pentru aviație și peste 90% din necesarul total de combustibil al țării.
Combustibilul obținut a fost încă de o calitate mai mică (și mai ales de consistență) decât combustibilul de origine petrolieră, inginerii au recurs la injecția de apă pentru a compensa numărul octanic destul de mic. Află mai multe: injectarea apei în Messerschmitt.
Această producție provine de la 18 fabrici de lichefiere directă, dar și de la 9 mici fabrici de FT, care produceau aproximativ 14 de barili / zi.
... dar și în Japonia
De asemenea, Japonia a încercat să producă combustibili din cărbune, producția a fost în principal prin carbonizare la temperatură scăzută, un proces ineficient, dar simplu.
Cu toate acestea, compania Mitsui a cumpărat o licență a procesului Fischer Tropsch de la Ruhrchemie pentru a construi trei fabrici în Miike, Amagasaki și Takikawa, care nu și-au atins niciodată capacitățile nominale din cauza problemelor de proiectare.
În anii 1944, Japonia a produs 114 de tone de combustibil din cărbune, dar numai 000 din acestea au fost fabricate folosind procesul FT. Între 18.000 și 1944 fabricile germane și japoneze au fost grav avariate de bombardamentele aliate, iar majoritatea au fost demontate după război.
Abandonarea tehnologiei după război, cu excepția Africii de Sud
Oamenii de știință germani care au dezvoltat procesul FT au fost capturați de americani și șapte dintre aceștia au fost trimiși în Statele Unite în cadrul Operațiunii Clips. Cu toate acestea, după structurarea pieței petrolului și după scăderea accentuată a prețurilor, Statele Unite au abandonat cercetările și procesul Fischer-Tropsch a căzut în uz.
Cu toate acestea, în anii 1950, acesta și-a recăpătat interesul pentru Africa de Sud: această țară, cu resurse abundente de cărbune, a construit mine foarte mecanizate (Sasol) care furnizează unități CTL, a căror producție se bazează pe două sinteze distincte Fischer Tropsch:
- Procesul Arge (dezvoltat de Ruhrchemie-Lurgi) pentru producerea de hidrocarburi cu fierbere ridicată, cum ar fi motorină și ceruri.
- Procesul de sintol pentru producerea de hidrocarburi cu puncte de fierbere mai mici, cum ar fi benzina, acetonă și alcooli.
Producția era suficientă pentru furnizarea de combustibili rutieri.
Încă în vigoare astăzi
În 2006, aceste unități au acoperit aproximativ o treime din nevoile sud-africane, iar compania Sasol a devenit unul dintre specialiștii mondiali în acest domeniu.
După primul șoc petrolier din 1973, care a determinat creșterea prețului petrolului, mai multe companii și cercetători au încercat să îmbunătățească procesul de bază Fischer-Tropsch, ceea ce a dat naștere unei largi varietăți de procese similare. , grupat sub sinteza Fischer-Tropsch sau componenta chimică Fischer-Tropsch.
Un B-52 care zboară pe cărbune în SUA
Prin urmare, din anii 2000, procesul a redobândit interesul economic. Astfel, Departamentul american al Apărării a recomandat în septembrie 2005 dezvoltarea unei industrii petroliere bazată pe exploatarea resurselor energetice ale Statelor Unite în cărbune pentru a produce combustibil prin procesul Fischer-Tropsch și, astfel, nu să fie dependent de resursele naturale externe pentru propriile sale nevoi.
Din 2006, o forță aeriană americană B52 efectuează teste cu combustibil Fischer-Tropsch, amestecat la 50% sau pur. Deocamdată, este un succes care va permite armatei americane să recâștige independența strategică pentru combustibilul său militar.
Aplicații ecologice și durabile
Faptul lichefierii cărbunelui sau gazului nu schimbă nimic, sau nu prea mult, în efectul de seră și în epuizarea resurselor fosile; mai devreme sau mai târziu, carbonul va fi eliberat în atmosferă și resursa naturală utilizată nu este regenerabilă.
Este diferit folosind procedeul Fischer-Tropsch din biomasă, biogaz sau chiar deșeuri industriale organice.
Astfel, principiul general al reacției Fischer-Tropsch s-a diversificat foarte mult de la început și a dat naștere unor procese și denumiri mai generice, cum ar fi CtL (cărbune la lichide), GtL (gaz la lichide), dar mai ales BtL (Biomasă în lichide). Acest ultim sector este de interes deosebit pentru economie.
Multe organizații, inclusiv CEA, lucrează în prezent pentru îmbunătățirea proceselor de conversie, într-adevăr, eficiența energetică generală a acestei tehnologii rămâne și un punct slab.
Exemplu, lichefierea deșeurilor industriale de către o companie germană (difuzată în Autoplus în noiembrie 2005):
Excelent articol cu un caracter istoric foarte complet, cu toate acestea lipsesc unele detalii.
Principalul proces de producere a combustibilului sintetic din cărbune în timpul 2GM a fost „hidrogenarea cărbunelui”, numită și sinteza Bergius, producând în principal benzină de aviație cu 87 octani, denumită în nomenclatură B4. germană.
În cel mai bun caz, aviația germană avea puțină benzină de cracare catalitică (indice 96, nomenclaturat C3), obținută din rafinarea petrolului.
Sinteza FT a jucat doar un rol foarte limitat în acest moment.
După ce a fost adaptat din alte surse; gaze naturale în anii 70, biomasă în anii 90; de acum înainte acestea vor fi surse non-fosile, dintre care cele mai puțin costisitoare și cele mai abundente vor fi în cele din urmă hidrogenul solar și CO2 atmosferic.