Fischer Tropsch: vaste brandstof naar vloeibare brandstof

Fischer Tropsch's proces voor het synthetiseren van een vloeibare brandstof

Steekwoorden: fisher, tropsh, process, liquefaction, fuel, solid, liquid, coal, carbon, biomass, syncrude, syngas, synthesis, fuel, biofuel, agofuels.

Het Fischer Tropsch-proces is een tamelijk complex vloeibaarmakingsproces voor een vaste of gasvormige brandstof. Met andere woorden, het maakt het mogelijk om een ​​vloeibare brandstof te verkrijgen uit een vaste brandstof of gas.

Het belang van het liquefactieproces is duidelijk, hier zijn de 2 belangrijkste argumenten:

- in het algemeen een vloeibare brandstof een calorische waarde interessanterdat wil zeggen dat dezelfde potentiële chemische energie een volume zal innemen dat veel minder belangrijk is wanneer de brandstof vloeibaar is dan vast en nog meer voor gas. Dit zorgt voor eenvoudiger opslag en transport.
Voorbeeld: voor dezelfde opgeslagen energie, houtpellets nemen ongeveer 3,5 keer meer volume op dan stookolie.

een vloeibare brandstof is meestal veel gemakkelijker te ontsteken en maakt een veel eenvoudigere regulering van de energie mogelijk. Dit kan een fundamenteel criterium zijn in sommige energievelden zoals transport.

Het Fischer-Tropsch-proces (volgens Wikipedia)

Het Fischer-Tropsch-proces is een chemische reactie die koolmonoxide en waterstof katalyseert om ze in koolwaterstoffen om te zetten. De meest voorkomende katalysatoren zijn ijzer of kobalt.

Het belang van de conversie is om synthetische vloeibare brandstof, Syncrude, te produceren uit steenkool, hout of gas. Fischer-Tropsch-conversie is een zeer efficiënt proces in termen van opbrengst, maar het vereist zeer zware investeringen, waardoor het economisch kwetsbaar is voor neerwaartse schommelingen in de prijs van een vat olie. Bovendien vertoont de fase van de productie van synthesegas (het mengsel van H2 en CO) een tamelijk middelmatige opbrengst, die de totale opbrengst van het proces nadelig beïnvloedt.

Fischer-Tropsch-vergelijking

Het Fischer-Tropsch-proces zoals ontdekt door zijn twee uitvinders is als volgt:

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

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

Lees ook: Bio-ethanol op FR2

Het mengsel van koolmonoxide en waterstof wordt synthesegas of syngas genoemd. De resulterende productie (synthetische ruwe olie of syncrude) wordt verfijnd om de gewenste synthetische brandstof te verkrijgen.

Oorsprong en geschiedenis van dit proces (volgens Wikipedia)

De uitvinding van het Fischer Tropsch-proces dateert uit 1925 en wordt toegeschreven aan twee Duitse onderzoekers, Franz Fischer en Hans Tropsch, werkzaam voor het Kaiser Wilhelm-instituut (Duitsland). Dit proces is gebaseerd op de katalytische reductie van koolstofoxiden door waterstof om ze in koolwaterstoffen om te zetten. Het belang ervan is om uit steenkool of gas een synthetische olie (syncrude) te produceren die vervolgens wordt geraffineerd om synthetische vloeibare brandstof (synfuel) te leveren.

Duitse oorsprong: 124 synthetische vaten per dag in 000 ...

Dit proces werd ontwikkeld en geëxploiteerd door Duitsland, arm aan olie en oliekolonies, maar rijk aan kolen om vloeibare brandstof te produceren, die tijdens de Tweede Wereldoorlog veel werd gebruikt door de Duitsers en de Japanners. Zo werd de eerste pilootfabriek gebouwd door Ruhrchemie AGS in 1934 en in 1936 geïndustrialiseerd.

Begin 1944 produceerde het Reich ongeveer 124 vaten brandstof per dag uit steenkool, wat meer dan 000% van zijn behoeften aan vliegtuigbenzine vertegenwoordigde en meer dan 90% van de totale brandstofbehoeften van het land.

De verkregen brandstof was nog steeds van mindere kwaliteit (en vooral consistentie) dan petroleumbrandstof, dus gebruikten de ingenieurs waterinjectie om vrij lage octaangetallen te compenseren. Meer informatie gebruiksaanwijzing: water injecteren in de Messerschmitt.

Deze productie was afkomstig van 18-fabrieken voor directe liquefactie, maar ook 9 kleine FT-fabrieken, die sommige 14 000-vaten / dag produceerden.

Lees ook: Informatie over cultuur en Miscanthus giganteus eigenschappen

... Maar ook in Japan

Japan heeft ook geprobeerd om brandstoffen uit steenkool te produceren, de productie was voornamelijk door carbonisatie bij lage temperatuur, een proces dat niet erg efficiënt maar eenvoudig is.

Het bedrijf Mitsui kocht echter een licentie van het Fischer Tropsch-proces in Ruhrchemie om drie fabrieken te bouwen in Miike, Amagasaki en Takikawa, die nooit hun nominale capaciteiten bereikten vanwege ontwerpproblemen.

In de jaren 1944 produceerde Japan 114 ton brandstof uit steenkool, maar slechts 000 van hen werden gemaakt door het FT-proces. Tussen 18.000 en 1944 werden Duitse en Japanse fabrieken zwaar beschadigd door bombardementen van de geallieerden en de meerderheid werd na de oorlog ontmanteld.

Verlaten van technologie na de oorlog behalve in Zuid-Afrika

De Duitse wetenschappers die het FT-proces ontwikkelden, werden gevangen genomen door de Amerikanen en zeven van hen werden naar de Verenigde Staten gestuurd als onderdeel van operatie Paperclip. Na de structurering van de oliemarkt en de scherpe prijsdaling hebben de Verenigde Staten echter hun onderzoek opgegeven en is het Fischer-Tropsch-proces in onbruik geraakt.

In de jaren 1950 vond hij echter interesse in Zuid-Afrika: dit land, met overvloedige kolenbronnen, bouwde sterk gemechaniseerde mijnen (Sasol) die CTL-eenheden leveren, waarvan de productie is gebaseerd op twee afzonderlijke Fischer Tropsch-syntheses:
- Arge-proces (ontwikkeld door Ruhrchemie-Lurgi) voor de productie van koolwaterstoffen met een hoog kookpunt, zoals diesel en wassen.
- Synthol-proces voor de productie van koolwaterstoffen met lagere kookpunten, zoals benzine, aceton en alcoholen.

De productie was voldoende voor de levering van brandstoffen voor de weg.

Altijd vandaag gebruikt

In 2006 dekken deze eenheden ongeveer een derde van de Zuid-Afrikaanse behoeften en is Sasol een van de wereldspecialisten op dit gebied geworden.

Na de eerste olieschok 1973, die de stijging van de prijzen van ruwe olie, diverse bedrijven en onderzoekers veroorzaakt hebben geprobeerd om de fundamentele proces van het Fischer-Tropsch, die een verscheidenheid van gelijkaardige processen heeft geleid tot verbetering van gegroepeerd onder de Fischer-Tropsch-synthese of Fischer-Tropsch-chemiecomponent.

Lees ook: Bio-ethanol: Flex Fuel-technologie

Een B-52 die vliegt in de VS.

Sinds de jaren 2000 heeft het proces daarom economisch belang gevonden. Daarom heeft het Amerikaanse ministerie van Defensie in september 2005 de ontwikkeling van een olie-industrie aanbevolen op basis van de exploitatie van de energiebronnen van de Verenigde Staten in steenkool om brandstof te produceren door het Fischer-Tropsch-proces en dus niet afhankelijk zijn van externe natuurlijke hulpbronnen voor hun eigen behoeften.

Sinds 2006 heeft een Amerikaanse luchtmacht B52 tests uitgevoerd met Fischer-Tropsch-brandstof, in een mengsel van 50% of puur. Voor nu is het een succes dat het Amerikaanse leger in staat zal stellen om strategische onafhankelijkheid te herwinnen voor zijn militaire brandstof.

Econologische en duurzame toepassingen

Het feit dat kolen of gas vloeibaar worden gemaakt, verandert in feite niets of niet veel aan het broeikaseffect en aan de uitputting van fossiele hulpbronnen; vroeg of laat komt koolstof vrij in de atmosfeer en de gebruikte natuurlijke hulpbron is niet hernieuwbaar.

Het is heel anders met het Fischer-Tropsch-proces van biomassa, biogas of zelfs organisch industrieel afval.

Het algemene principe van de Fischer-Tropsch-reactie heeft dus vanaf het begin veel gediversifieerd en heeft geleid tot meer generieke processen en namen, zoals CtL (Coal to Liquids), GtL (Gas to Liquids) maar vooral BtL (Biomassa naar vloeistoffen). Het is deze laatste sector die van bijzonder belang is voor de econologie.

Veel organisaties, waaronder CEA, werken momenteel aan de verbetering van conversieprocessen, omdat de algehele energie-efficiëntie van deze technologie ook een zwak punt is.

Voorbeeld van liquefactie van industrieel afval door een Duits bedrijf (gepubliceerd in Autoplus in november 2005):

fischer tropsch in autoplus

Meer informatie gebruiksaanwijzing:

Liquefactie van biomassa door de CEA
Een andere vloeibaarmaking van steenkool: het Makhonnine-proces
De energiemix, de energieoplossing van de toekomst?

Laat een reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd *