.02.0-3Q Gazier de charbon à une étape 1900-2800NM3 / H Charbon bitumineux antiadhésif, anthracite, coke
1. description
La gazéification du charbon est le processus de production de gaz de synthèse - mélange constitué principalement de monoxyde de carbone (CO), d' hydrogène (H 2 ), de dioxyde de carbone (CO 2 ), de méthane (CH 4 ) et de vapeur d'eau (H 2 O) - à partir de charbon et eau , air et / ou oxygène.
Historiquement, le charbon était gazéifié à l’aide de technologies anciennes pour produire du gaz de charbon (également appelé «gaz de ville»), un gaz combustible traditionnellement utilisé pour l’éclairage et le chauffage municipaux avant l’avènement de la production industrielle de gaz naturel.
Dans la pratique actuelle, les exemples à grande échelle de gazéification du charbon sont principalement destinés à la production d'électricité, par exemple dans les centrales à cycle combiné à gazéification intégrée , à la production de charges d'alimentation chimiques ou à la production de gaz naturel de synthèse. L’hydrogène issu de la gazéification du charbon peut être utilisé à diverses fins, telles que la fabrication d’ ammoniac , l’alimentation pour une économie axée sur l’hydrogène ou la valorisation des combustibles fossiles.
Alternativement, le gaz de synthèse dérivé du charbon peut être converti en carburants de transport tels que l’ essence et le diesel grâce à un traitement supplémentaire selon le procédé Fischer-Tropsch ou en méthanol, qui peut être utilisé comme carburant de transport ou comme additif pour carburant, ou qui peut être transformé en essence par le procédé. méthanol en essence . Le méthane issu de la gazéification du charbon peut être converti en GNL pour être utilisé comme carburant dans le secteur des transports
2.process
Pendant la gazéification, le charbon est insufflé avec de l' oxygène et de la vapeur (vapeur d'eau) tout en étant chauffé (et parfois sous pression). Si le charbon est chauffé par des sources de chaleur externes, le processus est dit "allothermique", tandis que le processus "autothermique" suppose le chauffage du charbon via des réactions chimiques exothermiques se produisant à l'intérieur du gazogène. Il est essentiel que le comburant fourni soit insuffisant pour une oxydation complète (combustion) du carburant. Au cours des réactions mentionnées, des molécules d’oxygène et d’eau oxydent le charbon et produisent un mélange gazeux de dioxyde de carbone (CO 2 ), de monoxyde de carbone (CO), de vapeur d’eau (H 2 O) et d’hydrogène moléculaire (H 2 ). (Certains sous-produits tels que le goudron, les phénols, etc. sont également des produits finis possibles, en fonction de la technologie de gazéification spécifique utilisée.) Ce processus a été conduit in situ dans des filons de charbon naturels (appelés gazéification souterraine du charbon ) et dans du charbon. raffineries. Le produit final souhaité est généralement du gaz de synthèse (c'est-à-dire une combinaison de H2 + CO), mais le gaz de charbon produit peut également être raffiné davantage pour produire des quantités supplémentaires de H2:
3C (charbon) + O 2 + H 2 O → H 2 + 3CO
Si le raffineur souhaite produire des alcanes (c’est-à-dire des hydrocarbures présents dans le gaz naturel , l’ essence et le carburant diesel ), le gaz de charbon est collecté dans cet état et acheminé vers un réacteur Fischer-Tropsch. Si, toutefois, l'hydrogène est le produit final souhaité, le gaz de charbon (principalement le produit de CO) est soumis à la réaction de décalage du gaz de l' eau où davantage d'hydrogène est produit par une réaction supplémentaire avec de la vapeur d'eau:
CO + H 2 O → CO 2 + H 2
Bien qu'il existe actuellement d'autres technologies pour la gazéification du charbon, toutes utilisent, en général, les mêmes procédés chimiques. Pour les charbons de qualité inférieure ("charbons bruns") qui contiennent des quantités importantes d'eau, il existe des technologies dans lesquelles aucune vapeur n'est nécessaire pendant la réaction, le charbon (carbone) et l'oxygène étant les seuls réactifs. De plus, certaines technologies de gazéification du charbon ne nécessitent pas de pressions élevées. Certains utilisent du charbon pulvérisé comme combustible, tandis que d'autres travaillent avec des fractions relativement importantes de charbon. Les technologies de gazéification varient également dans la manière dont le soufflage est fourni.
Le "soufflage direct" suppose que le charbon et l'oxydant sont alimentés l'un vers l'autre par les côtés opposés du canal du réacteur. Dans ce cas, l'oxydant passe à travers le coke et (plus probablement) les cendres vers la zone de réaction où il interagit avec le charbon. Le gaz chaud produit passe ensuite dans le combustible frais et le réchauffe tout en absorbant certains produits de destruction thermique du combustible, tels que les goudrons et les phénols. Ainsi, le gaz nécessite un raffinage important avant d'être utilisé dans la réaction de Fischer-Tropsch. Les produits de ce raffinage sont hautement toxiques et nécessitent des installations spéciales pour leur utilisation. En conséquence, l’usine utilisant les technologies décrites doit être très grande pour être économiquement efficace. L'une de ces usines, SASOL, est située en République d'Afrique du Sud (RSA). Il a été construit en raison de l'embargo appliqué au pays l'empêchant d'importer du pétrole et du gaz naturel. RSA est riche en charbon bitumineux et en anthracite et a pu organiser l'utilisation du procédé de gazéification à haute pression bien connu "Lurgi" mis au point en Allemagne au cours de la première moitié du XXe siècle.
Le "soufflage inversé" (par rapport au type précédent décrit qui a été inventé en premier) suppose que le charbon et le comburant soient alimentés du même côté du réacteur. Dans ce cas, il n'y a pas d'interaction chimique entre le charbon et l'oxydant avant la zone de réaction. Le gaz produit dans la zone de réaction laisse passer des produits solides de gazéification (coke et cendres), et le CO 2 et H 2 O contenus dans le gaz sont en outre chimiquement restitués en CO et H 2 . Par rapport à la technologie de "soufflage direct", aucun gaz toxique n'est présent dans le gaz: ceux-ci sont désactivés dans la zone de réaction. Ce type de gazéification a été développé au cours de la première moitié du 20e siècle, parallèlement au "soufflage direct", mais le taux de production de gaz y est nettement inférieur à celui du "soufflage direct" et aucun effort supplémentaire n'a été consenti pour développer la Processus de "soufflage inversé" jusqu'en 1980, année où un centre de recherche soviétique KATEKNIIUgol (institut de recherche et développement chargé de la mise en valeur du gisement de charbon Kansk-Achinsk) a commencé ses activités de recherche et développement afin de produire la technologie désormais appelée procédé "TERMOKOKS-S". L'intérêt de ce type de processus de gazéification est de susciter l'intérêt pour sa propreté écologique et la possibilité de produire deux types de produits utiles (simultanément ou séparément): le gaz (combustible ou le gaz de synthèse) et le coke à température moyenne. Le premier peut être utilisé comme combustible pour les chaudières à gaz et les générateurs diesel ou comme gaz de synthèse pour produire de l’essence, etc., le second - comme combustible technologique en métallurgie, comme absorbant chimique ou comme matière première pour les briquettes de combustible ménager. La combustion du gaz produit dans les chaudières à gaz est écologiquement plus propre que la combustion du charbon initial. Ainsi, une usine utilisant la technologie de gazéification avec «soufflage inversé» est capable de produire deux produits de valeur, dont l’un a un coût de production relativement nul, puisque ce dernier est couvert par le prix de marché concurrentiel de l’autre. Lorsque l'Union soviétique et son KATEKNIIUgol ont cessé d'exister, la technologie a été adoptée par les scientifiques qui l'avaient développée à l'origine et fait actuellement l'objet de recherches approfondies en Russie et d'une distribution commerciale dans le monde entier. Les installations industrielles qui l'utilisent sont désormais connues pour fonctionner à Ulaan-Baatar (Mongolie) et à Krasnoyarsk (Russie).
Technologie de gazéification à lit d'air pressurisé créée grâce au développement conjoint du groupe Wison et de Shell (hybride). Par exemple: Hybrid est une technologie avancée de gazéification du charbon pulvérisé. Cette technologie, combinée aux avantages existants de la chaudière Shell SCGP, comprend plus qu'un système de transport, un agencement de brûleur de gazéification sous pression pulvérisée de charbon, un mur d'eau à membrane de type brûleur à jet latéral, et la décharge intermittente a été entièrement validée dans l'installation SCGP existante, telle qu'une technologie éprouvée et fiable; elle a en même temps éliminé les complications de processus existantes, ainsi que dans les filtres de refroidisseur de syngaz (bac à déchets) et [de cendres volantes], qui ont facilement échoué, et a combiné la technologie actuelle de gazéification largement utilisée dans les procédés de trempe au gaz synthétique. Il conserve non seulement la chaudière de récupération de chaleur Shell SCGP d’origine, dotée de caractéristiques de charbon extrêmement adaptables et évolutives, mais absorbe également les avantages de la technologie de trempe existante.
| condition | Nouveau |
| couler | 1900-2800m3 / h |
| modèle | B2.0BZ-3Q |
| diamètre du foyer | 2,0 m |
| consommation de carburant | 630-950kg / h |
| tambour | Q235Bδ = 8mm |
| grille de rotation | ZG35 |
| sortie de charbon tentent. | 550-600 |
