Процесс Каррика — это низкотемпературный процесс карбонизации (LTC) и пиролиза углеродистых материалов. Хотя он в первую очередь предназначен для карбонизации угля , его также можно использовать для переработки горючего сланца , лигнита или любых углеродистых материалов. Их нагревают при температуре от 450 °C (800 °F) до 700 °C (1300 °F) при отсутствии воздуха для перегонки синтетического топлива — нетрадиционной нефти и синтез-газа . Его можно использовать для сжижения угля , а также для производства полукокса . Этот процесс был разработан технологом по горючему сланцу Льюисом Кассом Карриком в Горном бюро США в 1920-х годах.
Процесс Каррика был изобретен Льюисом Кассом Карриком в 1920-х годах. Хотя Каррик не изобрел угольный LTC как таковой, он усовершенствовал существующие технологии, что привело к процессу Каррика. [1] Реторта, используемая для процесса Каррика, основана на реторте Невада–Техас–Юта , используемой для добычи сланцевого масла . [2]
В 1935 году пилотная установка Karrick LTC была построена в угольной исследовательской лаборатории Университета Юты . [3] Коммерческие перерабатывающие установки работали в 1930-х годах в Колорадо , Юте и Огайо . Во время Второй мировой войны похожая перерабатывающая установка эксплуатировалась ВМС США . [3] В Австралии во время Второй мировой войны технологические установки Karrick использовались для добычи сланцевой нефти в Новом Южном Уэльсе. В 1950-х–1970-х годах эта технология использовалась компанией Rexco на ее заводе Snibston в Коулвилле в Лестершире , Англия. [2]
Процесс Каррика — это низкотемпературный процесс карбонизации , в котором используется герметичная реторта. [4] Для промышленного производства будет использоваться реторта диаметром около 3 футов (0,91 м) и высотой 20 футов (6,1 м). Процесс карбонизации будет длиться около 3 часов. [5]
Перегретый пар непрерывно впрыскивается в верхнюю часть реторты, заполненной углем. Сначала, при контакте с холодным углем, пар конденсируется в воду, действующую как чистящее средство. По мере повышения температуры угля начинается деструктивная дистилляция . [3] Уголь нагревается при температуре от 450 °C (800 °F) до 700 °C (1300 °F) при отсутствии воздуха. Температура карбонизации ниже по сравнению с 800 °C (1500 °F) до 1000 °C (1800 °F) для производства металлургического кокса. Более низкая температура оптимизирует производство каменноугольных смол, более богатых легкими углеводородами, чем обычная каменноугольная смола, и поэтому она подходит для переработки в топливо. [4] Полученные вода, масло и каменноугольная смола, а также синтез-газ выходят из реторты через выпускные клапаны в нижней части реторты. Остаток ( уголь или полукокс) остается в реторте. [3] В то время как полученные жидкости в основном являются побочным продуктом, полукокс является основным продуктом, твердым и бездымным топливом. [6]
Процесс Karrick LTC не приводит к образованию углекислого газа , но производит значительное количество угарного газа .
В процессе Каррика из 1 короткой тонны угля получается до 1 барреля масел и каменноугольных смол (12% по весу), а также 3000 кубических футов (85 м 3 ) богатого угольного газа и 1500 фунтов (680 кг) твердого бездымного угля или полукокса (на одну метрическую тонну получается 0,175 м 3 масел и каменноугольных смол, 95 м 3 газа и 750 кг полукокса). [3] [4] Из угля можно получить по объему приблизительно 25% бензина , 10% керосина и 20% высококачественного мазута . [ необходима цитата ] Бензин, полученный из угля с помощью процесса Каррика в сочетании с крекингом и очисткой, по качеству равен бензинам на основе тетраэтилсвинца . [3] [7] В двигателях внутреннего сгорания вырабатывается больше мощности, и при идентичных условиях эксплуатации достигается увеличение экономии топлива приблизительно на 20%. [2]
Полукокс может использоваться для коммунальных котлов и коксующегося угля в сталелитейных заводах, дает больше тепла, чем сырой уголь, и может быть преобразован в водяной газ . Водяной газ может быть преобразован в нефть с помощью процесса Фишера-Тропша . [4] Угольный газ из Karrick LTC дает больше энергии, чем природный газ . Фенольные отходы используются в химической промышленности в качестве сырья для пластмасс и т. д. Электроэнергия может быть выработана совместно с другими источниками по номинальной стоимости оборудования. [2]
Масла, включая нефть, уже давно извлекаются из угля. Производственные предприятия были просто закрыты в 1880-х годах, потому что сырая нефть стала дешевле, чем сжиженный уголь. Однако сама возможность никогда не исчезала. Восемь лет испытаний пилотных установок Карриком свидетельствуют о том, что штаты, города или даже небольшие города могут производить свой собственный газ и генерировать свою собственную электроэнергию. [3]
30-тонный завод и нефтеперерабатывающий завод покажут прибыль сверх всех операционных и капитальных затрат, а продукция будет продаваться по привлекательным ценам за эквивалентную продукцию. Частный сектор не должен требовать никаких субсидий, но не должен конкурировать с теми, кто снимает нефть с угля и продает остаточное бездымное топливо электростанциям. [2]
Самое дешевое жидкое топливо из угля будет получено при переработке LTC как для жидкого топлива, так и для электроэнергии. Как третичный продукт процесса перегонки угля, электроэнергия может быть получена при минимальной стоимости оборудования. Завод Karrick LTC с 1 килотонной суточной производительностью угля производит достаточно пара для выработки 100 000 киловатт-часов электроэнергии без дополнительных затрат, за исключением капитальных вложений в электрооборудование и потери температуры пара, проходящего через турбины. [2] Стоимость технологического пара может быть низкой, поскольку этот пар может быть получен из внепиковой мощности котла или из турбин на центральных электростанциях. Топливо для пара и перегрева впоследствии будет стоить меньше. [2]
По сравнению с процессом Бергиуса , процесс Каррика дешевле, требует меньше воды и разрушает меньше тепловой энергии (вдвое меньше, чем процесс Бергиуса). [2] Бездымное полукоксовое топливо при сжигании на открытой решетке или в котлах дает на 20–25 % больше тепла, чем сырой уголь. [3] Угольный газ должен давать больше тепла, чем природный газ, на единицу содержащегося тепла из-за большего количества связанного углерода и меньшего разбавления газов сгорания водяным паром. [2]