otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 główny instytut górnictwa central mining institute...
TRANSCRIPT
![Page 1: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/1.jpg)
1
Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute
Katowice, POLAND
Otrzymywanie paliw płynnych z węgla
J. Dubiński, K. Czaplicka, K. Stańczyk, J. Świądrowski
![Page 2: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/2.jpg)
2
Prezentowane zagadnienia
Metody upłynniania węgla
Historia rozwoju technologii bezpośredniego i pośredniego upłynniania węgla
Badania polskie
Stan obecny i perspektywy
![Page 3: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/3.jpg)
3
Metody upłynniania węgla
Bezpośrednie upłynnianie węgla (BUW)BERGIUS, H-COAL, SYNTHOILmetody ekstrakcyjne - CONSOL, SRCpiroliza i uwodornienie produktów ciekłych – COED, SEACOKE
Pośrednie upłynnianie węgla (PUW) – zgazowanie i synteza produktów ciekłych z gazu syntezowego
Fischer-Tropsch
Proces hybrydowy zintegrowany – BUW+PUW
![Page 4: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Historia rozwoju technologii pośredniego upłynniania węgla -1
1925 – proces Fischera – Tropscha I-zgazowanie + II-synteza produktów ciekłych
1930 – instalacja przemysłowa, NiemcyII wojna światowa – 12 zakładów, Niemcy
I – zgazowanie węgla1970 – powstają instalacje w Europie, Ameryce Płn., Azji, Afryce1980-2000 – rozwój zgazowania węgla: LURGI, TEXACO, SHELL, DESTEC - 128 zakładów (366 generatorów gazu) Obecnie - instalacje przemysłowe: SASOL, RPA (96 generatorów LURGI) , Great Plains, USA
![Page 5: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/5.jpg)
5
Historia rozwoju technologii pośredniego upłynniania węgla -2
II – synteza produktów ciekłych1952, 1980, 1982 – powstają zakłady SASOL-I, SASOL-II, SASOL III, RPA, Afryka Płd.
obecnie kombinat SASOL zdolność przerobowa: 40 mln ton węgla/rok
produkcja: 5 mln ton paliw silnikowych/rok
![Page 6: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Pośrednie upłynnianie węgla
Zgazowanie &
Czyszczenie gazu
węgiel tlen/para
siarka CO2 popiół para
H2+CO syngaz
Synteza
FT
para gaz odpadowy
Wytwarzanie Energii
Elektrycznej
energia elektryczna
CxHy
produkty płynne woski
Produkty separacji FT &
Komponowania
woda i produkty natleniania
paliwa płynne &
produkty chemiczne
katalizator
I Zgazowanie: 1250oC, 2 – 5 MPa
II Synteza FT: 220-340oC, 2,3 - 2,5 MPa
![Page 7: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/7.jpg)
7
SASOL H2:CO=2:1, 5 reaktorów ARGE, temp. 220-250oC, ciśnienie 2,3 – 2,5 MPa, katalizator Fe
H2:CO=6:1, 3 reaktory KELLOG, temp. 320-340oC, ciśnienie 2,5, katalizator Fe
ok. 1%-Alkohole lekkie
12-13%ok. 4%Parafiny
-29-30%Gacz
3-4%ok.17%Oleje
72-74%33-35%Benzyny (C5 –C11)
7-8%5-6%Gaz płynny (C3-C4)
KELLOGARGEProdukty
![Page 8: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Pośrednie upłynniane węgla - SASOL – instalacja w Secunda, Afryka Płd.
![Page 9: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Historia rozwoju technologii bezpośredniego upłynniania węgla -1
1913 – Bergius – bezpośrednie upłynnianie węgla proces IG Farben – 1920 instalacja przemysłowa, Leuna, Niemcy
1935 – Bergius - Billingham – produkcja benzyny, 150 tys. ton/rok
1936 – Bergius – Włochy – 2 zakłady, produkcja benzyny, 240 tys. ton/rok
1939 – Niemcy, 12 zakładów w tym 2-3 (węgiel kamienny)
1943-1944 produkcja benzyny i paliw lotniczych – 4,5 mln ton (m.in. Police, Blachownia k/Kędzierzyna)
![Page 10: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/10.jpg)
10
Historia rozwoju technologii bezpośredniego upłynniania węgla -2
od 1973 – rozwój technologii w USA, W. Brytanii, Japonii, Niemczechod 1976 – rozwój technologii, instalacje pilotowe USA – Consol, H-Coal, SRC-I-II, EDS, Conoco, CTSL1978-1998 – NEDOL, NEDO, Japonia, 150t/dobęlata 70-80-te - rozwój technologii 2 stopniowych – CSTL w USA, BCL w Australii, 1981-1987 - Kohleoel, Ruhrkohle AG. –instalacja pilotowa Bottrop, Niemcy, 200t/dobę2002 – Chiny, CSTL + Kohleoel + NEDOL, Shenhua Group, projekt instalacji Mongolia W. o produkcji 5 tys. ton paliw/dobę, 2007 – 2010 Shenhua, budowa kolejnych ciągów produkcyjnych paliw płynnych
![Page 11: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/11.jpg)
11
Bezpośrednie upłynnianie węgla – technologia H-Coal
Odzysk gazu/ Czyszczenie
Upłynnianie węgla
Frakcjonowanie
Odpopielanie rozpuszczalnikowe
HTU Rafinacja
popiół
frakcje ciężkie
benzyna diesel
C1-C2 LPG
H2S, NH3, COx
węgiel+
katalizator
H2
recyrkulacja H2
zawiesina
DAO
zawiesina
H-Donor
Uwodornienie : temp. 450oC, 20 MPa, katalizatory
![Page 12: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/12.jpg)
12
Bezpośrednie upłynnianie węgla
BERGIUS: temp. 430oC, ciśnienie 30 – 70 MPa, katalizatory
INNE: temp. 430-450oC, ciśnienie 15-30 MPa, katalizatory (lub bez)
24,7
62,3
15,4
LSE
2,4
4,7
40,1
53,4
6,5
GIG
10,5
22,1
57,9
19,0
Kohleoel
2,7
6,7
16,8
68,8
14,4
CTSL
2,52,1Zużycie węgla [kg/kg produktów ciekłych]
4,89,9Zużycie wodoru
18,86,7Produkty ciężkie [%]
55,659,8Produkty ciekłe [%]
20,429,4Produkty gazowe [%]
NEDOLBERGIUSProdukty/Surowce
![Page 13: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Instalacje bezpośredniego upłynniania węgla
![Page 14: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Badania polskie – GIG (1957-1990)
GIG, Wyry – bezpośrednie uwodornienie węglaod 1973 – badania procesów jednostkowych w skali laboratoryjnej (ekstrakcji, uwodornienia, destylacji, wytlewania, itd.)
instalacja wielkolaboratoryjna – 120 kg węgla/dobę –metoda CONSOL, H-COAL
od 1977 instalacja ¼ techniczna – 1,2 tony węgla/dobę,
od 1986 – zmodernizowana instalacja – 2 tony/dobę – opracowanie technologii GIG
projekt zakładu pilotowego wg technologii GIG o przerobie 200 ton/dobę – dokumentacja projektowa GBSIPPW Separator na bazie założeń GIG
![Page 15: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/15.jpg)
15
Bezpośrednie uwodornienie węgla – technologia GIG
Przygotowanie zawiesiny
Uwodornienie węgla
Separacja produktów
Destylacja atmosferyczna
Destylacja próżniowa/
Karbonizacja
wodór
węgiel
półkoks
produkt ciężki
produkt ciężki (recyrkulacja)
produkt lekki
gaz obiegowy
woda
ropa weglowa
gaz
Rozpuszczalnik
olej próżniowy
frakcje <473K >473K
![Page 16: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/16.jpg)
16
Pilotowa instalacja upłynniania węgla – projekt wg technologii GIG
![Page 17: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/17.jpg)
17
Stan obecny
BUW – największe szanse na komercjalizację mają technologie:Kohleoel – Niemcy,
NEDOL - Japonia
CTSL - USA
LSE – W. Brytania
Budowa instalacji przemysłowej – Shenhua Group, Chiny technologie:CSTL + Kohleoel + NEDOL
2007 - budowa I - ciągu produkcyjnego ( 850 mln USD), 830 tys.ton oleju napędowego i benzyny
do 2010 – kolejne ciągi (5 mld USD), 5 mln ton paliw płynnych
![Page 18: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Bezpośrednie upłynnianie węgla – technologia SH-I -SHENHUA
Separacja
Zgazowanie/ Produkcja
wodoru
Destylacja
Przeróbka produktów ciekłych
Katalizator
produkty ciekłe
woda ścieki węgiel
olej rozpuszczalnikowy
pozostałość
zawiesina Przygotowanie zawiesiny
węgiel
Reaktor uwodorniania
Odzysk H2
gazy resztkowe
ścieki
H2
produkty gazowe
![Page 19: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Bezpośrednie upłynnianie węgla – technologia SH-I –SHENHUA
![Page 20: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/20.jpg)
20
Perspektywy
Rozwój technologii zmierza w kierunku procesu hybrydowego, który integruje procesy:
bezpośredniego upłynniania węgla
pośredniego upłynniania węgla
![Page 21: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/21.jpg)
21
Hybrydowy proces upłynniania węgla
Zgazowanie węgla
Pośrednie upłynnianie
węgla FT
Odzysk wodoru
Bezpośrednie upłynnianie
węgla
Rafinacja/ Komponowanie
produktu
węgiel
produkty finalne
produkty surowe BUW
produkty surowe PUW
FT gaz odpadowy
H2
H2
![Page 22: Otrzymywanie paliw płynnych z węgla · 1 Główny Instytut Górnictwa Central Mining Institute Katowice, POLAND Otrzymywanie paliw płynnych z węgla J. Dubiński, K. Czaplicka,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041904/5e62894420dece544475c8b7/html5/thumbnails/22.jpg)
22
Podsumowanie
Technologie upłynniania węgla (PUW i BUW) osiągnęły stan rozwoju pozwalający na ich stosowanie w skali przemysłowej
Obecnie kraje posiadające duże zasoby węgla budują zakłady upłynniania węgla (USA, Chiny, Filipiny)
Rozwój technologii zmierza w kierunku procesu hybrydowego, który integruje procesy bezpośredniego i pośredniego upłynniania węgla