카릭 프로세스

Karrick process
카릭 프로세스, 미국 특허출원 1,958,918위

카릭 공정이란 카본질 소재의 저온탄산화(LTC)와 열분해 공정을 말한다. 비록 주로 석탄 탄소를 위한 것이었지만, 그것은 또한 오일 셰일, 리그나이트 또는 카본색 물질의 처리에도 사용될 수 있었다. 이러한 연료는 인공 연료-비종래의 기름과 승라를 증류하기 위한 공기가 없는 상태에서 450 °C (800 °F) ~ 700 °C (1,300 °F)에서 가열된다. 그것은 반코크 생산과 마찬가지로 석탄 액화에도 사용될 수 있다. 그 과정은 1920년대 미국 광산국의 석유 셰일 기술자 루이스 캐스 카릭의 작업이었다.

역사

카릭 공정은 1920년대에 루이스 캐스 카릭에 의해 발명되었다. 카릭은 석탄 LTC를 개발하지는 않았지만, 카릭 공정을 통해 기존 기술을 완성했다.[1] 네바다주에 기반을 둔 카릭 공정에 사용된 역습.텍사스-우타 레토트,[2] 셰일 오일 추출에 사용

1935년에 유타 대학의 석탄 연구소에 카릭 LTC 시범 공장이 건설되었다.[3] 상업용 규모의 가공 공장은 1930년대에 콜로라도, 유타, 오하이오에서 운영되었다. 제2차 세계 대전 동안 비슷한 가공 공장은 미국 해군에 의해 운영되었다.[3] 호주에서는 제2차 세계 대전 동안 카릭 공정 공장이 뉴사우스웨일즈에서 셰일오일 추출에 사용되었다. 1950~1970년대 영국 레스터셔 콜빌의 스니브스턴 공장에서 렉스코 사에 의해 이 기술이 사용되었다.[2]

과정

카릭 공정은 저온 탄산화 공정이며, 이 공정은 밀폐된 역습법을 사용한다.[4] 상업적 규모 생산의 경우 직경 약 3피트(0.91m)와 높이 20피트(6.1m)의 리터트가 사용된다. 탄산화 과정은 약 3시간 지속될 것이다.[5]

과열된 증기는 석탄으로 채워진 레토트 꼭대기에 연속적으로 주입된다. 처음에는 시원한 석탄과 접촉하면서 수증기가 세정제 역할을 하는 물에 응축된다. 석탄의 온도가 상승하는 동안 파괴적인 증류가 시작된다.[3] 석탄은 공기가 없을 때 450 °C(800 °F) ~ 700 °C(1,300 °F)에서 가열된다. 탄산화 온도는 야금성 코크스 생산을 위한 800 °C(1,500 °F) ~ 1,000 °C(1,800 °F)에 비해 낮다. 낮은 온도는 일반 석탄 타르보다 가벼운 탄화수소를 풍부하게 함유한 석탄타르 생산을 최적화해 연료로 가공하기에 적합하다.[4] 그 결과 물, 석유, 석탄 타르, 승라는 레토트 하단의 출구 밸브를 통해 레토트로부터 이동한다. 잔여물(차 또는 반코크)은 리토트에 남아 있다.[3] 생산된 액체는 대부분 부산물인 반면 세미코크는 고체연료와 무연 연료가 주산이다.[6]

카릭 LTC 공정은 이산화탄소를 배출하지 않지만 상당한 양의 일산화탄소를 배출한다.

상품들

카릭 공정에서는 1톤의 석탄이 최대 1배럴의 기름과 석탄타르(중량 기준 12%)를 생산하며, 풍부한 석탄가스를 3,000입방피트(85m3)와 고체 무연탄 샤르 또는 세미코크(1미터톤, 오일 및 석탄 타르 0.175m³, 가스 95m³, 세미코 750kg)를 생산한다.[3][4] 약 25%의 가솔린, 10%의 등유, 20%의 양질의 연료유를 석탄에서 얻을 수 있다.[citation needed] 카릭 공정에 의해 석탄으로부터 얻은 휘발유는 균열과 정제 과정을 결합하여 테트라에틸 납 가솔린과 품질이 동일하다.[3][7] 내연기관에서 더 많은 전력이 개발되고 동일한 작동 조건에서 약 20%의 연비 증가를 얻을 수 있다.[2]

세미코크는 효용 보일러와 철강 제련소의 코킹 석탄에 사용할 수 있으며, 생석탄보다 더 많은 열을 생산하고 수 가스로 전환할 수 있다. 물 가스는 피셔-트로프시 공정에 의해 석유로 변환될 수 있다.[4] 카릭 LTC의 석탄 가스는 천연가스보다 더 큰 에너지 함량을 산출한다. 페놀성 폐기물은 화학공업에서 플라스틱 등의 공급원료로 사용된다. 명목상의 장비 비용으로 전력을 열병합 발전시킬 수 있다.[2]

경제적 생존 가능성

석유를 포함한 기름은 석탄에서 추출된 지 오래다. 생산 공장은 1880년대에 석탄 액화보다 원유가 더 싸졌기 때문에 문을 닫았을 뿐이다. 그러나 능력 자체가 사라진 적은 없다. 카릭에 의한 8년간의 시범 식물 실험은 주, 도시 또는 심지어 작은 마을들이 그들만의 가스를 만들고 그들만의 전기를 생산할 수 있다는 것을 증명한다.[3]

30톤 규모의 공장과 정유공장은 모든 운영비와 자본비용에 걸쳐 수익을 낼 것이며 동급의 제품들은 매력적인 가격에 팔릴 것이다. 민간 부문은 보조금을 요구하지 말아야 하지만 석탄에서 기름을 걷어내고 남아 있는 무연 연료를 발전소에 파는 사람들과 경쟁해서는 안 된다.[2]

석탄에서 나오는 가장 저렴한 액체 연료는 LTC가 액체 연료와 전력 모두를 처리할 때 나올 것이다. 석탄 증류 공정의 3차 제품으로서, 전기 에너지는 최소 장비 비용으로 발생될 수 있다. 카릭 LTC 공장은 하루 석탄용량 1킬로톤의 충분한 증기를 생산해 전기장비를 위한 자본 투자와 터빈을 통과하는 증기 온도 손실을 제외하면 추가 비용 없이 10만 킬로와트 시간의 전력을 생산할 수 있다.[2] 프로세스 증기 비용은 이 증기가 오프피크 보일러 용량 또는 중앙 전기 발전소의 터빈에서 유도될 수 있기 때문에 낮을 수 있다. 증기 및 과열 연료는 그 후에 비용이 절감될 것이다.[2]

장단점

베르기우스 공정에 비해 카릭 공정이 더 저렴하고, 물이 덜 필요하며, 열적 가치(베르기우스 공정의 절반)를 덜 파괴한다.[2] 무연 세미코크 연료는 개방형 그릴이나 보일러에서 연소할 때 생탄보다 20%~25% 더 많은 열을 전달한다.[3] 석탄 가스는 혼합 탄소의 양이 많고 수증기로 연소 가스의 희석률이 낮기 때문에 포함된 열 단위당 천연 가스보다 더 많은 열을 전달해야 한다.[2]

참고 항목

참조

  1. ^ Maynard, Elliot (2000). Transforming the Global Biosphere. Watchmaker Publishing. p. 109. ISBN 978-0-9721713-1-1. Retrieved 2009-07-04.
  2. ^ a b c d e f g h i Harris, Alan (2008-08-29). "The impact of an emissions trading scheme on the fuel and energy industry. Submission to the Senate Enquiry on Fuel and Energy" (PDF). Senate. Parliament of Australia: 2, 7, 10–12. Archived from the original (PDF) on 2009-10-02. Retrieved 2009-07-04. Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  3. ^ a b c d e f g h Striner, Herbert E. (1979). An analysis of the bituminous coal industry in terms of total energy supply and a synthetic oil program. Ayer Publishing. pp. 201–206. ISBN 978-0-405-12016-9. Retrieved 2009-07-04.
  4. ^ a b c d Speight, James G. (2008). Synthetic Fuels Handbook: Properties, Process, and Performance. McGraw-Hill Professional. pp. 9, 25. ISBN 978-0-07-149023-8. Retrieved 2009-07-04.
  5. ^ Larsen, William A.; Stutz, Clifford N. (1932-05-14). Design of Plant for Low Temperature Carbonization of Utah Coal by Karrick Process. University of Utah.
  6. ^ Höök, Mikael; Aleklett, Kjell (2009). "A review on coal to liquid fuels and its coal consumption" (PDF). International Journal of Energy Research. Wiley InterScience. 33. Archived from the original (PDF) on 2010-03-31. Retrieved 2009-07-04.
  7. ^ Stewart, Danny (2008). "The role of alternative fuels. Submission to the Senate Enquiry on Fuel and Energy" (PDF). Senate. Parliament of Australia: 29. Archived from the original (PDF) on 2009-10-02. Retrieved 2009-07-04. Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)

외부 링크