GAZ SYNTEZOWY

Gaz do syntez chemicznych zawierający jako podstawowe składniki
tlenek węgla i wodór.

Stosunek molowy H

2

:CO w surowym gazie syntezowym nie jest

wielkością stałą i mieści się zależnie od rodzaju surowca oraz metody
przeróbki w przedziale 0,5÷6,0.

Gaz może ponadto zawierad: CO

2

, N

2

i CH

4

.

Gaz syntezowy nie należy do grupy gazów technicznych. Nie jest

produktem handlowym.

2

DME

Wodór

Produkty

Fischera Tropscha

Gaz syntezowy

CO + H

2

Amoniak

Metanol

Czyste paliwa,

-olefiny

a

Paliwa,

ogniwa,

“ekologiczne paliwa”

Energia - produkcja

Ciecze

Diesel

Mocznik

Paliwo

Kwas octowy

Formaldehyd

MTBE

Diesel - dodatki

Olefiny

Polietylen

Glikol etylenowy

Polipropylen

Akrylonitryl

3

Amin

Olefin/alkinów/dienów

Chlorków kwasowych

Karbonylowanie

Nitrozwiazków

Alkoholi/fenolikwasowych

Kwasy karboksylowe,

ketony

Aminokwasy

Nienasycone kwasy

karboksylowe

Aldehydy,

alkohole okso

Poliketony/

poliamidy/

poliwęglany

Estry

Izocyjaniany/

Moczniki/

Węglany

Izocyjaniany/

Moczniki/

Węglany

Kwasy

karboksylowe

Węglany

organiczne

Kwasy karboksylowe,

-ketokwasy

a

Monoestry,

-ketoestry

a

Redukcyjne

karbonylowanie

Utleniające

karbonylowanie

Karbonylowanie

Karbonylowanie

Amidoarbonylowanie

Utleniające

karbonylowanie

Hydroformylowanie

Kopolimeryzacja

Hydroestryfikacja

Hydrokarbonylowanie

Hydroestryfikacja

Utleniające

karbonylowanie

4

MegaSyn

®

Megammonia

®

Mega-
Methanol

®

Syntheza
Fischera-
Tropscha

MTC

MTP

®

MTO

MTH

MtSynfuels

®

Kwas akrylowy

Upgrading

Gaz ziemny/
Gaz towarzyszący
ropie naftowej

Ogniwa paliwowe

Chemikalia
(MTBE, kw. octowy,
formaldehyd, ...)

Diesel/paliwa

Etylen/propylen

Zasilanie/Paliwo/DME (Diesel)

Wodór

Kwas akrylowy/akrylany

LPG
Nafta
Diesel
Woski

Gaz opałowy

MtPower

5

Podstawowe możliwości otrzymywania gazu syntezowego



parowo-powietrzne

zgazowanie

koksu

(pierwsza

metoda

przemysłowa),



parowo-tlenowe

(powietrzne)

zgazowanie

węgla

(od

lat

czterdziestych),



konwersja metanu lub benzyny (od lat pięddziesiątych; obecnie

główna metoda).

6

Surowce:



gaz ziemny,



produkty przeróbki ropy naftowej (gazy rafineryjne, benzyny, oleje,

pozostałości podestylacyjne),



węgiel kamienny, brunatny i torf.

7

Konwersja gazu ziemnego parą wodną (tzw. reforming parowy)

(około 80% światowej produkcji wodoru)

Technologie: Foster Wheeler, M.W. Kellogg, Lurgi, ICI, Kvaerner Process Technology and
Haldor Topsoe,

Surowiec: najczęściej metan, a znacznie rzadziej etan, propan lub
butany.

CH

4

+ H

2

O CO + 3H

2



H = 206 kJ/mol

Częśd gazu przeznaczonego do konwersji spapla się, aby pokryd
zapotrzebowanie na energię cieplną.

8

Warunki procesu:



Temp. 700-900

o

C, ciśnienie - 3-4 MPa (900-1000

o

C, 1,6-2 MPa).



duży nadmiar pary wodnej (ok. 2-4 krotny w stosunku do metanu).



katalizator - niklowy (Ni-K

2

O/Al

2

O

3

), nieodporny na działanie

związków siarki.



konwersja w piecach rurowych wyposażonych w palniki do opalania
gazem ziemnym umieszczone w stropie lub w ścianach bocznych.
Podstawowy element konwertora: rury o długości 10-15 m i średnicy
wewnętrznej 8-15 cm i grubości ścianki 15-20 mm, wykonane są z
żaroodpornej, chromoniklowej stali stopowej, zawieszone pionowo w
kilku rzędach.

9

Reakcje uboczne prowadzące do dezaktywacji katalizatora:

C + 2 H

2

CH

4



H= -83kJ/mol

CO + H

2

O CO

2

+ H

2

CO + H

2

C + H

2

O

2 CO C + CO

2

10

Konwersja metanu za pomocą CO

2

,

CH

4

+ CO

2

2 CO + 2 H

2



H = 252 kJ/mol

Rzadko wykorzystywana ze względu na zwiększone zapotrzebowanie
cieplne

11

Półspalanie metanu do gazu syntezowego (tzw. POX)

Technologie: Texaco i Shell

CH

4

+ 0,5 O

2

CO + 2H

2



H = -35 kJ/mol

Warunki procesu:

 Spalanie całkowite w częsci reaktora wyłożonej cegłami o

wysokiej wytrzymałości termicznej i zdolności kumulowania
ciepła, w temperaturze 1500-1600°C

 Powstawanie gazu syntezowego w strefie niższej temperatury -

1100-1200°C wobec katalizatora (nikiel na dolomicie, tj.
równomolowej mieszaninie MgCO

3

i CaCO

3

),

 Dezaktywacja katalizatora wskutek powstawania sadzy,
 Koniecznośd odsiarczania produktu (powstaje COS)

12

 Regeneracja katalizator w trakcie procesu w wyniku wtrysku

przez układ dysz roztworu azotanu niklu(II):

Ni(NO

3

)

2

aq

Ni(NO

3

)

2

st

T

Ni(NO

3

)

2

st

T

NiO

Ni

H

2

T

- NOx

Pozwala to na stosowanie w procesie metanu zanieczyszczonego, a
także gazu koksowniczego zawierającego związki siarki.

AuthoThermal Reformer (ATR) jak wariant procesu półspalania

Technologie: Lurgi, Haldor Topsoe and ICI.

13

I etap

ok. 35% stechiometrycznej ilosci tlenu, 1300-140

o

C, 60-80 czas ok. 2-5 s

II etap

14

Inne możliwości otrzymywania gazu syntezowego

 Otrzymywanie gazu syntezowego ze stałych i półstałych

surowców przez zgazowanie w procesie bezkatalitycznym w temp.
ok. 1000

o

C.

Produkt jest zwany gazem wodnym (powstaje z wody i koksu)

 Zgazowanie tanich pozostałości ropnych, często odpadowych

surowców naftowych, które mogą byd znacznie zanieczyszczone
siarką i innymi substancjami niewęglowodorowymi. Warunek
konieczny – postad ciekła po ogrzaniu do temperatury 300

o

C.

15

Zgazowanie pozostałości ropnych



Proces wysokotemperaturowy (1300-1500

o

C), pod ciśnieniem 5-10 MPa

(proces Shell i Texaco).



Czynniki zgazowujące: para wodna i 95% tlen.



Surowy gaz zawiera do 3% sadzy.
Usuwa się ją przez przemycie gazu
wodą.

Z

powstałej

wodnej

zawiesiny wyodrębnia się sadzę
przez adsorpcję w benzynie lub
oleju

i

po

oddestylowaniu

rozpuszczalnika

zawraca

do

procesu.

16

Plasma Reformation of Carbonaceous Matter into Syngas

Florida Syngas LLC, Focus on making the Earth a cleaner,

greener place with

plasma reformation technology.



Efficient reformation of ANY Carbonaceous
Waste to Syngas



Carbon Neutral Process (no NOx, SOx, H2S or
added CO

2

)



Very low energy required to run Process (Process
is EXOTHERMIC)



Self-renewing / Self-regenerating Catalyst (low
maintenance)



Enables direct use of Syngas as fuel for Gas
Turbine for efficient production of Electricity
without high-maintenance filtration systems
(lowers operation costs)



Ultra-clean Syngas allows direct conversion to
Synthetic Fuels and valuable Chemicals (i.e. Urea,
Acetic Acid, Synthetic Fuels, Methanol,
Ammonia, etc.) using Fischer-Tropsch and

commercially available processes. (multi-stream flexibility)



Comparatively low equipment costs; rapid ROI and rapid deployment



Scalable Technology (match facility needs and requirements)



Renewable Energy Credits or Carbon Credits (NO POLLUTION)



GlidArc®

is THE ANSWER to Energy Independence