Produkcja substancji chemicznych i paliw z węgla



Węgiel jest złożoną i niejednorodną mieszaniną substancji organicznej, zawierającej pierwiastki: C, H, N, S i O oraz nieorganicznej substancji mineralnej i wody.

Węgiel to nie tylko cenne paliwo kopalne, stosowane do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła, ale również cenny surowiec do produkcji substancji chemicznych i paliw. Substancje te można wytworzyć poprzez termochemiczną konwersję węgla, w takich procesach jak: piroliza, zgazowanie, upłynnianie i ekstrakcja, a następnie przez przetworzenie, oczyszczenie lub uszlachetnienie otrzymanych produktów.

Piroliza węgla prowadzona jest bez dostępu tlenu, w temperaturze 400 – 1000oC i pod ciśnieniem  0,1 – 0,2 MPa. Produktami tego procesu są: karbonizat oraz części lotne w formie produktów ciekłych i gazowych. Ciekłe produkty pirolizy poddawane są przetworzeniu (kraking, uwodornienie, rafinacja) w produkty handlowe (barwniki, rozpuszczalniki, oleje), natomiast wysokokaloryczny gaz wykorzystywany jest do produkcji energii elektrycznej i ciepła, bądź też po jego reformingu, jako gaz do syntezy produktów chemicznych (metanol, olefiny) lub produkcji wodoru.

Zgazowanie węgla realizowane jest w temperaturze 900 – 1700oC i pod ciśnieniem  0,1 – 7 MPa w obecności powietrza lub tlenu oraz pary wodnej, w celu przetworzenia substancji organicznej węgla do gazu. Produktami procesu są wysoko- lub średnio-kaloryczny gaz oraz popiół lub karbonizat. Gaz procesowy, zawierający głównie CO i H2, po oczyszczeniu, odsiarczeniu i konwersji kierowany jest do syntezy produktów chemicznych (metanol, DME) lub paliw (olefiny, SNG).

Upłynnianie i ekstrakcja węgla to procesy polegające na potraktowaniu węgla wodorem lub rozpuszczalnikami wodoro-donorowymi, w temperaturze 400 – 450oC i pod ciśnieniem 15 – 70 MPa, w obecności katalizatorów, prowadzące do otrzymania produktów ciekłych, z których wytwarzane są  paliwa płynne (oleje silnikowe, opałowe) lub substancje chemiczne (rozpuszczalniki, smary).