合成燃料和合成材料

by NEUMAN & ESSER
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合成燃料和合成材料

在天然气方面,正在进行的向二氧化碳中性经济过渡的能源转型讨论主要涉及以下气体:天然气(CH4甲烷)、二氧化碳(CO2)和氢气(H2)。

甲烷是最简单的碳水合物。二氧化碳是每个燃烧过程的主要产物。此外,氢是能源转型中最重要的能源之一。

在所有关于替代能源和能源载体作为燃料的讨论中,很明显,至少在大约20年的过渡期内,许多应用仍然需要液体燃料。具有高体积能量密度的液体燃料在陆地(卡车)和海上(货船)的重型运输等能源需求应用中尤其需要,也由于认证原因,在航空(客机)中也需要

 

前面提到的三种气体提供了从中产生合成燃料和材料的可能性。根据离析物和产品的不同,这些过程通常被称为液体动力、塑料动力、气体动力或气体动力。

所有这些合成过程的核心都是反应器。原料和所需产物决定了混合比、操作压力和温度,最重要的是决定了合适的催化剂。催化剂是降低化学反应所需活化能的元素。固体催化剂是优选的,因为它们比流体催化剂更容易从产物流中分离出来。它们通常属于金属类,例如用于甲醇生产的铜-氧化锌-氧化铝催化剂,或用于费-托工艺的钴、钌和铁


后一种工艺在20世纪20年代发展到工业成熟,位于煤炭资源丰富的鲁尔区的米尔海姆和如今NEUMAN&ESSER成员“Andreas Hofer Hochdrucktechnik”的创始人在这一过程中发挥了重要作用。该工艺最初旨在降低煤炭资源丰富的国家对外国石油供应(煤制油)的依赖,现在为从非化石来源生产长链和短链碳氢化合物提供了良好的基础。反应器原料,即所谓的合成气(合成气),主要由H2和CO组成,混合比约为2。碳水合物的多步反应本身是放热的,因此通过冷却对过程进行温度控制对于确保所需的产物分布非常重要。该工艺的典型产品是汽油、煤油以及固体蜡和石蜡等燃料,所有这些产品的纯度都很高。这允许生产不含硫或其他污染物的定制燃料,并有可能添加特殊的添加剂来改善燃烧行为,例如降低烟点数或氮氧化物排放。对于塑料生产,获得的碳水合物可以聚合或与其他元素结合

为了实现碳中和甚至碳捕获效果,重要的是使用可再生资源的原料。绿色氢气可以与从烟气中捕获的二氧化碳结合。生物质是一个特别合适的基础。在沼气或生物甲烷厂中,发酵罐中主要产生CH4和CO2的混合物。除了最初用于热电联产(热电联产)或天然气并网发电外,它们还可以通过蒸汽甲烷重整(CH4+H2O(蒸汽)=>3H2+CO)或CO电解(固体氧化物电解槽中的CO2+H2O形成CO+H2)用于合成气发电。对于这两个过程,我们都需要能量,这些能量可以从费-托反应器中的冷却蒸汽中获取,例如从热电联产中获取。这种针对二氧化碳和能源的循环方法提高了这些应用的效率和碳减排效果。

所有上述重整和反应器工艺都需要压力,大多在10至100巴的范围内。由于流量可能非常不稳定,必须快速调整以优化工艺质量,往复式压缩机非常适合这些应用。

NEUMAN&ESSER为合成燃料生产提供了几台压缩机,从甲醇、煤到液体,从沼气中汽提二氧化碳到生物质到液体的生产。该过程中的所有气体,无论是富CO混合气体、CO2、蒸汽,当然还有H2,都可以通过NEUMAN&ESSER的压缩机组合可靠地压缩