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カリック法は、炭素質材料の低温炭化(LTC) および熱分解法です。主に石炭の 炭化を目的としていますが、オイルシェール、褐炭、その他の炭素質材料の処理にも使用できます。空気のない状態でこれらを 450 °C (800 °F) ～ 700 °C (1,300 °F) に加熱し、合成燃料(非在来型石油および合成ガス)を蒸留します。石炭の液化やセミコークスの製造にも使用できます。このプロセスは、1920 年代に 米国鉱山局のオイルシェール技術者ルイス・キャス・カリックによって考案されました。
歴史
カリック法は1920年代にルイス・キャス・カリックによって発明された。カリックは石炭LTCそのものを発明したわけではないが、既存の技術を改良してカリック法を生み出した。[1]カリック法に使われるレトルトは、シェールオイル抽出に使われるネバダ・テキサス・ユタ・レトルトに基づいている。[2]
1935年、ユタ大学の石炭研究所にカリックLTCパイロットプラントが建設されました。[3]商業規模の処理プラントは、1930年代にコロラド州、ユタ州、オハイオ州で稼働しました。第二次世界大戦中、同様の処理プラントが米国海軍によって運営されていました。[3]オーストラリアでは、第二次世界大戦中に、ニューサウスウェールズ州でカリックプロセスプラントがシェールオイル抽出に使用されました。1950年代から1970年代には、この技術がイギリスのレスターシャー州コールビルにあるレックスコ社のスニブストン工場で使用されました。[2]
プロセス
カリック法は、密閉式レトルトを使用する低温炭化法である。 [4]商業規模の生産では、直径約3フィート（0.91メートル）、高さ20フィート（6.1メートル）のレトルトが使用される。炭化プロセスは約3時間続く。[5]
石炭が充填されたレトルトの上部に、過熱蒸気が連続的に注入される。最初、冷たい石炭と接触して、蒸気は水に凝縮し、洗浄剤として働く。石炭の温度が上昇するにつれて、破壊的な蒸留が始まる。[3]石炭は空気のない状態で450℃（800℉）～700℃（1,300℉）に加熱される。炭化温度は、冶金用コークスを製造するための800℃（1,500℉）～1,000℃（1,800℉）に比べて低い。温度が低いため、通常のコールタールよりも軽質炭化水素を多く含むコールタールの生成が最適化され、燃料への加工に適している。[4]生成された水、油、コールタール、合成ガスは、レトルトの底にある出口バルブを通ってレトルトから排出される。残留物（炭化物または半成コークス）はレトルト内に残ります。[3]生成された液体はほとんどが副産物ですが、半成コークスは固体で煙の出ない燃料として主生成物です。[6]
Karrick LTC プロセスでは二酸化炭素は発生しませんが、一酸化炭素は大量に発生します。
製品
カリック法では、1 ショートトンの石炭から最大1 バレルの油とコールタール（重量比12%）が得られ、3,000立方フィート（85 m 3）の濃厚石炭ガスと1,500ポンド（680 kg）の無煙炭またはセミコークス（1メートルトンあたり、油とコールタール0.175 m 3 、ガス95 m 3、セミコークス750 kg）が生成される。[3] [4]石炭からは、体積比でおよそ25%のガソリン、10%の灯油、20%の良質燃料油が得られる。[要出典]カリック法とクラッキングおよび精製を組み合わせて石炭から得られるガソリンは、四エチル鉛ガソリンと同等の品質である。[3] [7]内燃機関ではより多くの出力が発揮され、同一の運転条件下で約20%の燃費向上が得られる。[2]
セミコークスは、ユーティリティボイラーや製鉄所のコークス炭に使用でき、生石炭よりも多くの熱を生み出し、水性ガスに変換できます。水性ガスはフィッシャー・トロプシュ法で石油に変換できます。[4] カリックLTCからの石炭ガスは、天然ガスよりも多くのエネルギー含有量を生み出します。フェノール廃棄物は、化学産業でプラスチックなどの原料として使用されます。電力は、名目上の設備コストでコジェネレーションできます。[2]
経済的実現可能性
石油を含む油は、長い間石炭から抽出されてきました。1880年代に原油が石炭液化より安くなったため、生産工場は閉鎖されました。しかし、その能力自体は消えたことはありません。カリックによる8年間のパイロットプラントテストは、州、都市、さらには小さな町でさえ、独自のガスを製造し、独自の電力を生成できることを証明しています。[3]
30トンのプラントと石油精製所は、すべての運営費と資本費を上回る利益を上げ、製品は同等の製品よりも魅力的な価格で販売されるでしょう。民間部門は補助金を必要としませんが、石炭から石油をすくい取り、残った無煙燃料を発電所に販売する企業と競合してはいけません。[2]
石炭からの最も安価な液体燃料は、液体燃料と電力の両方にLTCで処理された場合に得られます。石炭蒸留プロセスの3次製品として、最小限の設備コストで電気エネルギーを生成できます。1日あたり1キロトンの石炭処理能力を持つKarrick LTCプラントは、電気機器への資本投資とタービンを通過する蒸気温度の低下を除いて、追加コストなしで100,000キロワット時の電力を生成するのに十分な蒸気を生成します。 [2]この蒸気はオフピークのボイラー容量または中央発電所のタービンから得ることができるため、プロセス蒸気コストは低くなります。蒸気と過熱用の燃料のコストはその後削減されます。[2]
利点と欠点
ベルギウス法と比較すると、カリック法は安価で、必要な水が少なく、熱価値の損失も少ない（ベルギウス法の半分）。[2]無煙のセミコークス燃料は、開放式火格子またはボイラーで燃焼すると、生の石炭よりも20％から25％多くの熱を放出します。[3]石炭ガスは、結合炭素量が多く、燃焼ガスが水蒸気で希釈される可能性が低いため、単位熱量あたりの熱量は天然ガスよりも多くなります。[2]
参照
参考文献
- ^ メイナード、エリオット (2000)。地球生物圏の変革。ウォッチメーカー出版。p. 109。ISBN 978-0-9721713-1-1. 2009年7月4日閲覧。
- ^ abcdefghi Harris, Alan (2008-08-29). 「排出量取引制度が燃料・エネルギー業界に与える影響。燃料・エネルギーに関する上院の調査への提出書類」（PDF） 。上院。オーストラリア議会。pp. 2、7、10 ～ 12。2009年10月2日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2009年7月4日閲覧。
- ^ abcdefghストライナー、ハーバート E. (1979)。総エネルギー供給と合成油プログラム の観点から見た瀝青炭産業の分析。エアー出版。pp. 201– 206。ISBN 978-0-405-12016-9. 2009年7月4日閲覧。
- ^ abcd Speight, James G. (2008). 合成燃料ハンドブック: 特性、プロセス、および性能。McGraw -Hill Professional。pp . 9、25。ISBN 978-0-07-149023-8. 2009年7月4日閲覧。
- ^ Larsen, William A.; Stutz, Clifford N. (1932-05-14). Karrick法によるユタ炭の低温炭化プラントの設計。ユタ大学。
- ^ Höök , Mikael; Aleklett, Kjell (2009). 「石炭から液体燃料への転換とその石炭消費に関するレビュー」(PDF)。International Journal of Energy Research。33。Wiley InterScience。2010-03-31にオリジナル(PDF)からアーカイブ。2009-07-04に取得。
- ^ Stewart, Danny (2008). 「代替燃料の役割。燃料とエネルギーに関する上院の調査への提出」(PDF) 。上院。オーストラリア議会。p. 29。2009-10-02のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2009-07-04に取得。
外部リンク
- 数十億ドルを稼ぐ魔法の方法（TIME 誌、2006 年 2 月）
- 中国、石炭ベースの合成燃料開発に1280億ドルを投資
- 軍による石炭燃料化の取り組みが加速（AP通信）
- プリンストン大学: 自動車の燃費向上と合成燃料、石油輸入削減の代替案 (PDF)
- 鉱山局合成液体燃料プログラム 1944-55 パート 1 石炭からの石油
- 米国エネルギー省のサイトにおける石炭研究の初期の頃。