신가스
Syngas신가스, 즉 합성 가스는 수소와 일산화탄소의 다양한 비율로 혼합된 것이다.그 가스는 종종 약간의 이산화탄소와 메탄을 함유하고 있다.주로 암모니아나 메탄올을 생산하는 데 사용됩니다.신가스는 가연성이 있고 [1][2][3]연료로 사용될 수 있다.역사적으로, 휘발유 공급이 제한되었을 때, 그것은 휘발유를 대체하기 위해 사용되었습니다. 예를 들어, 2차 세계대전 동안 유럽에서 자동차 동력을 공급하기 위해 목가스가 사용되었습니다(독일에서만 50만 대의 자동차가 [4]목가스로 운행되도록 제작 또는 재건되었습니다).
생산.
신가스는 천연가스나 액체 탄화수소를 수증기로 개질하여 수소를 생산하고 [5]석탄을 가스화함으로써 생산된다.메탄의 증기 개질은 메탄 206kJ/mol을 필요로 하는 흡열 반응이다.
- CH4 + HO2 → CO + 32 H
원칙적이지만 실제로는 드물게 바이오매스 및 관련 탄화수소 공급 원료는 폐기물 대 에너지 가스화 [6]시설에서 바이오가스와 바이오카르를 생성하는 데 사용될 수 있다.생성된 가스(대부분 메탄과 이산화탄소)는 때때로 singas로 묘사되지만, 그 구성은 singas와 다르다.폐바이오매스로부터 전통적인 신가스(대부분2 H와 CO)의 발생이 [7]연구되었다.
조성, 생성 경로 및 열화학
신가스의 화학적 성분은 원료와 과정에 따라 달라집니다.석탄 가스화에 의해 생성되는 신가스는 일반적으로 일산화탄소 30~60%, 수소 25~30%, 이산화탄소 5~15%, 메탄 0~5%의 혼합물이다.그것은 또한 [8]적은 양의 다른 가스를 포함하고 있다.신가스의 에너지 [9][9]밀도는 천연가스의 절반도 안 된다.
백열 코크스와 증기 사이의 첫 번째 반응은 강한 흡열작용으로 일산화탄소(CO)와 수소
2 H(옛 용어로는 물 가스)를 생성한다.코크스층이 흡열 반응을 더 이상 진행할 수 없는 온도까지 냉각되면 증기가 공기 분출로 대체됩니다.
그런 다음 두 번째와 세 번째 반응이 일어나 발열 반응(처음에는 이산화탄소를 형성하고 코크스 층의 온도를 상승시키는 것)을 생성하고, 두 번째 흡열 반응(코크스 층은 일산화탄소로 변환됨)을 일으킨다.전체적인 반응은 발열로 인해 "생산 가스"(옛 용어)를 형성합니다.그런 다음 증기를 다시 주입하고 공기 등을 주입하여 코크스가 최종적으로 소비될 때까지 무한 사이클을 제공할 수 있습니다.생산 가스는 주로 대기 질소로 희석되기 때문에 물 가스에 비해 에너지 값이 훨씬 낮습니다.희석 효과를 피하기 위해 순수한 산소를 공기로 대체할 수 있으며, 훨씬 더 높은 열량의 가스를 생성합니다.
이 혼합물에서 더 많은 수소를 생산하기 위해 더 많은 증기가 추가되고 물 가스 이동 반응이 수행됩니다.
- CO + HO2 → CO2 + H2
수소는 압력 스윙 흡착(PSA), 아민 스크러빙, 막 반응기를 통해 CO로부터2 분리될 수 있다.다양한 대체 기술이 조사되었지만 상업적 [10]가치가 있는 기술은 없습니다.일부 변형은 이산화탄소와[11][12] 메탄 또는 이산화탄소의 부분 수소화와 같은 새로운 화학량계에 초점을 맞춘다.다른 연구는 전기 분해, 태양 에너지, 전자파, 전기 [13][14][15][16][17][18]아크를 포함한 과정을 구동하는 새로운 에너지원에 초점을 맞추고 있다.
재생 가능한 에너지원에서 발생하는 전기는 또한 고온 전기 분해를 통해 이산화탄소와 물을 신가스로 처리하는 데 사용된다.이는 발전 과정에서 탄소 중립성을 유지하기 위한 시도입니다.아우디는 Sunfire라는 회사와 협력하여 2014년 11월 이 공정을 [19]사용하여 e-디젤을 생산하는 시범 공장을 개설했습니다.
메탄화되지 않은 신가스는 일반적으로 120BTU/scf의 [20]낮은 발열값을 가지고 있습니다. 처리되지 않은 신가스는 낮은 작동 온도와 연장된 부품 [20]수명으로 인해 더 높은 효율을 얻을 수 있는 하이브리드 터빈에서 작동할 수 있습니다.
사용하다
신가스는 [10]연료뿐만 아니라 수소의 공급원으로도 사용된다.
스펀지 다리미
신가스는 철광석을 직접 스펀지 [21]철로 환원하는 데 사용된다.
메탄올 및 기타 액체 연료
신가스는 메탄올을 생산하는 데 사용된다.메탄올은 아세트산과 많은 아세트산염의 전구체이다.많은 액체 연료와 윤활유는 피셔-트로프쉬 공정과 이전에는 모빌 메탄올에서 가솔린 공정을 통해 신가스로부터 생산될 수 있습니다.
암모니아 합성
신가스는 대기 중 질소(N2)를 비료로 쓰이는 암모니아로 바꾸는 하버 공정의 수소를 생산하는 데 사용된다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
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