Perspektiver for dansk ammoniak- eller methanolfremstilling, som ...

PSO 2005-2 6422
Produktion af ammoniak, methanol eller ethanol ud fra biomasse
Syntesegassen til produktion af ammoniak eller methanol på basis af biomasse
fremstilles ved partiel oxidation af biobrændsel med efterfølgende procestrin til
justering af sammensætningen af syntesegassen. Processerne er meget energiintensive
og foregår ved høje temperaturer med et væsentligt behov for tilførsel af
arbejde fordi en del procestrin inkluderer komprimering af procesgasser til høje tryk.
For at opnå en høj virkningsgrad er det derfor essentielt at procesanlæggene udføres
med omfattende energiintegration og kombineret produktion af el og varme.
National Research Energy Laboratory (NREL) i Colorado har udført et studie (ref. 5)
af processer, varmeintegration og økonomi ved fremstilling af brint ud fra biomasse.
Den væsentligste forskel til nærværende projekt er at slutproduktet er brint i stedet
for methanol og/eller ammoniak, hvilket betyder at kravene til syntesegassens
sammensætning er anderledes og at der skal flere procestrin til. NREL studiet har
således været et naturligt udgangspunkt for projektet her.
I et hollandsk studie fra 2001 (ref. 11) er der udført systemanalyse på konverteringskoncepter
i forbindelse med produktion af methanol og brint ud fra biomasse. Dette
studie har ligeledes været et naturligt udgangspunkt og har også tjent som sammenligningsgrundlag
i undersøgelserne af methanol.
Lidt historik på fremstilling af methanol
En moderne fremstillingsmetode af methanol (træsprit) på basis af syntesegas (fra
kulforgasning) blev udviklet i 1923 af tyskeren Matthias Pier.
På daværende tidspunkt var der en rivende udvikling i gang på Kaiser Wilhelm
Institut i Mülheim/Ruhr i Tyskland i fremstilling af flydende brændstoffer på basis af
brunkul, som Tyskland havde rigeligt af i modsætning til olie. De to tyske kemikere
Franz Fischer og Hans Tropsch udviklede således i 1920’erne en proces til fremstilling
af syntetiske flydende brændsler på basis af en feed-gas bestående af CO og H2
produceret ved forgasning af kul. Feed-gassen bestående af kulilte og brint kaldes
derfor også for syntesegas.
Konverteringen af syntesegas til flydende brændsler krævede i starten meget høje
tryk og temperaturer med de metalkatalysatorer man havde udviklet.
Det er især udviklingen af bedre katalysatorer, ofte af jern eller cobalt, som har banet
vejen for de største fremskridt i retning af mere rentabel produktion af syntetiske
flydende brændsler.
Navnene Fischer-Tropsch (FT-proces) knytter sig i dag til en række processer til
fremstilling af flydende brændstoffer på basis af syntesegas.
Den originale Fischer-Tropsch proces kan beskrives med følgende reaktionsligning
hvor n er et positivt helt tal:
( 2 1)
⋅ H + nCO → C H + nH
n + 2
n ( 2n+
2)
2
O
Nu om dage er produktion af methanol en betydningsfuld, veludviklet og optimeret
proces, som primært sker på basis af naturgas. I 1997 blev således 86% af en
samlet produktion på cirka 27 mio. tons fremstillet på naturgas. Omkring en trediedel
blev anvendt i brændstofindustrien og totrediedele i anden kemisk industri (ref.4).
8