Processo Karrick
Il processo Karrick è un processo di carbonizzazione a bassa temperarura (in inglese low-temperature carbonization, LTC) e di pirolisi di materiali carboniosi. Sebbene destinato primariamente alla carbonizzazione del carbone, può essere usato anche per il trattamento di scisto bituminoso, di lignite o di qualsiasi materiale carbonioso. Tali materiali sono riscaldati da 450 a 700 °C in assenza di aria per distillare combustili sintetici-petrolio non convenzionale e syngas. Il processo potrebbe essere usato per la liquefazione del carbone come pure per la produzione di semicoke. Questa tecnica fu messa a punto dallo specialista di sciti bituminosi Lewis Cass Karrick dello United States Bureau of Mines negli anni 1920.
Storia[modifica | modifica wikitesto]
Il processo Karrick processo fu inventato dallo statunitense Lewis Cass Karrick negli anni 1920. Sebbene Karrick non abbia inventato la carbonizzazione a bassa temperatura del carbone in quanto tale, perfezionò le tecnologie esistenti dando luogo al processo Karrick.[1] La storta usata per il processo Karrick si basava sulla Nevada-Texas-Utah Retort, usata per l'estrazione dello scisto bituminoso.[2]
Nel 1935, un impianto pilota di carbonizzazione a bassa temperatura Karrick fu costruito nel laboratorio di ricerca suo carbone nell'Università dello Utah.[3] Impianti di trattamento di dimensioni commerciali furono messi in funzione durante gli anni 1930 in Colorado, Utah e Ohio. Durante la Seconda guerra mondiale, un impianto di trattamento simile fu messo in funzione dalla Marina degli Stati Uniti.[3] In Australia, durante la Seconda guerra mondiale gli impianti del processo Karrick furono usati per l'estrazione degli scisti bituminosi nel Nuovo Galles del Sud. Negli anni 1950-1970, la tecnologia fu usata dalla Rexco Company nel suo impianto di Snibston a Coalville nel Leicestershire (Inghilterra).[2]
Processo[modifica | modifica wikitesto]
Il processo Karrick è un processo di carbonizzazione a bassa temperatura, che usa una storta ermetica.[4] Per la produzione su scala commerciale, era utilizzata una storta di circa 90 cm di diametro e 6 m di altezza. Il processo di carbonizzazione durava circa 3 ore.[5]
Vapore surriscaldato viene iniettato ininterrottamente dalla sommità della storta riempita di carbone. All'inizio, a contatto con il carbone freddo, il vapore si condensa in acqua fungendo da agente pulente. Mentre la temperatura del carbone sale, inizia la distillazione distruttiva.[3] Il carbone è riscaldato da 450 a 700 °C in assenza di aria. La temperatura di carbonizzazione è inferiore in confronto a quella da 800 a 1.000 °C per la produzione di coke metallurgico. La temperatura inferiore ottimizza la produzione di catrami di carbone più ricchi di idrocarburi più leggeri rispetto al normale catrame di carbone e perciò adatti per la trasformazione in combustibili.[4] L'acqua, il petrolio, il catrame di carbone e il syngas che ne risultano fuoriescono dalla storta attraverso valvole di uscita poste sul fondo. Il residuo (carbone vegetale o semicoke) rimane nella storta.[3] Mentre i liquidi prodotti sono per la maggior parte un sottoprodotto, il semicoke è il prodotto principale, un carbone solido e senza fumo.[6]
Il processo di carbonizzazione a bassa temperatura Karrick non genera anidride carbonica, ma produce effettivamente una significativa quantità di monossido di carbonio.
Prodotti[modifica | modifica wikitesto]
Nel processo Karrick, 1 tonnellata corta (907 kg) di carbone rende fino a 1 barile di petroli e catrami di carbone (12% in peso), e produce 85 m³ di gas illuminante e 680 kg di carbone vegetale o di semicoke solidi senza fumo (per una tonnellata metrica, 0,175 m³ di petroli e di catrami di carbone, 95 m³ di gas e 750 kg di semicoke).[3][4] Dal carbone sono ottenibili rendimenti in volume approssimativamente del 25% di benzina, del 10% di cherosene e del 20% di olio combustibile di buona qualità.[senza fonte] La benzina ottenuta dal carbone mediante il processo Karrick combinato con la piroscissione e la raffinazione è uguale per qualità alle benzine con piombo tetraetile.[3][7] Maggiore potenza si sviluppa nei motori a combustione interna e un aumento del risparmio di carburante approssimativamente del 20% è ottenibile in condizioni operative identiche.[2]
Il semicoke può essere usato per le caldaie per riscaldamento e il carbone coke nelle fonderie di acciaio genera più calore del carbone grezzo e può essere convertito in gas d'acqua. A sua volta, il gas d'acqua può essere convertito in petrolio gas mediante il processo Fischer-Tropsch.[4] Il gas illuminante della carbonizzazione a bassa temperatura Karrick genera maggiore contenuto energetico del gas naturale. Le scorie fenoliche sono usate dall'industria chimica come materie prime per plastiche, ecc. L'energia elettrica può essere cogenerata al costo nominale delle attrezzature.[2]
Sostenibilità economica[modifica | modifica wikitesto]
Gli oli, incluso il petrolio, sono stati a lungo estratti dal carbone. Gli impianti di produzione chiusero negli anni 1880 semplicemente perché il petrolio greggio divenne più economico della liquefazione del carbone. La capacità produttiva stessa, tuttavia, non è mai scomparsa. Otto anni di collaudo di impianti pilota da parte di Karrick dimostrano che stati, grandi città e perfino città più piccole potrebbero fabbricare il proprio gas e generare la propria elettricità.[3]
Un impianto e una raffineria petrolifera da 30 tonnellate mostreranno un profitto al di là e al di sopra di tutti i costi operativi e di capitale e i prodotti si venderanno a prezzi attraenti per prodotti equivalenti. Il settore privato non dovrebbe richiedere sovvenzioni, ma non in concorrenza con quelli che "scremano" il petrolio dal carbone e vendono il combustibile residuo senza fumo alle centrali elettriche.[2]
Il combustibile liquido più economico ricavato dal carbone si avrà quando sarà trattato mediante carbonizzazione a bassa temperatura sia per i combustibili liquidi che per l'energia elettrica. Come prodotto terziario del processo di distillazione del carbone, l'energia elettrica può essere generata con un costo minimo delle attrezzature. Un impianto di carbonizzazione a bassa temperatura Karrick con una capacità giornaliera di 1 kiloton di carbone produce vapore sufficiente per generare 100.000 kilowattora di potenza elettrica senza extra costi che superano l'investimento di capitale per le attrezzature elettriche e la perdita di temperatura del vapore quando passa attraverso le turbine.[2] Il costo del processo per il vapore potrebbe essere basso in quanto questo vapore potrebbe essere ricavato dalla capacità fuori picco delle caldaie o dalle turbine nelle stazioni elettriche centrali. Il combustibile per il vapore e il surriscaldamento sarebbe conseguentemente ridotto in termini di costo.[2]
Vantaggi e svantaggi[modifica | modifica wikitesto]
In confronto al processo Bergius, il processo Karrick è più economico, richiede meno acqua e distrugge meno il valore termico (una metà di quello del processo Bergius).[2] Il combustibile di semicoke senza fumo, quando viene bruciato in una grata aperta o nelle caldaie, fornisce dal 20 al 25% di calore in più del carbone grezzo.[3] Il gas illuminante dovrebbe fornire più calore del gas naturale per unità di calore contenuta a causa della maggiore quantità di carbonio combinato e della minore diluizione dei gas di combustione con il vapore acqueo.[2]
Note[modifica | modifica wikitesto]
- ^ Elliot Maynard, Transforming the Global Biosphere, Watchmaker Publishing, 2000, p. 109, ISBN 978-0-9721713-1-1. URL consultato il 7 aprile 2009.
- ^ a b c d e f g h i Alan Harris, The impact of an emissions trading scheme on the fuel and energy industry. Submission to the Senate Enquiry on Fuel and Energy (PDF), Senato. Parlamento dell'Australia, 29 agosto 2008, pp. 2; 7; 10–12. URL consultato il 4 luglio 2009 (archiviato dall'url originale il 2 ottobre 2009).
- ^ a b c d e f g h Herbert E. Striner, An analysis of the bituminous coal industry in terms of total energy supply and a synthetic oil program, Ayer Publishing, 1979, pp. 201–206, ISBN 978-0-405-12016-9. URL consultato il 4 luglio 2009.
- ^ a b c d James G. Speight, Synthetic Fuels Handbook: Properties, Process, and Performance, McGraw-Hill Professional, 2008, pp. 9; 25, ISBN 978-0-07-149023-8. URL consultato il 4 luglio 2009.
- ^ William A. Larsen, Stutz Clifford N., Design of Plant for Low Temperature Carbonization of Utah Coal by Karrick Process, Università dello Utah, 14 maggio 1932.
- ^ Mikael Höök, Aleklett Kjell, A review on coal to liquid fuels and its coal consumption (PDF), in International Journal of Energy Research, vol. 33, Wiley InterScience, 2009. URL consultato il 4 luglio 2009 (archiviato dall'url originale il 21 febbraio 2010).
- ^ Danny Stewart, The role of alternative fuels. Submission to the Senate Enquiry on Fuel and Energy (PDF), Senato. Parlamento dell'Australia, 2008, p. 29. URL consultato il 4 luglio 2009 (archiviato dall'url originale il 2 ottobre 2009).
Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]
Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]
- (EN) A magic way to make billions Archiviato il 20 luglio 2008 in Internet Archive. ("Un modo magico per fare miliardi") (TIME Magazine, febbraio 2006)
- (EN) China to Invest $128 Billion to Develop Coal-Based Synthetic Fuels ("La Cina investirà 128 miliardi di $ per sviluppare combustibili sintetici a base di carbone")
- (EN) Military's push to turn coal into fuel picking up speed ("La spinta dell'esercito per trasformare il carbone in carburante sta prendendo piede") (Associated Press)
- (EN) Princeton University: Increased Automobile Fuel Efficiency and Synthetic Fuels; Alternatives for Reducing Oil Imports (PDF) ("Università di Princeton: Accresciuta efficienza dei carburanti per automobili e combustibili sintetici; alternative per ridurre le importazioni di petrolio")
- (EN) The Bureau of Mines Synthetic Liquid Fuels Program 1944-55 - Part 1: Oil From Coal ("Il programma dei combustibili liquidi sintetici dell'Ufficio delle miniere 1944-55 - Parte 1: Petrolio dal carbone")
- (EN) The Early Days of Coal Research ("I primi giorni delle ricerche sul carbone") sul sito del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti d'America.
