El proceso de Karrick es un proceso de carbonización a baja temperatura (LTC) y pirólisis de materiales carbonosos. Aunque está destinado principalmente a la carbonización del carbón , también podría usarse para el procesamiento de esquisto bituminoso , lignito o cualquier material carbonoso. Estos se calientan a entre 450 °C (800 °F) y 700 °C (1300 °F) en ausencia de aire para destilar los combustibles sintéticos : petróleo no convencional y gas de síntesis . Podría utilizarse para la licuefacción del carbón y también para la producción de semicoque . El proceso fue obra del tecnólogo de esquisto bituminoso Lewis Cass Karrick en la Oficina de Minas de los Estados Unidos en la década de 1920.
El proceso de Karrick fue inventado por Lewis Cass Karrick en la década de 1920. Aunque Karrick no inventó el carbón LTC como tal, perfeccionó las tecnologías existentes como resultado del proceso de Karrick. [1] La retorta utilizada para el proceso Karrick basada en la retorta Nevada-Texas-Utah , utilizada para la extracción de petróleo de esquisto . [2]
En 1935, se construyó una planta piloto Karrick LTC en el laboratorio de investigación del carbón de la Universidad de Utah . [3] Durante la década de 1930 se operaron plantas de procesamiento de tamaño comercial en Colorado , Utah y Ohio . Durante la Segunda Guerra Mundial, la Armada de los Estados Unidos operó una planta de procesamiento similar . [3] En Australia, durante la Segunda Guerra Mundial, las plantas de proceso de Karrick se utilizaron para la extracción de petróleo de esquisto en Nueva Gales del Sur. En las décadas de 1950 y 1970, la tecnología fue utilizada por Rexco Company en su planta de Snibston en Coalville en Leicestershire , Inglaterra. [2]
El proceso de Karrick es un proceso de carbonización a baja temperatura , que utiliza una retorta hermética. [4] Para la producción a escala comercial, se utilizaría una retorta de aproximadamente 3 pies (0,91 m) de diámetro y 20 pies (6,1 m) de alto. El proceso de carbonización duraría unas 3 horas. [5]
Se inyecta vapor sobrecalentado de forma continua en la parte superior de una retorta llena de carbón. Al principio, en contacto con el carbón frío, el vapor se condensa en agua que actúa como agente limpiador. Mientras aumenta la temperatura del carbón, comienza la destilación destructiva . [3] El carbón se calienta a entre 450 °C (800 °F) y 700 °C (1300 °F) en ausencia de aire. La temperatura de carbonización es más baja en comparación con 800 °C (1500 °F) a 1000 °C (1800 °F) para producir coque metalúrgico. La temperatura más baja optimiza la producción de alquitranes de hulla más ricos en hidrocarburos más ligeros que el alquitrán de hulla normal y, por lo tanto, es adecuado para su procesamiento en combustibles. [4] El agua, el petróleo, el alquitrán de hulla y el gas de síntesis resultantes salen de la retorta a través de válvulas de salida en el fondo de la retorta. El residuo ( carbón o semicoque) permanece en la retorta. [3] Si bien los líquidos producidos son en su mayoría un subproducto, el semicoque es el producto principal, un combustible sólido y sin humo. [6]
El proceso Karrick LTC no genera dióxido de carbono , pero sí una cantidad significativa de monóxido de carbono .
En el proceso de Karrick, 1 tonelada corta de carbón produce hasta 1 barril de petróleo y alquitrán de hulla (12% en peso) y produce 3.000 pies cúbicos (85 m 3 ) de rico gas de hulla y 1.500 libras (680 kg) de sólido. carbón vegetal o semicoque sin humo (por una tonelada métrica , 0,175 m 3 de aceites y alquitranes de hulla, 95 m 3 de gas y 750 kg de semicoque). [3] [4] A partir del carbón se pueden obtener rendimientos en volumen de aproximadamente un 25% de gasolina , un 10% de queroseno y un 20% de fueloil de buena calidad . [ cita necesaria ] La gasolina obtenida del carbón mediante el proceso de Karrick combinado con craqueo y refinación es de igual calidad que las gasolinas de tetraetilo de plomo . [3] [7] En los motores de combustión interna se desarrolla más potencia y se puede obtener un aumento en la economía de combustible de aproximadamente el 20% en condiciones de funcionamiento idénticas. [2]
El semicoque se puede utilizar para calderas de servicios públicos y carbón coquizable en fundiciones de acero, produce más calor que el carbón crudo y se puede convertir en gas de agua . El gas agua se puede convertir en petróleo mediante el proceso de Fischer-Tropsch . [4] El gas de carbón de Karrick LTC produce un mayor contenido energético que el gas natural . La industria química utiliza los desechos fenólicos como materia prima para plásticos, etc. La energía eléctrica se puede cogenerar a un costo nominal del equipo. [2]
Del carbón se extraen desde hace tiempo aceites, incluido el petróleo. Las plantas de producción simplemente se cerraron en la década de 1880 porque el petróleo crudo se volvió más barato que la licuefacción del carbón. Sin embargo, la capacidad en sí nunca ha desaparecido. Ocho años de pruebas de plantas piloto realizadas por Karrick atestiguan que los estados, ciudades o incluso pueblos más pequeños podrían producir su propio gas y generar su propia electricidad. [3]
Una planta de 30 toneladas y una refinería de petróleo generarán ganancias por encima de todos los costos operativos y de capital y los productos se venderán a precios atractivos para productos equivalentes. El sector privado no debería necesitar subsidios, pero tampoco competir con quienes extraen el petróleo del carbón y venden el combustible residual sin humo a las centrales eléctricas. [2]
El combustible líquido más barato procedente del carbón llegará cuando LTC lo procese tanto para combustibles líquidos como para energía eléctrica. Como producto terciario del proceso de destilación del carbón, se puede generar energía eléctrica con un coste mínimo de equipo. Una planta Karrick LTC con 1 kilotón de capacidad diaria de carbón produce suficiente vapor para generar 100.000 kilovatios hora de energía eléctrica sin costo adicional, excepto la inversión de capital para equipos eléctricos y la pérdida de temperatura del vapor que pasa a través de las turbinas. [2] El costo del vapor de proceso podría ser bajo ya que este vapor podría derivarse de la capacidad de calderas fuera de las horas pico o de turbinas en estaciones eléctricas centrales. Posteriormente se reduciría el coste del combustible para vapor y sobrecalentamiento. [2]
En comparación con el proceso Bergius , el proceso Karrick es más barato, requiere menos agua y destruye menos el valor térmico (la mitad que el proceso Bergius). [2] El combustible semicoque sin humo, cuando se quema en una parrilla abierta o en calderas, produce entre un 20% y un 25% más de calor que el carbón crudo. [3] El gas de hulla debería proporcionar más calor que el gas natural por unidad de calor contenida debido a la mayor cantidad de carbono combinado y a la menor dilución de los gases de combustión con vapor de agua. [2]