El proceso Karrick es un proceso de carbonización a baja temperatura (LTC) y pirólisis de materiales carbonosos. Aunque está pensado principalmente para la carbonización del carbón , también se puede utilizar para procesar esquisto bituminoso , lignito o cualquier material carbonoso. Estos se calientan a 450 °C (800 °F) a 700 °C (1300 °F) en ausencia de aire para destilar combustibles sintéticos ( petróleo no convencional y gas de síntesis) . Se puede utilizar para la licuefacción del carbón y también para la producción de semicoque . El proceso fue obra del tecnólogo en esquisto bituminoso Lewis Cass Karrick en la Oficina de Minas de los Estados Unidos en la década de 1920.
El proceso Karrick fue inventado por Lewis Cass Karrick en la década de 1920. Aunque Karrick no inventó el proceso de extracción de carbón a granel como tal, perfeccionó las tecnologías existentes y dio lugar al proceso Karrick. [1] La retorta utilizada para el proceso Karrick se basa 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 Marina de los Estados Unidos operó una planta de procesamiento similar . [3] En Australia, durante la Segunda Guerra Mundial, las plantas de procesamiento 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 la empresa Rexco en su planta Snibston en Coalville en Leicestershire , Inglaterra. [2]
El proceso 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 aproximadamente 3 horas. [5]
El vapor sobrecalentado se inyecta continuamente 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 de limpieza. Mientras la temperatura del carbón aumenta, comienza la destilación destructiva . [3] El carbón se calienta a 450 °C (800 °F) a 700 °C (1300 °F) en ausencia de aire. La temperatura de carbonización es menor en comparación con los 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 aceite, el alquitrán de hulla y el gas de síntesis resultantes salen de la retorta a través de válvulas de salida en la parte inferior 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 LTC de Karrick no genera dióxido de carbono , pero sí produce una cantidad significativa de monóxido de carbono .
En el proceso Karrick, 1 tonelada corta de carbón produce hasta 1 barril de aceites y alquitranes de hulla (12% en peso), y produce 3000 pies cúbicos (85 m 3 ) de gas de carbón rico y 1500 libras (680 kg) de carbón sólido sin humo o semicoque (para 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] Se pueden obtener rendimientos en volumen de aproximadamente 25% de gasolina , 10% de queroseno y 20% de fueloil de buena calidad a partir del carbón. [ cita requerida ] La gasolina obtenida a partir del carbón mediante el proceso Karrick combinado con craqueo y refinación es igual en calidad a las gasolinas de plomo tetraetilo . [3] [7] Se desarrolla más potencia en los motores de combustión interna y se puede obtener un aumento en la economía de combustible de aproximadamente 20% en condiciones de operación idénticas. [2]
El semicoque se puede utilizar para calderas de servicios públicos y carbón de coque en fundiciones de acero, produce más calor que el carbón crudo y se puede convertir en gas de agua . El gas de agua se puede convertir en petróleo mediante el proceso Fischer-Tropsch . [4] El gas de carbón de Karrick LTC produce un mayor contenido energético que el gas natural . Los desechos fenólicos se utilizan en la industria química como materia prima para plásticos, etc. Se puede cogenerar energía eléctrica a un coste de equipo nominal. [2]
Desde hace mucho tiempo se extraen aceites, incluido el petróleo, del carbón. 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 desapareció. Ocho años de pruebas en plantas piloto realizadas por Karrick dan fe de que los estados, ciudades e 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 arrojarán beneficios que superarán todos los costes operativos y de capital y los productos se venderán a precios atractivos para productos equivalentes. El sector privado no debería exigir subvenciones, pero no debería 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 a partir del carbón se obtendrá cuando se procese mediante la destilación por vapor de carbón (LTC) para obtener combustibles líquidos y energía eléctrica. Como producto terciario del proceso de destilación del carbón, se puede generar energía eléctrica con un coste mínimo de equipo. Una planta LTC de Karrick con una capacidad diaria de 1 kilotón de carbón produce suficiente vapor para generar 100.000 kilovatios hora de energía eléctrica sin ningún coste adicional, salvo la inversión de capital en equipos eléctricos y la pérdida de temperatura del vapor que pasa por las turbinas. [2] El coste del vapor de proceso podría ser bajo, ya que este vapor podría derivarse de la capacidad de calderas fuera de horas punta o de turbinas en centrales eléctricas. El combustible para vapor y sobrecalentamiento se reduciría posteriormente en coste. [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 de semicoque sin humo, cuando se quema en una parrilla abierta o en calderas, proporciona entre un 20% y un 25% más de calor que el carbón crudo. [3] El gas de carbón debería proporcionar más calor que el gas natural por unidad de calor contenida debido a la mayor cantidad de carbono combinado y la menor dilución de los gases de combustión con vapor de agua. [2]