Syntézní plyn nebo syntézní plyn , jednou (na začátku XX th století) s názvem „ Vyrobený plyn “ a „ svítiplyn “ je hořlavá směs plynů vyrábí pyrolýzou . Je to chudý plyn (polovina energie zemního plynu) a špinavý , toxický, kyselý a korozivní, pokud nebyl pečlivě vyčištěn (jako v případě, kdy byl používán k osvětlení. Interiéru).
Je výsledkem složité chemické reakce. Tato reakce je charakterizována první fázi zplyňování podle pyrolýza organického materiálu (dřevo nebo dřevěné uhlí například), v přítomnosti oxidačního činidla, dobrovolně zavedeného v nedostatečném množství, dostatečné, že se na spalování, ale příliš málo. Tak, že je to kompletní. Tato reakce produkuje „plyn, vytvořený ze směsi kondenzovatelných a nekondenzovatelných plynů a char , jakési zbytkového uhlí “ ; uváděný syntetický plyn se vyrábí druhou fází tepelného rozkladu, kterou je část „nádrže“ ).
Historie vyráběných plynů sahá až do XVIII th století . Moderní procesy zlepšují účinnost kontinuálním přiváděním do reaktoru (fluidní a stržené lože) a zavedením katalyzátoru do reakčního procesu.
Syntézní plyn obsahuje hlavně vodní páru , je atom vodíku , na methan , na oxid uhelnatý a nějaký oxid uhličitý a zbytek pyrolýzy (včetně složení a množství se liší v závislosti na jeho způsobu výroby, v závislosti na zdroji uhlíku, který byl použit k výrobě a nakonec v závislosti na stupni jeho čištění. Téměř všechny tyto zbytky jsou toxické, karcinogenní a / nebo mutagenní sloučeniny).
Dříve používaný jako plynné palivo, dnes se přeměňuje hlavně na kapalné palivo pro spalovací motory .
Jakmile je vyčištěn, lze jej teoreticky použít v kogeneraci nebo trigeneraci k výrobě pohybu, tepla a / nebo elektřiny.
Výrobní proces pomocí termolýzy, který umožňuje jeho výrobu, by byl vynalezen kolem roku 1780 (?) Ve Skotsku, ale vyvinut v průmyslově využitelné formě v roce 1798 s vynálezem inženýra Philippe Lebona (1767 - 1804) nového výrobní proces pro zapalování plynu pyrolýzou dřeva (poté uhlí). Zdá se, že Lebon také vynalezl formu kogenerace, protože zásoboval pařížský Hôtel de Seigneley (1801-10-11) plynným osvětlením, zatímco k jeho ohřevu se používalo teplo z pyrolýzní pece. Tato metoda však byla velmi znečišťující a byla zdrojem zápachu.
Lebonův proces byl poté vylepšen Williamem Murdochem , což umožnilo zapálit Londýn plynem od roku 1807 . Ale tento plyn byl široce průmyslově vyráběné (podle „ plynárny “) až do počátku XX -tého století, jak plynového osvětlení a svítiplynu a plynu prodávaného v ocelářském průmyslu (v severní Francii a v Lotrinsku zejména).
Ve Francii byly rychle vybudovány stovky závodů na výrobu tohoto plynu a ve zbývajících průmyslových zemích tisíce. Většina z těchto továren fungovala ve Francii až do konce 60. let, kdy byly kvůli nedostatku uhlí, znečištěnému ovzduší a konkurenci zemního plynu uzavřeny (od 60. let do 1971).
Tyto továrny byly srovnány se zemí, ale zanechaly významné následné účinky znečištění půdy a lokálně podzemních vod PAH ( polycyklické aromatické látky ), vedlejší produkty dusíku, vedlejší produkty lehkého uhlíku typu BTEX ( benzen , toluen , ethylbenzen , xylen) ). Zanechali také uhelné dehty (někdy nazývané „dehty“ , fenoly , chlorované nebo anorganické organické zbytky obsahující síru a velmi kyselé látky ; koks , čpavkové vody , pruská modř a další odpady včetně „čistících materiálů.“ Nabité toxiny. Dehty, které jsou ve skutečnosti kondenzát nejtěžších atomů zplyňovací reakce biomasy (čerstvý nebo fosilní ) tvoří „komplexní směs, která může obsahovat několik stovek sloučenin . “ Většina z těchto chemických sloučenin je karcinogenní a / nebo mutagenní, toxická, pomalu biologicky odbouratelná a v každém případě nežádoucí. ve vodě, vzduchu a půdě. Je nutné je vyčistit, aby nepoškodily prvky reaktoru a potrubí nebo ventily umístěné za ním.
V roce 1995 nebylo ve Francii dokončeno francouzské sčítání brownfields ze starých plynárenských továren. Již měla 782 míst (z toho 689 znárodněných, z toho 483 spravovaných EDF-GDF).
Před rozvojem potrubí a souvisejících plynárenských sítí a před širokou dostupností zemního plynu (od 40. let 20. století) mnoho severoamerických a evropských měst používalo uhelný plyn jako topný plyn a plyn na osvětlení (tehdy nazývaný „modrý plyn, chudý plyn generátorový plyn, vzduchový plyn, vodní plyn, městský plyn “nebo dokonce„ topný plyn “od společnosti Mobil, která jej používala k výrobě methanolu určeného k výrobě aditiv nebo syntetických paliv.
Jeho jméno proudu ( „ syntetický zemní plyn “ pro reproduktory angličtiny) pochází z jeho použití jako meziprodukty při syntéze ‚syntetický zemní plyn‘ (GNS) a pro syntézu amoniaku u procesu Habera ), nebo pro syntézu methanolu pomocí methanace pro The chemický nebo palivový průmysl. Po methanaci je syntetický plyn obohacen methanem, ale stále obsahuje vodu, CO 2 a vodík, a proto musí být čištěn, aby byl detoxikován a aby se zvýšila jeho výhřevnost (PCS) a získal Wobbeův index (W) kompatibilní s plynem síť (toto je fáze „nastavení specifikací“ .
Probíhající studie zkoumají možnosti, jak z něj učinit jedno z nekonvenčních plynných agropaliv nebo biopaliv vyráběných z biomasy. Vědci pokračují ve zlepšování metod výroby methanolu z tohoto plynu.
Reakce pyrolýzy je endotermická (spotřebovává teplo). Je proto nutné spotřebovat energii k jejímu udržení, obvykle spalováním části nádrže generované v samostatném reaktoru (as větším množstvím kyslíku) nebo recyklací a oxidací části syntetického plynu produkovaného k ohřevu reaktoru.
Existují různé způsoby výroby tohoto plynu a extrakce dehtu a dalších zbytků z něj; což výrazně ovlivní jeho kvalitu a složení:
Používá se také jako meziprodukt při výrobě syntetické ropy a syntetické nafty (synfuel) procesem Fischer-Tropsch (používá se jako palivo nebo mazivo).
Syntetický plyn je hořlavý a často se používá jako palivo pro spalovací motory. Má méně než polovinu energetické hustoty zemního plynu.
Zplyňování uhlí se po mnoho let používalo k výrobě plynového osvětlení a do jisté míry také topného plynu, než se infrastruktura elektrického osvětlení a zemního plynu stala hlavním proudem.
Pro úspěšnou industrializaci Haberova procesu museli vědci společnosti BASF vyvinout reakci „ plyn na vodu “, protože bylo nezbytné uchovat použitý materiál před rychlou degradací a získat chemicky čistý vodík. To bude také nutné, aby se zabránilo otravě katalyzátorů ( na bázi niklu , které se dnes používají v konečné fázi, kterou je methanace ). Syntetický plyn se podílí na výrobě vodíku.
Syntetický plyn má méně než polovinu energetické hustoty zemního plynu. Slouží jako palivo a jako předzvěst při výrobě dalších chemikálií. Syntetický plyn lze také použít při Fischer-Tropschově procesu k syntéze syntetické ropy, která je sama o sobě předzvěstí syntetického benzínu .
Syngas určený k použití jako palivo se nejčastěji vytváří zplyňováním uhlí , těžbou biomasy nebo zplyňováním odpadu.
Hlavní chemické reakce jsou pak:
C + H 2 O→ CO + H 2C + O 2→ CO 2 CO 2 + C → 2 COPři použití v průmyslové syntézy vodíku ve velkém měřítku (většinou v syntéze amoniaku ), může být také vytvořena ze zemního plynu ( přes katalytického reformování nebo přesněji reformování páry ):
CH 4+ H 2 O→ CO + 3 H 2Aby se z této směsi vyrobilo ještě více vodíku, přidá se více páry a dojde k reakci plynu s vodou :
CO + H 2 O→ CO 2+ H 2Při syntéze amoniaku musí být vodík oddělen od CO 2aby nedocházelo k otravě katalyzátorů. To se provádí hlavně adsorpcí kolísáním tlaku nebo membránovým reaktorem . Činidla používaná k absorpci CO 2jsou ethanolamin , diethanolamin , N-methyldiethanolamin nebo uhličitan draselný .