Fischer-Tropsch-processen

Wikipedia

Fischer-Tropsch-processen är en metod att utvinna syntetiska petroleumprodukter ur andra råvaror än olja.

Innehåll

1 Beskrivning av processen
2 Historik
3 Användningsområden
4 Referenser

[redigera] Beskrivning av processen

Fischer-Tropsch-processen går ut på att producera kolväten ur en blandning av kolmonoxid och vätgas. Kolmonoxiden och vätgasen erhålls genom partiell oxidation, förgasning av till exempel stenkol eller ved. Fischer-Tropsch-processen kallas även för indirekt förvätskning, eftersom fasta energiråvaror som stenkol, brunkol och trä/ved först förgasas till s.k. syntesgas, en blandning av kolmonoxid(CO) och vätgas(H₂). Syntesgasen förs sedan över en katalysator bestående av järn eller kobolt, som finns i en kemisk reaktor. Vätskeformiga kolväten bildas.

Fischer-Tropsch-processen kan även använda gasformiga råvaror som naturgas eller biogas, d.v.s. metan(CH₄). I princip kan även flytande energiråvara användas. Alla råvaror som är energirika kan omvandlas till syntesgas, vilket är den egentliga råvaran till Fischer-Tropsch-processen.

Kolvätena har alla storlekar från metan till långa kedjor av vax. Kolvätena är främst av typen alkaner (paraffiner) eller alkener (olefiner). Då dieselolja framställs genom Fischer-Tropsch-processen kallas den även för : Syntetisk dieselolja, BTL, GTL.

Exempel på kemiska reaktioner under Fischer-Tropsch-processen:

CO + 2 H₂ ----> --CH₂-- + H₂O

2 CO + H₂ ----> --CH₂-- + CO₂.

De bildade -CH2- segmenten bygger sedan upp molekyler, alkaner (paraffiner): CH₄ och CH₃-(CH₂)_n-CH₃ , där n är ett heltal mellan 0 och ca 50. Molekylkedjor med mer än 4 kolatomer(C) i kedjan är flytande vid rumstemeratur(ca 20 grader C).

Om kedjorna av -CH2- hinner byggas upp under längre tid, blir det stora molekyler, vax. Om kedjorna byggs upp under kortare tid och sedan reagerar med väte i ändan av kedjorna, så blir det mindre molekyler. Om gashastigheten över katalysatorn är högre, liksom temperaturen, så bir kejorna kortare.

Kedjorna kan även omlagras:

Vid omlagring kan alkener (olefiner) bildas enligt:

T.ex. -CH₂--CH₂--CH₂- -----> CH₃--CH=CH₂

Omlagring kan även göra att de raka alkanerna (paraffinerna) får en till två grenar:

CH₃--(CH₂)_n--CH₃ -----> CH₃--CH(CH₃)--(CH)_(n-2)--CH₃

Vidare kan en kedja termineras (avslutas) m.h.a. kolmonoxid(CO) snarare än vätgas(H₂). Då bildas t.ex. alkoholer, CH₃--(CH₂)_n--OH, och aldehyder, CH₃--(CH₂)_n--CHO.

[redigera] Historik

Fischer-Tropsch-processen uppfanns av de tyska forskarna Franz Fischer och Hans Tropsch på 1920-talet. Under andra världskriget rådde oljebrist i Tyskland. Därför användes processen för att framställa syntetisk dieselolja. En annan process, som ofta förväxlas med Fischer-Tropsch-processen är s.k. direkt förvätskning då bensin framställs av råvaran brunkol. Den processen användes också i Tyskland under 2:a världskriget.

Efter 2:a världskriget minskade intresset för Fischer-Tropsch-processen och andra förvätskningsprocesser på grund av låga råoljepriser. I Sydafrika byggdes dock Fischer-Tropsch-anläggningar för att försörja landet med petroleumprodukter när det var avskuret från oljeimport. Sydafrika har även världens billigaste kolråvaror. Fischer-Tropsch-anläggningarna finns kvar och har byggts ut efter att apartheid avskaffades år 1994 och oljebojkotten mot landet upphörde.

Fischer-Tropsch-drivmedel (FT-drivmedel), i synnerhet FT-dieselolja, kan framställas väldigt ren, fri från aromater, polyaromater(PAH) och svavel. FT-dieselolja är därför luktsvag, icke giftig och bionedbrytbar. Den har därför blivit alltmer intressant att använda av arbetsmiljöskäl då avgaserna blir relativt rena och luktsvaga.

FT-drivmedel där syntesgasen framställts ur biomassa istället för ur naturgas och stenkol kallas för BTL och anses vara alltmer intressant att använda som alternativt drivmedel / biodrivmedel.

[redigera] Användningsområden

I Malaysia används metoden för att framställa dieselolja, fotogen, fetalkoholer och vax med låg svavelhalt med naturgas som råvara till syntesgasen. Anläggningar är även under uppstart i Arabvärlden. Då naturgas är råvara till syntesgasen till Fischer-Tropsch-processen, så kallas processen även för GTL eller Gas-To-Liguids.

De sydafrikanska anläggningarna används för att tillverka olika bensin, jetbränsle och dieselolja, samt en mängd olika petroleumprodukter med stenkol som råvara till syntesgasen. Då stenkol används som råvara till syntegas till processen, så kallas processen även för CTL eller Coal-To-Liquids.

På samma sätt kallas processen för Biomass-To-Liquids (BTL) om biomassa är råvara till syntegas till Fischer-Tropsch-processen.

I Sverige säljs Fischer-Tropsch-dieselolja av Ecopar AB under varumärket "Ecopar". Företaget finns i Göteborg/Angered.

[redigera] Referenser

På Chalmers och KTH:s bibliotek finns uppslagsverket "Encyclopedia of Industrial Chemistry 5:th ed." och om man vill hitta Fischer-Tropsch-processen ska man söka på sökordet: Liquefaction, indirect. Även under sökord: Oil refining står det lite om den här processen.