Proceso de Karrick

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 una temperatura de entre 450 °C (800 °F) y 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 Coal LTC como tal, perfeccionó las tecnologías existentes que resultan en el proceso Karrick. La réplica utilizada para el proceso Karrick basado en la réplica Nevada - Texas - Utah, utilizada para la extracción de aceite de esquisto.

En 1935, se construyó una planta piloto de Karrick LTC en el Laboratorio de Investigación del Carbón de la Universidad de Utah. Se operaron plantas de procesamiento de tamaño comercial durante la década de 1930 en Colorado, Utah y Ohio. Durante la Segunda Guerra Mundial, la planta de procesamiento similar fue operada por la Marina de los Estados Unidos. En Australia, durante la Segunda Guerra Mundial, las plantas de proceso Karrick se utilizaron para la extracción de aceite de esquisto en Nueva Gales del Sur. En 1950 a 1970, la tecnología fue utilizada por la compañía Rexco en su planta de Snibston en Coalville en Leicestershire, Inglaterra.

El proceso Karrick es un proceso de carbonización a baja temperatura que utiliza una retorta hermética. 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.

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 de limpieza. A medida que aumenta la temperatura del carbón, comienza la destilación destructiva. El carbón se calienta a una temperatura de entre 450 °C (800 °F) y 700 °C (1300 °F) en ausencia de aire. La temperatura de carbonización es inferior a la de entre 800 °C (1500 °F) y 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. 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 la parte inferior de la retorta. El residuo (carbonilla o semicoque) permanece en la retorta. Si bien los líquidos producidos son en su mayoría un subproducto, el semicoque es el producto principal, un combustible sólido y sin humo.

El proceso LTC de Karrick no genera dióxido de carbono, pero sí produce una cantidad significativa de monóxido de carbono.

En el proceso de Karrick, 1 tonelada corta de carbón produce hasta 1 barril de aceites y alquitrán de carbón (12% en peso), y produce 3.000 pies cúbicos (85 m ^{3 ) de carbón rico gas y 1.500 libras (680 kg) de carbón sin humo sólido o semi-carco (para una tonelada métrica, 0.175 m 3 de aceites y alquitrán de carbón, 95}

m 3 de gas , y 750 kg de semi-carto). Los rendimientos por volumen de aproximadamente 25% de gasolina, 10% de queroseno y 20% de combustible de buena calidad se pueden obtener del carbón. La gasolina obtenida del carbón por el proceso Karrick combinado con grietas y refinación es igual en calidad a las gasolinas de plomo tetraetil. Se desarrolla más energía en los motores de combustión interna y se puede obtener un aumento en la economía de combustible de aproximadamente el 20% en condiciones de operación idénticas.

Se puede usar semi-carto para calderas de servicios públicos y carbón de cocción en fundiciones de acero, produce más calor que el carbón crudo y puede convertirse en gas de agua. El gas de agua se puede convertir a petróleo mediante el proceso Fischer -Tropsch. El gas de carbón de Karrick LTC produce un mayor contenido de energía que el gas natural. La industria química utilizan los desechos fenólicos como materia prima para plásticos, etc. La energía eléctrica puede ser cogenerada a costo de equipo nominal.

Los aceites, incluido el petróleo, se han extraído durante mucho tiempo del carbón. Las plantas de producción se cerraron simplemente en la década de 1880 porque el petróleo crudo se volvió más barato que la licuefacción del carbón. La capacidad en sí, sin embargo, nunca ha desaparecido. Ocho años de pruebas de plantas piloto de Karrick atestiguan que los estados, ciudades o incluso ciudades más pequeñas, podrían hacer su propio gas y generar su propia electricidad.

Una refinería de planta y petróleo de 30 toneladas mostrará ganancias sobre todos los costos operativos y de capital y los productos se venderán a precios atractivos para productos equivalentes. El sector privado no debe requerir subsidios, pero no competir con aquellos que escabullen el petróleo del carbón y venden el combustible residual sin humo a las centrales eléctricas.

El combustible líquido más barato del carbón vendrá cuando LTC procese tanto para combustibles líquidos como para energía eléctrica. Como producto terciario del proceso de destilación de carbón, la energía eléctrica se puede generar a un costo mínimo del equipo. Una planta de Karrick LTC con 1 kiloton de capacidad diaria de carbón produce suficiente vapor para generar 100,000 kilovatios horas de energía eléctrica sin costo adicional, excepto la inversión de capital para equipos eléctricos y la pérdida de temperatura de vapor que pasa a través de las turbinas. El costo de vapor del proceso podría ser bajo ya que este vapor podría derivarse de la capacidad de la caldera fuera del pico o de las turbinas en las estaciones eléctricas centrales. El combustible para el vapor y el sobrecalentamiento se reducirían posteriormente en el costo.

En comparación con el proceso de Bergius, el proceso Karrick es más barato, requiere menos agua y destruye menos el valor térmico (la mitad del proceso de Bergius). El combustible semi-carco sin humo, cuando se quema en una rejilla abierta o en calderas, entrega un 20% a 25% más de calor que el carbón crudo. El gas de carbón debe entregar más calor que el gas natural por unidad de calor contenida debido a la mayor cantidad de carbono combinado y una menor dilución de los gases de combustión con vapor de agua.

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• The Bureau of Mines Synthetic Liquid Fuels Program 1944-55 Part 1 Aceite de carbón
• The Early Days of Coal Research at the U.S. Department of Energy site.