Großer Durchbruch bei der Technologie zur integrierten Gewinnung von Kohleöl und Herstellung von Synthesegas (CCSI)

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Der Schlüssel zur Nutzung von Kohle sowie zur Revolution in der Energieindustrie – die Technologie zur Integration der Kohleextraktion mit der Herstellung von Kohleöl und Synthesegas (CCSI) hat einen bedeutenden Fortschritt gemacht. Kürzlich wurde bei den Forschungen am Zentrum für effiziente Nutzung von Kohlenwasserstoffen der Shaanxi Yanchang Petroleum (Group) Co., Ltd. eine wichtige Entwicklung erzielt: Die industrielle Anlage in Großtechnikgröße konnte 144 Stunden lang kontinuierlich und stabil arbeiten. Die Erträge an Kohleöl lagen bei 16,23 %, während der Anteil des nutzbaren Synthesegases über 35 % lag (Gaserzeugung durch Luft). Alle Kennzahlen entsprachen oder übertrafen die vorgesehenen Werte. 36t/d CCSI-Industrieprobengerät – Standort der Betriebsstelle des CCSI-Industrieprobengeräts. Derzeit erfolgt in unserem Land die Nutzung von Kohle hauptsächlich durch direktes Verbrennen oder einfache Umwandlung. Dabei werden nur deren Heizwert sowie einige Bestandteile genutzt. Dadurch gehen nützliche Bestandteile verloren, was zu wirtschaftlichen Verlusten führt. Zudem werden einige Ressourcen in Umweltverschmutzende Stoffe umgewandelt. Durch die differenzierte Nutzung von Kohle sowie technologische Innovationen im Bereich der kohlebasierten Kopplungsproduktion sind effiziente und umweltfreundliche Verarbeitungsmethoden für Kohle sowie deren Nutzung als Brennstoffrohstoff möglich. Die CCSI-Technologie ermöglicht es, die Pyrolyse- und Gassifizierungsreaktionen von Kohle in einem einzigen Reaktor durchzuführen. Dadurch wird die Kohle direkt in Kohlenöl und groben Synthesegas umgewandelt. Auf diese Weise wird die Nutzungseffizienz sowie der Mehrwert der Kohlevorkommen maximiert. Zudem wird die Technik zur differenzierten Nutzung von Kohle auf ein höheres Niveau gehoben. In der Zukunft wird unter der Führung der CCSI-Technologie Kohle effizient und umweltfreundlich in Öl (Kohlenöl) und Gas (Synthesegas) umgewandelt. Dieses Gas sowie das Öl können anschließend zur Herstellung von Flüssigkraftstoffen, Chemikalien sowie zur Stromerzeugung genutzt werden. Dadurch entstehen neue Möglichkeiten für die Kombinierte Erzeugung von Kohle, Öl und Elektrizität – was wiederum zu einem völlig neuen Energiemodell führt. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf die Entwicklung der Kohleverarbeitungsindustrie sowie auf die Struktur der Energieverwendung bei niedrigen Ölpreisen. Es wird somit eine Veränderung in den Geschäftsmodellen der Kohle- und Energiechemieindustrie herbeigeführt. Die wichtigsten technologischen Innovationen und Wettbewerbsvorteile zeigen sich in 5 Aspekten: Eine innovative Technologieentwicklung. Die traditionellen Methoden zur differenzierten Nutzung von Kohle sollten geändert werden – beispielsweise durch Technologien wie die Kohlepyrolyse oder die Kombination aus Kohlepyrolyse und Verbrennung. Dabei sollen die Pyrolysetechnologien mit den Technologien zur Gaserzeugung aus pulverisiertem Kohlekoks organisch miteinander verbunden werden. Dadurch kann die Kohle in einem Reaktor direkt in gasförmige und flüssige Produkte umgewandelt werden. So wird nicht nur eine hohe Ausbeute an Kohlenöl erzielt, sondern auch eine effiziente Umwandlung des pulverisierten Kohlekoks möglich. Auf diese Weise kann die Kohle vollständig genutzt werden, wodurch die Umwandlungsrate sowie der Wert der entstehenden Produkte erhöht werden. Effiziente Energieumwandlung. Das einzigartige Strömungsfeld, das Temperaturfeld sowie die spezielle Konstruktion der Strömkanäle im Reaktor, zusammen mit der hohen Rate an Zyklen der hochtemperierten Festkörner, sorgen für einen guten Temperaturgradienten ； Die Kopplung der Vergasungs- und Pyrolysereaktionen ergibt ein geschlossenes Kreislaufsystem, in dem Materialien sowie Wärmeenergie gegenseitig genutzt werden. Dadurch erreicht das Reaktionsystem einen selbstregulierenden Gleichgewichtszustand, wodurch die Gesamteffizienz der Energieumwandlung erheblich gesteigert wird. Die Umweltvorteile sind erheblich. Die CCSI-Technologie wird mit der Stromerzeugungsindustrie kombiniert: Während Kohlenölteer gewonnen wird, wird statt Kohle „Gas“ (Synthesegas) zur Stromerzeugung verwendet. Dadurch entsteht eine neue Form der Kombigerinnung von Kohle und Öl – bei der die Kohle sauber und effizient umgewandelt wird, Kohlenölteer weiterverarbeitet wird und gleichzeitig grüner Strom erzeugt wird. Syngas enthält keine Schwermetallverunreinigungen wie Quecksilber oder Arsen. Zudem kann es vor der Stromerzeugung entswefelt, entkohlen und entstaubt werden. Dadurch lässt sich die hohe Kostenlast sowie die unzureichende Wirksamkeit der derzeitigen Abgasbehandlungsanlagen in Kohlekraftwerken überwinden. So können die Probleme im Zusammenhang mit der Emission von Schadstoffen bereits in der Anfangsphase der Wertschöpfungskette gelöst werden – und somit die „Blauen Himmel-Aktion“ umgesetzt werden. Gute wirtschaftliche Rentabilität. Das neue Kerosin-Elektrizitäts-Kopplungsproduktionsmodell wird dank seiner hohen Rentabilität und seiner extrem niedrigen Emissionen sicherlich die Umwandlung und Modernisierung der bestehenden Kohle- und Stromindustrie erheblich fördern. Derzeit wird in unserem Land jährlich etwa 2 Milliarden Tonnen Kohle zur Stromerzeugung verwendet. Etwa 70 Prozent der Kraftwerke nutzen dabei subkritische Kessel. Wenn diese mit CCSI-Technologie umgerüstet würden, könnte die Effizienz der Stromerzeugung erheblich gesteigert werden. Zudem würde es zu einer Erhöhung der Produktion von Kohleteer um etwa 200 Millionen Tonnen kommen – dieser kann wiederum mehr als 50 Prozent des Importbedarfs an Rohöl ersetzen. Außerdem erfordert der Einsatz von CCSI-Gasturbinen bei neu errichteten Kraftwerken mit äußerst geringen Emissionen keine Installation großer Sauerstoffgewinnungsanlagen. Dadurch wird die Investitionskosten für IGCC-Technologien erheblich gesenkt, wodurch eine frühere kommerzielle Anwendung dieser Technologie in unserem Land möglich wird. Der Markt ist groß. Die technologischen Innovationen von CCSI haben einen Weg für die kombinierte Entwicklung von Kerosin- und Elektroenergie geschaffen. Dadurch wird eine kontinuierliche Optimierung und Weiterentwicklung der kohlebasierten Mehrproduktionsverfahren vorangetrieben. Dies wiederum fördert eine synergetische Entwicklung von wirtschaftlichen Vorteilen und Umweltschutz. Zudem können dadurch Industriekluster sowie Modelle für eine zyklische Wirtschaftsentwicklung in verschiedenen Branchen entstehen. Es ist bekannt, dass an der CCSI-Technologie seit Oktober 2012 geforscht wird. In dieser Zeit wurden zunächst kleine Versuche durchgeführt, anschließend Simulationen im kalten Zustand sowie die Planung und Errichtung eines industriellen Testgeräts mit einer Kapazität von 36 t/d. Im August 2015 war der Bau des industriellen Testgeräts abgeschlossen. Im November desselben Jahres konnte der gesamte Prozess in Betrieb genommen werden. In jüngster Zeit wurden weitere bedeutende Fortschritte erzielt. Derzeit wird parallel mit der Erstellung des Prozesspakets für eine industrielle Anlage zur Herstellung von CCSI in einer Kapazität von 1 Million Tonnen pro Jahr (3.600 Tonnen pro Tag) gearbeitet, die auf dieser Technologie basiert. Es wird erwartet, dass im Rahmen des „13. Fünfjahresplans“ Pilotprojekte sowie Maßnahmen zur Verbreitung dieser Technologie durchgeführt werden.