“In welchem Bereich der „Kälte und Wärme in der Chemie“ nimmt die Aktivität zu?

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Dieser Beitrag wurde zuletzt von liaifeng am 18.8.2018 um 10:09 bearbeitet. Derzeit herrscht in der Kohlechemiebranche ein Wechsel zwischen Aufschwung und Rückschlag. Die zuvor stark geförderten Projekte zur Herstellung von Olefinen aus Kohle, Öl aus Kohle und Gas aus Kohle haben allmählich an Bedeutung verloren. Laut den von der Chinesischen Petrochemischen Vereinigung im August 2011 veröffentlichten Daten belaufen sich die geplanten und in Bau befindlichen Produktionskapazitäten auf jeweils 28 Millionen Tonnen, 40 Millionen Tonnen sowie 150 Milliarden Kubikmeter. Laut den Informationen der Journalisten wird es aufgrund der derzeit durchgeführten Vorbereitungsarbeiten sowie der im Bau befindlichen Projekte bis zum Ende des 13. Fünfjahresplans kaum möglich sein, die effektive Produktionskapazität für Kohle-basierte Olefine, Kohleöl und Kohlevergasung auf mehr als 15 Millionen Tonnen, 20 Millionen Tonnen bzw. 68 Milliarden Kubikmeter zu erhöhen. Das wären dann halb so viele wie erwartet. Im deutlichen Gegensatz dazu nimmt die zuvor nicht als wichtig angesehene differenzierte Nutzung von Kohle – angeführt durch die Kohlepyrolyse – stillschweigend an Bedeutung zu. Laut Informationen der Journalisten beträgt die derzeitige Kapazität für die Kohlepyrolyse im Inland – einschließlich der bereits fertiggestellten, im Bau befindlichen sowie geplanten Anlagen – mehr als 180 Millionen Tonnen. Davon verfügt allein das im laufenden Jahr in Betrieb genommene Projekt zur Hydrierung von Mittel- und Niedertemperatur-Kohlebitumen über eine Kapazität von 2 Millionen Tonnen; die entsprechende Pyrolysekapazität liegt bei über 20 Millionen Tonnen. Im Jahr 2016 kamen außerdem 1,6 Millionen Tonnen an Hydrierungsergebnissen aus der Verarbeitung von Kohlebitumen bei mittleren und niedrigen Temperaturen sowie mehr als 16 Millionen Tonnen an Erträgen aus der Pyrolyse von Kohle hinzu. Man sollte sich nicht nur fragen, warum eine differenzierte Nutzung von Kohle zu positiven Ergebnissen führt Die einzelnen Engpässe werden nacheinander beseitigt. Am 12. Juli wurde die integrierte Technologie für Gaserzeugung und Pyrolyse von Niedrigwertkohle (CGPS), die gemeinsam vom Shaanxi Coal and Chemical Technology Research Institute Co., Ltd. und der Beijing Collinsda Technology Development Co., Ltd. entwickelt wurde, in Peking von der China Petroleum and Chemical Industry Federation auf ihre wissenschaftlichen und technologischen Leistungen hin überprüft. Die Prüfungskommission, die aus neun Experten besteht – darunter Akademiemitglieder der Chinesischen Akademie der Ingenieurwissenschaften wie Xie Kechang, Ni Weidou und Jin Yong – ist der Ansicht, dass diese Technologie durch die Kombination von Pyrolyse- und Halbzucker-Gasifizierungstechniken funktioniert. Dabei wird das bei der Gasifizierung des Halbzuckers entstehende Hochtemperaturgas als Wärträger verwendet, um eine umgekehrte, serielle Direktkontaktpyrolyse zu ermöglichen. Dadurch wird eine effiziente und sinnvolle Nutzung der Wärmeenergie des Hochtemperaturgases sowie eine schrittweise Pyrolyse von Kohlen mit niedrigem Brennwert erreicht. Der Prozessablauf des zehntausend-Tonnen-Industrieprozessprüfgeräts sowie die Automatisierungssteuerung sind fortschrittlich und rational gestaltet, was eine einfache Bedienung sowie einen stabilen Betrieb ermöglicht. Das gesamte Technikpaket hat den Forschungsfortschritt bei der gezielten Pyrolyse von Niedrigwertkohle zur Herstellung hochwertiger Teer- und Gasprodukte vorangetrieben und ist somit weltweit einzigartig sowie führend. Es handelt sich um eine weitere fortschrittliche Kohlepyrolyse-Technologie, die in unserem Land innerhalb von weniger als 20 Tagen entwickelt wurde. Am 25. Juni wurde die von der Shennu Tianyuan Chemical Co., Ltd. der Shaanxi Coal and Chemical Group in Zusammenarbeit mit der Hualu Engineering Technology Co., Ltd. entwickelte Technologie zur Herstellung von Anthrazit durch rotierende Pyrolyse von Niedrigwertigem Kohlepulver erfolgreich von dem Wissenschafts- und Technologieamt der Provinz Shaanxi geprüft. Die Prüfungskommission unter der Leitung von Akademiker Jin Yong stellte fest, dass diese Technologie die entscheidenden Technologien und Ausrüstungen für die saubere Aufbereitung sowie gezielte Nutzung von pulverisiertem Kohlestoff im Bereich der Kaltpyrolyse von Kohle bereitstellt. Die Gesamttechnologie erreicht damit ein internationales Spitzenniveau. Die beiden oben genannten technologischen Errungenschaften sind lediglich ein Ausdruck des rasanten Fortschritts in der Technologie zur differenzierten Nutzung von Kohle in unserem Land. Tatsächlich sind in den letzten Jahren im Bereich der differenzierten Nutzung von Kohle in unserem Land zahlreiche neue Technologien entstanden – insbesondere solche, die auf der Kohlepyrolyse beruhen. Im Jahr 2010 kombinierte das Unternehmen Shennmu Tianyuan Chemical die selbst entwickelte Technologie zur Aufbereitung von Kohlenöl bei mittleren und niedrigen Temperaturen mit der Technologie zur Pyrolyse von Kohleblöcken sowie der Technologie zur verzögerten Katalytischen Umsetzung von Kohlenöl. Dadurch wurde eine industrielle Anlage errichtet, die in der Lage ist, jährlich 1,35 Millionen Tonnen Kohleblöcke zu pyrolysieren und daraus 500.000 Tonnen Naphtha sowie Dieseldestillate herzustellen. Damit konnten die Herausforderungen bei der großtechnischen Anwendung dieser Verfahren überwunden werden ； Im Jahr 2011 entwickelte die Henan Longcheng Group erfolgreich eine Technologie zur Pyrolyse von Braunkohle in Rotationsbädern und errichtete eine industrielle Anlage mit einer Kapazität von 300.000 Tonnen pro Jahr ； Am 27. April 2013 wurde die von der Shaanxi Coal and Chemical Group’s Shenmu Fuyou Energy Technology Co., Ltd. entwickelte Technologie zur vollständigen Hydrogenisierung des Kohlebitumens bei mittleren und niedrigen Temperaturen – mit dem Ziel, zahlreiche Zwischenprodukte zu gewinnen – von einer Prüfungskommission unter der Leitung von Xie Kechang, Mitglied der Chinesischen Akademie der Ingenieurwissenschaften, als „weltweit einzigartig und auf dem neuesten Stand der Technik“ eingestuft. Die Anlage mit einer Kapazität von 120.000 Tonnen pro Jahr, die mit dieser Technologie gebaut wurde, ist bereits seit über zwei Jahren stabil in Betrieb und gilt somit als weltweit erste industrielle Anlage zur vollständigen Hydrogenisierung von Kohlebitumen ； Im Juli 2015 wurde die mit der von Shanghai Xinyou Energy Technology Co., Ltd. und Hebei Xinqiyuan Energy Technology Development Co., Ltd. gemeinsam entwickelten Hydrogenergie-Technologie für minderwertiges Öl ausgestattete Anlage zur Hydrogenisierung des gesamten Spektrums an Mittel- und Niedertemperatur-Kohleölkatecholen bei Hebei Xinqiyuan Energy Technology Development Co., Ltd. in Betrieb genommen. Die Anlage verarbeitet 150.000 Tonnen pro Jahr und arbeitet seitdem stabil ； Am 20. August 2015 wurde die weltweit erste industrielle Anlage zur Hydrokracking von Kohleölteer mit Hilfe der von der Yanchang Petroleum Group in Zusammenarbeit mit dem amerikanischen Unternehmen KBR entwickelten Technologie VCC in Betrieb genommen. Es handelt sich dabei um die Anlage von Yanchang Anyuan Chemical Co., Ltd., deren Kapazität 500.000 Tonnen pro Jahr beträgt. Derzeit führt allein die Shaanxi Coal and Chemical Industry Group Forschungen zu sechs verschiedenen Methoden der Kohlepyrolyse durch. Drei dieser Studien haben bereits die Pilotphase abgeschlossen, bei den anderen drei Studien wurden entscheidende technische Durchbrüche erzielt. ”Ren, der Abgeordnete, sowie Hua Wei, Sekretär der Parteikommission der Shaanxi Coal and Chemical Group, sagten stolz zu den Reportern. Er erklärte den Journalisten, dass das Konzept der differenzierten Nutzung von Kohle ursprünglich von der Shaanxi Coal and Chemical Group vorgeschlagen wurde. Der grundlegende Ansatz besteht darin, Kohle mit einem hohen Ölgehalt (mehr als 5 %), die zur niedrigen Ordnung gehört, bei mittleren bis niedrigen Temperaturen (550–850 °C) zu pyrolysern. Dadurch können leichte Bestandteile wie Teer und Gas gewonnen werden. Gleichzeitig entsteht ein sauberes Material namens Halbkohle, das einen hohen Heizwert aufweist. Gas wird zur Herstellung von Wasserstoff oder Methan verwendet ； Kohlenölteer wird nach Behandlungen wie dem Entfernen von Phenolen durch katalytische Zersetzung mit Wasserstoff in Naphtha- und Dieseldestillate umgewandelt ； Der Halbzucker, aus dem die flüchtigen Bestandteile entfernt wurden, weist einen höheren Heizwert sowie eine geringere Schadstoffbelastung auf als Kohle im Ursprungszustand. Er kann zur Herstellung von Synthesegas genutzt werden, aus dem wiederum Chemikalien hergestellt werden können. Zudem kann er als hochwertiges Brennmaterial für den Haushalt sowie in Kraftwerken verwendet werden. Außerdem kann er anstelle von Steinkohle zur Befeuerung von Hochofen verwendet werden – dadurch wird eine effiziente und umweltfreundliche Nutzung der Kohle ermöglicht. Die differenzierte Nutzung von Kohle, bei der die Pyrolyse eine zentrale Rolle spielt, wird seit den 1930er Jahren in vielen Ländern beachtet. Derzeit gibt es weltweit bereits fast 20 Technologien zur Kohlepyrolyse. China entwickelte Ende der 1980er Jahre erfolgreich die Technologie zur Pyrolyse von Kohle in vertikalen Öfen, die seither weiterhin verwendet wird. Derzeit liegt die Gesamtkapazität für die Kohlepyrolyse im Land bei über 80 Millionen Tonnen pro Jahr. Doch Öfen von dieser Bauart können nur mit Kohleblöcken als Rohstoff verwendet werden. Zudem weist das Gas geringe Wirkstoffgehalte und einen niedrigen Heizwert auf, und die Produktionskapazität pro Ofen ist begrenzt. All diese Nachteile erschweren eine weitere Verbreitung dieser Öfen. Zudem wird dadurch die effiziente und umweltfreundliche Nutzung von Kohle in vollem Umfang nicht ermöglicht. Deshalb ist die Pyrolyse-Technologie von Braunkohle oder Steinkohle in den letzten Jahren zu einem Bereich geworden, um den sich viele Unternehmen und Forschungseinrichtungen bemühen, sie weiterzuentwickeln. Dabei stellen die Trennung von Öltrönen aus dem heißen Gas, die Behandlung und wirtschaftliche Nutzung von Pyrolyseabfällen mit hohen Konzentrationen an Teer, Phenolen, Benzol, Ammoniak und COD sowie die Vergrößerung der Anlagen die drei größten Herausforderungen bei der Pyrolyse von Braunkohle oder Steinkohle dar. Es handelt sich dabei um drei Hürden, die bei der differenzierten Nutzung von Kohle überwunden werden müssen. Durch die unermüdlichen Bemühungen der Wissenschaftler gibt es nun für alle drei genannten Probleme durchaus vernünftige Lösungen. Dabei hat das Unternehmen Shenmu Tianyuan zusammen mit der Firma Hualu eine Technologie zur Herstellung von Anthrazit durch die Rotationspyrolyse von Braunkohlepulver entwickelt. Dabei wird die Braunkohlepulver mit heißer Abgasluft getrocknet – gleichzeitig werden Kohlenstaubpartikel mit einem Durchmesser von weniger als 0,2 Millimetern aus den Abgasen entfernt. Dadurch wird die Menge an Kohlenstaub im Teer während des anschließenden Pyrolyseprozesses erheblich reduziert. Zudem wird die Hochgeschwindigkeits-Zentrifugation genutzt, um den Teer, der noch geringe Mengen an Kohlenstaub enthält, effektiv zu trennen. Auf diese Weise wurde das Problem gelöst, dass es bei der Pyrolyse von Braunkohlepulver schwierig ist, den Kohlenstaub zu trennen. Die CGPS-Technologie bringt Kohlepulver mit einem Korngröße unter 25 Millimetern durch gezielte Verteilung in den Bandofen, wodurch mehrschichtige, bewegliche Partikelbetten entstehen. Mithilfe dieser aus verschiedenen Kohlepartikelschichten bestehenden, beweglichen Filterschichten wird durch Prinzipien wie Trägheitskollisionen, Diffusionsablagerung, Schwerkraftablagerung, direkte Abscheidung sowie elektrostatische Anziehung eine effiziente Selbstreinigung des Pyrolyse-Gases erreicht – mit einer Reinigungsrate von über 96 %. Der Staubgehalt im Teer sinkt dabei auf weniger als 0,32 Gramm pro Standardmeter Kubik. Im Bereich der Behandlung von Pyrolyseabfällen hat das Unternehmen Shenmu Tianyuan durch die Kombination mehrerer fortschrittlicher Wasseraufbereitungstechnologien praktikable Lösungen für diese Probleme entwickelt. Nach Demulgierung, Membranbehandlung und biologischer Behandlung wird das entstehende Zwischenwasser vollständig in das System zurückgeführt, um erneut genutzt zu werden. Dadurch wird eine Null-Emission von Abwässern aus der Kohlepyrolyse erreicht. Dieses Verfahren wurde bereits an einem Pilotgerät getestet und bestätigt. Die im Bau befindliche industrielle Anlage mit einer Kapazität von 120 Tonnen pro Stunde hat bereits die Einzelprüfungen abgeschlossen und wird im September mit dem gemeinsamen Testbetrieb beginnen. Dann wird auch das seit Langem bestehende Problem der Behandlung von Pyrolyseabfällen bei der differenzierten Nutzung von Kohle gelöst sein. Was das Problem der Vergrößerung der Pyrolyseanlagen betrifft, so wurden bereits zwei industrielle Anlagen mit einer Kapazität von jeweils 800.000 Tonnen pro Jahr in Betrieb genommen. Dabei handelt es sich um Anlagen, bei denen die von der Henan Longcheng Group entwickelte Technologie zur Pyrolyse von Braunkohle eingesetzt wird ； Die von der Pekinger Firma Collinsda entwickelte Technologie zur thermischen Pyrolyse von Kohlestaub (oder Braunkohle) in Bandöfen ermöglicht eine Produktionskapazität von bis zu 1 Million Tonnen pro Jahr pro Ofen ； Das modulare Verfahren, das von der Shaanxi Coal Chemical Technology Research Institute Co., Ltd. entwickelt wurde, ermöglicht es, jährlich 3 bis 4 Millionen Tonnen Kohle zu verarbeiten – pro Modul. Zudem werden in mehreren Verfahrensansätzen, darunter auch dem CGPS-Verfahren, statt des traditionellen Wasseraufbereitungsverfahrens Ölbereitung verwendet. Dadurch wird die Menge an Abwasser durch Pyrolyse erheblich reduziert, und der als Nebenprodukt entstehende Halbzucker (oder Koksstaub) wird sauberer. Darüber hinaus liegen die Anteile der wertvollen Gase wie Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Methan und Olefine im Pyrolysegas dieser Verfahren bei über 80 %. Dadurch weist das Gas einen hohen Heizwert sowie einen hohen Anteil an wertvollen Gasen auf – außerdem ist seine Qualität ausgezeichnet. Es kann daher nicht nur zur Herstellung von Wasserstoff verwendet werden, sondern auch zur Erzeugung von flüssigem Erdgas sowie zu Produkten der chemischen Industrie mit hohem Mehrwert. Auf diese Weise kann das Gas vollständig genutzt werden. Die von Shenmu Fuyou Company entwickelte FTH-Technologie, die von Shanghai Xinyou Energy Technology Company entwickelte Hydrogenerierungstechnologie für Schmelzbetten sowie die von Yanchang Petroleum Group entwickelte VCC-Technologie ermöglichen alle eine vollständige Hydrogenerierung von minderwertigem Kohlenkoks-Tar. Dadurch wird die Ausbeute an flüssigen Produkten im Hydrogenerierungsprozess sowie die wirtschaftliche Effizienz der Unternehmen erheblich verbessert. “Die zuvor bestehende Sorge bezüglich der Verwertung des Halbzuckers (oder Kohlenstaubes), der bei der Pyrolyse von Kohle entsteht, hat nun auch eine ideale Lösung gefunden. ”Hua Wei verriet es den Reportern.