Überblick über die technologischen Innovationen in der Kohlechemieindustrie in den letzten Jahren

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Überblick über die technologischen Innovationen in der Kohlechemieindustrie in den letzten Jahren. Autor/Quelle: Datum: 01.06.2016. Klickzahlen: 15. Entweder Innovation – oder Untergang – dieses Zitat des amerikanischen Innovationsforschers Bill Sabatino scheint eigens für die heutige Kohlechemieindustrie in China geschaffen worden zu sein. In den letzten Jahren, angesichts äußerst ungünstiger Bedingungen wie zunehmender Umweltbeschränkungen, wechselhafter Politik, stark fallender Ölpreise, die zu einem Rückgang des Kostenvorteils führten, steigender Kritik sowie einer Abkühlung der Investitionen in Projekte, stellten Journalisten fest, dass die Kohlechemiebranche in unserem Land angesichts dieser Schwierigkeiten nicht zurückgewichen ist, sondern sich ihnen stattdessen gestellt hat. Ständige technologische Innovationen haben ein Problem nach dem anderen beseitigt, das die gesunde Entwicklung der Branche behinderte, und bilden somit die Grundlage für die Entwicklung der Kohlechemie in China. Innovationen bei der Kohlenstoffumwandlung nehmen zu. Am 4. März 2016 verriet Bao Xinhe, Abgeordneter auf der nationalen Konferenz „**“ sowie Akademiker der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, dass sein Team eine innovative Methode entwickelt hat, um durch einen einzigen Schritt Synthesegas herzustellen – und damit kohlenstoffarme Olefine zu gewinnen. Diese Nachricht erregte umgehend große Aufmerksamkeit in der chemischen, akademischen und Energiebranche im In- und Ausland. In der Branche wird allgemein angenommen, dass diese Erfindung ein „meilenweiser Durchbruch im Bereich der Kohlenstoffumwandlung“ ist – und dass sie den seit über 90 Jahren verwendeten Fertosyntheseweg revolutionieren wird. Experten weisen darauf hin, dass diese Technologie eine so hohe Bewertung erhält, weil sie kreativ teilreduzierte Verbundoxide als Katalysatoren verwendet. Dieser Katalysator vereint die Funktionen eines Metallkatalysators und eines Molekülsiebs. Während des Reaktionsverlaufs können Kohlenmonoxidmoleküle an den Sauerstoffdefekten auf der Oberfläche des Katalysators adsorbiert und dort zerlegt werden. Die Wasserstoffmoleküle in der Gasphase reagieren selektiv mit den dabei entstehenden Kohlenstoffatomen, wodurch Methylradikale entstehen. Die an der Oberfläche des Katalysators entstehenden Sauerstoffatome neigen dazu, mit weiteren Kohlenmonoxidmolekülen zu reagieren und so Kohlendioxid zu bilden. Methylenradikale verweilen nicht auf der Oberfläche des Katalysators oder unterliegen dort keinen Polymerisationsreaktionen. Stattdessen dringen sie schnell in die Poren des Molekularsiebs ein, wo sie in der begrenzten Umgebung der Poren selektiv gekoppelt werden und so kohlenstoffarme Olefine entstehen. Da Kohlenmonoxid anstelle von Wasserstoff verwendet wird, um die überschüssigen Sauerstoffatome bei der Bildung von Kohlenwasserstoffen zu beseitigen, ermöglicht diese Technologie es, ohne die Gesamtmenge an Kohlendioxidemissionen zu verändern, auf die Wassergasumwandlung in dem Fischer-Tropsch-Verfahren zu verzichten. Dadurch entsteht im Prinzip ein neuer Weg zur sauberen und effizienten Umwandlung von Kohle mit geringem Wasserverbrauch und geringer Energieverbrauch. Laut den Reportern gibt es in den letzten Jahren im Bereich der Kohleverarbeitung in unserem Land eine Fülle an innovativen Technologien zur Umwandlung von Kohle – Technologien, die sowohl im Inland als auch international für Aufsehen sorgen. Am 8. August 2010 war der Probebetrieb des Projekts Shenhua Baotou zur Herstellung von kohlenstoffarmen Olefinen aus Methanol in einer Kapazität von 600.000 Tonnen pro Jahr erfolgreich abgeschlossen. Dieses Projekt wurde mit Hilfe der von der Dalian Institute of Chemical Physics der Chinesischen Akademie der Wissenschaften sowie anderen Institutionen gemeinsam entwickelten Industrietechnologie realisiert. Dadurch übertraf China in Bezug auf diese Technologie Unternehmen wie Ruhrchemie in Deutschland und UOP in den USA und erreichte damit weltweit führende Standards. Laut Liu Zhongmin, dem Pionier der Technologie zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt aus Methanol, stellvertretendem Direktor des Dalian Institute of Chemical Physics sowie Mitglied der Chinesischen Akademie der Ingenieurwissenschaften, haben seine Forscher in den letzten Jahren ununterbrochen weitergearbeitet. Nach den ersten und zweiten Generationen dieser Technologien konnten die Forscher am Dalian Institute of Chemical Physics weitere neue Verfahren entwickeln – darunter die Herstellung von p-Xylen aus Methanol und Toluol, die gleichzeitige Herstellung von p-Xylen sowie Kohlenwasserstoffen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt aus Methanol, die Herstellung von Ethanol und Isopropylalkohol aus Propylen und Essigsäure, die Fertigung von Öl mithilfe von Kobaltkatalysatoren im Fischer-Tropsch-Verfahren sowie die Herstellung von Ethanol aus Methanol durch Dimethylether. Im März 2013 wurde die von der Tsinghua-Universität und der Huadian Coal & Chemical Group gemeinsam entwickelte Technologie zur Herstellung von Aromaten mittels Methanol-Flussbettverfahren von dem Verband der chinesischen Öl- und Chemieindustrie auf ihre technische Qualität geprüft. Die Experten kamen zu dem Schluss, dass „diese Technologie dem internationalen Spitzenniveau in diesem Bereich entspricht“. Gleichzeitig wird angenommen, dass diese Technologie mithilfe eines Katalysators eine effiziente Umwandlung von Methanol in Aromaten sowie von Leichtkohlenwachsen in Aromaten ermöglicht. Zudem wird die Alkylierung von Benzol und Toluol mit Methanol ermöglicht. Die Technologie weist eine hohe Selektivität für Aromate auf. Dadurch wird der entscheidende Schritt bei der Herstellung von Aromaten aus Kohle – nämlich die Umwandlung von Methanol in Aromaten – abgeschlossen. Es entsteht somit eine Industrietechnologie zur Herstellung von Aromaten aus Methanol, bei der vollständige eigene Urheberrechte bestehen. Die Umwandlungsrate von Methanol beträgt dabei bis zu 99,99 %. In den Produkten machen die Aromate 74,47 % aus. Davon macht Para-Xylen mehr als 50 Prozent aus. Es handelt sich dabei auch um die weltweit erste industrielle Technologie, bei der aromatische Verbindungen ausschließlich aus Methan hergestellt werden – dies markiert den Beginn einer neuen Ära in der Diversifizierung der Rohstoffe für aromatische Verbindungen. Derzeit wurde ein industrieller Demonstrationsprojekt zur Herstellung von Aromaten aus kohlebasiertem Methanol in Flussbettreaktoren gestartet. Es gibt mehr als 5 große industrielle Projekte, bei denen die Vorbereitungsarbeiten bereits im Gange sind. Nachdem Zhongke Synthetic Oil Technology Co., Ltd. die Technologie zur Herstellung von Öl aus Kohle mithilfe von Eisenchromat-Katalysatoren in Schlammbettreaktoren entwickelt und diese in der Praxis eingesetzt hatte, gelang es dem Unternehmen, große Anlagen mit einer Kapazität von 500.000 Tonnen pro Jahr in einem einzigen Reaktor zu konstruieren. Die im Juni 2015 in Betrieb genommene Anlage zur indirekten Ölherstellung aus Kohle bei der Shaanxi Future Energy Chemical Co., Ltd. hat eine Jahreskapazität von einer Million Tonnen. Dabei wird die von der Yankuang-Gruppe selbst entwickelte Technologie der Tieftemperatur-Fischer-Tropsch-Synthese eingesetzt. Die Produktionskapazität pro Anlage beträgt 1,14 Millionen Tonnen pro Jahr – das ist die höchste Kapazität in China. Zusätzlich zur bereits von der Shenhua Group entwickelten und in der Praxis erprobten Technologie zur direkten Verflüssigung von Kohle sowie zur von der Shaanxi Yanchang Petroleum Group entwickelten Technologie zur gemeinsamen Verarbeitung von Kohle und Öl, ist das Gesamtniveau der Technologien zur Herstellung von Öl aus Kohle in unserem Land weltweit führend. Was die in der Branche stets wichtige Gaskohlenstoffisierungstechnologie betrifft, so hat unser Land durch unermüdliche Anstrengungen nicht nur die Abhängigkeit von ausländischen Technologien überwunden und den Prozess des Einführens, Verstehens und Übernehmens solcher Technologien beendet, sondern auch eine vollständige eigenständige Innovation erreicht. Zudem liegt die Gesamtechnologie auf weltweit führendem Niveau. Die von der East China University of Science and Technology gemeinsam mit der Shandong Yankuang Group entwickelte Technologie zur Gasifizierung von Kohle mittels mehrerer Düsen ist in der Lage, pro Tag bis zu 3000 Tonnen Kohle zu verarbeiten. Derzeit sind 55 solcher Gasifizierungsanlagen im Einsatz, wobei weitere 113 Anlagen bereits bestellt wurden. In China wurden außerdem eigene Entwicklungen wie die Tsinghua-Anlage, die Raumfahrtanlage, die zweistufige Trockenpulver-Gasifizierungsanlage sowie eine effiziente Anlage zur Umwandlung von Anthrazit in Gas in die Industrie eingeführt. Die von der Shaanxi Yanchang Petroleum Group installierten großen Transportbett-Gasifizierungsanlagen (KSY) werden, sobald sie in Betrieb genommen werden, in der Lage sein, täglich bis zu 5000 Tonnen Kohle zu verarbeiten – das würde sie zu den leistungsstärksten Gasifizierungsanlagen der Welt machen. Außerdem wurden weltweit führende Technologien wie die Kohle-Hydrogenergiesynthesetechnologie, die gemeinsam von der Hebei XinAo Group und dem Institut für Kohleverarbeitung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Shanxi entwickelt wurde, sowie die Technologie zur unterirdischen Gaserzeugung aus Kohle, die vom Team von Dr. Liang Jie an der China University of Mining and Technology (Peking) entwickelt wurde, bereits im Pilotmaßstab getestet. Nun werden große industrielle Demonstrationsanlagen errichtet. Auch die Innovationen im Bereich der Kohlepyrolyse sind bemerkenswert. Allein im Jahr 2015 wurden zwei Technologien zur technischen Bewertung vorgelegt: Die integrierte Gaserzeugungs- und Pyrolyse-Technologie für Kohle niedrigen Grades, die gemeinsam von der Shaanxi Coal Chemical Technology Research Institute Co., Ltd. und der Beijing Collinsda Technology Development Company entwickelt wurde, sowie die Technologie zur Herstellung von Anthrazit durch Pyrolyse von pulverförmiger Kohle niedrigen Grades, die gemeinsam von der Shenmu Tianyuan Chemical Co., Ltd. und der Hualu Engineering Technology Co., Ltd. entwickelt wurde. Außerdem wurden industrielle Demonstrationsanlagen für die von der Henan Longcheng Group entwickelte Technologie zur Pyrolyse von Braunkohle in Rotationsbädern, für die von der Shenmu Fuyou Energy Technology Company in Zusammenarbeit mit relevanten Forschungseinrichtungen entwickelte Technologie zur schnellen Pyrolyse von pulverförmiger Kohle mit festen Wärmeträgern sowie für die von der Beijing Shenwu Group entwickelte Technologie zur Pyrolyse in Rotationsbädern ohne Wärmeträger errichtet. Sollte die von der Shaanxi Yanchang Petroleum Group entwickelte integrierte Technologie zur Gaserzeugung durch Pyrolyse auf Transportböden (CCSI), bei der bereits mit dem Betrieb begonnen wurde, erfolgreich sein, wird es möglich sein, Pyrolyse und Gaserzeugung nahtlos miteinander zu verbinden. Dadurch wird die Energieeffizienz auf ein Niveau gebracht, das im Vergleich zu anderen Anbietern führend ist. Die Technologien für die tiefere Verarbeitung von Kohle blühen in vollem Umfang auf. Neben den Technologien zur Umwandlung von Kohle gibt es auch weitere Innovationen in den Bereichen der tiefgreifenden Verarbeitung von Kohleprodukten – und diese entwickeln sich in den letzten Jahren rasant weiter. Im Bereich der Verarbeitung von minderwertigen Ölen, einschließlich Kohleöl, entwickelte die Shaanxi Coal Chemical Group’s Shenmu Fuyou Energy Technology Company im Jahr 2012 eine industrielle Technologie zur vollständigen Hydrierung von Kohleöl bei mittleren und niedrigen Temperaturen – wodurch zahlreiche Zwischenprodukte erzeugt werden konnten. Die Shanghai Xinyou Energy Technology Company entwickelte im Jahr 2014 eine Technologie zur Verarbeitung von minderwertigen Ölen mithilfe eines Siedebettes. Im selben Jahr entwickelte die Shaanxi Yanchang Petroleum Group eine Hydrierungstechnologie für Schwebbettverfahren. Im Jahr 2015 entwickelten Beijing Sanju Environmental Protection New Materials Co., Ltd. und Beijing Huashi United Energy Technology Development Co., Ltd. gemeinsam eine Technologie für das Verarbeiten von Ölen mithilfe eines Super-Schwebbetts. Alle diese Technologien sind inzwischen in der Praxis erprobt worden. Dadurch konnten viele weltweite Herausforderungen überwunden werden, und die chinesische Technologie zur Verarbeitung von minderwertigen Ölen gehört nun zu den führenden der Welt. Im Dezember 2014 wurde die für die Industrieproduktion von Polydimethylmethoxid aus Methanol entwickelte Technologie, die gemeinsam von der Shandong Yuhuang Chemical Co., Ltd. und der Tsinghua-Universität entwickelt wurde, von der China Petroleum and Chemical Industry Federation als „auf Weltspitzenniveau“ eingestuft. Die Yanchang Petroleum Group nutzte ihre Vorteile bezüglich des Reichtums an Öl, Gas und Kohle, um Kohlechemie, Erdgaschemie und Petrochemie miteinander zu verbinden – so entstand das weltweit erste Demonstrationsprojekt zur umfassenden Nutzung von Kohle. Durch kontinuierliche Verbesserungen konnte die Inner Mongolia Tongliao Jinmei Chemical Co., Ltd. das weltweit erste industrielle Demonstrationswerkzeug zur Herstellung von Ethylenoxid aus Kohle einrichten. Dieses Werkzeug wurde mit der von dem Fujian Institute of Research on the Structure of Matter der Chinesischen Akademie der Wissenschaften entwickelten Technologie gebaut. Seit dem zweiten Halbjahr 2015 arbeitet dieses Werkzeug vollständig auf Hochtouren. Das hergestellte Ethylenoxid erfüllt voll und ganz die Qualitätsanforderungen der Polyesterindustrie. Damit hat China seine Technologie zur Herstellung von Ethylenoxid aus Kohle auf Weltspitzenniveau gebracht. Die in der nordwestlichen Peripherie gelegene Xinjiang Tianye Group hat einen bedeutenden Beitrag zur Elektroschmelz-Chlalkali-Industrie geleistet. Im Jahr 2011 entwickelte das Unternehmen erfolgreich Katalysatoren mit geringem Quecksilbergehalt, um das Problem der durch Quecksilberkatalysatoren verursachten Verschmutzung bei der Herstellung von Polyvinylchlorid nach dem Kalkschlackenverfahren zu lösen. Diese Katalysatoren konnten in der Praxis eingesetzt werden, wodurch die chinesischen Chlor-Alkali-Unternehmen in der Lage waren, den Anforderungen und Auswirkungen der Minamata-Konvention gerecht zu werden. Die Gruppe nutzte die Abgase der Kalkschmelzöfen, um eine Produktionskapazität von 200.000 Tonnen pro Jahr zu schaffen – wobei die Qualität des Erzeugten den Anforderungen der Polyesterindustrie entsprach. Damit schuf sie einen Präzedenzfall für die Herstellung hochwertiger Chemikalien aus den Abgasen von Kalkschmelzöfen. Das Unternehmen hat zudem gemeinsam mit mehreren Forschungseinrichtungen ein Verfahren zur Herstellung von Acetylen aus Kohle mittels Plasma entwickelt. Inzwischen wurde eine Pilotanlage mit einer Leistung von 5 Megawatt in Betrieb genommen – was in Bezug auf Größe und Technologie weltweit führend ist. Im Mai 2009 entwickelte das Team um Professor Han Hongjun von der Harbin Institute of Technology die Technologie der mehrstufigen biologischen Aufbereitung (EBA). Diese Technologie integriert die Technologie der externen anaeroben Vergärung, die Biokonzentrierungstechnologie sowie mehrstufige anaerobe/aerobe Denitrifikationstechnologien. Zudem werden hocheffiziente Sedimentationsverfahren, Verfahren zur Oxidation von Schadstoffen, biologische Filter sowie Mehrfachverdampfungstechnologien eingesetzt. Dadurch wird eine tiefgreifende Aufbereitung von Abwässern aus der Kohlechemieindustrie ermöglicht – es wird somit nahezu eine Null-Emission von Abwässern erreicht. Mithilfe dieser Technologie wurden bereits zwei Demonstrationsanlagen errichtet: die Zhongmei Longhua Harbin Coal Chemical Co., Ltd. sowie die Zhongmei Tukda Großdüngemittel-Wasser-Null-Emission-Anlage. Die Beijing Water Technology Co., Ltd. hat eine weithin einsetzbare Osmose-Technologie entwickelt. Um das Problem der Trennung der kristallinen Salze aus den konzentrierten Salzwässern zu bewältigen – ein Hindernis auf dem Weg zur vollständigen Abfallvermeidung in der Kohlechemieindustrie – haben die Shenzhen Energy Resources Comprehensive Utilization Development Co., Ltd. und die Shanghai Jingyu Environmental Engineering Co., Ltd. gemeinsam eine Technologie zur Wiederverwertung dieser konzentrierten Salzwässer entwickelt. Diese Technologie wurde durch zwei kleine Feldversuche sowie einen mittelgroßen Anlagenversuch erfolgreich getestet. Am 18. Januar 2016 gewann die Shenzhen Energy Resources Comprehensive Utilization and Development Co., Ltd. den Zuschlag für den EPC-Vertrag für den Prozess der Verdampfung und Kristallisation von konzentriertem Salzwasser im Rahmen des Projekts zur Herstellung von Feinchemikalien mit einer Kapazität von 1,2 Millionen Tonnen pro Jahr bei der Inner Mongolia Yitai Coal Chemical Company. Laut Frau Wu Chunlian, Market Director der Abteilung für Abwasserbehandlung in der Kohlechemiebranche dieses Unternehmens, werden die Ressourcen von Shen Neng sowie die Kerntechnologien von Jing Yu Environment genutzt. Durch Prozesse wie chemische Weichmachung und Sedimentation, starke Konzentration, Reinigung, Verdampfungskonzentration, schrittweises Kristallisieren sowie Trocknung und Verpackung soll ein Musterprojekt geschaffen werden, das es der chinesischen Kohlechemiebranche ermöglicht, eine echte Null-Abfall-Emission zu erreichen sowie Störstoffe zu trennen, zu reinigen und als Ressource zu nutzen. Es wird außerdem berichtet, dass die von der Shanghai Anci Environmental Protection Technology Company entwickelte Technologie aus speziellen Platten sowie lockeren Fasern zur Entfernung von Nebel und Staub es ermöglicht, die Abgase nach der Entschwefelung mit Kaliummethode so zu reinigen, dass der Wert von 5 Milligramm pro Kubikmeter erreicht wird. Zudem sind die Betriebskosten dieser Technologie geringer als bei den herkömmlichen Verfahren zur Entschwefelung in Kraftwerken. Die von der Shaanxi Yanchang Petroleum Group in Zusammenarbeit mit der Northwest University sowie dem Shaanxi Provincial Research Institute for Energy and Chemical Engineering entwickelte Technologie zur Abscheidung von Kohlendioxid sowie zur Steigerung der Ölausbeute wurde bereits in den Ölfeldern Jingbian und Wuqi im Norden von Shaanxi erprobt. Dabei wurden deutliche Erfolge erzielt. Deshalb wurde dieses Ergebnis in den Bericht der Arbeitsgruppe für Klimawandel zwischen China und den USA für die siebte Runde des strategischen und wirtschaftlichen Dialogs zwischen den beiden Ländern aufgenommen. Die Shenhua-Gruppe hat mit dem Projekt zur direkten Verflüssigung von Kohle in einer Menge von einer Million Tonnen in Ordos das erste industrielle Demonstrationsprojekt für die Kohlenstofffangung und -speicherung in China errichtet – mit einer Kapazität von 100.000 Tonnen pro Jahr. Bis April 2015 wurden insgesamt 302.365 Tonnen Kohlendioxid gespeichert, und fast 180 Millionen Standardkubikmeter Abgase konnten gefangen werden. Die Petrochemische Vereinigung beurteilte dieses Projekt als „sehr innovativ“ und als Projekt, das insgesamt auf internationalem Spitzenniveau liegt – insbesondere was die Technologie zur Speicherung von Kohlendioxid in salzhaltigen Gesteinsschichten mit geringer Porosität und Durchlässigkeit angeht. Die von Xie Heping, einem Mitglied der Chinesischen Akademie der Ingenieurwissenschaften und Rektor der Sichuan-Universität, geleitete Forschungsgruppe hat eine Technologie zur Erzeugung von Energie aus Kohlendioxid entwickelt. Dabei kommt es zu einer Mineralisierungsreaktion zwischen Kohlendioxid und industriellen basischen Abfällen wie Calciumkarbidabfällen, organischen Alkalibeständen, Zementstaub sowie Stahlabfällen. Dadurch wird das Kohlendioxid festgelegt, und die dabei entstehende chemische Energie kann in elektrische Energie umgewandelt werden. Gleichzeitig entsteht Natriumhydrogencarbonat mit hohem Mehrwert. Das Institut für Biobrennstoffe und Prozesse der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Qingdao sowie Unternehmen wie die Hebei XinAo Group haben jeweils Technologien zur Reduzierung des Kohlendioxidausstoßes in der Kohlechemie durch Mikroalgen entwickelt und bereits Pilotanlagen errichtet. Mit weiteren technologischen Durchbrüchen und einer Erweiterung der Fläche für Mikroalgen wird es in Zukunft möglich sein, eine Wertschöpfungskette aus Kohlendioxid, Mikroalgen und Biodiesel zu schaffen – somit kann Kohlendioxid effektiv genutzt werden. Die technologischen Innovationen im Bereich der Kohleverarbeitung tragen außerdem dazu bei, andere Bereiche zu fördern. Im Oktober 2015 wählte das amerikanische Magazin „Power Magazine“ die besten Kohlekraftwerke der Welt für das Jahr 2015 aus. Die Shanghai Waigaoqiao Third Power Generation Co., Ltd. wurde damit zum einzigen chinesischen Kraftwerk, das einen Preis erhielt. Der Grund dafür ist, dass durch eine Reihe von technischen Innovationen und Verbesserungen – wie die Nutzung der Restwärme aus dem Rauchgas, verbesserte Wärmerückgewinnungssysteme, optimierte Methoden zur Beheizung des Wassers sowie verbesserte Verfahren zur Inbetriebnahme der Kessel – sowie durch strenge Maßnahmen zur Entfernung von Schwefel- und Stickoxiden sowie Staubpartikeln, die Nettoeffizienz der in Betrieb befindlichen 2×1000-Megawatt-Kohlekraftwerke auf über 45 % gesteigert werden konnte. Dies stellt einen weltweit führenden Wert dar. Zudem liegen die Werte für Stickoxide, Schwefeldioxid, Staubpartikel sowie den Hegeman-Index unter den Emissionswerten von Gaskraftwerken. Damit setzen diese Kraftwerke ein Vorbild für die gesamte Kohleenergiebranche weltweit. Im Grunde stammt ein erheblicher Teil der oben genannten Technologien aus der Praxis im Bereich der Kohlechemie. Im Bereich der Industriekessel nutzt die Shaanxi Coal Industry Chemical New Energy Co., Ltd. ihre eigenen Technologien sowie spezielle Verarbeitungsmethoden, um hochwertigen Kohlestaub aus der Region Shenmu als Rohstoff zu verwenden. Dadurch entsteht Kohlestaub mit einer Korngröße von nur 20–30 Mikrometern. Zudem arbeitet das Unternehmen mit entsprechenden Kesselherstellern sowie Forschungseinrichtungen zusammen, um effiziente Kohlestaubkessel zu entwickeln. Wenn beide Methoden zusammen verwendet werden, ermöglicht die kleine Korngröße sowie die große Oberflächenfläche des feinen Kohlepulvers eine schnelle Verbrennung bei niedrigen Temperaturen. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit verringert, dass Stickstoff bei hohen Temperaturen zu Stickoxiden oxidiert wird. Zudem steigt die Vollverbrennungsrate der Kohle sowie die Wirkungsgrad der Heizkessel erheblich. Mehrere effiziente Kohlepulverkessel, die von diesem Unternehmen gebaut und in Betrieb genommen wurden, wiesen laut Messungen der zuständigen Umweltbehörden eine Verbrennungsrate des Kohlestoffs von über 98 Prozent auf. Die Wärmeeffizienz der Kessel lag bei über 90 Prozent – das sind jeweils 30 Prozent bzw. 25 Prozent mehr als bei herkömmlichen Kettenkesseln. Dadurch konnte mehr als 30 Prozent an Kohle eingespart werden. Zudem lagen die Emissionen von Partikeln, Schwefeldioxid und Stickoxiden deutlich unter den in der Norm GB13271-2014 festgelegten Grenzwerten für Kohlekessel. Sie lagen sogar unter den strengsten Grenzwerten, die für Gasheizkessel in besonders sensiblen Gebieten vorgeschrieben sind. Dieses Ergebnis weist den Weg für die energetische Modernisierung der in unserem Land zahlreich vorhandenen Kohlefeuerungsbrenner, die viel Energie verbrauchen, hohe Emissionen verursachen und stark verschmutzen. In der Branche wird dies als eine weitere neue Möglichkeit angesehen, Kohle sauber und effizient zu nutzen. Die Shenhua-Gruppe hat nach drei Jahren gemeinsamer Anstrengungen mit der Luftwaffe im August 2015 erfolgreich kohlebasiertes Strahlkraftstoff entwickelt. Dieses Ergebnis zeigt nicht nur, dass unser Land im Bereich der Forschung an kohlebasierten Strahlkraftstoffen bereits internationale Spitzenreiterpositionen erreicht hat, sondern auch, dass kohlebasierte Kraftstoffe aufgrund ihres hohen Gewichts eine größere Menge an Treibstoff in derselben Volumenmenge ermöglichen. Dadurch können unsere Kampfflugzeuge weiter fliegen – was von großer strategischer Bedeutung ist. Anfang 2016 begann die Shenhua Ningmei Group damit, Produkte aus Polypropylen mit mittlerer bis hoher Schmelztemperatur der Sorten 1101SC und 1148TC in Serie herzustellen. Das Erste ist ein spezielles Material für Vliesstoffe, das Zweite ein Material für die Herstellung von dünnwandigen Spritzgussteilen – dadurch endete die Geschichte, dass die Polypropylen-Anlage des Unternehmens nur allgemeine Materialien herstellen konnte. Innovation bringt unendliches Leben. Die ständigen technologischen Innovationen haben zu großen Veränderungen in der Kohlechemie in China geführt. Was die wirtschaftlichen und sozialen Vorteile angeht, so hat die Kohlechemieindustrie im Vergleich zu ihrer Anfangsphase vor 10 Jahren heute wirklich beeindruckende Leistungen erbracht. Durch den Einsatz der Technologie zur Herstellung von Polymethyldiethylenglykol aus Methanol haben Prüfungen an Dieselmotoren sowie Tests in kleinem Maßstab gezeigt, dass bei Zugabe von 20 % dieses Stoffes zum herkömmlichen Diesel die Rußemissionen der Motoren um 70 % bis 90 % reduziert werden können. Sollte diese Technologie in unserem Land eingeführt werden, könnten jährlich nicht nur mehr als 30 Millionen Tonnen Diesel eingespart werden, sondern auch die Emissionen von Kraftfahrzeugen um 12 % bis 20 % verringert werden. Ein weiteres Beispiel ist die Anwendung von ultradünnem Kohlepulver sowie effizienten Technologien für Kohlepulverbrennungsöfen. Wenn diese Technologien zur Modernisierung der bestehenden kleineren und mittleren Kohlefeuerungskessel eingesetzt werden, kann jährlich 170 Millionen Tonnen Kohle eingespart werden. Zudem können 417 Millionen Tonnen Kohlendioxid, 4,35 Millionen Tonnen Schwefeldioxid sowie 730.000 Tonnen Stickoxide eingespart werden. Wenn alle Kohlekraftwerke im Land die Technologie zur extremen Reduzierung der Emissionen aus dem Dritten Kraftwerk in Shanghai Wai Gao Qiao einsetzen würden, könnte die durch Kohle verursachte Luftverschmutzung im Energiesektor im Vergleich zu 2013 um 90 Prozent gesenkt werden. Wenn diese Technologie weltweit in Kohlekraftwerken eingesetzt würde, könnten jährlich 4 Milliarden Tonnen Kohlendioxid eingespart werden – das entspricht 730 Millionen Tonnen Standardkohle. Ein weiteres Beispiel: Durch kontinuierliche technische Verbesserungen, Prozessoptimierungen sowie eine verbesserte interne Verwaltung konnte bei der Anlage zur direkten Verflüssigung von Shenhua-Kohle der Kohleverbrauch pro Tonne Ölprodukt von 10 Tonnen bei der ursprünglichen Planung auf 5,8 Tonnen gesenkt werden. In den besten Fällen lag dieser Wert sogar bei 5 Tonnen. Durch Maßnahmen wie Trennung von Rein- und Schmutzwasser, getrennte Behandlung von Schmutzwasser, Mehrfachnutzung des Wassers sowie kluge Nutzung von Bergwerkswasser wurde die Ausbeutung der lokalen Wasserressourcen durch das Projekt so weit wie möglich reduziert – gleichzeitig wurden dabei gute Ergebnisse erzielt. Im Jahr 2015 erzielte der Bereich Kohlechemie von Shenhua einen Umsatz von 5,55 Milliarden Yuan und einen Gewinn von 649 Millionen Yuan. Bis Februar 2016 gab es in China 19 Anlagen zur Herstellung von Olefinen aus Kohle (einschließlich Anlagen zur Herstellung von Polypropylen aus Kohle sowie Anlagen zur Herstellung von Olefinen aus gekauftem Methanol). Die Gesamtkapazität für die Herstellung von Olefinen betrug 8,41 Millionen Tonnen. Zudem gab es 13 Unternehmen, die gerade im Bau waren; ihre Gesamtkapazität für die Herstellung von Olefinen lag bei 8,14 Millionen Tonnen. Es wird erwartet, dass Ende der „13. Fünfjahresplan-Periode“ die gesamte Produktionskapazität für Kohlebasierte Olefine in unserem Land – einschließlich Kohlebasierten Polypropylens sowie Olefinen, die aus gekauftem Methanol hergestellt werden – über 17 Millionen Tonnen liegen wird. Das entspricht 23 Prozent der gesamten inländischen Produktionskapazität für Olefine zu diesem Zeitpunkt. Während die Wettbewerbsfähigkeit der inländischen Olefinprodukte sowie ihrer Derivate auf dem internationalen Markt erheblich gesteigert wird, wird dadurch auch die Ethylenindustrie unseres Landes vor den Problemen hoher Rohölnachfrage und knapper Verfügbarkeit bewahrt – es werden jährlich 170 Millionen Tonnen Rohöl eingespart. Noch ermutigender ist, dass bereits eine Reihe kreativerer Technologien in Entwicklung sind, die wirtschaftliche und soziale Vorteile bringen können. “Bei verschiedenen Konzentrationen von Kohlendioxid kann direkt Energie erzeugt werden, ohne dass ein Prozess zur Abscheidung des Kohlendioxids notwendig ist. Durch die Umwandlung von 1 Tonne Kohlendioxid kann eine stabile Strommenge von 140 kWh erzeugt werden. Gleichzeitig entsteht 1,91 Tonnen Natriumhydrogencarbonat – wobei der Preis für dieses Produkt über 1500 Yuan pro Tonne liegt. Sobald die Technologie zur Erzeugung von Energie durch Kohlendioxid-Mineralisierung in großem Maßstab industrialisiert wird, sind die wirtschaftlichen, umweltbezogenen sowie energieeinsparnden Vorteile kaum zu schätzen. ”Xie Heping sagte das. Fu Pengcheng, Professor an der Fakultät für Lebenswissenschaften und -technologien der Beijing University of Chemical Technology, befürwortet die Entwicklung und Anwendung von Mikroalgen-Technologien als Schwerpunkt. Er sagte, dass der Fettgehalt in Mikroalgen 20 % bis 70 % beträgt – das ist ein Wert, der mit dem bei Landpflanzen nicht vergleichbar ist. Während einer Wachstumsperiode von 1 Jahr können von 1 Hektar Mais, Sojabohnen, Raps sowie Palmen jeweils 172 Liter, 446 Liter, 1190 Liter bzw. 5950 Liter Biodiesel erzeugt werden. Von derselben Fläche an Mikroalgen hingegen kann 95.000 Liter Biodiesel hergestellt werden. Wenn 14 % der salzhaltigen Böden in China für die Zucht und Anpflanzung von Mikroalgen genutzt würden, könnte die so erzeugte Menge an Diesel 50 % des nationalen Dieselbedarfs decken. Darüber hinaus nehmen Mikroalgen durch die Photosynthese Kohlendioxid auf und geben Sauerstoff ab. Der aus ihnen hergestellte Biodiesel weist einen Sauerstoffgehalt von über 10 % auf. Dadurch wird beim Verbrennen weniger Sauerstoff benötigt als bei petrochemisch hergestelltem Diesel. Zudem ist die Verbrennungs- und Entzündbarkeit des Biodiesels besser als die des petrochemischen Diesels – dadurch entsteht beim Verbrennen 10 % weniger Kohlenmonoxid im Vergleich zu petrochemischem Diesel. Zusätzlich ist die Fähigkeit von Mikroalgen, Kohlendioxid aufzunehmen und umzuwandeln, 10 bis 50 Mal höher als die von Wäldern derselben Fläche. Sollte ihre Nutzung industrialisiert werden, wären die wirtschaftlichen, ökologischen Vorteile sowie die Einsparungen bei Energieverbrauch und Emissionen äußerst groß. Liu Zhongmin verriet, dass sein Team an einer dritten Generation der Technologie zur Herstellung von kohlenstoffarmen Olefinen aus Methan arbeitet. Diese Technologie soll eine Verarbeitungskapazität von 3 Millionen Tonnen Methan pro Jahr ermöglichen. Durch die Optimierung der Katalysatoren sowie des Prozessdesigns und der Reaktorstruktur können die Erträge an Ethylen und Propylen sowie die Effizienz und Rentabilität der Anlage erheblich gesteigert werden. Nach der Umsetzung wird die Wettbewerbsfähigkeit von Kohlebasis-Olefinen weiter gestärkt, wodurch Chinas führende Position in der Technologie zur Herstellung von Kohlebasis-Olefinen auf weltweiter Ebene gefestigt wird. Außerdem arbeitet das Team um Professor Wang Jinfu von der Tsinghua-Universität an neuen Technologien zur Lösung des Problems der Trennung von Öl, Gas und Staub bei der Pyrolyse von Kohle. Das Ziel ist es, diese Technologien im Rahmen des „13. Fünfjahresplans“ in der Industrie einzusetzen. Die Shaanxi Coal and Chemical Group konzentriert sich in ihrer Forschung auf die effiziente und wirtschaftliche Trennung von Öl, Gas und Staub in Anlagen zur Pyrolyse von Kohle – ein Problem, das die differenzierte Nutzung von Kohle behindert. Die Shaanxi Yanchang Petroleum Group arbeitet zusammen mit der Northwest University an einer Prozesstechnologie zur anaeroben Aromatisierung von Methan zur Herstellung von Aromaten sowie Wasserstoff. Die Shandong Yankuang Group und die Shanxi Lu’an Mining Group entwickeln derzeit chemische Produkte mit hohem Mehrwert – wie hochkohlenhaltige Monokohlenwasserstoffe, α-Olefine, Polyα-Olefine, 1-Hexen, 1-Octen, Industrielubrikanzien, gemischte Alkohole, hochkohlenhaltige Alkohole, Alkylbenzole, Alkylphenole, oxidierte Wachse, feinkörnige Wachse, raffinierte Wachse, Lebensmittelqualitäts-Weißöle, Grundöle für die Schmierindustrie sowie Wachse mit hohem Schmelzpunkt – Produkte, die auf dem petrochemischen Weg nur schwer hergestellt werden können. Dadurch soll verhindert werden, dass es zu Konkurrenz mit der Raffineriebranche im Markt für Endprodukte kommt, und die Wettbewerbsfähigkeit der Projekte zur Herstellung von Öl aus Kohle erhöht werden. Bao Xinhés Konzept ist zielgerichteter und auch ermutigender. Er sagte, dass sein Team in den kommenden Jahren neben der weiteren Vertiefung der Grundlagenforschung zu Katalysatoren auch darauf achten werde, die industrielle Anwendung bereits vorhandener Technologien voranzutreiben – wie beispielsweise die Herstellung von Olefinen aus Synthesegas, die anaerobe Herstellung von Olefinen aus Methan sowie die Herstellung von Aromaten und Wasserstoff. Dadurch sollen diese Technologien so schnell wie möglich in die Praxis umgesetzt werden und zu Produktivkräften werden. Gleichzeitig wird intensiv theoretische Forschung zur mäßig temperierten Zersetzung von Kohle zur Herstellung von Flüssigprodukten und Kohlenwasserstoffprodukten betrieben, um die damit verbundenen Herausforderungen zu meistern und letztendlich das Ziel zu erreichen, Kohle auf eine sanfte, effiziente und umweltfreundliche Weise zu verarbeiten – ähnlich wie bei der Ölraffination. Auf der Wissenschafts- und Technologiekonferenz des Verbands der chinesischen Öl- und Chemieindustrie, die vom 21. bis 22. April in Qingdao stattfand, wies Hu Qianlin, stellvertretender Generalsekretär des Verbands sowie Sekretär des Ausschusses für Kohlechemie, auf die zukünftigen Innovationsrichtungen in der Kohlechemiebranche hin. Er sagte, dass im Zeitraum des „13. Fünfjahresplans“ die modernen Kohlechemietechnologien fünf Hauptentwicklungsrichtungen folgen sollten: Erstens sollte die Produktion unter Nutzung der Schlüsselprozesse der modernen Kohlechemie sowie die Prozessgestaltung optimiert werden, um die Stabilität der bestehenden Demonstrationsanlagen zu erhöhen. Zweitens sollten neue Technologien sowie Produkte entwickelt werden. Drittens sollten weitere Demonstrationsanlagen errichtet werden. Viertens sollte an der effizienten Nutzung von Braunkohle geforscht werden – schließlich macht diese Art von Kohle mehr als 55 Prozent der gesamten Kohlevorkommen aus. Fünftens sollten Technologien entwickelt werden, mit denen die „Drei Abfälle“ der Kohlechemie behandelt und wiederverwendet werden können.