,,Effizienzsteigerung bei der stofflichen Nutzung von Braunkohle - Etablierung einer Stoffveredelungskette''

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1 ,,Effizienzsteigerung bei der stofflichen Nutzung von Braunkohle - Etablierung einer Stoffveredelungskette'' Innovative Braunkohlen Integration in Mitteldeutschland (ibi) Martin Naundorf InfraLeuna GmbH i.v. Prof. Dr.-Ing. Mathias Seitz Hochschule Merseburg CO 2 -arme stoffliche Nutzung der Braunkohle in Deutschland Eine Perspektive mit Zukunft! Freiberg Seite: 1

2 ibi Stoffliche Nutzung von Braunkohle 1) Motivation zur stofflichen Nutzung 2) Der regionale Wachstumskern ibi 3) Ergebnisse von des regionalen Wachstumskernes ibi 4) Kohlechemie ein Weg für die Zukunft 5) Zusammenfassung Seite: 2

3 Motivation: Rohstoffmix org. Chemieproduktion Deutschland (2011) Erdgas 14 % Kohle 2 % Nachwachsende Rohstoffe 13 % Naphtha und andere Erdölderivate 71 % VCI, FNR, teilwiese auf Schätzungen beruhend, Basis Tonnen- Rohstoff Seite: 3

4 Grenzübertrittspreis [ / t SKE ] Motivation: Rohstoffpreise Braunkohlestaub Steinkohle Erdgas Erdöl Förderkosten Rohbraunkohle Deutschland: 23 bis 33 /t SKE Quelle: Chemierohstoff Kohle: wirtschaftlich verfügbar und politisch stabil Alexander Weck, Coal to Chemicals, BASF, Ludwigshafen Evang. Akademie Tutzing November 2009 Seite: 4

5 ibi-bündnis: Vereinte Kompetenzen aus dreier Branchen Quelle: Seite: 5

6 ibi-bündnis: Die Stoffveredelungskette Quelle: ibi Innovationskonzept Seite: 6

7 Erweiterung des Verfahrensportfolios Lagerstätten Gewinnung Aufbereitung Extraktion Niedertemperaturkonversion Vergasung Abbautechnik für selektive Gewinnung Software zum Lagerstättenmanagement Agglomerationsverfahren mit engem Körnungsband Perkolationsextraktion Katalytische Spaltung Flugstromvergasung Software zur Abbauplanung Fördertechnik für selektive Gewinnung Herstellung Mikrogranulate Immersionsextraktion Reaktivextraktion Wirbelschichtvergasung Hochdruckextraktion Multivalente Vergasung Seite: 7

8 ibi-bündnis: Typische Lagerstätte in Mitteldeutschland Seite: 8

9 Ergebnisse: Lagerstättenmanagement und Rohstoffgewinnung Lagerstätte Exploration geologisches 3D-Modell der Lagerstätte technologische Abbauplanung Gewinnung Generierung einer beliebigen Anzahl von geologischen 3D-Modellen der Lagerstätte 3D-Strukturmodell (Geometrie) Simulation von Störungen, Leitflächen, Schichtmächtigkeiten 3D-Kohlequalitätsmodell Simulation von Qualitätsparametern in Peels (Teilschichten) Rohstoff Quantifizierung der Unsicherheiten in der Vorhersage Abbauplanungsoptimierung Entwicklung Abbau- und Fördertechnik Quelle: Dr.-Ing. Tom Naundorf, 3. ibi Fachsymposium , Leuna Seite: 9

10 Ergebnisse: Aufbereitung und Extraktion Technikum zur Kohlegranulierung Mikrogranulat Feingranulat Verkürzung der Extraktionszeiten (> 2h auf < 30 min) heller wachsartige Produkte aus brauner Kohle Quelle: Dr.-Ing. Tom Naundorf, 3. ibi Fachsymposium , Leuna Seite: 10

11 Xylol MEB Ölphase Hexene Methane Ethane Propane Ethene Butane Propene Butene Pentane Pentene Hexane Toluol Ethylbenzol Ausbeute bezogen auf Braunkohle (% waf) 8 6 Ergebnisse: Katalytische Spaltung und Reaktivextraktion batch H/C 1.1 batch H/C 1.3 kontinuierlich H/C C 7 Benzol C 8 Quelle: Dr.-Ing. Tom Naundorf, 3. ibi Fachsymposium , Leuna Seite: 11

12 Vergasung Technische Machbarkeit nachgewiesen Wirtschaftlichkeit ; Rahmenbedingungen für eine Umsetzung in Europa derzeit nicht gegeben Experimente GMEQ-Reaktor (Gasification Measurement EQipment: 7 Versuchskampagnen erfolgreich abgeschlossen, Modellierung/Simulation Ergebnisse: Vergasung und Prozessmodellierung Siemensflugstromvergasermodell erfolgreich mit Mitteldeutscher Braunkohle validiert und Anpassung HTW-Vergaser für Kohlenstoffkonzentrate aus Mitteldeutscher Braunkohle ebenfalls abgeschlossen Ergebnisse der Prozesskettenszenarioanalyse für unterschiedliche ibi-zielprodukte liegen vor. Quelle: Dr.-Ing. Tom Naundorf, 3. ibi Fachsymposium , Leuna Seite: 12

13 Prozessmodellierung der ibi-prozesskette Betrachtungsraum Lagerstätten Gewinnung Aufbereitung Extraktion Katalytische Spaltung Vergasung Produkte Vergasung Wachse Olefine Paraffine Aromate Synthetische Kraftstoffe Einsatz Rohbraunkohle: Mischkohle & selektiv gewonnene Kohle Prozessdampf, elektrische Energie Seite: 13

14 CO 2 /Produkt KW [kg/kg] Prozessmodellierung der ibi-prozesskette Mischkohle selektive Gewinnung Extraktion & Verbrennung Kat. Spaltung & Verbrennung Extraktion & Vergasung Kat. Spaltung & Vergasung Seite: 14

15 Integration der ibi-prozesskette in den Standort Leuna Rohöl Erdgas Braunkohle Biomasse Raffinerie Methanol Harnstoff CO Steamreformer H 2 H 2 H 2 S H 2 Wasserstoffperoxyd CO 2 extrahierte Kohle Spezialwachs Huminsäure Seltene Erden Ammoniak Caprolactam, Polyamid 6 Montanwachs Phenol / Benzol H 2 Aromaten/ C4, C6- Verbindungen H 2 H 2 Kohle Synthesegas CO 2 CO 2 CO Verzuckerung Bernsteinsäure Milchsäure Polymilchsäure Essigsäure CBP F+E 1 F+E2 F+E3 F+E1 F+E2 F+E3 Forschungs-vorhaben und Skalierungen für die Industrie Methanol Ammoniak CO H 2 Formaldehyd HF-Leime Amine DMF Pigmente Ammoniak CO 2 Ammoniak + Harnstoff Vinylacetat- Monomer Quelle: InfraLeuna Seite: 15

16 Fazit: 1) Braunkohle ist der preiswerteste Kohlenstoffträger 2) Der regionale Wachstumskern ibi war erfolgreich - neue Verfahren wurde entwickelt - die Prozesskette ermöglicht neue Wege 3) Die Vernetzung verschiedener Prozessstufen ermöglicht eine effiziente Nutzung der Braunkohle 4) Die Integration der Kohlenutzung an einen Chemiestandort erhöht die Nachhaltigkeit 5) Synergieeffekte aus preiswerter Braunkohle als Kohlenstoffträger und regenerativen Wasserstoff können die Energiewende und Rohstoffwende bereichern. Seite: 16

17 Seite: 17

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