ibi Ein integrativer Innovationsansatz

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1 ibi Ein integrativer Innovationsansatz Öffentliches Fachsymposium ibi als Beitrag zur stofflichen Kohlenutzung Prof. Dr.-Ing. Bernd Meyer Rektor der TU Bergakademie Freiberg Leuna, 26. Oktober 2011 Seite: 1/10

2 Stoffliches Nutzungspotential bitumenreicher Braunkohle Van Krevelen - Diagramm (Angaben in Ma.-% (wf))* Komponente NL-BK MD-BK Kohlenstoff 60,5 62,9 Wasserstoff 4,1 5,4 Schwefel (v) 1,0 1,7 Stickstoff 0,7 0,4 Sauerstoff 25,9 13,9 Asche 7,8 15,7 Schwelteer 10,2 18,2 Schwelgas 18,8 16,8 Bitumen ca *Quellen: Dr. T. Naundorf, Romonta; Krug/Naundorf: Braunkohlenbrikettierung Einsatzstoff H/C O/C NL-BK 0,81 0,32 Rh-BK 0,84 0,33 MD-BK 1,03 0,16 Montanwachs 1,8 < 0,1 Schwelteer 1,4 < 0,1 Seite: 2/10

3 Stoffliches Nutzungspotential bitumenreicher Braunkohle Fazit Die stofflich hochwertige bitumenreiche Braunkohle Mitteldeutschlands! ist für eine ausschließlich energetische Nutzung zu wertvoll.! bietet auf der Basis neu zu entwickelnder Technologien die Möglichkeit der Substitution erdölbasierter chemischer Grundstoffe.! stellt die zukünftige Kohlenstoffquelle der mitteldeutschen Chemieregion dar. Seite: 3/10

4 Prozesskette der gestuften stofflichen Kohlenutzung Integration im ibi-bündnis Qualitätsmanagement Konversionsprozesse Lagerstättenerkundung Selektive Gewinnung Aufbereitung Extraktion Niedertemp. Konversion Vergasung/ Gasaufber. Kohlequalitäten MIBRAG MIBRAG ABB EPC EPC InfraLeuna TUBAF TAKRAF FAM ROMONTA HOME Linde SIEMENS TUBAF TUBAF TUBAF TUBAF Seite: 4/10

5 Stoffgeführte Veredlungsketten Evaluierung von Varianten Variante Prozessstufen Produkte KW-Stoffe [kg/t TK] CO 2 [kg/kg KWSt] I. Extr. Pyr. + Teerhydr. Verg. + FT-Synth Verbr. Wachs Teer FT-KWSt ,3 II. Extr. Pyr. + Teerhydr. Verg. + FT-Synth. Verbr. Wachs Teer FT-KWSt ,8 III. Extr. Pyr. + Teerhydr. Verg. + FT-Synth. Verbr. Wachs Teer FT-KWSt ,4 IV. Extr. Pyr. + Teerhydr. Verg. + FT-Synth. Verbr. Wachs Teer FT-KWSt ,1 V. Extr. Pyr. + Teerhydr.. Verg. + FT-Synth. Verbr. Wachs Teer FT-KWSt ,4! Kombination aus Nieder- und Hochtemperatur-Konversionsstufen (Extraktion + Pyrolyse + Vergasung) bevorzugt à Variante IV! Energetische Nutzung innerhalb der stoffgeführten Veredlungskette vermeiden Seite: 5/10

6 Anforderung an die stoffgeführte Prozesskette! Möglichst hohe Ausschöpfung des Kohlenwasserstoff- und Kohlenstoff- Potenzials der Kohle für eine stoffliche Nutzung! Rohstoffflexibilität in Qualität und Menge! Produktvariabilität entsprechend der Marktsituation! Hohe Zuverlässigkeit bzw. Verfügbarkeit aller Einzelprozesse und Verfahrensschritte! Minimale prozessinterne Energie-/ Exergieverluste durch optimale Verschaltung der Prozessstufen Optimierungsaufgabe Seite: 6/10

7 Zielstellungen für die Optimierung der Prozesskette - Innovationspotenziale Qualitätsmanagement Konversionsprozesse Lagerstättenerkundung Selektive Gewinnung Aufbereitung Extraktion Niedertemp. Konversion Vergasung/ Gasaufber. Entwicklung Lagerstätten-/ Qualitätsmodelle Modellanwendung für selektive Gewinnung Optimierung Agglomeration/ Extraktionsprozess Prozesse mit Direktkonversion zu Basischemikalien Vergaser mit hoher Brennstoffflexibilität Vorhersage von Kohlequalitäten und mengen Entwicklung von Anlagen- und Sensortechnik Mikrogranulate f. Immersionsextraktion katalyt. Spaltung ohne externem H 2 Reaktivextraktion mit H-Donatoren Integration der Vergaserstufe und der nachgeschalteten Prozesse in die Prozesskette Flowsheet-Modellierung für die energetisch/exergetische und ökonomische Optimierung der ibi-prozesskette Seite: 7/10

8 Gewährleistung der Rohstoff- und Produktflexibilität der Prozesskette ibi-produktspektrum Extraktion Niedertemp. Konversion Koks/ Reaktivex.- kohle Vergasung/ Gasaufber. Extraktionskohle Kohlequalität 1 Kohlequalität 2 Kohlequalität 3 Selektive Kohlegewinnung Seite: 8/10

9 Gewährleistung der Rohstoff- und Produktflexibilität der Prozesskette ibi-produktspektrum Freiheitsgrade für die Optimierung Extraktion Rohstoffflexibilität Niedertemp. Konversion Rohstoffvariabilität Koks/ Reaktivex.- kohle Vergasung/ Gasaufber. Produktflexibilität Veredelungsgerechte Mischvergasung Extraktionskohle von Variation der Versorgung mit C-haltigen Prozessschaltung unterschiedlichen Prozessrückständen anhand des Kohlequalitäten und Rohkohle im gewünschten Kohlequalität 1 Verbund Kohlequalität 2 Produktspektrums Kohlequalität 3 Selektive Kohlegewinnung Seite: 9/10

10 Glück Auf! Seite: 10/10