Kohleveredlung: Chemie Und Technologie

ISBN-13: 9783540096276 / Niemiecki / Miękka / 1979

Heinz-Gerhard Franck; Andre Knop

Opis

Kohle ist reichlich vorhanden. Die Vorkommen sind geographisch breit ge streuti Entwicklungslander verfOgen darOber meist ebenso wie die groBen Industrie-Nationen. Die Erd61- und Erdgasvorkommen sind dagegen ein seitiger verteilt und voraussichtlich in wenigen Jahrzehnten ersch6pft. 1m Vergleich zu Mineral61 und Erdgas ist die Kohle aufwendiger zu gewinnen und in der Handhabung weniger bequem. I n den SOer und 60er Jahren bOBte die Kohle daher erhebliche Marktanteile zugunsten des Mineral61s und Erdgases ein. Durch die Entwicklungen der jOngsten Zeit hat die Kohle weltweit an Be deutung gewonnen. Es ware jedoch vermessen, die Preisentwicklung von Erd61 zahlenmaBi'g abzuschatzen und allein unter wirtschaftlichen Gesichts punkten den Zeitpunkt einer zunehmenden Resubstitution des Erd61s durch Kohle fixieren zu wollen. Die zukOnftige Energie-, Kraftstoff- und Rohstoffversorgung muB ausrei chend und langfristig gesichert sein, wobei gleichzeitig sowohl dem Ge sichtspunkt der Wirtschaftlichkeit als auch den Erfordernissen des Umwelt schutzes Rechnung zu tragen ist. Dabei dOrfen auch politische Gegeben heiten nicht auBer acht gelassen werden. Daraus er6ffnen sich fOr die Kohle neue Chancen aber auch gewaltige Auf gaben. Die Ziele der zukOnftigen Kohleveredlung, die weit Ober die in den 20er, 30er und 40er Jahren in Deutschland erbrachten Pionierleistungen hinausgehen, sind die OberfOhrung der Kohle in gasf6rmige und flOssige, umweltneutrale Energietrager und Chemierohstoffe."

Spis treści

1. Kohlenstoffquellen.- 1.1 Kohlenstoff in der Natur.- 1.2 Fossile Rohstoffe, Entstehung und Zusammensetzung.- 1.2.1 Erdöl.- 1.2.1.1 Chemische Zusammensetzung von Erdölen.- 1.2.1.2 Aufarbeitung des Erdöls.- 1.2.2 Erdgas.- 1.2.2.1 Chemische Zusammensetzung der Erdgase.- 1.2.2.2 Aufarbeitung der Erdgase.- 1.2.3 Kohlen.- 1.2.3.1 Inkohlung und Kohlenpetrographie.- 1.2.3.2 Chemische Zusammensetzung der Kohlen.- 1.2.3.2.1 Struktur der Braunkohle.- 1.2.3.2.2 Struktur der Steinkohle.- 1.2.3.2.3 Besonderheiten der Kokskohlen.- 1.2.3.3 Löslichkeit und Molekulargewicht der Kohlen.- 1.2.3.4 Kohlenasche und ihre Zusammensetzung.- 1.2.3.5 Stein Kohlenlagerstätten in der Bundesrepublik Deutschland.- 1.2.3.6 Braunkohlenlagerstätten in der Bundesrepublik Deutschland.- 1.2.3.7 Klassifizierung der Kohlen.- 1.3 Verfügbarkeit und Verwendung fossiler Rohstoffe.- 1.4 Kosten fossiler Rohstoffe.- 1.5 Biomasse als Kohlenstoffquelle.- 2. Kohlenstoffbedarf der chemischen Industrie.- 2.1 Kohlenstoffbedarf der organisch-chemischen Industrie.- 2.2 Organische Industriechemikalien.- 2.2.1 Olefine.- 2.2.1.1 Äthylen und Propylen.- 2.2.1.2 Butene und Butadien.- 2.2.2 Aromaten.- 2.2.2.1 BTX-Aromaten.- 2.2.2.2 Kondensierte Aromaten.- 2.2.3 Methanol.- 2.2.3.1 Wirtschaftliches und Verwendung in der Chemie.- 2.2.3.2 Methanol als Kraftstoff.- 2.2.3.3 Methanol als Rohstoff zur Proteingewinnung.- 2.2.4 Technischer Kohlenstoff.- 2.2.5 Koks.- 3. Schwelung und Verkokung der Kohle.- 3.1 Geschichte der Kokereitechnik und Eisenverhüttung.- 3.2 Einleitung und Grundlagen.- 3.3 Schwelung und Verkokung von Braunkohlen.- 3.3.1 Produkte.- 3.3.1.1 Schwelgas.- 3.3.1.2 Teer und Schwelwasser.- 3.3.1.3 Koks.- 3.3.2 Wirtschaftliche Bedeutung der Braunkohleveredlung.- 3.3.3 Verfahren zur Schwelung und Verkokung von Braunkohle.- 3.3.3.1 Feinkokserzeugung.- 3.3.3.2 Formkokserzeugung.- 3.4 Schwelung und Verkokung von Steinkohle.- 3.4.1 Vorgänge bei der Verkokung im Horizontalkammerofen.- 3.4.2 Verfahren zur Verkokung von Steinkohle.- 3.4.2.1 Verkokung im Horizontalkammerofen.- 3.4.2.2 Koksofen-Bedienungsmaschinen.- 3.4.2.3 Entwicklungstendenzen in der Kokereitechnik.- 3.4.3 Gasbehandlung und Kohlenwertstoff-Gewinnung.- 3.4.4 Aufbereitung der wäßrigen Kondensate.- 3.4.5 Koks-Technologien zur Erweiterung der Kohlebasis.- 3.4.5.1 Stampfbetrieb.- 3.4.5.2 Vorerhitzung der Kohle.- 3.4.5.3 Formkokserzeugung.- 3.4.6 Koks im Hochofenprozeß.- 3.4.6.1 Eigenschaften und Anforderungen.- 3.4.6.2 Zukünftige Entwicklung des Stahlverbrauchs und der Kokserzeugung.- 3.4.7 Eisengewinnung durch Direktreduktion.- 4. Steinkohlenteer.- 4.1 Geschichte.- 4.2 Wirtschaftliche Bedeutung des Steinkohlenteers.- 4.3 Zusammensetzung des Steinkohlenteers.- 4.4 Technologie der Teeraufbereitung.- 4.4.1 Primärdestillation des Steinkohlenteers.- 4.4.2 Aufarbeitung der Teerfraktionen.- 4.4.3 Aufarbeitung des Steinkohlenteerpechs.- 4.5 Produkte aus Steinkohlenteer.- 4.5.1 Aromaten, Heterocyclen, Phenole und Harze.- 4.5.2 Steinkohlenteeröle.- 4.5.3 Steinkohlenteerpeche.- 4.5.3.1 Elektrodenpech für Kohlenstoff- und Graphitelektroden.- 4.5.3.2 Pech als Straßenbaubindemittel.- 4.5.3.3 Pech zur Verbesserung von Kokskohle.- 5. Kohlevergasung.- 5.1 Geschichte.- 5.2 Gasarten — Übersichten über Erzeugung und Beschaffenheit.- 5.2.1 Wassergas und Schwachgas.- 5.2.2 Synthesegas und Reduktionsgas.- 5.2.3 Stadtgas und synthetisches Erdgas.- 5.3 Gas-Feststoff-Hochtemperaturreaktionen.- 5.3.1 Reaktionsverhalten und Reaktionszeit.- 5.3.2 Reaktortypen.- 5.4 Thermodynamik und Kinetik der Kohlevergasung.- 5.4.1 Vergasung der Kohle mit Sauerstoff und Wasserdampf; (Synthesegaserzeugung).- 5.4.2 Methanisierung.- 5.4.2.1 Methanisierung von Kohlenmonoxid.- 5.4.2.2 Direkte Methanisierung von Kohle.- 5.5 Technologie der Kohlevergasung.- 5.5.1 Betriebsbedingungen der Kohlevergasung.- 5.5.1.1 Temperatur und Reaktivität.- 5.5.1.2 Wasserdampf/Sauerstoff-Verhältnis.- 5.5.1.3 Druck.- 5.5.2 Wirtschaftlichkeit.- 5.5.3 Lurgi-Druckvergasungsverfahren.- 5.5.4 Winkler-Verfahren.- 5.5.5 Koppers-Totzek-Verfahren.- 5.5.6 Texaco-Verfahren.- 5.5.7 Saarberg-Otto-Verfahren.- 5.5.8 Mehrstufige Vergasung.- 5.5.8.1 Hygas-Verfahren.- 5.5.8.2 Synthane-Verfahren.- 5.5.8.3 Hydrane-Verfahren.- 5.5.8.4 Bi-Gas-Verfahren.- 5.5.8.5 CO2-Akzeptor-Prozeß.- 5.5.9 Kohlevergasung mit nuklearer Prozeßwärme.- 5.5.10 Untertagevergasung von Kohle.- 6. Aufbereitung und Verwendung von Synthesegas.- 6.1 CO-Konvertierung.- 6.2 Abtrennung von CO2 und H2S.- 6.2.1 Physikalische Absorptions-Verfahren.- 6.2.2 Chemische Absorptions-Verfahren.- 6.3 Feinreinigung.- 6.3.1 Adsorptionsverfahren.- 6.3.2 Tieftemperatur-Verfahren.- 6.3.3 Methanisierung.- 6.4 Kohlenmonoxid.- 6.4.1 Verwendung.- 6.4.2 Gewinnung.- 6.5 Kohlendioxid.- 6.6 Schwefel.- 6.7 Wasserstoff.- 6.7.1 Wasserstofferzeugung durch Kohlevergasung.- 6.7.2 Herstellung und Verwendung von Ammoniak.- 6.7.3 Wasserstoff aus nicht-fossilen Quellen.- 6.8 Methanol.- 6.8.1 Synthesegasaufbereitung und Methanol-Synthese.- 6.9 Fischer-Tropsch-Synthese.- 6.9.1 Reaktionsverlauf.- 6.9.2 Katalysatoren.- 6.9.3 Technische Durchführung der Fischer-Tropsch-Synthese.- 6.9.3.1 Synthesegas-Auf bereitung.- 6.9.3.2 Festbett-Synthese.- 6.9.3.3 Flugstrom-Synthese.- 6.9.3.4 Flüssigphase-Verfahren.- 6.9.4 Sasol II.- 6.9.5 Entwicklungsrichtlinien der Fischer-Tropsch-Synthese.- 6.10 Oxosynthese.- 6.11 Homologisierung.- 6.12 Reduktionsgas.- 6.13 Heizgase.- 7. Kohleverflüssigung.- 7.1 Einführung und Geschichte.- 7.2 Hydrierverfahren der I.G. Farbenindustrie (I.G. Hydrier-Verfahren).- 7.2.1 Einfluß der Kohleart.- 7.2.2 Katalysatoren.- 7.2.3 Hydrierung in der Sumpfphase.- 7.2.4 Die Hydrierung in der Gasphase.- 7.2.5 Hydrierung von Braunkohlenteeren.- 7.3 Uhde-IG-Verfahren.- 7.4 Pott-Broche-Verfahren.- 7.5 Neuere Projekte zur Kohlehydrierung.- 7.5.1 SRC-Verfahren (Solvent Refined Coal).- 7.5.2 Exxon-Donor-Solvent-Verfahren (EDS).- 7.5.3 Consol-Synthetic-Fuel-Verfahren (CSF).- 7.5.4 H-Coal-Verfahren.- 7.5.5 Synthoil-Verfahren.- 7.5.6 Catalytic-Coal-Liquid-Verfahren (CCL).- 7.6 Kohleextraktion mit überkritischen Gasen.- 7.7 Kohleverflüssigung durch Pyrolyse.- 7.7.1 COED-Verfahren (Char-Oil-Energy-Development).- 7.7.2 Toscoal-Verfahren.- 8. Alternativen zukünftiger Kraftstoff Versorgung.- 8.1 Einleitung.- 8.2 Kraftstoffbedarf in der Bundesrepublik Deutschland.- 8.3 Zusammensetzung und Eigenschaften von Kraftstoffen.- 8.3.1 Vergaserkraftstoffe.- 8.3.2 Dieselkraftstoffe.- 8.3.3 Flugturbinen kraftstoffe.- 8.4 Umwandlungswirkungsgrad und Energieinhalt von Kraftstoffen.- 8.5 Kraftstoffe aus Kohle.- 8.5.1 Benzin, Dieselkraftstoff und Kerosin.- 8.5.2 Methanol.- 8.5.2.1 Methanol als Kraftstoff.- 8.5.2.2 Methanoi/Benzin-Mischungen.- 8.5.3 Wasserstoff.- 9. Kohlefeuerung.- 9.1 Grundlagen der Verbrennung fester Brennstoffe.- 9.1.1 Zündtemperatur.- 9.1.2 Maximale Flammentemperatur.- 9.1.3 Luftbedarf und Rauchgasmenge.- 9.2 Feuerungen für feste Brennstoffe.- 9.3 Rostfeuerung.- 9.4 Kohlenstaubfeuerung.- 9.4.1 Feuerungsanlagen für Steinkohle.- 9.4.1.1 Anlagen mit trockenem Ascheabzug.- 9.4.1.2 Schmelzfeuerung.- 9.4.2 Feuerungsanlagen für Braunkohle.- 9.5 Wirbelschichtfeuerung.- 9.5.1 Atmosphärische Anlagen.- 9.5.2 Druckanlagen.- 9.5.3 Aussichten.- 9.6 Neue Kohle-Kraftwerkskonzepte.- 9.6.1 Wärme-Kraft-Kopplung; Heizkraftwerke.- 9.7 Umweltbelastung durch fossile Energierohstoffe.- 9.8 Entstaubung.- 9.9 Emission von SO2.- 9.9.1 Rauchgasentschwefelung.- 9.9.2 Entschwefelung der Kohle.- 9.9.2.1 Physikalische Entschwefelung.- 9.9.2.2 Chemische Entschwefelung.- 9.10 Emission von NOx.- 10 Literaturverzeichnis.- 11 Sachwortverzeichnis.- 12 Anhang.