Vortrag:

Hydrocracken von Fischer-Tropsch-Wachs – Kraftstoffe und ihre Eigenschaften

Dipl.-Ing. M. Olschar (Vortragender), Dipl.-Ing. Matthias Endisch, Prof. Dr. rer. nat. habil. Th. Dimmig und Dr.-Ing. Th. Kuchling

Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, TU Bergakademie Freiberg, Reiche Zeche, 09596 Freiberg

Tel.: 03731 39 4542, Fax: 03731 39 4555, e-Mail: mathias.olschar@iec.tu-freiberg.de

Der Erzeugung synthetischer Kraftstoffe aus Biomasse (BtL), insbesondere über Fischer-Tropsch (FT)-Synthese, wird mittelfristig eine große Bedeutung zugemessen. Neben begrenzten Mengen an qualitativ hochwertigem FT-Diesel fallen bei der Synthese in Abhängigkeit der Prozessbedingungen auch hochmolekulare Verbindungen (Wachse) sowie eine qualitativ minderwertige Benzinfraktion an. Ein wirksamer Schritt zur Steigerung der Kraftstoffausbeute einer BtL-Anlage ist die Aufbereitung der Wachsfraktion durch hydrierende Spaltung - Hydrocracken.

In einer Pilotanlage im Technikumsmaßstab wurde das Hydrocracken von Fischer-Tropsch-Wachs experimentell untersucht. Im Mittelpunkt stand dabei die Aufklärung der Zusammenhänge zwischen den Prozessgrößen (Druck, Temperatur, Katalysatorbelastung, Katalysator, Zusammensetzung des Einsatzstoffes) und der Produktzusammensetzung. Weiterhin wurden die erzeugten Hydrocrackprodukte hinsichtlich ihrer Kraftstoffeigenschaften untersucht.

Die Versuchsergebnisse zeigen eine starke Abhängigkeit der Produktzusammensetzung vom gewählten Katalysator. Dabei konnten bei einem Katalysator Dieselselektivitäten von bis zu 83 Ma.-% erreicht werden. Unabhängig von der Länge der Kohlenwasserstoffketten im Einsatzstoff weisen die Spaltprodukte ähnliche Zusammensetzungen auf. Temperatur und Katalysatorbelastung können in Abhängigkeit vom eingesetzten Katalysator die Produktverteilung beeinflussen, steuern aber vielmehr die Konversion. Die Analyse der Flüssigprodukte zeigt eine deutliche Isomerisierung der Kohlenwasserstoffe durch Hydrocracken. Die motorische Bestimmung der Oktanzahl der gewonnenen Benzinfraktionen ergibt jedoch nur Werte von ROZ ≤ 60 (DIN EN 228: ROZ mind. 91). Im Gegensatz zur Benzinfraktion ist der erzeugte Diesel von sehr hoher Qualität. Hier konnten Cetanzahlwerte von bis zu CZ = 80 gemessen werden (DIN EN 5908: CZ > 49). Ebenso weist der Hydrocrackdiesel aufgrund des hohen Isomerisierungsgrades eine sehr gute Kaltfiltrierbarkeit auf, so dass die Temperaturen für dessen Filtrierbarkeit deutlich unter -20°C liegen (DIN EN 5908: Temperatur der Filtrierbarkeit: Winter – 20°C).

Somit kann durch Hydrocracken der hochmolekularen Verbindungen aus der Fischer-Tropsch-Synthese nicht nur die Ausbeute an Diesel in der BtL-Anlage erhöht sondern zudem auch noch dessen Kraftstoffqualität verbessert werden.