DE102009049767A1 - Process for the catalytic conversion of solid-like hydrocarbons - Google Patents

Process for the catalytic conversion of solid-like hydrocarbons Download PDF

Info

Publication number
DE102009049767A1
DE102009049767A1 DE102009049767A DE102009049767A DE102009049767A1 DE 102009049767 A1 DE102009049767 A1 DE 102009049767A1 DE 102009049767 A DE102009049767 A DE 102009049767A DE 102009049767 A DE102009049767 A DE 102009049767A DE 102009049767 A1 DE102009049767 A1 DE 102009049767A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
solid
catalyst
hydrocarbons
reaction
catalytically active
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102009049767A
Other languages
German (de)
Inventor
Mathias Prof. Dr. Seitz
Andreas Veit Dipl.-Ing. Schwab
Wilhelm Prof. Dr. rer. nat. Schwieger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hochschule Merseburg (fh) De
Original Assignee
HOCHSCHULE MERSEBURG (FH)
HOCHSCHULE MERSEBURG FH
Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HOCHSCHULE MERSEBURG (FH), HOCHSCHULE MERSEBURG FH, Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU filed Critical HOCHSCHULE MERSEBURG (FH)
Priority to DE102009049767A priority Critical patent/DE102009049767A1/en
Publication of DE102009049767A1 publication Critical patent/DE102009049767A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/002Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal in combination with oil conversion- or refining processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/02Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by distillation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/08Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal with moving catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/08Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal with moving catalysts
    • C10G1/086Characterised by the catalyst used
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur katalytischen Umsetzung von feststoffartigen Kohlenwasserstoffen, bei dem die feststoffartigen Kohlenwasserstoffe einen Mahl-, Trocken-, Primär- und Sekundärreaktionsprozess durchlaufen. Dabei sind als Mahlkörper Formkörper mit einem einen Formkörperkern bildenden Trägermaterial vorgesehen, auf dem Katalysatormaterial aufgebracht ist. Die umzusetzenden feststoffartigen Kohlenwasserstoffe und das katalytisch aktive Material, welches in Gestalt der Formkörper vorliegt, werden miteinander in Kontakt gebracht. Erfindungsgemäß laufen Mahl-, Trocken-, Primär- und Sekundärreaktionsprozess simultan ab, indem der Feststoff simultan getrocknet und gemahlen wird, eine Feststoff-Feststoffreaktion von organischem Feststoff der feststoffartigen Kohlenwasserstoffe und festem Katalysator erfolgt und austretende gasförmige oder flüssige Produkte in Sekundärreaktionen an der Katalysatoroberfläche weiter gespalten und/oder konvertiert werden. Die Erfindung dient insbesondere zur stofflichen Verwertung von Braunkohlen und/oder Biomasse und/oder Kunststoffen, wie zum Beispiel Duroplasten und Thermoplasten, und/oder Petrokoks und/oder Ölsande und/oder Ölschiefer in Veredelungsanlagen.The invention relates to a process for the catalytic conversion of solid-like hydrocarbons, in which the solid-like hydrocarbons undergo a grinding, drying, primary and secondary reaction process. In this case, shaped bodies having a body core forming a carrier material are provided as a grinding body, is applied to the catalyst material. The solid hydrocarbons to be reacted and the catalytically active material which is in the form of the shaped bodies are brought into contact with each other. According to the invention, the milling, drying, primary and secondary reaction processes are carried out simultaneously by simultaneously drying and milling the solid, solid-solid reaction of solid organic solids and solid catalyst, and leaving gaseous or liquid products in secondary reactions on the catalyst surface split and / or converted. The invention is used in particular for the recycling of lignite and / or biomass and / or plastics, such as thermosets and thermoplastics, and / or Petrokoks and / or oil sands and / or oil shale in processing plants.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur katalytischen Umsetzung von feststoffartigen Kohlenwasserstoffen, insbesondere zur stofflichen Verwertung von Braunkohlen und/oder Biomasse und/oder Kunststoffen, wie zum Beispiel Duroplasten und Thermoplasten, und/oder Petrokoks und/oder Ölsande und/oder Ölschiefer in Veredelungsanlagen.The The invention relates to a process for the catalytic conversion of solid-like hydrocarbons, in particular for the material Utilization of lignite and / or biomass and / or plastics, such as for example, thermosets and thermoplastics, and / or Petrokoks and / or oil sands and / or oil shale in refineries.

Um Braunkohle stofflich zu verwerten, wurden in der Vergangenheit vier wesentliche Wege aufgezeigt. Der erste Weg ist die Koksherstellung, bei dem unter Inertbedingungen Kokereigas, Teer und Koks anfällt. Hauptprobleme hier sind jedoch die Qualität des anfallenden Kokses und die relativ geringen Mengen an flüssigen und gasförmigen Wertprodukten, da der Prozess eine nachträgliche Inkohlung darstellt, bei dem lediglich Seitenketten der Kohlemoleküle abgetrennt werden und als Produkt anfallen. Bei der Kohleverflüssigung wird Kohle getrocknet, mit Ölen angemaischt und in einem Reaktionsprozess hydriert. Dabei wird die Kohle thermisch gespalten und die entstehenden Radikale werden mit Wasserstoff abgesättigt. Die Produktausbeute ist hier deutlich größer, doch ist die Wirtschaftlichkeit aufgrund benötigten Wasserstoffs und der komplexen Kohleaufbereitung im Vergleich zu Erdöl deutlich im Nachteil. Die bei diesem Prozess entstehenden Öle können als Flüssigprodukt zu Kraftstoff, die Restprodukte zu Koks verarbeitet werden. Die Kohlevergasung und Verwertung des Synthesegases nach Fischer-Tropsch stellt derzeit eines der interessantesten Verfahren dar. So werden in Südafrika moderne Anlagen betrieben (SASOL), um vom Rohstoff Erdöl unabhängig zu sein. Ähnliche Bestrebungen finden derzeit in China statt. Bei der Kohlevergasung wird Kohle mit Wasser und Sauerstoff zu Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Methan und Kohlendioxid (Synthesegasgleichgewicht) umgesetzt. Die anfallenden Gase können dann zum Beispiel zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen (Synthesebenzin) verwendet werden. Bei diesem Prozess handelt es sich damit um ein Verfahren, bei dem die Kohle zu kleinstmöglichen Bauteilen zerlegt und wieder neu zusammengesetzt wird. Speziell bei der Verwertung von eozänen Braunkohlen, die einen hohen Bitumen-Anteil besitzen, ist die Extraktion von Wachsen ein interessantes Verfahren, da hier aus der Braunkohle direkt Produkte mit hoher Wertschöpfung gewonnen werden können. Ein Zerlegen in kleinste Bauteile bleibt hier aus. Stattdessen nutzt man gezielt die Zusammensetzung der Kohle. Nachteilig ist, dass der Großteil der Kohle (nicht extrahierbarer Anteil) thermisch verwertet werden muss (ROMONTA). Betrachtet man die einzelnen Verfahren, so stellt man fest, dass kein Verfahren zur Verfügung steht, welches speziell die Inhaltsstoffe der eozänen Braunkohlen mit einer Ausbeute von höher als 30 Prozent stofflich nutzt. Mit der Extraktion werden weniger als 30 Prozent Wachse gewonnen; mit der Kohlevergasung, Kohleverflüssigung und Koksherstellung wird nicht auf die spezielle bitumenreiche Zusammensetzung als Wertprodukt eingegangen.Around Recycling lignite has been four in the past shown significant ways. The first way is coke making, which produces coking gas, tar and coke under inert conditions. main problems However, here are the quality of the resulting coke and the relatively small amounts of liquid and gaseous Value products, since the process is a subsequent charring represents, in which only side chains of carbon molecules be separated and incurred as a product. In coal liquefaction Coal is dried, mashed with oils and in one Hydrogenated reaction process. The coal is thermally split and the resulting radicals are saturated with hydrogen. The product yield is significantly larger here, but the economy is due to needed hydrogen and complex coal preparation compared to oil clearly at a disadvantage. The oils resulting from this process can be used as a liquid product to fuel the residual products to be processed into coke. The coal gasification and recovery of the Synthetic gas according to Fischer-Tropsch is currently one of the most interesting This is how South Africa operates modern plants (SASOL) to be independent of the raw material of petroleum. Similar Efforts are currently taking place in China. At the coal gasification becomes coal with water and oxygen to carbon monoxide, hydrogen, Methane and carbon dioxide (synthesis gas equilibrium) implemented. The resulting gases can then for example for the production of hydrocarbons (synthetic gasoline). In this Process is a process whereby the coal disassembled to smallest possible components and reassembled again becomes. Especially in the exploitation of Eocene lignites, which have a high bitumen content, is the extraction of Grow an interesting process, since here from the brown coal Direct products with high added value can be obtained can. Disassembly into the smallest components remains here. Instead, one uses targeted the composition of the coal. adversely is that most of the coal (not extractable Share) must be thermally utilized (ROMONTA). If you look at the individual procedures, it is found that no procedure is available, which specifically the ingredients the Eocene lignite with a higher yield than 30 percent uses material. With the extraction will be less gained as 30 percent waxes; with coal gasification, coal liquefaction and coke production is not limited to the special bitumen-rich composition received as value product.

Nicht nur auf dem Gebiet der Braunkohle gibt es Bestrebungen, aus kohlenwasserstoffhaltigen Bestandteilen Wertstoffe zu gewinnen. So wird in der DE 100 49 377 A1 eine katalytische Erzeugung von Dieselöl und Benzinen aus kohlenwasserstoffhaltigen Abfällen und Ölen beschrieben, die aufgrund der Wahl der Katalysatoren und der Verfahrenstechnik mit einer Reaktortemperatur von 350°C auskommt und dadurch eine Dieselausbeute von über 80 Prozent oder eine kombinierte Diesel- und Benzinerzeugung aus Kunststoffen, Abfallölen und Fetten von 65 Prozent Diesel und 15 Prozent Benzin ermöglicht. Die Anlage lässt sich gut dezentral bauen und vereint in dem Katalysator die katalytische Crackung, Stabilisierung und Entchlorung von den Chloranteilen des PVC.Not only in the field of lignite there are efforts to recover valuable materials from hydrocarbon-containing components. So will in the DE 100 49 377 A1 described a catalytic production of diesel oil and gasoline from waste hydrocarbons and oils, which due to the choice of catalysts and the process technology with a reactor temperature of 350 ° C manages and thereby a diesel yield of over 80 percent or a combined diesel and gasoline production from plastics, waste oils and fats of 65 percent diesel and 15 percent gasoline. The plant can be easily decentralized and combines in the catalyst the catalytic cracking, stabilization and dechlorination of the chlorine content of the PVC.

Bei dem Verfahren wird ein Katalysator aus Natriumalumosilikaten in einem Umlaufverdampfer im Kreislauf in einem hochsiedenden Kohlenwasserstoff, wie Thermoöl, Grundöl oder Bunker-C-Öl, verrührt und es werden in dem Reaktorteil unter der Destillationsanlage die Kunststoffe, Fette, Öle und andere kohlenwasserstoffhaltige Abfälle zugegeben. Der Katalysator wird dabei mit den festen Reststoffen als Abfall aus dem Reaktor ausgetragen und muss entsorgt werden. Dieses Verfahren ist jedoch für die Anwendung bei organischen Feststoffen, wie Braunkohle und Biomasse, nur bedingt geeignet und letztlich sowohl hinsichtlich der Kosten als auch der Anzahl der notwendigen Verfahrensschritte zu aufwendig.at The method is a catalyst of sodium aluminosilicates in a circulation evaporator in the circulation in a high-boiling hydrocarbon, like thermal oil, base oil or bunker C oil, stirred and it is in the reactor part under the distillation plant the plastics, fats, oils and other hydrocarbon Waste added. The catalyst is doing with the solid Residues discharged as waste from the reactor and must be disposed of become. However, this method is included with the application organic solids, such as lignite and biomass, only conditionally suitable and ultimately both in terms of cost and the Number of necessary process steps too expensive.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur stofflichen Verwertung von Feststoffen, insbesondere von Braunkohlen und/oder Biomasse und/oder Kunststoffen, wie zum Beispiel Duroplasten und Thermoplasten, und/oder Petrokoks und/oder Ölsande und/oder Ölschiefer zu entwickeln, das die besonderen Eigenschaften dieser Stoffe für eine hohe stoffliche Ausbeute an Wertprodukten nutzt. Dieses Verfahren soll mehrere Prozessschritte zu einem zusammenfassen, wobei der Katalysator von den festen Reststoffen abgetrennt, regeneriert und wiederverwendet werden kann.Of the The invention is therefore based on the object, a method for recycling of solids, in particular lignite and / or biomass and / or plastics, such as thermosets and thermoplastics, and / or petro-cokes and / or oil sands and / or oil shale that has the special properties these substances for a high material yield of value products uses. This method is intended to combine several process steps into one, wherein the catalyst is separated from the solid residues, regenerated and can be reused.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur katalytischen Umsetzung von feststoffartigen Kohlenwasserstoffen gelöst, bei dem die feststoffartigen Kohlenwasserstoffe einen Mahl-, Trocken-, Primärreaktions- und Sekundärreaktionsprozess durchlaufen, wobei als Mahlkörper Formkörper mit einem einen Formkörperkern bildenden Trägermaterial vorgesehen sind, auf dem Katalysatormaterial aufgebracht ist. Das umfasst neben der Aufbringung des Katalysators auf Trägerkörpern aus einem Trägermaterial auch die Möglichkeit, dass das Trägermaterial und Katalysatormaterial identisch und der Mahlkörper vollständig aus Katalysatormaterial geformt ist und somit das Katalysatormaterial beispielsweise in Form von Mahlkugeln vorliegt. Die umzusetzenden feststoffartigen Kohlenwasserstoffe als feste kohlenstoffhaltige Reaktanten und das katalytisch aktive Material, welches in Gestalt von vorzugsweise sphärischen Formkörpern vorliegt, bestehend aus jeweils einem Formkörperkern und dem an der Phasengrenze angebrachtem, katalytisch aktivem Material, werden bei dem Verfahren miteinander in Kontakt gebracht. Erfindungsgemäß laufen der Mahl-, der Trocken-, der Primär- und der Sekundärreaktionsprozess simultan ab, indem der Feststoff simultan getrocknet und gemahlen wird, eine Feststoff-Feststoffreaktion von organischem Feststoff der feststoffartigen Kohlenwasserstoffe und festem Katalysator erfolgt und austretende gasförmige oder flüssige Produkte in Sekundärreaktionen an der Katalysatoroberfläche weiter gespalten und/oder konvertiert werden. Der vorteilhafte simultane Ablauf von Mahl-, Trocken-, Primär- und Sekundärreaktionsprozess ist möglich, da die Mahlkörper mit dem Katalysatormaterial in allen Prozessschritten wirken. Als Sekundärreaktionen können zum Beispiel Reformierungsreaktionen, Wasserstoffübertragungsreaktionen oder durch Entschwefelungskomponenten Hydrotreating-Reaktionen zur Bildung von Schwefelwasserstoff aufgeführt werden.According to the invention, this object is achieved by a process for the catalytic conversion of solid-like hydrocarbons, in which the solid-like hydrocarbons a Mahl-, Tro undergo cken-, primary reaction and secondary reaction process, wherein as a grinding body moldings are provided with a mold body core forming carrier material, is applied to the catalyst material. In addition to the application of the catalyst to support bodies made of a carrier material, this also includes the possibility that the carrier material and catalyst material are identical and the grinding body is completely formed from catalyst material and thus the catalyst material is present, for example, in the form of grinding balls. The solid hydrocarbons to be reacted as solid carbon-containing reactants and the catalytically active material, which is in the form of preferably spherical shaped bodies, each consisting of a shaped core and attached to the phase boundary, catalytically active material are brought into contact with each other in the process. In accordance with the present invention, the milling, drying, primary and secondary reaction processes proceed simultaneously by simultaneously drying and milling the solid, solid-solid reaction of solid organic solids and solid catalyst, and exiting gaseous or liquid products in secondary reactions further split and / or converted at the catalyst surface. The advantageous simultaneous sequence of grinding, drying, primary and secondary reaction process is possible because the grinding media act with the catalyst material in all process steps. As secondary reactions, for example, reforming reactions, hydrogen transfer reactions or desulfurization components hydrotreating reactions to form hydrogen sulfide can be listed.

Vorteilhaft werden bei der Feststoff-Feststoffreaktion von organischem Feststoff, der feststoffartige Kohlenwasserstoffe enthält, mit dem festen Katalysator Teile des organischen Feststoffes mechanisch gemahlen und abgespalten.Advantageous be in the solid-solid reaction of organic solid, containing solids-like hydrocarbons, with the solid catalyst parts of the organic solid mechanically ground and split off.

Als Trägermaterialen für den Katalysator kommen alle Werkstoffe in Frage, wie zum Beispiel Glas, Stahl und Keramik. Als Katalysatormaterial können sowohl Feststoffsäuren als auch Feststoffbasen oder beides zusammen verwendet werden. Besonders bevorzugt wird als Mahlkörper katalytisch aktives Verbundmaterial verwendet, das aus einem Formkörper besteht, der jeweils einen Formkörperkern aus einem Trägermaterial und mindestens eine katalytisch aktive Schicht aufweist, welche Zeolith-Materialien beziehungsweise zeolithbasierte Materialien enthält. Dabei kann die katalytisch aktive Schicht einerseits als geschlossene Schicht vorliegen, andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, dass nur Teilbereiche des Formkörperkerns mit der katalytisch aktiven Schicht versehen werden.When Support materials for the catalyst are all Materials in question, such as glass, steel and ceramics. When Catalyst material can be both solid acids as well as solid bases or both can be used together. Especially The preferred media is a catalytically active composite material used, which consists of a shaped body, respectively a shaped body core of a carrier material and at least one catalytically active layer which Zeolite materials or zeolite-based materials contains. In this case, the catalytically active layer on the one hand exist as a closed layer, on the other hand, but also exists the possibility that only parts of the mold core be provided with the catalytically active layer.

Der Formkörperkern besteht vorzugsweise aus einem metallischen oder keramischen Trägermaterial oder einem Gemisch aus beidem. Der Formkörperkern kann auch aus Glas, zum Beispiel in Form von Glaskugeln, bestehen. Die mindestens eine katalytisch aktive Schicht besteht bevorzugt aus einem aciden Zeolith oder aciden zeolithbasierten Materialien. In einer Ausführungsvariante enthält die katalytisch aktive Schicht neben den zeolithbasierten Materialien weitere Katalysatorkomponenten, die zur Steuerung der Sekundärreaktionen aufgebracht sind, insbesondere Hydrotreatingkatalysatoren oder Reformierkatalysatoren.Of the Shaped core preferably consists of a metallic or ceramic carrier material or a mixture of in which. The molded core may also be made of glass, for example in the form of glass balls. The at least one catalytic active layer is preferably an acidic zeolite or acidic zeolite-based materials. In a variant contains the catalytically active layer next to the zeolite-based Materials include other catalyst components used to control the Secondary reactions are applied, in particular hydrotreating catalysts or reforming catalysts.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Trägermaterial dicht ausgebildet. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Trägermaterial jedoch porös, bevorzugt makroporös, ausgebildet. Der Vorteil der porösen Ausbildung des Trägermaterials besteht darin, dass der Trägerkörper beziehungsweise der Formkörperkern Vertiefungen aufweist, wodurch die Abrasion des in den Vertiefungen sitzenden Katalysators vermindert wird, da der Katalysator in den Vertiefungen bei Mahlkörperkontakten unberührt bleibt.In An embodiment of the invention is the carrier material tightly formed. In a particularly advantageous embodiment However, according to the invention, the carrier material is porous, preferably macroporous, formed. The advantage of the porous Forming the carrier material is that the Carrier body or the shaped body core Having depressions, whereby the abrasion of the in the wells sitting catalyst is reduced because the catalyst in the Wells remain untouched at Mahlkörperkontakten.

Das Aufbringen der katalytisch aktiven zeolithischen beziehungsweise zeolithbasierten Schicht, bestehend aus Zeolithtypen wie FAU, LTA, MFI im Einzelnen oder deren Mischungen, kann durch verschiedene Verfahren, wie zum Beispiel das sogenannte Coating (Dipp-, Slurry- oder Spin-Coating), oder aber durch Aufkristallisation auf der externen Trägeroberfläche erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsvariante erfolgt das Aufbringen der katalytisch aktiven Schicht, indem

  • a) eine Reaktionsmischung angefertigt wird, die eine molare Zusammensetzung von a1Na2O:a2K2O:bAl2O3:10SiO2:1500H2O, wobei a1 + a2 = 90, a1 = 9 oder 20 und b = 0,125 bis 3 aufweist,
  • b) das unbeschichtete Trägermaterial des Formkörperkerns in die Reaktionsmischung gelegt wird,
  • c) das Trägermaterial in der Reaktionsmischung evakuiert wird, so dass das Trägermaterial vollständig von Reaktionsmischung umgeben ist,
  • d) in einem Kristallisationsschritt der Zeolith auf der Oberfläche des Trägermaterials synthetisiert wird und
  • e) eine Produktentnahme erfolgt.
The application of the catalytically active zeolitic or zeolite-based layer consisting of zeolite types such as FAU, LTA, MFI in detail or mixtures thereof, by various methods, such as the so-called coating (dipping, slurry or spin coating), or by recrystallization on the external support surface. In a preferred embodiment, the application of the catalytically active layer by
  • a) a reaction mixture is prepared which has a molar composition of a 1 Na 2 O: a 2 K 2 O: bAl 2 O 3 : 10SiO 2 : 1500H 2 O, where a 1 + a 2 = 90, a 1 = 9 or 20 and b = 0.125 to 3,
  • b) the uncoated carrier material of the shaped body core is placed in the reaction mixture,
  • c) the carrier material is evacuated in the reaction mixture, so that the carrier material is completely surrounded by reaction mixture,
  • d) in a crystallization step, the zeolite is synthesized on the surface of the support material, and
  • e) a product removal takes place.

Bevorzugt ist für a1 ein Wert im Bereich zwischen 60 bis 85 und für b ein Bereich von 1 bis 2,5 vorgesehen. Besonders bevorzugt ist für a1 ein Wert von 70 und für b ein Wert von 1,6 vorgesehen.For a 1, a value in the range between 60 to 85 and for b a range from 1 to 2.5 is preferred see. Particular preference is given to a value of 70 for a 1 and a value of 1.6 for b.

Die Mahlkörper können verschiedenartig, zum Beispiel kugelförmig, zylinderförmig oder als Ovale, ausgebildet sein. Aufgrund der Ausbildung des Katalysators als Einheit von Mahlkörper und Katalysatormaterial besteht die Möglichkeit, den Katalysator vorteilhaft im Kreislauf zu führen. Die Trennung der Reaktionsprodukte erfolgt in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens in einem Abscheider ohne zusätzlichen Einsatz von Stoffen. Zur Steuerung der Primär- und Sekundärreaktionen können vorteilhaft Inert- oder Reaktionsgase, insbesondere Wasserdampf und/oder Methanol und/oder Wasserstoff, verwendet werden.The Grinding media can be varied, for example spherical, cylindrical or oval be. Due to the formation of the catalyst as a unit of grinding media and catalyst material is possible, the catalyst advantageous to lead in the circulation. The separation of the reaction products takes place in an advantageous embodiment of the method in one Separator without additional use of substances. For controlling the primary and secondary reactions can advantageous inert or reactive gases, in particular water vapor and / or methanol and / or hydrogen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:Further Details, features and advantages of the invention will become apparent the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1: eine Prinzipdarstellung eines Drehrohrreaktors mit innerer Schnecke, 1 FIG. 2: a schematic representation of a rotary tube reactor with internal screw, FIG.

2: eine schematische Darstellung eines Kombi-Reaktors mit Trocknung und Siebung an einem Antrieb, 2 : a schematic representation of a combined reactor with drying and screening on a drive,

3: ein Schema zur Stofftrennung durch Kondensation nach dem Reaktor, 3 : a scheme for material separation by condensation after the reactor,

4: einen prinzipiellen Weg zu den katalytisch aktiven Materialien, 4 : a principal route to the catalytically active materials,

5: ein Röntgendiffraktogramm für die Aufkristallisation von einer FAU-Zeolithstruktur auf Keramik-Formkörpern und 5 : An X-ray diffraction pattern for the crystallization of a FAU zeolite structure on ceramic moldings and

6: Röntgendiffraktogramme für die Aufkristallisation von einer templathaltigen MFI-Zeolithstruktur auf Glas-Formkörpern in Abhängigkeit der Synthesezeit. 6 X-ray diffractograms for the crystallization of a templated MFI zeolite structure on glass moldings as a function of the synthesis time.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachfolgend näher am Beispiel der stofflichen Verwertung von eozänen Braunkohlen erläutert werden, ohne die Erfindung darauf einzuschränken.The inventive method will be described in more detail below the example of the recycling of Eocene lignite be explained without limiting the invention thereto.

Um die Grundidee des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verdeutlichen, soll eine Parallele zur Erdölaufarbeitung gezogen werden. Bei der Erdölaufarbeitung wurde erreicht, dass mit Hilfe von Katalysatoren die schwer siedenden Bestandteile in leicht siedende Bestandteile gespalten (gecrackt) werden, so dass eine höhere Ausbeute an Grundstoffen für die chemische Industrie und für Kraftstoffe gewonnen werden konnten. Das katalytische Cracken (FCC) bzw. das Hydro-Cracken löste das bislang übliche Verfahren der thermischen Spaltung ab. Auf dem Kohlesektor ist die Entwicklung beim thermischen Cracken (Kohleverflüssigung) stehen geblieben. Es ist jedoch offensichtlich, dass der Einsatz von Crack-Katalysatoren zu einer ähnlichen Entwicklung wie beim Erdöl-Cracken führen kann. Verschiedene Untersuchungen stellten zwar eine katalytische Wirkung bei der Kohlevergasung fest, doch hinsichtlich einer Spaltung unter Inertbedingungen oder milden Reaktivbedingungen (unter Wasserstoff, Methanol, aber keinem beziehungsweise einem geringen Anteil Sauerstoff) mit dem Ziel einer stofflichen Verwertung liegen keine industriell tauglichen Ergebnisse vor. Dies liegt an dem Problem, dass die katalytisch aktive Substanz Kohlebestandteile spaltet, dann aber inaktiv auf den Reststoffen zurückbleibt, so dass der Kontakt zu weiterem spaltfähigem Material verwährt wird. Bei einem Verfahren zum katalytischen Spalten von Braunkohlen soll daher auf die Erneuerung der Grenzfläche Kohle/Katalysator eingegangen werden. Die stoffliche Verwertung von Braunkohlen und/oder Biomasse und/oder Kunststoffen, wie zum Beispiel Duroplasten und Thermoplasten, und/oder Petrokoks und/oder Ölsande und/oder Ölschiefer auf der Basis der katalytischen Spaltung und unter der Verwendung geeigneter Reaktions- beziehungsweise Inertgase als Atmosphäre ist Gegenstand des Verfahrens. Da gerade Braunkohle einen geringen Inkohlungsgrad und damit lediglich ein- bis zweifach kondensierte Aromaten mit viel aliphatischen Resten aufweist, ist eine hohe Produktausbeute zu erwarten. Steinkohle hingegen, die einen höheren Inkohlungsgrad aufweist, ist schwerer spaltbar. Das Verfahren kann von der Braunkohle auf nachwachsende Rohstoffe und das Recycling von Kunststoffen, Petrokoksbestandteilen und/oder Ölsandbestandteilen und/oder Ölschieferbestandteilen übertragen werden, da auch hier Material mit einem relativ geringen Inkohlungsgrad (zum Beispiel HC-Verhältnis > 0,8) vorliegt.Around the basic idea of the method according to the invention to clarify, should be a parallel to crude oil processing to be pulled. In the oil refurbishment was achieved that with the help of catalysts, the heavy boiling components be split (cracked) into low-boiling constituents, so that a higher yield of raw materials for the chemical industry and for fuels could. Catalytic cracking (FCC) or hydrocracking dissolved the hitherto customary method of thermal cleavage from. On the coal sector is the development of thermal cracking (Coal liquefaction) have stopped. However, it is obvious that the use of cracking catalysts to a similar Development as in petroleum cracking can lead. Although various studies have a catalytic effect at the coal gasification, but in terms of a split under Inert conditions or mild reactive conditions (under hydrogen, Methanol, but no or a small proportion of oxygen) with the aim of a material recycling are none industrially suitable results. This is due to the problem that the catalytic active substance carbon components splits, but then inactive the residual material remains, so that the contact to further fissile material is prevented. At a Process for the catalytic cracking of lignite should therefore on renewal of the carbon / catalyst interface become. The recycling of lignite and / or biomass and / or plastics, such as thermosets and thermoplastics, and / or Petrokoks and / or oil sands and / or oil shale based on catalytic cleavage and using suitable reaction or inert gases as the atmosphere is the subject of the proceedings. As just brown coal a low level of coalification and thus only one to two times condensed aromatics with has many aliphatic radicals, is a high product yield expected. Hard coal, on the other hand, which has a higher degree of coalification, is more difficult to split. The process can start from the lignite Renewable raw materials and the recycling of plastics, Petrokoksbestandteilen and / or oil sand constituents and / or oil shale constituents Here, too, material with a relatively low level of coalification (For example, HC ratio> 0.8) is present.

Das Funktionsprinzip ist analog dem des katalytischen Crackens von Erdöl. Da Kohle im Gegensatz zu Erdöl einen Feststoff darstellt, muss jedoch ein anderes, neuartiges Reaktorkonzept gewählt werden. Folgende Aufgaben müssen beim Verfahren gelöst werden: Pyrolyseprozess

  • a) Betrieb unter Inert- beziehungsweise Reaktionsgasbedingungen (Stickstoff, Methanol, Wasserstoff),
  • b) Förderung von Feststoffen im Reaktor (kontinuierlicher Betrieb),
  • c) stetige Erneuerung der Kontaktfläche Kohle/Katalysator (simultaner Mahlprozess),
  • d) Zerkleinerung des Feststoffs,
  • e) Abtrennung des Wassers aus dem Koks,
  • f) Abtrennung der Produkte,
  • g) mögliche Abtrennung Restkoks/Katalysator über ein Sieb (zum Beispiel Rollensieb am Reaktorende, gekoppelt mit dem Drehrohr) und
  • h) mögliche Vortrocknung der Kohle in einem vorgelagerten Drehrohrofen ohne Katalysator, der gegebenenfalls ebenfalls an den Antrieb des Reaktors gekoppelt ist.
The operating principle is analogous to that of the catalytic cracking of petroleum. Since coal, in contrast to crude oil represents a solid, but a different, novel reactor concept must be selected. The following tasks have to be solved during the process: Pyrolysis process
  • a) operation under inert or reaction gas conditions (nitrogen, methanol, hydrogen),
  • b) conveying of solids in the reactor (continuous operation),
  • c) continuous renewal of the contact surface coal / catalyst (simultaneous grinding process),
  • d) comminution of the solid,
  • e) separation of the water from the coke,
  • f) separation of the products,
  • g) possible separation of residual coke / catalyst via a screen (for example, roller screen at the reactor end, coupled with the rotary tube) and
  • h) possible pre-drying of the coal in an upstream rotary kiln without catalyst, which is optionally also coupled to the drive of the reactor.

Als Reaktor, der diesen Bedingungen gerecht wird, bietet sich zum einen ein Wirbelschichtreaktor, ein Kugel-Mühlen-Reaktor, ein Drehrohrofen (mit Mahlkugeln) oder ein Kugelkreislaufreaktor an. Die Varianten zeichnen sich hinsichtlich ihrer zusätzlichen mechanischen Kontaktierungen und durch Mischung von Katalysator (ist auf den Kugeln aufgebracht) und Kohle sowie der leichten Abtrennung beider Feststoffe aus. Eine Prinzipdarstellung eines Drehrohrreaktors mit innerer Schnecke ist in 1 skizziert, wobei ein derart aufgebauter Laborreaktor ursprünglich für das Recycling von Elektronikschrott, jedoch ohne Katalysator, entwickelt wurde. Die 2 und 3 zeigen den Verfahrensablauf schematisch. Über eine Schleuse werden kontinuierlich Feststoffe und Kugeln, die mit dem Katalysator beschichtet werden sollen, in den Reaktor eingebracht. Im Reaktorinneren kann sich eine Förderschnecke befinden, die das Material in Richtung Reaktorausgang fördert. Es bildet sich ein segregiertes System aus, bei dem die Gasphase als Strömungsrohr und die Feststoffphase als Rührkessel betrachtet werden kann. Der eigentliche Crackprozess findet dabei an der Oberfläche des Katalysators statt, der auf die Kugeloberfläche, zum Beispiel auf Glaskugeln, aufgebracht ist. Der Vorteil hierbei besteht in der zusätzlich eingebrachten mechanischen Energie, die zu einer erneuerbaren, intensiven Ausbildung einer Grenzfläche zwischen Kohle/Katalysator führt. Am Reaktorausgang werden ebenfalls über eine Schleuse das feste Restprodukt (Asche, Koksanteile), die Katalysatorkugeln und Reaktionsgase ausgebracht. Günstige Voraussetzungen für die Trennung von Koks und Katalysator liegen insbesondere dann vor, wenn die kohlenstoffhaltigen Materialien, die umgesetzt werden sollen, einerseits und die die zeolithbasierten Materialien enthaltenden Formkörper (zum Beispiel Katalysatorkugeln) andererseits durch unterschiedliche Größe und/oder Dichte charakterisiert sind. Die Trennung Koks/Katalysator kann mit Hilfe eines an den Reaktor gekoppelten Rollensiebs erfolgen, so dass kein separater Antrieb nötig ist. Die Katalysatorkugeln können anschließend regeneriert und erneut dem Reaktor zugeführt werden. Das System ähnelt damit einem Drehrohrofen, wie er in der Baustoffindustrie üblich ist. Für Kohlezudosierung und Koks-/Ascheaustrag werden Schleusen verwendet. Inertgase (gegebenenfalls auch Reaktionsgase) werden im Schleusensystem eingebracht (Spülung), so dass keine gebildeten Gase entweichen können.As a reactor that meets these conditions, on the one hand offers a fluidized bed reactor, a ball-mill reactor, a rotary kiln (with grinding balls) or a ball-and-cage reactor. The variants are characterized in terms of their additional mechanical contact and by mixing of catalyst (is applied to the balls) and coal and the easy separation of both solids. A schematic diagram of a rotary tube reactor with internal screw is in 1 sketched, with such a constructed laboratory reactor was originally developed for the recycling of electronic waste, but without a catalyst. The 2 and 3 show the process flow schematically. Via a lock, solids and spheres which are to be coated with the catalyst are continuously introduced into the reactor. Inside the reactor there may be a screw conveyor, which conveys the material in the direction of the reactor outlet. It forms a segregated system, in which the gas phase can be regarded as a flow tube and the solid phase as a stirred tank. The actual cracking process takes place on the surface of the catalyst, which is applied to the spherical surface, for example on glass beads. The advantage here is the additionally introduced mechanical energy, which leads to a renewable, intensive formation of an interface between coal / catalyst. At the reactor outlet, the solid residual product (ash, coke fractions), the catalyst spheres and reaction gases are also discharged via a lock. Favorable conditions for the separation of coke and catalyst are present in particular when the carbonaceous materials to be reacted, on the one hand, and the moldings containing the zeolite-based materials (for example catalyst spheres), on the other hand, are characterized by different size and / or density. The separation of coke / catalyst can take place with the aid of a roller screen coupled to the reactor, so that no separate drive is necessary. The catalyst balls can then be regenerated and fed back to the reactor. The system resembles a rotary kiln, as is common in the building materials industry. For coal metering and coke / ash discharge locks are used. Inert gases (possibly also reaction gases) are introduced into the lock system (flushing), so that no gases formed can escape.

Einfluss des Reaktionsgases auf die PyrolyseInfluence of the reaction gas on the pyrolysis

Aus der Literatur ist bekannt, dass das Reaktionsgas einen entscheidenden Einfluss auf die Umsetzung von Kohle besitzt. Das bedeutet, dass – analog zum reinen Pyrolyseprozess unter Inertgasatmosphäre – der Einfluss der Reaktionsatmosphäre auf die Ausbeute an Wertprodukt einen deutlichen Einfluss hat. Als mögliche Gase können zum Beispiel Wasserdampf, Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Methanol dienen. Sekundärreaktionen (wie Crackprozesse der austretenden flüchtigen Stoffe, Isomerisierungen und Alkylierungen und so weiter) können zu einem olefinreicheren und verzweigtkettigeren Produktspektrum beitragen (höhere Oktanzahl). Der Braunkohlenteer wird damit simultan zu der Primärspaltung zu niedermolekularen höherwertigen Produkten umgesetzt. Prozesswasser vermindert bei der Reaktion die Desaktivierung (Koksbildung) und führt nach einer Kondensation zu einer Trennung der wasserlöslichen, der wasserunlöslichen und der Gasprodukte. Der eingesetzte Rohstoff muss damit nicht vollständig getrocknet werden, wodurch Energie eingespart wird. Der Trennungsaufwand wird durch die Dreiphasentrennung vermindert. Der Einsatz eines externen zusätzlichen Trennmittels kann entfallen. Der Reaktor kann als Energiezufuhr (die Spaltung läuft endotherm ab) die Regeneration der Katalysatorkugeln nutzen. Dabei wird der Koks, der entweder auf und in den Katalysatormahlkörpern vorhanden ist, oder der gebildete Koks, der als Feststoff mit den Katalysatormahlkörpern als feiner Feststoff aus dem Reaktor ausgetragen wird, in einem Regenerator verbrannt. Idealerweise wird der Reaktor dadurch autotherm betrieben. Eine Regelung, bei der entsprechend der autothermen Fahrweise viel Koks in den Reaktor zugeführt wird, ist vorzusehen (Regenerator ist oben nicht eingezeichnet). Eine Beheizung kann alternativ auch über eine Verbrennung der Pyrolysegase, aber auch extern über Erdgas und -öl erfolgen. Als Produkte fallen beim Einsatz von bitumenreicher Braunkohle vor allem Kohlenwasserstoffe im Bereich C1 bis C8 und Koks an, wie in den Tabellen 1 und 2 gezeigt wird, wobei in Tabelle 1 die Stoffanteile der Produkte bei eingesetzter Braunkohle ohne Katalysator und in Tabelle 2 die Produkte bei eingesetzter Braunkohle mit Katalysator jeweils unter Inertbedingungen dargestellt sind. Tabelle 1: Stoffanteil der Produkte bei eingesetzter Braunkohle ohne Katalysator unter Inertbedingungen Stoff Rohbraunkohle Anteil 1 Wasser 0,55 BTX-Aromate 0,011 Phenole/Cresole < 0,001 Naphtha 0,003 Olefine < 0,001 Koks 0,25 Rest 0,185 Tabelle 2: Stoffanteil Produkte/eingesetzter Braunkohle mit Katalysator unter Inertbedingungen Stoff Rohbraunkohle Anteil 1 Wasser 0,55 BTX-Aromate 0,096 Phenole/Cresole 0,0046 Naphtha 0,0162 Olefine 0,004 Koks 0,254 Rest 0,0752 It is known from the literature that the reaction gas has a decisive influence on the conversion of coal. This means that - analogous to the pure pyrolysis process under an inert gas atmosphere - the influence of the reaction atmosphere on the yield of desired product has a significant influence. As possible gases, for example, steam, hydrogen, carbon monoxide and methanol can serve. Secondary reactions (such as cracking processes of the exiting volatiles, isomerizations and alkylations and so on) can contribute to a more olefinic and branched chain product spectrum (higher octane number). The lignite coal tar is thus simultaneously converted to the primary cleavage to low molecular weight higher value products. Process water reduces the deactivation (coke formation) in the reaction and, after condensation, leads to a separation of the water-soluble, the water-insoluble and the gas products. The raw material used does not have to be dried completely, which saves energy. The separation effort is reduced by the three-phase separation. The use of an external additional release agent can be omitted. The reactor can use the regeneration of the catalyst balls as energy supply (the cleavage proceeds endothermically). In this case, the coke, which is either present on and in the catalyst milling bodies, or the coke formed, which is discharged as a solid with the Katalysatormahlkörpern as a fine solid from the reactor, burned in a regenerator. Ideally, the reactor is thereby operated autothermally. A regulation in which a lot of coke is fed into the reactor according to the autothermal mode of operation is to be provided (regenerator is not shown above). Alternatively, heating can also take place via combustion of the pyrolysis gases, but also externally via natural gas and oil. Hydrocarbons in the range of C1 to C8 and coke fall as products when using bitumen-rich lignite in particular, as shown in Tables 1 and 2, wherein in Table 1, the proportions of the products used with lignite without catalyst and Table 2 in the products used lignite with catalyst are each shown under inert conditions. Table 1: Substance content of the products with lignite used without catalyst under inert conditions Fabric raw lignite Share 1 water 0.55 BTX aromatics 0.011 Phenols / Cresole <0.001 naphtha 0,003 olefins <0.001 coke 0.25 rest 0.185 Table 2: Substance share of products / brown coal used with catalyst under inert conditions Fabric raw lignite Share 1 water 0.55 BTX aromatics 0.096 Phenols / Cresole 0.0046 naphtha 0.0162 olefins 0,004 coke 0,254 rest 0.0752

Die Produkte entstehen entweder durch die Primär- und Sekundärreaktionen. Weiterhin entstehen sauerstoffhaltige Verbindungen, wie Phenole und Cresole, wie aus Tabelle 2 entnommen werden kann. Damit liegen wasserlösliche sauerstoffhaltige Verbindungen und reine Kohlenwasserstoffe und Koks als Nebenprodukt nebeneinander vor. Dies entspricht einer Disproportionierung der Kohle. Wird der Koks für weitere Schritte verwendet, so weist dieser durch den Crackprozess eine geringe Restfeuchte und aufgrund des kombinierten Mahlprozesses eine feinkörnige Struktur auf, so dass er unter anderem direkt bei der Flugstaubwolkenvergasung zu Synthesegas oder zur energetischen Nutzung weiter verwendet werden kann. Eine spezielle Aufarbeitung kann entfallen.The Products are produced either by the primary and secondary reactions. Furthermore, oxygen-containing compounds, such as phenols, are formed and cresols, as can be seen from Table 2. That lie water-soluble oxygenated compounds and pure Hydrocarbons and coke by-product side by side. This corresponds to a disproportionation of the coal. Will the coke used for further steps, this points through the Cracking a low residual moisture and due to the combined milling process a fine-grained structure on, so he among other things directly at the flue gas cloud gasification to syngas or to energetic use can continue to be used. A special one Workup can be omitted.

Das beschriebene Verfahren weist damit neben einer hohen Ausbeute an Reaktionsprodukten bei der katalytischen Umsetzung von feststoffartigen Kohlenwasserstoffen viele weitere Vorteile auf. Die Prozessschritte (Mahlen, primäres Cracken, Sekundärreaktionen, Trocknen) laufen kombiniert in einem Reaktor ab. Die Reaktionsprodukte können leicht in Grobfraktionen aufgetrennt werden. Der Einsatz von teurem Wasserstoff (wie bei der Kohlehydrierung nach Bergius-Pier) kann entfallen. Separat ablaufende Arbeitsschritte für die Kohleaufbereitung, für die Vergasung oder Verbrennung können durch dieses Verfahren ersetzt werden, da verarbeitungsfähiger Pyrolysekoks anfällt. Damit kann ein wirtschaftlicher Erfolg durch die Generierung von Wertprodukten, aber auch durch das simultane, nebenbei ablaufende Aufbereiten der Kohle zu energetisch höherwertigem Koks generiert werden.The described method thus indicates in addition to a high yield Reaction products in the catalytic conversion of solid-like Hydrocarbons have many more benefits. The process steps (Grinding, primary cracking, secondary reactions, Drying) run combined in a reactor. The reaction products can be easily separated into coarse fractions. Of the Use of expensive hydrogen (as in the coal hydrogenation after Bergius Pier) can be omitted. Separate process steps for coal processing, for gasification or Combustion can be replaced by this method, since processable pyrolysis coke is obtained. This can be an economic success through the generation of value-added products, but also by the simultaneous, incidental processing of the Coal can be generated to higher energy coke.

Katalysatorentwicklungcatalyst development

Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass mit Hilfe eines sauren Katalysators (anlog zum Cracken von Erdöl) eine geringere Zersetzungstemperatur erreicht werden kann. Die Crackkatalysatoren müssen bezüglich ihrer Katalysatoreigenschaften auf die entsprechende Braunkohle und/oder Biomasse und/oder die entsprechenden Kunststoffe (wie zum Beispiel Duroplasten und Thermoplasten) und/oder Petrokoks und/oder Ölsande und/oder Ölschiefer abgestimmt werden. Wie bereits im Zusammenhang mit dem Pyrolyseprozess erläutert, muss der Katalysator von der Restkohle beziehungsweise den festen Rückständen abgetrennt werden. Dazu empfiehlt es sich, dass der Katalysator auf Kugeln beziehungsweise Mahlkörpern aufgebracht wird, die dann am Ende des Reaktors regeneriert und zurück in den Reaktor geführt werden können (Kugelkreislauf). Der Katalysator kann neben den sauren und/oder basischen Gruppen auch katalysierende Metalle und/oder Metalloxide oder andere katalytisch aktive Substanzen aufweisen. Die Porengeometrie, Morphologie und Elementverteilung in der Katalysatorschicht und den Kristalliten, kann entsprechend den Bedürfnissen angepasst werden. Als Katalysatorträgermaterialen kommen alle Werkstoffe in Frage (zum Beispiel Glas, Stahl, Keramik). Randbedingung ist, dass diese bei der Regeneration beständig gegen eine Temperatur von größer als 350°C unter Wassereinfluss sind. Eine mehrschichtige Aufbringung von unterschiedlichen Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften auf dem Trägermaterial kann erfolgen (Primärschicht, Katalysatorschicht 1, Katalysatorschicht 2 und so weiter). Neben kugelförmigen Trägern können auch andere Formen verwendet werden, zum Beispiel Zylinder, Ovale und so weiter. Die Kugelgröße sollte dem Reaktortyp angepasst sein (Drehrohrofen mit Mahlkörpern ca. 0,1 bis 15 Zentimeter, Kugelmühlenreaktor ca. 0,1 bis 10 Millimeter, Wirbelschichtreaktor 0,05 bis 0,15 Millimeter). Die Trägerkörper können Vertiefunge aufweisen (0–50%, vorzugsweise 1–20% des Trägerkörperdurchmessers), so dass die Abrasion vermindert wird, da der Katalysator in den Vertiefungen unberührt bei Kugelkontakten bleibt (Golfball).Our own investigations have shown that with the help of an acidic catalyst (analogous to the cracking of petroleum) a lower decomposition temperature can be achieved. The cracking catalysts must be matched in terms of their catalyst properties to the corresponding lignite and / or biomass and / or the corresponding plastics (such as thermosets and thermoplastics) and / or Petrokoks and / or oil sands and / or oil shale. As already explained in connection with the pyrolysis process, the catalyst must be separated from the residual coal or the solid residues. For this purpose, it is recommended that the catalyst is applied to balls or grinding media, which can then be regenerated at the end of the reactor and fed back into the reactor (ball circulation). In addition to the acidic and / or basic groups, the catalyst may also be catalyzing metals and / or metal oxides or other catalytically active substances. The pore geometry, morphology and element distribution in the catalyst layer and the crystallites can be adjusted according to needs. Suitable catalyst support materials are all materials (for example glass, steel, ceramics). The boundary condition is that they are resistant to a temperature greater than 350 ° C under water during regeneration. A multilayer application of different layers with different properties on the carrier material can take place (primary layer, catalyst layer 1, catalyst layer 2 and so on). In addition to spherical supports, other shapes may also be used, for example cylinders, ovals and so on. The ball size should be adapted to the reactor type (rotary kiln with grinding media about 0.1 to 15 centimeters, ball mill reactor about 0.1 to 10 millimeters, fluidized bed reactor 0.05 to 0.15 millimeters). The carrier bodies may have depressions (0-50%, preferably 1-20% of the carrier body diameter), so that the abrasion is reduced since the catalyst in the depressions remains untouched by ball contacts (golf ball).

Besonders geeignet als Mahlkörper sind die im Folgenden beschriebenen katalytisch wirkenden sphärischen Körper, die unter anderem auch zur Umsetzung von festen Materialien geeignet sind. Üblicherweise werden in der Heterogenenkatalyse Materialien eingesetzt, bei denen Katalysatoren und reagierende Medien in verschiedenen Phasen, zum Beispiel wenn der Katalysator fest und die Reaktanten in einer fluiden Phase, üblicherweise als Gas, vorliegen. So werden auch Zeolithe als feste Materialien sowohl als acide oder basische Katalysatoren in vielen Reaktionen eingesetzt. Diese Zeolithe besitzen aktive Zentren, die an das Aluminium des Zeolith-Netzwerkes gebunden sind. Zeolithe bestehen aus einer mikroporösen Gerüststruktur, die aus AlO4- und SiO4-Tetraedern aufgebaut ist. Dabei sind die Aluminium- und Siliziumatome untereinander über Sauerstoffatome verbunden. Je nach Strukturtyp ergibt sich dadurch eine Struktur aus gleichförmigen Poren und/oder Kanälen, in denen Stoffe adsorbiert/katalysiert werden können. Diese Zentren sind nach der Hydrothermalsynthese des Zeoliths meist von einem Natriumion belegt. Das Natrium wird später beispielsweise gegen Ammonium ausgetauscht, welches anschließend durch Kalzinierung entfernt wird, so dass Lewis- und Brönstedtsäuren gebildet werden, die wiederum durch andere Kationen ausgetauscht werden können, insbesondere mit solchen, die über katalytische Wirkungen verfügen. Üblicherweise fallen die Zeolithe in der Synthese als feinkristalline Pulver an, die weder in Gas/Fest- noch in Fest/Fest-Reaktionen eingesetzt werden können, da hohe Druckverluste beziehungsweise eine Trennung des Katalysators von den Reaktanten nur schwer möglich ist. Um bei Adsorptions-/Katalyseschritten einen hohen Druckverlust in einer Katalysatorschicht zu vermeiden, werden die Zeolithe durch Formgebungsprozesse in größere geometrische Körperpellets, Stränge und Monolithe umgewandelt. Um jedoch in Fest/Fest-Reaktionen eingesetzt werden zu können, müssen die Zeolithe über eine genügende Festigkeit verfügen. Wünschenswert in Bezug auf die vorliegende Erfindung wären auch noch weitere Eigenschaften, so zum Beispiel eine Mahl- oder Mischwirkung, die eine Fest/Fest-Reaktion befördern könnte. Als Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung wird ein Material bereitgestellt, das durch die spezielle Anordnung und den Verbund des Katalysators mit einem geeigneten Träger sowohl die katalytische Funktion übernehmen kann, gut abtrennbar ist und noch eine unterstützende Funktion für den Mahl- und Mischeffekt der reagierenden Stoffe hat. Die Produkte können dabei auch als Gas oder Flüssigkeit anfallen. Beispiele für derartige Formkörper wären acide Zeolithe oder acide zeolithische Materialien auf keramischen oder metallischen Formkörpern beziehungsweise Gemischen davon, die dicht oder auch porös, vorzugsweise makroporös, sein können. Das Aufbringen kann durch verschiedene Verfahren, wie zum Beispiel das sogenannte Coating (Dipp-, Slurry- oder Spin-Coating), oder aber durch Aufkristallisation auf der externen Oberfläche erfolgen.Particularly suitable as grinding media are the catalytically active spherical bodies described below, which are also suitable, inter alia, for the reaction of solid materials. Usually, in heterogeneous catalysis, materials are used in which catalysts and reacting media are in different phases, for example when the catalyst is solid and the reactants are in a fluid phase, usually as a gas. Thus, zeolites are also used as solid materials both as acidic or basic catalysts in many reactions. These zeolites have active sites attached to the aluminum of the zeolite network. Zeolites consist of a microporous framework structure composed of AlO 4 and SiO 4 tetrahedra. The aluminum and silicon atoms are connected to one another via oxygen atoms. Depending on the type of structure, this results in a structure of uniform pores and / or channels in which substances can be adsorbed / catalyzed. These centers are mostly occupied by a sodium ion after the hydrothermal synthesis of the zeolite. The sodium is later exchanged, for example, with ammonium, which is subsequently removed by calcining to form Lewis and Brönsted acids, which in turn can be exchanged with other cations, especially those having catalytic effects. The zeolites usually form in the synthesis as finely crystalline powders, which can be used neither in gas / solid nor in solid / solid reactions, since high pressure losses or separation of the catalyst from the reactants is difficult. In order to avoid high pressure loss in a catalyst layer during adsorption / catalysis steps, the zeolites are transformed by shaping processes into larger geometric body pellets, strands and monoliths. However, in order to be used in solid / solid reactions, the zeolites must have sufficient strength. Desirable with respect to the present invention would also be other properties, such as a milling or mixing action, that could promote a solid / solid reaction. As an embodiment of the present invention, a material is provided, which can take over both the catalytic function by the special arrangement and the combination of the catalyst with a suitable carrier, is easily separable and still has a supporting function for the grinding and mixing effect of the reactants , The products can also be produced as gas or liquid. Examples of such shaped bodies would be acidic zeolites or acidic zeolitic materials on ceramic or metallic moldings or mixtures thereof, which may be dense or porous, preferably macroporous. The application can be carried out by various methods, such as the so-called coating (dipping, slurry or spin-coating), or by recrystallization on the external surface.

Das Schema in 4 gibt den prinzipiellen Weg zu den katalytisch aktiven Materialien an. Nachfolgend soll dies anhand eines Beispiels näher erläutert werden:
Hergestellt werden die Verbundmaterialien, bestehend aus keramischen Trägerkörpern mit FAU-Zeolith (Typ X und/oder Typ Y) und/oder Zeolith Typ A und/oder Typ P-Schicht, indem eine Reaktionsmischung mit der molaren Zusammensetzung im Allgemeinen von aMe2O:bAl2O3:cSiO2:dH2O hergestellt wird, wobei „Me” Alkalimetallkationen darstellen, bevorzugt Natrium und/oder Kalium, und wobei
a eine Zahl im Bereich von 0,8 bis 150,
b eine Zahl im Bereich von 0,125 bis 3,
c eine Zahl im Bereich von 1,3 bis 20 und
d eine Zahl im Bereich von 0 bis 3000 ist.
The scheme in 4 indicates the principal route to the catalytically active materials. This will be explained in more detail below with reference to an example:
The composite materials consisting of ceramic support bodies with FAU zeolite (type X and / or type Y) and / or zeolite type A and / or type P layer are prepared by reacting a reaction mixture having the molar composition generally of aMe 2 O: bAl 2 O 3 : cSiO 2 : dH 2 O where "Me" represents alkali metal cations, preferably sodium and / or potassium, and wherein
a is a number in the range of 0.8 to 150,
b is a number in the range of 0.125 to 3,
c is a number in the range of 1.3 to 20 and
d is a number in the range of 0 to 3000.

Die bevorzugten Bereiche der molaren Zusammensetzung sind für eine allgemeine Schreibweise: a1Na2O:a2K2O:bAl2O3:cSiO2:dH2O aufgeführt.The preferred ranges of the molar composition are for a general notation: a 1 Na 2 O: a 2 K 2 O: bAl 2 O 3 : cSiO 2 : dH 2 O listed.

Aus den Rohstoffen wird eine Reaktionsmischung angefertigt und die unbeschichteten keramischen Trägerkörper werden anschließend in die Lösung eingetaucht. Die Chemikalien für die Reaktionsmischung sind Natronwasserglas, Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid sowie Wasser. Die Tabelle 3 zeigt die Bereiche der Reaktionsmischungszusammensetzung für eine allgemeine Schreibweise:
a1Na2O:a2K2O:bAl2O3:cSiO2:dH2O: Tabelle 3: Bereiche der Reaktionsmischungszusammensetzung Bereich weit eng bevorzugt Beispiel a1 plus a2 0,8–150 10–150 50–120 90 a1 0,4–100 5–100 40–80 70 a2 0,4–50 5–50 10–40 20 b 0,125–3 0,5–2,5 1–2 1,6 c 1,3–20 3–18 5–12 10 d 0–3000 10–2000 100–1800 1500
From the raw materials, a reaction mixture is prepared and the uncoated ceramic carrier body are then immersed in the solution. The chemicals for the reaction mixture are sodium silicate, sodium hydroxide and potassium hydroxide, as well as water. Table 3 shows the ranges of the reaction mixture composition for a general notation:
a 1 Na 2 O: a 2 K 2 O: bAl 2 O 3 : cSiO 2 : dH 2 O: Table 3: Areas of the Reaction Mixture Composition Area far closely prefers example a 1 plus a 2 0.8 to 150 10-150 50-120 90 a 1 0.4-100 5-100 40-80 70 a 2 0.4-50 5-50 10-40 20 b 0.125 to 3 0.5-2.5 1-2 1.6 c 1.3-20 3-18 5-12 10 d 0-3000 10-2000 100-1800 1500

Mit einer Einwaage von einem Gramm Trägermaterial auf 26,8 Gramm Reaktionsmischung werden die Verbundmaterialien in die Lösung gelegt und für 15 Minuten evakuiert, so dass das Material vollständig von Lösung umgeben ist. Anschließend wird in einem abgeschlossenen Teflon-Gefäß bei 80°C für 80 Stunden eine Zeolithschicht-FAU-Struktur (Faujasit) direkt auf der Oberfläche der Schaumkörper synthetisiert. In 5 ist ein Röntgendiffraktogramm zu sehen, das die erfolgreiche Beschichtung aluminiumhaltiger Keramiken mit einer faujasitischen Schicht zeigt. Hier wurde ein Al-SiC-haltiges Gemisch verwendet. Mit dieser Methode können Trägermaterialien fast jeder Geometrie beschichtet werden. Es wurde ein Massenzuwachs von annähernd 30 Prozent Zeolith auf den Schäumen erreicht. Im speziellen Fall wurden die Zeolithe auf kugelförmigen Trägern aufkristallisiert. Dabei wurden Zeolithschichten auf Si-haltigen Trägermaterialien und die kristallisierten FAU-Strukturen auf aluminiumhaltigen Trägermaterialien dargestellt.With a weight of one gram of support material to 26.8 grams of reaction mixture, the composites are placed in the solution and evacuated for 15 minutes so that the material is completely surrounded by solution. Subsequently, in a sealed Teflon vessel at 80 ° C for 80 hours, a zeolite FAU structure (faujasite) is synthesized directly on the surface of the foamed body. In 5 An X-ray diffractogram showing the successful coating of aluminum-containing ceramics with a faujasitic layer can be seen. Here, an Al-SiC-containing mixture was used. With this method, substrates of almost any geometry can be coated. It has been achieved a mass increase of approximately 30 percent zeolite on the foams. In the special case, the zeolites were crystallized on spherical supports. In this case, zeolite layers were prepared on Si-containing support materials and the crystallized FAU structures on aluminum-containing support materials.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante erfolgt das Aufbringen der katalytisch aktiven Schicht, indem

  • a) eine Reaktionsmischung angefertigt wird, die eine molare Zusammensetzung von a1Na2O:a2K2O:bAl2O3:cSiO2:dH2O hat, wobei a1 = 70; a2 = 20; b = 1,6; c = 10 und d = 1500 ist,
  • b) das unbeschichtete Trägermaterial des Formkörperkerns in die Reaktionsmischung gelegt wird,
  • c) das Trägermaterial in der Reaktionsmischung evakuiert wird, so dass das Trägermaterial vollständig von Reaktionsmischung umgeben ist,
  • d) in einem Kristallisationsschritt der Zeolith auf der Oberfläche des Trägermaterials synthetisiert wird und
  • e) eine Produktentnahme erfolgt.
In a preferred embodiment, the application of the catalytically active layer by
  • a) a reaction mixture is prepared which has a molar composition of a 1 Na 2 O: a 2 K 2 O: bAl 2 O 3 : cSiO 2 : dH 2 O, where a 1 = 70; a 2 = 20; b = 1.6; c = 10 and d = 1500,
  • b) the uncoated carrier material of the shaped body core is placed in the reaction mixture,
  • c) the carrier material is evacuated in the reaction mixture, so that the carrier material is completely surrounded by reaction mixture,
  • d) in a crystallization step, the zeolite is synthesized on the surface of the support material, and
  • e) a product removal takes place.

Bevorzugt ist für a1 ein Wert im Bereich zwischen 60 bis 85 und für b ein Bereich von 1 bis 2,5 vorgesehen. Besonders bevorzugt ist für a1 ein Wert von 70 und für b ein Wert von 1,6 vorgesehen. Die Röntgendiffraktogramme in 5 zeigen ein Beispiel für die Aufkristallisation von einer FAU-Zeolithstruktur auf Keramik-Formkörpern. Die drei Graphen zeigen a) die FAU-Beschichtung mit kristallisiertem Material auf Keramik nach 80 Stunden Synthesezeit; b) ein Vergleichsdiffraktogramm der unbeschichten Keramik (Al/SiC-Material) und c) ein Standard-Zeolith-13X-Vergleichsdiffraktogramm.For a 1, a value in the range between 60 to 85 and for b a range from 1 to 2.5 is preferably provided. Particular preference is given to a value of 70 for a 1 and a value of 1.6 for b. X-ray diffractograms in 5 show an example of the crystallization of a FAU zeolite structure on ceramic moldings. The three graphs show a) the FAU coating with crystallized material on ceramic after 80 hours of synthesis time; b) a comparative diffractogram of the uncoated ceramic (Al / SiC material) and c) a standard zeolite 13X comparative diffractogram.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel betrifft eine katalytisch aktive, templathaltige Zeolithschicht. Diese weitere bevorzugte Ausführungsvariante erfolgt durch Aufbringung einer katalytischen Schicht in Gegenwart eines Strukturdirektors, Structure Directing Agent (SDA), der für die Ausbildung der Poren maßgeblich verantwortlich ist. Die dabei verwendete Synthesemischung hat folgende Zusammensetzung:
uNa2O:vB2O3:wAl2O3:xSiO2:ySDA:zH2O, wobei
u eine Zahl im Bereich 0–100,
v eine Zahl im Bereich 0–10,
w eine Zahl im Bereich 0–100,
x eine Zahl im Bereich 0–100,
y eine Zahl im Bereich 0–106 und
z eine Zahl im Bereich 0,1–108 ist,
wobei die molaren Bereiche der Edukte in Tabelle 4 angegeben sind und ein Strukturdirektor (SDA) die Art des Templats darstellt, bevorzugt Tetrapropylammoniumhydroxid (TPAOH) und/oder Tetrapropylammoniumbromid (TPABr) und/oderTetraethylammoniumhydroxid (TEAOH) oder ein anderes SDA entsprechend der gewünschten Strukturtypen.
Another embodiment relates to a catalytically active, templathaltige zeolite layer. This further preferred embodiment is carried out by applying a catalytic layer in the presence of a structure director, Structure Directing Agent (SDA), which is largely responsible for the formation of the pores. The synthesis mixture used has the following composition:
uNa 2 O: vB 2 O 3 : wAl 2 O 3 : xSiO 2 : ySDA: zH 2 O, where
u is a number in the range 0-100,
v is a number in the range 0-10,
w is a number in the range 0-100,
x a number in the range 0-100,
y is a number in the range 0-10 6 and
z is a number in the range 0.1-10 8 ,
wherein the molar regions of the starting materials are given in Table 4 and a structure director (SDA) represents the type of template, preferably tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) and / or tetrapropylammonium bromide (TPABr) and / or tetraethylammonium hydroxide (TEAOH) or another SDA according to the desired structure types.

Die Tabelle 4 zeigt die bevorzugten Bereiche der Reaktionsmischungszusammensetzung: Tabelle 4: Bereiche der Reaktionsmischungszusammensetzung Bereich weit eng bevorzugt Beispiel u 0–100 5–80 7–50 9 v 0–10 1–9 2–7 4 w 0–100 0,2–70 0,7–30 1 x 0–100 20–90 40–80 72 y 0–105 20–103 80–500 117 z 0,1–106 100–105 1000–104 2726 Table 4 shows the preferred ranges of reaction mixture composition: TABLE 4 Regions of reaction mixture composition Area far closely prefers example u 0-100 5-80 7-50 9 v 0-10 1-9 2-7 4 w 0-100 0.2 to 70 0.7 to 30 1 x 0-100 20-90 40-80 72 y 0-10 5 20-10 3 80-500 117 z 0.1-10 6 100-10 5 1000-10 4 2726

In einer bevorzugten Ausführungsvariante erfolgt das Aufbringen der katalytisch aktiven Schicht, indem

  • a) eine Reaktionsmischung angefertigt wird, die eine molare Zusammensetzung von uNa2O:vB2O3:wAl2O3:xSiO2:ySDA:zH2O mit u = 9; v = 4; w = 1; x = 72; y = 117; z = 2726 ist,
  • b) die Synthesemischung mit 0–100 Umdrehungen pro Minunte gerührt wird, die Alterungszeit beträgt 0–48 Stunden, vorzugsweise 24 Stunden,
  • c) das Trägermaterial des Formkörperkerns in die Reaktionsmischung gelegt wird,
  • d) das Trägermaterial in der Reaktionsmischung evakuiert wird, so dass das Trägermaterial vollständig von Reaktionsmischung umgeben ist,
  • e) in einem Kristallisationsschritt der Zeolith auf der Oberfläche des Trägermaterials synthetisiert wird und
  • f) eine Produktentnahme erfolgt.
In a preferred embodiment, the application of the catalytically active layer by
  • a) is made a reaction mixture containing a molar composition of uNa 2 O: vB 2 O 3: WAl 2 O 3: xSiO 2: ySDA: zH 2 O with u = 9; v = 4; w = 1; x = 72; y = 117; z = 2726,
  • b) the synthesis mixture is stirred at 0-100 revolutions per minute, the aging time is 0-48 hours, preferably 24 hours,
  • c) the carrier material of the shaped body core is placed in the reaction mixture,
  • d) the carrier material is evacuated in the reaction mixture, so that the carrier material is completely surrounded by the reaction mixture,
  • e) in a crystallization step, the zeolite is synthesized on the surface of the support material and
  • f) a product removal takes place.

Kristallisationsprozedur:Crystallization procedure:

Die Synthesezeit beträgt 30 Minuten bis einen Monat (744 Stunden), vorzugsweise 12 bis 200 Stunden, die Temperatur beträgt: 25–250°C, vorzugsweise 100–200°C. Während der Kristallisation findet eine Rotation oder Rühren des Autoklaven statt (kontinuierlich oder stufenweise) bei 0–1000 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise 0–20 Umdrehungen pro Minute.The Synthesis time is 30 minutes to one month (744 hours), preferably 12 to 200 hours, the temperature is: 25-250 ° C, preferably 100-200 ° C. During the crystallization takes a rotation or stirring of the autoclave instead (continuously or stepwise) at 0-1000 Revolutions per minute, preferably 0-20 revolutions per minute Minute.

Die Diffraktogramme in 6 zeigen ein Beispiel für die Aufkristallisation von einer templathaltigen MFI-Zeolithstruktur auf Glas-Formkörpern in Abhängigkeit der Synthesezeit. Die drei Graphen zeigen die Kristallinität nach 24 Stunden, 36 Stunden und 61 Stunden Synthesezeit.The diffractograms in 6 show an example of the crystallization of a templated MFI zeolite structure on glass moldings as a function of the synthesis time. The three graphs show crystallinity after 24 hours, 36 hours and 61 hours of synthesis time.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 10049377 A1 [0003] DE 10049377 A1 [0003]

Claims (12)

Verfahren zur katalytischen Umsetzung von feststoffartigen Kohlenwasserstoffen, bei dem die feststoffartigen Kohlenwasserstoffe einen Mahl-, Trocken- Primär- und/oder Sekundärreaktionsprozess durchlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass als Mahlkörper Formkörper mit einem einen Formkörperkern bildenden Trägermaterial vorgesehen sind, auf dem Katalysatormaterial aufgebracht ist, und die umzusetzenden feststoffartigen Kohlenwasserstoffe und das katalytisch aktive Material, welches in Gestalt der Formkörper vorliegt, miteinander in Kontakt gebracht werden, und dass der Mahl-, der Trocken-, der Primär- und der Sekundärreaktionsprozess simultan ablaufen, indem der Feststoff simultan getrocknet und gemahlen wird, eine Feststoff-Feststoffreaktion von organischem Feststoff und festem Katalysator erfolgt und austretende gasförmige oder flüssige Produkte in Sekundärreaktionen an der Katalysatoroberfläche weiter gespalten und/oder konvertiert werden.Process for the catalytic conversion of solid-like hydrocarbons, in which the solid-like hydrocarbons undergo a grinding, drying, primary and / or secondary reaction process, characterized in that as a grinding body there are provided shaped bodies with a carrier material forming a shaped body core, on which catalyst material is applied, and the solid-state hydrocarbons to be reacted and the catalytically active material which is in the form of the shaped bodies are brought into contact with each other, and that the milling, drying, primary and secondary reaction processes are carried out simultaneously by simultaneously drying and milling the solid , a solid-solid reaction of organic solid and solid catalyst takes place and leaving gaseous or liquid products are further split and / or converted in secondary reactions on the catalyst surface. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Feststoff-Feststoffreaktion von organischem Feststoff der feststoffartigen Kohlenwasserstoffe mit festem Katalysator Teile des organischen Feststoffes abgespalten werden.Method according to claim 1, characterized in that that in the solid-solid reaction of organic solid solid-state hydrocarbons with solid catalyst parts of the organic solid are split off. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysatormaterial eine Feststoffsäure und/oder Feststoffbase verwendet wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that as the catalyst material, a solid acid and / or Solid Base is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Mahlkörper katalytisch aktives Verbundmaterial verwendet wird, das aus einem Formkörper besteht, der jeweils einen Formkörperkern aus einem Trägermaterial und mindestens eine katalytisch aktive Schicht aufweist, welche zeolithbasierte Materialien enthält, wodurch feststoffartige Kohlenwasserstoffe gespaltet werden können.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that as a grinding body catalytically active Composite material is used, which consists of a molding each consists of a shaped body core of a carrier material and at least one catalytically active layer which Contains zeolite-based materials, whereby solid-like Hydrocarbons can be split. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörperkern aus Glas oder einem metallischen oder keramischen Trägermaterial oder einem Gemisch aus beidem besteht.Method according to claim 4, characterized in that that the shaped body core of glass or a metallic or ceramic carrier material or a mixture of consists of both. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine katalytisch aktive Schicht aus einem aciden Zeolith oder aciden zeolithbasierten Materialien besteht.Method according to claim 4 or 5, characterized that the at least one catalytically active layer of an acidic Zeolite or acidic zeolite-based materials. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Katalysatorkomponenten zur Steuerung der Sekundärreaktionen aufgebracht sind, insbesondere Hydrotreatingkatalysatoren oder Reformierkatalysatoren.Method according to claim 4 or 5, characterized that additional catalyst components for controlling the secondary reactions are applied, in particular hydrotreating catalysts or reforming catalysts. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial Vertiefungen aufweist.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the carrier material recesses having. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlkörper kugelförmig, zylinderförmig oder als Ovale ausgebildet sind.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the grinding bodies spherical, cylindrical or are formed as ovals. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator im Kreislauf geführt wird.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the catalyst is recycled becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung der Reaktionsprodukte in einem Abscheider ohne zusätzlichen Einsatz von Stoffen erfolgt.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the separation of the reaction products in a separator without additional use of substances he follows. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Primär- und Sekundärreaktionen Inert- oder Reaktionsgase, insbesondere Wasserdampf und/oder Methanol und/oder Wasserstoff, verwendet werden.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that for controlling the primary and secondary reactions inert or reactive gases, in particular Water vapor and / or methanol and / or hydrogen can be used.
DE102009049767A 2008-10-21 2009-10-17 Process for the catalytic conversion of solid-like hydrocarbons Ceased DE102009049767A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009049767A DE102009049767A1 (en) 2008-10-21 2009-10-17 Process for the catalytic conversion of solid-like hydrocarbons

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008052562 2008-10-21
DE102008052562.6 2008-10-21
DE102008053578.8 2008-10-22
DE102008053578 2008-10-22
DE102009049767A DE102009049767A1 (en) 2008-10-21 2009-10-17 Process for the catalytic conversion of solid-like hydrocarbons

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009049767A1 true DE102009049767A1 (en) 2011-02-10

Family

ID=42119732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009049767A Ceased DE102009049767A1 (en) 2008-10-21 2009-10-17 Process for the catalytic conversion of solid-like hydrocarbons

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102009049767A1 (en)
WO (1) WO2010045928A2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012126463A2 (en) 2011-03-24 2012-09-27 Hochschule Merseburg Device and method for residence time control in a catalytic conversion of solid-containing hydrocarbons
DE102014003806A1 (en) 2014-03-15 2015-09-17 ingitec Engineering GmbH Plant and method for direct pyrolysis of biomass

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9404045B2 (en) 2011-02-17 2016-08-02 AMG Chemistry and Catalysis Consulting, LLC Alloyed zeolite catalyst component, method for making and catalytic application thereof
US10987661B2 (en) 2011-02-17 2021-04-27 AMG Chemistry and Catalysis Consulting, LLC Alloyed zeolite catalyst component, method for making and catalytic application thereof
CN109280559B (en) * 2017-07-19 2024-03-12 天津汇金敏峰新材料科技有限公司 Three-phase synthesis one-step generation reaction device for waste axial middle-high temperature catalytic pyrolysis

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3741623A1 (en) * 1987-12-04 1989-06-15 Salzgitter Ag Pyrolysis of bitumen in a reactor containing grinding medium
DE4309283A1 (en) * 1993-03-23 1994-09-29 Wm Umwelttechnik Gmbh Apparatus for processing waste
DE10049377A1 (en) 2000-10-05 2002-04-18 Evk Dr Oberlaender Gmbh & Co K Process for olation of plastics, greases, oils and other hydrocarbon-containing waste comprises stirring a catalyst in a circulation of high-boiling hydrocarbons, and adding the waste to the reactor part below the distillation arrangement

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3212389A1 (en) * 1981-04-08 1982-11-04 Deutsche Bp Ag, 2000 Hamburg Process for preparing a mixture of coal-based materials, and catalysts for use in hydrogenation processes
EP1852493A1 (en) * 2006-05-05 2007-11-07 BIOeCON International Holding N.V. Hydrothermal treatment of carbon-based energy carrier material
EP2107100A1 (en) * 2008-03-25 2009-10-07 KiOR Inc. Multi-stage biocatalytic cracking process
WO2009143017A1 (en) * 2008-05-19 2009-11-26 Kior, Inc. Biomass pretreatment with a catalyst by high velocity agitation and separation
WO2010002792A2 (en) * 2008-06-30 2010-01-07 Kior, Inc. Co-processing solid biomass in a conventional petroleum refining process unit

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3741623A1 (en) * 1987-12-04 1989-06-15 Salzgitter Ag Pyrolysis of bitumen in a reactor containing grinding medium
DE4309283A1 (en) * 1993-03-23 1994-09-29 Wm Umwelttechnik Gmbh Apparatus for processing waste
DE10049377A1 (en) 2000-10-05 2002-04-18 Evk Dr Oberlaender Gmbh & Co K Process for olation of plastics, greases, oils and other hydrocarbon-containing waste comprises stirring a catalyst in a circulation of high-boiling hydrocarbons, and adding the waste to the reactor part below the distillation arrangement

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012126463A2 (en) 2011-03-24 2012-09-27 Hochschule Merseburg Device and method for residence time control in a catalytic conversion of solid-containing hydrocarbons
DE102014003806A1 (en) 2014-03-15 2015-09-17 ingitec Engineering GmbH Plant and method for direct pyrolysis of biomass

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010045928A2 (en) 2010-04-29
WO2010045928A3 (en) 2011-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Hydrodeoxygenation of lignin-derived bio-oil using molecular sieves supported metal catalysts: A critical review
DE2521189C2 (en) Process for producing a methane-rich gas
KR101503069B1 (en) Production of valuable aromatics and olefins from FCC light cycle oil
DE60130758T2 (en) ZEOLITE SSZ-53
KR101673597B1 (en) Process for hydrodeoxygenation of feeds derived from renewable sources with limited decarboxylation conversion using a catalyst based on nickel and molybdenum
RU2525470C2 (en) Catalyst system and method for hydrotreatment heavy oils
KR101791051B1 (en) Method of the convrsion of polycyclic aromatic hydrocarbons into btx-rich monocyclic aromatic hydrocarbons
US20130261355A1 (en) Catalyst Compositions for Use in a Two-Stage Reactor Assembly Unit for the Thermolysis and Catalytic Conversion of Biomass
GB2142930A (en) A process for cracking a heavy hydrocarbon
US20110094149A1 (en) Method of hydrotreating feeds from renewable sources with indirect heating using a catalyst based on molybdenum
DE2654635B2 (en) Process for the continuous production of hydrocarbon oils from coal by cracking pressure hydrogenation
KR101753664B1 (en) Method for the conversion of polycyclic aromatic hydrocarbons into BTX-rich mono-aromatic hydrocarbons using meso-porous zeolite
Chaihad et al. Zeolite-based cracking catalysts for bio-oil upgrading: a critical review
DE3504010A1 (en) METHOD FOR CONVERTING HEAVY OIL RESIDUES TO HYDROGEN AND GASEOUS AND DISTILLABLE HYDROCARBONS
DE2743865A1 (en) METHOD FOR CONVERTING RESIDUES
DE102009049767A1 (en) Process for the catalytic conversion of solid-like hydrocarbons
DE2215665B2 (en) Process for producing gasoline and refined liquid hydrocarbons
Pattiya Catalytic pyrolysis
JPH026853A (en) Method for producing a catalyst for hydrogenation and method for hydrogenating conversion with use of the catalyst
DE2733186A1 (en) COAL LIQUIDATION PROCEDURE
DE2317674A1 (en) PROCESS FOR THE PRODUCTION OF SYNTHESIS GAS AND PURE FUEL
David et al. Upgrading the characteristics of the bio-oil obtained from rapeseed oil cake pyrolysis through the catalytic treatment of its vapors
DE2635388A1 (en) COAL LIQUIDATION PROCESS
CA1201080A (en) Process for converting biomass into hydrocarbons
US9045701B2 (en) Method of hydrotreating feeds from renewable sources with indirect heating

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: HOCHSCHULE MERSEBURG (FH), DE

Free format text: FORMER OWNERS: FRIEDRICH-ALEXANDER-UNIVERSITAET ERLANGEN-NUERNBERG, 91054 ERLANGEN, DE; HOCHSCHULE MERSEBURG (FH), 06217 MERSEBURG, DE

Effective date: 20110705

Owner name: HOCHSCHULE MERSEBURG (FH), DE

Free format text: FORMER OWNER: FRIEDRICH-ALEXANDER-UNIVERSITAET, HOCHSCHULE MERSEBURG (FH), , DE

Effective date: 20110705

R082 Change of representative

Representative=s name: SPERLING, FISCHER & HEYNER PATENTANWAELTE, 39108 M

Representative=s name: SPERLING, FISCHER & HEYNER PATENTANWAELTE, DE

Effective date: 20110705

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final