DE3244146A1 - Katalytische herstellung aromatischer kohlenwasserstoffe aus pyrolysaten von festen brennstoffen und organischen abfaellen - Google Patents

Katalytische herstellung aromatischer kohlenwasserstoffe aus pyrolysaten von festen brennstoffen und organischen abfaellen

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DE3244146A1
DE3244146A1 DE19823244146 DE3244146A DE3244146A1 DE 3244146 A1 DE3244146 A1 DE 3244146A1 DE 19823244146 DE19823244146 DE 19823244146 DE 3244146 A DE3244146 A DE 3244146A DE 3244146 A1 DE3244146 A1 DE 3244146A1
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catalyst
fuel
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aromatic hydrocarbons
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Rolf W. 2863 Ritterhude Lindemann
Hans Dr. 2800 Bremen Schrübbers
Günter Prof.Dr. 2804 Lilienthal Schulz-Ekloff
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LINDEMANN, ROLF W., 2863 RITTERHUDE, DE
Original Assignee
Lindemann gebhinterkeuser maria Anna
Lindemann Geb Hinterkeuser Maria Anna 2863 Ritterhude
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING 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
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/08—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal with moving catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING 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
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/002—Production 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

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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
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Description

  • Titel:
  • Katalytische Herstellung aromatischer Kohlenwasserstoffe aus Pyrolysaten von festen Brennstoffen und organischen Abfällen.
  • Anwendungsgebiet: Die Erfindung betrifft ein Verfahren, in dem die Pyrolyse fester Brennstoffe und organischer Abfälle und die Herstellung aromatischer Kohlenwasserstoffe aus dem Pyrolysat in einem Verfahrensschritt durchgeführt wird.
  • Zweck: Die Pyrolyseprodukte aus festen Brennstoffen und organischen Abfällen sind ohne weitere Verarbeitung keine marktfähigen Erzeugnisse. Eine Reformierung, eine Aromatisierung oder andere Arten der Aufarbeitung sind erforderlich.
  • Stand der Technik: Die Pyrolyse von festen Brennstoffen und organischen Abfällen (z.B. Hausmüll) wird entweder als Niedrigtemperatur-Pyrolyse oder als Hochtemperatur-Pyrolyse durchgeführt.
  • (K.J. Thome - Kozniensky (Hrsg.) Recycling International FreytagVerlag, Berlin 1982, K. Fichtel, Umwelt 4, 42 (1975), Demonstrationsanlagen in den USA, Stuttgarter Berichte zur Abfallwirtschaft Bd. 5, Bielefeld 1977).
  • Die Pyrolyseprodukte der Niedrigtemperatur-Pyrolyse bestehen aus einer Vielzahl verschiedener Kohlenwasserstoffe, d.h. einem sehr breiten Produktspektrum. Bei allen bekannten Verfahren wird ein zweiter Verfahrensschritt an die Pyrolyse angeschlossen, um die Pyrolyseprodukte technisch verwenden zu können (Reformierung des Pyrolyseöls, Herstellung von Brenngas, vollständige Verbrennung der Pyrolyseprodukte zur Wärmegewinnug usw.) Kritik des Standes der Technik: Alle bekannten Verfahren sind Mehrstufenverfahren und liefern bei der Ulherstellung sehr breite Produktspektren mit einem sehr geringen Anteil an aromatischen Kohlenwasserstoffverbindungen.
  • Aufgabe: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Veredelung üblicher Pyrolyseprodukte zu Pyrolyseölen mit einem sehr hohen Anteil an aromatischen Kohlenwasserstoffen (C6-C10) in einem Verfahrensschritt durchzuführen.
  • Lösung: Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zu dem zu pyrolisierenden Brennstoff mineralische Katalysatoren zugegeben werden.
  • Diese Katalysatoren müssen eine hohe Acidität aufweisen (z.B. hohes Si-Al-Verhältnis bei Alumosilikaten) und ein enges, definiertes Hohlraumsystem (Kanalsystem)(wie z.B. verschiedene Zeolith-Katalysatoren) besitzen.
  • Diese Eigenschaften können beide in einem Kat'alysator gemeinsam vorhanden sein (z.B. ZSM 5), durch physikalische'Mischung zweier oder mehrerer Komponenten (z.B. Mordernit + Silicalite) oder durch räumlich getrennte Anordnung der einzelnen Komponenten im Reaktionsraum realisiert werden.
  • Dabei können Einkomponenten- und Mehrkomponenten-Katalysatoren direkt bei der Herstellung eines festen Brennstoffs dazu gemischt werden (z.B. bei der Brikettherstellung direkt mit zum Brikett gepreßt werden), ebenso sind homogene Mischungen von Katalysator und Brennstoff sowie eine separate Anordnung von Katalysator und Brennstoff im Reaktionsraum möglich.
  • Dabei findet die Bildung der aromatischen Kohlenwasserstoffe im Temperaturbereich von 2800 - 4500C oder auch höher und bei Drucken von 400 Torr bis 10 bar und mehr statt.
  • Die Ausbeute an Aromaten liegt je nach Ausgangsprodukt, Katalysatorauswahl und Reaktionsbedingungen zwischen einem Anteil von 30 - 70 Gew% der gebildeten KW insgesamt, davon liegen zwischen 90 und 99,9% im Bereich von C6 - C10-Aromaten.
  • Erzielbare Vorteile: (Technischer Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik) Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Pyrolyse fester Brennstoffe und organischer Abfälle gekoppelt mit der Herstellung von aromatischen Kohlenwasserstoffen in hohen Konzentrationen aus den Pyrolysaten in einem Verfahrensschritt stattfindet. Der wirtschaftliche Vorteil liegt in der Herstellung aromatischer Kohlenwasserstoffe in hoher Konzentration aus Pyrolysaten fester Brennstoffe und organischer Abfälle, sowie bei den durch das Einstufenverfahren geringeren Anlage- und Energiekosten.
  • Beispiel 1: Gewöhnlicher Hausmüll wurde unter homogener Vermischung mit ZSM-5-Katalysatoren bei 4500C und Normaldruck pyrolisiert. Dabei wurden 45 Gew.% Aromaten im Bereich C6 - C10 gebildet und 0,3 Gew.% von C11 -Aromaten.
  • Beispiel 2: Durch separate Anordnung des Katalysators kann für die Aromatisierung eine niedrigere Temperatur als für die Pyrolyse eingestellt werden.
  • Bei einer Mischung von Hausmüll und 20 % getrocknetem Klärschlamm erhält man bei einer Pyrolysetemperatur von 4500C, eine Temperatur von 3800C am Katalysatorbett, einen Druck von 3 bar und unter Verwendung eines Mischkatalysators aus Mordenit und Si;iicalt, getrennt vom Pyrolysegut angeordnet 39,5 % Aromaten im Bereich C6 -- -C1--nd 0,7 % im Bereich C11+.
  • Beispiel 3: Bei Einsatz eines Hartbrennstoffs, gepreßt aus geschreddertem Müll, Klärschlamm, 10 % Kohle und Mordenit sowie einer getrennten Katalysatorschicht aus ZSM-5 im Reaktionsraum erhält man bei einer Pyrolysetemperatur von 450°C, einer Temperatur von 320°C am Katalysatorbett und bei einem Druck von 5 bar 65,3 % Aromaten im Bereich C6 - C10 und 4,4 % Aromaten om Bereich C1l+.

Claims (14)

Patentansprüche Verfahren zur katalytischen Herstellung von aromatischen Kohlenwasserstoffen aus Pyrolysaten von festen Brennstoffen und organischen Abfällen.
1. dadurch gekennzeichnet, daß durch Zugabe saurer, shape selektiver Katalysatõven Pyrolyse und Bildung der aromatischen Kohlenwasserstoffe im Pyrol^satJin einem Verfahrensschritt (Einstufenverfahren) durchgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatoren bei der Herstellung des festen Brennstoffs zugegeben werden und damit Bestandteil des Brennstoffs selbst sind.
3 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatoren mit dem Brennstoff homogen vermischt vorliegen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatoren separat vom Brennstoff im Reaktionsraum angeordnet sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der saure shape-selektive Katalysator aus einer Komponente besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator zu der Gruppe der "Pentasile" (ZSM-Serie) gehört.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator aus einer Mischung mehrerer Komponenten besteht, und dadurch die notwendige Acidität und shape-Selektivität erreicht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Komponente des Katalysators ein Mordenit und eine weitere Komponente ein Silicalit ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Mordenit ein anderer saurer, synthetischer oder natürlich vorkommender Zeolith verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Zeolith ein anderer saurer, mineralischer Katalysator verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, die zweite Komponente ein Hohiraumsystem geeigneter Größe besitzt, so daß die bei der Pyrolyse gebildeten Kohlenwasserstoffe im Hohlraumsystem noch aromatisiert werden können, aber eine Kondensation von Aromaten nicht mehr stattfinden kann.
12. Verfahren nach Anspruch 1, 7- adurch gekennzeichnet, daß die einzelnen>Komponenten Komponenten des Katalysators räumlich getrennt voneinander im Reaktionsraum angeordnet sind.
13 Verfahren nach Anspruch 1 + 2 und 7-11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Komponente des Katalysators bei der Herstellung des Brennstoffs direkt zugegeben wird und die andere separat im Reaktionsraum angeordnet ist.
14. Verfahren nach Anspruch 1,3 und 7-11, dadurch geknnzeichnet, daß eine Komponente des Katalysators mit dem Brennstoff homogen vermischt vorliegt und die andere separat im Reaktionsraum angeordnet ist.
DE19823244146 1982-08-21 1982-11-29 Katalytische herstellung aromatischer kohlenwasserstoffe aus pyrolysaten von festen brennstoffen und organischen abfaellen Withdrawn DE3244146A1 (de)

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