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Synthetische Kraftstoffe Für die Herstellung von flüssigen Kraftstoffen aus Biomasse (über Synthesegas) bieten sich 2 Wege an FT-Synthese Die Erzeugung von synthetischem Benzin und Diesel nach dem Fischer-Tropsch (FT) - Verfahren wird großtechnisch bei SASOL in Südafrika mit Synthesegas aus Kohle und bei SHELL in Malaysia mit Synthesegas aus Erdgas durchgeführt. Die Overall-Reaktionen der FT-Synthese, die an Fe- oder Co-Katalysatoren bei 200 bis 250°C und Drücken von 10 bis 60 bar durchgeführt wird, können wie folgt beschrieben werden n CO + 2n H2 = (CH2) n+ n H2O ∆ H = -192 kJ/mol 2n CO + n H2 = (CH2) n+ n CO2 Das Produktspektrum der FT-Synthese besteht aus einem komplexen Multikomponentengemisch von linearen und verzweigten Kohlenwasserstoffen und sauerstoffhaltigen Produkten. Die Produktverteilung lässt sich durch eine Schulz-Flory-Verteilung darstellen. Die Massenbrüche der C-Fraktionen werden dabei gegen die Zahl der C-Atome aufgetragen, wobei mit zunehmender Kettenwachstumswahrscheinlichkeit P der mittlere Polymerisationsgrad zunimmt (u.a. abhängig von Betriebsbedingungen und Katalysator) und die Verteilung zunehmend breiter wird. Wesentliche Forschungsaktivitäten konzentrieren sich auf die Modifizierung bekannter bw. die Entwicklung neuer Katalysatoren, um die Selektivität einzelner Produkt- Komponenten bzw.-fraktionen zu erhöhen. Die Reaktion ist stark exotherm.Die Wärmeabfuhr aus dem Reaktor stellt ein wesentliches Kriterium bei der Wahl und der konstruktiven Ausführung eines geeigneten Reaktortypes dar. Das aus den Reaktoren austretende heiße Gas wird gekühlt und gewaschen. Dabei werden eine Ölfraktion sowie eine wässrige Lösung von sauerstoffhaltigen Komponenten gewonnen. Diese Primär-Produkte werden weiter aufbereitet. Dabei sind besonders wertvoll das Dieselöl mit einer Cetan-Zahl>70 und das Wachs, das durch Hydrocracking zu weiterem Dieselöl verarbeitet werden kann. Auch das Restgas der FT-Synthese (nicht umgesetztes H2 und CO sowie CH4, C2, C3 und CO2) wird weiter aufbereitet. Das nicht umgesetzte Synthesegas wird rezirkuliert, CH4 in der Regel zur Synthesegas-Herstellung genutzt, Ethylen und Propylen extern weiterverarbeitet, restliches C1 bis C4 als Brenngas genutzt und CO2 an die Atmosphäre abgegeben. Die folgende Tabelle enthält beispielhaft typische Ausbeuten (ab C3 in Gew%) für zwei unterschiedliche Reaktortypen
Methanol-Synthese Die Herstellung von Methanol aus Synthesegas erfolgt nach der Reaktionsgleichung CO + 2H2 = CH3OH ∆ H = -109 kJ/mol Über Cr-Zn Katalysatoren, die bei der großtechnischen Durchführung der Methanolsynthese ursprünglich zum Einsatz kamen, werden bei 350 bis 450°C und 250 bis 450 bar max. ca. 20% des Gases umgesetzt . Um das Synthesegas optimal zu nutzen, wird das Methanol kondensiert, der nicht umgesetzte Teil des Gases wird rezirkuliert. Seit etwa 1970 werden fast ausschließlich Niederdruck-Methanolsynthesen im Druckbereich von 50 bis 100 bar gebaut. Die Grundlage dazu sind hochaktive kupferhaltige Katalysatoren. Die optimale Wirksamkeit dieser Katalysatoren liegt im Temperaturbereich von 230 bis 270 C. Da auch bei diesen Reaktionsbedingungen Umsätze > ca. 50% nicht erreicht werden, ist für eine optimale Synthesegasausnutzung auch hier ein Kreislaufverfahren erforderlich. Heute geht man bei Temperaturen von 230 bis 270°C auch wieder auf Drücke bis zu 200 bar, mit denen bei einfachem Durchgang durch den Reaktor höhere Umsätze erzielt werden . Bei der Methanol-Synthese wird ein einheitliches Produkt gebildet , das durch einfache Destillation von kleinen Anteilen Ameisensäuremethylester, Dimethyläther und Ethanol leicht befreit werden kann. Methanol kann direkt als Kraftstoff oder Kraftstoffzumischung genutzt oder über das MTG-Verfahren in Benzin weiterverarbeitet werden.
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