DGMK-Tagung “Konversion von Biomassen und Kohlen” 9.-11. Mai 2016 in Rotenburg a.d.F. Gewinnung von Chemierohstoffen mittels reaktiver Extraktion von Weichbraunkohlen H. Wollmerstädt, T. Kuchling, S. Kureti TU Bergakademie Freiberg Abstract Produktanteil bezogen auf eingesetze Kohlemenge (waf) in Ma.-% Derzeit wird ein Großteil der in Deutschland geförderten Braunkohlen in Wärmekraftwerken verstromt. In Zukunft könnte dieser fossile Rohstoff aber auch in anderen Bereichen stofflich bzw. energetisch genutzt werden und so zu einer Diversifizierung der Rohstoffbasis beitragen. Zur Gewinnung von besonders wertvollen flüssigen Produkten muss die Kohlematrix zu niedermolekularen Molekülfragmenten gespalten werden. Um jedoch deren Rekombination bzw. Kondensation zu hochmolekularen Verbindungen (z. B. Koks) zu vermeiden, ist eine schnelle Absättigung der intermediär gebildeten Radikale erforderlich. Bei der klassischen Kohleverflüssigung nach dem Bergius-Pier-Verfahren geschieht dies durch die Anlagerung von Wasserstoff. Der Beitrag berichtet über eine alternative Möglichkeit zur Maximierung der Flüssigproduktausbeute durch eine Behandlung der Kohle mit überkritischen Ethanol. Im Temperaturbereich zwischen 300 und 400 °C wird die physikalische Extraktion niedermolekularer Komponenten von der thermischen Zersetzung der Kohle und Absättigung der Intermediate mit reaktiven Ethanolfragmenten überlagert. Reines Ethanol ist unter diesen Reaktionsbedingungen nur wenig reaktiv – die Fragmentierung wird erst durch die Anwesenheit kohlestämmiger Radikale erreicht. Wie die Abbildung zeigt, nimmt die Extraktausbeute mit steigender Temperatur stark zu und erreicht bei 375 °C bezogen auf die eigesetzte wasser- und aschefreie, organische Kohlesubstanz (waf) etwa 95 Ma.-%, d. h. nahezu die gesamte organische Kohlematrix kann in flüssige bzw. extrahierbare Komponenten gewandelt werden. 120 CO2 CO2 100 Rückstand 80 hochmolekularer hochmolekularer Extrakt Extrakt 60 Phenolfraktion 40 Wachsfraktion 20 0 SoxhletExtraktion Rohkohle 300 325 350 375 Reaktionsbedingungen: Verweilzeit: 1h Aufheizgeschwindigkeit: 5 K/min Masse Kohle (wf): 25 g Kohle (wf):Lösungsmittel = 1:4 Kohlefeuchte: 52 Ma.-% Reaktionstemperatur in °C Produktausbeuten der reaktiven Extraktion einer Braunkohle (Tagebau Vereinigtes Schleenhain) mit überkritischem Ethanol Da das Extraktionsmittel teilweise chemisch in die extrahierbaren Komponenten eingebunden wird, ist die Gesamtproduktausbeute > 100 Ma.-% (waf). Der Extrakt besteht hauptsächlich aus einer wachsreichen/unpolaren und einer phenolreichen/polaren Fraktion. Beide Fraktionen sind im Vergleich zur Kohle durch signifikant geringere Heteroatomanteile (O, S, N) gekennzeichnet und können durch eine anschließende heterogen katalysierte Hydrierung zu hochwertigen Produkten veredelt werden.