STOFFLICHE NUTZUNG VON BRAUNKOHLE - Oliver Lohsträter, MIBRAG mbH Leiter Markscheidewesen Braunkohlentag 2011 in Köln, 12./13.05.2011
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STOFFLICHE NUTZUNG VON BRAUNKOHLE
Oliver Lohsträter, MIBRAG mbH
Leiter Markscheidewesen
Braunkohlentag 2011 in Köln, 12./13.05.2011
www.mibrag.de
0
Rückblick
Bildquelle: LMBV „04 Wandlung und Perspektiven – Böhlen/Zwenkau/Cospuden
1
Rohstoffabhängigkeit der mitteldeutschen Chemieindustrie
Schkopau: < 100%
(Crackerprodukte) Piesteritz: 100% (Erdgas)
Pipeline
Rostock-Böhlen Pipeline
Schkopau Piesteritz
- Polymere - Harnstoff, Ammoniak, Rostock-Schwedt
- EDC, PVC Salpetersäure
- Ethylen Derivate
Naphtha Bitterfeld / Wolfen
LPG - Chlor
- Anorganische Chemikalien
- Quarzglas
TOTAL-Raffinerie:
100% (Erdöl)
"Druschba"-
Leuna Rohöl Pipeline
Rohöl
- Raffinerie
- Polymere
Böhlen: 100% (Naphta = - Basischemikalien Erdgas
Erdölderivate) - Katalysatoren
- Leime, Amine ...
Standort Leuna: Strom- und
Böhlen
- Cracker Dampfversorgung 100% (Erdgas)
- Anilin
Hartmannsdorf
- Tankfarm
Stade Litvinov
- Hafen Teutschenthal - Cracker
- Kaverne - Kaverne - Petrochemikalien
Quelle: InfraLeuna GmbH 2011
2
Preisstabilität von Braunkohle im Vergleich zu Erdöl / Erdgas
Öl (Roh- + Heizöl)
Erdgas
Drittlandskohle (KW + Koks)
Braunkohleprodukte
% zum (Briketts + Staub)
Jahr 2000
300
250
200
150
100
50
0 Jahr
1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010
Quelle: www.kohlenstatistik.de
3
Chancen
Starkes Bündnis
für unterschiedliche
aus Wirtschaft
Branchen
und Wissenschaft
Chemische Anlagenbau
Braunkohlen-
Industrie
bergbau
Bildquelle: wikipedia.org / mibrag / www.htl-kaindorf.ac.at 4
Vision, Slogan und Ziel
• Entwicklung von Dienstleistungen, Verfahren und Anlagentechnik zur
Vision stofflichen Nutzung der Braunkohle für die chemische Industrie
• Konzeption und Umsetzung von Braunkohlen-Chemieparks
Logo und
Slogan
• Erreichen einer europaweiten Führungsposition innerhalb der nächsten
Ziel
drei Jahre sowie der Technologie- und Marktführerschaft bis 2020
5
Erhöhung des Anteils stofflicher Kohlenutzung
Anteil energetische Nutzung
Anteil stoffliche Verwertung
ENERGETISCHE NUTZUNG STOFFLICHE VERWERTUNG
Quelle: IBI
Harnstoff Ammoniak Montanwachs Essigsäure aliphatische &
aromatische
Düngemittel für Kohlenwasserstoffe
die Landwirtschaft
Moderne Kunststoffe
für alle Lebensbereiche
6
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Einsatzstoffe
primär
Logistikkosten
Wertschöpfung extern
Kapitalkosten
Wertschöpfung Deutschland
Fixkosten &
Katalysatoren
Utilities &
Naphtha-Cracker
Hilfsstoffe
Exporteure
20%
100%
Einsatzstoffe
primär
Logistikkosten
Kapitalkosten
Fixkosten &
Katalysatoren
Coal to Olefines
Utilities &
Hilfsstoffe
Regionalisierung der Wertschöpfung durch stoffliche Kohlenutzung
7
Prozess- und Wertschöpfungskette
Nieder-
Lagerstätten Gewinnung Aufbereitung Extraktion temperatur- Vergasung
konversion
Lagerstätten- selektive
500 kt/a
modellierung Gewinnung
Auf- 40 kt/a
bereitung
Extraktion Wachs
360 kt/a
- Berechnungen auf Basis 500 kt/a Nieder- 320 kt/a Kohlen-
wasserfreier Braunkohle Homo-
genisierung
temperatur- wasser-
konversion
- Gesamtmenge 1.860 kt/a 540 kt/a stoffe
100 kt/a
entspricht 3,72 Mio. t
Rohbraunkohle/a
860 kt/a 660 kt/a
Mischung/
Konditionierung
Vergasung Syngas
8
Lagerstätten Gewinnung Aufbereitung
Was • Berücksichtigung der In- Bereitstellung abnehmer-
situ-Variabilität der gerechter Braunkohlen-
sortimente
Lagerstätte sowie der
Genauigkeit lokaler Hochselektive Braunkohlen-
gewinnung
Vorhersagen bei
Lagerstättenmodellierung
± 5 - 10 cm, 4 - 8 Kohlesorten
Wie • Erstmalige Übertragung
der Konzepte zur geo-
statischen Simulation und
zur Abbauplanungs-
optimierung von Diffus-
auf Flözlagerstätten
• Entwicklung von
Simulations- und
Planungsalgorithmen
Bereitstellung verarbeitungsgerechter Vorprodukte für die
Veredelungsverfahren hinsichtlich Qualität/Quantität
9Lagerstätten Gewinnung Aufbereitung
Was • Bereitstellung
abnehmergerechter
Braunkohlensortimente
• Hochselektive
Braunkohlengewinnung
• Qualifizierung von
Wie Rohstoffkennwerten
• Entwicklung von
Sensortechnik
• Bergmaschinen neuer
Generation Aushaltegenauigkeit
+/- 5 cm, Steigfähigkeit 10%
• Prozesssteuer- und Prozess-
regelmechanismen
Bereitstellung verarbeitungsgerechter Vorprodukte für die
Veredelungsverfahren hinsichtlich Qualität/Quantität
10Lagerstätten Gewinnung Aufbereitung
Was • Herstellung von
Agglomeraten
Körnungsband von 3/0,5 auf
3/2 mm
• Trocknung
Feuchtagglomerate
Unterkorn von 30% auf < 8%
Wie • Screening Maschinen
Agglomeration, Herstellung
Mikrogranulate, schonende
Trocknung
• Planung und Bau
Technikum
Versuche großtechnische
Machbarkeit; Ermittlung der
Parameter für das Scale-up
Bereitstellung verarbeitungsgerechter Vorprodukte für die
Veredelungsverfahren hinsichtlich Qualität/Quantität
11Nieder-
Extraktion temperatur- Vergasung
konversion
Was • Neue Extraktions-
technologie
für Kohlen mit Wachsgehalt
< 8%; bisher > 12% notwendig
• Technik zur
Wachsgewinnung
neue spezifischen Eigenschaften
• Screening
Wie Extraktionsverfahren
Perkolations-, Immersions-,
Hochdruckextraktion
Fest-/Flüssigtrennung
Fraktionierte Kristallisation
• Planung und Bau
Technikum
Versuche großtechnische
Machbarkeit; Ermittlung der
Parameter für das Scale-up
Optimierte stoffliche Nutzung der Braunkohle
12Nieder-
Extraktion temperatur- Vergasung
konversion
Was • Schließung Lücke Extraktion
Extraktions-
zu Vergasung rückstand
Koks zur
• Abspaltung der Inhaltsstoffe Vergasung
• Kein Teer, ohne Wasserstoff
Steigerung Produktausbeute von
100 kg/t auf > 300 kg/t Mahlkugelkreislauf/ Gase
Regeneration
• Katalysatorentwicklung KW org.
Wie Phase
• Planung, Aufbau und
Betrieb kontinuierliche
Laboranlage
• Messungen im KW wässrige
kontinuierlichen Betrieb Phase
und Modellierung
• Konzepterstellung
Technikumsanlage
Optimierte stoffliche Nutzung der Braunkohle
13Nieder-
Extraktion temperatur- Vergasung
konversion
Was • flexibles, zuverlässiges
Vergaserkonzept
• flexible Konditionierung
des Synthesegases
• Flowsheetmodell
Gesamtprozess
• Brennstoffcharakterisierung/
Wie Vergasungskinetik
• technisches Vergaserkonzept
mit Gasreinigung/-
konditionierung
• Stoff-/Energieströme
Nutzung CO2, Flowsheetmodellierung
• Verfügbarkeitsanalysen/
Genehmigungsfähigkeit
Optimierte stoffliche Nutzung der Braunkohle
14Projektablauf
2008 2009 2010 2011 …
Startforum (Halle) Okt. 2008
Innovationsforum
Fachsymposium (Freiberg) 26. / 27.02.2009
Anlaufberatung RWK 26.06.
Bearbeitungsphase
Wachstumskern
Workshops
I II III IV
Assessmentcenter bei BMBF 27.05.
Abrufphase
Prüfung durch BMBF
Forschungsphase
03/2011 bis 02/2014
heute
15Fazit
" Ziel: Substitution von Erdöl und –gas durch Braunkohle in der Chemieindustrie
" Plan: Realisierung der ersten großtechnischen Anlage in Leuna bis 2020
" Stoffliche Verwertung von Braunkohle ist heute wirtschaftlich realisierbar
" Positive betriebswirtschaftliche und volkswirtschaftliche Effekte
" Unterstützung der umweltpolitischen Ziele der Bundesregierung
" Intensivierung des politischen Dialoges notwendig
" Im beginnenden Nachölzeitalter ist die Kohlechemie eines der strategisch
interessantesten Themen in der aktuellen Zukunftsdiskussion in
Deutschland
16Dipl.-Ing. Dipl.-Kfm.(FH) Oliver Lohsträter
oliver.lohstraeter@mibrag.de
www.mibrag.de
www.ibi-wachstumskern.de
www.mibrag.de
17Stoffliche Verwertung von Braunkohle
STOFFLICHE VERWERTUNG
Quelle: IBI
Harnstoff Ammoniak Montanwachs Essigsäure Aliphatische &
aromatische
Düngemittel für Kohlenwasserstoffe
die Landwirtschaft
Moderne Kunststoffe
für alle Lebensbereiche
18Prozess- und Wertschöpfungskette
Nieder-
Lagerstätten Gewinnung Aufbereitung Extraktion temperatur- Vergasung
konversion
• Methanol
CTC • Olefine
Aromaten Coal to chemicals • Ammoniak
Chemikalien • Essigsäure
Vergasung
CTG • Wasserstoff
Wachse Coal to gases • Kohlenmonoxid
Niedertemperatur- Technische Gase
konversion
SNG • Einspeisung in
Extraktion Synthetic natural gas überregionale
Synthetisches Erdgas Netze, Energie-
erzeugung
Mitteldeutsche
Braunkohle IGCC • Strom
Kraftwerksnutzung • Dampf
Quelle: InfraLeuna GmbH 2011
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