Welche beiden Veredlungsarten sind die Hauptpfade der Steinkohle?
- Verkokung, Schwelung
* Verstromung
Ab wann erfolgt die Benennung “Steinkohle”?
Ab 10 Gew.-% Wassergehalt
Definieren Sie den plastischen Bereich und warum dieser für die Steinkohleveredlung so interessant ist.
Plastischer Bereich: 350-480 °C - Wesentliche Vorgänge der Koksbildung und Entgasung.
Wie sieht die BSU-Bildung bei niedrigen und hohen Temperaturen aus?
• Niedrige Temperaturen
o Kleine, ungeordnete BSU
o Viele Randzonen und Fehlstellen (Versetzungen oder Heteroatome)
o Hohe Zahl "aktiver Zentren"
o Reaktiver Koks• Hohe Temperaturen
o Größere, geordnete BSU
o aktive Zentren sind “ausgeheilt”, Heteroatome thermisch freigesetzt
o Reaktionsträges Graphit
Wonach wird die Verkokbarkeit bewertet?
- Flüchtige Bestandteile (DIN 51720)
- Wassergehalt (DIN 51718)
- Aschegehalt (DIN 51719)
- Dilatationsverlauf (Verkokungsvermögen) (DIN 51739)
- Blähzahl (Swelling-Index, Backvermögen) (DIN 51741)
- Maceralzusammensetzung (DIN 22020)
- Erweichungsverhalten (DIN 51730)
- Korngrößenverteilung (DIN 22019)
- Treib- und Schwindvermögen
- Koksbildungsvermögen (G-Zahl)
- Fluidität (ASTM D720-57)
Was verstehen Sie unter Dilatation?
Ausdehnung (Längenänderung) einer speziell geformten Kohleprobe unter dem Einfluss der fortschreitenden Erwärmung
Weshalb ist Steinkohle mit sehr niedriger Blähzahl nicht optimal für die Koksproduktion?
- Die Blähzahl gibt Auskunft über die Backfähigkeit der Kohle, welche wiederum die Fähigkeit zur Bildung von stückigem Koks beschreibt
- Steinkohle ohne Backvermögen erweicht nicht und bildet einen pulvrigen Rückstand
Wozu wird Kohlen mit hohem Anteil an flüchtigen Bestandteilen vor der Aufgabe in den Herdofen teilweise Anthrazit oder Koksgrus zugegeben?
Die Zugabe der Magerungsmittel erfolgt zur Verminderung des Treibvermögens und somit zum Schutz vor Überbelastung des Ofens
Welche Gründe für den Einsatz des Stampfbetriebs als Alternative zur vorherrschenden Befüllungsart des Herdofens kennen Sie aus der Vorlesung?
- hohe Homogenität
* Ermöglicht Einsatz höherflüchtiger Kohle
Wie verläuft die Kohleumwandlung zu Koks (temperaturabhängig)?
- Bis 100 °C: Verdampfung der Feuchtigkeit
- Ab 100 °C: Austreiben adsorbierter Gase (O2, N2, CH4, CO)
- 250 – 350 °C: Bildung von leichtflüchtigen gesättigten und ungesättigten Kohlenwasserstoffen (Vorentgasung); ab 350 °C Erweichung der Kohle
- 350 – 480 °C: plastischer Bereich (15 – 30 mm); wesentliche Vorgänge der Koksbildung und Entgasung
- 480 – 600 °C: (wiederverfestigter) Halbkoks (12 – 15 % Flüchtige); beginnende Wasserstoffabspaltung
- Bis 1100 °C: Hochtemperaturkoks
Nennen Sie die zwei Verfahrensarten der Kokslöschung.
• Nasslöschen
o Löschzeit: 60-100 s
o Wasserbedarf ca. 1-2,5 m³/Mg Koks, ca. die Hälfte verdampft
• Kokstrockenkühlung
o Abgeschlossene Kühlung
o Einsatz von Inertgas statt Wasser
o Aufgeheiztes Inertgas kann zur Dampferzeugung genutzt werden
Nennen Sie die verschiedenen Qualitätsmerkmale von Koks.
- Korngröße
- Kornverteilung
- Trommelfestigkeit
- Abrieb
- Feuchte
- Ache
- Chemische Zusammensetzung (C,H, N, S, etc.)
- Restflüchtige
- Dichte und Porosität
- Zündpunkt
- Elektrische und Wärmeleitfähigkeit
- Brennwert und Heizwert
Nennen Sie die wichtigen Bestandteile von Teeren (mit mindestens 2 Gew.-% Anteil).
- Naphtalin
- Phenanthren
- Fluoranthen
- Pyren
- Fluoren
- Acenaphtylen
- Chrysen
Wodurch ist die Kohleverflüssigung zu realisieren?
• FT-Synthese
• Hydrierung
o Höhere Anforderungen
o thermodynamisch Vorteilhafter
Teilen Sie die Steinkohlearten nach dem Anteil enthaltener flüchtiger Bestandteile ein.
Vgl. Abbildung
Erläutern Sie kurz die Verfahrensschritte der Kohlehydrierung.
- Mahlen der Kohle
- Mischen der Kohle mit Katalysatoren (auf Eisenbasis),
- Öl und Wasserstoff
- Hydrierung bei ca. 170 bar (deutsche Technologie 300 bar) und 450 °C
- Fraktionierung der Produkte:
- H2 wird in den Prozess zurückgeführt
- Weitere Behandlung der leichten und mittleren Fraktionen z.B. durch Hydrotreating und Reformieren
- Endprodukte: SNG, LPG, Benzin, Diesel, Heizöl
- Rückstände werden zum Teil als Öl in den Prozess zurückgeführt, zum Teil durch Vergasung für die Erzeugung von Wasserstoff genutzt
- Weitere Möglichkeiten zur Wasserstoffbereitstellung: Kohlevergasung oder Steam Reforming von SNG
