Katalytische Umwandlung von Fischer-Tropsch Biowachsen in Dieselkraftstoffe der 2. Generation mittels Hydroprocessing

Abstract

Um die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen zu minimieren, wird nach immer neuen biogenen Kraftstoffen gesucht. Dabei ist die Nachhaltigkeit ein sehr wichtiges Kriterium. Die Herstellung von Kraftstoff aus Holz bietet eine neue Möglichkeit, Diesel ohne Konkurrenz zu Lebensmitteln zu produzieren. Das alte Verfahren zur Kohleverflüssigung nach Fischer-Tropsch wird dazu adaptiert. Es kann daraus direkt Kraftstoff gewonnen werden, jedoch entsteht dabei auch ein großer Anteil an festem Wachs. Die Verarbeitung dieses Wachses zu verkaufsfähigem Dieselkraftstoff ist der Schwerpunkt dieser Diplomarbeit.<br />Im Technikum der Raffinerie Schwechat befindet sich die verwendete Pilothydrieranlage. Nach einigen Adaptierungen konnte sie direkt für das Hydroprocessing des FT Wachses verwendet werden. Das FT Wachs wurde aus der Fischer-Tropsch Anlage des Biomassekraftwerks in Güssing hergestellt.<br />Es wurden 3 Katalysatoren, welche für Hydroprocessing Verfahren von fossilen Einsatzstoffen in der Raffinerie verwendet werden, getestet.<br />Bei der Verwendung des 1. von 3 getesteten Katalysatoren konnten die besten Produkteigenschaften und Diesel-ausbeuten erzielt werden. Durch eine starke Isomerisierungsfunktion und ein mildes Cracken konnte Diesel von bester Qualität hergestellt werden. Die beiden anderen untersuchten Katalysatoren produzierten zu viele kurzkettige Alkane. Diese gasförmigen Produkte und der qualitativ schlechte Naphtha können nicht direkt verwendet werden und dienen hauptsächlich als Rohstoffe für weitere Verarbeitungsschritte.<br />Über die Veränderung der Siedelagen, könnte auch ein Kerosinanteil hergestellt und eine höhere Dieselausbeute erzielt werden.<br />Als einzigen negativen Punkt kann man die schnelle Alterung der Katalysatoren sehen. Diese kann aber durch reinere Ausgangsstoffe und ein mögliches Co-Processing minimiert werden.<br />Die Analysenmethoden zur Charakterisierung der Dieselprodukte müssten an die spezielle Zusammensetzung des Kraftstoffs angepasst werden. Nicht alle in EN 590 angeführten Methoden konnten angewendet werden. Um die Strukturgruppen zu bestimmen, wurde eine 2 dimensionale Gaschromatographie verwendet. Als wichtigste Vergleichskriterien dienen die Kälteeigenschaften mit Cloudpoint und Cold Filter Plugging Point, die C-Zahlverteilung, den n- Alkangehalt und die Cetanzahl, welche mittels IQT (Ignition Quality Tester) Verfahren bestimmt wird.<br />Abschließend kann gesagt werden, dass Hydroprocessed Fischer-Tropsch Diesel ein Kraftstoff mit hervorragender Qualität ist. Mit konventionellen Katalysatoren kann das Hydroprocessing durchgeführt werden, wobei ein Co-Processing noch weiter untersucht werden sollte. Am besten funktioniert ein Katalysator mit Isomerisierungsfunktion und einem milden Crackverhalten.<br />Die Möglichkeit der Herstellung von Diesel aus einem erneuerbaren Rohstoff der 2. Generation, welche nicht mit Lebensmitteln in Konkurrenz steht, sollte unbedingt weiter verfolgt werden.