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Fast Facts
Rohstoffeffizienz und Kreislaufwirtschaft
Regionaler Schwerpunkt
Vietnam
Laufzeit
01.09.2017 - 31.01.2021
Fördervolumen
1.386.334 €
Förderkennzeichen
033R188A-B
Kontakt

Koordintor: Technische Universität Dresden

Ansprechpartner: Prof. Dr. Jan J. Weigand

Adresse: Mommsenstraße 4, 01069 Dresden

Tel.: +49 351 463-42800

E-Mail: jan.weigand@tu-dresden.de

 

Projektpartner

  • AIOTEC GmbH, Berlin

 

Projektpartner in Vietnam

  • Vietnam Petroleum Institute, Hanoi
  • Vietnam National University - University of Science, Hanoi
  • Binh Son Refining and Petrochemical Co., Ltd.
  • PetroVietnam, Vietnam Oil and Gas Group
ReCaLl

Neuartige Katalysatoren aus Reststoffen für die Nutzung fossiler und biogener Rohstoffe in der Erdölraffinerie

Ein weltweit steigender Bedarf an Grundchemikalien wie Propen zwingt vor allem Förder- und Entwicklungsländer zu innovativen Ansätzen der Bereitstellung. Propen ist ein essentieller und vielseitig genutzter Grundbaustein zur Herstellung von Alltagsgegenständen wie Automobilarmaturen aus Polypropylen (PP) oder Polyacryl-Textilfasern (PAN). Da Propen in klassischen erdölverarbeitenden Verfahren nicht im ausreichenden Maße gebildet wird und für die Produktion täglich Tonnen gebrauchten Katalysators anfallen, stehen Länder mit eingeschränktem Zugang zu qualitativ hochwertigem Erdöl, wie z.B. Vietnam, vor besonderen Herausforderungen. Für diese Länder ist daher die Eigenproduktion von Propen sowie ein Umstieg zu biogenen Eingangsstoffen essentiell. Das deutsch-vietnamesische Projekt ReCaLl entwickelt vor diesem Hintergund modifizierte, technische FCC-Katalysatoren (Fluid Catalytic Cracking) unter Mitnutzung gebrauchten Katalysatormaterials.

Recycling von verbrauchten Katalysatoren

Eines der wichtigsten Veredelungsverfahren zur Herstellung von Kraftstoffen und Chemieprodukten aus Erdölbestandteilen ist das Fluid Catalyic Cracking (FCC). Für die Verbesserung des Prozesses wird ein Katalysator verwendet. Dieser desaktiviert u.a. durch die Ablagerung von umweltbedenklichen und gesundheitsgefährdenden Kohlenwasserstoffen sowie von Metallen wie Nickel, Eisen und Vanadium. In Erdölraffinerien, so auch in Vietnam, fallen täglich mehrere Tonnen an verbrauchtem Katalysator pro Erdölraffinerie an. Die Entsorgung der Katalysatoren erfolgt in vielen Ländern ohne Vorbehandlung in Deponien oder Baustoffen und stellt somit ein hohes Risiko für Mensch und Umwelt dar.

Anfallender, verbrauchter Katalysator, abgefüllt in Big Packs. © TU Dresden, AK Weigand
Anfallender, verbrauchter Katalysator, abgefüllt in Big Packs. © TU Dresden, AK Weigand

Verbrauchte FCC-Katalysatoren enthalten noch wichtige Rohstoffe wie Metalle der Selten Erden oder Silizium- und Alumiumverbindungen. Die Rückgewinnung dieser Ressourcen ist jedoch bisher kaum etabliert. Das Projekt ReCaLl hat daher zum Ziel verbrauchte FCC-Katalysatoren zu recyclen. Die zurückgewonnen Komponenten sollen im Rahmen des Vorhabens direkt im jeweiligen Land  zusammen mit lokal verfügbaren Resourcen zu neuen Industriekatalysatoren sowie anderen kommerziell verwertbaren Produkten umgesetzt werden.

Auch für PetroVietnam, den Betreibenden einer Raffinerie in Dung Quat/Vietnam, stellt die Abdeckung seines steigenden Bedarfs nach Propen eine Herausfordernug dar. Zudem steht er durch das Aufkommen von bis zu 18t gebrauchtem FCC-Katalysator pro Tag vor einem Deponierungs- und Recyclingproblem.

Herstellung selektiver Katalysatoren aus Reststoffen

Der steigende Bedarf an Propen bedingt auch die Anpassung der Produktselektivität im FCC-Prozess und kann durch Katalysatoradditive realisiert werden.  Als Katalysatorhauptkomponente sowie als Additive werden in ReCaLl verschiedene Alumosilikate verwendet.   ReCaLl bemüht sich um die Erforschung spezieller Impfkristalle,  um Syntheselösungen  mit geringen qualitativen Mängeln und unter den in Vietnam verfügbaren technischen Gegebenheiten umzusetzten.

Generell führt der Einsatz von Katalysatoradditiven zu einer Selektivitätsverbesserung und höheren Rohstoffeffizienz der verwendeten Katalysatoren,  jedoch gleichzeitig zu einer Verschlechterung von Standzeit und Regenerierbarkeit. Aus dieser Problemstellung ergibt sich der Bedarf an innovativen Katalysatoren oder Katalysatoradditiven. Die im Rahmen von ReCaLl entwickelten Katalysatoren sollen den Herausforderungen des FCC-Prozesses, des steigenden Propenbedarfs und des Ressourcenwechsels zu leichteren fossilen und biogenen Rohstoffen auch in der technischen Anwendung gewachsen sein.

Das Projekt ReCaLl kann Erfahrungswerte aus vorherigen Forschungsvorhaben zu einem industrienahen, nachhaltigen Gesamtkonzept kombinieren und ausweiten. Das Vorhaben erstreckt sich dabei von Katalysatorrecycling über Katalysatordesign bis hin zur Entwicklung technischer Katalysatoren für die Umsetzung fossiler aber auch biogener Rohstoffe.

Nachhaltigkeit in der Raffinerie

Die Katalysatorforschung und das Katalysatorrecycling sowie eine anschließende Verwertung der Ergebnisse für die Katalysatorentwicklung und den Einsatz in der Raffinerie in Dung Quat sind in Vietnam wirtschaftlich und lokalpolitisch für das öffentliche Ansehen der Erdölbranche von äußerst hohem Interesse. Daher erfolgt die Zusammenarbeit mit vietnamesischen Forschungseinrichtungen und Unternehmen mit internationalen Partnern, gefördert durch das vietnamesische Ministry of Science und Technology.

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Fluid Catalytic Cracking Anlage der Erdölraffinerie in Dung Quat, Vietnam. ©Vietnam Petroleum Institute, © Dr. Vu Xuan Hoan

ReCaLl will durch den Zusatz biogener Roh- und Reststoffe zu qualitativ minderwertigem Rohöl zur Herstellung von Grundchemikalien und Kraftstoffen einen Beitrag zu einer bioökonomisch und sozial vertretbaren Versorgung Vietnams leisten. Das Recycling von verbrauchten Katalysatoren dient dem Schließen des Stoffkreislaufes für eine umweltfreundlichere Katalysatorproduktion. Dies ist als Übergang zur Energie- und Rohstoffwende, insbesondere vor Erreichen der flächendeckenden Elektromobilität, vor allem in Schwellenländern kurz- und mittelfristig relevant. Potenziell sind die von ReCaLl entwickelten Verfahren auch in anderen Ländern einsetzbar.