Petrolkoks aus Kasachstan
In der Raffinierung von Erdöl werden durch atmosphärische Destillation unterschiedliche Fraktionen von Kohlenwasserstoffen von schwerem Heizöl bis Flüssiggas nach ihren Siedepunkten und somit nach C-H-Kettenlänge getrennt. Die Rückstände dieser ersten Destillation gelangen in die nachgeschaltete Vakuumdestillation. Hier werden Schmieröle und Bitumen gewonnen.
An die Vakuumdestillation sind üblicherweise eine oder mehrere Cracking-Verfahren angeschlossen. Cracking bedeutet i.d.F. Aufspalten von langkettigen Kohlenwasserstoffen (>C20) wodurch C-H-Verbindungen kürzerer Kettenlänge mit geringerem Siedepunkt entstehen. Getrennt werden vorwiegend die kovalenten C-C-Bindungen endotherm bei 360-600°C, dabei entsteht als weiteres Spaltprodukt elementarer Kohlenstoff (Koks). Mit kürzerer Kettenlänge bzw. niedrigerem Siedepunkt nimmt die wirtschaftliche Verwertbarkeit der Destillationsfraktionen zu.
Nach Verdampfungsreihenfolge lassen sich die Destillationsprodukte von Erdöl in 4 Produktgruppen zusammenfassen, (a) Gase wie Methan, Ethan und Wasserstoff, (b) Flüssiggas LPG im Wesentlichen bestehend aus Propan und Butan, (c) Benzine, Kerosine, Diesel und Heizöl. Quasi übrig bleibt (d) Schweröl bzw. Residual Oil. Quantitativ liefern durchschnittliche Erdölsorten dabei ca. 20 % Benzine mit Siedepunkten von etwa 50-150°C und ca. 40 % Kerosine und Diesel im Siedebereich 150-350°C, welche den wesentlichen Bedarf ausmachen. Durch Cracking werden die höher siedenden Fraktionen von Schweröl aufwärts, für die weit weniger Bedarf besteht, in benötigte und damit wertvollere Produkte umgewandelt.
Dazu existieren verschiedene technische Verfahren. Es wird thermisch unter hoher Temperatur und Druck gespalten, dabei kann statt heißer Luft auch heißer Dampf um 500°C eingesetzt werden (Steam-Cracking). Katalytisch kann unter Zugabe von feinem Katalysatorpulver bei Atmosphärendruck und niedriger Temperatur konvertiert werden, das kann auch unter hohem Druck >100bar und Wasserstoff-Atmosphäre (Hydro-Cracking) geschehen, sehr aufwändig aber auch sehr ergiebig, insbesondere was die begehrteste Fraktion der Benzin- und Dieselkraftstoffe betrifft.
Zum thermischen Cracken werden neben Schwerölvergasungsanlagen vorwiegend Visbreaker (Viskositätsbrecher, Verflüssiger) und Coker (Verkokung) verwendet. Übrig bleibt Petrolkoks, der immer noch flüchtige Kohlenwasserstoffe enthält und daher als Grüner Petrolkoks (Green Petroleum Coke – GPC) bezeichnet wird. Durch Kalzinierung bei ca. 1.200°C werden diese entzogen, das Produkt heißt dann kalzinierter Petrolkoks (Calcined Petroleum Coke – CPC) und wird für die Elektrodenfertigung z. B. für die Aluminium- oder Stahlerzeugung eingesetzt.
Grüner Petrolkoks besitzt einen höheren Brennwert als Steinkohle (SKE Standard 7.000 kcal/kg) und wird daher z. B. als Brennstoff in der Zementindustrie oder als Zuschlag in Metallschmelzen eingesetzt oder in Kraftwerken verstromt. Die Qualität ist dabei maßgeblich von einem niedrigen Schwefel- und Metallgehalt bestimmt.
Eine Coker-Anlage besteht aus mindestens zwei Kokstürmen. In einen dieser Reaktionsbehälter wird der Vakuumdestillationsrückstand eingeleitet, hier bilden sich bei ca. 500°C gasförmige, flüssige und feste Kohlenwasserstoffe. Flüssige und gasförmige Bestandteile werden ausgeleitet, die Feststoffe verbleiben als Petrolkoks. Ist der Turm voll, wird der Prozess beendet und der Petrolkoks mit Wasser/Wasserdampf gekühlt. Dieser härtet dabei aus, so dass ein Herausbrechen bzw. herausschneiden mit Wasserstrahlverfahren erforderlich ist. Der jeweils zweite Turm sorgt für eine annähernd unterbrechungsfreie Aufnahme der Destillatrückstände.
Handelspreise
