Untersuchungen zur Herstellung und zum Abbrandverhalten von Wirbelschichtpyrolysekoksen

Der partielle und selektive Abbrand von Pyrolysekoksen in einem Wirbelbett mit Steinkohlekoks als Bettmaterial könnte die benötigte Wärme erzeugen, um in demselben Reaktor endotherme Pyrolyse- und Vergasungsreaktionen zur Behandlung organischer Reststoffe durchzuführen. Zur Messung der Reaktivitätsunterschiede der Kokse bezüglich Sauerstoff wurde an zwei Laborapparaturen (Thermowaage, Sandwirbelschicht) das Abbrandverhalten von Wirbelschicht-Pyrolysekoksen und Kohlekoksen im chemisch kontrollierten Temperaturbereich untersucht. Zur Bestimmung der formalkinetischen Parameter Aktivierungsenergie EA und Stoßfaktor k0 wurde im Falle der Thermowaage die Massenverlustkurve bei isothermer Reaktionführung ausgewertet. Im Falle der Wirbelschicht wurde der zeitliche CO/ CO2\- Verlauf im Abgas in eine Massenverlustkurve an Kohlenstoff umgerechnet und anschließend analog zur Thermowaage ausgewertet. Zur Beschreibung der Kinetik wurde ein massenbezogener Ansatz erster Ordnung bezüglich der Kohlenstoffmasse und -ter Ordnung bezüglich der Sauerstoffkonzentration verwendet. Die an der Thermowaage bestimmten Reaktivitäten der Kokse werden vergleichend in einem Arrhenius-Diagramm (T=250-600°C) dargestellt. Nach steigender Reaktivität geordnet lautet die Reihenfolge der untersuchten Kokse: Steinkohlenkoks < Braunkohlenkoks < DSD-Koks < Holzkoks < Strohkoks. Durch die an der Thermowaage bestimmten Reaktivitätsunterschiede zwischen Pyrolysekoksen und Bettmaterial ist ein selektiver Abbrand der Pyrolysekokse beim Betrieb einer kontinuierlichen Kokswirbelschicht zu erwarten