Kurs:Rohstoffe III/Oelschieferkonversion

Ölschieferkonversion

Verfahren

Links: Temperaturabhängigkeit der Anteile thermischer Zersetzungsprodukte von Ölschiefer Rechts: Mechanismus der Kerogenzersetzung

Als Ölschieferkonversion wird das Verfahren bezeichnet, bei dem durch Pyrolyse, Hydrierung oder thermischer Zersetzung Schieferöl gewonnen werden kann. Dabei wird das in den Poren des Gesteins fein verteile Kerogen durch Wärmeeinwirkung freigesetzt. Kerogen ist ein polymeres organisches Material, aus dem durch Versenkung und geothermischer Aufheizung Erdöl- und Ergasvorkommen entstehen. Wirtschaftlich von Bedeutung sind Ölschiefer die zwischen 15 und 20% Kerogen enthalten. Aufgrund der weiten Verbreitung von Exinit wird dieses Kerogen am intensivsten genutzt. Der Ölschiefer wird obertägig abgebaut und in sogenannten Schwelreaktoren weiterverarbeitet. Die in den Schwelreaktoren/Retorten ablaufenden Zersetzungreaktionen lassen sich in drei Stufen unterteilen. Bei Temperaturen von 300 bis 340°C, vorm Erreichen üblicher Cracktemperaturen, werden Sauerstoff- und Schwefelverbindungen abaut, sodass Bitumen, ein plastoelastisches Gemenge aus verschiedenen organischen Substanzen, Wasser und Gase (CO₂, H₂S und H₂) aus dem Material austritt. Die Aktivierungsenergie bei diesem Prozess liegt bei 44 kJ/mol. Bei Temperaturen von 340 bis 360°C tritt weiterhin Bitumen aus. Des Weiteren laufen Crackprozesse ab, die zur Genese der Pyrolyseprimärprodukten Koks, Öl und Gas führen. Die Ölschieferkonversion läuft ab der Temperatur von 360°C optimal ab. Ölkomponenten werden weiterhin zu kurzkettigen Verbindungen gecrackt.

Kiviterretorte

a) Schwelzone b) Kreisgaszuführung c) Wassertassen d) Gasbrennraum e) Gasverteiler f) Eintragsvorrichtung

Es gibt zahlreiche Verfahren zur Pyrolyse von Ölschiefer (bsp. Paraho- und Petrosixretorte) Die Kiviterretorte ist ein estländischer Reaktor der speziell für Kukersit gedacht ist (Ölschiefer mit Liptinit).In der Kiviterretorte verbrennt ein Teil der Schwelprodkte, um mit dem heißen Abgas den Reaktorinhalt zu beheizen. Das Heißgas zum Erhitzen des Ölschiefers wird im Kreuzstrom geführt, um das Verkleben durch Bitumen zu vermeiden. Der Ölschiefer wird oben eingetragen und passiert den Reaktor mithilfe der Schwerkraft. Er wird durch die Aufsteigenden Schwelgase auf seine Zersetzungstemperatur gebracht, während die dabei aufsteigenden Gase die Schwelgase in den Kondensationsteil treiben.Im unteren Teil des Reaktors wird der Schwelrückstand bei 900°C verbrannt, um eintretendes Material vorzuheizen. Auf diese Weise, können pro Stunde zwischen 7,5 und 40 t Ölschiefer durch die Retorte laufen.