Fischer-Tropsch-Synthese

Die Fischer-Tropsch-Synthese ist ein Prozess zur Bereitstellung von Kraftstoffen und Produkten für die Chemieindustrie aus Synthesegas. Das Synthesegas stammt bspw. aus der Vergasung von Biomasse oder fossilen Feststoffen. Ursprünglich wurde die Fischer-Tropsch-Synthese zur Verflüssigung von Kohle genutzt. Ihr grundlegender Reaktionsmechanismus ist bis heute nicht vollständig geklärt.

Reaktionsablauf

Die wichtigsten Reaktionen bei der Fischer-Tropsch-Synthese sind die Fischer-Tropsch-Reaktion, die Alkoholbildung, die Bildung von Olefinen und die Bildung von Paraffinen. Die Fischer-Tropsch-Reaktion bezeichnet die Synthese von Kohlenstoffmonoxid und zwei Wasserstoffmolekülen zu Alkanen und Wasser.

Charakteristika

Die wichtigen Prozessparameter der Fischer-Tropsch-Synthese sind die Temperatur und der Druck. Eine höhere Temperatur führt zu kürzerkettigen Produkten, allerdings auch zu Rußbildung und damit zu einer Inaktivierung der Katalysatoren. Eine Erhöhung des Drucks führt zu einem höheren Umsatz. Eine weitere Möglichkeit, die Zusammensetzung der entstehenden Produkte zu beeinflussen, ist die Wahl der Katalysatoren. Bei der Nutzung von Kobaltkatalysatoren läuft hauptsächlich die Fischer-Tropsch-Reaktion ab. Die Nutzung von Eisenkatalysatoren führt zu einem vermehrten Ablauf anderer Reaktionen. Für die Bereitstellung von flüssigen Kraftstoffen sind die Reaktionen am interessantesten, die keine sehr kurzkettigen oder sehr langkettigen Produkte erzeugen. Die Wahl der Temperatur, des Drucks und der Katalysatoren wirkt sich damit direkt auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens aus. Je nach Temperaturbereich unterteilt man die Fischer-Tropsch-Synthese in die Low-Temperature-Fischer-Tropsch-Synthesis (LTFT) und die High-Temperature-Fischer-Tropsch-Synthesis (HTFT).

Varianten

Die HTFT läuft bei 300-350 °C unter Nutzung von Eisenkatalysatoren ab. Hauptprodukte sind kurzkettige Kohlenwasserstoffe wie Benzin oder Olefine. Die HTFT ist für Biomasse nicht geeignet, weil es bei hohen Temperaturen aufgrund des Alkalimetallanteils in der Biomasse zu Reaktionen zwischen diesen und den Katalysatoren kommt, die dadurch deaktiviert werden.

Die LTFT nutzt einen Temperaturbereich zwischen 200 °C und 240 °C, wobei hauptsächlich Eisen- und Kobaltkatalysatoren eingesetzt werden. Es entstehen hauptsächlich lineare langkettige Kohlenwasserstoffe (Wachse). Die LTFT ist für Biomasse geeignet.

Aufbereitung und Produkte

Die Fischer-Tropsch-Synthese erzeugt ein breites Spektrum an Produkten, die zu Rohbenzin, Fischer-Tropsch-Diesel und Wachsen weiterverarbeitet werden können. Mit der Fischer-Tropsch-Synthese können schwefel- und aromatenfreie Kraftstoffe aus unterschiedlichen Rohstoffen hergestellt werden. Aufgrund der langkettigen Kohlenwasserstoffe ist ggf. ein späteres Cracken notwendig. Abschließend folgt eine Destillation und/oder eine Rektifikation.

Synonym(e):

FT-Synthese, FT-Verfahren, Fischer-Tropsch-Verfahren

Englische Übersetzung(en):

Fischer-Tropsch synthesis, Fischer-Tropsch process