Wie kann Kohle die großartige Transformation von „schwarz“ zu „weiß“ vollziehen?

Anmerkung des Herausgebers: Millionen von geistigen Eigentumsleuten schaffen Wissenschaft und Technologie und verwirklichen gemeinsam den Traum eines starken Landes in Wissenschaft und Technologie. Um wissenschaftliche Erkenntnisse bekannt zu machen, den Forschergeist zu fördern, die wissenschaftliche und kulturelle Qualität der gesamten Bevölkerung zu verbessern und ein hohes Maß an wissenschaftlicher und technologischer Eigenständigkeit zu erreichen, haben die Abteilung für Wissenschaftspopularisierung der Chinesischen Gesellschaft für Wissenschaft und Technologie und die People's Daily gemeinsam den Themenbericht „Witness the Road of Science and Technology“ geplant und veröffentlicht. Der Bericht konzentriert sich auf die nationale Strategiepolitik im Bereich Wissenschaft und Technologie, wichtige Auszeichnungen im Bereich Wissenschaft und Technologie, Engpässe bei Schlüsseltechnologien usw. Außerdem werden Interviews und Untersuchungen auf der Basisebene durchgeführt, eine Reihe anschaulicher und lebendiger populärwissenschaftlicher Produkte auf den Markt gebracht, der Forschergeist energisch gefördert und enorme Kräfte für den Aufbau eines starken Landes in Wissenschaft und Technologie gesammelt.

Vor dem Hintergrund einer immer schwerwiegenderen globalen Umweltkrise und der Notwendigkeit einer grünen Transformation fördert China die nachhaltige Entwicklung seiner Energie- und Chemieindustrie mit beispielloser Entschlossenheit und Tatkraft. Die Stadt Yulin in der Provinz Shaanxi im Herzen des Lössplateaus ist sowohl eine Fundgrube reicher Ressourcen als auch ein Ort mit einer äußerst fragilen Ökologie. Dabei ist Kohle nicht nur ein Energieträger, sondern auch eine wichtige Lebensader, die die duale Entwicklung aus Energiewende und Umweltschutz vorantreibt. Kürzlich besuchte der Reporter den Industriepark Yulin, um zu sehen, wie Wissenschaftler und Techniker die Macht der Wissenschaft und Technologie nutzten, um die großartige Umwandlung von „schwarzer“ zu „weißer“ Kohle zu vollziehen.

Kohle zu Ethylenglykol

108 Stunden magischer Verwandlung

Kohle dient in unserer Wahrnehmung oft nur als Energiequelle, kann in der modernen chemischen Industrie jedoch auch in einen wichtigen chemischen Rohstoff umgewandelt werden – Ethylenglykol. Als vielseitige Verbindung ist Ethylenglykol aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften und chemischen Reaktivität ein unverzichtbarer Bestandteil vieler Produkte und Prozesse und bietet unserem Leben viele Annehmlichkeiten und Möglichkeiten.

„Ethylenglykol hat zwei Hauptfunktionen. Die erste ist die Herstellung von Polyesterharz und die zweite die Herstellung von Polyesterfasern.“ Xu Weiwei, Leiter der Ethylenglykol-Einheit der Abteilung für neue Materialien der Guoneng Yulin Chemical Co., Ltd., stellte vor, dass Polyesterharz über gute optische Eigenschaften verfüge, wie beispielsweise unsere Linsen und medizinischen Spritzen. Der Grundstoff der Polyesterfaser besteht hauptsächlich aus Textilien. Es hat einige hervorragende Eigenschaften. Wenn dem Textilmaterial eine bestimmte Menge Ethylenglykol-Polyesterfasern hinzugefügt wird, knittert der Stoff nicht so leicht.

Industriepark Yulin. Foto vom Interviewpartner zur Verfügung gestellt

Der gesamte Produktionsprozess von Kohle bis Ethylenglykol dauert nur 108 Stunden, die Forschung und Entwicklung der Technologie nahm jedoch mehrere Jahre in Anspruch. Im November 2021 schloss das 400.000 Tonnen/Jahr umfassende Ethylenglykol-Projekt von Yulin Chemical den gesamten Prozess auf einmal ab und produzierte erfolgreich qualifizierte Ethylenglykol-Produkte. Das Projekt nutzte auf clevere Weise das überschüssige Synthesegas und die öffentlichen Einrichtungen des fertiggestellten und in Betrieb genommenen Kohle-zu-Methanol-Projekts und recycelte das von der Ethylenglykol-Einheit erzeugte Abgas als Rohstoff für das Kohle-zu-Methanol-Projekt. Dadurch wurde eine saubere und zirkuläre Nutzung von Kohle realisiert und der wirtschaftliche Nutzen sowie die Auswirkungen auf den Umweltschutz deutlich verbessert.

Aufbauend auf dem Ethylenglykol-Projekt führt Yulin Chemical auch eine Tiefenverarbeitung einiger Zwischenprodukte durch und baut ein neues PGA-Projekt zur Herstellung biologisch abbaubarer Materialien auf Basis von Polyglykolsäure auf, wodurch die industrielle Kette weiter ausgebaut und die Wertschöpfungskette verbessert wird. Dieses Material hat viele Vorteile, wie beispielsweise vollständige biologische Abbaubarkeit, hohe Biokompatibilität, hohe mechanische Eigenschaften und hohe Barriereeigenschaften. Es kann im Boden, im Meerwasser und in anderen Umgebungen völlig unschädlich abgebaut werden. Es kann in großem Umfang im Bereich der Lebensmittelverpackung verwendet werden, beispielsweise für Einweg-Plastiktüten, Lunchboxen und Strohhalme. Es kann auch in medizinischen chirurgischen Nähten und Knochengerüstmaterialien verwendet werden. Es bietet meinem Land einen neuen Weg, die weiße Verschmutzung zu kontrollieren, den Lebensunterhalt der Menschen zu sichern, Engpässe in der Technologie anzugehen und die Transformation und Entwicklung der nationalen Kohlechemieindustrie in Richtung einer hochwertigen, diversifizierten und kohlenstoffarmen Entwicklung zu fördern.

Von Null anfangen

Grüne Technologie erweckt Abwasser wieder zum Leben

Wenn die Umwandlung von Kohle in Ethylenglykol der Prozess der Umwandlung von „schwarz“ in „weiß“ ist, dann ist die Wasseraufbereitung der magische Prozess der Umwandlung von schmutzig in sauber. Die Kohlechemieindustrie leitet große Mengen Abwasser ab, hat eine komplexe Wasserzusammensetzung und enthält große Mengen an Schadstoffen. Der Ausbau der Kohlechemieindustrie in der ökologisch fragilen nordwestlichen Region wird nicht nur die örtlichen Wasserressourcen verschmutzen, sondern auch den Wassermangel verschärfen. Das „Schleusentor“ ist zu einer schwierigen Hürde geworden, die die Kohlechemieindustrie überwinden muss, und die Vermeidung von Abwassereinleitungen ist der Schlüssel zur Lösung dieses Problems.

Vorbehandlungsanlage zur Salztrennung und -kristallisation. Foto vom Interviewpartner zur Verfügung gestellt

Bei der Entwicklung einer Technologie zur Vermeidung von Abwassereinleitungen ist die Frage, wie das Hauptsalz aus salzreichem Abwasser extrahiert werden kann, wie die Menge an kristallinem Mischsalz reduziert und wie es im Rahmen einer ressourcenbasierten Kreislaufwirtschaft genutzt werden kann, zu einer Schwierigkeit und einem zentralen Punkt geworden.

„Durch unabhängige Innovationen haben wir eine Technologie für kritisches Gefrieren bei niedrigen Temperaturen und thermische Salztrennung im Vakuum entwickelt. Wir trennen hochreine Salze durch einen Gefrierkristallisationsprozess bei niedrigen Temperaturen. Gleichzeitig gewinnen wir die Prozesswärme durch thermische Methoden zurück, um Energie wiederzuverwenden und so die Betriebskosten erheblich zu senken.“ sagte Hu Huagui, stellvertretender Leiter der Umweltlageranlage von Guoneng Yulin Chemical Co., Ltd.

Die Salztrenn- und Kristallisationsvorrichtung produziert qualifiziertes Natriumchlorid und gewährleistet einen kontinuierlichen und stabilen Betrieb. Damit wird nicht nur ein „Null“-Durchbruch in der Tieftemperatur-Kriterial-Gefrier- und Vakuum-Thermosalz-Trenntechnologie bei der Behandlung von Kohlechemie-Abwässern erreicht und die inländische technologische Lücke geschlossen, sondern es bringt auch erhebliche ökologische und wirtschaftliche Vorteile. Dadurch können jährlich 2,94 Millionen Tonnen Wasser und 25 Millionen Yuan an Kosten eingespart, die Produktion von Salz um etwa 32.000 Tonnen reduziert und etwa 110 Millionen Yuan an Kosten für die Entsorgung gefährlicher Abfälle eingespart werden. Diese bemerkenswerten Erfolge zeugen von einem wichtigen Schritt unseres Landes hin zu einer grünen und kohlenstoffarmen Entwicklung und inspirieren mehr Menschen, sich diesem Plan für eine nachhaltige Entwicklung zu widmen.

Siliziums Nemesis

Junges wissenschaftliches Forschungsteam **** entschlüsselt magische Reinigungstechnik

Zu den häufigen, schwer zu entfernenden Verunreinigungen im Abwasser der Kohlechemieindustrie zählen Salz und Silizium, das im Abwasser hauptsächlich in Form von Siliziumdioxid vorliegt. Die Entfernung von Silizium ist für die Null-Ableitung von Abwässern aus der Kohlechemie von entscheidender Bedeutung. Es kann die Verkalkung wichtiger Geräte wie Umkehrosmosemembranen und Verdampfer erheblich verlangsamen und den effizienten Betrieb nachfolgender Behandlungsprozesse sicherstellen. Allerdings ist die Entfernung von Silizium aus Abwasser nicht einfach und erfordert eine genaue Kontrolle der chemischen Reaktionsbedingungen, um neue Probleme durch ungeeignete Reagenzien oder übermäßige Zugabe von Chemikalien zu vermeiden. Angesichts dieses schwierigen Problems führten Lu Chaochao, ein 1995 geborener „nationaler technischer Experte“, und sein Team wiederholt experimentelle Untersuchungen durch.

Lu Chaochao zeichnet Betriebsdaten vor Ort auf. Foto vom Interviewpartner zur Verfügung gestellt

„Bei der Entfernung von Silizium aus Natriumaluminat ist die Untersuchung des pH-Werts die wichtigste und schwierigste Aufgabe. Wir haben einen pH-Gradienten von sauer pH 3 bis pH 14 erstellt und die Reaktionsbedingungen und hydraulischen Bedingungen, einschließlich der Dosierungsreihenfolge, durch vorläufige Becherglasversuche ermittelt, um den optimalen pH-Wert zu bestimmen. Schließlich fanden wir heraus, dass der optimale pH-Wert bei etwa 8,5 liegt, was die beste Wirkung bei der Siliziumentfernung hat.“ Lu Chaochao, Teamleiter des Umweltschutzteams 1 der Wasseraufbereitungsanlage der Umweltlageranlage von Guoneng Yulin Chemical Co., Ltd., sagte Reportern.

Dabei löste das wissenschaftliche Forschungsteam nicht nur technische Herausforderungen, sondern erkannte auch die Bedeutung seiner Arbeit zutiefst. Der tägliche Umgang mit Abwasser und dessen Klärung durch die Mitwirkung ist in den Augen dieser jungen Wissenschaftler und Techniker nicht nur die Verwirklichung ihrer persönlichen Werte, sondern auch ein Beitrag zur Verwirklichung einer grünen Produktion. „Das in der Kohlechemieindustrie anfallende Schwarzwasser wird in unserem Verfahren aufbereitet und in hochwertiges Recyclingwasser umgewandelt, das wir in unserer Fabrik als Produktionswasser wiederverwenden können. Darauf bin ich sehr stolz“, sagte Lu Chaochao.

Yulin, eine Stadt, die durch Kohle florierte, erlebt durch technologische Innovationen ihren eigenen großartigen Wandel. Von der technologischen Innovation bei der Umwandlung von Kohle in Ethylenglykol über die industrielle Produktion biologisch abbaubarer Materialien auf Basis von Polyglykolsäure bis hin zur emissionsfreien Behandlung von Abwässern aus der Kohlechemie – dieser Weg der grünen Transformation und Entwicklung hat gezeigt, dass Yulin Chemical praktische Maßnahmen ergreift, um die Transformation und Modernisierung der Kohlechemieindustrie in Richtung „hochwertig, diversifiziert und kohlenstoffarm“ voranzutreiben und gleichzeitig die nationale Energiesicherheit zu gewährleisten. Der Entwicklung der Kohlechemie wurde das Motto „Grün“ in die Gene eingepflanzt, wodurch die Umstellung und Verbesserung des Kohleverbrauchs immer praktikabler wird und der Welt die unendlichen Möglichkeiten der grünen Chemie und einer grünen Zukunft aufgezeigt werden.