Koksbildung

Koksbildung bezeichnet die Bildung von festem Kohlenstoffmaterial (Koks) während der thermischen Behandlung organischer Substanzen in Abwesenheit von Sauerstoff, insbesondere in der Kohleverarbeitung, in Öl- und Gasprozessen sowie bei der Metallproduktion. In der Stahlindustrie dient der hergestellte Koks als Kohlenstoffquelle und als Reduktionsmittel im Hochofen.

Ursachen und Mechanismen: Bei hohen Temperaturen zersetzt sich organisches Material pyrolytisch. Fluchtige Bestandteile wie Tars entweichen, während Rückstände karbonisieren und sich zu porösem Koks zusammenlagern. Am Reaktortop entstehen durch die Bildung von flüchtigen Verbindungen und deren Polymerisation zu schwereren Kohlenwasserstoffen Ablagerungen, die sich zu Koks verdichten können. Faktoren wie Temperatur, Kontaktzeit, Druck, Feedstock-Zusammensetzung und Anwesenheit von Katalysatoren beeinflussen das Ausmaß der Koksbildung. In der Petrochemie und bei Hydrocracker- bzw. Reformerprozessen gilt Koksbildung auch als unerwünschte Deaktivierung von Katalysatoren.

Typen und Anwendungen: In der Metallurgie wird metallurgischer Koks in Koksöfen produziert und als Reduktionsmittel sowie Brennstoff genutzt. In der Öl- und Gaschemie treten unterschiedlich geformte Koksablagerungen auf, z. B. als Delayed-Coking-Koks oder FCC-Coke, je nach Prozessführung. Diese Formen unterscheiden sich in Struktur, Porosität und Ablagerungsmechanismen.

Folgen und Management: Koksablagerungen reduzieren Wärmeübertragung, erhöhen Druckverluste und können Reaktoren oder Rohrleitungen verengen. Maßnahmen zur Vermeidung oder Reduktion umfassen Optimierung von Temperaturen und Verweilzeiten, Feedstock-Vorbehandlung, Desulfurierung, Wasserstoffzugabe sowie regelmäßige Regeneration oder Ablagerungsentfernung.

Bedeutung: Koksbildung ist in vielen industriellen Prozessen ein zentrales Thema – je nach Kontext Quellenn der Energie und Rohstoffe oder eine Herausforderung der Prozessstabilität und Wartung.