AT521321A1 - Bottom cycle and top cycle process for the production of weak gases from residues and residual gases for the production of dimethyl ether - Google Patents
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Abstract
Das erfindungsgemäße Verfahren umfassen die Kombination einer Vergasungsanlage (40) mit Doppelklappen (38,39) und einer Kohlendioxidspülung (75), einer Versorgung von Sauerstoff über eine PSA (16) mit Regelarmatur (17), der Zuführung von Kohlendioxid (18) aus einem Tank(19) über eine Pumpe (20), mit Regelarmatur (21 ), einem Verdampfer (21 ), einem Überhitzer (26) und einer Regelarmatur (29) für den Eintrag, einer Wasserdampferzeuger (9), umfassend einen Wassertank (2), einer Pumpe (3), einer Regelarmatur (4), einem Verdampfer (9,5,6,7,8,9) mit Trommel (11), und Regler (30). Das Rohgas (41) wird über einen Zyklon (42) einer Gasreinigung (49) und dem Verdichter (51) zur Verfügung gestellt. Die Kohle wird über die Schnecke (45) rückgeführt, und mit der Schnecke (47) ausgetragen und der zweiten Vergasungsstufe zugeführt. Die zweite Vergasungsstufe (64) umfasst überhitztes Kohlendioxid (33) und Wasserdampf (34) in einem Düsenboden (60), den Eintrag der Reststoffe (54) über die Doppelklappe (55,56) und Eintragsschnecke (57), die Reinigung des Synthetischen Gases (65) über einen Zyklon (67), eine Gasreinigung (68) und Verwertung über einen Verdichter (72). Die Asche wird über eine Austragsschnecke (62) ausgetragen. Die Erfindung umfasst eine externe Brennkammer (83} zur Verbrennung von Restgasen (78) zu Kohlendioxid und Wasserdampf für den Düsenboden (60) und die Einbringung externer Restgase (112) über einen Verdichter (85), eine Regelarmatur (86) einen Überhitzer (88) in den Düsenboden (90) des Reaktors (64).The method according to the invention comprises the combination of a gasification system (40) with double flaps (38, 39) and a carbon dioxide purge (75), a supply of oxygen via a PSA (16) with a control valve (17), and the supply of carbon dioxide (18) from one Tank (19) via a pump (20), with a control valve (21), an evaporator (21), a superheater (26) and a control valve (29) for the entry, a steam generator (9), comprising a water tank (2) , a pump (3), a control valve (4), an evaporator (9,5,6,7,8,9) with drum (11), and regulator (30). The raw gas (41) is made available to a gas cleaning device (49) and the compressor (51) via a cyclone (42). The coal is returned via the screw (45) and discharged with the screw (47) and fed to the second gasification stage. The second gasification stage (64) comprises superheated carbon dioxide (33) and water vapor (34) in a nozzle base (60), the entry of the residues (54) via the double flap (55, 56) and entry screw (57), the cleaning of the synthetic gas (65) via a cyclone (67), gas cleaning (68) and recycling via a compressor (72). The ash is discharged via a discharge screw (62). The invention comprises an external combustion chamber (83} for the combustion of residual gases (78) to carbon dioxide and water vapor for the nozzle base (60) and the introduction of external residual gases (112) via a compressor (85), a control valve (86) and a superheater (88 ) in the nozzle bottom (90) of the reactor (64).
Description
ZusammenfassungSummary
Das erfindungsgemäße Verfahren umfassen die Kombination einer Vergasungsanlage (40) mit Doppelklappen (38,39) und einer Kohlendioxidspülung (75), einer Versorgung von } The method according to the invention comprises the combination of a gasification system (40) with double flaps (38, 39) and a carbon dioxide purge (75), a supply of }
Sauerstoff über eine PSA (16) mit Regelarmatur (17), der Zuführung von Kohlendioxid (18) aus einem Tank(19) über eine Pumpe(20), mit Regelarmatur (21), einem Verdampfer (21) einem Überhitzer (26) und einer Regelarmatur(29) für den Eintrag, einer ’Oxygen via a PSA (16) with control valve (17), the supply of carbon dioxide (18) from a tank (19) via a pump (20), with control valve (21), an evaporator (21), a superheater (26) and a control valve (29) for the entry, a '
Wasserdampferzeuger (9), umfassend einen Wassertank(2), einer Pumpe(3) einer Rnhnic7/nr(4);eLnem Verdampfer(9’5·6’7'8·9) mitTrommel (11), und Regier(30). Das Rohgas (41) wird über einen Zyklon (42) einer Gasreinigung (49) und dem Verdichter (51) zur Verfügung gestellt. Die Kohle wird über die Schnecke (45) rückgeführt, und mit der Schnecke (47) ausgetragen und der zweiten Vergasungsstufe zugeführt. Die zweite Vergasungsstufe (64) umfasst überhitztes Kohlendioxid (33) und Wasserdampf (34) in einem Dusenboden (60), den Eintrag der Reststoffe (54) über die Doppelklappe (55,56) und Eintragsschnecke (57), die Reinigung des Synthetischen Gases (65) über einen Zyklon (67) eine Gasreinigung (68) und Verwertung über einen Verdichter (72). Die Asche wird über eine 7urS\/a9hSChneCke θ dausgetragen· Die Erfindung umfasst eine externe Brennkammer (83) zur Verbrennung von Restgasen (78) zu Kohlendioxid und Wasserdampf für den Dusenboden (60) und die Einbringung externer Restgase (112) über einen Verdichter (85) eine Regelarmatur (86) einen Überhitzer (88) in den Düsenboden (90) des Reaktors (64) ’ / 32Steam generator (9), comprising a water tank (2), a pump (3), a channel ( 7 ) ; e L nem evaporator (9 ' 5 · 6 ' 7 ' 8 · 9 ) with drum (11), and regulator (30). The raw gas (41) is made available to a gas cleaning device (49) and the compressor (51) via a cyclone (42). The coal is returned via the screw (45) and discharged with the screw (47) and fed to the second gasification stage. The second gasification stage (64) comprises superheated carbon dioxide (33) and water vapor (34) in a nozzle floor (60), the entry of residues (54) via the double flap (55, 56) and entry screw (57), the cleaning of the synthetic gas (65) via a cyclone (67) gas cleaning (68) and recycling via a compressor (72). The ash is a 7UR S \ / a9 h auger θ d discharged · The invention includes an external combustion chamber (83) for combustion of residual gases (78) external to carbon dioxide and water vapor for the Dusenboden (60) and the introduction of residual gases (112) Via a compressor (85), a control valve (86), a superheater (88) into the nozzle bottom (90) of the reactor (64) '/ 32
Bottom Cycle und Top Cycle Verfahren für die Erzeugung von Schwachgasen ausBottom cycle and top cycle processes for the production of lean gases
Reststoffen und Restgasen zur Erzeugung von DimethyletherResidues and gases for the production of dimethyl ether
Das erfindungsgemäße Verfahren umfassend die Kombination einer Festbettvergasungsanlage (VGA) (40) mit Doppelklappen (38,39) und einer Kohlendioxidspülung (75), einer Versorgung von Sauerstoff über eine Druckwechseladsorption (PSA) (16) mit Regelarmatur (17), der Zuführung von Kohlendioxid (18) aus einem Tank(19) übereine Pumpe(20), mit Regelarmatur (21), einem Verdampfer (21) einem Überhitzer (26) und einer Regelarmatur(29) für den Eintrag in die Oxidationszone des Reaktor(40), umfassend einen Wasserdampferzeuger (9),mit.einen Wassertank(2), einer Pumpe(3), einer Regelarmatur(4), einem Verdampfer (9,5,6,7,8,9) mit Trommel (11), und Regler (30). Das Rohgas (41) wird über einen Zyklon (42) einer Gasreinigung (49) und dem Verdichter (51) zur Verfügung gestellt. Die Kohle (44) wird über die Schnecke (45) rückgeführt, und mit der Schnecke (47) aus dem Reaktor (40) ausgetragen und der zweiten Vergasungsstufe (SGA) (64) zugeführt. Die zweite Vergasungsstufe (64) umfasst überhitztes Kohlendioxid (33) und Wasserdampf (34) eingebracht über einen Düsenboden (60), den Eintrag der Reststoffe (54) über die Doppelklappe (55,56) und Eintragsschnecke (57), die Reinigung des Synthetischen Gases (65) über einen Zyklon (67), eine Gasreinigung (68) und das Ansaugen und Verdichten über einen Verdichter (72). Die Asche wird über eine Austragsschnecke (62) ausgetragen. Die Erfindung umfasst eine externe Brennkammer (83) zur Verbrennung von Restgasen (78) und des in der ersten Vergasungsstufe (VGA) (40) erzeugten Schwachgases (52) zu Kohlendioxid und Wasserdampf, der über den Düsenboden (60) in die zweite Vergasungsstufe (SGA) (64) eingebracht wird und die Einbringung externer kohlenwasserstoffhaltiger Restgase (112) über einen Verdichter (85), eine Regelarmatur (86) einen Überhitzer (88) in den Düsenboden (90) des Reaktors (64). t The method according to the invention comprises the combination of a fixed bed gasification plant (VGA) (40) with double flaps (38, 39) and a carbon dioxide purge (75), a supply of oxygen via a pressure swing adsorption (PSA) (16) with control valve (17), the supply of Carbon dioxide (18) from a tank (19) via a pump (20), with a control valve (21), an evaporator (21), a superheater (26) and a control valve (29) for entry into the oxidation zone of the reactor (40), Comprising a steam generator (9), with a water tank (2), a pump (3), a control valve (4), an evaporator (9,5,6,7,8,9) with a drum (11), and a regulator (30). The raw gas (41) is made available to a gas cleaning device (49) and the compressor (51) via a cyclone (42). The coal (44) is returned via the screw (45) and discharged from the reactor (40) with the screw (47) and fed to the second gasification stage (SGA) (64). The second gasification stage (64) comprises superheated carbon dioxide (33) and water vapor (34) introduced via a nozzle base (60), the entry of residues (54) via the double flap (55, 56) and entry screw (57), the cleaning of the synthetic Gases (65) via a cyclone (67), gas cleaning (68) and the suction and compression via a compressor (72). The ash is discharged via a discharge screw (62). The invention comprises an external combustion chamber (83) for the combustion of residual gases (78) and the lean gas (52) generated in the first gasification stage (VGA) (40) to form carbon dioxide and water vapor, which flows through the nozzle base (60) into the second gasification stage ( SGA) (64) and the introduction of external hydrocarbon-containing residual gases (112) via a compressor (85), a control valve (86), a superheater (88) into the nozzle bottom (90) of the reactor (64). t
Die Erfindung umfasst, die Umwandlung des hochwertigen Schwachgas zu Dimethylether und die Nutzung des Offgases (110) aus dem Dimethyletherprozess (106) in der Brennkammer (83) zur Erzeugung von Kohlendioxid und Wasserdampf und nutzbarer Abwärme aus dem Abgas für den Vergasungsprozess (SGA) (64).The invention includes the conversion of the high-quality lean gas to dimethyl ether and the use of the off-gas (110) from the dimethyl ether process (106) in the combustion chamber (83) to generate carbon dioxide and water vapor and usable waste heat from the exhaust gas for the gasification process (SGA) ( 64).
Reststoffe entstehen in verschiedenen Produktionsprozessen, in der Landwirtschaft, im Handel, in der Bauwirtschaft, Waldwirtschaft und bei Herstellungsprozessen. Reststoffe entstehen auch, wenn Produkte aus der Nutzung zum Abfall übergeführt werden Im Zuge des Recyclings fallen Stoffgruppen an, wie Metalle, Kunststoffe, Glase, Papiere, Holz und Holzstoffe, Stoffe, ... um die festen Bestandteile. Das Verbrennen von Reststoffen ist bekannt, führt zur Wärmegewinnung und mit einem Wirkungsgrad von ~ 22% zu einer Verstromung. Strom und Wärme aus Reststoffen sind jedoch als untergeordnete Energieformen zu bewerten, da eine geringe Wertschöpfung gegeben ist.Residues arise in various production processes, in agriculture, in trade, in the construction industry, forestry and in manufacturing processes. Residues also arise when products from use are transferred to waste. In the course of recycling, groups of substances are created, such as metals, plastics, glass, paper, wood and wood materials, substances, ... around the solid components. The burning of residues is known, leads to heat generation and, with an efficiency of ~ 22%, to electricity. However, electricity and heat from residues are to be rated as subordinate forms of energy, since there is little added value.
Mit den Reststoffen ist immer eine Behandlung der Stoffe verbunden. Die Stoffe kommen ja in der Regel nicht als reine sofort verwertbare und nutzbare Stoffe vor. Unter Behandlung versteht man das Sammeln, die Trennung mit mechanischen physikalischen Verfahren, sodass man Stoffe gewinnen kann, wobei die Form unterschiedlich sein kann. Man hat a so durch die Behandlung nun Stoffströme gewonnen, die man in unterschiedlichen Verfahren .2 / 32 weiter verwerten kann. Wir konzentrieren uns nun auf jene Stoffströme der festen Phase, die mit einem hohen oxidierbaren Anteil versehen sind. Als Beispiel werden hier angeführt:Treatment of the substances is always associated with the residues. As a rule, the substances do not appear as pure, immediately usable and usable substances. Treatment means collecting, the separation using mechanical physical processes so that substances can be obtained, although the shape can be different. A treatment has now been used to obtain material flows that can be used in various processes .2 / 32. We are now concentrating on those material flows of the solid phase that are provided with a high oxidizable fraction. An example is given here:
Altholz, Papier, Folien und Pappe, Holz und Kunststoffe, Waldreststoffe, Gärrestfasern vonWaste wood, paper, foils and cardboard, wood and plastics, forest residues, digestate fibers from
Biogasanlagen.Biogas plants.
Tabelle 1: Beispielhafte elementare Zusammensetzung von ReststoffenTable 1: Exemplary elementary composition of residues
Neben festen Reststoffen (Tabelle 1 ) entstehen in vielen Prozessen auch gasförmige Reststoffe. Gasförmige Reststoffe sind biogene Gase aus Biogasanlagen, Deponiegase, Faulgase, Verkokungsgas, Hochofengas, Konvertergas, Restgase bei der Förderung von Ölen und Gasen, Shalegas. Die Restgase verfügen immer über eine unterschiedliche Zusammensetzung und damit in Form einer unterschiedlichen Dichte und Heizwert. In der nachfolgenden Tabelle sind einige dieser Restgase beispielhaft angeführt:In addition to solid residues (Table 1), gaseous residues also arise in many processes. Gaseous residues are biogenic gases from biogas plants, landfill gases, fermentation gases, coking gas, blast furnace gas, converter gas, residual gases from the extraction of oils and gases, shale gases. The residual gases always have a different composition and thus in the form of a different density and calorific value. Some of these residual gases are listed as examples in the table below:
Tabelle 2: Bespielhafte Zusammensetzung von RestgasenTable 2: Exemplary composition of residual gases
Schlämme und flüssige Reststoffe werden in der weiteren Folge nicht unmittelbar betrachtet und behandelt, da die Verfahren der Vergasung und Pyrolyse nicht unmittelbar direkt zugänglich sind. Allerdings haben Schlämme und organische Reststoffe mit hohem Anteil an Wasser die Eigenschaft, dass diese unter anaeroben Bedingungen ausfaulen und entweder Faulgase oder Biogas bilden. Diese Restgase (Tabelle 2 ) kann man mit dieser Erfindung in großer Effizienz in der zweiten Vergasungsstufe zu Synthetischem Gas reformieren.Sludge and liquid residues will not be considered and treated in the following, since the gasification and pyrolysis processes are not directly accessible. However, sludges and organic residues with a high proportion of water have the property that they decompose under anaerobic conditions and either form fermentation gases or biogas. These residual gases (Table 2) can be reformed with great efficiency in the second gasification stage to synthetic gas with this invention.
Das Verfahren der Vergasung ist bekannt. Unter Vergasung versteht man Umwandlung von Stoffen in ein Schwachgas mit geringem Heizwert und der aus den Stoffen durch die Vergasung gewinnbare Kohlenstoffe im Form von Kohle. Die für die Vergasung notwendige Wärme wird entweder im Vergasungsprozess mit Hilfe des Substrates selber erzeugt, indem ein geringer Teil des Substrates verbrannt wird und die dabei entstandene Wärme für den Vergasungsprozess genutzt wird. Ein Spezialfall ist die Pyrolyse, ein Verfahren, bei dem die Wärme allotherm, also von außen zugeführt wird. Das Substrat wird auf eine Temperatur von 400°C bis 1000°C gebracht, wo dann der Verkohlungsprozess und der Vergasungsprozess stattfinden kann. Doch im praktischen Alltag hat sich die Pyrolyse nicht bewährt.The process of gasification is known. Gasification is the conversion of substances into a lean gas with a low calorific value and the carbon in the form of coal that can be obtained from the substances through gasification. The heat necessary for the gasification is either generated in the gasification process with the help of the substrate itself, by burning a small part of the substrate and the heat generated is used for the gasification process. A special case is pyrolysis, a process in which the heat is supplied allothermally, i.e. from the outside. The substrate is brought to a temperature of 400 ° C to 1000 ° C, where the carbonization and gasification process can then take place. But pyrolysis has not proven itself in everyday practice.
Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht nun darin die unterschiedlichen festen und gasförmigen Reststoffe in einer Vergasungsanlage zu verwerten, sodass der Aufwand und / 32 der Energieeinsatz gering ist, eine Trennung in minderwertige und hochwertige Stoffströme durch den Verwertungsprozess möglich ist, durch zwei kombinierte Prozesse die Verwertung der minderwertigen festen Stoffe bei hohen Temperaturen zu den Stoffen Kohlenstoff, Asche und Schwachgas ermöglicht wird und eine Umwandlung der hochwertigen heterogenen Stoffe und Restgase zu hochwertigen energiereichen Schwachgasen ermöglicht wird, und so die Ausbeute und Verwertung von Restgasen, Reststoffen zu dem höherwertigen flüssigen Stoff Dimethylether ermöglicht wird. („waste to liquid“). Dabei soll auch das Prinzip der „Zero Emission“ zur Anwendung kommen.The task according to the invention is now to utilize the different solid and gaseous residues in a gasification plant, so that the effort and / 32 the energy input is low, a separation into inferior and high-quality material flows is possible through the utilization process, through two combined processes the utilization of the inferior ones solid substances at high temperatures to the substances carbon, ash and lean gas is enabled and a conversion of the high-quality heterogeneous substances and residual gases to high-quality low-energy lean gases is made possible, and thus the yield and utilization of residual gases, residual substances to the higher-quality liquid substance dimethyl ether is made possible. ("Waste to liquid"). The principle of "zero emission" should also be used.
Das in dem Patent EP 2 291 492 B1 dargestellte Verfahren kombiniert das Verfahren einer teilweisen Niedertemperaturpyrolyse in Form eines Drehrohrrofens und einer geringfügigen Wasserstofferzeugung aus dem Kohle Aschegemisch. Das Pyrolysegas aus dem unterstöchiometrisch betriebenen Drehrohrofen führt einem Pyrolsegas, das mit Luft verbrannt wird. Mit der Abwärme aus Der Verbrennung des Pyrolysegases wird Wasserdampf erzeugt und das Kohle Aschgemisch zu Kohlendioxid und Wasserstoff reduziert (Wassergas Reaktion). Der Nachteil dieser Erfindung ist die Pyrolyse, weil diese nur teilweise stattfindet, und es keine Zeo Emission Anlage ist, wie die hier vorliegende Erfindung, es geht nur darum den Kohlenstoff zu verwerten, damit dieser nicht vollständig als Abfall anfällt.The process described in patent EP 2 291 492 B1 combines the process of partial low-temperature pyrolysis in the form of a rotary tubular furnace and a slight generation of hydrogen from the coal-ash mixture. The pyrolysis gas from the sub-stoichiometrically operated rotary kiln leads to a pyrene gas which is burned with air. With the waste heat from the combustion of the pyrolysis gas, water vapor is generated and the coal ash mixture is reduced to carbon dioxide and hydrogen (water gas reaction). The disadvantage of this invention is the pyrolysis, because it takes place only partially, and it is not a Zeo emission plant like the present invention, it is only a question of utilizing the carbon so that it does not completely arise as waste.
Das in dem Patent WO 2016 /169661 A1 dargestellte Verfahren stellt eine Kombination einer Festbettvergasung von Steinkohle dar, wobei die Feinanteile der Steinkohle mit der Abwärme aus dem Vergasungsprozess in einem Pyrolyseverfahren zu Pyrolyseöl und Teer verwertet wird. Der Nachteil ist die Nutzung von Pyrolyse Öl und Teer, die man nicht statt Erdöl verwenden und einsetzen kann, zudem hochgradig toxisch sind und ebenfalls keine Zero Emission ermöglichen.The process shown in patent WO 2016/169661 A1 represents a combination of fixed bed gasification of hard coal, the fine fractions of hard coal being used with the waste heat from the gasification process in a pyrolysis process to pyrolysis oil and tar. The disadvantage is the use of pyrolysis oil and tar, which cannot be used instead of petroleum and which are also highly toxic and also do not allow zero emissions.
Das in dem Patent US 201810023 003 A1 dargestellte Verfahren beschreibt eine Kombination aus Vergasung und hydrothermaler Verflüssigung von Biomasse, zu einem synthetischen Gas und einem Bio Öl. Der Nachteil dieses Verfahrens ist die Erzeugung von Bio öl, das nicht als Ersatz für Biodiesel oder Erdöl angesehen werden kann. Die Verbrennung dieses mit Teer angereicherten Bio Öls führt zu hoch toxischen Rückständen und anlagentechnischen hohen Aufwendungen.The method described in the patent US 201810023 003 A1 describes a combination of gasification and hydrothermal liquefaction of biomass, to a synthetic gas and a bio oil. The disadvantage of this process is the production of bio oil, which cannot be regarded as a substitute for biodiesel or petroleum. The combustion of this tar oil enriched with tar leads to highly toxic residues and high technical expenditure.
Das hier dargestellt erfindungsgemäße Verfahren nutzt die unterschiedlichen Eigenschaften der Reststoffe (37, 54) und der Restgase (112,78) aus. Um Reststoffe einfach und effizient verwerten zu können, werden diese aufbereitet. Die Aufbereitung umfasst das Sortieren, Schreddern, das Trocknen auf einen Wassergehalt < 10%. Entweder ist die Stückigkeit so groß, dass man die die so aufbereiteten Reststoffe direkt dem Vergasungsverfahren zugeführt werden können, oder man zerkleinert diese so weit, dass es sich nun um Späne handelt, die verpresset werden können. Unter Verpressen versteht man Pellets mit einem Durchmesser von d~ 25mm und einer Länge L~ 50mm und einer Dichte von p~ 650 kg/m3. Diese Pellets sind auch als Industriepellets bekannt. Diese groben Pellets kann man in einem klassischen Vergasungsreaktor (40) in einem Gleichstromverfahren oder Gegenstromverfahren verwerten. Die Pellets haben den Vorteil der hohen Dichte ( p~ 650 kg/m3) und durch die grobe Stückigkeit ist die Porosität der Schüttung sehr groß, sodass mit geringen Saugdrücken, das Gas zwischen den Pellets herausgesaugt werden kann. Die Porosität, auch Gasdurchlässigkeit, ist für die Funktion des Reaktors (40) von besonderer / 32The method according to the invention shown here takes advantage of the different properties of the residues (37, 54) and the residual gases (112, 78). In order to be able to use residual materials easily and efficiently, they are processed. The preparation includes sorting, shredding, drying to a water content <10%. Either the lumpiness is so large that the residues prepared in this way can be fed directly to the gasification process, or they are comminuted to such an extent that they are now chips that can be pressed. Pressing means pellets with a diameter of d ~ 25mm and a length L ~ 50mm and a density of p ~ 650 kg / m 3 . These pellets are also known as industrial pellets. These coarse pellets can be used in a classic gasification reactor (40) in a cocurrent or countercurrent process. The pellets have the advantage of high density (p ~ 650 kg / m 3 ) and due to the coarse bulk, the porosity of the bed is very large, so that the gas can be sucked out between the pellets with low suction pressures. The porosity, also gas permeability, is of particular importance for the function of the reactor (40) / 32
Wichtigkeit. Da die Verweilzeit des Substrates im Reaktor oft sehr kurz ist, hat derImportance. Since the residence time of the substrate in the reactor is often very short, the
Wassergehalt der Pellets in der Größenordnung von 10% zu sein.Water content of the pellets should be of the order of 10%.
Das Verfahren der Vergasung ist bekannt, trotzdem wird darauf hingewiesen, dass der Vorteil dieses Verfahrens die Erzeugung der Wärme, damit der Verkohlungsprozess und Ausgasungsprozess stattfinden kann, im Reaktor aus dem Substrat selber erzeugt werden kann. Darin unterscheidet sich der Vergasungsprozess zu dem Pyrolyseprozess. Bei der Pyrolyse wird die Wärme extern erzeugt und so dem Reaktor in unterschiedlichen Phasen zugeführt. Als Beispiel sei der bekannte „Lurgi-Prozess“ zur Schnellentgasung von Steinkohlen angeführt. Bei diesem Verfahren wird Sand als Wärmeträger verwendet. Der erhebliche Nachteil ist das Gemisch aus Sand und Kohle, das man am Ende des Prozesses erhält. Die Trennung des Kohle Sand Gemisches ist ein erheblicher Aufwand und stellt bei Kleinanlagen einen erheblichen Nachteil dar. Eine andere Möglichkeit sind Keramikkugeln, wie diese im „BioLique-Verfahren“ verwendet werden. Durch die Kugeln ist die Trennung des Kohle Kugelgemisches schon einfacher, denn man kann das Verfahren des Siebens verwenden und so die Kugeln von der Kohle trennen. Allerdings kann diese Trennung nur dann erfolgen, wenn man das Kohle Kugelgemisch mit einem Mahlprozess in unterschiedliche Stückigkeiten aufbereitet.The process of gasification is known, however it is pointed out that the advantage of this process is the generation of heat so that the carbonization process and outgassing process can take place in the reactor itself from the substrate. The gasification process differs from the pyrolysis process. In pyrolysis, the heat is generated externally and thus fed to the reactor in different phases. One example is the well-known “Lurgi process” for quick degassing of hard coal. In this process, sand is used as a heat transfer medium. The major disadvantage is the mixture of sand and coal that you get at the end of the process. The separation of the coal-sand mixture is a considerable effort and represents a considerable disadvantage in small systems. Another option is ceramic balls, such as those used in the "BioLique process". The balls make it easier to separate the coal-ball mixture, because you can use the sieving process to separate the balls from the coal. However, this separation can only take place if the coal ball mixture is processed into different pieces using a grinding process.
Ein weiterer Nachteil ist der Umstand, dass weder durch Sand, noch durch Kugeln, die Temperaturen im Pyrolyseprozess größer als 500°C treiben kann. Sobald man bewegte mechanische Komponenten wie eine rotierende Schnecke, oder ein Drehrohrofen hat, ist man auf die Wärmefestigkeit der metallischen, eingesetzten und bewegten Komponenten beschränkt. Selbst Verbundwerkstoffe aus Keramik und Metall stellen da keine brauchbare Lösung dar, die dem harten Betrieb und Verschleiß standhält.Another disadvantage is the fact that neither sand nor balls can cause the temperatures in the pyrolysis process to exceed 500 ° C. As soon as you have moving mechanical components such as a rotating screw or a rotary kiln, you are limited to the heat resistance of the metallic, inserted and moving components. Even ceramic and metal composites are not a viable solution that can withstand tough operation and wear.
Aus dem Vergasungsprozess ergibt sich einerseits in Kohle Aschengemisch, wobei Asche aus inerten Bestandteilen besteht, wie Carbonate, Nitrate und Oxide von Metallen. Der Anteil von Kohle und Asche beträgt zwischen 10% bis 40% Massenanteil an Asche, der Rest ist Kohlenstoff in Form von Kohlepartikel.On the one hand, the gasification process results in an ash mixture in coal, whereby ash consists of inert components such as carbonates, nitrates and oxides of metals. The proportion of coal and ash is between 10% and 40% by mass of ash, the rest is carbon in the form of coal particles.
Tabelle 3: Beispielhafte Zusammensetzung von Reststoff Kohle und AscheTable 3: Exemplary composition of residual coal and ash
Ein weiterer Nachteil der einfachen Vergasungsverfahren, die oftmals anstelle von Biomassekessel eingesetzt werden, ist der Anteil an Kohle / Asche Gemisch. Die weitere Nutzbarkeit ist in der Regel nicht gegeben, der Betreiber dieser Anlagen kann diesen Reststoff nur entsorgen.Another disadvantage of the simple gasification processes, which are often used instead of biomass boilers, is the proportion of coal / ash mixture. There is generally no further usability, the operator of these systems can only dispose of this residual material.
Die Erfindung nutzt nun die Möglichkeit der Verwertung der im Vergasungsprozess in einer weiteren Vergasungsstufe, in Form einer Dampfvergasung, einer Dampfreformierung und einer trockenen Reformierung. Diese Vergasungsstufe nutzt nun die Eigenschaften der Wassergas Reaktion (WGS = Wasserdampf Shift Reaktion) und der Generatorgas Reaktion („Bouduard Reaktion“) aus.The invention now uses the possibility of utilizing the gasification process in a further gasification stage, in the form of steam gasification, steam reforming and dry reforming. This gasification stage now uses the properties of the water gas reaction (WGS = water vapor shift reaction) and the generator gas reaction ("Bouduard reaction").
C + H2O—-CO + H2 C + H 2 O - CO + H 2
C + CO2—-2CO .C + CO 2 - 2CO.
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Um einen hohen Umsetzungsgrad zu erhalten muss das eingebrachte Substrat anIn order to obtain a high degree of implementation, the substrate must be applied
Reststoffen (54) und Kohlenstoff nun gemahlen sein, um so eine große Oberfläche zu erhalten. Unter Mahlen versteht man eine Stückigkeit von d~ 1mm bis 5 mm, um eine großeResidues (54) and carbon must now be ground in order to obtain a large surface. Milling means a lump size of d ~ 1mm to 5 mm to a large one
Oberfläche zu schaffen.Creating surface.
Die Erfindung nutzt das energetische Potenzial der Reststoffe wie Kohle (48) aus dem Vergasungsprozess (40), wie hochwertige gemahlene Reststoffe (54), Waldhackgut, Papier und Plastik, Altholz, Schalen, Fasern, Kerne, in einem zweiten Vergasungsprozess (64) auch als Dampfvergasung und Gasreformierung bekannt. Die Erfindung kombiniert die Dampfvergasung und die Gasreformierung wie in den folgenden chemischen Reaktionen dargestellt:The invention also uses the energetic potential of the residues such as coal (48) from the gasification process (40), such as high-quality ground residues (54), wood chips, paper and plastic, waste wood, shells, fibers, cores, in a second gasification process (64) known as steam gasification and gas reforming. The invention combines steam gasification and gas reforming as shown in the following chemical reactions:
C + H2O—-CO + H,C + H 2 O - CO + H,
CO + H2O—*CO2+H2 CO + H 2 O— * CO 2 + H 2
CH4 + H2O—-CO + 3H2 CH 4 + H 2 O - CO + 3H 2
C + CO2—-2COC + CO 2 - 2CO
CH4 + CO2—-2CO + 2H,CH 4 + CO 2 - 2CO + 2H,
Das so erzeugte Schwachgas hat eine Zusammensetzung wie in der folgenden Tabelle dargestellt ist:The lean gas thus generated has a composition as shown in the following table:
Dabei unterscheidet man den Anteil an Kohlenstoff, Methan, Wasserdampf und Kohlendioxid die in den Reaktoren als Gas und Dampfanteile und Feststoffe, wie Kohlenstoff ( C), eingebracht werden: ’ a CH4+bH2O + cCO2+dC—►xCO + yH2 A distinction is made between the proportion of carbon, methane, water vapor and carbon dioxide that are introduced into the reactors as gas and vapor components and solids, such as carbon (C): 'a CH 4 + bH 2 O + cCO 2 + dC — ►xCO + yH 2
Tabelle 5: Zeigt die bespielhaften Kombinationen der in den Reaktor (64) eingebrachten Gas- und DampfströmeTable 5: Shows the exemplary combinations of the gas and steam flows introduced into the reactor (64)
Die Erfindung nutzt daher die Dampfvergasung nicht nur in Form des erzeugten Wasserdampfes, sondern auch in Form des eingedüsten Kohlendioxids und des eingedüsten Restgases bestehend aus Methan aus. Unter Restgasen sind jede Gase wie in der Tabelle 2 zu verstehen. Entscheidend ist der Methangehalt, da die Reformierung von Methan aus Wasserstoff erzeugt, dabei kann Methan mit Hilfe von Wasserdampf und mit Hilfe von Kohlendioxid reformiert werden.The invention therefore uses steam gasification not only in the form of the water vapor generated, but also in the form of the injected carbon dioxide and the injected residual gas consisting of methane. Residual gases are to be understood as any gases as in Table 2. The decisive factor is the methane content, since the reforming of methane generates from hydrogen, whereby methane can be reformed with the help of water vapor and with the help of carbon dioxide.
Die Erfindung ermöglicht zudem die Verwertung unterschiedlicher geregelter (35,36) Volumenströme und Anteile an Wasserdampf, Kohlendioxid basierend auf der / 32The invention also enables the use of different regulated (35, 36) volume flows and proportions of water vapor, carbon dioxide based on the / 32
Gaszusammensetzung der Restgase (Zusammensetzung in Methan, Wasserstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid ) (Tabelle 2 ), sowie den eingebrachten und benötigten Kohlenstoff (Tabelle 1, 3), um so eine entsprechende Zusammensetzung des so erzeugten Schwachgases zu erzeugen. Das Schwachgas (65) aus der zweiten Vergasungsstufe (SGA), oft auch als synthetisches Gas bezeichnet, kann somit für folgende Reaktionen aufbereitet werden:Gas composition of the residual gases (composition in methane, hydrogen, carbon dioxide, carbon monoxide) (Table 2), as well as the introduced and required carbon (Tables 1, 3), in order to generate a corresponding composition of the weak gas thus generated. The lean gas (65) from the second gasification stage (SGA), often also referred to as synthetic gas, can thus be processed for the following reactions:
1. SchrittStep 1
Methanolsynthese:Methanol synthesis:
CO + 3H2—-CH3OHCO + 3H 2 -CH3OH
2CH3OH —► CH3OCH3 + H2O2CH 3 OH —► CH3OCH3 + H 2 O
2. Schritt2nd step
DME SyntheseDME synthesis
2CH3OH—► CH3OCH3+H2O2CH 3 OH — ► CH 3 OCH 3 + H 2 O
Oder die direkte Dimethylether Synthese (1. Schritt und 2. Schritt in einem Schritt)Or the direct dimethyl ether synthesis (1st step and 2nd step in one step)
3CO + 3H2---CH3OCH3 + CO2 3CO + 3H 2 --- CH 3 OCH 3 + CO 2
Die Erfindung nutzt auch einen Teil des in der ersten Vergasungsstufe (40) erzeugten Schwachgases (52), umso die notwendige Wärme für die Wasserdampferzeugung zu erzeugen. Das geschieht in Form einer Brennkammer (83) unter Verwendung von künstlicher Luft bestehend aus Sauerstoff (77) und Kohlendioxid (76), um so das Schwachgas in der Brennkammer vollständig zu Kohlendioxid und Wasserdampf zu oxidieren.The invention also uses a part of the weak gas (52) generated in the first gasification stage (40) in order to generate the necessary heat for the steam generation. This is done in the form of a combustion chamber (83) using artificial air consisting of oxygen (77) and carbon dioxide (76) in order to completely oxidize the lean gas in the combustion chamber to carbon dioxide and water vapor.
Unter künstlicher Luft (Gasgemisch aus Sauerstoff und Kohlendioxid) versteht man erfindungsgemäß eine Gasmischung aus Sauerstoff und Kohlendioxid mit einem Stickstoffgehalt < 0.01% Volumenanteil. Der Stickstoffanteil stammt aus dem mittels der Druckwechseladsorption aus der Luft gewonnen Sauerstoff. Erfindungsgemäß wird für die Vergasung ein Volumenanteil von 10% an Sauerstoff benötigt, um die notwendige Wärme im Reaktor (VGA) (40) zu erzeugen. Durch die Verdünnung des Sauerstoffes mit Kohlendioxid ergibt sich die Möglichkeit der Reduktion des Stickstoffanteiles <100 ppm (~ 0.01 Vol% ). Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren kann man so die Notwendigkeit der Abtrennung von Stickstoff aus dem Schwachgas (73) der zweiten Vergasungsstufe( SGA) vermeiden.According to the invention, artificial air (gas mixture of oxygen and carbon dioxide) means a gas mixture of oxygen and carbon dioxide with a nitrogen content <0.01% by volume. The nitrogen content comes from the oxygen obtained from the air by means of pressure swing adsorption. According to the invention, a volume fraction of 10% of oxygen is required for the gasification in order to generate the necessary heat in the reactor (VGA) (40). By diluting the oxygen with carbon dioxide there is the possibility of reducing the nitrogen content <100 ppm (~ 0.01 vol%). With this method according to the invention, the need to separate nitrogen from the lean gas (73) of the second gasification stage (SGA) can be avoided.
Das so gewonnene heiße Abgas (84) aus der Brennkammer (83) bestehend aus Kohlendioxid und Wasserdampf wird in den zweiten Vergasungsreaktor (SGA) (64) über den Düsenboden (60) eingebracht. Der Vorteil besteht darin, dass die Vergasungstemperatur (64) von 500°C auf Temperaturen von 80°C bis 1200°C erhöht werden kann.The hot exhaust gas (84) obtained in this way from the combustion chamber (83), consisting of carbon dioxide and water vapor, is introduced into the second gasification reactor (SGA) (64) via the nozzle base (60). The advantage is that the gasification temperature (64) can be increased from 500 ° C to temperatures from 80 ° C to 1200 ° C.
Erfindungsgemäß wird dabei in der Brennkammer (83) nicht die turbulente Verbrennung ausgenützt, sondern eine Oberflächenverbrennung. Um eine Oberflächenverbrennung, also eine Reaktion auf einer Oberfläche zur erreichen werden keramische Kugeln in der Brennkammer verwendet, die die erzeugte Wärme speichern. Die Brennkammer wird mit einer Temperatur von 1600°C betrieben. Neben dem Schwachgas das zu oxidieren ist, wie auch der Sauerstoff in die Brennkammer eingedüst. Durch die heiße Oberfläche findet die chemische Reaktion der Oxidation auf der Oberfläche statt. Die aus der chemischen / 32According to the invention, it is not turbulent combustion that is used in the combustion chamber (83), but surface combustion. In order to achieve surface combustion, i.e. a reaction on a surface, ceramic balls are used in the combustion chamber, which store the heat generated. The combustion chamber is operated at a temperature of 1600 ° C. In addition to the lean gas that needs to be oxidized, the oxygen is injected into the combustion chamber. The chemical reaction of the oxidation takes place on the surface due to the hot surface. The chemical / 32
Reaktion entstehende Wärme dient einerseits dazu das Gas auf zu heizen und die keramischen Kugeln warm zu halten.The heat generated during the reaction serves on the one hand to heat the gas and to keep the ceramic balls warm.
In einem Temperaturbereich von 1000°C bis 1200°C in dem Vergasungsreaktor (64) kann erfindungsgemäß nun zudem Biogase (112) und Restgase (112) hinzufügen, weil nun die chemische Reaktion der Reformierung von Methan und Kohlendioxid erfolgen kann:In a temperature range from 1000 ° C. to 1200 ° C. in the gasification reactor (64), biogases (112) and residual gases (112) can now also be added according to the invention, because the chemical reaction of the reforming of methane and carbon dioxide can now take place:
CH4 + CO2--► 2CO + 2H2 CH 4 + CO 2 --► 2CO + 2H 2
Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil ist der sehr geringe Stickstoffgehalt in den in beiden Vergasungsstufen erzeugtem Schwachgasen. Der Stickstoffgehalt ist kleiner als <100 ppm, sodass die Bildung von Stickoxiden NO, NO2, bei Vorhandensein von Sauerstoff und einer Verdichtung des synthetischen Gases (73) auf einen Druck von 50 bar bis 100 bar, nahezu unterdrückt wird. Das hat den Vorteil, dass die es kaum Stickoxide (NO, NO2) gibt, die bei der Methanolsynthese und bei der Dimethylethersynthese verwendeten Katalysatoren in deren Wirkung inhibitieren könnten. Als Katalysatoren für die Methanolsynthese und für die Dimethylethersynthese werden in der Regle Aluminiumoxide als Grundkörper mit Kupferoxid und Zinkoxid verwendet: AI2O3 - CuO - ZnO. Lagert sich Stickoxid in Form von NO und NO2 an, dann ist der Katalysator in seiner Wirkung blockiert und die Methanolsynthese kann nicht stattfinden.Another advantage according to the invention is the very low nitrogen content in the lean gases generated in both gasification stages. The nitrogen content is less than <100 ppm, so that the formation of nitrogen oxides NO, NO 2 , in the presence of oxygen and compression of the synthetic gas (73) to a pressure of 50 bar to 100 bar, is almost suppressed. This has the advantage that there are hardly any nitrogen oxides (NO, NO 2 ) that could inhibit the effectiveness of the catalysts used in methanol synthesis and in dimethyl ether synthesis. As catalysts for methanol synthesis and for dimethyl ether synthesis, aluminum oxides are generally used as the base body with copper oxide and zinc oxide: AI2O3 - CuO - ZnO. If nitrogen oxide accumulates in the form of NO and NO 2 , then the catalyst is blocked in its action and the methanol synthesis cannot take place.
Die Anwendung dieser Erfindung ist durch die Kombination der beiden Vergasungsverfahren ermöglicht die Verwertung von minderwertigen Reststoffen in der ersten Vergasungsstufe und die Nutzung des Schwachgases zur Erzeugung Wasserdampf in der zweiten vergasungsstufe. Die erste Vergasungsstufe wird mit einer Reaktortemperatur von 1200°C bis 1600°C betrieben, und zudem das Schwachgas aus dem Reaktor herausgesaugt Der Reaktor wird also im Unterdrück betrieben. Das hat den Vorteil, dass das Schwachgas im Betrieb nie aus dem Reaktor in die Umgebung gedrückt wird, wie beim Überdruckverfahren.The application of this invention is made possible by the combination of the two gasification processes, the utilization of inferior residues in the first gasification stage and the use of the lean gas to generate water vapor in the second gasification stage. The first gasification stage is operated with a reactor temperature of 1200 ° C to 1600 ° C, and the lean gas is also sucked out of the reactor. This has the advantage that the lean gas is never pushed out of the reactor into the environment during operation, as in the overpressure process.
Die Verwertung des Kohlenstoffs aus der ersten Vergasungsstufe ergibt die Möglichkeit einer hocheffizienten Ausnutzung der festen und gasförmigen Reststoffe. Die Verwertung von gasförmigen Reststoffen bei einer Reaktortemperatur in der zweiten Reaktorstufe bedingt auch die Verfügbarkeit von Kohlenstoff Wasserdampf und Methan, sowie dem entsprechenden Anteil an Kohlendioxid.The recycling of carbon from the first gasification stage gives the possibility of a highly efficient use of the solid and gaseous residues. The utilization of gaseous residues at a reactor temperature in the second reactor stage also requires the availability of carbon, water vapor and methane, as well as the corresponding proportion of carbon dioxide.
Mit dieser erfindungsgemäßen verfahren steigert man die Vielfältigkeit in der Verwertung von Reststoffen. Zudem hat das Schwachgas einen sehr hohen Heizwert in einem Bereich von 2.5 kWh/m3 bis 4.0 kWh/m3. Dieser Heizwert ist um das 2.5 fache bis 4.0 fache höher als in der ersten Vergasungsstufe (VGA) (40).With this method according to the invention, the diversity in the utilization of residues is increased. In addition, the lean gas has a very high calorific value in a range from 2.5 kWh / m 3 to 4.0 kWh / m 3 . This calorific value is 2.5 times to 4.0 times higher than in the first gasification stage (VGA) (40).
Das erfindungsgemäße Verfahren beschränkt sich nicht nur auf organische feste Reststoffe, sondern kann auch auf synthetische feste Reststoffe angewendet werden, und durch die Kombination mit der zweiten Vergasungsstufe (SGA)(64) kann man neben den organischen biogenen Restgasen (Tabelle 2 ) auch synthetische Restgase (Tabelle 2 Verwerten.The process according to the invention is not only limited to organic solid residues, but can also be applied to synthetic solid residues, and the combination with the second gasification stage (SGA) (64) enables not only the organic biogenic residual gases (Table 2) but also synthetic residual gases (Table 2 Recycle.
Die Leistung der Vergasungsstufe liegt in einem elektrischen Leistungsbereich von 250 kWh bis 1000 kWh, was einem Volumenstrom von 500 m3/h bis 2000 m3/h mit einem Heizwert von 1,0 kWh/m3 bis 1.5 kWh/m3 gegeben ist. In der zweiten Vergasungsstufe (SGA)(64) kann eine elektrische Leistung von 500 kWh bis 5000 kWh erreicht werden, was einem Volumenstrom vom 500 m3/h bis 5000 m3/h entspricht mit einem Heizwert des Gases von 2 5 kWh/m3 bis 4.0 kWh/m3.The power of the gasification stage is in an electrical power range from 250 kWh to 1000 kWh, which is a volume flow of 500 m 3 / h to 2000 m 3 / h with a calorific value of 1.0 kWh / m 3 to 1.5 kWh / m 3 , In the second gasification stage (SGA) (64) an electrical output of 500 kWh to 5000 kWh can be achieved, which corresponds to a volume flow of 500 m 3 / h to 5000 m 3 / h with a calorific value of the gas of 2 5 kWh / m 3 to 4.0 kWh / m 3 .
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Im folgenden Abschnitt wird auf den thermodynamischen Zusammenhang eingegangen: Für die Dampfvergasung wird Wasserdampf benötigt:The thermodynamic relationship is discussed in the following section: Steam is required for steam gasification:
C + H2O---CO + H2 C + H 2 O --- CO + H 2
Damit ergibt sich folgende Massenbilanz: 1 kg/h Kohlenstoff benötigt 1.5 kg/h Wasserdampf, bei einer Verdampfungsenthalpie von hv ~ 2560 kJ/kg Wasser werden 1.35 kWh Wärme benötigt. Für die Aufheizung auf eine Temperatur wird 1.0 kWh Wärme benötigt also in Summer 2.35 kWh Wärme. Damit ergibt sich die Relation mit dem Schachgas aus der ersten Vergasungsstufe. Bei einem Heizwert von 1.0 kWh/m3 werden 2.35 m3/h benötigt, bei einem Heizwert von 1.5 kWh/m3 werden 1.6 m3/h benötigt.This results in the following mass balance: 1 kg / h of carbon requires 1.5 kg / h of water vapor, with an evaporation enthalpy of h v ~ 2560 kJ / kg of water, 1.35 kWh of heat are required. For heating to a temperature, 1.0 kWh of heat is required in buzzer 2.35 kWh of heat. This gives the relation with the chess gas from the first gasification stage. With a heating value of 1.0 kWh / m 3 , 2.35 m 3 / h are required, with a heating value of 1.5 kWh / m 3 , 1.6 m 3 / h are required.
Aus der Massenbilanz ergibt sich folgende Relation: 1 kg/h Kohlenstoff ergeben sich 2kg/h Kohlenmonoxid und 0.16 kg/h Wasserstoff.The following relation results from the mass balance: 1 kg / h carbon results in 2kg / h carbon monoxide and 0.16 kg / h hydrogen.
3CO + 3H2—►CH3OCH3+CO2 3CO + 3H 2 —►CH 3 OCH 3 + CO 2
Für die Erzeugung von Dimethylether(DME) ergibt sich folgende Relation: 1kg/h Kohlenmonoxid und 0.16kg/h Wasserstoff erzeugen 2 L/h DME und 1.22 kg/h Kohlendioxid.The following relation results for the production of dimethyl ether (DME): 1kg / h carbon monoxide and 0.16kg / h hydrogen produce 2 L / h DME and 1.22 kg / h carbon dioxide.
Die Erfindung folgt zudem dem Prinzip der „Zero Emission“, da die Abgase (4,114,115) aus der Brennkammer (83, 113) zu Kohlendioxid und Wasserdampf umgewandelt werden.The invention also follows the principle of "zero emission" since the exhaust gases (4, 114, 115) from the combustion chamber (83, 113) are converted to carbon dioxide and water vapor.
Die Erfindung hat zudem den Vorteil eines Upscaling von kleinen Produktionseinheiten an Dimethylether(DME) von 200L/h auf 5000L/h ohne erheblichen Apparate und Anlagenaufwand. Damit zeigt sich, dass diese Erfindung für die regionale dezentrale Erzeugung von „waste to liquid“ geeignet ist.The invention also has the advantage of upscaling small production units of dimethyl ether (DME) from 200L / h to 5000L / h without considerable equipment and plant outlay. This shows that this invention is suitable for the regional, decentralized generation of "waste to liquid".
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Zeichen und SymboleSigns and symbols
Wasser (Prozesswasser)Water (process water)
Wassertankwater tank
Pumpe für ProzesswasserProcess water pump
Regelarmatur ( Prozesswasser)Control valve (process water)
Wärmetauscher (Economizer)Heat exchanger (economizer)
Wärmetauscher (Verdampfer 1)Heat exchanger (evaporator 1)
Wärmetauscher (Verdampfer 2)Heat exchanger (evaporator 2)
Wasser Kondensat - RücklaufWater condensate return
Verdampfer WasserdampfEvaporator water vapor
Dampf - WassergemischSteam - water mixture
Dampftrommel - SattdampfSteam drum - saturated steam
SattdampfWasserdampfSaturated steam steam
ÜberhitzerWasserdampfSuperheater steam
Luftair
Stickstoff (N2)Nitrogen (N 2 )
Druckwechseladsorption zur Gewinnung von angereicherten Sauerstoff.Pressure swing adsorption to obtain enriched oxygen.
Regelarmatur für Sauerstoff(O2) flüssiges Kohlendioxid, das extern zugeführt wird.Control valve for oxygen (O 2 ) liquid carbon dioxide, which is supplied externally.
Kohlendioxid TankCarbon dioxide tank
Kohlendioxid PumpeCarbon dioxide pump
Regelarmatur für KohlendioxidControl valve for carbon dioxide
Verdampfer - Kohlendioxid dampfförmiges KohlendioxidVaporizer - carbon dioxide vaporous carbon dioxide
Heißgas VorlaufHot gas flow
Heißgas RücklaufHot gas return
Überhitzer für KohlendioxidSuperheater for carbon dioxide
Regelarmatur KohlendixoidControl valve Kohlendixoid
Regelarmatur KohlendioxidControl valve carbon dioxide
Regelarmatur KohlendioxidControl valve carbon dioxide
Regelarmatur WasserdampfControl valve water vapor
Heißgas VorlaufHot gas flow
Heißgas RücklaufHot gas return
Kohlendioxid für zweite VergasungsstufeCarbon dioxide for the second stage of gasification
Wasserdampf für zweite VergasungsstufeWater vapor for the second gasification stage
Regelarmatur KohlendioxidControl valve carbon dioxide
Regelarmatur WasserdampfControl valve water vapor
Reststoffe erste Vergasungstufe (VGA)First gasification residues (VGA)
Klappe 1 / DoppelklappeFlap 1 / double flap
Klappe 2 / DoppelklappeFlap 2 / double flap
Reaktor erste Vergasungsstufe (VGA)First gasification stage (VGA) reactor
Rohgasraw gas
Zykloncyclone
Rohgasraw gas
Kohle aus ZyklonCyclone coal
RückführschneckeRecirculation scroll
Gleichrichterrectifier
Kohle und Asche AustragsschneckeCoal and ash discharge screw
Gasdichte Regelarmatur / 32Gas-tight control valve / 32
Gasreinigunggas cleaning
Reingasclean gas
Verdichtercompressor
Reingas - externe NutzungClean gas - external use
Reingas für Strom und WärmeerzeugungClean gas for electricity and heat generation
Reststoffe zweite Vergasungsstufe (SGA)Second gasification residues (SGA)
Klappe 1Flap 1
Klappe 2Flap 2
Eintragsschneckefeed screw
Gas und DampfmischerGas and steam mixer
Wasserdampf und KohlendioxidWater vapor and carbon dioxide
Düsenboden zweite Vergasungsstufe (SGA)Second gasification stage (SGA)
Gleichrichterrectifier
Austragsschneckedischarge screw
RückführschneckeRecirculation scroll
Reaktorreactor
Rohgasraw gas
Rohgas aus ZyklonRaw gas from cyclone
Zykloncyclone
Gasreinigung gasdichte ArmaturGas cleaning, gas-tight fitting
Kohlenstoff aus ZyklonCarbon from cyclone
Reingasclean gas
Verdichtercompressor
Reingasclean gas
Kohlendioxidspülung Füllklappen zweite Vergasungsstufe (SGA)Carbon dioxide flushing filling flaps second gasification stage (SGA)
Kohlendioxidspülung Füllklappen erste Vergasungsstufe (VGA) Kohlendioxid RegelarmaturCarbon dioxide flushing filling flaps first gasification stage (VGA) carbon dioxide control valve
Kohlendioxid RegelarmaturCarbon dioxide control valve
Restgase für die BrennkammerResidual gases for the combustion chamber
Verdichtercompressor
Regelarmaturcontrol valve
Verdichter Schwachgas aus erster Vergasungsstufe (VGA)Low gas compressor from first gasification stage (VGA)
Regelarmaturcontrol valve
Brennkammercombustion chamber
Abgas aus der BrennkammerExhaust gas from the combustion chamber
Verdichter RestgaseCompressor residual gases
Regelarmatur RestgaseControl valve for residual gases
Restgaseresidual gases
Überhitzer Restgase heisse RestgaseSuperheater residual gases are hot residual gases
Düsenboden RestgaseNozzle base of residual gases
Reingas für DimethyletheranlageClean gas for dimethyl ether plant
Verdichter Stufe 1Stage 1 compressor
Rückkühlerdrycoolers
Verdichter Stufe 2Stage 2 compressor
Rückkühlerdrycoolers
Kondensatorcapacitor
Vorwärmerpreheater
Kohlendioxid TankCarbon dioxide tank
Pumpe flüssiges Kohlendioxid flüssiges Kohlendioxid / 32 • · ·· · · · · · · · · · ·Pump liquid carbon dioxide liquid carbon dioxide / 32 • · ·· · · · · · · · · · ·
101 Syngas in Dimethylethersynthese101 Syngas in dimethyl ether synthesis
102 Methanolsynthese102 Methanol synthesis
103 Offgas103 Offgas
104 Wasser aus Methanolsynthese104 water from methanol synthesis
105 Methanol Recycling105 methanol recycling
106 DME reaktor106 DME reactor
107 Wasser aus DME Synthese107 Water from DME synthesis
108 Dimethylether(DME)108 dimethyl ether (DME)
109 Regelarmatur Offgas109 Offgas control valve
110 Offgas110 offgas
111 Wasser111 water
112 Restgase ( Koh len wasserst off reich)112 residual gases (carbon water rich)
113 Wasserdampf und Kohlendioxid113 water vapor and carbon dioxide
114 Verdichter114 compressors
115 Regelarmatur115 control valve
116 Brennkammer116 combustion chamber
117 Regelarmatur für Sauerstoff aus der Druckwechseladsorption(16)117 Control valve for oxygen from pressure swing adsorption (16)
Kurzzeichenabbreviations
PSA Druckwechseladsorption: Zerlegung von Luft in Sauerstoff und Stickstoff VGA Vergasung erste Stufe (Gleichstrom / Gegenstrom)PSA pressure swing adsorption: separation of air into oxygen and nitrogen VGA gasification first stage (cocurrent / countercurrent)
SGA Dampfvergasung, Gasrefomierung in der zweite VergasungsstufeSGA steam gasification, gas reforming in the second gasification stage
CO2 KohlendioxidCO2 carbon dioxide
H2O Wasser / WasserdampfH2O water / water vapor
CH4 MethanCH4 methane
CO KohlenmonoxidCO carbon monoxide
H2 WasserstoffH2 hydrogen
KWK Kraftwärme Koppelung / 32CHP combined heat / 32
Abbildungen Abbildung 1Figures Figure 1
Die Abbildung 1 zeigt die kombinierten Vergasungsstufen. Wasser (1) wird in einem Tank (2) gespeichert und über eine Pumpe (3) mit der Regelarmatur (4) dem Verdampfer (9) zugeführt. Der Verdampfer besteht aus einem Economizer (5), einem Sattdampferverdampf (6,7), einer Dampftrommel (11), einem Überhitzer (8), der mit dem Sattdampf (12) aus der Dampftrommel (11) befüllt wird, der überhitzte Dampf (13) wird über die Regelarmatur (30) dem Vergasungsreaktor (40) der ersten Stufe zugeführt. Der Wasserdampfverdampfer wird mit Heißgas (31) im Vorlaufversorgt und das abgekühlte Heißgas (32) im Rücklauf entnommen.Figure 1 shows the combined gasification levels. Water (1) is stored in a tank (2) and fed to the evaporator (9) via a pump (3) with the control valve (4). The evaporator consists of an economizer (5), a saturated steam evaporator (6,7), a steam drum (11), a superheater (8) which is filled with the saturated steam (12) from the steam drum (11), the superheated steam ( 13) is fed to the gasification reactor (40) of the first stage via the control valve (30). The steam evaporator is supplied with hot gas (31) in the flow and the cooled hot gas (32) is removed in the return.
Neben Wasser (1) wird auch flüssiges Kohlendioxid (18) dem Kohlendioxidtank (19) zugeführt. Das flüssige Kohlendioxid wird über die Pumpe (20) und der Regelarmatur (21) dem Verdampfer (22) zugeführt, und in der Folge über den Überhitzer (26) und der Regelarmatur (29) dem Vergasungsreaktor (40) zugeführt.In addition to water (1), liquid carbon dioxide (18) is also supplied to the carbon dioxide tank (19). The liquid carbon dioxide is fed to the evaporator (22) via the pump (20) and the control valve (21), and is subsequently fed to the gasification reactor (40) via the superheater (26) and the control valve (29).
Luft(14) wird angesaugt und in der Druckwechseladsorption (16) in Sauerstoff und Stickstoff aufgetrennt, der Sti.ckstoff(N2) (15) an die Umgebung abgegeben, der Sauerersoff über die Regelarmatur (17) dem überhitzten Kohlendioxid zugeführt.Air (14) is drawn in and separated into oxygen and nitrogen in the pressure swing adsorption (16), the nitrogen (N2) (15) is released to the environment, and the oxygen is supplied to the overheated carbon dioxide via the control valve (17).
Um den Anteil an Stickstoffeintrag in den Vergasungsreaktor (40) gering zu halten, wird dampfförmiges Kohlendioxid (23) über die Regelarmatur (28) der Doppelklappe (38,39) zugeführt und vor der Befüllung des Reaktors (40) die Luft ausgespült.In order to keep the proportion of nitrogen input into the gasification reactor (40) low, vaporous carbon dioxide (23) is fed to the double flap (38, 39) via the control valve (28) and the air is flushed out before the reactor (40) is filled.
Reststoff (37) wird über die Doppelklappe (38,39) dem Vergasungsreaktor (40) zugeführt, das Rohgas (41) wird über einen Zyklon (42) vom Kohlestaub gereinigt, das Rohgas (43) der Gasreinigung (49) zugeführt, das Reingas (50) über den Verdichter (51) für die weitere Verwertung (52,53) zur Verfügung gestellt. Der Kohlestaub (44) aus dem Zyklon (42) wird über die Rückführschnecke (45) dem Reaktor (40) zugeführt, das Kohle und Aschegemisch über den Gleichrichter (46) und der Austragsschnecke (47) mit gasdichter Armatur (48) der zweiten Vergasungsstufe (64) zugeführt.Residual material (37) is fed to the gasification reactor (40) via the double flap (38, 39), the raw gas (41) is cleaned of coal dust via a cyclone (42), the raw gas (43) is fed to the gas cleaning system (49), the clean gas (50) via the compressor (51) for further utilization (52, 53). The coal dust (44) from the cyclone (42) is fed to the reactor (40) via the return screw (45), the coal and ash mixture via the rectifier (46) and the discharge screw (47) with gas-tight fitting (48) of the second gasification stage (64) fed.
Die zweite Vergasungsstufe (64) besteht aus einem Reaktor (64) mit einer Eintragsschnecke (57) für die Reststoffe (54) über eine Doppelklappe (55,56), die mit Kohlendioxid (74) über die Regelarmatur (27) gespült wird.The second gasification stage (64) consists of a reactor (64) with an entry screw (57) for the residues (54) via a double flap (55, 56) which is flushed with carbon dioxide (74) via the control valve (27).
Heißes Kohlendioxid (33) wird über die Regelarmatur (35) dem Düsenboden (60) über den Gas- und Dampfmischer (58) in dem Wasserdampf und Kohlendioxid gemischt werden (59) zugeführt. Der überhitzte Wasserdampf (34) wird über die Regelarmatur (36) dem Gas und Dampfmischer (58) zugeführt.Hot carbon dioxide (33) is fed via the control fitting (35) to the nozzle base (60) via the gas and steam mixer (58) in which water vapor and carbon dioxide are mixed (59). The superheated steam (34) is fed to the gas and steam mixer (58) via the control valve (36).
Das Rohgas (65) aus dem Reaktor (64) wird über den Zyklon (67) geführt und das vom Staub befreite Rohgas (66) der Gasreinigung (68) zugeführt, das Reingas (71) über den Verdichter (72) der weiteren Verwendung als Syngas (73) zur Verfügung gestellt.The raw gas (65) from the reactor (64) is passed over the cyclone (67) and the dust-free raw gas (66) is fed to the gas cleaning (68), the clean gas (71) via the compressor (72) for further use Syngas (73) provided.
Die Asche im Reaktor (64) wird über den Gleichrichter (61), der Austragsschnecke (62) und der gasdichten Armatur (69) aus dem Reaktor (64) ausgetragen. Die aus dem Zyklon (67) gewonnene Kohle (70) wird über die Rückführschnecke (63) dem Reaktor (64) rückgeführt.The ash in the reactor (64) is discharged from the reactor (64) via the rectifier (61), the discharge screw (62) and the gas-tight fitting (69). The coal (70) obtained from the cyclone (67) is returned to the reactor (64) via the return screw (63).
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Abbildung 2Figure 2
Die Abbildung 2 zeigt die kombinierten Vergasungsstufen. Wasser (1) wird in einem Tank (2) gespeichert und über eine Pumpe (3) mit der Regelarmatur (4) dem Verdampfer (9) zugeführt. Der Verdampfer besteht aus einem Economizer (5), einem Sattdampferverdampf (6,7), einer Dampftrommel (11), einem Überhitzer (8), der mit dem Sattdampf (12) aus der Dampftrommel (11) befüllt wird, der überhitzte Dampf (13) wird über die Regelarmatur (30) dem Vergasungsreaktor (40) der ersten Stufe zugeführt. Der Wasserdampfverdampfer wird mit Heißgas (31) im Vorlaufversorgt und das abgekühlte Heißgas (32) im Rücklauf entnommen.Figure 2 shows the combined gasification levels. Water (1) is stored in a tank (2) and fed to the evaporator (9) via a pump (3) with the control valve (4). The evaporator consists of an economizer (5), a saturated steam evaporator (6,7), a steam drum (11), a superheater (8) which is filled with the saturated steam (12) from the steam drum (11), the superheated steam ( 13) is fed to the gasification reactor (40) of the first stage via the control valve (30). The steam evaporator is supplied with hot gas (31) in the flow and the cooled hot gas (32) is removed in the return.
Neben Wasser (1) wird auch flüssiges Kohlendioxid (18) dem Kohlendioxidtank (19) zugeführt. Das flüssige Kohlendioxid wird über die Pumpe (20) und der Regelarmatur (21) dem Verdampfer (22) zugeführt, und in der Folge über den Überhitzer (26) und der Regelarmatur (29) dem Vergasungsreaktor (40) zugeführt.In addition to water (1), liquid carbon dioxide (18) is also supplied to the carbon dioxide tank (19). The liquid carbon dioxide is fed to the evaporator (22) via the pump (20) and the control valve (21), and is subsequently fed to the gasification reactor (40) via the superheater (26) and the control valve (29).
Luft(14) wird angesaugt und in der Druckwechseladsorption (16) in Sauerstoff und Stickstoff aufgetrennt, der Stickstoff(N2) (15) an die Umgebung abgegeben, der Sauerersoff über die Regelarmatur (17) dem überhitzten Kohlendioxid zugeführt.Air (14) is drawn in and separated into oxygen and nitrogen in the pressure swing adsorption (16), the nitrogen (N2) (15) is released to the environment, and the oxygen is supplied to the superheated carbon dioxide via the control valve (17).
Um den Anteil an Stickstoffeintrag in den Vergasungsreaktor (40) gering zu halten, wird dampfförmiges Kohlendioxid (23) über die Regelarmatur (28) der Doppelklappe (38,39) zugeführt und vor der Befüllung des Reaktors (40) die Luft ausgespült.In order to keep the proportion of nitrogen input into the gasification reactor (40) low, vaporous carbon dioxide (23) is fed to the double flap (38, 39) via the control valve (28) and the air is flushed out before the reactor (40) is filled.
Reststoff (37) wird über die Doppelklappe (38,39) dem Vergasungsreaktor (40) zugeführt, das Rohgas (41) wird über einen Zyklon (42) vom Kohlestaub gereinigt, das Rohgas (43) der Gasreinigung (49) zugeführt, das Reingas (50) über den Verdichter (51) für die weitere Verwertung (52,53) zur Verfügung gestellt. Der Kohlestaub (44) aus dem Zyklon (42) wird über die Rückführschnecke (45) dem Reaktor (40) zugeführt, das Kohle und Aschegemisch über den Gleichrichter (46) und der Austragsschnecke (47) mit gasdichter Armatur (48) der zweiten Vergasungsstufe (64) zugeführt.Residual material (37) is fed to the gasification reactor (40) via the double flap (38, 39), the raw gas (41) is cleaned of coal dust via a cyclone (42), the raw gas (43) is fed to the gas cleaning system (49), the clean gas (50) via the compressor (51) for further utilization (52, 53). The coal dust (44) from the cyclone (42) is fed to the reactor (40) via the return screw (45), the coal and ash mixture via the rectifier (46) and the discharge screw (47) with gas-tight fitting (48) of the second gasification stage (64) fed.
Die zweite Vergasungsstufe (64) besteht aus einem Reaktor (64) mit einer Eintragsschnecke (57) für die Reststoffe (54) über eine Doppelklappe (55,56), die mit Kohlendioxid (74) über die Regelarmatur (27) gespült wird.The second gasification stage (64) consists of a reactor (64) with an entry screw (57) for the residues (54) via a double flap (55, 56) which is flushed with carbon dioxide (74) via the control valve (27).
Heißes Kohlendioxid (33) wird über die Regelarmatur (35) dem Düsenboden (60) über den Gas- und Dampfmischer (58) in dem Wasserdampf und Kohlendioxid gemischt werden (59) zugeführt. Der überhitzte Wasserdampf (34) wird über die Regelarmatur (36) dem Gas und Dampfmischer (58) zugeführt.Hot carbon dioxide (33) is fed via the control fitting (35) to the nozzle base (60) via the gas and steam mixer (58) in which water vapor and carbon dioxide are mixed (59). The superheated steam (34) is fed to the gas and steam mixer (58) via the control valve (36).
Das Rohgas (65) aus dem Reaktor (64) wird über den Zyklon (67) geführt und das vom Staub befreite Rohgas (66) der Gasreinigung (68) zugeführt, das Reingas (71) über den Verdichter (72) der weiteren Verwendung als Syngas (73) zur Verfügung gestellt.The raw gas (65) from the reactor (64) is passed over the cyclone (67) and the dust-free raw gas (66) is fed to the gas cleaning (68), the clean gas (71) via the compressor (72) for further use Syngas (73) provided.
Die Asche im Reaktor (64) wird über den Gleichrichter (61), der Austragsschnecke (62) und der gasdichten Armatur (69) aus dem Reaktor (64) ausgetragen. Die aus dem Zyklon (67) gewonnene Kohle (70) wird über die Rückführschnecke (63) dem Reaktor (64) rückgeführt.The ash in the reactor (64) is discharged from the reactor (64) via the rectifier (61), the discharge screw (62) and the gas-tight fitting (69). The coal (70) obtained from the cyclone (67) is returned to the reactor (64) via the return screw (63).
Das aus der ersten Vergasungsstufe (40) gewönne Reingas (52) wird über den Verdichter (61), einer Regelarmatur (62) der Brennkammer (63) zugeführt. In der Brennkammer (83) wird das Schwachgas (52) mit Sauerstoff über die Regelarmatur (77) und Kohlendioxid über / 32 die Regelarmatur (76) zu Wasserdampf und Kohlendioxid (84) verbrannt und derThe clean gas (52) obtained from the first gasification stage (40) is fed to the combustion chamber (63) via the compressor (61), a control valve (62). In the combustion chamber (83) the lean gas (52) is burned with oxygen via the control valve (77) and carbon dioxide via / 32 the control valve (76) to water vapor and carbon dioxide (84) and the
Mischkammer (58) der zweiten Vergaserstufe zugeführt. In der Brennkammer (63) können auch externe Restgase (78) über den Verdichter (79) und der Regelarmatur (80) derMixing chamber (58) fed to the second carburetor stage. External residual gases (78) can also be in the combustion chamber (63) via the compressor (79) and the control valve (80)
Brennkammer (83) zugeführt werden.Combustion chamber (83) are supplied.
Abbildung 3Figure 3
Die Abbildung 3 zeigt die kombinierten Vergasungsstufen. Wasser (1) wird in einem Tank (2) gespeichert und über eine Pumpe (3) mit der Regelarmatur (4) dem Verdampfer (9) zugeführt. Der Verdampfer besteht aus einem Economizer (5), einem Sattdampferverdampf (6,7), einer Dampftrommel (11), einem Überhitzer (8), der mit dem Sattdampf (12) aus der Dampftrommel (11) befüllt wird, der überhitzte Dampf (13) wird über die Regelarmatur (30) dem Vergasungsreaktor (40) der ersten Stufe zugeführt. Der Wasserdampfverdampfer wird mit Heißgas (31) im Vorlauf versorgt und das abgekühlte Heißgas (32) im Rücklauf entnommen.Figure 3 shows the combined gasification levels. Water (1) is stored in a tank (2) and fed to the evaporator (9) via a pump (3) with the control valve (4). The evaporator consists of an economizer (5), a saturated steam evaporator (6,7), a steam drum (11), a superheater (8) which is filled with the saturated steam (12) from the steam drum (11), the superheated steam ( 13) is fed to the gasification reactor (40) of the first stage via the control valve (30). The steam evaporator is supplied with hot gas (31) in the flow and the cooled hot gas (32) is removed in the return.
Neben Wasser (1) wird auch flüssiges Kohlendioxid (18) dem Kohlendioxidtank (19) zugeführt. Das flüssige Kohlendioxid wird über die Pumpe (20) und der Regelarmatur (21) dem Verdampfer (22) zugeführt, und in der Folge über den Überhitzer (26) und der Regelarmatur (29) dem Vergasungsreaktor (40) zugeführt.In addition to water (1), liquid carbon dioxide (18) is also supplied to the carbon dioxide tank (19). The liquid carbon dioxide is fed to the evaporator (22) via the pump (20) and the control valve (21), and is subsequently fed to the gasification reactor (40) via the superheater (26) and the control valve (29).
Luft(14) wird angesaugt und in der Druckwechseladsorption (16) in Sauerstoff und Stickstoff aufgetrennt, der Stickstoff(N2) (15) an die Umgebung abgegeben, der Sauerersoff über die Regelarmatur (17) dem überhitzten Kohlendioxid zugeführt.Air (14) is drawn in and separated into oxygen and nitrogen in the pressure swing adsorption (16), the nitrogen (N2) (15) is released to the environment, and the oxygen is supplied to the superheated carbon dioxide via the control valve (17).
Um den Anteil an Stickstoffeintrag in den Vergasungsreaktor (40) gering zu halten, wird dampfförmiges Kohlendioxid (23) über die Regelarmatur (28) der Doppelklappe (38,39) zugeführt und vor der Befüllung des Reaktors (40) die Luft ausgespült.In order to keep the proportion of nitrogen input into the gasification reactor (40) low, vaporous carbon dioxide (23) is fed to the double flap (38, 39) via the control valve (28) and the air is flushed out before the reactor (40) is filled.
Reststoff (37) wird über die Doppelklappe (38,39) dem Vergasungsreaktor (40) zugeführt, das Rohgas (41) wird über einen Zyklon (42) vom Kohlestaub gereinigt, das Rohgas (43) der Gasreinigung (49) zügeführt, das Reingas (50) über den Verdichter (51) für die weitere Verwertung (52,53) zur Verfügung gestellt. Der Kohlestaub (44) aus dem Zyklon (42) wird über die Rückführschnecke (45) dem Reaktor (40) zugeführt, das Kohle und Aschegemisch über den Gleichrichter (46) und der Austragsschnecke (47) mit gasdichter Armatur (48) der zweiten Vergasungsstufe (64) zugeführt.Residual material (37) is fed to the gasification reactor (40) via the double flap (38, 39), the raw gas (41) is cleaned of coal dust via a cyclone (42), the raw gas (43) is fed to the gas cleaning system (49), the clean gas (50) via the compressor (51) for further utilization (52, 53). The coal dust (44) from the cyclone (42) is fed to the reactor (40) via the return screw (45), the coal and ash mixture via the rectifier (46) and the discharge screw (47) with gas-tight fitting (48) of the second gasification stage (64) fed.
Die zweite Vergasungsstufe (64) besteht aus einem Reaktor (64) mit einer Eintragsschnecke (57) für die Reststoffe (54) über eine Doppelklappe (55,56), die mit Kohlendioxid (74) über die Regelarmatur (27) gespült wird.The second gasification stage (64) consists of a reactor (64) with an entry screw (57) for the residues (54) via a double flap (55, 56) which is flushed with carbon dioxide (74) via the control valve (27).
Heißes Kohlendioxid (33) wird über die Regelarmatur (35) dem Düsenboden (60) über den Gas- und Dampfmischer (58) in dem Wasserdampf und Kohlendioxid gemischt werden (59) zugeführt. Der überhitzte Wasserdampf (34) wird über die Regelarmatur (36) dem Gas und Dampfmischer (58) zugeführt.Hot carbon dioxide (33) is fed via the control fitting (35) to the nozzle base (60) via the gas and steam mixer (58) in which water vapor and carbon dioxide are mixed (59). The superheated steam (34) is fed to the gas and steam mixer (58) via the control valve (36).
Das Rohgas (65) aus dem Reaktor (64) wird über den Zyklon (67) geführt und das vom Staub befreite Rohgas (66) der Gasreinigung (68) zugeführt, das Reingas (71) überden Verdichter (72) der weiteren Verwendung als Syngas (73) zur Verfügung gestellt.The raw gas (65) from the reactor (64) is passed over the cyclone (67) and the dust-free raw gas (66) is fed to the gas cleaning (68), the clean gas (71) via the compressor (72) for further use as syngas (73) provided.
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Die Asche im Reaktor (64) wird über den Gleichrichter (61), der Austragsschnecke (62) und der gasdichten Armatur (69) aus dem Reaktor (64) ausgetragen. Die aus dem Zyklon (67) gewonnene Kohle (70) wird über die Rückführschnecke (63) dem Reaktor (64) rückgeführt.The ash in the reactor (64) is discharged from the reactor (64) via the rectifier (61), the discharge screw (62) and the gas-tight fitting (69). The coal (70) obtained from the cyclone (67) is returned to the reactor (64) via the return screw (63).
Das aus der ersten Vergasungsstufe (40) gewönne Reingas (52) wird über den Verdichter (61), einer Regelarmatur (62) der Brennkammer (63) zugeführt. In der Brennkammer (83) wird das Schwachgas (52) mit Sauerstoff über die Regelarmatur (77) und Kohlendioxid über die Regelarmatur (76) zu Wasserdampf und Kohlendioxid (84) verbrannt und der Mischkammer (58) der zweiten Vergaserstufe zugeführt. In der Brennkammer (63) können auch externe Restgase (78) über den Verdichter (79) und der Regelarmatur (80) der Brennkammer (83) zugeführt werden.The clean gas (52) obtained from the first gasification stage (40) is fed to the combustion chamber (63) via the compressor (61), a control valve (62). In the combustion chamber (83), the lean gas (52) is burned with oxygen via the control fitting (77) and carbon dioxide via the control fitting (76) to water vapor and carbon dioxide (84) and fed to the mixing chamber (58) of the second gasification stage. In the combustion chamber (63), external residual gases (78) can also be fed to the combustion chamber (83) via the compressor (79) and the control valve (80).
Zusätzliche externe Restgase (112) werden über den Verdichter (85) und der Regelarmatur (86) einem Überhitzer (88) zugeführt, und die heißen Restgase (89) über den Düsenboden (90) in den Reaktor (64) eingetragen.Additional external residual gases (112) are fed to a superheater (88) via the compressor (85) and the control valve (86), and the hot residual gases (89) are introduced into the reactor (64) via the nozzle base (90).
Abbildung 4Figure 4
Die Abbildung 4 zeigt die kombinierten Vergasungsstufen. Wasser (1) wird in einem Tank (2) gespeichert und über eine Pumpe (3) mit der Regelarmatur (4) dem Verdampfer (9) zugeführt. Der Verdampfer besteht aus einem Economizer (5), einem Sattdampferverdampf (6,7), einer Dampftrommel (11), einem Überhitzer (8), der mit dem Sattdampf (12) aus der Dampftrommel (11) befüllt wird, der überhitzte Dampf (13) wird über die Regelarmatur (30) dem Vergasungsreaktor (40) der ersten Stufe zugeführt. Der Wasserdampfverdampfer wird mit Heißgas (31) im Vorlauf versorgt und das abgekühlte Heißgas (32) im Rücklauf entnommen.Figure 4 shows the combined gasification levels. Water (1) is stored in a tank (2) and fed to the evaporator (9) via a pump (3) with the control valve (4). The evaporator consists of an economizer (5), a saturated steam evaporator (6,7), a steam drum (11), a superheater (8) which is filled with the saturated steam (12) from the steam drum (11), the superheated steam ( 13) is fed to the gasification reactor (40) of the first stage via the control valve (30). The steam evaporator is supplied with hot gas (31) in the flow and the cooled hot gas (32) is removed in the return.
Neben Wasser (1) wird auch flüssiges Kohlendioxid (18) dem Kohlendioxidtank (19) zugeführt. Das flüssige Kohlendioxid wird über die Pumpe (20) und der Regelarmatur (21) dem Verdampfer (22) zugeführt, und in der Folge über den Überhitzer (26) und der Regelarmatur (29) dem Vergasungsreaktor (40) zugeführt.In addition to water (1), liquid carbon dioxide (18) is also supplied to the carbon dioxide tank (19). The liquid carbon dioxide is fed to the evaporator (22) via the pump (20) and the control valve (21), and is subsequently fed to the gasification reactor (40) via the superheater (26) and the control valve (29).
Luft(14) wird angesaugt und in der Druckwechseladsorption (16) in Sauerstoff und Stickstoff aufgetrennt, der Stickstoff(N2) (15) an die Umgebung abgegeben, der Sauerersoff über die Regelarmatur (17) dem überhitzten Kohlendioxid zugeführt.Air (14) is drawn in and separated into oxygen and nitrogen in the pressure swing adsorption (16), the nitrogen (N2) (15) is released to the environment, and the oxygen is supplied to the superheated carbon dioxide via the control valve (17).
Um den Anteil an Stickstoffeintrag in den Vergasungsreaktor (40) gering zu halten, wird dampfförmiges Kohlendioxid (23) über die Regelarmatur (28) der Doppelklappe (38 39) zugeführt und vor der Befüllung des Reaktors (40) die Luft ausgespült.In order to keep the proportion of nitrogen input into the gasification reactor (40) low, vaporous carbon dioxide (23) is fed to the double flap (38 39) via the control valve (28) and the air is flushed out before the reactor (40) is filled.
Reststoff (37) wird über die Doppelklappe (38,39) dem Vergasungsreaktor (40) zugeführt das Rohgas (41) wird über einen Zyklon (42) vom Kohlestaub gereinigt, das Rohgas (43) der Gasreinigung (49) zugeführt, das Reingas (50) über den Verdichter (51) für die weitere Verwertung (52,53) zur Verfügung gestellt. Der Kohlestaub (44) aus dem Zyklon (42) wird über die Rückführschnecke (45) dem Reaktor (40) zugeführt, das Kohle und Aschegemisch über den Gleichrichter (46) und der Austragsschnecke (47) mit gasdichter Armatur (48) der zweiten Vergasungsstufe (64) zugeführt.Residual material (37) is fed to the gasification reactor (40) via the double flap (38, 39), the raw gas (41) is cleaned of coal dust via a cyclone (42), the raw gas (43) is fed to the gas cleaning system (49), the clean gas ( 50) via the compressor (51) for further utilization (52, 53). The coal dust (44) from the cyclone (42) is fed to the reactor (40) via the return screw (45), the coal and ash mixture via the rectifier (46) and the discharge screw (47) with gas-tight fitting (48) of the second gasification stage (64) fed.
Die zweite Vergasungsstufe (64) besteht aus einem Reaktor (64) mit einer Eintragsschnecke (57) für die Reststoffe (54) über eine Doppelklappe (55,56), die mit Kohlendioxid (74) über die Regelarmatur (27) gespült wird.The second gasification stage (64) consists of a reactor (64) with an entry screw (57) for the residues (54) via a double flap (55, 56) which is flushed with carbon dioxide (74) via the control valve (27).
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Heißes Kohlendioxid (33) wird über die Regelarmatur (35) dem Düsenboden (60) über denHot carbon dioxide (33) is via the control valve (35) the nozzle bottom (60)
Gas- und Dampfmischer (58) in dem Wasserdampf und Kohlendioxid gemischt werden (59) zugeführt. Der überhitzte Wasserdampf (34) wird über die Regelarmatur (36) dem Gas undGas and steam mixers (58) in which water vapor and carbon dioxide are mixed (59). The superheated steam (34) is the gas and the control valve (36)
Dampfmischer (58) zugeführt.Steam mixer (58) fed.
Das Rohgas (65) aus dem Reaktor (64) wird über den Zyklon (67) geführt und das vom Staub befreite Rohgas (66) der Gasreinigung (68) zugeführt, das Reingas (71) überden Verdichter (72) der weiteren Verwendung als Syngas (73) zur Verfügung gestellt.The raw gas (65) from the reactor (64) is passed over the cyclone (67) and the dust-free raw gas (66) is fed to the gas cleaning (68), the clean gas (71) via the compressor (72) for further use as syngas (73) provided.
Die Asche im Reaktor (64) wird über den Gleichrichter (61), der Austragsschnecke (62) und der gasdichten Armatur (69) aus dem Reaktor (64) ausgetragen. Die aus dem Zyklon (67) gewonnene Kohle (70) wird über die Rückführschnecke (63) dem Reaktor (64) rückgeführt.The ash in the reactor (64) is discharged from the reactor (64) via the rectifier (61), the discharge screw (62) and the gas-tight fitting (69). The coal (70) obtained from the cyclone (67) is returned to the reactor (64) via the return screw (63).
Das aus der ersten Vergasungsstufe (40) gewönne Reingas (52) wird über den Verdichter (61), einer Regelarmatur (62) der Brennkammer (63) zugeführt. In der Brennkammer (83) wird das Schwachgas (52) mit Sauerstoff über die Regelarmatur (77) und Kohlendioxid über die Regelarmatur (76) zu Wasserdampf und Kohlendioxid (84) verbrannt und der Mischkammer (58) der zweiten Vergaserstufe zugeführt. In der Brennkammer (63) können auch externe Restgase (78) über den Verdichter (79) und der Regelarmatur (80) der Brennkammer (83) zugeführt werden.The clean gas (52) obtained from the first gasification stage (40) is fed to the combustion chamber (63) via the compressor (61), a control valve (62). In the combustion chamber (83), the lean gas (52) is burned with oxygen via the control fitting (77) and carbon dioxide via the control fitting (76) to water vapor and carbon dioxide (84) and fed to the mixing chamber (58) of the second gasification stage. In the combustion chamber (63), external residual gases (78) can also be fed to the combustion chamber (83) via the compressor (79) and the control valve (80).
Die für den Verdampfer (9) notwendige Wärme in Form eines Heißgases wird aus der Verbrennung des Schwachgases (52) angesaugt über einen Verdichter (114) über eine Regelarmatur (115) in der Brennkammer (116) zu einem heißen Abgas aus Kohlendioxid und Wasserdampf verbrannt und als Gas- und Dampfgemisch (113) dann in die zweite Vergasungsstufe (64) über den Düsenboden (60) eingebracht.The heat required for the evaporator (9) in the form of a hot gas is sucked in from the combustion of the weak gas (52) via a compressor (114) via a control fitting (115) in the combustion chamber (116) to a hot exhaust gas consisting of carbon dioxide and water vapor and then introduced as a gas and steam mixture (113) into the second gasification stage (64) via the nozzle base (60).
Abbildung 5Figure 5
Die Abbildung 5 zeigt die Verwertung des gereinigten synthetischen Gases (73) aus der zweiten Vergasungsstufe (64). Das synthetische Gas (91) wird der ersten Verdichterstufe (91) zugeführt, danach über den Rückkühler (93) der zweiten Verdichterstufe (94) zugeführt, über den Rückkühler (95) abgekühlt, über den Kondensator (96) wird Kohlendioxid in flüssiger Phase ausgeschieden und im Kohlendioxidtank(98) gespeichert, und über die Pumpe (99) als flüssiges Kohlendioxid (100) zur Verwertung zur Verfügung gestellt. Das verdichtete synthetische Gas wird überden Wärmetauscher (97) erwärmt (101) und der Methanolsynthese (102) zugeführt. Das aus der Methanolsynthese (102) gewonnene Offgas (110) wird über die Regelarmatur (109) zur Verfügung gestellt. Wasser (104) aus der Methanmolsynthese (102) und Wasser (107) aus der Dimethylethersynthese (106) wird dem Prozess als Prozesswasser (111) zur Verfügung gestellt. Aus der Dimethylethersynthese (106) wird Dimethylether (108) gewonnen. Das unverbrauchte Methanol (105) wird in der Methanolsynthese(102) recycelt.Figure 5 shows the recovery of the purified synthetic gas (73) from the second gasification stage (64). The synthetic gas (91) is fed to the first compressor stage (91), then fed to the second compressor stage (94) via the recooler (93), cooled via the recooler (95), and carbon dioxide is eliminated in the liquid phase via the condenser (96) and stored in the carbon dioxide tank (98) and made available for recycling by the pump (99) as liquid carbon dioxide (100). The compressed synthetic gas is heated (101) via the heat exchanger (97) and fed to the methanol synthesis (102). The offgas (110) obtained from the methanol synthesis (102) is made available via the control valve (109). Water (104) from the methane mole synthesis (102) and water (107) from the dimethyl ether synthesis (106) are made available to the process as process water (111). Dimethyl ether (108) is obtained from dimethyl ether synthesis (106). The unused methanol (105) is recycled in the methanol synthesis (102).
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Claims (6)
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---|---|---|---|
ATA164/2018A AT521321A1 (en) | 2018-06-07 | 2018-06-07 | Bottom cycle and top cycle process for the production of weak gases from residues and residual gases for the production of dimethyl ether |
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ATA164/2018A AT521321A1 (en) | 2018-06-07 | 2018-06-07 | Bottom cycle and top cycle process for the production of weak gases from residues and residual gases for the production of dimethyl ether |
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ATA164/2018A AT521321A1 (en) | 2018-06-07 | 2018-06-07 | Bottom cycle and top cycle process for the production of weak gases from residues and residual gases for the production of dimethyl ether |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0699651A1 (en) * | 1993-05-27 | 1996-03-06 | STEINBERG, Meyer | Process and apparatus for the production of methanol from condensed carbonaceous material |
WO2009106357A2 (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-03 | Krones Ag | Method and device for converting carbonaceous raw materials |
WO2013005239A1 (en) * | 2011-07-05 | 2013-01-10 | Rewood S.R.L. | Gasification process |
-
2018
- 2018-06-07 AT ATA164/2018A patent/AT521321A1/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0699651A1 (en) * | 1993-05-27 | 1996-03-06 | STEINBERG, Meyer | Process and apparatus for the production of methanol from condensed carbonaceous material |
WO2009106357A2 (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-03 | Krones Ag | Method and device for converting carbonaceous raw materials |
WO2013005239A1 (en) * | 2011-07-05 | 2013-01-10 | Rewood S.R.L. | Gasification process |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
AZ | Withdrawn |
Effective date: 20240415 |