DE102008056318A1 - Verfahren zur weitgehend autarken Versorgung eines abgeschlossenen Siedlungsgebiets mit den Endenergien elektrische Energie, Heizgas und Kraftstoff auf der Basis Biomasse - Google Patents

Verfahren zur weitgehend autarken Versorgung eines abgeschlossenen Siedlungsgebiets mit den Endenergien elektrische Energie, Heizgas und Kraftstoff auf der Basis Biomasse Download PDF

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Abstract

Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von el. Energie, Heizgas und Kraftstoff für ein geschlossenes Siedlungsgebiet dadurch gekennzeichnet, dass rieselfähige Biomasse durch partielle Oxidation mit reinem Sauerstoffvergast wird, der Sauerstoff durch elektrolytische Spaltung von Wasser gewonnen wird und das Rohgas nach Abkühlung unter Wärmerückgewinnung in einem Venturiwäscher nass gereinigt wird.

Description

  • Biomassebasierte ”Energieinseln” sind bis heute nur unzureichend verwirklicht, auch wenn genügend Biomasse in der näheren Umgebung zur Verfügung steht. Die derzeit verfügbaren Verfahren sind zu wenig flexibel, um den jahreszeitlich schwankenden Bedarf decken zu können. Auch ist ihre Energieeffizienz oft unbefriedigend. Folgendes Verfahren kann diese Nachteile vermeiden. Bild 1.
    • 1. Vorgetrocknete (Restfeuchte < 30%) rieselfähige Biomasse, z. B. Holzhackschnitzel, gehäkselter Miscanthus (Stroh, Maisstengel) u. a werden in einem Fahrbunker (300 m3) im Gegenstrom mit Abgas aus einem Motorenkraftwerk (Eintrittstemperatur. ca. 120 C) endgetrocknet.
    • 2. Mit überhitztem Wasserdampf (2 bar Druck) von 700 C, der mit dem Abgas des Reaktors im Gegenstrom aufgeheizt wurde, wird die Biomasse dem Vergasungsreaktor zugeführt, wobei die Dosierung der Biomasse mittels einer Durchblasschleuße erfolgt. Während der pneumatischen Förderung erfolgt der Temperaturausgleich zwischen Wasserdampf und Biomasse bei gleichzeitigem Zerfall derselben.
    • 3. Vor dem Eintritt des Gemischs in den Vergasungsreaktor kann noch heißes Wirbelgut zugemischt werden, um eine pyrolytische Zersetzung der Biomasse herbeizuführen. Wasserdampf und Wirbelgut haben weiterhin die Aufgabe, Temperaturspitzen bei der Umsetzung der Biomasse mit Sauerstoff zu vermeiden. Der zur partiellen Oxidation der Biomasse erforderliche Sauerstoff wird dem Gemisch beim Eintritt in den Vergasungsreaktor zugeführt, wobei bei der technischen Ausführung auf eine optimale Vermischung geachtet werden muss.
    • 4. Der für die Vergasung erforderliche Sauerstoff wird durch elektrolytische Spaltung von Wasser erzeugt. Der dabei gleichzeitig anfallende Wasserstoff wird bei den folgenden chemischen Synthesen benötigt. Die Elektrolyse erfolgt unter Druck, um die Verdichtung des Synthesewasserstoffs zu vermeiden.
    • 5. Die Reinigung des Rohgases nach dem Reaktor erfolgt nach Abkühlung unter Vorheizung von Wassserdampf und Sauerstoff in einer intensiven Wasserwäsche (Venturiwäscher – 100 mbar Druckverlust)
    • 6. Ein Teil des gereinigten Gases wird einem Motorenkraftwerk (Otto-Motoren) zugeführt, um el. Energie zu erzeugen. Die Motorenabgase werden unter Erzeugung von Sattdampf (ca. 40 bar) auf ca. 120 C abgekühlt und dann dem Fahrbunker zugeleitet. Der Sattdampf wird mittels des Rohgases überhitzt (450 C) und in einer Kondensationsturbine unter Erzeugung weiterer el. Energie entspannt.
    • 7. Der andere Teil des gereinigten Gases wird nach Verdichtung auf Reaktionsdruck mit Elektrolysewasserstoff vermischt, so dass ein Synthesegas zur Synthese von Rohmethanol entsteht. Nach bekannten Verfahren wird daraus Rohmethanol gebildet. Dieses wird abgekühlt und dann in einem Tanklager zwischengespeichert
    • 8. Durch Hydrierung wird daraus entsprechend dem Bedarf Methan für Heizzwecke hergestellt.
    • 9. Kraftstoffherstellung.
  • Auf demselben Weg kann Kraftstoffmethan bei entsprechender Verdichtung her gestellt werden.
  • Aus Methanol kann durch Abspaltung von Wasser und Oligomerisierung des CH2-Restes sowie Umsetzung mit Wasser ein Gemisch höherer Alkohole hergestellt werden. Oligomerisierung und Hydrierung führen zu Flüssiggas.
  • Die Oligomerisierung und Hydrierung kann bis zur Bildung von konventionellen Kraftstoffen (Benzin, Diesel) weitergeführt werden.
  • Mit dem Zwischenpuffer Rohmethanol erzielt man bei konstantem Betrieb der Vergasungsanlagen eine hohe Flexibilität hinsichtlich der gewünschten Endprodukte.
  • Auch die gesamte organische Chemie lässt sich darauf aufbauen.

Claims (5)

  1. Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von el. Energie, Heizgas und Kraftstoff für ein geschlossenes Siedlungsgebiet dadurch gekennzeichnet, dass rieselfähige Biomasse durch partielle Oxidation mit reinem Sauerstoffvergast wird, der Sauerstoff durch elektrolytische Spaltung von Wasser gewonnen wird und das Rohgas nach Abkühlung unter Wärmerückgewinnung in einem Venturiwäscher nass gereinigt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Reingas teilweise einem Ottomotorenkraftwerk zugeführt und dort verstromt wird und der übrige Teil durch Zumischung des bei der Elektrolyse gebildeten Wasserstoffs zu Methanolsynthesegas umgewandelt wird. Nach bekannten Verfahren wird daraus dann Rohmethanol synthetisiert.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmethanol in einem Tanklager zwischengespeichert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das für Heizzwecke benötigte Methan durch Hydrierung von Rohmethanol gebildet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass folgende Kraftstoffvarianten möglich sind. a.) Methan durch Hydrierung von Methanol b.) Höhere Alkoholgemische durch Oligomerisierung von CH2 (Abspaltung von H2O) und Hydratisierung c) Flüssiggas durch Bildung niederer Oligomerer und Hydrierung d.) Oligomerisierung und Hydrierung zu konventionellen Otto- und Dieselkraftstoffen
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