DE102009011358A1

DE102009011358A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verwertung von Biomasse in einem Biomassen-Vergasungsprozess

Info

Publication number: DE102009011358A1
Application number: DE102009011358A
Authority: DE
Inventors: Helmut Kammerloher; Sven Johannssen; Van Cung Tran
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2010-09-16
Also published as: EA021911B1; EP2403927A2; WO2010100174A3; WO2010100174A2; GEP20146097B; EA201190154A1; US20120017497A1; UA105924C2; CN102361962A

Abstract

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verwertung von Biomasse werden folgende Schritte durchgeführt: Zunächst wird die thermische Vergasung mindestens eines kohlenstoffhaltigen Rohstoffes vorgenommen. In einem nächsten Schritt erfolgt die Reinigung des bei der Vergasung entstandenen Synthesegases. Dabei wird eine Temperaturänderung des Synthesegases vorgenommen. Anschließend erfolgt vorzugsweise die Umwandlung des Synthesegases in einen flüssigen Kraftstoff mittels einer katalysierten chemischen Reaktion, wobei als kohlenstoffhaltiger Rohstoff eine halmgutartige Biomasse gewählt wird, die Vergasung in einem Festbettreaktor durchgeführt wird und der Ascheerweichungspunkt des halmgutartigen Rohstoffes durch die Zugabe mindestens eines Erdalkalisalzes erhöht wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwertung von Biomasse in einem (thermischen) Biomassen-Vergasungsprozess gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 9 und 10 und insbesondere auf ein Verfahren zur Erhöhung des Ascheerweichungspunktes von halmgutartiger Biomasse.
Die Erfindung steht im Zusammenhang mit der Herstellung von BtL-Kraftstoffen (biomass to liquid). Mit diesem Begriff werden solche Kraftstoffe bezeichnet, die aus Biomasse synthetisiert werden. Im Gegensatz zu Biodiesel wird BtL-Kraftstoff allgemein aus fester Biomasse, wie beispielsweise Brennholz, Stroh, Bioabfall, Tiermehl oder Schilf gewonnen, also aus Zellulose bzw. Hemizellulose und nicht nur aus Pflanzenöl bzw. Ölfrüchten hergestellt.
Die großen Vorzüge dieses synthetischen Biokraftstoffes sind seine hohen Biomasse- und Flächenausbeuten, die bei bis zu 4000 l pro Hektar liegen, ohne dass insoweit eine Konkurrenz zu Nahrungsmitteln besteht. Daneben weist dieser Kraftstoff ein hohes CO₂-Minderungspotential von über 90% auf und seine hohe Qualität unterliegt keinen Einsatzbeschränkungen in heutigen und absehbaren Motorengenerationen.
Üblicherweise wird bei der Herstellung von BtL-Kraftstoffen in einem ersten Prozessschritt eine Vergasung von Biomasse vorgenommen sowie eine anschließende Erzeugung von Synthesegas. Dieses wird bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur zu dem flüssigen Kraftstoff synthetisiert.
Aufgrund der steigenden Preise für Holzbrennstoffe kommt halmgutartiger Biomasse, beispielsweise Getreidestroh, Rapsstroh oder Wiesenheu eine steigende Bedeutung als Brennstoff zu. Allerdings weist Stroh im Verbrennungsprozess bzw. Vergasungsprozess deutlich andere Eigenschaften auf als beispielsweise Holz.
Aus dem Stand der Technik sind zudem diverse Vergaser bekannt, wie beispielsweise autotherme Festbettvergaser oder auch autotherme Flugstromvergaser (vgl. SunDiesel – made by Choren – Erfahrungen und neueste Entwicklungen, Matthias Rudloff in „Synthetische Biokraftstoffe", Schriftreihe "nachwachsende Rohstoffe" Band 25, Landwirtschaftsverlag GmbH, Münster 2005).
Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise Wirbelschichtvergaser nach dem ”Güssing-Prinzip” bekannt. Dabei wird die nötige Vergasungsenergie durch die Zufuhr heißen Sandes (bei einer Temperatur von 950°C) aufgebracht. Die Vorheizung dieses Sandes wird wiederum durch die Verbrennung von eingesetztem Rohstoff (in diesem Fall Biomasse) erzeugt. Damit wird auch hier der wertvolle Rohstoff als Energiequelle genutzt, was die spezifische Ausbeute mindert.
Weiterhin ist gemäß EP 1 837 390 A1 die Aufbereitung von biologischem Brenngut, insbesondere Roholz, durch die Zugabe Branntkalk bekannt, wobei unter Nutzung der hygroskopischen Wirkung des Branntkalks ein verbesserter Trocknungsgrad der Rohstoffe erzielt werden soll. Das aufbereitete Brenngut wird nach dem Vermischen mit Branntkalk zu festen Formstücken weiterverarbeitet.
Die DE 198 36 428 C2 beschreibt Verfahren und Vorrichtungen zum Vergasen von Biomasse, insbesondere von Holzstoffen. Dabei erfolgt in einer ersten Vergasungsstufe eine Festbettvergasung bei Temperaturen bis zu 600°C und in einer nachgeschalteten zweiten Vergasungsstufe eine Wirbelschichtvergasung bei Temperaturen zwischen 800°C und 1000°C.
Aus der DE 10 2005 006305 A1 ist ein Verfahren zur Erzeugung von Brenn- und Synthesegasen mit Hochdruckdampferzeugung bekannt. Bei diesem Verfahren werden Vergasungsprozesse in einen Flugstromvergaser bei Temperaturen unter 1200°C eingesetzt.
Aufgrund des hohen Chlorid- und Kaliumanteils liegt der Ascheerweichungspunkt von Getreidestroh bei ungefähr 800°C und damit deutlich unter dem von Holz mit etwa 1200°C. Nachteilig führt dies dazu, dass bei Reaktortemperaturen größer etwa 800°C die Asche halmgutartiger Biomasse in eine weiche, teigige Schlacke übergeht, die zur Verklumpung im Reaktor führt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur effizienten Vergasung von kohlestoffhaltigen Rohstoffen, insbesondere halmgutartigen Rohstoffen zur Verfügung zu stellen, welches eine Vergasung des Rohstoffes bei höheren Temperaturen ermöglicht und insbesondere ein Verklumpen der Biomasse vermeidet.
Daneben soll die erfindungsgemäße Vorrichtung auch insgesamt für kleinere Kapazitäten und einen eventuellen dezentralen Betrieb mit verschiedenen Einsatzstoffen geeignet sein, um eine gute Wirtschaftlichkeit zu erreichen und sowohl für eine allotherme als auch autotherme Vergasung nutzbar sein.
Dies wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 9 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erhöhung des Ascheerweichungspunktes von kohlenstoffhaltigen Rohstoffen werden folgende Schritte durchgeführt:
Zunächst wird die thermische Vergasung mindestens eines kohlenstoffhaltigen Rohstoffes vorgenommen. In einem nächsten Schritt erfolgt die Reinigung des bei der Vergasung entstandenen Synthesegases. Dabei wird eine Temperaturänderung des Synthesegases vorgenommen.
Erfindungsgemäß wird als kohlenstoffhaltiger Rohstoff eine halmgutartige Biomasse gewählt, die Vergasung bevorzugt in einem Festbettreaktor durchgeführt und der Ascheerweichungspunkt des halmgutartigen Rohstoffes durch die Zugabe mindestens eines Erdalkalisalzes erhöht.
Unter einem halmgutartigen Rohstoff wird insbesondere ein Rohstoff verstanden, der aus einer Gruppe von Rohstoffen ausgewählt ist, welche Gräser, Stroh, Heu, Schilf, Rapsstroh, Getreidestroh Kombinationen hieraus oder dergleichen enthält.
Durch die erfindungsgemäße Kombination aus der Verwendung eines Festbettreaktors für die halmgutartige Biomasse sowie die Zugabe des Erdalkalisalzes ergeben sich, wie in aufwändigen Untersuchungen gezeigt werden konnte, besondere Synergieeffekte. Ein Festbettreaktor bietet den Vorteil, dass er sowohl von oben als auch von unten durchströmt werden kann. Außerdem gestaltet sich im Falle eines Festbettreaktors der Produktaustrag relativ einfach. Dabei wird durch die erwähnte Erhöhung des Ascheerweichungspunktes auch der Austrag der Asche erheblich vereinfacht.
Bevorzugt erfolgt anschließend, d. h. insbesondere nach der Temperaturänderung des Synthesegases die Umwandlung des Synthesegases in einen flüssigen Kraftstoff mittels einer katalysierten chemischen Reaktion.
Bevorzugt wird das Erdalkalisalz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Calcium und/oder Magnesium sowie Carbonat, Hydroxid, Hydrogencarbonat und/oder Oxid.
Besonders bevorzugt wird das Erdalkalisalz in Form von gebranntem (CaO) und/oder gelöschtem Kalk (Ca(OH)₂ und/oder Calciumcarbonat (CaCO₃) und/oder Calciumhydrogencarbonat (Ca(HCO₃)₂ während, gegebenenfalls auch vor der thermischen Vergasung zugegeben. Dabei können auch Mischungen aus den genannten Stoffen verwendet werden. Die Menge an zugegebenem Erdalkalisalz beträgt vorzugsweise 0,1–10,0 Gew.-%, vorzugsweise 1,0–3,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse an halmgutartigem Rohstoff und Erdalkalisalz(en).
Vorzugsweise wird das Erdalkalisalz in Form von Dolomit und/oder Kalkstein während, gegebenenfalls auch vor der thermischen Vergasung zugegeben. Insbesondere wird die Arbeitstemperatur in dem Vergaser über dem Ascheschmelzpunkt des halmgutartigen Rohstoffes gehalten.
Bevorzugt ist der Ascheerweichungspunkt des halmgutartigen Rohstoffes niedriger als der von Holz bzw. niedriger gewählt, wobei der Ascheerweichungspunkt des halmgutartigen Rohstoffes vor Zugabe des Erdalkalisalzes in einem Bereich von 600°C bis 1000°, bevorzugt in einem Bereich von 700°C bis 900°C, besonders bevorzugt bei ungefähr 800°C festgelegt wird.
Mit Vorteil wird die Abwärme aus wenigstens einem der Vergasung folgenden Prozesse für eine Sattdampferzeugung verwendet.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf Verfahren zur Verwertung von kohlenstoffhaltigen Rohstoffen gerichtet, wobei eine thermische Vergasung mindestens eines kohlenstoffhaltigen Rohstoffes erfolgt. Erfindungsgemäß wird als kohlenstoffhaltiger Rohstoff eine halmgutartige Biomasse gewählt, die Vergasung in einem Festbettreaktor durchgeführt und der Ascheerweichungspunkt des halmgutartigen Rohstoffes durch die Zugabe mindestens eines Erdalkalisalzes erhöht. Bevorzugt wird das Verfahren in der oben beschriebenen Weise durchgeführt.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Umwandlung kohlenstoffhaltiger Rohstoffe, insbesondere von Biomasse in flüssige Kraftstoffe bzw. weiter nutzbare Gase, beinhaltet einen Vergaser, in dem die kohlenstoffhaltigen Rohstoffe vergast werden, wenigstens eine Reinigungseinheit zur Reinigung des bei der Vergasung entstehenden Synthesegases, wenigstens eine Temperaturänderungseinheit zur Änderung der Temperatur des entstehenden Synthesegases sowie bevorzugt eine Umwandlungseinheit zur Umwandlung des Synthesegases in einen flüssigen Kraftstoff, wobei der kohlenstoffhaltige Rohstoff mindestens einen halmgutartigen Rohstoff aufweist, dessen Ascheerweichungspunkt durch die Zugabe mindestens eines Erdalkalisalzes erhöht ist.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Vergaser um einen ein Festbettreaktor.
Insbesondere ist die Asche des halmgutartigen Rohstoffes dem Festbettraktor kontinuierlich entziehbar. Bevorzugt weist die Vorrichtung eine Zuführeinrichtung auf, welche dem Rohstoff das Erdalkalisalz zuführt. Diese Zuführeinrichtung erlaubt dabei vorteilhaft eine dosierte Zugabe des Erdalkalisalzes zu dem Rohstoff bzw. der Biomasse, wobei auch eine kontinuierliche Zugabe während eines laufenden Vergasungsprozesses möglich ist.
Zudem ist die Vergasung des halmgutartigen Rohstoffes in dem Festbettraktor sowohl al lotherm als auch autotherm durchführbar.
Damit teilt sich das erfindungsgemäße Verfahren in wenigstens 3 Prozessschritte auf, wobei zunächst beispielsweise eine allotherme Vergasung des Rohstoffes wie Biomasse und insbesondere Stroh bzw. Getreidestroh und/oder Rapsstroh beispielsweise mit Wasserdampf, welcher als Vergasungsmittel und Energieträger dient, vorgenommen wird. In dem anschließenden Reinigungsprozess wird eine Reinigung des Gases insbesondere von Staub und Teer und bevorzugt einer anschließenden Rückführung dieser Stoffe in den Vergasungsprozess durchgeführt. Im Rahmen beispielsweise einer Fischer-Tropsch Synthese wird Synthesegas in flüssige Kraftstoffe umgewandelt.
Um eine vollständige Vergasung zu erreichen, ist es erforderlich, dass der eingesetzte Wasserdampf eine Temperatur aufweist, die deutlich über der mittleren Vergasungstemperatur liegt. Daher werden Temperaturen von wenigstens 1000°C eingesetzt, bevorzugt jedoch Temperaturen von mehr als 1200°C.
Durch die im Stand der Technik eingesetzten rekuperativen Wärmetauscher ist es bislang nicht möglich, derartige Dampftemperaturen zu erreichen. Es können jedoch Schüttgutgeneratoren eingesetzt werden, wie sie beispielsweise in der EP 0 620 909 B1 oder der DE 42 36 619 C2 beschrieben wurden. Der Offenbarungsgehalt der EP 0 620 909 B1 sowie der DE 4 236 619 C2 wird hiermit durch Bezugnahme vollständig in die hier vorliegende Offenbarung einbezogen. Die Verwendung derartiger Schüttgutregeneratoren führt zu einer gegenüber dem Stand der Technik effizienteren Vorrichtung.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren liegt die höchste Temperatur innerhalb des Vergasers stets über dem Ascheschmelzpunkt des Rohstoffes. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass Asche im flüssigen Zustand ausgetragen wird.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Vergaser um einen Festbettgegenstromvergaser. Grundsätzlich können verschiedene Vergasertypen nach dem Stand der Technik eingesetzt werden. Der besondere Vorteil eines Gegenstromfestbettvergasers besteht jedoch darin, dass sich innerhalb dieses Reaktors einzelne Zonen herausbilden, in denen unterschiedliche Temperaturen und somit unterschiedliche Prozesse auftreten. Die unterschiedlichen Temperaturen beruhen darauf, dass die jeweiligen Prozesse stark endotherm sind und die Wärme nur von unten kommt. Auf diese Weise nutzt man in besonders vorteilhafter Weise die sehr hohen Dampftemperaturen aus. Da die höchsten Dampftemperaturen in der Eintrittszone des Vergasungsmittels herrschen, ist es möglich, immer die Bedingungen für einen flüssigen Ascheaustrag herzustellen.
Dies ist besonders vorteilhaft bei der Biomassevergasung, weil dort die Ascheschmelzpunkte sehr stark in Abhängigkeit von der Brennstoffsorte und der Bodeneigenschaften abweichen.
Im Stand der Technik war es bislang nicht möglich, mit einem bestimmten Vergasertyp verschiedene Brennstoffe umzusetzen und sich so der Marktsituation anzupassen. Durch die hohen Temperaturen ist es jedoch erfindungsgemäß grundsätzlich möglich, den Prozess so zu gestalten, dass die anfallende Asche stets in flüssiger Form ausgetragen wird. In den Fällen, in denen der Ascheschmelzpunkt besonders hoch liegt, kann bevorzugt dem Brennstoff eine vorgegebene Menge an Flussmittel zugegeben werden. Durch die oben beschriebene gleichzeitige Zuführung von Sauerstoff oder Luft kann eine weitere Temperaturerhöhung in der Ascheaustragszone erreicht werden.
Bevorzugt wird die Abwärme aus wenigstens einem der Vergasung folgenden Prozesse für eine Sattdampferzeugung verwendet. Dabei ist es beispielsweise möglich, die Abwärme aus dem beschriebenen Gaskühler für die Vorwärmung des Wassers für die Sattdampferzeugung zu nutzen. Weiterhin kann auch die im Fischer-Tropsch Reaktor selbst entstehende Abwärme für die Erzeugung des Sattdampfs genutzt werden. Die exotherme Synthesereaktion im Fischer-Tropsch Reaktor benötigt eine ständige und gleichmäßige Kühlung. Bevorzugt wird dabei die Kühlung mit Siedewasser und anschließender Sattdampferzeugung durchgeführt.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung:
Darin zeigt:
1 Eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
2 eine schematische Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 35 zur Umwandlung kohlenstoffhaltiger Rohstoffe in Synthesegas und zur anschließenden Flüssigkraftstoffsynthese. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die in 1 gezeigte Vorrichtung nur beispielhaft ist und die vorliegende Erfindung auch auf andere Anlagen, welche einen Vergaser aufweisen, anwendbar ist.
Dabei bezieht sich das Bezugszeichen 1 auf einen Festbettgegenstromreaktor. Der Rohstoff 2 wird von oben in den Reaktor 1 eingegeben und das Vergasungsmittel 3 entlang einer Zuleitung 42 von unten. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Vergasungsmittel 3 und das produzierte Synthesegas den Reaktionsraum in entgegengesetzter Richtung zu dem Brennstoffstrom durchströmen. Die in dem Vergaser 1 entstehende Asche wird nach unten, das heißt entlang des Pfeils P2, abgeführt.
Ausgehend von dem Reaktor 1 gelangt das Synthesegas über eine Leitung 44 in einen Zyklon bzw. bevorzugt einen Multizyklon. In diesem Zyklon 4 wird ein Großteil des Teeres und des anfallenden Staubes ausgeschieden und mit einer Pumpe 5 zurück in die Hochtemperaturzone des Vergasers 1 eingedüst. Das auf diese Weise vorgereinigte Synthesegas, in dem Restteer zusammen mit restlichen Staubmengen vorhanden ist, gelangt über eine weitere Leitung 46 in einen thermischen Cracker 6. In diesem thermischen Cracker wird der Restteer mit den Staubmengen bei maximalen Temperaturen zwischen 800°C und 1400°C zerstört. Optional kann, um die notwendige Temperatur zu erhalten, eine vorgegebene Menge an Sauerstoff und/oder Luft direkt in die Hochtemperaturzone eingedüst und auf diese Weise eine partielle Oxidation der Teere erreicht werden (siehe Pfeil P1).
Nach dem thermischen Cracker gelangt das Synthesegas über eine Leitung 48 in einen Gaskühler 7. In diesem Gaskühler wird das Synthesegas soweit abgekühlt, dass in dem nachgeschalteten Kondensator 8 überschüssiger Wasserdampf auskondensiert wird. Optional kann die CO₂-Menge in dem Synthesegas mit Hilfe eines CO₂-Wäschers 9 oder einer PSA/VSA-Anlage mit Molekularsiebtechnik reduziert werden. Zusätzlich können Restmengen an Schadstoffen (welche im ppm-Bereich liegen) vollständig, beispielsweise mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Wäschers mit ZnO entfernt werden. Das Bezugszeichen 10 bezieht sich auf einen Gasvorwärmer, in dem das Synthesegas auf eine geeignete Temperatur für die nachfolgende stattfindende Fischer-Tropsch Synthese vorgewärmt wird.
Das Bezugszeichen 11 bezieht sich auf einen Fischer-Tropsch Reaktor, in dem aus dem Synthesegas unter geeigneten thermodynamischen Bedingungen, das heißt unter entsprechendem Druck und Temperatur der synthetische Flüssigkraftstoff 12, z. B. BtL im Falle der Biomassevergasung erzeugt wird. Als Nebenprodukte dieser Synthese entsteht Sattdampf 14 durch eine Kühlung 13 des Reaktors sowie ein Abgas (Off-Gas) 15, das aus nichtreagierten Synthesegas und gasförmigen Syntheseprodukten besteht. Daneben entsteht auch ein Wasserkondensat 16. Dieses Wasserkondensat 16 kann über ein Ventil 52 abgelassen werden.
Der Sattdampf 14 gelangt anschließend über eine Verbindungsleitung 50, die in zwei Teilleitungen 50a und 50b aufgespalten wird, in zwei Schüttgutregeneratoren 17 und 18. In diesen Schüttgutregeneratoren wird der Wasserdampf auf die nötige Temperatur überhitzt. Bei der in 1 gezeigten Vorrichtung sind zwei Schüttgutregeneratoren 17, 18 vorgesehen, welche einen kontinuierlichen Betrieb der Anlage erlauben. Während in dem Schüttgutregenerator 17 der Wasserdampf überhitzt wird, befindet sich der Schüttgutregenerator 18 in einer Aufheizphase, das heißt er wird hier insbesondere durch die Verbrennung von Off-Gas 15, welches ihm über eine Verbindungsleitung 54 von dem Fischer-Tropsch Reaktor 11 zugeführt wird, mit Wärmeenergie aufgeladen. Zur Ansteuerung der beiden Schüttgutregeneratoren wird eine Vielzahl von Ventilen 62 bis 69 verwendet. Dabei sind die Ventile 62, 63, 66 und 68 dem Schüttgutregenerator 17 zugeordnet und die Ventile 64, 65, 67 und 69 dem Schüttgutregenerator 18.
Die jeweils entstehenden Verbrennungsgase verlassen die Anlage durch einen Kamin 19. Durch die periodische Umschaltung der gezeigten Ventile 62–69 können die beiden Schüttgutregeneratoren 17 und 18 wechselseitig betrieben werden. Dabei ist auch möglich, den notwendigen Dampf aus dem Kondensat, welches aus dem Kondensator 8 stammt, zu erzeugen. In Abhängigkeit von dem Wassergehalt des Rohstoffes 2 besteht die Möglichkeit, zusätzliche Wassermengen zu verwenden, beispielsweise das Kondensat 16 aus dem Fischer-Tropsch Reaktor. Da die erforderliche Wassermenge mit Hilfe der Pumpe 20 durch den Gaskühler 7 befördert wird, findet insoweit auch eine Vorwärmung statt.
In dem Kühler 13 des Fischer-Tropsch Generators 11 wird ebenfalls Sattdampf 14 erzeugt, der wiederum in den Schüttgutregeneratoren 17 und 18 überhitzt wird, wobei hierbei die chemische Energie aus dem Off-Gas 15 genutzt werden kann. Auf diese Weise wird dem überhitzten Dampf 3 die gesamte bei dem Prozess entstehende Abfallenergie zugeführt und so kann der Wasserdampf besonders vorteilhaft erhitzt werden.
Anstelle der in 1 gezeigten zwei Schüttgutregeneratoren 17, 18 können auch drei oder auch mehrere Schüttgutregeneratoren eingesetzt werden, um einen besonders gleichmäßigen Betrieb zu erreichen.
2 zeigt eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei wird einem Festbettreaktor sowohl die halmgutartige Biomasse (Pfeil A) zugeführt als auch das oben erwähnte Erdalkalisalz (Pfeil B). Die Zuführung des Eralkalisalzes kann dabei sowohl vor als auch während der Zuführung der Biomasse erfolgen. Weiterhin wäre es möglich, dass das Erdalkalisalz innerhalb des Reaktors 1 mit der Biomasse vermischt bzw. vermengt wird. Das entstehende Gas wird aus dem Reaktor 1 abgeführt (Pfeil C) und auch die bei der Vergasung entstehende Asche wird aus dem Reaktor 1 ausgetragen (Pfeil D).
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

1: Festbett-Gegenstrom-Reaktor
2: Rohstoff
3: Dampf
4: Zyklon
5: Pumpe
6: Cracker
7: Gaskühler
8: Kondensator
9: CO₂-Wäscher
10: Gasvorwärmer
11: Fischer-Tropsch Reaktor
12: Flüssigkraftstoff
13: Kühler
14: Sattdampf
15: Abgas (Off-Gas)
16: Kondensat
17, 18: Schüttgutregeneratoren
19: Kamin
20: Pumpe
21: Heißgasregelventil
22: Bypassleitung
23, 25: Regelventil
24: Wärmeverbraucher
30: Leitung
35: Vorrichtung
42: Zuleitung
44, 46, 48: Leitung
50a, 50b: Teilleitungen
52: Ventil
54: Verbindungsleitung
62–69: Ventile
P1, P2, P3: Pfeile
A, B, C, D: Pfeile

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1837390 A1 [0008]
- DE 19836428 C2 [0009]
- DE 102005006305 A1 [0010]
- EP 0620909 B1 [0032, 0032]
- DE 4236619 C2 [0032, 0032]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- SunDiesel – made by Choren – Erfahrungen und neueste Entwicklungen, Matthias Rudloff in „Synthetische Biokraftstoffe”, Schriftreihe ”nachwachsende Rohstoffe” Band 25, Landwirtschaftsverlag GmbH, Münster 2005 [0006]

Claims

Verfahren zur Verwertung von kohlenstoffhaltigen Rohstoffen mit den Schritten: – thermische Vergasung mindestens eines kohlenstoffhaltigen Rohstoffes; – Reinigung des bei der Vergasung entstandenen Synthesegases; – Temperaturänderung des Synthesegases dadurch gekennzeichnet, dass als kohlenstoffhaltiger Rohstoff eine halmgutartige Biomasse gewählt wird, die Vergasung in einem Festbettreaktor durchgeführt wird und der Ascheerweichungspunkt des halmgutartigen Rohstoffes durch die Zugabe mindestens eines Erdalkalisalzes erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdalkalisalz ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Calcium und/oder Magnesium sowie Carbonat, Hydroxid, Hydrogencarbonat und/oder Oxid sowie Mischungen daraus.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlung des Synthesegases in einen flüssigen Kraftstoff mittels einer katalysierten chemischen Reaktion erfolgt.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdalkalisalz in Form von gebranntem (CaO) und/oder gelöschtem Kalk (Ca(OH)₂ und/oder Calciumcarbonat (CaCO₃) und/oder Calciumhydrogencarbonat (Ca(HCO₃)₂ während der thermischen Vergasung zugegeben wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdalkalisalz in Form von Dolomit und/oder Kalkstein während der thermischen Vergasung zugegeben wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitstemperatur in dem Vergaser (1) über dem Ascheschmelzpunkt des halmgutartigen Rohstoffes gehalten wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ascheerweichungspunkt des halmgutartigen Rohstoffes niedriger als der von Holz ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ascheerweichungspunkt des halmgutartigen Rohstoffes vor Zugabe des Erdalkalisalzes in einem Bereich von 600°C bis 1000°, bevorzugt in einem Bereich von 700°C bis 900°C, besonders bevorzugt bei ungefähr 800°C liegt.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärme aus wenigstens einem der Vergasung folgenden Prozesse für eine Sattdampferzeugung verwendet wird.
Verfahren zur Verwertung von kohlenstoffhaltigen Rohstoffen wobei eine thermische Vergasung mindestens eines kohlenstoffhaltigen Rohstoffes erfolgt; dadurch gekennzeichnet, dass als kohlenstoffhaltiger Rohstoff eine halmgutartige Biomasse gewählt wird, die Vergasung in einem Festbettreaktor durchgeführt wird und der Ascheerweichungspunkt des halmgutartigen Rohstoffes durch die Zugabe mindestens eines Erdalkalisalzes erhöht wird.
Vorrichtung (35) zur Umwandlung kohlenstoffhaltiger Rohstoffe und insbesondere von Biomasse in flüssige Kraftstoffe, mit einem Vergaser (1), in dem die kohlenstoffhaltigen Rohstoffe vergast werden, wenigstens einer Reinigungseinheit (4, 6) zur Reinigung des bei der Vergasung entstehenden Synthesegases, wenigstens einer Temperaturänderungseinheit (7, 8, 10) zur Änderung der Temperatur des entstehenden Synthesegases sowie einer Umwandlungseinheit (11) zur Umwandlung des Synthesegases in einen flüssigen Kraftstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der kohlenstoffhaltige Rohstoff mindestens einen halmgutartigen Rohstoff aufweist, dessen Ascheerweichungspunkt durch die Zugabe mindestens eines Erdalkalisalzes erhöht ist.
Vorrichtung (35) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergaser (1) ein Festbettreaktor (1) ist.
Vorrichtung (35) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 11–12, dadurch gekennzeichnet, dass die Asche des halmgutartigen Rohstoffes dem Festbettreaktor (1) kontinuierlich entziehbar ist.
Vorrichtung (35) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 11–12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergasung des halmgutartigen Rohstoffes in dem Festbettreaktor (1) sowohl allotherm als auch autotherm durchführbar ist.