DE102011011158A1 - Preparing gasificationable bulk material from biogenous raw materials comprises delivery and acquisition of the materials dates, comminution of the materials, adjusting the moisture content and compaction of the comminute materials - Google Patents

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Abstract

Preparation of gasificationable bulk material from biogenous raw materials comprises delivery and acquisition of the materials dates, comminution of the materials, adjusting the moisture content to a target range and compaction of the comminute materials. An independent claim is included for the gasification-capable bulk material from biogenous raw materials with many dimensionally stabilities and transportable solid individual bodies whose main ingredients are cellulose, hemicellulose, polysaccharides, peptides, lipids, resins and/or pectins.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vergasungsfähigem Schüttgut aus Biomasse sowie ein aus Biomasse hergestelltes, vergasungsfähiges Schüttgut.The invention relates to a method for producing gasifiable bulk material from biomass and a biomass-made, gasifiable bulk material.

Die Erfindung betrifft allgemein die Herstellung von biogen konditionierten Einsatzstoffen, die in einem Vergasungsprozess zur Herstellung von Energie und synthetischem Treibstoff (DME) sowie (chemischen) Rohstoffen wie Biosilika und nanostrukturiertem organischem Material (BioNanoMat) verwendet werden können. Zur Anwendung für die Herstellung dieses Synthesegases gelangen CO2-neutrale, biogene Einsatzstoffe, nativ oder vorbehandelt und deren Pyrolysekoks reaktionsfähig bzw. -träge ist. Ausgangssubstanz zur Erzeugung der biogen konditionierten Einsatzstoffe ist Biomasse, die sich charakterisieren lässt als gewachsen pflanzliche oder tierische Substanzen sowie Stoffe, die durch Verarbeitung oder Verwendung der primären Biomasse entstanden sind.The invention relates generally to the production of biogenic conditioned feedstocks which can be used in a gasification process for the production of energy and synthetic fuel (DME) as well as (chemical) feedstocks such as biosilica and nanostructured organic material (BioNanoMat). CO2-neutral, biogenic feedstocks, native or pretreated, and whose pyrolysis coke is capable of reacting or receiving, are used for the production of this synthesis gas. The starting substance for the production of the biogenic conditioned feedstocks is biomass, which can be characterized as being grown vegetable or animal substances as well as substances that have arisen through processing or use of the primary biomass.

Bei Einsatz eines breiten Spektrums von Einsatzstoffen als Reaktanden eines Vergasungsprozesses müssen in besonderer Weise die Prozesse der Versorgung einschließlich der Dosierung und der Einschleusung des Materials, abhängig von der Schüttgutdichte, beleuchtet werden. Restriktionen entstehen zwangsläufig durch die Vorgaben der Prozessapparate. Gravierende Schwankungen hinsichtlich der verwendeten Einsatzstoffe erfordern eine umfängliche Änderung der Prozessapparate für den Eintragsprozess, die wiederum den eigentlichen Kernprozess – Herstellung von Synthesegas – einschränken. Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, durch den Einsatz von erfindungsgemäßem Schüttgut dieses Problem zu beseitigen und zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit des Vergasungsprozesses beizutragen, den die Anmelderin entwickelt hat.When using a wide range of feedstocks as reactants of a gasification process, the supply processes including the metering and the introduction of the material, depending on the bulk density, must be illuminated in a special way. Restrictions inevitably arise due to the specifications of the process equipment. Serious variations in the feedstock used require extensive modification of the process equipment for the feed process, which in turn limits the actual core process - synthesis gas production. The aim of the present invention is to eliminate this problem by using bulk material according to the invention and to contribute to increasing the economic efficiency of the gasification process which the Applicant has developed.

Der erfindungsgemäße Prozess bietet für diese Aufgabenstellung eine umfassende Lösung, die es erlaubt, alle aus chemischer Sicht in Frage kommenden Einsatzstoffe so zu modifizieren, dass das gebildete Schüttgut sich ausnahmslos für alle Vergasungsprozesse der Anmelderin mit dem als Patent angemeldeten Dosier-, Eintrags- und Schleussystem ohne Anpassung derselben an die variierenden Rohmaterialen geeignet ist. Diese Systeme sind beschrieben in der DE 10 2006 017 355 A1 , der DE 10 2006 017 353 A1 , der DE 10 2006 022 265 A1 , der DE 10 2006 039 622 A1 , der DE 10 2007 004 294 A1 und der DE 10 2008 036 734 A1 , auf die in vollem Umfang hinsichtlich der darin beschriebenen Verfahren und technischen Anlagen Bezug genommen wird.The process according to the invention offers a comprehensive solution for this task, which makes it possible to modify all feedstocks which are suitable from a chemical point of view in such a way that the bulk material formed invariably for all the gasification processes of the Applicant with the patented dosing, entry and sluice system without adapting it to the varying raw materials is suitable. These systems are described in the DE 10 2006 017 355 A1 , of the DE 10 2006 017 353 A1 , of the DE 10 2006 022 265 A1 , of the DE 10 2006 039 622 A1 , of the DE 10 2007 004 294 A1 and the DE 10 2008 036 734 A1 which is fully incorporated by reference to the methods and equipment described therein.

Der Lösungsansatz des erfinderischen Prozesses für die skizzierte Aufgabenstellung ist die Bearbeitung von biogenem Rohmaterial zur Erzeugung eines formstabilen Zwischenprodukts, das sich durch hohe Schüttgutdichte, ausgezeichnete Lagerfähigkeit und gute Transportfähigkeit auszeichnet.The solution of the inventive process for the task outlined is the processing of biogenic raw material to produce a dimensionally stable intermediate, which is characterized by high bulk density, excellent shelf life and good transportability.

In der wissenschaftlichen Literatur werden solche Prozesse zur Verdichtung als Kompaktierung zur Erzeugung von formstabilen Körpern als Agglomeration bezeichnet und die physikalisch chemische Vorgänge eingehend beschrieben (insbesondere finden sich Beispiele zur Behandlung von Stroh, Hopfendolden und Rinde).In the scientific literature such compaction processes are referred to as compaction to produce dimensionally stable bodies as agglomeration, and the physicochemical processes are described in detail (in particular, examples are given for the treatment of straw, hop umbels and bark).

Im erfindungsgemäßen Prozess werden auf Basis der vorliegenden Substanzmischung formstabile Teile gebildet, die sich abhängig von der Ausführungsweise der Kompaktierung und Agglomeration in der Härte und der Oberflächenstruktur unterscheiden. Präferiert werden solche Materialien, die als Bindesubstanzen, also wie natürliche Klebemittel, wirken. Auf diese Weise können agglomerierte, formstabile Pellets aus biogenen Einsatzmaterialien erhalten werden.In the process according to the invention, dimensionally stable parts are formed on the basis of the present substance mixture which differ in hardness and surface structure as a function of the manner of execution of the compaction and agglomeration. Preference is given to those materials which act as binding substances, ie as natural adhesives. In this way, agglomerated, dimensionally stable pellets can be obtained from biogenic feedstocks.

Abhängig von der Ausführungsform der angewendeten Prozesse muss die vorliegende Substanzmischung im Hinblick auf die geometrische Größe der Einzelelemente und des Wassergehalts spezifische Bedingungen erfüllen. Im erfinderischen Prozess sind deshalb vor der Herstellung des erfindungsgemäßen Schüttguts durch Kompaktierung und Agglomeration unter optimalen Bedingungen Prozessstufen zur Zerkleinerung und Trocknung des Substanzgemisches vorgesehen.Depending on the embodiment of the processes used, the present substance mixture must meet specific conditions with regard to the geometrical size of the individual elements and the water content. In the inventive process, therefore, before the production of the bulk material according to the invention by compaction and agglomeration under optimal conditions, process stages for comminution and drying of the substance mixture are provided.

Da die thermische Trocknung einen sehr energieaufwendigen (und damit unwirtschaftlichen) Prozess darstellt, bedingt durch die hohe Verdampfungsenthalpie des Wassers, werden die natürliche Trocknung während der Lagerung mittels Luft (offene Lagerung und Einbindung von Solarenergie zur Lufterwärmung) und die Nutzung der Restwärme der Abgase des von der Anmelderin entwickelten Verstromungsprozesses berücksichtigt. Die mechanischen Prozesse Zerkleinerung und Kompaktierung sowie der Agglomerationsprozess zeichnen sich hingegen durch einen moderaten Energiebedarf aus.Due to the high evaporation enthalpy of the water, natural drying during storage by means of air (open storage and integration of solar energy for air heating) and the use of the residual heat of the exhaust gases of the exhaust gas are very expensive (and thus uneconomic) accounted for by the Applicant. By contrast, the mechanical processes of comminution and compaction as well as the agglomeration process are characterized by a moderate energy requirement.

Das Zwischenprodukt zeigt neben der von den Ausgangssubstanzen geprägten chemischen Zusammensetzung und reaktionskinetischen Vorgaben sehr homogene Eigenschaften in Bezug auf logistische Eigenschaften wie Schüttgut- und Feststoffdichte. In addition to the chemical composition and reaction kinetic specifications, which are characterized by the starting substances, the intermediate product shows very homogeneous properties in terms of logistic properties such as bulk solids density and solids density.

Aus dem Stand der Technik sind bereits verschiedene Verfahren bekannt, mit denen Biomasse zu industriell handhabbarem Schüttgut verarbeitet werden kann. Dieses Schüttgut wird dann üblicherweise zum Zwecke der Energiegewinnung verbrannt, was energetisch unbefriedigend ist. Beispiele für Formgebungsprozesse in den im Folgenden aufgeführten Patentschriften und wissenschaftlichen Berichten dargelegt. So wird in der DE 25 01 209 mit dem Titel ”Verfahren und Einrichtung zum Herstellen von Hopfenpellets” von Johann Probst die Herstellung von Formkörpern (Pellets) mittels einer speziellen Pelletiermaschine beschrieben. Im Abschlussbericht Institut für umweltgerechte Landbewirtschaftung IfUL, Müllheim; Institut für Verfahrenstechnik und Dampfkesselwesen Universität Stuttgart, Jürgen Maier, Dr. Reinhold Vetter, Volker Siegle, Dr. Hartmut Spliethoff Forschungsvorhaben (Ord. – Nr. 22–94.11) Alle Rechte: Ministerium Ländlicher Raum Baden Württemberg, Stuttgart 1998 , wird die Herstellung solcher Formkörper aus dem Anbau von Energiepflanzen näher betrachtet. Im Abschlussbericht TU Bergakademie Freiberg, Neue Einsatzgebiete für Rinden – durch Produktentwicklung, Prof. Wolfgang Naundorf, Dr. Ing. Ralf Wollenberg, Dipl.-Ing. Christian Warnecke, Förderkennzeichen 22009801, Juni 2005 , wird die Erzeugung von Formkörpern aus biogenen Einsatzstoffen untersucht.Various methods are already known from the prior art, with which biomass can be processed to industrially manageable bulk material. This bulk material is then usually burned for the purpose of energy, which is energetically unsatisfactory. Examples of forming processes are set forth in the patents and scientific reports listed below. So will in the DE 25 01 209 entitled "Process and Apparatus for Making Hop Pellets" by Johann Probst describes the production of moldings (pellets) by means of a special pelleting machine. In the final report Institute for Environmentally Sound Land Management IfUL, Müllheim; Institute of Process Engineering and Steam Boilers University of Stuttgart, Jürgen Maier, Dr. med. Reinhold Vetter, Volker Siegle, dr. Hartmut Spliethoff Research Project (Ord. No. 22-94.11) All rights: Ministry of Rural Areas Baden Württemberg, Stuttgart 1998 , The production of such shaped bodies from the cultivation of energy crops is considered closer. In the final report TU Bergakademie Freiberg, New applications for bark - through product development, Prof. Wolfgang Naundorf, dr. Ing. Ralf Wollenberg, Dipl.-Ing. Christian Warnecke, registration number 22009801, June 2005 , the production of moldings from biogenic feedstocks is investigated.

Für einen grundsätzlich anderen Anwendungsbereich ist in die folgende Dissertation, deren Forschungsgrundlage die Kompaktierung (Pressung) von biogenem Rohmaterial bildet: ”Verfahrenstechnische Lösungen für die Milchproduktion bei standortfernen Futterstroherzeugung”, Dissertation: Dr. Ing. Mulaw Bebreselassie, Humboldt Universität Berlin Institut Landwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät, Dekan Dr. Ernst Lindemann; Dezember 2000 . Des weiteren: ”Grundsätzliche Prozesse und Einrichtungen – Pulver und Schüttgüter – Fließeigenschaften und Handhabung”, Dietmar Schulze (Prof. Dr. Ing. Fachhochschule Braunschweig Wolfenbüttel, Institut für Recycling); Springer Verlag ISBN 10 3 540 34082 3 , und ”Ermittlung des Verdichtungsverhaltens von kohäsiven kompressiblen Schüttgütern mit einer Hydraulikpresse”, P. Müller, L. Grossmann, J. Thomas, Prof. Dr.-Ing. habil., Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik, Otto von Guericke Universität Magdeburg .For a fundamentally different area of application, the following dissertation is based on the compaction (pressing) of biogenic raw material: "Process engineering solutions for milk production at remote feed production", Dissertation: Dr. med. Ing. Mulaw Bebreselassie, Humboldt University Berlin Institute of Agricultural and Horticultural Sciences, Dean Dr. Ing. Ernst Lindemann; December 2000 , Furthermore: "Basic Processes and Facilities - Powders and Bulk Materials - Flow Properties and Handling", Dietmar Schulze (Prof. Dr. Ing., University of Applied Sciences Braunschweig Wolfenbüttel, Institute for Recycling); Springer Verlag ISBN 10 3 540 34082 3 , and "Determination of the Compaction Behavior of Cohesive Compressible Bulk Materials with a Hydraulic Press", P. Müller, L. Grossmann, J. Thomas, Prof. Dr.-Ing. habil., Chair of Mechanical Process Engineering, Otto von Guericke University Magdeburg ,

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bearbeitung von biogenem Rohmaterial zur Erzeugung eines formstabilen Zwischenprodukts zu schaffen, das sich durch hohe Schüttgutdichte, ausgezeichnete Lagerfähigkeit und gute Transportfähigkeit auszeichnet und zum Einsatz in einer Vergasungsanlage geeignet ist.The object of the invention is to provide a method for processing of biogenic raw material for producing a dimensionally stable intermediate, which is characterized by high bulk density, excellent storage stability and good transportability and is suitable for use in a gasification plant.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung von vergasungsfähigem Schüttgut aus biogenen Rohstoffen mittels der folgenden Schritte vorgesehen: Anlieferung und Erfassung der Materialdaten; Zerkleinerung; Einstellen des Feuchtegehalts auf einen Sollbereich; und Kompaktierung. Diese Schritte erlauben es, aus unterschiedlichster Biomasse, die noch dazu in unterschiedlichen Zuständen angeliefert werden kann, ein homogenen Einsatzstoff herzustellen, der als Schüttgut gelagert, transportiert, dosiert und in einer Vergasungsanlage genutzt werden kann.To achieve this object, the invention provides a method for producing gasifiable bulk material from biogenic raw materials by means of the following steps: delivery and recording of the material data; crushing; Setting the moisture content to a target range; and compaction. These steps make it possible to produce a homogeneous starting material from a wide variety of biomass, which can be delivered in different states, which can be stored, transported, dosed and used in a gasification plant as bulk material.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Erfassung vor der Anlieferung erfolgt, beispielsweise durch Entnahme von Proben des Rohstoffs vor der Verladung. Dies ermöglicht, die Logistik der weiteren Behandlung der Rohstoffe bereits frühzeitig auf den individuellen Zustand abzustimmen. Beispielsweise können rechtzeitig Kapazitäten für notwendige Trocknungsprozesse vorgehalten werden.Preferably, it is provided that the detection takes place before the delivery, for example by taking samples of the raw material before loading. This makes it possible to adapt the logistics of the further treatment of the raw materials early on to the individual condition. For example, capacities for necessary drying processes can be provided in good time.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zum Einstellen des Feuchtegehalts auf den Sollwert eine Trocknung vorgenommen wird. Auf diese Weise wird der Feuchtegehalt auf Werte von vorzugsweise 5 bis 15 Masse-% gebracht, was die Weiterverarbeitung erleichtert.It is preferably provided that drying is carried out to set the moisture content to the desired value. In this way, the moisture content is brought to values of preferably 5 to 15% by weight, which facilitates further processing.

Zur Trocknung wird vorzugsweise Solarwärme, Prozesswärme und/oder eine offene Trocknung an Luft verwendet, so dass der energieaufwendige Trocknungsprozess kostengünstig durchgeführt werden kann. Zur Trocknung kann insbesondere Wärme verwendet werden, die durch eine Rückkopplung mit einer allothermen Vergasungsanlage erhalten wird.For drying, solar heat, process heat and / or open air drying are preferably used, so that the energy-intensive drying process can be carried out inexpensively. For drying, in particular heat can be used which is obtained by a feedback with an allothermal gasification plant.

In den Fällen, in denen das Rohmaterial nicht lediglich durch Kompaktierung zu Schüttgut weiterverarbeitet werden kann, ist vorgesehen, dass die Kompaktierung mit einer Agglomeration einhergeht. Dies ermöglicht, auch solche Rohstoffe zu schüttfähigen, abriebfesten und transportierbaren Einzelkörpern, insbesondere Pellets, zu verarbeiten, die nicht genügen klebende Substanz für den nötigen Zusammenhalt enthalten.In cases in which the raw material can not be further processed merely by compaction to bulk material, it is provided that the compaction is accompanied by an agglomeration. This makes it possible to process even such raw materials to pourable, abrasion-resistant and transportable individual bodies, in particular pellets, which do not contain adhesive substance for the necessary cohesion.

Gemäß einer Alternative wird vor der Kompaktierung ein Bindemittel zugesetzt. Dies kann in Abhängigkeit von den jeweils zu verarbeitenden Rohstoffen geeignet gewählt werden. According to an alternative, a binder is added before compaction. This can be suitably selected depending on the respective raw materials to be processed.

Vorzugsweise wird das Bindemittel durch Zumischen von biogenen Rohstoffen zugesetzt. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass einige Rohstoffe eine so hohen Gehalt an klebenden Substanzen enthalten, dass sie zum Agglomerieren von anderen Rohstoffen genutzt werden können, die selbst nicht agglomeriert werden können. Anders ausgedrückt werden biogene Rohstoffe mit hohem Klebevermögen geeignet so mit biogenen Rohstoffen mit geringem Klebevermögen gemischt, dass die Mischung agglomeriert werden kann. Somit müssen keine „fremden” Bindemittel zugesetzt werden, was sich vorteilhaft auf die Gesamtenergiebilanz auswirkt.Preferably, the binder is added by admixing biogenic raw materials. This is based on the recognition that some raw materials contain so high a content of sticking substances that they can be used to agglomerate other raw materials, which themselves can not be agglomerated. In other words, biogenic raw materials having high adhesiveness are suitably blended with biogenic raw materials having low adhesiveness so that the mixture can be agglomerated. Thus, no "foreign" binder must be added, which has an advantageous effect on the overall energy balance.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Schüttgut nach der Kompaktierung getrocknet und/oder gekühlt wird. Vorzugsweise kann dabei die Kühlung in Form der Nachtrocknung stattfinden. Auf diese Weise wird die bei der Kompaktierung in das Schüttgut eingebrachte Wärme abgeführt, was die eingesetzten Apparate vor Beschädigung schützt und eine thermische Zersetzung der Pellets verhindert.According to one embodiment, it is provided that the bulk material is dried and / or cooled after compaction. Preferably, the cooling can take place in the form of post-drying. In this way, the introduced into the bulk material during the compaction heat dissipated, which protects the equipment used from damage and prevents thermal decomposition of the pellets.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die für die Herstellung des Schüttguts nötige Energie durch Verstromung von früher hergestelltem Schüttgut erhalten wird. Anders ausgedrückt ist die Herstellung der Pellets vollständig in den Betrieb der Vergasungs- und Verstromungsanlage integriert, mit der die biogenen Rohmaterialien in elektrische Energie umgesetzt werden. Dies führt zu einer sehr vorteilhaften Gesamtenergiebilanz.According to one embodiment of the invention, it is provided that the energy required for the production of the bulk material is obtained by power generation of previously produced bulk material. In other words, the production of the pellets is fully integrated into the operation of the gasification and electricity generation plant, which converts the biogenic raw materials into electrical energy. This leads to a very advantageous overall energy balance.

Die oben genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein vergasungsfähiges Schüttgut aus biogenen Rohstoffen, das aus einer Vielzahl von formstabilen, transportfesten Einzelkörpern bestehen, deren wesentlichen Inhaltsstoffe Zellulose, Hemizellulose, Polysacharride, Peptide, Lipoide, Harze und/oder Pektine sind.The above object is also achieved by a gasifiable bulk material from biogenic raw materials, which consist of a variety of dimensionally stable, transport-resistant individual bodies whose essential ingredients are cellulose, hemicellulose, polysaccharides, peptides, lipids, resins and / or pectins.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Schüttgut ein Schüttgewicht in der Größenordnung von 500 kg/m3 bis 800 kg/m3 hat. Dies ermöglicht eine rationelle Lagerhaltung und einen rationellen Transport aufgrund des hohen spezifischen Gewichts der Pellets.It is preferably provided that the bulk material has a bulk density in the order of 500 kg / m 3 to 800 kg / m 3 . This allows a rational storage and a rational transport due to the high specific gravity of the pellets.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schüttgut eine Restfeuchte in der Größenordnung von 5 bis 15 Masse-% hat. Ein so geringer Restfeuchtegehalt ermöglicht eine lange Lagerzeit und gewährleistet, dass je Gewichtseinheit ein hoher Anteil an vergasungsfähigem Material im Schüttgut enthalten ist.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the bulk material has a residual moisture in the order of 5 to 15% by mass. Such a low residual moisture content allows a long storage time and ensures that each unit of weight contains a high proportion of gasifiable material in the bulk material.

Das Schüttgut kann in der Form von Pellets oder von Briketts vorliegen. In beiden Fällen kann es gut transportiert und dosiert werden.The bulk material may be in the form of pellets or briquettes. In both cases, it can be easily transported and dosed.

Wesentlicher Teil des erfindungsgemäßen Prozesses ist die Kompaktierung und Agglomeration. Im Stand der Technik werden die Prozesse der Formgebung und Bildung einer Form (Formkörper) durch Brikettieren (Ausbildung von Brikett in vorgegeben Formen), Pelletieren (Ausbildung von Pellets) oder Granulation (Kornbildung) beschreiben. Die Prozesse der Formbildung unterscheiden nicht die Veränderung in den ”inneren” Eigenschaften, Dichte und Ausbildung von chemischen oder mechanischen Brückenverbindungen; diese Prozesse sind damit Unterprozesse von Kompaktierung und Agglomeration.An essential part of the process according to the invention is compaction and agglomeration. In the prior art, the processes of shaping and forming a mold (molding) by briquetting (formation of briquette in predetermined forms), pelletizing (formation of pellets) or granulation (grain formation) are described. The processes of shaping do not distinguish the change in the "internal" properties, density and formation of chemical or mechanical bridge bonds; these processes are thus sub-processes of compaction and agglomeration.

Für den erfindungsgemäßen Prozess ist es aber entscheidend, dass sowohl Kompaktierung als auch Agglomeration stattfinden. Im Folgenden werden ausgewählte Prozesse der Formgebung und deren Zuordnung zu den Agglomerations- und Kompaktierungsprozessen beschrieben.For the process according to the invention, however, it is crucial that both compaction and agglomeration take place. Selected shaping processes and their assignment to the agglomeration and compaction processes are described below.

Das Brikettieren bezeichnet die Formgebung von stückigen, meist pulverförmigen Feststoffen in vorgegeben Formen unter hohem Druck. Der Prozess zeichnet sich dadurch aus, dass die geeigneten zu behandelnden Feststoffe auch ohne Bindemittelzusatz zu extrem bruch- und abriebstabilen Formkörpern agglomeriert werden. Die Qualität der Formkörper wird durch den Druck, die Temperatur und die mechanischen sowie chemischen Eigenschaften der eingesetzten Stoffmischung bestimmt.Briquetting is the shaping of particulate, mostly powdery solids in predetermined forms under high pressure. The process is characterized by the fact that the suitable solids to be treated are agglomerated even without addition of binder to extremely fracture and abrasion resistant moldings. The quality of the moldings is determined by the pressure, the temperature and the mechanical and chemical properties of the mixture used.

Die Pelletierung als Formgebungsprozess bezeichnet die Erzeugung von sphärischen Formkörpern unter Anwendung von Agglomerationsprozessen (Herstellung von Eisenerz- Pellets im Pelletierteller) oder von meist zylindrischen Pellets durch Kompaktierung und Agglomeration in der Strang-Press-Pelletierung.Pelleting as a shaping process refers to the production of spherical shaped bodies using agglomeration processes (production of iron ore pellets in the pelletizing plate) or of mostly cylindrical pellets by compaction and agglomeration in the extrusion press pelletizing.

Produkteigenschaften der Pellets lassen sich durch Temperatur, Pressdruck, Verweilzeit, konstruktive Ausbildung von Matrize und Koller sowie funktionelle Hilfsstoffe (Bindemittel) gezielt einstellen und stoffliche strukturelle Eigenschaften, wie eine glänzende Oberfläche, erzeugen. Für die Pelletierung von höchstem Interesse sind biogene Stoffe mit ausgezeichneten Binde-Eigenschaften, wie z. B. Kleie, Melasse oder andere. Eine Mischung der zu pelletierenden Stoffen mit solchen als Bindemitteln zu bezeichnenden biogenen Substanzen führt zu hervorragenden Produkten. Durch ausgesuchte Mischung der Einsatzstoffe können Pellets oder Briketts aus biogenen Rohstoffen erzeugt werden, die sich zur Herstellung von BioSilika sowie von nanostrukturiertem BioNanoMat eignen und darüber hinaus unter Beimischung von z. B. Kalkmilch (Suspension von Kalziumhydrogenkarbonat/Kalzium karbonat) als Katalysatoren für die Vergasung Anwendung finden.Product properties of the pellets can be adjusted by temperature, pressure, residence time, constructive design of matrix and Koller and functional auxiliaries (binders) and material create structural properties, such as a shiny surface. For the pelleting of the highest interest are biogenic substances with excellent binding properties, such. B. bran, molasses or others. A mixture of the substances to be pelleted with such as binders to be designated biogenic substances leads to excellent products. By selecting a suitable mixture of raw materials, pellets or briquettes can be produced from biogenic raw materials that are suitable for the production of BioSilika as well as nanostructured BioNanoMat and in addition with admixture of z. As lime (suspension of calcium bicarbonate / calcium carbonate) as catalysts for gasification application.

Im Hinblick auf eine gute Gesamtenergiebilanz integriert der erfindungsgemäße Prozess die Vorbehandlung der Rohmaterialien und die selektive Erzeugung der Pellets oder Briketts aus biogenen Rohstoffen. Der wesentlichste wirtschaftliche Effekt ist die Einfachheit und die hohe Flexibilität in der Auswahl der biogenen Einsatzstoffe.With regard to a good overall energy balance, the process according to the invention integrates the pretreatment of the raw materials and the selective production of the pellets or briquettes from biogenic raw materials. The most important economic effect is the simplicity and high flexibility in the selection of biogenic feedstocks.

Die Erzeugung des Energiebedarfs für die Agglomeration-Kompaktierung, Formgebung und die vorbereitenden Prozessschritte wie Zerkleinerung erfolgt als Rückkopplung aus der parallel geschalteten allothermen Vergasungsanlage(n) mit Stromerzeugung durch eine aufgeladene Verbrennungskraftmaschine mit Abgaswärme-Rückgewinnung und ist somit in den Gesamtprozess integriert. Die Integration der Prozesse Agglomeration-Kompaktierung und Formgebung erlaubt darüber hinaus die Nutzung der Abwärme zur effizienten Produkttrocknung.The generation of the energy required for the agglomeration compaction, shaping and the preparatory process steps such as crushing takes place as feedback from the parallel connected allothermic gasification plant (s) with power generation by a supercharged internal combustion engine with exhaust heat recovery and is thus integrated into the overall process. The integration of the processes agglomeration-compaction and shaping also allows the use of waste heat for efficient product drying.

Die Rohstoffe für die Herstellung der biogen konditionierten Einsatzstoffen umfassen das vorhandene Spektrum der unterschiedlichsten biogenen Einsatzstoffe, soweit diese auf ein mit Restfeuchtegehalte unter 60 Masse Prozent (bezogen auf die Gesamtmasse) vorliegen oder mechanisch entwässerbar sind und unter Einbringung von mechanischer Energie zu formstabilen und abriebfesten Körper gepresst (kompaktiert) werden können. Entscheidend für den Vergasungsprozess ist die Größe der Pellets, als Vorgaben für die Reaktivität der durch Pyrolyse entstehenden Kokse und den Kohlenstoffumsatz bei gegebener (optimaler) Temperatur.The raw materials for the production of biogenic conditioned feedstocks include the existing spectrum of various biogenic feedstocks, as far as they are present at a residual moisture content below 60 mass percent (based on the total mass) or are mechanically dewatered and with the introduction of mechanical energy to dimensionally stable and abrasion-resistant body can be pressed (compacted). Critical to the gasification process is the size of the pellets, as a guide to the reactivity of the coke produced by pyrolysis and the carbon conversion at a given (optimal) temperature.

Grundsätzlich müssen biogene Rohstoffe und Produkte durch ihre chemische Zusammensetzung und den daraus direkt ableitbaren Daten wie der Eildungs- und Verbrennungsenthalpie, dem Brennwert (HHV Higher Heating Value) und den strukturellen sowie mechanischen Eigenschaften charakterisiert werden.Basically, biogenic raw materials and products must be characterized by their chemical composition and the directly derivable data such as the formation and combustion enthalpy, the HHV Higher Heating Value and the structural and mechanical properties.

Die Ausgangsmaterialien zur Erzeugung der biogen konditionierten Einsatzstoffe sind biogene Rohstoffe, die entweder direkt nach der Ernte oder nach vorausgehenden antrogenen Prozessen anfallen.The starting materials for the production of the biogenic conditioned feedstocks are biogenic raw materials that are produced either directly after harvesting or after preceding antgenic processes.

Die chemische Zusammensetzung wird durch die Mischung der verschiedenen Rohstoffe bestimmt und entspricht in der Summe der entsprechenden Rohstoffe, da der Prozess im Wesentlichen ohne chemische Umwandlung abläuftThe chemical composition is determined by the mixture of different raw materials and corresponds to the sum of the corresponding raw materials, since the process essentially proceeds without chemical conversion

Daneben ist die chemische Reaktivität der pyrolysierten biogen konditionierten Einsatzstoffe wesentlich, die sowohl von den Eigenschaften der Rohstoffe als auch von den schüttgutmechanischen Eigenschaften abhängen. Diese Reaktivität wird modellhaft durch standardisierte Modell-versuche im Labormaßstab ermittelt, da eine direkte Messung während des technischen Betriebes der Vergasungseinheit unzulänglich ist. Die chemischen und molekularen Eigenschaften, mit Ausnahme des Wasseranteils, werden hierbei nicht geändert.In addition, the chemical reactivity of the pyrolyzed biogenic conditioned feedstocks is essential, depending both on the properties of the raw materials and on the bulk mechanical properties. This reactivity is modeled by standardized laboratory-scale model experiments, since direct measurement is inadequate during the technical operation of the gasification unit. The chemical and molecular properties, with the exception of the water content, are not changed.

Biogene Rohstoffe beinhalten Kohlen-, Wasser- und Sauerstoff sowie Spuren von Stickstoff und Schwefel als elementare Bausteine. Typischerweise lässt sich das summarisch wie folgt darstellen: C(35-45)H(50-60)O(23-28) Biogenic raw materials include carbon, water and oxygen as well as traces of nitrogen and sulfur as elemental building blocks. Typically this can be summarized as follows: C (35-45) H (50-60) O (23-28)

In Bezug auf die einzelnen Komponenten ist die Varianz größer und weist eine Bandbreite von (C(35-45)H(50-60)O(23-28))n Cellulose bis hin zu Estern der gesättigten und ungesättigten Fettsäuren (Fatty Acid Estern) auf C15H30O2-C19H38O2.With respect to the individual components, the variance is larger and has a range of (C (35-45) H (50-60) O (23-28) ) n cellulose to esters of saturated and unsaturated fatty acids (fatty acid esters) on C 15 H 30 O 2 -C 19 H 38 O 2 .

Diese Einsatzstoffe umfassen folgende Substanzen als Hauptkomponenten: Zellulose, Hemizellulose, Lignin, Polysacharide (Polyzucker, Stärke), Pektine, Eiweiße, Fette, Harze und BioSilika. Die typischen molekularen Komponenten der Rohmaterialien der Einsatzstoffe und ihre wichtigsten biogenen Ressourcen sind in der nachfolgenden Tabelle dargestellt: Typische molekulare Komponente Wichtige biogene Ressource Zellulose Hemizellulose Lignin Lignozellulosen, z. B. Bambus Stroh von Getreide, Reisstroh Fruchtschalen, z. B. Erdnussschalen, Kokosnussschalen Polysacharride Stärke Weizen, Roggen, Gerste, Triticale Kartoffeln Polysacharride Polyzucker Zuckerrohr Melasse-Rückstände Zuckerrübenschnitzel Proteine (Eiweiß) Leguminosen Pektine Obst, z. B. Äpfel und Birnen Fette Rapsöl Palmöl Yatropha-Öl Harze Nadelhölzer, Koniferen Biosilika Reisstroh These feedstocks comprise the following main components: cellulose, hemicellulose, lignin, polysaccharides (poly-sugars, starch), pectins, proteins, fats, resins and bio-silicas. The typical molecular components of feedstock raw materials and their key biogenic resources are shown in the table below: Typical molecular component Important biogenic resource Cellulose hemicellulose lignin Lignocelluloses, e.g. B. bamboo straw of cereals, rice straw fruit peel, z. Peanut shells, coconut shells Polysacharride strength Wheat, rye, barley, triticale potatoes Polysaccharide Poly Sugar Sugar cane Molasses residues Sugar beet pulp Proteins (protein) legumes pectins Fruit, z. Apples and pears fats Rapeseed oil Palm oil Yatropha oil resins Softwoods, conifers Biosilika rice straw

Die Substanzen sind aus molekularer Sicht im Regelfall Oligo- oder Polymere mit komplexen räumlichen Strukturen, die verschiedene Aggregationen wie beispielhaft Zellen, Zellverbände und andere ausbilden.From a molecular point of view, the substances are usually oligo- or polymers with complex spatial structures that form various aggregations, such as by way of example cells, cell aggregates and others.

Werden zur Gasproduktion selektierte Rohstoffe eingesetzt, können biogen konditionierte Einsatzstoffe erzeugt werden, die durch den von der Anmelderin entwickelten Vergasungsprozess zu Biosilika oder BioNanoMat (einem kohlenstoffbasierten Nanomaterial) veredelt werden können. Ziel der Herstellung von biogen konditionierten Einsatzstoffen ist, ein weitestgehend homogenes und definiertes Produkt zu erzeugen, insbesondere hinsichtlich Geometrie (Form), mechanischer, hygienischer und logistischer Eigenschaften (Schüttgutdichte).If raw materials selected for the production of gas are used, biogenic precursors can be produced, which can be upgraded to biosilica or BioNanoMat (a carbon-based nanomaterial) by the gasification process developed by the notifying party. The aim of the production of biogenic conditioned feedstocks is to produce a largely homogeneous and defined product, in particular with regard to geometry (shape), mechanical, hygienic and logistical properties (bulk density).

Das periodische Ernten biogener Einsatzstoffe bedingt die Notwendigkeit, diese Stoffe einer Zwischenlagerung – auf Halde oder teil-kompaktiert (ohne Agglomeration) im Freien – zu unterziehen. Der Nachteil der unbehandelten Rohstoffe hinsichtlich der schüttgut-mechanischen Eigenschaften ist evident.The periodic harvesting of biogenic input materials requires the necessity of subjecting these substances to intermediate storage - in heap or partially compacted (without agglomeration) outdoors. The disadvantage of untreated raw materials in terms of bulk-mechanical properties is evident.

Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem durch die Herstellung der biogen konditionierten Einsatzstoffe als Einsatzstoff mit optimalen schüttgutmechanischen Eigenschaften für den Eintragungsprozess in den Vergasungsreaktor. Der Prozess setzt bei Anlieferung der Rohmaterialien an, der typischerweise Gebinde wie Ballen, Emballagen oder (lose) in Schüttgutbehältern von unterschiedlichen Lieferanten berücksichtigt. Das heterogene Material wird bevorzugt standortnah dem Herstellungsprozess zugeführt.The present invention solves this problem by producing the biogenic conditioned feedstocks as feedstock with optimum bulk mechanical properties for the entry process into the gasification reactor. The process begins with the delivery of the raw materials, which typically takes into account packs such as bales, packings or (bulk) in bulk containers from different suppliers. The heterogeneous material is preferably supplied to the production process close to the site.

Die notwendigen Prozessschritte umfassen die Aufnahme der Rohprodukte, soweit erforderlich Zerkleinerung, Trocknung, Kompaktierung und Agglomeration bevorzugt durch Pellettierung (Pressung) beispielhaft in einer Flachmatrizenpresse durch Ausbildung von Strangpresslingen, zur Herstellung von druck- und formstabilen Festkörpern als Endprodukte (Pellets).The necessary process steps include the uptake of the crude products, if necessary comminution, drying, compaction and agglomeration preferably by pelleting (compression) by way of example in a flat die press by forming extrudates, for the production of pressure and dimensionally stable solids as final products (pellets).

Der Kompaktierung und Agglomeration (bevorzugt der Pelletierung) nachgeschaltet ist eine weitere Trocknungsstufe, um die Einsatzstoffe auf die optimale Restfeuchte von 10 bis 15 Masse Prozent zu reduzieren, die während dieses Prozesses erwärmten Formkörper zu kühlen und die Lagerfähigkeit sowie das Transportgewicht zu optimieren. Dieser Prozessschritt ist notwendigerweise eng mit der (Niedertemperatur-)Abwärmebeheizung und Energieerzeugung in der von der Anmelderin entwickelten Vergasungsanlage verzahnt. Weitere Schritte sind die Dünger-Rückführung auf die landwirtschaftlichen Flächen und die Bereitstellung von synthetischem Treibstoff (DME) für den landwirtschaftlichen Betrieb.Downstream of the compaction and agglomeration (preferably pelletizing) is a further drying step in order to reduce the starting materials to the optimum residual moisture content of 10 to 15 mass percent, to cool the molded articles heated during this process and to optimize the shelf life and transport weight. This process step is necessarily closely interlinked with the (low temperature) waste heat heating and energy production in the gasification plant developed by the Applicant. Further steps include fertilizer return to agricultural land and the provision of synthetic fuel (DME) for the farm.

In 1 ist der Herstellungsprozess der erfindungsgemäßen Pellets bzw. Briketts (dort bezeichnet als Power Greenies) schematisch als Prozessfließbild dargestellt; die Herstellung beginnt mit der Anlieferung des nach der Ernte oder vorangegangener Verarbeitungsstufen (Nahrungsmittelproduktion) gewonnenen Rohmaterials. Die Anlieferung erfolgt im Regelfall in transportfähigen Gebinden als Schüttgut oder in geeigneten Transportbehältern. Es wird davon ausgegangen, dass die Materialien durch entsprechende Bearbeitungsprozesse in zerkleinerter Form vorliegen.In 1 the production process of the pellets or briquettes according to the invention (referred to therein as power greenies) is shown schematically as a process flow diagram; the production starts with the delivery of the raw material obtained after the harvest or previous processing stages (food production). The delivery usually takes place in transportable containers as bulk material or in suitable transport containers. It is assumed that the materials are in shredded form through appropriate processing.

Die charakteristischen Eigenschaften der Rohmaterialien schwanken erheblich bezüglich der Schüttgutdichte, der geometrischen Abmessung und der Feuchte, sodass die Prozesse der Zerkleinerung und Trocknung auf die Anforderungen an die Pelletierung ausgerichtet werden müssen. Dazu werden im ersten Schritt die relevanten Daten in Form einer Betriebsanalytik erfasst und die angelieferten Materialien, deren Probenahme bevorzugt schon bei der Verladung erfolgt ist, direkt für dem jeweiligen Teilprozess zugeleitet. Optional besteht die Möglichkeit der Zwischenlagerung, um witterungsbedingte Lieferengpässe und die Zeitspanne bis zur betriebsanalytischen Einordnung zu überbrücken. The characteristic properties of the raw materials vary considerably with regard to the bulk density, the geometric dimension and the humidity, so that the processes of comminution and drying must be aligned to the requirements of the pelleting. For this purpose, in the first step, the relevant data are recorded in the form of an operational analysis and the delivered materials, the sampling of which has preferably already taken place during the loading, are forwarded directly to the respective sub-process. Optionally there is the possibility of temporary storage to bridge weather-related delivery bottlenecks and the time span to the operational analysis classification.

Es folgt die Trocknung durch die Abwärme aus der Energieerzeugung und dem Vergasungsprozesses sowie alternativ durch Einbindung von Solarenergie (über einen Bandtrockner). Alternativ kann die Trocknung durch direkt oder indirekt beheizte Trommeltrockner erfolgen. Nach der Trocknung gelangen die Einsatzstoffe zur Zerkleinerung für die anschließende (optimale) Pelletierung, um insbesondere überlanges, halmartiges Material auf die für die Pelletierung optimalen Abmessungen zu zerkleinern oder direkt in ein Zwischenlager. Der Zerkleinerungsprozess ist dabei so ausgelegt, das die geometrischen Abmessungen des stückigen Gutes optimal auf die Vorgaben des Formgebungsprozesses abgestimmt werden, da z. B. die Pelletierung mittels Koller- und Flachmatrize eine weitere Zerkleinerung des Einsatzstoffgemisches voraussetzt.This is followed by drying by the waste heat from energy generation and the gasification process, as well as by the integration of solar energy (via a belt dryer). Alternatively, the drying can be done by directly or indirectly heated drum dryer. After drying, the starting materials are used for comminution for the subsequent (optimal) pelleting in order to comminute in particular excessively long, chalky material to the optimum dimensions for pelleting or directly into an intermediate storage facility. The crushing process is designed so that the geometric dimensions of the lumpy material are optimally matched to the specifications of the shaping process, since z. B. pelletizing means Koller- and flat die requires further crushing of the feed mixture.

Aus diesem Zwischenlager gelangen die Rohstoffe direkt zu einer Mischeinheit (Schnecke), in der die unterschiedlichen Komponenten und eventuelle Zuschlagsstoffe homogenisiert werden. Der sich anschließende Pelletierungsprozess in Form der Press-Strang-Granulation dient der Herstellung von biogen konditionierten Einsatzstoffen, einem verdichteten, festen und formstabilem Vergasungsstoff aus den unterschiedlichsten, biogenen Materialien. Die Einsatzstoffe werden unter Druck (auch höherer Temperatur) verdichtet. Bedingt durch die vorhandenen Substanzen mit Klebeeigenschaften wie Pektine, Eiweiß, Kohlenhydrate (Stärke, Polyzucker), Harze. Lignine etc. ergeben sich abriebfeste Pellets von erheblicher mechanischer Festigkeit bzw. hoher Dichte (über 500 kg/m3).From this intermediate storage, the raw materials go directly to a mixing unit (screw), in which the different components and possible additives are homogenized. The subsequent pelleting process in the form of press-strand granulation is used to produce biogenic conditioned feedstocks, a compacted, solid and dimensionally stable gasification material from a wide variety of biogenic materials. The starting materials are compressed under pressure (also higher temperature). Due to the existing substances with adhesive properties such as pectins, protein, carbohydrates (starch, poly-sugar), resins. Lignins, etc. result in abrasion-resistant pellets of considerable mechanical strength or high density (over 500 kg / m 3 ).

Die für diesen Prozess erforderliche Feuchte wird bevorzugt durch das verwendete Rohmaterial ”mitgeliefert” oder durch Mischung von Chargen unterschiedlicher Gutfeuchte erreicht. Eine zusätzliche Befeuchtung ist lediglich optional, um z. B. betriebliche Probleme während der Formgebung durch Pelletierung zu unterstützen, da die anschließende Trocknung den thermodynamischen Wirkungsgrad negativ beeinflusst. Für die Auslegung der Vorrichtung (Matrizen-Presse Ring oder Flach) spielt neben der Pelletierung auch die parallel stattfindende Zerkleinerung die entscheidende Rolle.The moisture required for this process is preferably "supplied" by the raw material used or by mixing batches of different moisture content. An additional moistening is only optional, to z. B. to support operational problems during shaping by pelleting, since the subsequent drying adversely affects the thermodynamic efficiency. For the design of the device (die-press ring or flat) in addition to the pelleting and the parallel shredding plays the crucial role.

Die Pellets werden durch die Energiedissipation des Pressprozesses einer Temperaturerhöhung zusätzlichen unterworfen. Insofern findet nach der Bearbeitung eine Kühlung in Form der Nachtrocknung statt, um einerseits die eingesetzten Apparate vor Beschädigung und andererseits die Pellets vor thermischer Zersetzung zu schützen. Dann gelangt das Endprodukt über die Fördereinrichtungen direkt in den von der Anmelderin entwickelten Vergaser oder in Zwischenlager.The pellets are subjected to an additional increase in temperature due to the energy dissipation of the pressing process. In this respect, a cooling in the form of post-drying takes place after processing, on the one hand to protect the equipment used from damage and on the other hand, the pellets against thermal decomposition. Then the end product passes through the conveyors directly into the carburetor developed by the applicant or in interim storage.

Die Kohlenstoffatome einer Kohlenwasserstoffverbindung lassen sich durch Oxidationszahlen aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften wie in der folgenden Tabelle an fünf Bespielen ausgeführt charakterisieren.The carbon atoms of a hydrocarbon compound can be characterized by oxidation numbers based on their chemical properties as outlined in the following table of five examples.

Die den erfindungsgemäßen Prozessen zu Grunde liegenden chemischen Reaktionen lassen sich als Oxidationsreaktionen an Hand formaler Oxidationszahlen beschreiben, wobei die Reaktanden, d. h. die Einsatzstoffe, oxidiert werden, während die Oxidationsmittel, im Wesentlichen Wasserdampf und Sauerstoff, reduziert werden. Verbindung Chem. Formel Oxidationszahl des C-Atoms Methan CH4 –4,0 Ethan C2H6 –3,0 Pentan C5H12 –2,4 Fettsäuremethylester C15H30O2 –1,7 Cellulose (C6O5H10)10 0 Kohlenmonoxid CO +2,0 Kohlendioxid CO2 +4,0 The chemical reactions on which the processes according to the invention are based can be described as oxidation reactions based on formal oxidation numbers, the reactants, ie the starting materials, being oxidized while the oxidizing agents, essentially water vapor and oxygen, are reduced. connection Chem. Formula Oxidation number of the C atom methane CH4 -4.0 Ethan C2H6 -3.0 pentane C5H12 -2.4 fatty acid methyl ester C 15 H 30 O 2 -1.7 cellulose (C 6 O 5 H 10 ) 10 0 Carbon monoxide CO +2.0 carbon dioxide CO2 +4.0

Als Oxidation wird diese Änderung des Zustandes durch die Erhöhung der Oxidationszahl des oxidierten Moleküls bezeichnet, für die Reduktion gilt es entsprechend. Die wesentlichen Produkte, die aus den Einsatzstoffen durch den erfindungsgemäßen Prozess entstehen, sind CO, H2 sowie CO2. Während sich CO und CO2 durch Oxidation aus der Kohlenstoffverbindung bilden, entsteht H2 durch die Reduktion der H-Moleküle innerhalb der Kohlenwasserstoffverbindung und des Oxidationsmittel Wasserdampf. Die im Reaktionssystem vorhandenen Sauerstoffmoleküle O2 werden reduziert. In den Beispielen 1 und 2 sind diese Vorgänge für die vorliegenden Prozesse beispielhaft dargestellt: Beispiel 1 Oxidation der Reaktanden Cellulose (C6O5H10)10 von Oxidationszahl 0 zu Oxidationszahl +2 oder +4 Fettsäuremethylester C15H30O2 von Oxidationszahl –2 zu Oxidationszahl +2 oder +4 As oxidation, this change of state is indicated by the increase in the oxidation number of the oxidized molecule, for the reduction, it applies accordingly. The essential products which are formed from the starting materials by the process according to the invention are CO, H 2 and CO 2 . While CO and CO 2 are formed by oxidation from the carbon compound, H 2 is formed by the reduction of H molecules within the hydrocarbon compound and the oxidant water vapor. The oxygen molecules O 2 present in the reaction system are reduced. In Examples 1 and 2, these processes are exemplified for the present processes: Example 1 Oxidation of Reactants Cellulose (C 6 O 5 H 10 ) 10 from oxidation number 0 to oxidation number +2 or +4 fatty acid methyl ester C 15 H 30 O 2 from oxidation number -2 to oxidation number +2 or +4

Beispiel 2 Reduktion des OxidationsmittelsExample 2 Reduction of the oxidizing agent

  • Sauerstoff O2 von Oxidationszahl +0 zu Oxidationszahl –2 H Moleküle des Wasserdampfs von Oxidationszahl +1 zu Oxidationszahl 0Oxygen O 2 from oxidation number +0 to oxidation number -2 H Water vapor molecules from oxidation number +1 to oxidation number 0

Daneben erlaubt der Prozess die Erzeugung von Biosilka und bei entsprechend konditionierten Einsatzstoffen und Modifikation der Prozessparameter (Reaktionsbedingungen) die Erzeugung von Nano strukturierten organischen kohlenstoffhaltigen Produkten.In addition, the process allows the production of biosilka and, with appropriately conditioned feedstocks and modification of the process parameters (reaction conditions), the production of nano-structured organic carbonaceous products.

In 2 ist ein Prozessfließbild dargestellt, aus dem sich die wichtigsten Bilanzdaten ergeben. Auf Grundlage der gewählten Modulgröße (2 Standardmodule Vergasung und 1 Standardmodul Energieerzeugung INCOX100, also eine aufgeladene Verbrennungskraftmaschine mit Abgaswärme-Rückgewinnung) werden im ausgewählten typischen Fall 412 to/h atro Rohmaterialien zum erfindungsgemäßen Schüttgut mit einer Restfeuchte von 14% verarbeitet. Bei zusätzlichem Einsatz von Solarenergie lassen sich Restfeuchten im Bereich zwischen 10 und 12,5% erreichen. Das Ergebnis sind 400 to/h daf (trocken und aschefrei).In 2 a process flow diagram is shown, from which the most important balance data results. Based on the selected module size (2 standard modules gasification and 1 standard module power generation INCOX100, so a supercharged internal combustion engine with exhaust heat recovery) are processed in the selected typical case 412 to / h raw raw materials for bulk material according to the invention with a residual moisture content of 14%. With additional use of solar energy residual moisture in the range between 10 and 12.5% can be achieved. The result is 400 to / h daf (dry and ash-free).

Die auf Grundlage dieser Erfindung erzeugten biogen konditionierten Einsatzstoffe zeichnen sich durch eine hohe Schüttgutdichte zwischen 500 und 800 kg/m3 und entsprechend optimiertes Lager- bzw. Transportvolumen aus.The biogenic conditioned feedstocks produced on the basis of this invention are characterized by a high bulk density between 500 and 800 kg / m 3 and correspondingly optimized storage or transport volume.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Institut für umweltgerechte Landbewirtschaftung IfUL, Müllheim; Institut für Verfahrenstechnik und Dampfkesselwesen Universität Stuttgart, Jürgen Maier, Dr. Reinhold Vetter, Volker Siegle, Dr. Hartmut Spliethoff Forschungsvorhaben (Ord. – Nr. 22–94.11) Alle Rechte: Ministerium Ländlicher Raum Baden Württemberg, Stuttgart 1998 [0011] Institute for Environmentally Sound Land Management IfUL, Müllheim; Institute of Process Engineering and Steam Boilers University of Stuttgart, Jürgen Maier, Dr. med. Reinhold Vetter, Volker Siegle, dr. Hartmut Spliethoff Research Project (Ord. No. 22-94.11) All rights: Ministry of Rural Areas Baden Württemberg, Stuttgart 1998 [0011]
  • Prof. Wolfgang Naundorf, Dr. Ing. Ralf Wollenberg, Dipl.-Ing. Christian Warnecke, Förderkennzeichen 22009801, Juni 2005 [0011] Prof. Wolfgang Naundorf, dr. Ing. Ralf Wollenberg, Dipl.-Ing. Christian Warnecke, registration number 22009801, June 2005 [0011]
  • ”Verfahrenstechnische Lösungen für die Milchproduktion bei standortfernen Futterstroherzeugung”, Dissertation: Dr. Ing. Mulaw Bebreselassie, Humboldt Universität Berlin Institut Landwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät, Dekan Dr. Ernst Lindemann; Dezember 2000 [0012] "Process engineering solutions for milk production at remote feed production", Dissertation: Dr. med. Ing. Mulaw Bebreselassie, Humboldt University Berlin Institute of Agricultural and Horticultural Sciences, Dean Dr. Ing. Ernst Lindemann; December 2000 [0012]
  • ”Grundsätzliche Prozesse und Einrichtungen – Pulver und Schüttgüter – Fließeigenschaften und Handhabung”, Dietmar Schulze (Prof. Dr. Ing. Fachhochschule Braunschweig Wolfenbüttel, Institut für Recycling); Springer Verlag ISBN 10 3 540 34082 3 [0012] "Basic Processes and Facilities - Powders and Bulk Materials - Flow Properties and Handling", Dietmar Schulze (Prof. Dr. Ing., University of Applied Sciences Braunschweig Wolfenbüttel, Institute for Recycling); Springer Verlag ISBN 10 3 540 34082 3 [0012]
  • ”Ermittlung des Verdichtungsverhaltens von kohäsiven kompressiblen Schüttgütern mit einer Hydraulikpresse”, P. Müller, L. Grossmann, J. Thomas, Prof. Dr.-Ing. habil., Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik, Otto von Guericke Universität Magdeburg [0012] "Determination of the Compaction Behavior of Cohesive Compressible Bulk Materials with a Hydraulic Press", P. Müller, L. Grossmann, J. Thomas, Prof. Dr.-Ing. habil., Chair of Mechanical Process Engineering, Otto von Guericke University Magdeburg [0012]

Claims (15)

Verfahren zur Herstellung von vergasungsfähigem Schüttgut aus biogenen Rohstoffen mittels der folgenden Schritte: – Anlieferung und Erfassung der Materialdaten; – Zerkleinerung; – Einstellen des Feuchtegehalts auf einen Sollbereich; – Kompaktierung.Process for the production of gasifiable bulk material from biogenic raw materials by means of the following steps: - delivery and collection of material data; - crushing; - Setting the moisture content to a target range; - Compaction. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Materialdaten vor der Anlieferung erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the detection of the material data takes place before delivery. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen des Feuchtegehalts auf den Sollwert eine Trocknung vorgenommen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that drying is carried out to set the moisture content to the desired value. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Trocknung Solarwärme, Prozesswärme und/oder eine offene Trocknung an Luft verwendet wird.A method according to claim 3, characterized in that for drying solar heat, process heat and / or an open drying in air is used. Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Trocknung Wärme verwendet wird, die durch eine Rückkopplung mit einer allothermen Vergasungsanlage erhalten wird.A method according to claim 3 or claim 4, characterized in that heat is used for drying, which is obtained by a feedback with an allothermal gasification plant. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompaktierung mit einer Agglomeration einhergeht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the compaction is accompanied by an agglomeration. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Kompaktierung ein Bindemittel zugesetzt wird.A method according to claim 6, characterized in that before the compaction, a binder is added. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel durch Zumischen von biogenen Rohstoffen zugesetzt wird.A method according to claim 7, characterized in that the binder is added by admixing biogenic raw materials. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgut nach der Kompaktierung getrocknet und/oder gekühlt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the bulk material is dried and / or cooled after compaction. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Herstellung des Schüttguts nötige Energie durch Verstromung von früher hergestellten Schüttgut erhalten wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the energy required for the production of the bulk material is obtained by power generation of previously produced bulk material. Vergasungsfähiges Schüttgut aus biogenen Rohstoffen, das aus einer Vielzahl von formstabilen, transportfesten Einzelkörpern bestehen, deren wesentlichen Inhaltsstoffe Zellulose, Hemizellulose, Polysacharride, Peptide, Lipoide, Harze und/oder Pektine sind, vorzugsweise hergestellt mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Gastreatable bulk material from biogenic raw materials, which consist of a plurality of dimensionally stable, transport-resistant individual bodies whose essential ingredients are cellulose, hemicellulose, polysaccharides, peptides, lipids, resins and / or pectins, preferably prepared by a method according to one of the preceding claims. Schüttgut nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Schüttgewicht in der Größenordnung von 500 kg/m3 bis 800 kg/m3 hat.Bulk material according to claim 11, characterized in that it has a bulk density in the order of 500 kg / m 3 to 800 kg / m 3 . Schüttgut nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Restfeuchte in der Größenordnung von 5 bis 15 Masse-% hat.Bulk material according to claim 11 or claim 12, characterized in that it has a residual moisture in the order of 5 to 15% by mass. Schüttgut nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es in der Form von Pellets vorliegt.Bulk material according to one of claims 11 to 13, characterized in that it is in the form of pellets. Schüttgut nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es in der Form von Briketts vorliegt.Bulk material according to one of claims 12 to 13, characterized in that it is in the form of briquettes.
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