DE19824747A1 - Verfahren zur Entfernung von Holzteer aus Holzgas unter weitestgehendem Ausschluß einer Entsorgungsproblematik - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Holzgas in einer Absorptionsanlage mit Füllkörperschüttung mittels flüssigen Kohlenwasserstoffen als Waschöl (Dieselöl, Pflanzenölmethylesther, z. B. RME), welche sich zum Betrieb von Dieselmotoren bzw. Zündstrahlmotoren eignen, und die anschließende Verwendung des mit Teer versetzten Waschmediums als Zündöl bzw. Kraftstoff für Diesel bzw. Zündstrahlmotoren unter vorheriger Einbringung von Wasch- bzw. Kondensationswasser - zur Vermeidung von extern zu entsorgendem Abwasser - aus einer vorgeschalteten ersten Wasserwäsche des Holzgases bzw. der ersten Kühlung mittels einer ersten Emulsionsapparatur (Mischer mit Rührwerk und Drucklufteinblasung) unter Gewährleistung einer konstanten Zusammensetzung der Wasser-Öl-Emulsion mittels einer zweiten Emulsionsapparatur und der Einbringung von Frischwasser und falls notwendig eines Korrosionsschutzes in Form eines zumischbaren Additives.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Holzteer aus Holzgas zur Nutzung und Einbrin­ gung des Holzteeres in Zündstrahl-Verbrennungsmotoren unter zusätzlicher Verwendung des Wasch- und Kondensationswassers und weitestgehendem Ausschluß einer Entsorgungsproblematik.

Zur CO₂-Reduktion und zur Einsparung fossiler Energieträger wird in Zukunft die Verwendung nach­ wachsender Rohstoffe einen immer höheren Stellenwert haben. Ein möglicher Weg ist die Erzeugung von brennfähigem Gas aus Holz. Dieses Gas kann dann in geeigneten Motoren verbrannt und somit en­ ergetisch umgewandelt werden.

Verfahren zur Erzeugung von Holzgas aus Holz-Biomasse sind bekannt.

Probleme bereiten bis heute die Teerund Staubbeladung des Gases bei der Verwendung des in Ver­ brennungsmotoren, die zu einer sehr kurzen Betriebs- bzw. Lebensdauer der Motoren führt. Hauptgrund hierfür ist eine Auskondensation dieser Komponenten im Bereich des Gas-Luft-Mischers, der Ansaug­ rohre bzw. vor oder an den Ventilen des Motors. Um eine möglichst gute Zylinderfüllung und somit hohe Wirkungsgrade zu erzielen, muß dagegen das angesaugte Gas auf ein möglichst niedriges Tempera­ turniveau gebracht werden. Aus einer Tonne Holztrockensubstanz entsteht bei der Vergasung eine er­ hebliche Menge an Holzteer. Unter Berücksichtigung dieser Effekte muß eine Gasreinigung zur Entfernung dieser störenden Teer-Komponenten erfolgen.

Bislang wurde der Teer aus dem Holzgas z. B. mittels Wasserwäsche (Rotationswäscher) oder Filterung (Sägespänefüllung) entfernt. Als problematisch hat sich hierbei die Entsorgung der anfallenden Kompo­ nenten erwiesen, da die Wasser-Teerfraktion nach einer Wasserwäsche sich trennt und einerseits Was­ ser mit wasserlöslichen Teerkomponenten, den sog. Extraktionsteeren vorliegt und andererseits die schweren Teerkomponenten wie das Holzteeröl und Holzpech sich von oben genannten getrennt abset­ zen (vgl. Römpp Chemie Lexikon, Stichwort "Teer"). Die so gewonnenen Teerkomponenten und das mit wasserlöslichen Teerkomponenten kontaminierte Kondensat, bzw. das Waschwasser, müssen dann getrennt entsorgt werden. Energetisch zum Teil verwendbare Komponenten (z. B. leichte Öle) stehen nur durch nachgeschaltete Vakuumdestillation als Motorkraftstoff zur Verfügung.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb unter Bewerkstelligung einer möglichst guten Teerentfernung aus dem Holzgas eine Entsorgungsproblematik in der Form zu vermeiden, indem das Holzgas in einer Ab­ sorptionsanlage mit Füllkörperschüttung mittels flüssigen Kohlenwasserstoffen als Waschöl (Dieselöl, Pflanzenölmethylesther, z. B. RME), welche sich zum Betrieb von Dieselmotoren bzw. Zündstrahlmoto­ ren eignen, einer Teerreinigung unterzogen wird. Das so entstandenen Gemisch kann als Zündöl bzw. Kraftstoff für Diesel bzw. Zündstrahlmotoren unter Verwendung des Holzgases als Hauptbrennstoff ver­ wendet werden. Zusätzlich läßt sich das - vor der Absorption wie oben beschrieben - entstehende Wasch- bzw. Kondensationswasser (zur Vermeidung von extern zu entsorgendem Abwasser) aus einer vorgeschalteten ersten Wasserwäsche des Holzgases bzw. der ersten Kühlung mittels einer ersten Emulsionsapparatur (Mischer mit Rührwerk und Drucklufteinblasung) unter Gewährleistung einer kon­ stanten Zusammensetzung der Wasser-Öl-Emulsion erfindungsgemäß mittels einer zweiten Emulsions­ apparatur und der Einbringung von Frischwasser und falls notwendig eines Korrosionsschutzes zum Schutz der korrosionsempfindlichen kraftstofführenden Leitungen und der Einspritzpumpe des Motors, verarbeiten. Ein besonderes Kennzeichen dieser Erfindung ist somit auch die Einbringung von Teerölen mit korrosionsmindernder Wirkung aus dem Waschwasser, sodaß je nach Anwendungsfall auf zusätz­ lich einzubringende Korrosionsschutzmittel verzichtet werden kann.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Die Haupt-Teerwäsche wird mittels der Absorptionsanlage 11 unter Verwendung von oben erwähnten Waschflüssigkeiten erreicht. Zuerst wird das kontaminierte Gas 1 in den Wassersprühwäscher 5 einge­ leitet. Wasser 3 wird mittels einer Pumpe 4 in diesen als Wassernebel eingebracht. Das vorgereinigte Gas 2 verläßt den Wäscher in Richtung Kühler 7. Mittels Waschöleinbringung 14 wird in der Füllkörper­ kolonne der Teer aus dem vorgereinigten und gekühlten Gas 10 entfernt und in die flüssige Phase über­ führt. Diese Waschöl-Teer-Flüssigkeit 16 wird nun aus dem Bodenteil unter der Füllkörperschüttung abgepumpt und in einem externen Behälter 21 gesammelt, der als Reservoir für die Beschickung des Absorbers mit der Waschflüssigkeit dient, solange noch keine zu hohe Teerbeladung vorliegt. Das ge­ reinigte Gas 15 verläßt die Absorptionsanlage über einen Demister 12 aus Stahlwolle oder geeigneten Füllkörpern zur Trennung von mit dem Gas mitgeführten Tröpfchen. Die entfernten Tröpfchen gelangen wieder in die untere Füllkörperschüttung zurück, bzw. durchdringen die Füllkörperschüttung und gelan­ gen in den Bodenteil. Falls Teerkomponenten an den Füllkörpern verkleben, kann bei Bedarf über eine Zumischung in einer Mischkammer 19 von geeignetem Lösungsmittel 18 zum Waschöl vor der Ein­ düsung ein reinigender Effekt erreicht werden. Ein Frischöltank 20 dient zum Nachfüllen von frischem Waschöl 13 in den externen Behälter 21 oder das Waschöl kann direkt in die Zumischkammer 19 beför­ dert werden. Bildet sich im Absorberboden Schlamm, so wird dieser über einen Schlammablaß 13 ent­ fernt. Das gereinigte Gas 15 verläßt den Absorber im Gegenstrom nach oben und ist zur motorischen Verwendung bereit. Aus dem externen Waschölbehälter 21 wird über eine Pumpe 23 die Waschöl-Teer- Lösung herausgepumpt und in den ersten Rührtank 31 eingebracht. Das anfallende Waschwasser 6 aus der der Absorption vorgelagerten Wassersprühwäsche 5 und das Kondensat 8 aus dem nachgeschal­ teten Kühler 7 wird mittels einer Pumpe 24 aus dem Wassersammeltank 9 in den Rührtank 31 einge­ bracht. Um eine motorisch geeignete Emulsion zu erreichen, wird zusätzlich zum Rührwerk 26 mit Luft 33 über einen Kompressor 32 mittels Düsen ein Drall zur Durchmischung erzeugt. Falls nicht genügend Wasser im Prozeß anfällt, wird über einen Frischwasserzulauf 29 Wasser mittels Pumpe 28 dem Behäl­ ter 31 zugeführt. In diesem Fall muß ein Korossionsschutzmittel aus einem seperaten Behälter 27 über eine Mischkammer 30 in das Wasser eingebracht werden. Um eine weitere Regelgröße zu vermeiden (Rücklauf 36 aus dem motorischen Einspritzsystem) wird die Emulsion in einen zweiten Rührtank 37 ge­ fördert, der die Emulsion 35 aus dem ersten Rührtank nochmals homogenisiert. Zusätzlich wird in die­ sen Rührtank der o. e. Motor-Rücklauf 36 eingebracht, sodaß an dieser Stelle ein konstante Zusammensetzung der Emulsion vorliegt. Die Homogenisierung erfolgt analog zum Rührtank 31 mittels Rührwerk 34 und Lufteinblasung 39 über Kompressor 38. Das so erzeugte Gemisch 40 gelangt zum Ein­ spritzsystem des Motors.

Claims (9)

1. Verfahren zur Entfernung von Holzteer aus Holzgas zur Nutzung und Einbringung des Holzteeres in Verbrennungsmotoren unter zusätzlicher Verwendung des Wasch- und Kondensationswassers unter weitestgehendem Ausschluß einer Entsorgungsproblematik, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfer­ nen des Teeres zuerst durch Wassersprühwäscher erfolgt und anschließend in einer Absorptionsappa­ ratur mittels Ölwäsche erfolgt und das Wasch- bzw. Kondensationswasser so aufbereitet wird, daß es zur Verwendung im Verbrennungsmotor geeignet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Waschöl ein zum motorischen Betrieb geeigneter flüssiger Kraftstoff, z. B. Dieselkraftstoff oder Pflanzenölmethylesther verwendet wird, der in eine Absorptionsapparatur über die Füllkörperschüttung eingebracht wird und so die Teerkomponenten im Holzgas absorbiert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei mangelnder Absorption des Teeres ein zusätzlicher Lösungsvermittler über eine Mischkammer mit dem Waschöl vermischt wird und in die Ab­ sorptionsapparatur miteingebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß je nach Teerbeladung entweder das mit Teer kontaminierte Waschöl aus der Absorption erneut in die Absorptionsapparatur eingeleitet wird, oder frisches Waschöl zum schon benutzten Waschöl zugemischt wird oder direkt in die Absorptionsap­ paratur eingeleitet wird (insbesondere beim Anfahren der Anlage).

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung einer Entsorgungsproble­ matik des Wasch- bzw. Kondensationswassers dieses gesammelt und anschließend in eine Homogeni­ sierungsapparatur (Rührtank) verbracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Ölwäsche entstandenen Öl- Teer-Fraktion mit dem Wasch- bzw. Kondensationswasser mittels einer Homogenisierungsapparatur (Rührtank) zu einer motorisch geeigneten Wasser-Öl-Teer-Emulsion aufbereitet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei fehlender oder mangelnder wässriger Fraktion Leitungswasser mit Korossionsschutzmittel in einer Mischkammer vermischt wird und dann in die Homogenisierungsapparatur eingebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung einer Wasser-Öl- Teer-Fraktion mit konstanter Zusammensetzung, eine zweite Homogenisierungsapparatur verwendet wird, in welche der Motorrücklauf eingebracht wird. Aus dieser Homogenisierungsapparatur wird die be­ nötigte Menge an Emulsion für den Verbrennungsmotor entnommen.

9. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbrennungsmotor nach dem Zünd­ strahlverfahren (Zweistoffmotor) verwendet wird.