DE202017005327U1 - Device for gasification of biomass - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1–36, bestehend aus einem Synthesereaktor (1), • in dem zweiübereinanderliegende und gegenläufig angeordnete Schubbodenroste (2, 3), • im oberen Bereich des Synthesereaktors (1) angeordnetem, mit einer Wasserzuführung (13) und Synthesegasableitung (16) versehenen Überhitzer (4) und • im unteren Bereich des Synthesereaktors (1) angeordneten Austragsschnecke (7) sowie • mit einer, Synthesegasrückführungsleitung (15) verbunden Gaseingang (14), • wobei die Austragsschnecke (7) mit einer Aktiv-Kohle-Quensche (5) und einem Fermenter (6), • der Überhitzer (4) über eine Rohrleitung (15) zur Rückführung des Synthesegases mit einem Gaseingang (14) in den Synthesereaktor (1) und • die Synthesegasableitung (15) des Synthesereaktors (1) mit einem Staubscheider (8), • der Staubabscheider (8) mit einem, zur Rückführung des Katalysators mit dem Schubbodenrost (3) des Synthesereaktors (1) verbundenen, Filter (9), • der Filter (9) mit einem eine Wasserzuführung (19) aufweisenden und mit einem Kationentauscher oder Aniontauscher oder mit einem Kationentauscher und Anionentauscher im Mischbett, gefüllten Ammoniakwäschern (10), • der Ammoniakwäscher (10) mit einem Hg-Filter (11) und • der Hg-Filter (11) mit einer Verwendungsvorrichtung für das Synthesegas verbunden sind.Apparatus for carrying out the process according to claims 1-36, consisting of a synthesis reactor (1), in which two sliding floor grates (2, 3) arranged above one another and in opposite directions, arranged in the upper region of the synthesis reactor (1), with a water supply (13) and synthesis gas outlet (16) provided superheater (4) and • in the lower part of the synthesis reactor (1) arranged discharge screw (7) and • with a synthesis gas recirculation line (15) connected to the gas inlet (14), • wherein the discharge screw (7) with an active - coal quench (5) and a fermenter (6), • the superheater (4) via a pipe (15) for returning the synthesis gas with a gas inlet (14) in the synthesis reactor (1) and • the synthesis gas discharge (15) of the Synthesis reactor (1) with a dust separator (8), • the dust collector (8) with a filter (9) connected to return the catalyst to the sliding bottom grid (3) of the synthesis reactor (1) , • the filter (9) with a water inlet (19) and with a cation exchanger or anion exchanger or with a cation exchanger and anion exchanger in the mixed bed, filled ammonia scrubbers (10), • the ammonia scrubber (10) with a Hg filter (11) and • the Hg filter (11) is connected to a synthesis gas utilization device.
Description
Die Erfindung betrifft ein katalytisches Verfahren und eine Vorrichtung zur thermochemischen Herstellung von Synthesegas, Ammoniak und Ammoniumsalzen, Kohlendioxid Wasser als Brauchwasser und Trinkwasser und Pflanzen als Aktivkohle und als Düngemittel bzw. Bodensubstrat aus kohlenstoffhaltigen Energieträgern, insbesondere von Biomassen.The invention relates to a catalytic process and apparatus for the thermochemical production of synthesis gas, ammonia and ammonium salts, carbon dioxide water as process water and drinking water and plants as activated carbon and as fertilizer or soil substrate of carbonaceous energy sources, in particular of biomass.
Unter Biomasse sind sämtliche Stoffe biologischen Ursprungs zu verstehen Synthesegas besteht überwiegend aus Wasserstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Methan Ammoniak und Ammoniumsalze entstehen bei der thermochemischen Zersetzung von Eiweißen die in der Biomasse vorhanden sind. Das Kohlendioxid entsteht bei der Verbrennung des Synthesegases. Wasser als Brauchwasser entsteht bei der Kondensation des Wassers aus dem Synthesegas, bei der Kondensation aus dem Abgasstrom sowie bei dem erfindungsgemäßen Einsatz des Ammoniaks bzw Ammoniumions als Regeneriermittel für einen Ionenaustauschprozess zur Entsalzung von Wässern, insbesondere Meerwässern. Überschüssiger Ammoniak wird mit mineralischen Ionentauschern oder als Magnesium-Ammonium-Phosphat als Düngemittel gewonnen. Trinkwasser ist entsalztes Wasser, das mit Calciumhydrogencarbonat durch Reaktion von Calciumcarbonat und Kohlendioxid. Pflanzenkohle ist die aus der Biomasse gewonnene Kohle, die bei Erreichen von 300 m2/a zur Aktivkohle wird. Wird diese Kohle biologisch aktiviert und mit Biomassen z B Melasse milchsauer fermentiert, erhält man Terra Preta als anthropogenes Bodensubstrat mit Düngewirkung und humusauftauendem Effekt. Die Pyrolyse ist gerade deshalb für diese Aufgabe besser als eine Verbrennung geeignet, da hierbei gezielte Kohle aus Biomasse und Aktivkohle hergestellt werden kann, die später als TerraPreta do Indio ein ähnliches Substrat weitere Verwendung in der Landwirtschaft und im Gartenbau findet und so auf einfache Weise das Phosphat wieder pflanzenverfügbar gemacht werden kann.Biomass is understood to mean all substances of biological origin. Synthesis gas consists predominantly of hydrogen, carbon dioxide, carbon monoxide and methane. Ammonia and ammonium salts are formed during the thermochemical decomposition of proteins present in the biomass. The carbon dioxide is produced during the combustion of the synthesis gas. Water as process water is formed in the condensation of water from the synthesis gas, in the condensation of the exhaust gas stream and in the inventive use of ammonia or ammonium ion as a regenerating agent for an ion exchange process for the desalination of waters, especially seawaters. Excess ammonia is extracted with mineral ion exchangers or as magnesium ammonium phosphate as fertilizer. Drinking water is desalinated water that is mixed with calcium bicarbonate by reaction of calcium carbonate and carbon dioxide. Biochar is the coal obtained from the biomass, which becomes activated carbon when it reaches 300 m2 / a. If this coal is biologically activated and lactated with biomass, for example molasses, Terra Preta is obtained as an anthropogenic soil substrate with fertilising effect and humus thawing effect. The pyrolysis is therefore better suited for this task than a combustion, since this targeted coal from biomass and activated carbon can be produced, which later as TerraPreta do Indio a similar substrate further use in agriculture and horticulture and so in a simple way the Phosphate can be made available to plants again.
Für die thermochemische Herstellung von Synthesegas aus Biomasse sind im Wesentlichen drei verfahren bekannt.Essentially, three methods are known for the thermochemical production of synthesis gas from biomass.
Die Festbettvergasung wird im kleinen Leistungsbereich für Biomassen hoher Qualität eingesetzt und vergasen hauptsächlich mit Luft, weshalb lediglich ein Gas niedriger Qualität entsteht. Ab 1 GW Leistung werden sogenannte Flugstromvergaser eingesetzt, die hauptsächlich weitgehend trockene Biomasse bei sehr hohen Temperaturen mit reinem Sauerstoff vergasen. Für dezentrale kleine Anlagen ist der Flugstromvergaser wegen der hohen Investitionskosten nicht geeignet. Wegen der hohen Temperaturen wird der Ascheschmelzpunkt unterschritten, weshalb es nur mit sehr hohem apparativem und chemischen Aufwand möglich wäre, Phosphate und andere Düngemittel zurück zu gewinnen. Zwischen 1 MW und 1 GW kann ein Wirbelschichtreaktor eingesetzt werden. Dieser wird in zwei Varianten betrieben; einmal allotherm und einmal autotherm. Bei der autothermen Vergasung wird ein Teil der Biomasse verbrannt, um die Energie für die ablaufenden endothermen Reaktionen zur Verfügung zu stellen. Bei der allothermen Vergasung wird die notwendige Energie von außen zugeführt. Dies kann durch elektrische Beheizung des Systems oder durch umlaufende Wärmeträger, wie z. B. Sand, die durch Verbrennen der Biomasse erhitzt werden geschehen. Ein solcher Vergaser wird in Güssing, Österreich betrieben. Wird als umlaufener Wärmeträger gebrannter Kalk genutzt, kann zusätzlich die Wärmetönung bei der Umwandlung zu Kalziumcarbonat genutzt werden, wie in der
Die
Durch eine Stopfschnecke wird die Biomasse zugeführt und dadurch kontinuierlich so verdichtet wird, dass ein gasundurchlässiger Pfropf entsteht, wodurch Dampf und Gase nicht entgegengesetzt der Förderrichtung entweichen können. In einem Schneckenextruder wird durch eine Zerfaserungsschnecke, welche die Biomasse entweder kontinuierlich unter Druck zuführt, und in welcher die Biomasse stufenweise durch Zugabe von Wasserdampf bzw. reinem Sauerstoff oder einer Kombination von beidem von 100°C bis auf etwa 200–250°C erwärmt wird, oder die Biomasse kurz nach dem Einlass des Schneckenextruders durch Zugabe von Wasserdampf bzw. reinem Sauerstoff oder einer Kombination von beidem auf eine Temperatur von etwa 200–250°C erwärmt und bis auf einen Druck von etwa 25–30 bar gebracht wird, wobei (in beiden Fällen) durch die Erwärmung das in der Biomasse enthaltene Lignin (Kitt zwischen den Pflanzenfasern) erweicht bzw. flüssig wird. Die Biomasse (insbesondere die Epidermishülle und die Nodien von Gräsern) wird durch den zugeführten Sauerstoff zusätzlich teilweise chemisch zersetzt. Die durch die Scherelemente der Zerfaserungsschnecke erzeugten Scherkräfte werden die Biomassefasern voneinander getrennt und Epidermishülle und Nodien aufgrund der Versprödung durch den Sauerstoff ebenfalls fein zerkleinert. Kurz vor dem Ausgang in den Schneckenextruder wird zusätzlich Wasserdampf gegeben, was aufgrund des dadurch entstehenden, größeren Volumens zu einem Auseinanderdriften des Faser-Dampfgemisches führt. Am Ausgang des Schneckenextruders wird der zur Vergasung notwendige Sauerstoff der Biomasse zugegeben. Durch eine Brennkammer wird entweder das gleichmäßig miteinander vermischte Biomasse-Sauerstoff-Gemisch zugeführt, so dass es darin zu einer homogenen Explosion (optimale partielle Verbrennung) bei ca. 900°C kommt, oder es wird alternativ der zur Vergasung notwendige Sauerstoff erst innerhalb der Brennkammer getrennt zuzugeben, wodurch die Mischung allerdings dann inhomogen ist und deswegen ungleichmäßiger vergast. Durch einen Extruder oder eine Anordnung von mehreren Extrudern, durch den die Biomasse (bzw. das Vergasungsgemisch) der Vergasungskammer zugeführt wird, wird durch Hochtemperaturfilter (metallische Membranfilter) durch die das hierbei entstehende Gas bei 900°C geführt und hierbei in mehreren Stufen gereinigt, und durch eine katalytische Vorrichtung, in welcher zum Schluss die restlichen Schadstoffe im durchlaufenden Gas unschädlich gemacht werden.The biomass is fed through a plug screw and thereby continuously compressed so that a gas-impermeable plug is formed, whereby steam and gases can not escape opposite to the conveying direction. In a screw extruder is heated by a defibration screw, which feeds the biomass either continuously under pressure, and in which the biomass is gradually heated by the addition of water vapor or pure oxygen or a combination of both from 100 ° C to about 200-250 ° C. , or the biomass shortly after the inlet of the screw extruder by the addition of water vapor or pure oxygen or a combination of both to a temperature of about 200-250 ° C. heated and brought to a pressure of about 25-30 bar, wherein (in both cases) by heating the lignin contained in the biomass (putty between the plant fibers) softens or becomes liquid. In addition, the biomass (in particular the epidermis shell and the nodules of grasses) is partially decomposed chemically by the oxygen supplied. The shearing forces generated by the shearing elements of the defibration screw, the biomass fibers are separated from each other and finely divided epidermis and Noden due to the embrittlement by the oxygen. Water vapor is additionally added shortly before the exit into the screw extruder, which leads to a drifting apart of the fiber-vapor mixture due to the resulting larger volume. At the outlet of the screw extruder, the oxygen required for gasification is added to the biomass. Through a combustion chamber, either the evenly mixed biomass-oxygen mixture is supplied, so that it comes to a homogeneous explosion (optimal partial combustion) at about 900 ° C, or it is alternatively necessary for the gasification of oxygen only within the combustion chamber added separately, whereby the mixture is then inhomogeneous and therefore gassed unevenly. By an extruder or an arrangement of several extruders, through which the biomass (or the gasification mixture) is fed to the gasification chamber, is passed through high-temperature filter (metallic membrane filter) through which the resulting gas at 900 ° C and thereby cleaned in several stages, and by a catalytic device in which finally the remaining pollutants in the gas passing through are rendered harmless.
In der
Die Erfindung gemäß der
Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Vergasung von Biomasse zu entwickeln, die die Nachteile bei der Erzeugung von Synthesegas zu vermeidet, sowie das Nutzbarmachen sämtlicher Stoffströme, die den thermochemischen Reaktor verlassen, wie
- • das Brenngas oder auch Synthesegas
- • das verbrannte Abgas – also hauptsächlich Kohlendioxid und Wasser Ammoniak, und
- • Pflanzenkohle oder Kohle aus anderen Biomassen ausgeprägt als Aktivkohle (je nach Einsatzstoff)
- • the fuel gas or syngas
- • the burned exhaust - so mainly carbon dioxide and water ammonia, and
- • Biochar or coal from other biomasses pronounced as activated carbon (depending on input material)
Die vorliegende Erfindung soll so einen Beitrag dazu leisten, Energie aus Biomasse in einer Weise zu wandeln, dass sämtliche aus einer Pyrolyse oder Vergasung kommenden Stoffströme nutzbar gemacht werden können und die Anlagen dezentral eingesetzt werden können, um den Transport von Biomasse zu vermeiden, da die Energiedichte der Biomasse für einen weiten Transport zu gering ist.The present invention is intended to make a contribution to converting energy from biomass in such a way that all coming from a pyrolysis or gasification material flows can be harnessed and the plants can be used decentralized to avoid the transport of biomass, as the Energy density of the biomass is too low for a wide transport.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung zur katalytischen Vergasung von Biomasse zu Pflanzenkohle und zu einem brennbaren, hauptsächlich CO, CO2 Wasserdampf, Wasserstoff, Methan und Ammoniak enthaltendem Gas unter Luftabschluss, gelöst, wobei die Vorrichtung aus einem Synthesereaktor (
- • Austragsschnecke (
7 ) mit einer Aktiv-Kohle-Quensche (5 ) und einem Fermenter (6 ), - • der Überhitzer (
4 ) ist über eine Rohrleitung (15 ) zur Rückführung des Synthesegases mit einem Gaseingang (14 ) in den Synthesereaktor (1 ), - • die Synthesegasableitung (
15 ) des Synthesereaktors (1 ) mit einem Staubscheider (8 ), - • der Staubabscheider (
8 ) mit einem Filter (9 ), - • das Filter (
9 ) zur Rückführung des Katalysators mit dem Schubbodenrost (3 ) des Synthesereaktors (1 ) und mit Ammoniakwäschern (10 ), gefüllt mit einem Kationentauscher oder Anionentauscher oder einem Katioinentauscher und Anionentauscher im Mischbett, - • der Ammoniakwäscher (
10 ) mit einem Hg-Filter (11 ) und - • der Hg-Filter (
11 ) mit einer Verwendungsvorrichtung für das Synthesegas verbunden sind.
- • discharge screw (
7 ) with an active coal quencher (5 ) and a fermenter (6 ) - • the superheater (
4 ) is via a pipeline (15 ) for recycling the synthesis gas with a gas inlet (14 ) in the synthesis reactor (1 ) - The synthesis gas discharge (
15 ) of the synthesis reactor (1 ) with a dust separator (8th ) - • the dust collector (
8th ) with a filter (9 ) - • the filter (
9 ) for the return of the catalyst with the sliding bottom grid (3 ) of the synthesis reactor (1 ) and with ammonia scrubbers (10 ), filled with a cation exchanger or anion exchanger or a catalyst exchanger and anion exchanger in the mixed bed, - • the ammonia scrubber (
10 ) with a Hg filter (11 ) and - • the Hg filter (
11 ) are connected to a use apparatus for the synthesis gas.
Der Ammoniakwäscher (
Der Amoniakwäscher (
In einer weiteren Auslegung der Erfindung ist der Ammoniakwäscher (
Der Kalzinator (
Die Erfindung wird nun an Hand eines Beispiels näher erläutert, wobei die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- SyntheseraktorSyntheseraktor
- 22
- Schubbodenrost für die BiomasseSliding floor grate for the biomass
- 33
- Schubbodenrost fü den KatalysatorSliding floor grate for the catalyst
- 44
- Überhitzersuperheater
- 55
- Aktivkohle-QuenscheActivated carbon Quensche
- 66
- Fermenterfermenter
- 77
- Austragsschneckedischarge screw
- 88th
- Staubabscheiderdust collector
- 99
- Filterfilter
- 1010
- Ammoniakwäscherammonia scrubber
- 1111
- Hg-FilterHg filter
- 1212
- Ionentauscherion exchanger
- 1313
- Wasserzuführungwater supply
- 1414
- Gaseinganggas input
- 1515
- SynthesegasrückführungsleitungSynthesis gas recirculation line
- 1616
- SynthesegasableitungSynthesis gas discharge
- 1717
- Separatorseparator
- 1818
- MeerwasserentsalzungDesalination
- 1919
- Wasserzuführungwater supply
- 2020
- Ammoniakzuführung für Ammoniak aus dem KalzinationAmmonia feed for ammonia from the calcination
- 2121
- Kalzinatorcalciner
- 2222
-
Abführung des Kationentauscher aus dem Ammoniakwäscher (
10 )Removal of the cation exchanger from the ammonia scrubber (10 ) - 2323
-
Abführung des Wassers aus dem Ammoniakwäschers (
10 )Discharge of water from the ammonia scrubber (10 )
Die Wassermengen, die in der Biomasse vorhanden sind, reichen aus, um ein wasserstoffreiches Gas durch Vergasung mit dem Kohlenstoff aus der Biomasse herzustellen. Führt man dieses Gas also zurück, dann kann durch das Gas die Biomasse aufgeheizt werden und das in der Pyrolyse freiwerdende und verdampfende Wasser sowie das entstehende Kohlendioxid als Vergasungsmittel in einem Synthesegasreaktor genutzt werden.The amounts of water present in the biomass are sufficient to produce a hydrogen-rich gas by gasification with the carbon from the biomass. If this gas is returned, then the biomass can be heated by the gas and the water released and evaporated in the pyrolysis and the resulting carbon dioxide can be used as a gasification agent in a synthesis gas reactor.
Auch die Nutzung von Luft, Sauerstoff und Kohlendioxid sind an sich bekannt. Der Synthesegasreaktor (
Die Wärmeübertragung erfolgt durch Rezirkulieren des Synthesegases über die Biomasse und das Katalysatorbett. Das Synthesegas strömt in einen Überhitzer (
Die hier erzeugte Kohle hat durch die Gasrückführung und die zusätzliche Eindüsung von Wasser und/oder Dampf bzw. die zusätzliche Zugabe von CO2 durch das Kalzinieren des Katalysators bei der es zu weiteren Vergasungsreaktionen auf der Oberfläche der Kohle kommt, eine größere innere Oberfläche (mehrere 1000 qm pro g) als übliche in Terra-Preta eingesetzte Pflanzenkohle (50 bis 300 g pro qm). Die Aktivierung dieser Kohle mit Nitrifikanten und einer Hefe-Bakterienmischung aus der Bierherstellung von Lambic zeigt hier überraschender Weise eine wesentlich höhere Aufnahme von Nitrat (bis zu 200% mehr) als übliche biologisch aktivierte Pflanzenkohlen.The coal produced here has a larger internal surface area (several thousandths) due to the gas recirculation and the additional injection of water and / or steam or the additional addition of CO2 by the calcination of the catalyst, which leads to further gasification reactions on the surface of the coal qm per g) than usual biochar used in Terra-Preta (50 to 300 g per square meter). The activation of this coal with nitrifying bacteria and a yeast-bacterial mixture from the beer production of Lambic surprisingly shows a much higher uptake of nitrate (up to 200% more) than conventional biologically activated plant carbon.
Die Pflanzenkohle, die hier auch als Aktivkohle genutzt werden kann, spielt in diesem gesamten Prozess eine zentrale Rolle: Das in dem Prozess entstehende Wasser und durch Trocknen der Biomasse verdampfende Wasser wird gezielt kondensiert und mit der eigen erzeugten Aktivkohle gereinigt, so dass es letztendlich auch als Trinkwasser mindestens aber als Brauchwasser nutzbar wird. Ebenso kann der beim Verbrennen des entstehenden Synthesegases sich bildende Wasserdampf kondensiert werden und über die Aktivkohle gereinigt werden, so dass auch hier mindestens ein Brauchwasser entsteht.The biochar, which can also be used here as activated carbon, plays a central role in this entire process: the water produced in the process and water evaporating by drying the biomass is condensed in a targeted manner and purified with the self-generated activated carbon, so that ultimately it can as drinking water at least but as process water becomes usable. Likewise, the water vapor which forms when the synthesis gas is formed can be condensed and purified via the activated carbon, so that at least one service water is also produced here.
Eine weitere Verwendung dieses Wassers ist das Waschen des Abgasstromes in den Ammonikawäschern (
Durch das Verfahren der Pyrolyse stehen hohe Temperaturen > 360°C zur Kalzinierung des ammoniumbeladenen Kationentauschers zur Verfügung. Daher wird es möglich auf diese Weise, den Ammoniak als Regeneriermittel für einen mineralischen Kationentauscher in der Natriumform zurückzugewinnen. Mit dem mit Hydroxylionen und Hydrogencarbonationen beladenen Anionentauscher und dem nach dem kalzinieren mit Wasserstoffkationen beladenen mineralischen Kationentauscher steht nun ein Ionentauschersystem zur Vollentsalzung von Wasser zur Verfügung.Due to the pyrolysis process, high temperatures> 360 ° C are available for calcination of the ammonium-loaded cation exchanger. Therefore, it becomes possible in this way to recover the ammonia as a regeneration agent for a mineral cation exchanger in the sodium form. An ion exchanger system for the demineralization of water is now available with the anion exchanger charged with hydroxyl ions and hydrogen carbonate ions and with the mineral cation exchanger charged with hydrogen cations after calcination.
Dadurch, dass das Regeneriermittel durch die Kalzinierung wieder gewonnen werden kann, ist es nun zum ersten Mal auch möglich Ionentauscher für die Entsalzung von Meerwasser einzusetzen, was bisher an der Notwendigkeit der Bereitstellung von Regeneriermitteln scheiterte, die sämtlich zu einer weiteren Aufsalzung führen würden.The fact that the regenerant can be recovered by the calcination, it is now possible for the first time to use ion exchangers for the desalination of seawater, which previously failed because of the need for the provision of regenerants, all of which would lead to further salification.
In einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird der Ammoniak in Wasser gelöst. Die Hydroxylionen mit einem Anionentauscher gegen Chloridionen ausgetauscht und das Ammonium gegen Natrium, das sich auf einem stark oder schwach sauren Kationentauscher, auch nicht-mineralischer Herkunft befindet, ausgetauscht. Damit sind die Ionentauscher regeneriert und salzhaltiges Wasser kann darüber entsalzt werden, so dass sich im erzeugten Wasser nun Ammoniumionen und Hydroxylionen befinden. Dem Wasser wird nun Magnesiummonohydrogenphosphat zugeben und so festes Magnesium-Ammonium-Phosphat gefällt. Damit tauscht das Hydrogenkation des Phosphats mit dem Ammoniumion aus und mit dem Hydroxylanion im Wasser ergibt sich wiederum Wasser und das salzhaltige Wasser ist entsalzt. Das erhaltene Magnesium-Ammonium-Phosphat wird äbfiltiert und geröstet, so dass Ammoniak als Gas frei wird und wiederum Magnesiummonohydrogenphosphat entsteht.In a further process according to the invention, the ammonia is dissolved in water. The hydroxyl ions exchanged with an anion exchanger for chloride ions and the ammonium exchanged for sodium, which is located on a strong or weakly acidic cation exchanger, also of non-mineral origin. Thus, the ion exchangers are regenerated and saline water can be desalinated over it, so that in the produced water now ammonium ions and hydroxyl ions are. The water will now Magnesiummonohydrogenphosphat add and so solid magnesium ammonium phosphate precipitated. Thus, the hydrogenation of phosphate exchanges with the Ammonium ion from and with the hydroxyl anion in the water is again water and the salt water is desalted. The obtained magnesium ammonium phosphate is filtered and roasted so that ammonia is released as gas and magnesium monohydrogen phosphate is formed again.
In dem hier verwendeten Verfahren zur Entsalzung wird zunächst das Meerwasser über die in der Pyrolyse entstehende Kohle filtriert, um Algen, Plankton, Öl und andere Verunreinigungen zurückzuhalten. Einmal gesättigte Kohle wird der Pyrolyse wieder zugeführt.In the desalting process used here, the seawater is first filtered through the coal produced in the pyrolysis to retain algae, plankton, oil and other impurities. Once saturated coal is returned to the pyrolysis.
Das Meerwasser wird nun in einem zweiten Schritt mit Kationentauschern in der Natriumform und Anionentauschern in der Chloridform behandelt, um ein Wasser zu erhalten, in dem nur noch Natriumionen und Chloridionen vorhanden sind. Andere Ionen wie Magnesium, Kalium, Sulfat, Schwermetallionen, Barium, Strontium etc. befinden sich dann in einem Konzentrat, dass zur Gewinnung von Magnesium und anderen Stoffen weiter aufbereitet werden kann. Die Ionentauscher werden z. B. durch das Konzentrat aus dem Ionentausch mit ammoniumhaltigem Ammonikawaschwasser regeneriert.The seawater is then treated in a second step with cation exchangers in the sodium form and anion exchangers in the chloride form in order to obtain a water in which only sodium ions and chloride ions are present. Other ions such as magnesium, potassium, sulfate, heavy metal ions, barium, strontium, etc. are then in a concentrate that can be further processed to obtain magnesium and other substances. The ion exchangers are z. B. regenerated by the concentrate from the ion exchange with ammonium-containing Ammonikawaschwasser.
Im dritten Schritt wird nun das Chloridion im Wasser gegen das Hydroxylion bzw das Hydrogencarbonation ausgetauscht. Die Lösung enthält nun Natronlauge bzw Natrium hydrogencarbonat. Diese Lösung wird mit dem kalzinierten Kationentauscher behandelt, der nun Wasserstoffkationen gegen Natriumionen tauscht, wodurch Wasser und Kohlensäure entsteht.In the third step, the chloride ion in the water is exchanged for the hydroxyl ion or the bicarbonate ion. The solution now contains sodium hydroxide or sodium bicarbonate. This solution is treated with the calcined cation exchanger, which now exchanges hydrogen cations for sodium ions, producing water and carbonic acid.
Im vierten Schritt gibt es die Möglichkeit, das Wasser zu verrieseln, um die Kohlensäure als Kohlendioxid auszutreiben oder aber das Wasser über ein Calciumcarbonatbett zu leiten, um Calciumhydrogencarbonat zu lösen. Hier gibt es zusätzlich die Möglichkeit das Wasser vorher mit mehr Kohlendioxid aus dem Abgas der Verbrennung des Pyrolysegases anzureichern, so dass sich mehr Calciumcarbonat als Calciumhydrogencarbonat lösen kann und das Wasser so zu Trinkwasser wird.In the fourth step, there is the possibility to trickle the water to expel the carbon dioxide as carbon dioxide or to pass the water over a calcium carbonate bed to dissolve calcium bicarbonate. Here, there is also the option to enrich the water beforehand with more carbon dioxide from the exhaust gas of the combustion of the pyrolysis gas, so that more calcium carbonate can dissolve as calcium hydrogencarbonate and the water thus becomes drinking water.
Die Menge an Kohlendioxid und der Ammoniak werden durch den Eintrag an Biomasse mehr, so dass diese Stoffe auch für andere Prozesse genutzt werden können:
Mit Hilfe dieser Stoffe in Wasser gelöst können Algen gezüchtet werden. Algen haben einen dreifach höheren Kohlendioxidumsatz je Hektar als Mais und sind damit für die Energiegewinnung von großem Interesse. Zudem benötigen sie Phosphat. Das Phosphat aus der Biomasse in diesem Prozess steht in der Pflanzenkohle zur Verfügung, wenn man diese biologisch aktiviert und anschließend das Wasser zur Algenzucht, dass mit Kohlendioxid und Ammoniumionen angereicht wurde, damit filtriert. Damit wird es möglich den Inputstoff für die Pyrolyse durch die eigenen Reststoffe Kohlendioxid, Ammoniak und Pflanzenkohle zu züchten.The amount of carbon dioxide and ammonia are more by the entry of biomass, so that these substances can also be used for other processes:
With the help of these substances dissolved in water algae can be bred. Algae have a threefold higher carbon dioxide turnover per hectare than maize and are thus of great interest for energy production. They also need phosphate. The biomass phosphate in this process is available in the biochar by biologically activating it and then filtering the water for algae cultivation enriched with carbon dioxide and ammonium ions. This makes it possible to grow the input material for pyrolysis through its own residues carbon dioxide, ammonia and biochar.
In leichter Weise kann das Magnesium-Ammonium-Phosphat genutzt werden. Gleiches gilt für das Betreiben von Gewächshäusern, die einerseits mit Abwärme der Pyrolyse geheizt werden können, andererseits mit der biologisch aktivierten Pflanzenkohle, dem Ammoniak und dem Kohlendioxid gedüngt werden können.It is easy to use magnesium ammonium phosphate. The same applies to the operation of greenhouses, which can be heated on the one hand with waste heat from the pyrolysis, on the other hand, with the biologically activated biochar, the ammonia and carbon dioxide can be fertilized.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102013017854 A1 [0008] DE 102013017854 A1 [0008]
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CN111253982A (en) * | 2020-03-02 | 2020-06-09 | 刘跃伟 | Ash discharge system of biomass gasification furnace |
CN111253982B (en) * | 2020-03-02 | 2021-08-10 | 刘跃伟 | Ash discharge system of biomass gasification furnace |
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