DE2612040A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von synthetischen brennstoffen aus abfall - Google Patents

Description

United States Energy Research And Development Administration/ Washington, D.C. 20545, U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von synthetischen Brennstoffen aus festem Abfall.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung von synthetischen Brennstoffen.

Durch Untersuchungen hat sich ergeben, daß nur ein kleiner Teil des Energiebedarfs durch Brennstoff gedeckt werden kann, der aus festen Abfällen hergestellt wird. Aufgrund von Untersuchungen ergibt sich aber allerdings, daß aus festen Abfallstoffen hergestellter Wasserstoff in wirtschaftlicher Weise den Bedarf an Erdgas decken könnte. Alternativ könnten große Mengen an Methanol zur Verwendung als Motorbrennstoff durch dieses System erzeugt werden.

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Das noch zu beschreibende, gemäß der Erfindung vorgesehene System verwendet Sonnenenergie, um die für die Pyrolyse der festen Abfälle und für die Vergasung der verbleibenden Kohle (Verkohlungsprodukte) erforderliche Wärme zu erzeugen. Die Pyrolyse von festen Abfallstoffen ergibt CO₉, CO, H , CH. und verschiedene andere Gase, Teere, öle und Kohle. Die gasförmigen und flüssigen Nebenprodukte werden katalytisch in einer Dampfatmosphäre unter Verwendung eines üblichen Nickelkatalysators in H₂, CO, CH. und CO₂ umgewandelt. Die verbleibende Kohle (Verkohlungsprodukte), CO, CO₂ und CH. werden katalytisch gemäß den folgenden Formeln zur Reaktion gebracht:

CH₄ + 2H0 *C0₂ + 4H₂ (3)

CO „ + C > 2C0 (4)

CO + H₀O > CO₀ + H (5)

C + HO »CO + H (6>

Auf diese Weise wurde die Pyrolyse von festen Abfällen in einer Dampfatmosphäre zur Herstellung eines H₂, CO und CO₂ enthaltenden Erzeugergases verwendet. Das CO kann mit Wasserstoff zusammengebracht oder mit dem bereits vorhandenen Wasserstoff reagiert werden, um Methanol durch die folgende übliche Reaktion zu erzeugen:

CO + 2H₂ >'CH OH · (2)

Wenn, alternativ, ein Erzeugergas reich an CO erwünscht ist, so kann etwas CO dem Dampfreaktionsmittel hinzugefügt werden, um über Reaktion 4 einen Überschuß an CO zu erzeugen.

Die Reaktionen 4 und 6 werden normalerweise bei Temperaturen

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oberhalb 800 C beobachtet, wobei derartige Temperaturen schwierige Ingenieurprobleme aufwerfen. Es wurden bereits Katalysatoren verwendet, um den Temperaturbereich für die Durchführung der Reaktion 6 abzusenken; es wurden jedoch keine Katalysatoren für die Reaktion 4 unter Verwendung von pyrolytischer Kohle aus festen Abfällen als eine Kohlenstoffquelle entdeckt. Die Katalysatoren Kobaltmolybdat, NaHCO und andere Alkalimetallkatalysatoren wurden zur Erleichterung der Reaktion 4 erfolgreich verwendet. Die Katalysatoren wurden in Wasser aufgelöst und auf der Kohle abgeschieden, und zwar durch Einweichender Kohle in der Katalysator-Wasser lösung und darauffolgende Verdampfung des Wassers. Da die Reaktionen 3, 5 und 6 Wasser (Dampf) erforderlich machen, ist dieses Verfahren der Katalysatorabscheidung für das interessierende System gut geeignet. Der Katalysator wird dadurch wiedergewonnen, daß man den nach der Vergasung der festen Abfälle verbleibenden Aschenrest in Wasser einweicht. Die Tabellen I und II veranschaulichen die Wirkung der Katalysatoren auf die Reaktion 4 für repräsentative Raumgeschwindigkeiten und Temperaturen.

TABELLE I
Versuche ohne Katalysator

Beschreibung: C0_ wurde mit Kohle zur Reaktion gebracht, und

zwar durch das Monsanto-Verfahren, welches keinen Katalysator enthält.

Temperatur Raumgeschwindigkeit

700°C 75O°C 75O°C

59,3 cm /min 59,3 cm /min 10,8 cm /min

%Umwandlung

Spuren 4% 9%

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TABELLE II
Versuche mit Katalysator

Beschreibung: CO wurde mit durch das Monsanto-Verfahren erzeugter Kohle in Reaktion gebracht. Der Katalysator wurde durch das im Text beschriebene Verfahren auf den Verkohlungsprodukten (Kohle) zur Abscheidung gebracht.

Temp.	Raumgeschwindigkeit	cm /min	Katalysator	%Umwandlung
700°C	59,3	cm /min	NaHCO3	5%
75O°C	59,3	cm /min	NaHCO-	12%
75O°C	59,3	cm /min	Kobalt- molybdat	8%
75O°C	10,8	Kobalt-	16%

molybdat

Zum Stand der Technik sei auf das PUROX-System der Union Carbide Corporation verwiesen.· Dieses System ist im U.S. Patent 3 729 298 beschrieben und betrifft Probleme bei der Beseitigung von festem Abfall sowie der Wiedergewinnung von Resourcen. Das PUROX-System verwendet an Stelle von Luft Sauerstoff, um eine Hochtemperatur-Verbrennung und Pyrolyse von allen Arten von Abfall zu erzeugen. Die einzigen ausgebildeten Produkte sind ein kompakter steriler Rest und ein' Brennstoffgas, welches als eine Energiequelle mit sauberer Verbrennung wertvoll ist. Das PUROX-Grundsystem verwendet einen Ofen mit vertikaler Welle, in den Abfall über eine Ladeschleuse an der Oberseite eingespeist wird. Sauerstoff wird in die Verbrennungszone am Boden des Ofens injiziert, wo er mit dem Kohlenstoff-Verkohlungsrest aus der Pyrolysezone reagiert. Die im Erhitzungsraum erzeugte Temperatur reicht aus, um alle nicht verbrennbaren Materialien zu schmelzen und zu verschmelzen. Das geschmolzene Material fließt kontinuierlich aus dem Erhitzungsraum heraus in einen Wasserkühltank, wo sich ein hartes steriles Granularprodukt bildet. Die durch die Reaktion des Sauerstoffs mit dem

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Kohlenstoff des Verkohlungsprodukts gebildeten heissen Gase steigen durch den herabkommenden Abfall auf. Im Mittelpunkt des Vertikalwellenofens werden organische Materialien pyrolysiert, und zwar unter einer im wesentlichen reduzierenden Atmosphäre, um eine gasförmige Mischung zu ergeben, die einen hohen Gehalt an Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff aufweist (typischerweise ungefähr 50 Volumenprozent CO und 30 Volumenprozent H₀ auf einer Trockenbasis). Da die heissen gasförmigen Produkte weiter nach oben strömen, trocknen sie den eintretenden Abfall in der oberen Zone des Ofens. Der hohe thermische Wirkungsgrad des PUROX-Systems wird durch die relativ geringe Temperatur (ungefähr 200°F) des Nebenproduktgases angedeutet, welches durch eine Leitung zum Gasreinigungsabschnitt des Systems strömt. Beim Verlassen des Ofens enthält die Gasmischung Wasserdampf, etwas durch die Kondensation der einen hohen Siedepunkt aufweisenden organischen Stoffe gebildeten Ölnebel und kleinere Mengen an Flugasche. Der ölnebel und die Flugasche-Feststoffe werden durch ein Gasreinigungssystem entfernt. Nach der Reinigung wird das Erzeugergas durch einen Kondensator geleitet. Das sich ergebende trockene Gas ist ein sauber brennender Brennstoff, der in seinen Verbrennungseigenschaften dem Erdgas vergleichbar ist. Sein Heizwert beträgt annähernd 300 BTü/Kubikfuß. Dieses wiedergewonnene Gas kann in wirkungsvoller Weise als ein Ergänzungsbrennstoff verwendet werden, und zwar in einem vorhandenen Kessel eines Kraftwerks oder aber der Brennstoff kann in anderen Brennstoff verbrauchenden Vorgängen benutzt werden, ohne daß der Kessel an Nennleistung verliert oder daß umfangreiche und teure Kesselabwandlungen erforderlich werden. Weil das durch das PUROX-System erzeugte Gas im wesentlichen schwefelfrei ist und nur ungefähr 1/10 der in den U.S.A. gesetzlichen zulässigen Menge an Flugasche enthält, ist es ein idealer Brennstoff für alle Arten von gasbetriebenen Öfen.

Das System erzeugt viermal soviel Energie wie es verbraucht. "

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Nur 20% der durch das System wiedergewonnen Gesamtenergie werden benötigt, um sämtliche internen Energieanforderungen des Systems zu befriedigen_f und zwar einschließlich der zur Erzeugung des im Ofen verbrauchten Sauerstoffs. Die verbleibenden 80% der Energie bleiben für andere Brennstoffanwendungsfälle verfügbar. Auf diese Weise wird eine wichtige Resource wiedergewonnen, und zwar insbesondere im Hinblick auf den ansteigenden Mangel an sauberen Brennstoffen. Der granuläre feste, aus den nicht verbrennbaren Teilen des Abfalls erzeugte Rest ist frei von jeglichem biologisch aktiven Material. Das Volumen dieses festen Nebenproduktes ist nur ungefähr 2 bis 3% des Volumens des ankommenden Abfalls, abhängig von der Menge der nicht brennbaren Materialien in gemischten Abfällen. Im Gegensatz dazu erzeugt eine mit hohem Wirkungsgrad arbeitende, gut konstruierte übliche Verbrennungsvorrichtung (Incinerator) ein Feststoffrestvolumen von 10% oder mehr des Volumens des verbrannten Abfalls. Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, daß der dichte Granularreststoff des PUROX-Systems als Bau-Füllmaterial und auch für andere wertvolle Anwendungszwecke geeignet ist. Das PUROX-System ist in einer weiteren Beziehung bemerkenswert. Es ist so konstruiert, daß es nur einen kleinen Teil des Oxydationsgases verwendet, welches für die übliche Verbrennung erforderlich ist. Das PÜROX-System benötigt nur 1/5 einer Tonne Sauerstoff pro Tonne Abfall, wohingegen ein üblicher Incinerator annähernd 7 Tonnen Luft pro Tonne verbrannten Abfalls benötigt. Dieser 35-fache Unterschied hinsichtlich der Oxydationsgasströmung bedeutet, daß das PUROX-System nur 1/20 an zu reinigendem Gasvolumen erzeugt. Dieser Faktor seinerseits gestattet die Verminderung des Flugaschengehalts in den gasförmigen Emissionen auf weniger als 1/10 des Werts, wie er bei einem üblichen Incinerator erreichbar ist. Die Verbrennung des Brennstoffgases aus dem PUROX-System erzeugt Emissionen weit unterhalb des Maximums, wie es in den U.S. amerikanischen Luftqualitätsnormen angegeben ist. Die Verwendung von Sauerstoff gestattet dem PUROX-System

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die wirkungsvolle Verarbeitung von festem Abfall von stark unterschiedlicher Zusammensetzung. Diese Flexibilität ist besonders vorteilhaft bei der Anpassung an Betriebsverschiedenheiten, die sich überlicherweise aus jahreszeitlichen, regionalen und sozioökonomischen Faktoren ergeben. Ein weiteres wichtiges Merkmal des PUROX-Systems besteht in seiner Kompatibilität mit anderen neuen oder bereits existierenden Beseitigungsanlagen für festen Abfall. Es kann ohne weiteres Abfall im "wie erhalten"-Zustand verarbeiten oder aber es kann zur Behandlung von Abfall verwendet werden, der durch Zerkleinern, Trennen oder Resourcen-Wiedergewinnungsvorgängen in vorhandenen Ausrüstungen vor-aufbereitet wurde.

Es sei nunmehr der Stand der Technik mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung verglichen.

Ähnlichenkeiten zwischen dem Stand der Technik und der Erfindung :

In beiden Fällen wird ein sauber verbrennendes Gas erzeugt, die Abgabe von Verunreinigungen an die Atmosphäre wird eliminiert, und in beiden Fällen ist genug Flexibilität vorhanden, um eine große Verschiedenheit von festen Abfallstoffen zu verarbeiten, wobei auch in beiden Fällen eine wirtschaftliche Attraktivität vorliegt.

Verschiedenheiten zwischen dem Stand der Technik und der Erfindung :

Der Stand der Technik (PUROX) verwendet die Verbrennung sowie Pyrolyse und benötigt eine Quelle reinen Sauerstoffs, wodurch sich ein granulärer Rest ergibt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein reines Pyrolyse-Verfahren, welches 190% mehr an sauberer verwendbarer Energie pro Tonne Abfall erzeugt als der Stand der Technik. Die Erfindung läßt keinen granulären Rest übrig, benötigt aber ein organisches Ausgangsmaterial (Trennung .und Klassifizierung der festen Abfallstoffe)

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und eine Hochtemperatur-Heizquelle sowie einen Katalysator. Das Verfahren gemäß dem Stand der Technik benötigt kein reines organisches Ausgangsmaterial, keine externe Wärmequelle und auch keinen Katalysator.

Vorteile der Erfindung:

Das Verfahren sowie die Vorrichtung gemäß der Erfindung erzeugen mehr Energie pro Tonne festen Abfalls als das PUROX-Verfahren. Das erfindungsgemäße Verfahren erzeugt Wasserstoff, der verwendet werden kann, um Erdgas in einem Wasserstoffbetrieb zu ersetzen, um Düngemittel herzustellen oder der als chemisches Ausgangsmaterial Verwendung finden kann. Alternativ kann der Wasserstoff mit entweder CO~ oder CO unter Verwendung kommerzieller Verfahren reagiert werden, um Methanol als Benzinzusatz zu erzeugen. Das erfindungsgemäße Verfahren erzeugt keinen granulären Reststoff, der beseitigt werden muß. Ferner benötigt das erfindungsgemäße Verfahren keine Quelle reinen Sauerstoffs (obwohl sich eine solche Quelle.als zweckmäßig erweisen kann). Die Erfindung schafft ein attraktives Verfahren zur Verwendung von Sonnenenergie.

Zusammenfassung der Erfindung:

Die folgenden drei Gleichungen A, B und C beschreiben genau die Reaktionen, welche wesentliche Schritte der Erfindung darstellen:'

+ 2(X-Z/2) H₂O-^XCO₂ + £(Y/2) + 2(X-Z/2)J

B. CO + 2H₂ > CH₃OH

C. CO₂ + 3H₂ KIH₃OH +

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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung ist ein Flußdiagramm und Schema der Erfindung dargestellt, und zwar zur Erzeugung von Wasserstoff unter Verwendung eines Turmspitzen-Sonnenofens für die Pyrolyse und Vergasung von festem Abfall oder anderen organischen Materialien.

Es sei nunmehr ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Im folgenden sei ein Verfahren beschrieben, welches bei der Pyrolyse und Vergasung von festen Abfällen, Kohle oder anderen organischen Materialien eine externe Wärmequelle verwendet, die mit mäßig hoher Temperatur arbeitet. Wie man in der Zeichnung erkennt, wird Dampf, CO „ oder eine Mischung dieser beiden Gase auf eine Temperatur von 600 C oder mehr in einem chemischen Reaktor erhitzt, der sich im Brennpunkt eines Turmspitzen-Sonnenofens befindet. Dieses Arbeitsströmungsmittel (Dampf, C0„ oder eine Mischung daraus) wird zur Fluidisierung des Reaktionsbettes aus Kohle und organischem Material verwendet. Für unsere Zwecke sei angenommen, daß das Material feste Abfälle ist. Das Verfahren ist jedoch auch für andere Arten von organischem Material (Kohle, Mist, Nahrungsmittelabfälle, usw.) geeignet. Wie ferner in-der Zeichnung dargestellt ist, werden feste Abfälle, zerkleinert oder nicht zerkleinert - abhängig von der Arbeitsweise des Systems -, in die Oberseite des Reaktors eingeführt, und zwar über einen Einspeisungstrichter und ein Luftschleusensystem. Zu diesem Zeitpunkt werden sie mit einem Dampf-Kohlenstoffkatalysatbr vermischt. Die Abfälle pyrolysieren in der intensiven Wärme des Arbeitsströmungsmittels und erzeugen Kohle und ein gasförmiges Produkt, welches Teere, öle, Flüssigkeiten und Gase (CO₂, CO, CH₄ und H₂) enthält. Die höheren Kohlenwasserstoffe können katalystisch "gecracked" werden, so daß das Pyrolysegas nur H₃, CO₃, CO und CH₄ enthält. Die feste Kohle wandert zum Boden des Reaktors,wo sie katalystisch durch das Arbeitsströmungsmittel unter Verwendung der folgenden

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- IO -

Reaktionen vergast wird:

C + H₂O » CO + H₂ (7)

CO + HO *^c02 ^{+ H}2

C + CO₂ *■ 2CO (9)

H₂ + CO > I ^CH4 ⁺ I ^C02

I II₊Ih₂O dl)

Die Temperaturen, die Katalysatoren, das Arbeitsströmungsmittel und die Zusammensetzung der festen Abfälle bestimmen, welche dieser Reaktionen eine Hauptrolle beim Vergasungsverfahren spielen. Diese Gase treten aus dem Reaktor zusammen mit den Pyrolysegasen aus. Das Erzeugergas ist reich an CH., CO und H₂ und kann manipuliert werden, um Methan unter Verwendung der Reaktionen 10 und 11, Wasserstoff unter Verwendung der Umgekehrung der Reaktionen 10 und 11 und Reaktion 8 oder Methanol unter Verwendung der Reaktion 2 zu erzeugen. Diese Reaktionen können unter Verwendung von üblichen kommerziellen Katalysatoren durchgeführt werden. Das Endprodukt oder die Produkte des Verfahrens werden durch Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen bestimmt.

Das eben beschriebene Verfahren kann vielen speziellen Situationen angepaßt werden. Wenn es beispielsweise gewünscht ist, das Arbeitsströmungsmittel in den Reaktor mit einer erhöhten Temperatur einzuführen, so kann ein Teil des Erzeugergases rückgeführt (recycled) und mit dem Arbeitsströmungsmittel gemischt werden, und eine regulierte Sauerstoff menge wird in den Arbeitsströmungsmittel-Gasstrom eingegeben. Der Sauerstoff mischt sich mit dem Erzeugergas und verbrennt entsprechend den folgenden Reaktionen:

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H₂ + 1 O₂ *· H₂O (12)

CO + \ O₂ »CO₂ (13)

CH₄ + 2O₂ > CO₂ + 2H₂O (14),

auf welche Weise der einlaufende Gasstrom erhitzt wird. Da die Nebenprodukte der Reaktionen 12, 13 und 14 die Bestandteile des Arbeitsströmungsmxttels sind (oder so gewählt werden, und zwar durch Einführung von nur den H₃- oder CO-Anteilen des Erzeugergases) verunreinigen sie den Gasstrom in keiner Weise. Darüber hinaus sieht dies ein außerordentlich wirkungsvolles Verfahren zur Erwärmung des Gasstromes vor, da Wärme nur durch Leitung aus dem Enthalterohr verloren wird. Das gleiche Verfahren kann zur Erwärmung des den Reaktor verlassenden Gases verwendet werden, was dann zweckmäßig sein kann, wenn die Methan-Reformierreaktion durchgeführt wird.

Es ist ebenfalls klar, daß das eben beschriebene Verfahren ohne weiteres den sich ändernden Eigenschaften des festen einzugebenden Abfalls angepaßt werden kann. Sollten die Abfälle beispielsweise Substanzen enthalten, welche die zur Erzeugung eines speziellen Produkts verwendeten Katalysatoren vergiften, so kann das hier beschriebene Verfahren ohne weiteres der Erzeugung eines anderen Produkts unter Verwendung eines unterschiedlichen Katalysators angepaßt werden. Darüber hinaus kann durch Veränderung der Zusammensetzung des Arbeitsströmungsmittels und der Katalysatoren nahezu jede gewünschte Mischung aus dem Erzeugergas hergestellt werden. Beispielsweise kann ein Erzeugergas reich an CO durch Verwendung von CO₂ als Arbeitsströmungsmittel erzeugt werden. Entgegen vielen anderen Pyrolyse-Systemen liefert dieses Verfahren in erster Linie nur gasförmige Produkte, die leicht verkäuflich sind. Jeglicher erzeugte Aschenrest ist ohne weiteres zu beseitigen. Da der Dampf oder das CO -Reaktionsmittel durch Verbrennen eines Teils des gespeicherten Erzeugergases erhitzt werden kann, kann das erfindungsgemäße Verfahren ohne weiteres mit

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einem Sonnenofen kombiniert werden, und müßte an einem wolkigen Tag nicht "abgeschaltet" werden. Darüber hinaus ist es mit den Mitteln des Standes der Technik möglich, einen Sonnenofen mit einer Ausgangstemperatur von 600°C bis 700 C zu bauen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist also einzigartig infolge seiner Fähigkeit, von einer externen Quelle gelieferte Wärmeenergie im Erzeugergas zu speichern. Wenn gewünscht, kann das Verfahren Elektrizität durch Verbrennen des Erzeugergases in einem Turbinengenerator erzeugen. Wenn das Gas nicht zur Erzeugung von Elektrizität verwandt wird, so können die beim Verfahren entstehenden heissen Gase in einem Wärmeaustauscher abgekühlt und dazu verwendet werden, Dampf oder heisses CO₂ an den Sonnenofen zu liefern. Auf diese Weise ist das erfindungsgemäße Verfahren in der Lage, die ganze durch den Sonnenofen im Temperaturbereich von 600 C bis 700 C erzeugte Wärme in wirkungsvoller Weise auszunutzen.

Ein Turmspitzen-Sonnenofen scheint für die Erfordernisse des erfindungsgemäßen Systems wohlgeeignet zu sein. Diese Bauart eines Ofens verwendet viele flache, einzeln geführte Spiegel (Heliostaten) zur Reflexion und Fokussierung des Sonnenlichts auf die Spitze eines Turmes, wo die Umwandlung in Wärme erfolgt. G. Francia in Solar Energy 12, 51 (1968) beschreibt die Verwendung eines derartigen Ofens zur kontinuierlichen Tageslichterzeugung von 150 kg/h Dampf bei 150 Atmosphären und 5OO-7OO°C.

Der in der Zeichnung dargestellte chemische Reaktor ist in idealer Weise zur Verwendung mit einem Turmspitzen-Sonnenofen geeignet. Fokussiertes Sonnenlicht läuft durch die beiden Quarzfenster und wird an der Oberfläche der in dem fluidisierten Bett vorhandenen Kohle absorbiert und in Wärme umgewandelt. Die ausgezeichneten thermischen Übertragungseigenschaften des fluidisierten Betts verteilen die Wärme durch das Bett hindurch. Dampf oder heisses CO fHessen durch

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die Perforationen im inneren Quarzfenster und fluidisieren das Bett. Fein gemahlene organische Feststoffe werden durch die Luftschleuse am oberen Ende des Reaktors eingegeben. Bei Berührung mit dem fluidisierten Bett erfahren diese Feststoffe eine schnelle Pyrolyse, was Kohle und Gase ergibt. Die Gase werden - wie gezeigt - unter Druck rezirkuliert. Die thermischen Verluste des Reaktors sind durch die Isolationseigenschaften des CO₂ und des zwischen dem Reaktor und dem Mantel vorhandenen Dampfes begrenzt. Der Hauptvorteil dieses Reaktors besteht darin, daß er die Wärmeaustauscherprobleme dadurch vereinfacht, daß Strahlungslichtenergie in thermische Energie auf der Oberfläche der Reaktionsmittel umgewandelt wird, wo endotherme Reaktionen auftreten.

Dieses Schema könnte auch als ein Wärmeaustauscher zur überhitzung von Dampf für die Erzeugung von Elektrizität verwendet werden. Für diese Anwendung würde nur Dampf in den Reaktor gepumpt und das fluidisierte Bett würde einige nicht reagierende schwarze, fein gemahlene Feststoffe (schwarzen Quarz) enthalten, um die Strahlungsenergie zu absorbieren.

Das Haupthindernis bei der Verwendung von thermischer Sonnenenergie ist die unregelmäßige Verfügbarkeit. Kraftwerke müssen Energie ständig und nicht nur dann erzeugen, wenn die Sonne scheint. Die Verwendung von Sonnenöfen zur Erzeugung von synthetischem Brennstoff umgeht dieses Problem, da der Brennstoff als ein Mittel zur Speicherung der Sonnenenergie für die Verwendung zu irgendeiner beliebigen Zeit dient. Die Erzeugung von synthetischen Brennstoffen aus festen Abfällen stellt daher eine ideale Anwendung für einen Sonnenofen dar.

Der Erfinder hat Katalysatoren gefunden, die bei der Absenkung des Temperaturbereichs für die Durchführung der Reaktion 4 zweckmäßig sind:

CO_{2 +}C 2CO

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" ¹⁴ " 261204Π

Diese Katalysatoren sind Kobaltmolybdat und NaHCO-. Bei
Verwendung von pyrolytischer Kohle (Verkohlungsprodukten) aus festen Abfällen als eine Kohlenstoffquelle werden die Katalysatoren in Wasser aufgelöst und auf der Kohle abgeschieden, und zwar durch Einweichen der Kohle in der
Katalysator-Wasserlösung und darauffolgende Verdampfung
des Wassers. Der Katalysator wird dadurch wiedergewonnen, daß man den Aschenrest einweicht, der nach der Vergasung
des festen Abfalls und Wassers verbleibt. Die Tabelle II
zeigt die Wirkung dieses Katalysators auf die Reaktion 4.

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Claims (6)

1. - ₁₅ - 2612UA0

   Ansprüche

   1- Verfahren zur Verwendung einer externen, eine mäßig hohe Temperatur aufweisenden Wärmequelle bei der Pyrolyse und Vergasung von festen organischen Abfällen/ gekennzeichnet durch Erhitzung von mindestens einem Gas der aus Dampf, Kohlendioxyd und einer Mischung dieser beiden Gase bestehenden Klasse auf eine Temperatur von ungefähr 600 C in einem Reaktor, wobei das Reaktionsbett aus festem organischen Abfallmaterial fluidisiert wird und der Abfall und das Gas mit Kobaltmolybdat oder NaHCO als Katalysator vermischt wird, auf welche Weise der Abfall pyrolysiert wird und ein Gas wie beispielswei;
   Kohlenrest entsteht.

   Gas wie beispielsweise CO , CO, CH und H und ein fester
2. 2. Chemischer Reaktor verwendbar beim Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Turmspitzen-Sonnenofen, der Sonnenlicht auf ein. Quarzfenster fokussiert, welches an einem Ende des Reaktors vorgesehen ist, und wobei ein zweites Quarzfenster direkt oberhalb des ersten Fensters liegt und eine zweite Kammer bildet, die das feste organische Abfallmaterial enthält, und wobei das zweite Quarzfenster Perforationen besitzt, durch welche Dampf oder heisse CO₂-Gase durchgeführt werden, um so den Abfall zu fluidisieren, und wobei schließlich Mittel zum Herausziehen des sich ergebenden Gases vorgesehen sind, und wobei diese Mittel einen Wärmeaustauscher umfassen, und wobei ferner der Reaktor an seinem entgegengesetzt liegenden Ende Einlaßmittel aufweist, um die festen organischen Abfälle aufzunehmen, und wobei diese Mittel einen Trichter, eine Kammer, die an beiden Enden abgedichtet sein kann, und Mittel aufweisen, um jegliche in dem fluidisierten Bett erzeugten Gase zu zirkulieren, wobei die letztgenannten Mittel einen Kompressor umfassen.

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   261 20A0
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Dampf ist.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas CO„ ist.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator Kobaltmolybdat ist.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator NaHCO ist. .

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