DE2723567C3 - Verfahren zum Ent- und Vergasen von Abfall in nutzbares Gas und biologisch inaktive feste Rückstande - Google Patents

Verfahren zum Ent- und Vergasen von Abfall in nutzbares Gas und biologisch inaktive feste Rückstande

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DE2723567C3
DE2723567C3 DE2723567A DE2723567A DE2723567C3 DE 2723567 C3 DE2723567 C3 DE 2723567C3 DE 2723567 A DE2723567 A DE 2723567A DE 2723567 A DE2723567 A DE 2723567A DE 2723567 C3 DE2723567 C3 DE 2723567C3
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John Erling Katohah N.Y. Anderson (V.St.A.)
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Union Carbide Corp
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Union Carbide Corp
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    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J1/00—Production of fuel gases by carburetting air or other gases without pyrolysis
    • C10J1/207—Carburetting by pyrolysis of solid carbonaceous material in a fuel bed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

a) die Menge des entfernten Halbkokses (in kg Halbkoks/t Abfall) kleiner ist, als der Zahlenwert von 50 X/Y ausmacht, der vorzugsweise v zwischen 10 bis 30 X/Kliegt, wobei
X = kg Kohlenstoff in 1 t Abfall, und
Y = Gew.-% Kohlenstoff im Halbkoks be
deuten,
il)
und daß
b) der Sauerstoffeinsatz (in t Sauerstoff/t Abfall) für den belassenen Halbkoks innerhalb des durch die Gleichung
R= B- 0,000008 (CY) y'
gegebenen Zahlenwertes gehalten wird, wobei R = Sauerstoffverbrauch (t Sauerstoff/t Abfall). 4(. C = entfernter Halbkoks (kg Halbkoks/t
Abfall),
Y = Gew.-% Kohlenstoff im Halbkoks, und B = ein Faktor zwischen 0,15 und 0,28
bedeuten. ■*'■
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ent- und r> <> Vergasen von Abfall, insbesondere Müll, zur Erzeugung eines nutzbaren, CO- und H2-reichen Gases und biologisch inaktiver fester Rückstände, bei dem
Abfall oben in einen Schachtgenerator eingebracht
wird, ein sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel unten ~" eingeleitet wird,
das organische Material durch Partialoxidation zu
einem Produktgas und einem festen Produkt
abgebaut wird, wobei Halbkoks gebildet wird,
das anorganische Material in flüssigen Zustand überführt wird,
das Produktgas oben abgeführt wird, und das flüssige Material unten abgestochen wird.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (US-PS b5 29 298) muß das Vergasungsmittel einen Sauerstoffgehalt von mindestens 40 Vol.-% haben; das Gewichtsverhältnis von Sauerstoff zu Abfall soll dabei auf etwa 0,15 :1 bis 03 :1 gehalten werden. — Die aus dem Produktgas entfernte Flugasche wird dabei u. a. in den Generator zurückgeführt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses bekannte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß das Verhältnis zwischen eingesetztem Sauerstoff und Abfall vermindert und der spezifische Heizwert des Produktgases gesteigert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwecks Herabsetzens des Sauerstoffeinsatzes ein Teil des Halbkokses aus dem Generator enifemt, aber so viel Halbkoks im Generator belassen wird, daß damit der Wärmebedarf gedeckt wird, und zwar nach den Maßgaben, daß
a) die Menge des entfernten Halbkokses (in kg Halbkoks/t Abfall) kleiner ist, als der Zahlenwert von 50 X/Y ausmacht, der vorzugsweise zwischen 10 bis 30 X/V'liegt, wobei
X = kg Kohlenstoff in 1 t Abfall, und
Y = Gew.-°/o Kohlenstoff im Halbkoks bedeuten,
und daß
b) der Sauerstoffeinsatz (in t Sauerstoff/t Abfall) für den belassenen Halbkoks innerhalb des durch die Gleichung
R= B- 0,000008 (CY) gegebenen Zahlenwertes gehal.en wird, wobei
R = Sauerstoffverbrauch (t Sauerstoff/t Abfall),
C = entfernter Halbkoks (kg Halbkoks/t Abfall),
Y = Gew.-% Kohlenstoff im Halbkoks, und B = ein Faktor zwischen 0,15 und 0,28
bedeuten.
Es ist zwar an sich bekannt, von Gasgeneratoren Koks abzuziehen (AT-PS 1 08 912). Dabei ist zwar nicht von Abfall als Brennstoff die Rede, auch ist kein bestimmter Asche- und Schlackeaustrag angesprochen, jedoch soll dies bei solchen Verfahren vorgenommen werden, die zumindest zeitweise Koks im Überschuß erzeugen.
Bei dem vorliegenden Verfahren hängt der Sauerstoffeinsatz von der Menge des entfernten Halbkokses ab. Die beiliegende grafische Darstellung zeigt den Bereich des Sauerstoffeinsatzes oder -Verbrauchs als Funktion der Halbkoksentfernung. Es ist zu erkennen, daß ohne Entfernung von Halbkoks das Verhältnis von Sauerstoff zu Abfall den bekannten Wert von 0,15 : 1 bis 0,28 :1 t Sauerstoff/t Abfall hat. Durch das Entfernen von Halbkoks wird der Sauerstoffverbrauch wesentlich vermindert. Wenn beispielsweise eine Halbkoksentfernung derart erfolgt, daß die Menge des in dem Halbkoks abgeführten Kohlenstoffes 75 kg/t Abfall beträgt, wird der Bereich des Sauerstoffverbrauchs auf 0,09 :1 bis 0,22 :1 t Sauerstoff/t Abfall vermindert. Der entfernte Halbkoks kann beispielsweise als Reduktionsmittel oder Brennstoff benutzt werden.
Es muß aber sichergestellt sein, daß ausreichend brennbare Stoffe (in erster Linie Halbkoks, CO, H2) im Generator verbleiben, um den Wärmebedarf des Verfahrens durch Oxidation der brennbaren Stoffe zu decken. Dieser Wärmebedarf basiert auf dem Erfordernis, das anorganische Material (z. B. Metall und Glas) zu schmelzen oder in flüssigen Zustand zu versetzen, den organischen Anteil des Abfalls zu vergasen, das Wasser zu verdampfen und den Wärmeverlust des Generators
durch Abitrablung sowie den Verlust an fühlbarer Wärme im abgehenden Gas und dem abgestochenen flüssigen Material zu kompensieren.
Das Entfernen des Halbkokses kann auf beliebige Weise erfolgen. Beispielsweise kann dafür gesorgt werden, daß der Halbkoks von dem Produktgas mitgerissen, nach außen geführt und anschließend von dem Gas mit Hilfe eines Wasserskrubbers oder anderer bekannter Feststoff-Gas-Trennverfahren abgetrennt wird. Der Halbkoks besteht in erster Linie aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Asche. Seine genaue Zusammensetzung hängt von den Arbeitsbedin gungen im Generator, der Stelle der Halbkoksentfernung und ähnlichen Faktoren ab. Die Hauptkomponente ist Kohlenstoff.
Die Verminderung des notwendigen Sauerstoffeinsatzes dürfte sich damit erklären lasser, daß die mit der Bildung von CO verbundene Oxidation des Halbkokses nicht in gleichem Maße thermisch wirkungsvoll wie konkurrierende Gasverbrennungsreaktionen ist. Dies ergibt sich beispielsweise aus den folgenden Reaktionen:
Reaktionswärme
(k|/Lg Sauerstoff)
O2-CO
CO+ '/2 O2-CO2
H2+'/2 O2-H2O (g)
6 896
17 681
14 993
Die Verbrennung von CO zu CO2 sowie von H2 zu H2O setzt mehr Wärme je kg an Einsatzsauerstoff frei als das Verbrennen von Kohlenstoff zu CO. Wenn Halbkoks aus dem Generator entfernt wird, reagiert ein größerer Anteil des Sauerstoffs mit dem gasförmigen Brennstoff im Feuerraum des Generators (CO+ H2). Dies bewirkt, daß mehr Verbrennungswärme je kg Sauerstoff freigesetzt wird und daß infolgedessen weniger Sauerstoff erforderlich ist, um den Wärmebedarf des Generators zu decken.
Das Entfernen von Halbkoks hat ferner einen günstigen Einfluß auf den spezifischen Heizwert des Produktgases (gemessen in kj/m3 für trockenes Gas bei 21°C und Atmosphärendruck). Das Brenngas wird im Generator in der Hauptsache durch Ent- und Vergasung des organischen Abfallanteils und durch Oxidation des Halbkokses zu Kohlenmonoxid erzeugt. Die Ent- und Vergasungsreaktion setzt ein Brenngas frei, das einen spezifischen Heizwert von ungefähr 14 600 bis 18 800 kl/m3 hat. Das durch die Oxidation des Halbkokses gebildete Kohlenmonoxid hat einen spezifischen Heizwert von ungefähr 11 600 kj/m3. Die durch Em- und Vergasung sowie durch Oxidation des Halbkokses erzeugten Gase vereinigen sich und verlassen den Generator als Produktgas, dessen spezifischer Heizwert zwischen den Werten für die Gase liegt, die auf jeden der beiden Mechanismen zurückzuführen sind. Durch das Entfernen von Halbkoks aus dem Generator wird die Menge des sonst durch die Halbkoksoxidation erzeugten Gases mit niedrigerem spezifischem Heizwert gegenüber dem durch Ent- und Vergasung erzeugten Gas mit höherem spezifischen Heizwert herabgesetzt.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zum Ent- und Vergasen von Abfall, insbesondere Müll, zur Erzeugung eines nutzbaren, CO- und Hs-reichen Gases und biologisch inaktiver fester Rückstände, bei dem Abfall oben in einen Schachtgenerator eingebracht wird, ein sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel unten eingeleitet wird, das organische Material durch Partialoxidation zu einem Produktgas und einem festen Produkt abgebaut wird, wobei Halbkoks gebildet wird, das anorganische Material in flüssigen Zustand überführt wird, das Produktgas oben abgeführt wird, und das flüssige Material unten abgestochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Herabsetzens des Sauerstoffeinsatzes ein Teil des Halbkokses aus dem Generator entfernt, aber so viel Halbkoks im Generator belassen wird, daß damit der Wärmebedarf gedeckt wird, und zwar nach den 2« Maßgaben, daß
DE2723567A 1976-05-26 1977-05-25 Verfahren zum Ent- und Vergasen von Abfall in nutzbares Gas und biologisch inaktive feste Rückstande Expired DE2723567C3 (de)

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DE2723567A1 DE2723567A1 (de) 1977-12-08
DE2723567B2 DE2723567B2 (de) 1979-11-22
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DE2723567A Expired DE2723567C3 (de) 1976-05-26 1977-05-25 Verfahren zum Ent- und Vergasen von Abfall in nutzbares Gas und biologisch inaktive feste Rückstande

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