DE2809082A1

DE2809082A1 - Verfahren zum erzeugen von methanol und gegebenenfalls benzin aus muell, biomasse und/oder klaerschlamm und wasser

Info

Publication number: DE2809082A1
Application number: DE19782809082
Authority: DE
Inventors: Franklin E Conger
Original assignee: Stone and Webster Engineering Corp
Current assignee: Stone and Webster Engineering Corp
Priority date: 1977-05-03
Filing date: 1978-03-02
Publication date: 1978-11-16
Also published as: BR7801644A; JPS53135913A

Description

Verfahren zum Erzeugen von Methanol und gegebenen-
falls Benzin aus lilüll, Biomasse und/oder Klärschlamm und Wasser Die Erfindung betrifft die Müllbeseitigung unter Erzeugung von brauchbarem Brennstoff, d.h., von Methanol und gegebenenfalls Benzin. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen von Methanol und gegebenenfalls Benzin aus (a) dem bei der Pyrolyse bzw. der Vergasung von Müll, Biomasse und/oder Klärschlamm anfallenden Abgas (Pyrolysegas) und (b) durch Wasserzersetzung erzeugtem Wasserstoff.
In der ganzen Welt besteht ein Bedürfnis nach der Einsparung von Brennstoff und nach der Schaffung von Verfahren zum Erzeugen von Brennstoff, der für die Energieerzeugung geeignet ist. Erdgas ist knapp, und der Heizölbedarf nimmt weiter zu. Das Problem wird noch dadurch verschärft, dass gegen Kohlenbergwerke, Kernkraftwerke, Wasserkraftwerke und küstennahe Ö1- und Gasbohrungen Einwände aus Gründen des Umweltschutzes erhoben werden.
Aus Gründen des Umweltschutzes und der Volksgesundheit muß ferner für eine Müllbeseitigung gesorgt werden, bei der keine Schadstoffe in die Umwelt gelangen. Da in der Nähe großer Städte kein Land für Müllkippen zur Verfügung steht und es beabsichtigt ist, das Verbringen von Müll ins Meer zu verbieten, besteht ein Bedürfnis nach magen zum Aufarbeiten von Müll.
us diesen Gründen befaßt man sich derzeit viel mit dem Umweltschutz und mit der Energieeinsparung. Dabei hat man im allgemeinen angenommen, dass die Forderung nach Umweltschutz und die Forderung nach Energieeinsparung einander zuwiderlaufen. Für den Umweltschutz muß Brennstoff im allgemeinen in einen solchen Zustand gebracht werden, dass bei seiner Verbrennung möglichst wenig Schadstoffe in die Umwelt abgegeben werden. iispielsweise arbeitet man derzeit mit viel Mühe und Aufwand an Verfahren zum Erzeugen eines sauber verbrennbaren Brennstoffes durch Vergasen von Kohle.
Methanol ist ein sauber verbrennbarer Brennstoff, der derzeit fast ausschließlich t s Erdgas durch die Teiloxidation des darin enthaltenen Methans mit Wasser erzeugt wird. Dieses Ausansmaterial für die ethnolerzeugung wird aber in der Bundesrepublik Deutschland nicht mehr lange zur Verfügung stehen, weil schon jetzt nicht genug Erdgas für andere Zwecke vorhanden ist.
Für die Beseitigung von Müll, Biomasse und/oder Klärschlamm sind schon zahlreiche Einrichtungen bekannt, insbesondere Öfen zum Verbrennen von Müll, Biomasse und Klärschlamm bei unterschiedlichen Temperaturen. Zahlreiche Verbrennungsöfen sind so konstruiert, dass bei der Verbrennung möglichst wenig Kohlenmonoxid anfällt, weil dieses Gas giftig ist.
In einem bekannten System zum Vergasen von organischem Gut, wie Kohle, Papier, Holz, Müllfeststoff usw. durch oxidierende Pyrolyse wird das Behandlungsgut auf hohe Temperatur erhitzt, wobei zu wenig Sauerstoff für eine vollständige Verbrennung vorhanden ist. Infolgedessen fallen schwelgase an, die direkt als Brennstoff oder als Einsatzgut für chemische Synthesen verwendet werden können.
Es ist ferner bekannt, dass durch die Pyrolyse von kohlenstoffhaltigem Gut beträchtliche Mengen Kohlenmonoxid und Wasserstoff erzeugt werden können, die beide als Brennstoffe oder für die Erzeugung von verschiedenen Produkten, wie Methanol, verwendbar sind. En derartiges Verfahren ist in der am 24. April 1973 US-PS 3 729 298 (J.E. Anderson) unter der Bezeichnung "Verfahren und Vorrichtung zur Müllbeseitigung" angegeben.
In der an 6. September 1974 von Mathematical Sciences Northwest, Inc. für die Stadt Seattle angefertigten "Feasibility Study, Conversion of Solid Waste to Methanol or Ammonia" wird zur Gewinnung von Methanol oder Ammoniak aus Müllfeststoffen ein Verfahren vorgeschlagen, in dem das Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltende Abgas eines Pyrolyseofens gereinigt und dann durch katalytische Konvertierung der Wasserstoffgehalt auf Kosten seines Kohlenmonoxidgehalts erhöht wird.
Für die Umwandlung von (vorwiegend aus H2 und C0 mit einen kleinen Prozentsatz C02 bestehendem) Synthesegas ih Methanol sind verschiedene erfahren bekannt, darunter das ICI-i#thanolverfahren. Zu den neueren bekannten Verfahren gehört beispielsweise ein Verfahren zum Erzeugen von Methanol in der fliissigen Phase. Dieses Verfahren ist in einem im August 1976 von Chem Systems Inc.
herausgegebenen, für das Electric Power Research Institute angefertigten Bericht mit der Bezeichnung "Liquid Phase Ivqethanoltt beschrieben. In diesem Verfahren wird in dem Reaktor für die Flüssigphasenreaktion eine Dreiphasen-Wirbelschicht erzeugt, indem das Gas (112, CO und C02) und eine indifferente Flüssigkeit unter Bildung einer Wirbelschicht im Gleichstrom aufwärts durch den Katalysator treten. Dabei wird an dem Katalysator-das Gas exotherm zu Produkten umgesetzt, die unter den im Reaktor herrschenden Bedingungen in der Gasphase bleiben.
Die flüssige Phase dient (1) zum Verwirbeln des Katalysators und (2) zur Aufnahme der durch die exotherme Methanolerzeugungsreaktion CO + 2H2 =GH30 erzeugten Wärme.
Ein Verfahren zum Erzeugen von Benzin aus Methanol ist in der am 21. Dezember 1976 ausgegebenen US-PS 3 998 899 (Daviduk) angegeben. ~'~( # Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines umweltfreundlichen Verfahrens zum Erzeugen eines sauber verbrennbaren Brennstoffs, insbesondere von Methanol und gegebenenfalls Benzin, aus Müll, Biomasse und/oder Klärschlamm.
Eine Aufgabe der Erfindung ist außerdem die Verwendung von Müll, Biomasse und/oder Klärschlamm zum Erzeugen eines Ausgangagiltes für die Erzeugung von Methanol und gegebenenfalls von Benzin.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens, in dem durch die pyrolyse von Müll, Biomasse und/oder Klärschlamm gewonnene järmeenergie als solche und/oder nach Uberführung in elektrische Energie zur Zersetzung von Nasser verwendet wird und die bei der Pyrolyse des lIülls in Form von Kohlenmonoxid und Wasserstoff anfallenden Nebenprodukte zusammen mit dem bei der Zersetzung von Wasser anfallenden Wasser stoff zum Erzeugen von Methanol verwendet werden Eine Aufgabe der Erfindung besteht ferner in der Schaffung eines Verfahrens, in dem der bei der Spaltung von Wasser anfallende Sauerstoff zur Unterstützung der Pyrolyse von Müll unter Bildung eines Abgases verwendet wird, das einen niedrigen Stickstoffgehalt hat und daher gut zum Erzeugen von Methanol verwendet werden kann.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht ferner in der Schaffung eines Verfahrens, in dem ein Teil der Wärneenergie, die bei der stark exothermen Umsetzung von Methanol in Benzin anfällt, als solche und/oder nach Umwandlung in elektrische Energie zum Zersetzen von sser verwendet oder mitverwendet wird.
Die Erfindung hat ferner die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, in dem bei der Müllverbrennung die Bildung von Kohlenmonoxid nicht wie sonst üblich unterdrückt und in dem das gebildete Kohlenmonoxid als Einsatzstoff für die Methanolerzeugung verwendet wird.
Außerdem ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein integriertes System zu schaften, in dem lvlüll, Biomasse und/oder Klärschlamm mit minimalen Sauerstoffnengen verglast und dabei ein Abgas erzeugt wird, das direkt als Brennstoff, aber auch als Synthesegas für die Erzeugung von Chemikalien und/oder Methanol und gegebenenfalls Benzin verwendet werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines integrierten Systems zur Beseitigung von Müll, Biomasse und/oder Klärschlamm, wobei mehr Energie erzeugt wird als das System selbst verbraucht.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der direkten Erzeugung von destilliertem Was er oder in der Verwertung von in dem System anfallender Abwärme oder mechanischer Energie zum Erzeugen von zersetzendem, destilliertem Wasser.
Zur Lösung dieser Aufgaben schafft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen von Methanol aus Müll, Biomasse und/oder Klärschlamm und Wasser, wobei das erzeugte Methanol zu Benzin weiterverarbeitet werden kann.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine übliche Vergasung von Müll oder Biomasse mit einer endothermen Zersetzung von Wasser kombiniert, wobei Kohlenmonoxid und Wasserstoff erzeugt werden, die dann als Einsatzstoffe für die Methanolerzeugung verwendet werden.
Müll oder Biomasse wird einem üblichen Vergasungsofen zugeführt, der zunächst mit Brennstoff geheizt wird.
Das bei der i#llvergasung anfallende Abgase enthält u.a.
Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff, sowie Abwärme. Das Kohlenmonoxid und der Wasserstoff eren abgetrennt. Ein Teil des Kohlendioxids wird einem Konvertierungsreaktor zugeführt, in dem das Kohlendioxid und heißer Kohlenstoff zu zusätzlichem Kohlenmonoxid umgesetzt werden. Das Kohlenmonoxid und der Wasserstoff werden dann einem üblichen Methanolerzeuger zugeführt.
Gleichzeitig wird wasser in einem Wasserzersetzer zu Wasserstoff und Sauerstoff zersetzt, wobei Abwärme zugeführt wird, die bei der Müllverbrennung und bei der Erzeugung von Methanol und gegebenenfalls von Benzin anfällt. Durch Zersetzung von Wasser gewonnener Sauerstoff wird zur Erhöhung der Vergasungstemperatur bei der Müllvergasung und für andere Zwecke verwendet. Der bei der Zersetzung des Wassers gewonnene Wasserstoff wird zusammen mit dem Kohlenmonixid und dem Wasserstoff, die im Abgas der Müllvergasung enthalten sind, einem Methanolerzeuger zugeführt.
Ein Teil des erzeugten Methanols kann zu Benzin weiterverarbeitet werden.
Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. In diesen ist in den Figuren 1A und 1B das erfindungsgemäße Verfahren schematisch erläutert.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Müll oder Biomasse oder Klärschlamm in einem Ofen 2 vergast und wird das dabei erhaltene Abgas, das Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Kohlendioxid und andere Substanzen enthält, zusammen mit dem in einem Wasserzersetzer 4 gewonnenen Xiasserstoff in einem Methanolreaktor 6 zum Erzeugen von Methanol verwendet. Dieses kann in einem Benzinerzeuger 8 zu Benzin weiterverarbeitet werden. Es sind ferner Einrichtungen 9 und 70 zum Erzeugen von destilliertem Wasser vorgesehen.
Für die Verarbeitung von Müllfeststoffen zu Methanol sind zzei Verfahrensschritte erforderlich. Zunächst werden die I;üllfeststoffe in einem Purox-Ofen der Union Carbide Corporation (U#-PS 3 729 298; Anderson) durch oxydierende Pyrolyse vergast, wobei ein Gemisch von Kohlenmonoxid, lasserstoff, Methan und Kohlendioxid erzeugt wird. An diese Vergasung schließt ein chemisches Verfahren an, in dem die in dem Einsatzgas (CO, H2, C02, CH4) enthaltenen Kohlenstoff-Wasserstoff- und Sauerstoffatome zu dem Methylalkoholmolekül (CH30H) vereinigt werden.
Dem Vergasungsofen 2 sind eine Brbehandlungsanlage 10 und ein Zrratsbehälter 12 vorgeschaltet. Der Ofen 2 wird über die Leitungen 16, 18 und 20 mit vorbehandeltem Müll, Zündbrennstoff und Sauerstoff gespeist. Sauerstoff wird dem Vergasungsofen 2 in einer solchen Menge zugeführt, dass die Verbrennungsleistung 1/10 der Verbrennungsleistung bei vollständiger Verbrennung beträgt und das Abgas des Ofens 2 möglichst wenig Stickstoffoxide enthält.
In dem Jasserzersetzer 4 werden der Sauerstoff für den Müllvergasungsofen 2 und ein Teil des V#Tasserstoffs für den Methanolerzeuger 6 erzeugt. In dem vorliegenden System wird zum Zersetzen von Wasser eine kombinierte elektrolytische, thermische und chemische Anlage der Westinghouse Electric Corporation verwendet. Der Wasserzersetzer wird über eine Leitung 22 mit destilliertem Wasser, über eine Leitung 24 mit Schwefel, über eine Leitung 74 mit Gleichstrom und über eine Leitung 28 mit in dem Gesamtsystem selbst erzeugter Wärmeenergie gespeist.
Eine ausführliche Beschreibung des Iliestinghouse-Verfahrens ist in der Veröffentlichung "Nuclear Driven Mater Decomposition Plant for Hydrogen Production" von Parker und Mitarbeitern in den Eleven Intersociety Energy Conversion :Blgineering Conference Proceedings (12. bis 17. September 1976) enthalten.
Der Methanolerzeuger 6 ist von üblicher Art und arbeitet nach dem ICI-Niederdruck-Methanolerzeugungsverfahren oder dem in flüssiger Phase durchgeführten Methanolerzeugungsverfahren der Chem Systems, Inc.. Über die Leitung 30 werden dem methanolreaktor 6 .Jasserstoff und Kohlenmonoxid, sowie kleine Mengen Kohlendioxid zugeführt. In dem Methanolreaktor 6 wird technisch reines Methanol erzeugt, das über die Leitung 34 an den Benz inerzeuger 8, über die @eitung 112 an den Methanolbehälter 114 und über die Leitung 36 an einen Methanolverbraucher abgegeben werden kann. Über die Leitung 82 wird Wärmeenergie von dem Methanolerzeuger 6 an einen Turbogenerator 84, eine Einrichtung 9 zum Erzeugen von destilliertem Wasser, ein Thernionikelement 68 und den Wasserzersetzer 4 abgegeben.
In dem Benzinerzeuger 8 wird Methanol nach dem Mobil-Verfahren zu Benzin mit hoher Oktanzahl weiterverarbeitet.
Eine ausführliche Beschreibung dieses Verfahrens ist in der Veröffentlichung von N. Daviduk und Mitarbeitern "Design of a 100 BPD Pilot Plant to Convert Methanol to Gasoline using the Mobil Process' und in der am 21. Dezember 1976 ausgegebenen US-PS 3 998 899 (Daviduk und iv:itarbeiter) enthalten. Die Reaktion in dem Mobil-\Terfahren ist sehr exotherm. Ein Teil der bei der Denzinerzeugung erzeugten Wärmeenergie wird von dem Benzinerzeuger 8 über die Leitung 38 abgegeben und gemäß der 3Erfindung für den Betrieb des Wasserzersetzers 4 und zur Unterstützung der Erzeugung von destilliertem wasser in der Einrichtung 9 und des Betriebes deu Turbogenerators 84 und des Thermionikelements 68 verwendet.
Die dargestellte Ablage umfaßt ferner Einrichtungen zum Reinigen des Gases mit einem üblichen Elektrofilter 76, einem Wasserkondensator 78 und einem Gasreiniger 40, zu dem verschiedene Absorber und Abstreifer gehören. In diesem Gasreiniger wird u.aO Kohlendioxid entfernt. Von dem Elektrofilter 76 werden Rücklauföl und Asche über die Leitung 72 zu dem Vergasungsofen 2 zurückgeführt.
Von dem Kondensator 78 wird Wasser über die beitung 44 abgegeben und wird das trockene Gas über die Leitung 30 an den Gasreiniger 40 abgegeben n dem ein Weil des Kohlendioxids, des Schwefelwasserstoffs und anderer Schwefelverbindungen entfernt wird. Das dem 1Wjethanol reaktor zugeführte Gas enthält noch etwas (1-3%') C02, das die Produktivität des Katalysators erhöht, ohne selbst an der Reaktion teilzunehmen.
Das oben von dem Vergasungsofen abziehende Gasgemisch ist relativ sauber, weil das Gas in dem Vergasungsofen 2 relativ langsam strömt und die in diesem enthaltenen, frischen Müllfeststoffe als Filter wirken. Da die in dem Vergasungsofen anfallende Gasmenge nur ein Zehntel der Gasmenge beträgt, die bei vollsthdiger Verbrennung anfallen würde, und das Gas mit hoher Reinheit anfällt, kann das Gasgemisch leichter gereinigt werden als das abgas der üblichen Müllverbrennungsöfen.
In dem Gasreiniger 40 werden überschüssiges Kohlendioxid entfernt und werden Schwefelwasserstoff und andere Schwefelverbindungen von dem trockenen Gas nach dem Selexol-Verfahren in einer Folge von '-tbsorptionsschriten abgetrennt. Das gereinigte Gas enthält höchstens 0,5 ppm Schwefel. Der nach dem Selexol-Verfahren abgetrennte Schwefelwasserstoff wird in einer Schwefelwasserstoff-Verarbeitungseinrichtung 58, beispielsweise einem Stetford-Reaktor behandelt, in dem der Schwefelwasserstoff zu elementarem Schwefel oxidiert wird. Der elementare Schwefel wird über die Leitung 24 zu dem vasserzersetzer 4 zurückgeführt.
Bekanntlich ist der Katalysator für die Methanolsynthese gegenüber dem Vorhandensein von Shwefelverbindungen sehr empfindlich und genügt das Auswaschen des H2S aus dem Gas gewöhnlich nicht zum Schutz des Katalysators für die Methanolsynthese. Daher muß das Gas durch eine Nachreinigung von restlichem H2S befreit werden. Zu diesem Zweck wird das Gas in dem Gasreiniger 40 nach der Selexol-Behandlung durch drei hintereinandergeschaltete htgiftungskammern (guard chambers) geführt. In der ersten dieser Stgiftungskammern werden ungesättigte Verbindungen hydriert. In der zweiten Entgiftungskammer werden alle Schwefelwasserstoffspuren beseitigt. In der dritten Ehtgiftungskammer werden alle Chlorverbindungen beseitigt.
Aus dem trockenen Gas entferntes Kohlendioxid wird in einem Konvertierungsreaktor 50 zu Kohlenmonoxid für den Methanolreaktor 40 konvertiert, indem das Kohlendioxid über heißen Kohlenstoff geführt wird.
Der Konvertierungsreaktor 50 wird über die Leitung 52 mit Kohlendioxid nd über die Leitung 54 mit heißem Kohlenstoff gespeist und gibt über die Leitung 56 Kohlenmonoxid an die Gasleitung 30 ab.
Das vorliegende System enthält auch eine Einrichtung 70 für die Erzeugung von destilliertem Wasser und von Gleichstrom für den Wasserzersetzer 4 unter Verwertung von in dem System anfallender Energie. In dem Methanolerzeuger 6 und dem Benzinerzeuger 8 anfallende Wärmeenergie wird in der Einrichtung 9 zum Erzeugen von destilliertem Wasser verwendet, das über die #eitungen 86 und 22 an den asserzersetzer 4 abgegeben wird. Von dem Methanolerzeuger 6 und dem Benzinerzeuger 8 wird Wärmeenergie über die Leitungen 38 bzw. 82 an das Thermionikelement 68 abgegeben, das an seinem kalten Ende mit Kühlwasser gespeist wird, welches das Thermionikelement 68 kühlt und dabei zum Teil verdampt. Der Dampf wird in einem üblichen Wärmeaustauscher kondensiert, der mit zusätzlichem Kühlwasser gespeist wird.
Der in der Einrichtung 70 erzeugte Gleichstrom wird von dem Thermionikelement 68 über die Leitung 74 an den Wasserzersetzer 4 abgegeben. Das infolge der Kühlung des kalten Endes des Thermionikelements 68 erzeugte destillierte Wasser wird über die Leitung 22 dem Wasser zersetzer 4 zugeführt.
Gleichstrom wird ferner von dem Thermionikelement 104 erzeugt, das mit auf hoher Temperatur befindlicher Wärmeenergie gespeist wird, die im unteren Teil des Vergasungsofens 2 anfällt. Das Thermionikelement 104 gibt Gleichstrom über die Leitung 102 an den 'lasserzersetzer 4 ab. Die Energie für den Betrieb -;Jas#erzersetzers wird zum größten Teil in dem System selbst erzeugt.
Ein Teil der Wärmeenergie des in der Leitung 30 strömenden Gases wird in einem Turbogenerator 60 verertet, dessen mit Ammoniakdampf als trbeitsmittel betriebene Turbine einen Generator 94 antreibt, der über die beitungen 88 und 74 Gleichstrom an den Wasserzersetzer 4 abgibt.
In dem Methanolerzeuger 6 und tem inzinerzeuger 8 anfallende Wärmeenergie kann über die Leitungen 82 und 92 bzw. die #eitungen 38 und 96 der Dampfturbine des Turbogenerators 84 zugeführtierden9 in dem in üblicher Weise Gleichstrom erzeugt wird. Dieser wird über die Leitungen 108, 110 und 74 dem Wasserzersetzer 4 zugeführt.
Das in der Leitung 30 strömende, gereinigte Gas besitzt einen Heizwert und kann daher gegebenenfalls in oder in der Nähe einer erfindungsgemäßen Anlage als Brennstoff verwendet werden. Ein als Brennstoff zuverwendender Teil des in der Leitung 30 strömenden, gereinigten Gases wird verdichtet und dann in der Gasturbine des zur Erzeugung elektrischer Energie dienenden Mrbogenerators 72 verbrannt. Das Abgas dieser Gasturbine ist mehr oder minder mit dem Abgas vergleichbar, das in dieser turbine anfällt, wenn sie mit Erdgas betrieben wird. Von dem Turbogenerator 72 wird Gleichstrom über die Leitungen 110 und 74 an den Wasserzersetzer 4 abgegeben.
Weitere Wärmeenergie wird von der Schlacke gewonnen, die von dem Vergasungsofen 2 über die Leitung 98 abgegeben wird. Der Schlacke wird Wärmeenergie durch ein ärmeaustauschmittel entzogen, das in der geschlossenen Leitung 97 im Kreislauf durch die kalte Seite des Wärmeaustauschers 95 und die heiße Seite des Wasserzersetzers 4 strömt.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Zunächst wurde der Vergasungsofen mit 100 t feuchtem müll beschickt, der im angelieferten Zustand folgende Zusemmensetzung hatte: Gew.% Gew.% Feuchter Müll oder t oder t Papier und Papierprodukte 46,6 C 24,4 Kunst#toffprodukte 5,0 H 3,2 Stickstoff 0,4 0 24,0 Schwefel 0,1 N 0,4 Eisen ,0 S 0,1 Aluminium 0,4 Fe 6,0 Glas 8,0 Al 0,4 Asche 8,5 Glas 8,0 Taster 25,0 Asche 8,5 100,0 Wasser 25,0 100,0 Zur Pyrolyse des Mülls bei 164900 wurden von dem Wasserzersetzer 4 20 t Reinsauerstoff über die Leitung 20 an den Vergasungsofen 2 abgegeben.
Das durch die Pyrolyse in dem Ofen 2 erzeugte, nasse Gas trat bei 9300 über die Leitung 30 aus dem Ofen 2 aus und hatte einen heizwert von 11 184 J/dm3. Es hatte beim Austritt aus dem Ofen 2 in die Leitung 30 folgende Zusammensetzung: Nasses Gas Vol.% t H2 18,85 1,7555 CO 29,89 38,959 C02 8,97 18,366 CH4 2,09 1,558 C2H2 0,518 0,627 C2H4 0,458 0,597 C2H6 0,060 0,083 H2S 0,067 0,106 N2 0,307 0,40 H20 38,79 32,229 Öle 5,0 HC1 0,29 andere Wasserlösliche 091 Xbstanzen ' Flugasche 100,00 100,88 Das Öl und die Flugasche werden in dem üblichen Elektrofilter 76 entfernt. In der Dampfturbine des Turbogenerators 60 wurde dem nassen Gas ein Teil seiner Wärmeenergie entzogen und verwertet und das Gas auf eine für die darauffolgenden Verfahrensschritte geeignete Temperatur abgekühlt. In dem Wasserkondensator 78 wurden Wasser und wasserlösliche Stoffe von dem nassen Gas entfernt: Wasser und wasserlösliche Stoffe (angenommene Formel für die Gew.% wasserlöslichen Stoffe: CH3COOH) H¢.n, 0,9 0,29 andere wasserlösliche Stoffe 2,9 0,91 Wasser 96,2 30,5 100,0 31,7 Das aus dem Wasserkondensator 78 austretende, trockene Gas hatte folgende zusauensetzung: Trockenes Gas Gew.% t H2 28,94 1,755 CO 45,91 38,959 C02 13,78 18,366 CH4 3,21 1,558 C2Hx 1,59 1,307 H2S 0,10 0,106 N2 0,47 0,40 H20 6,00 3,276 100,00 65,727 Das aus dem Kondensator 78 ausgetretene Gasgemisch wurde über die Leitung 30 dem Gasreiniger 40 zugeführt, in dem etwa 13,366 t Kohlendioxid aus dem Gas entfernt wurden (in dem Gasgemisch verblieben etwa 5 t Kohlen dioxid) und in dem der Gesamtgehalt an H2S (0,106 t) entfernt wurde. Ein Teil des in dem Gasreiniger 40 entfernten Kohlendioxids wurde dem Konvertierungsreaktor 50 zugeführt, der 3 t Kohlenmonixid über die Leitung 56 in die zu dem Metbanolerzeuger 6 führende Leitung 30 abgab. Der Rest des entfernten C02 ist von hoher Rein heit und verkäuflich. Von dem Wasserzersetzer 4 wurde über die Leitung 5 so viel Wasserstoff in die Leitung 30 abgegeben, dass das 112:CO-Molverhältnis in dem Einsatzstoff für den Methanolerzeuger mindestens etwas höher war als 2:1. Zu diesem Zweck wurden 4,377 t Wasserstoff über die Leitung 5 in die Leitung 30 abgegeben. Das über die Leitung 30 dem Methanolerzeuger 6 zugeführte Gas hatte folgende Zusammensetzung: Gereinigtes, trockenes Gas t H2 6,132 CO 41,959 C02 5,0 CH4 19558 O2Hx 1,307 N2 O 40 H20 3,28 59 634 Die vorstehenden Mengen wurden erhalten, wenn aus der Leitung 30 keinGas für den Gasverdichter und Turbogenerator 72 abgezogen wurde und dieser nicht arbeitete.
Wenn der Gasverdichter und Turbogenerator 72 arbeitet, erhält man andere Mengen und gibt man einen Teil des von dem Gasreiniger abgegebenen Abgases mit einem Heizwert von lll84J/dm3 über die Leitung 98 an den Gasverdichter und Turbogenerator 72 ab, in dem pro t des ihm zugeführten, gereinigten trockenen Gases 40 kW Gleichstromenergie erzeugt wird.
Das dem Methanolerzeuger 6 zugeführte, trockene Gas enthielt noch kleine Mengen (1-3%) Kohlendioxid, das die Produktivität des Katalysators erhöht, aber nicht selbst an der Reaktion teilnimmt.
In dem Flüssigphasen-Methanolerzeuger 6 der Chem Systems, Inc. wurden in einem Blrchgang bei 7,6 bar und 2500C 40% des CO-Einsatzes umgesetzt. Die bei der exothermen Reaktion in dem Methanolerzeuger anfallende wärme wurde von der Flüssigkeit als fühlbare Wärme aufgenommen und wurde teilweise in dem Methanolerzeuger zur Verdampfung von Flüssigkeit verbraucht und teilweise zur Erzeugung von überhitztem Damp von 27,6 bar und 3270C verwendet, der (a) über die Leitungen 82 und 92 der Dampfturbine des Turbogenerators 84 zur Stromerzeugung und (b) über die Leitungen 82 und 28 dem Wasserzersetzer 4 zugeführt wurde. Durch Kondensation der Kopfgase des Methanolerzeugers 6 wurden Methanol und Wasser gewonnen und wurde ferner verdampfte Flüssigkeit gewonnen, die zu dem Methanolerzeuger 6 zurückgeführt wurde. le Hauptmenge wurde zur Temperaturregelung im Kreislauf durch einen Wärmeaustauscher geführt Nicht umgesetztes Synthese gas wurde zum Teil zu dem Methanolerzeuger zurückgeführt und zum Teil direkt verbrannt, (a) zum Erzeugen von elektrischer Energie für den i'asserzersetzer 4 und (b) zum Erzeugen von Wärme für den Wasserzersetzer 4o

Claims

Patentarlspriiche: erfahren zum erzeugen von Methanol aus Müll, biomasse und/oder Klärschlamm, dadurch gekennzeichnet, dass (a ) Müll, Biomasse und/oder Klärschlamm in einem Ofen durch Pyrolyse und Oxidation vergast wurden, (b) aus dem Vergasungsofen ein Kohlenmonoxid und wasserstoff enthaltendes Abgas abgezogen wird, (c) Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff zersetzt wird, (d) durch die Zersetzung des Wassers erzeugter Sauerstoff dem Vergasungsofen zugeführt wird, (e) Kohlenmonoxid und i.'asserstoff aus dem Abgas des Vergasungsofens einem Methanolerzeuger zugeführt werden und (f) in dem Methanolerzeuger aus dem ihm zugeführten Kohlenmonoxid und ~7asserstoff ethanol erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d@ss aus dem Abgas des Vergasungsofens ein Teil des darin enthaltenen Kohlendioxids entfernt und in Kohlenmonoxid umgewandelt und dieses ebenfalls dem Methanolerzeuger zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff und der Sauerstoff in einem Wasserzersetzer erzeugt werden, in dem die Zersetzung des Wassers durch die Anwesenheit von Schwefel begünstigt wird, dass von dem Vergasungsofen Wärme für den Betrieb des @asserzersetzers an diesen abgegeben wird und dass aus dem abgas des Vergasungsofens Schwefel gewonnen und @em Wasserzersetzer zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gek nnzeichnet, dass von dem Methanolerzeuger Wärme energie an den ,lasserzersetzer fiir den Betrieb desselben abgegeben wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer exothermen reaktion @enzin aus dem Methanol erzeugt wird, und dass bei der exothermen Reaktion zur ßenzinerzeugung anfallende ärme einem Thermionikelement zugeführt wird, d;~ss zum Erzeugen von Gleichstrom dient, der dem Wasserzerleger für den betrieb desselben zugeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 1 durch gekennzeichnet, dass in einer exothermen Reaktion Benzin aus dem Methanol erzeugt wird, und dass bei der exothermen Reaktion zur Benzinerzeugung anfallende Wärme einem Thermionikelement zugeführt wird, dass Abwärme von dem Thermionikeierneiteiner Einrichtung zum Erzeugen von destilliertem Wasser für den Betrieb derselben zugeführt wird und dass das destillierte Wasser dem Wasserzersetzer zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Abgas des Vergasungsofens entzogene ärmeenergie in einer mit Dampf betriebenen ~#ärmekraftmaschine zum Erzeugen mechanischer Energie verwendet wird, dass die mechanische Energie zum Antrieb eines Gleichstromgenerators verwendet wird und dass der wriassererzeuger von dem Gleichstromgenerator mit Gleichstrom gespeist wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Abgase des Vergasungsofens in einer Einrichtung, die einen Gasverdichter und einen Turbogenerator besitzt, verbrannt werden und dass von dem Turbogenerator erzeugter Gleichstrom dem Wasserzersetzer zugeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der exothermen Reaktion zur Methanolerzeugung anfallende Yfärmeenergie an ein Thermionikelement abgegeben und dass in dem Thermionikelement erzeugter Gleichstrom dem Wasserzerleger zugeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der in dem Vergasungsofen anfallenden ärmeenergie einem Thermionikelement zugeführt und dass in dem Thermionikelement erzeugter Gleichstrom dem Wasserzerleger zugeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der exothermen Reaktion zur Methanolerzeugung anfallende Wärme energie an einen Turbogenerator abgegeben wird, der eine Dampfturbine besitzt und dass der Wasserzerleger von dem Turbogenerator mit Gleichstrom gespeist wird
12. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der exothermen Reaktion zur Benzinerzeugung anfallende ärmeenergie an einen Turbogenerator abgegeben wird, der eine Dampfturbine besitzt.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der in der exothermen Reaktion zur Methanolerzeugung anfallenden Wärmeenergie an ein Thermionikelement abgegeben wird und dass in dem ThermYnikelement erzeugter Gleichstrom dem Wasserzerleger zugeführt wird.