DE3048320C2 - Verfahren und Vorrichtung zur kombinierten Erzeugung von hochwertigen Pyrolyseölen, Biokohle und Generatorgas aus organischen Rohstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Gattungsteil des Patentanspruchs 1 und auf Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.

Die Gewinnung von Energie aus biologischen Rohstoffen, insbesondere organischen Abfällen aller Art, wie sie in der Landwirtschaft in großen Mengen anfallen, aber auch Abfallprodukten der Forstwirtschaft, beispielsweise Ästen, Laub, Baumrinde gewinnt im Zeichen der Energieverknappung bisher üblicher fossiler Energiequellen immer größere Bedeutung.

Es ist aus der Vergangenheit unter anderem bekannt, gehäckseltes Holz in sogenannte Holzreaktoren zu vergasen und das Generatorgas zum Betreiben von Motoren zu benutzen, und es ist auch ganz allgemein bekannt, bioenergetische Materialien in Silos von oft erheblicher Dimensionierung zu speichern, um sie von hier irgendeiner Weiterverarbeitung zuführen zu können.

Ein luftdichter Sacksilo ist beispielsweise aus dem DDR-Patent 47 702 bekannt. Dieser Sacksilo zur Lagerung von Zement liegt auf einem trichterförmigen Gc-

to stell auf und wird pneumatisch entleert, das heißt seine Form paßt sich nicht an den jeweiligen Füllzustand an und unterstützt nicht die Austragung, was für leichtere sperrigere Güter wichtig ist. Bei einem weiteten bekannten Sacksilo (DE-OS 15 31 920) ist keine Luftdichtigkeit vorgesehen. Seine Sackwandungen werden mittels einer Hubeinrichtung entsprechend dem Füllstand hochgehoben, was vorrichtungsgemäß einen erheblichen Mehraufwand bedeutet und seine zuverlässige

Kunktionsfahigkeit beeinträchtigt.

Reaktoren für den hier interessierenden Zweck sind mannigfaltig bekannt Bei einem Reaktor entsprechend der US-PS 20 88 679 erfolgt die Beschickung mit Rohstoff von unten her, wird aber von dort nicht weiter ins Zentrum des Reaktors geführt. Auch ist in diesem Zusammenhang eine Generatorfeuerung mit zentrisch und senkrecht angeordnetem Zuführungsschacht bekannt (DE-PS 5 57 986), die jedoch nicht für einen Pyrolyse- und Vergasungsreaktor verwendet werden kann, da eine Generatorfeuerung andere Aufgaben und Ziele verfolgt als die hier interessierenden.

Sowohl die Speicherung als auch die Weiterverarbeitung, etwa in Schwel- und Pyrolysereaktoren, als schließlich auch die Kondensation der gewonnenen Gase ist bei den bisher bekannten Verfahren teilweise mit so vielen Schwierigkeiten verbunden oder so wenig praktikabel, daß die Nutzung der Bioenergi·* in diesem Sinne sich bisher noch kaum einer meßbaren Popularität erfreuen kann.

Hier setzt die vorliegende Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, sowohl die Silolagerung organischer Rohstoffe als auch ihre Weiterverarbeitung derart zu verbessern, daß es möglich wird, sowohl ein hochqualiiatives.Generatorgas, Pyrolyseöl und Holzkohleprodukt mit verhältnismäßig geringem wartungsarmen Vorrichtungsaufbau, als auch eine hoch flexibel und dennoch umweltfreundliche Anpassung an wechselnde Betriebsverhältnisse vorzugeben.

Die Lösung dieser Aufgabe wird für die Verfahrensweise durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 und 3.

Zur Durchführung des Verfahrens dient die im Kennzeichen der Unteransprüche 4 bis 11 definierte erfindungsgemäße Vorrichtung.

Dadurch, daß das Silo praktisch durch einen an seinem oberen Ende aufgehängten Sack realisiert wird, bedingt das Eigengewicht der in diesen eingefüllten Biomasse automatisch die Möglichkeit der luftdichten kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Zuführung weiterer Biomasse bei optimaler Verdichtung auch für Biornatcrialicn mit geringem Raumgewicht, wie Stroh oder dergleichen, und bei optimaler Abführungsmöglichkeit aus dem unteren Bereich des Silosackes sowohl im kontinuierlichen als f.uch im diskontinuierlichen Betrieb. Der dem Silosack nachgeschaltete und deshalb funklionsmäßig mit diesem eine in sich geschlossene Einheit bildende Schwel- und Pyrolysereaktor ermöglicht bei Verarbeitung auch nasser Rohmasse eine besonders vorteilhafte Vergasung und kontinuierliche Ascheabführung ohne oder mit nur unbedeutenden Schlackeantctlcn und die fraktionierte Destillation der im Reaktor gewonnenen Gase führt zu einer äußerst vorteilhaften Aufteilung beliebig fein vorgebbarer Fraktionen, ohne daß hierfür ein erheblicher technischer Aufwand für die erforderliche Vorrichtung notwendig ist.

Die beiliegenden Zeichnungen sollen die vorliegende Erfindung anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispicls einer Vorrichtung, die der Durchführung der Verfahrensweise dient, näher erläutern, wobei die Vorrichtung zur Speicherung und Gewinnung der Bioenergie durch Weiterverarbeitung organischer Rohstoffe aller ArI aus sowohl einzeln verwendbaren als auch in der vorliegenden oder einer anderen Form hintereinander schaltbarcn Einrichtungen besteht, wie hier dem Silosack, dem Schwel- und Pyrolysereaktor, einer Batterie von Druckkondensatoren und einem Zentrifugalverdampfer sowie einer Gas-Luft-Mischeinrichtung.

Die nachfolgend beschriebene Verfahrensweise umfaßt sowohl Pyrolyse-, Vergasung- und Verbrenn ungsvorgäiige gleichzeitig.
Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Obersichtsbild der Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig.2 eine stark vereinfachte Seiten- und Längsdarstellung des Sacksilos:

Fig.3 eine vorteilhafte Ausführungsform eines Schwel- und Pyrolysereaktors schematisch im Schnitt;

Fig.4 eine aus drei Batterieeinheiten bestehende Kondensationseinrichtung zur fraktionierten Kondensation des Gases und

F i g. 5 ein Ausführungsbeispiel eines Zentrifugalverdampfers im Schnitt vereinfacht dargestellt.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Behälter oder Gebäudeteil, in dem ein Silosack 100 aufgehängt ist, aus dem diesem Silosack nachgeschalteten Schwel- und Pyrolysereaktor 200, dem das Biomaterial aus dem unteren Bereich des Silosackes 100 über eine Förderschnecke mittig zugeführt wird und hierbei über ein zentrales Rohr von unten kommend in den Reaktor gedrückt wird, und aus einer Reihe von Druckkondeniatoren 300, mittels derer eine fraktionierte Kondensation der im Reaktor 200 anfallenden Gase möglich ist, sowie schließlich aus dem Zentrifugalverdampfer 400.

Die einzelnen Einrichtungen der Vorrichtung nach F i g. 1 zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens werden in den F i g. 3 bis 6 nachfolgend näher beschrieben.

In Fig.2 ist in der linken Hälfte der Silosack 100 schematisch in seiner Seitenansicht und in der rechten Hälfte in Längssicht dargestellt, und zwar im Schnitt etwa entlang der senkrechten Mittellinie. Wie ersichtlich, erfolgt die Sackaufhängung 112 über eine Stange oder dergleichen, die mit ihren Endabschnitten in Lagerungen 113 gehalten wird, welche beispielsweise durch Schienen oder dergleichen realisierbar sind, so daß die Sackaufhängung 112 in vertikaler Richtung über mehrere nicht näher bezeichnete Rollen oder andere Umlenklager mittels eines Gegengewichtes 114 verschiebbar gehalten ist und somit die Höhe der Sackaufhängung 112 und damit die Ausbuchtung oder Formgebung des Silosackes .selbst je nach Füllhöhe veränderlich einstellbar ist.

Der Silosack 100 selbst stellt somit praktisch einen entlang seiner Stirnflächen geschlossenen Schlauch dar, der im aufgepumpten Zustand eine zylindrische Form einnehmen könnte und der im leeren Zustand schlaff herunterhängt, während er im gefüllten beziehungsweise teilgefüllten Zustand im Querschnitt annähernd Tropfenform einnimmt. Der Silosack ist funktionsmäßig ein Bauteil des später beschriebenen Reaktors 200, wobei beide Vorrichtungen über die gleichzeitig als Unterschubbeschickung 214 dienende Förderschnecke 116 verbunden sind. Das Material des so beschaffenen luftdichten Silosackes 100 muß einerseits ^r*o gewählt werden, daß der Silosack auch für Biomaterial mit geringem Raumgewicht, wie beispielsweise Strohhäcksel, zufolge desseti Eigengewicht und des damit auftretenden Seitendruckes der Sackwandungen ausreichend elastisch ist, zum anderen aber auch mechanisch widerstandsfähig genug gegen härtere Materialien, wie beispielsweise Holzsplitter oder dergleichen, ist. Vorteilhaft kann hier ein gummiertes festes Leinengewebe oder ein entspre-

chendes Schichtmaterial aus glasfaserverstärktem oder anderweitig bewährtem Kunststoff sein.

Im oberen stirnseitigen Bereich ist auf der einen Seite des Silosackes 100 ein Einfüllstutzen 119 vorgesehen, der durch eine Verschlußklappe 115 den luftdichten Abschluß des Silosackes 100 sicherstellt, und durch den das organische Rohmaterial eingebracht wird. Diametral gegenüberliegend ist im unteren Bereich der anderen Stirnseite des Silosackes 100 eine öffnung für eine sich durch die gesamte Länge des Silosackes 100 in der dargestellten Weise erstreckende Förderschnecke 116 eingebracht, mittels welcher das im unteren Bereich des Silosackes ausreichend verdichtete Material problemlos ausgetragen werden kann. Die Förderschnecke 116 wird mitteis der Schneckenwelle ί 17 über einen Motor 118 angetrieben, der im kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Betrieb arbeiten kann, wobei eine rückgekoppelte Steuerung R (s. F i g. 1) über ein Deckelsieb im Pyrolysereaktor 200, wie nachfolgend noch näher beschrieben wird, möglich ist.

Die Formgebung des Sackmantels 111 richtet sich jeweils nach der Gleichgewichtsbedingung zwischen Gegengewicht 114 und dem Eigengewicht der innerhalb des Sackmantels 111 befindlichen organischen Rohmaterialien.

Der Sackmantel 111 kann in Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels nach F i g. 2 auch ein doppelwandiger Mantel sein, wobei in den Zwischenraum zwischen den beiden Sackumhüllungen zusätzlich Druckluft eingegeben werden kann, um eine weitere Verdichtung des im Silosack 100 befindlichen Biomaterials, falls gewünscht, vornehmen zu können. Durch die sich selbst regulierende Formgebung des Silosackes 100 kann keine Luft durch den Einführungsstutzen 119 über die Förderschnecke 116 aus dem Silosack ausgetragen werden, wobei die Austragung über die Förderschnecke 116 lastspezifisch erfolgt.

Die Realisierung eines Silos für Biomaterialien, insbesondere solchen von geringem Raumgewicht, ist durch die vorbeschriebene Sackanordnung besonders wirtschaftlich und problemlos, da sowohl Materialbrücken als auch örtliche Verklumpungen oder dergleichen Inhomogenitäten des gespeicherten Biomaterials durch die sich selbstregulierende lastspezifische Dichte vermieden werden.

In F i g. 3 ist der Schwel- und Pyrolysereaktor im einzelnen näher dargestellt Das über die Förderschnecke 116 aus dem Silosack 100 ausgetragene Biomaterial gelangt über den Schneckenförderer 213, der die Verlängerung der Förderschnecke 116 darstellt, im unteren Bereich in ein senkrechtes zentrisch angeordnetes Rohr 214. von dem es oberhalb eines pyramidenstumpfartigen Drehrostes 225 ausgetragen wird.

Der Schv.el- und Pyrolysereaktor 200 setzt sich im wesentlichen aus zwei Behältern, nämlich dem Innenbehälter 212 mit dem genannten Drehrost 225 und dem als Zuführungsschacht dienenden senkrechten Rohr 214 und einem Außenbehälter 211, zusammen. Für den Innenbehälter 212 ist eine übereinandergeordnete doppelte Luftzuführung 215 vorgesehen. Eine Unterdrucksteuerung regelt bei höherer Materialabnahme über den Schneckenförderer 213 die Zufuhr zusätzlicher Luft im oberen Kanalbereich. Wie aus F i g. 3 ersichtlich, erfolgt die Luftzuführung von den dargestellten Rohrstutzen ausgehend über zwei übereinanderliegende Ringräume, was in der Darstellung durch die mit gestrichelter Linienführung angedeuteten Kreise gezeigt werden soll. Infolge dieser Luftzuführung ist die Ascheaustragung über den kegelstumpfförmigen Drehrost 225 von dieser vollständig getrennt, so daß hierdurch ein intermittierender Betrieb oder sonstige Störungen von vornherein ausgeschlossen sind und insbesondere auch die Schlackebildung nahezu vollständig vermieden wird.

Durch die Doppelluftzufuhr 215 wird ein Teil der anfallenden Biokohle verbrannt. Die dabei entstehende Wärme dient zur Pyrolyse des durch die Rohstoffzuführung durch das senkrechte Rohr 214 eingebrachten Materials. Gleichzeitig wird durch den glühenden Koks aus der perforierten Rohstoffzufuhr entweichender Wasserdampf geführt, wodurch sich Generatorgas bildet. Die Pyrolyse findet unter teilweise hydrierenden Bedingungen statt.

Das Drehrost 225 wird im Ausführungsbcispiel miitels eines Motors 216 angetrieben. Es ist jedoch auch ein anderer Antrieb, beispielsweise über eine manuell bctiitigbare Kurbel oder dergleichen möglich. Der Ascheaustrag wird durch die Schräglage des Drehrostes 225 gegenüber der Strömungsrichtung der zugeführten Frischluft erheblich unterstützt. Die durch den Drehrost 225 nach unten fallende Asche wird über die Ascheentnahme 217 abgeführt, was sich insbesondere bei solchen Biomaterialien mit hohem Ascheanteil, wie zum Beispiel Stroh, für den Betrieb der Vorrichtung als äußerst vorteilhaft erweist.

Der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als senkrechtes Rohr 214 ausgebildete Zuführungsschacht für das über den Schneckenförderer 213 zugeführte Biomateriai endet oberhalb des Drehrostes 225 im Innenbehälter 212 des Reaktors oberhalb der Brennzone. Die vertikale Führung des Biomaterials, also das Hochdrücken desselben gegen den vorhandenen Materialdruck im Innenbehälter, wird dadurch erreicht, daß entweder die Förderschnecke 213 unterhalb des Zuführungsschachtes 214 geteilt ist, wobei die beiden Hälften gegenläufig in Drehung versetzt werden, oder daß der Schneckenförderer unterhalb des Zuführungsschachtes so ausgebildet ist, daß er seine Windungsrichtung ändert, also beispielsweise von einer Linkswindung in eine Rechtswindung übergeht oder umgekehrt. Schließlich ist es auch denkbar, dem Zuführungsschacht mit einer geeigneten Bogenkrümmung in den Schneckenschacht übergehen zu lassen, so daß hierdurch die dann unterhalb des Zuführungsschachtes endende Förderschnecke das von ihr geförderte Biomaterial automatisch in das senkrechte Rohr hinein und in diesem nach oben drückt.

Der Zuführungsschacht 214 kann an den Seiten unterhalb des Rostes perforiert ausgeführt sein. Durch diese Lochungen können dann schon im unteren Bereich Pyroiysegase mit einem relativ hohen Wasseranteil entweichen, die durch das Drehrost in die Brennzone gelangen und die Brenntemperatur absenken. Hierdurch kann die Schlackebildung bei einer gleichzeitigen Erhöhung des Vergasungswirkungsgrades zusätzlich weiter verhindert werden. Die seitlichen Perforationen können durch einen Blechring höhenvariabel gehalten werden und hierdurch die Brenntemperatur geregelt werden.

Der beispielsweise als Schwelvergaser arbeitende Reaktor läßt sich so einstellen, daß das entstehende Gas von homogener Zusammensetzung ist, wobei auch lastspezifische Nachteile für Inhomogenitäten in der Gaszusammensetzung vermeidbar sind. Bei reinem Gasbctrieb wird das Biomateria! solange in den Reaktor eingebracht bis der Innenbehälter 212 gefüllt ist, wobei das Material dann an einem oberen höhenverschiebbaren Siebboden 219 anstößt und diesen anhebt. Über einen Hebelmechanismus oder dergleichen läßt sich unter

Einschaltung einer Regeleinrichtung 220 der den Schneckenförderer 213 antreibende Motor rückgekoppelt steuern, also beispielsweise bei Erreichen eines besiimmtcn Füllhöhenstandes abstellen.

Wenn der Reaktor 200 im Mischbetrieb für die Erzeugung sowohl von Gas als auch Biokohle arbeitet, kann die Steuerung über den Siebboden 219 abgeschaltet werden und hierfür eine Regelung über ein Thermoelement 218 erfolgen, das den Motor des Schneckenförderers 213 so regelt, daß im oberen Reaktorteil, also an der Stelle des Thermoelementes 218 stets eine konstante Temperatur gegeben ist.

Der der Zufuhr des Biomaterials auf diese Weise proportionale Gasanfall wird über den Gasauslaß 221 einer nachfolgend noch näher zu beschreibenden fraktionierten Druckkondensation unterworfen. Die anfallende Biokohlc wird aus dem Kohleauslaß 222 ausgetragen.

Dadurch, daß das in den Innenbehälter 212 eingebrachte Biomaterial schon innerhalb des senkrechten Rohres 214 stark vorerhitzt wird und im Reaktor selbst mit hoher Wärme beaufschlagt wird, ist das Material im oberen Reaktorbereich bereits weitgehend verkohlt. An dem heißen Material, das durch die heißen Generatorgase durchströmt wird, spalten sich die meisten entstehenden Teerfraktionen bereits in leichtere Fraktionen auf, so daß nur noch ein sehr geringer Teeranteil in den Kondensator gelangt. Durch die mittige Einführung des ßiomaterials oberhalb der Brer.nzone kann die Feuchtigkeit vorteilhaft entweichen, ohne daß innerhalb der Brennzone durch diese eine Abkühlung erfolgt, was wiederum zu einer weitgehend homogenisierten kleinsiückigen Biokohle, die am Kohleauslaß 222 entnehmbar ist, führt.

Der Raum zwischen dem Innenbehälter 212 und dem Außenbehälter 211 ist auch bei reinem Generatorgasbetrieb mit kleinstückiger Biokohle gefüllt, die die hochsiedenden Teere zurückhält und deren Aufspaltung durch die Generatorabwärme sehr vorteilhaft fördert.

Aus dem Vorstehenden wird deutlich, daß der Reaktor 200 in vorteilhafter Weise sowohl als Generatorgaserzeuger und zur Pyrolyse als auch in Kombination mit der Generatorgaserzeugung eingesetzt werden kann.

Das den Reaktor 200 verlassende Gas wird einer Druckkondensatoreinrichtung zugeführt, die sich als Batterie einer Mehrzahl von untereinander gleichen Battcrieeinheiten darstellt, wodurch eine beliebige Feinfraktionierung des anfallenden Kondensates möglich wird. Die fraktionierte Druckkondensatoreinrichtung 300 wäscht die kondensierbaren Bestandteile des Gases unter Druck aus, wobei bei vorgebbaren Temperaturen uns Kondensat 111 besonderer Weise in einen Radialverdichter eingespritzt wird und sich durch die aus Fig.4 ersichtliche Reihenanordnung der Druck von Batterieeinheit zu Batterieeinheit aufbaut. Durch die Anordnung ergibt sich, daß der bei niedrigen Temperaturen siedende Kondensatanteil in der Batterieeinheit mit dem höchsten Druck ausgewaschen wird, wobei eine Expansionsturbine die letzte Gebläse-Wascheinrichlung antreibt

Im einzelnen ist aus Fig.4, in dem als Ausführungsbcispiel nur drei Batterieeinheiten hintereinander geschallet sind, dargestellt, daß jede Batterieeinheit sich durch einen Behälter kennzeichnet der mit einem Kühlmantel 312 versehen ist, durch den im unteren Bereich auf der einen Seite die Gaszuführung 311 vorgesehen ist.

Im Kopfteil treibt ein Motor 315 eine Radialpumpe an. die die Kondensatflüssigkeit gegen einen Radialverdichter 314 gewissermaßen einen Flüssigkeitsschirm bildend schleudert.

Die Kühlflüssigkeit für den Kühlmantel 312 wird durch ein Regelventil 313 auf einer für die jeweilige Kondensatfraktion optimal einstellbaren konstanten Temperatur gehalten. Die Radialpumpe 316 saugt das Kondensat durch die nicht näher bezeichnete dargestellte Hohlachse aus dem unteren Bereich jeder Batterieeinheit an, woraufhin es im oberen Bereich radial auf die Leitbleche des Radialverdichters aufprallt, so daß die vorhandenen Gase den genannten Flüssigkeitsschirm durchströmen müssen, wobei infolge der Zentrifugalwirkung das Auswaschen vor allem im Bereich höchster Verdichtung vorgenommen wird.

Die jeweilige Kondensatfraktion wird über ein Schwimmerventil 317 jeder Batterieeinheit entnommen, um dann einem Zentrifugalverdampfer 400 zur Aufbereitung zugeführt zu werden. Wie vorstehend erwähnt, sind die Batterieeinheiten der Druckkondensationsvorrichtung 300 untereinander gleich aufgebaut, wobei die letzte Einheit sich von den vorhergehenden jedoch insofern unterscheidet, als diese durch eine Expansionsturbine 318 angetrieben wird, die über ein Drosselventil 319 bei entsprechendem Anströmwinkel in Drehung versetzt wird. Auf diese Weise läßt sich mittels des Drosselventils 319 der Druck innerhalb der Vorrichtung auf einfache Weise regeln. An jeder Kondensatorstufe, also Batterieeinheit, erfolgt eine Kühlung, so daß der gesamte Energieaufwand zur Verdichtung minimal gehalten werden kann. Der stufenweise Druckaufbau von Batterieeinheit zu Batterieeinheit sichert, daß die relativ hoch siedenden Kondensationsanteile bei relativ niedrigen Temperaturen auskondensiert und die relativ niedrig siedenden Bestandteile bei relativ hohen Drücken auskondensiert werden. Diese fraktionierte Druckkondensation ist grundsätzlich für alle Kondensationsvorgänge anwendbar und ermöglicht den Übergang von einer fraktionierten Destillation zur fraktionierten Kondensation, was insbesondere für die pyrolytische Aufarbeitung organischer Rohmaterialien von erheblicher Bedeutung ist.

Die vorstehend genannte Zentrifugalverdampfung wird mittels des Zentrifugalverdampfers 400 (s. F i g. 1) durchgeführt, der im einzelnen in F i g. 5 im Schnitt dargestellt ist. Der Zentrifugalverdampfer 400 destilliert kontinuierlich aus den anfallenden Ölfraktionen die Leichtöle und Mittelöle aus, während die schwereren Öle wieder in die Zuführungsschnecke des Reaktors 200 zurückgeführt werden. Das Kondensat der ersten Batterieeinheit der Druckkondensationseinrichtung 300 wird, wie aus F i g. 5 im Zusammenhang mit F i g. i zu ersehen ist, über eine Axialbohrung einer Achse 411 in den Innenraum des Zentrifugalverdampfers eingepumpt, um im Bereich des Kondensatauslasses 413 und die dort vorgegebene Querbohrung durch die Achse 411 radial an den als Verdampferwandung ausgebildeten Innenmantei 412 des Zentrifugalverdampfers geschleudert zu werden. Um diesen Vorgang möglichst im unteren Bereich des Innenmantels 412 konzentriert zu halten, ist eine Tellerscheibe 414 vorgesehen, mittels der verhindert wird, daß das Kondensat beim Einspritzen bereits in den oberen Bereich des Innenmantels 412 gesaugt wird. Ein überhitztes Einführer des Kondensats beschleunigt den Destillationsvorg^ng. Im Abstand oberhalb der Tellerscheibe 414 endet zentrisch zum Innenmantel 412 ein Dampfabsaugrohr 415, über das die Dampfphase abgesaugt wird, um einem Verdichter 416 zugeführt zu werden, woraufhin der Verdichtete Dampf

in der dargestellten Form in einen Ringraum 417 der Ummantelung des Zentrifugalverdampfers 400 einfließt und dort unter Druck auskondensiert.

Die hierdurch anfallende Kondensationswärme wird über den Innenmantel 412 wieder in den Innenraum übertragen. Eine hohe Drehzahl des über die Achse 411 angetriebenen Zentrifugalverdampfers stellt sicher, daß das Kondensat in einem sehr fein verteilten Sprühregen ständig nach oben gewirbelt wird, was zu einer sehr intensiven Dampfwäsche führt, wobei die am Außenmantel des Zentrifugalverdampfers anfallende dünne Flüssigkeitsschicht ständig abgerissen wird, was die Wärmeübertragung auf den Verdampfer weiter vorteilhaft beeinflußt. Über den Kondensationsauslaß 418 wird das Kondensat dem Zentrifugalverdampfer entnommen.

Die Destillation der im Ringraum 417 anfallenden Fraktion erfolgt bei Unterdruck mittels eines Heizmediums nach dem Prinzip des Wärmetauschers über einen Teil der Rohrleitung 419, wobei bereits geringe Erwärmung genügt, so daß auch sehr empfindliche Fraktionen destillierbar sind. Dadurch, daß die schwereren Fraktionen in den Reaktor zurückgeführt werden und dort erneut aufgespalten werden, ist es nur erforderlich, einen Teil der Leicht- und Mittelöle abzudestillieren, da in den nachgeschalteten Durchläufen die Destillation erneut ausführbar ist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

30

35

40

45

50

S5

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kombinierten Erzeugung von hochwertigen Pyrolyseölen, Biokohle und Generatorgas aus organischen Rohstoffen, beispielsweise pflanzlichen Abfällen aller Art, durch eine Kombination von Vergasung und Pyrolyse, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Rohstoffe proportional zur Gasabnahme kontinuierlich dem kombinierten Pyrolyse- und Vergasungsvorgang zentralsymmetrisch von unten direkt oberhalb der Brennzone zugeführt werden,

daß die Pyrolyse im Gleichstrom von Brennstoff und Gasführung durchgeführt wird, während die Vergasung im Gegenstrom erfolgt,
daß die durch Abwärmenutzung des Gases vor Eintritt in die Pyrolysezone verdampften Wasserbestandteile des organischen Rohstoffs direkt in die Brennzone des Vergasungsprozesses zur Kühlung und Wasserstoffanreicherung geleitet werden,
daß das Rohgas einer mehrstufigen fraktionierenden Druckkondensation unterworfen wird, wobei der Druck stufenweise erhöht wird und in der letzten Stufe weitgehend zurückgewonnen wird, und daß die Kondensate der einzelnen Stufen einer Zentrifugalverdampfung mit Wärmerückgewinnung durch Brüdendampfverdichtung unterzogen werden, wobei die schweren Fraktionen zur erneuten Spaltung im Bypass in den Pyrolyse- und Vergasungsprozeß zurückgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Druckkondensation das Gas mit durch Expansionsarbeit des vorverdichteten Gases angesaugter Luft gemischt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von der spezifizierten Entnahme der Biokohle die Ausbeute der Pyrolyseöle und der Biokohle verändert wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch !,gekennzeichnet durch

ein die organischen Rohstoffe luftdicht aufnehmendes Sacksilo (100) und einem hiermit direkt verbundenen kombinierten Vergasungs- und Pyrolysereaktor mit einem Innenreaktor (212) und einem Außenbehälter (211), wobei der Innenreaktor (212) mit einer in sein Zentrum führenden zentralsymmetrischen Unterschubbeschickung (116, 213) und mit einer Doppelluftzufuhr (215) versehen ist und der Innenreaktor (212) mit der Unterschubbeschickung und der Doppelluftzufuhr (215) in den Außenbehälter (211) eingebaut ist,

einen aus mehreren in Reihenschaltung verbundenen Kondensationseinheiten sich zusammensetzenden Druckkondensator (300),
einen Zentrifugalverdampfer (400), der eine Brüdendampfverdichtungsanordnung umfaßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sacksilo (100) ein über ein Gegengewicht (114) an einer höhenverstellbar gehaltenen Sackaufhängung (112) befestigter elastischer Sackmantel (111) ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sacksilo (100) im oberen Bereich der einen Stirnseite einen Einfüllstutzen (119) für das organische Rohmaterial und im unteren Bereich der entgegengesetzten Stirnseite einen mit einer sich über die Länge des Sackmantels (111) er-

streckende Förderschnecke (116, 213) in Wirkverbindung stehenden Auslaßstutzen aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bodenseitige Rohstoffzuführung (214) des kombinierten Vergasungs- und Pyrolysereaktors (200) ein zentrisch und senkrecht innerhalb des Innenbehälters (212) angeordneter Zuführungsschacht ist, und daß die Doppelluftzufuhr (215) aus zwei übereinanderliegenden Ringräumen besteht.

8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Außenbehälter (211) umschlossene Innenbehälter (212) in seinem oberen Bereich von einem höhenverstellbaren Siebboden (219) verschlossen ist

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß um den Zuführschacht (214) schräg nach außen abfallend ein Drehrost (225) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Einheilen des Druckkondensators (300) untereinander gleichartige Einheiten sind, und daß jede Einheit eine das Kondensat ansaugende Radialpumpe (316) und einen Radialverdichter (314) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrifugalverdampfer (400) eine als Hohlwelle ausgebildete Antriebsachse (411) aufweist, über die das Kondensat radial unterhalb einer Tellerscheibe (414) gegen den Innenmantcl (412) des Zentrifugalverdampfers geschleudert ist und daß die über ein Dampfabsaugrohr (415) abgesaugte Phase über einen Verdichter (416) einem den Innenmantel (412) umgreifenden Ringraum (417) ziiführbar ist.