DE3744565A1

DE3744565A1 - Leistungserzeugungssystem und verfahren zur verwendung der hydropyrolyse

Info

Publication number: DE3744565A1
Application number: DE19873744565
Authority: DE
Inventors: Radon Tolman
Original assignee: US Department of Energy
Current assignee: US Department of Energy
Priority date: 1986-12-30
Filing date: 1987-12-30
Publication date: 1988-07-14
Also published as: FR2609039A1; GB2199842A; GB8727972D0; JPS63173805A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Leistungserzeugungssystem und auf ein Verfahren zur Ausnützung der Hydropyrolyse. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein System und ein Verfahren, bei dem sich aus der Hydropyrolyse ergebendes Brennstoffgas in einer gesonderten Zone verbrannt wird und das sich ergebende Brenn- oder Abgas eine Gasturbine antreibt.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten zur Erzeugung mechanischer und thermischer Energie und es gibt ferner eine große Menge an Systemen zur Ausnutzung unterschiedlicher Brennstoffe. Jedes der bislang bekannten Systeme hat eine Anzahl von Nachteilen.

a) Saubere Brennstoffe verwendende Systeme

Ein typisches Gasturbinenkogenerationssystem, d. h. ein System, welches sowohl brauchbare mechanische als auch thermische Energie erzeugt, verwendet einen sauberen Brennstoff mit einem niedrigen Schwefel und Aschengehalt. Erdgas und Heiz- oder Brennöl der Nr. 2 sind zwei Brennstoffe, die für übliche Kogenerationsverfahren gut geeignet sind. Unglücklicherweise sind diese Brennstoffe teuer und nicht in so reichem Maße vorhanden wie andere mögliche Brennstoffquellen, wie beispielsweise Kohle. In einem Turbinenkogenerationssystem treibt eine Turbine sowohl einen Kompressor, der Luft an die Verbrennungskammer liefert, wie auch einen elektrischen Generator. Luft wird an die Verbrennungskammer mit mehr als dem Zweifachen der stöchiometrischen Strömungsrate geliefert, die für eine vollständige Verbrennung des Brennstoffs notwendig ist, um die Turbineneinlaßtemperatur zu steuern. Das Abgas wird aus der Turbine mit Drücken ausgestoßen, die etwas oberhalb einer Atmosphäre liegen und ferner mit einer Temperatur von annähernd 550°C, worauf dann der Durchgang durch mehrere Wärmewiedergewinnungsboiler oder -kessel erfolgt, die einen hinreichenden Druck und eine hinreichende Temperatur erzeugen, um einen Dampfturbinengenerator zu betätigen. Der Wirkungsgrad eines solchen Systems ist im allgemeinen kleiner als ungefähr 40%.

Das konventionelle System macht einen Kühlturm und einen Dampfkondensator erforderlich, der die Verdampfungswärme zur Atmosphäre zurückleitet, während das Kondensat zum Boilerspeisewassersystem zurückgegeben wird. Wenn Prozeßdampf erforderlich ist, so wird dieser mit dem erforderlichen Druck herausgezogen und die Verdampfungswärme wird in das Verfahren zurückgebracht. Dies gestattet eine Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades, während die elektrische Ausgangsgröße vermindert wird.

In dem Kesselspeisewasser und dem Nachfüllwasser sind Mineralien und Gase vorhanden. Um das Boilerspeisewasser für den Boiler vorzubereiten, ist eine Filterung, Entionisierung, Entlüftung und Reinigung erforderlich. Um ausgeschiedene Feststoffe aus dem System zu entfernen, ist ein Hindurchblasen erforderlich.

Diese Art eines einfachen Kogenerationssystems hat eine Anzahl von ernsthaften Nachteilen einschließlich des der hohen Stickstoffoxid (NOX) Erzeugung. Die hohe Flammentemperatur in einer konventionellen Gasturbinenverbrennungsvorrichtung kann über 100 ppm (Teile pro Million) NOX erzeugen, obwohl die Verweilzeit kurz ist. In manchen Fällen verlangen die Vorschriften zum Schutz der Umwelt Werte von unterhalb ungefähr 50 ppm, was die Injektion von Wasser erforderlich macht, um die maximale Flammentemperatur zu steuern. Dieses Verfahren kann die Energie im System vermindern, wenn dies nicht ordnungsgemäß durchgeführt wird. Eine selektive katalytische Reduktion kann erforderlich sein, um das NOX auf unterhalb ungefähr 10 ppm zu reduzieren.

Eine der erfolgreicheren Verbesserungen an konventionellen Gasturbinensystemen der oben beschriebenen Art besteht in dem Dualströmungszyklus, der sowohl die Leistungsabgabe als auch den thermischen Wirkungsgrad einer Gasturbine erhöht, und zwar durch Injektion von Dampf in die Verbrennungskammer, auf welche Weise die spezifische Ausgangsgröße des Systems erhöht wird. Beispielsweise führt der Cheng-Zyklus den Turbinenausstoß in einem konventionellen Wärmewiedergewinnungsdampfgenerator (heat recovery steam generator = HRSG) aus. Hier erzeugt der Ausstoß bei annähernd 540°C Dampf mit annähernd 430°C. Dieser Dampf wird in die Verbrennungskammer injiziert und mit der Überschußluft in der Kammer und zusätzlichem Brennstoff gemischt. Das Dampf- zu Brennstoffverhältnis reicht bis zu ungefähr 8. Nach der Verbrennung expandieren die Gase durch die Turbine und erzeugen einen Leistungsanstieg bis zu 60%. Ein thermischer Wirkungsgrad von ungefähr 40% wurde in Tests erreicht, wo die Turbineneinlaßtemperatur durch eine Erhöhung von 18% im Brennstofffluß aufrechterhalten wurde. Dies ist eine Verbesserung gegenüber der konventionellen Gasturbinenkogeneration.

Der Cheng-Zyklus verwendet mehr Brennstoff als ein konventionelles Gasturbinensystem, aber es gibt keine zusätzlichen Kompressionskosten für die Luft, die bereits in der Verbrennungskammer sich befindet, um die Einlaßtemperatur der Turbine unterhalb ungefähr 980°C zu halten. Durch Verbesserung der spezifischen Ausgangsgröße der konventionellen Gasturbine bleiben die festen Kosten die gleichen, wohingegen die Energieerzeugung ansteigt. Unter Verwendung eines Dualströmungsmittelzyklus wird NOX ungefähr genau so stark reduziert wie durch die Wasserinjektion; der Dampf geht jedoch an die Atmosphäre verloren. Dies bedeutet 100% Nachlieferung oder Nachfüllung und vervielfacht die erforderliche Kapazität und Kosten für das Nachfüllwasser und die Wasserbehandlungssysteme. Diese Probleme, zusätzlich zur Notwendigkeit sauberer Brennstoffe in bekannten Gasturbinenkogenerationssystemen zu verwenden, sollen durch die vorliegende Erfindung vermieden werden.

Das oben beschriebene konventionelle Kogenerationssystem und auch der Dualströmungsmittelzyklus haben den Nachteil, daß ein "kritischer Brennstoff" wie Brennstofföl, verwendet werden müssen. Es wäre vorteilhaft, wenn ein schmutziger Brennstoff, wie beispielsweise Kohle, verwendet werden könnte, und zwar als eine saubere Energiequelle.

b) Schmutzige Brennstoffsysteme

Fluidisierte Betten wurden zur Verbrennung, Pyrolyse und Vergasung von billigen schmutzigen Brennstoffen, wie beispielsweise Kohle, verwendet. Wenn das Bett mit rückgeführten Feststoffen ergänzt wird, so nennt man es ein zirkulierendes Bett. Ein Bett mit einem großen Bereich an Teilgrößen und Dichten kann mit einem Blasenbett größerer und dichterer Teilchen und einem zirkulierenden Bett kleinerer und leichterer Teilchen betrieben werden. Dies ist das Prinzip der Mehrfeststoffströmungsmittel oder Fluidbett (multisolid fluid bed = MSFB) Technologie. Das fluidisierte Bett arbeitet nahezu isothermisch. Selbst wenn die kalten Feststoffe und heißen Gase in den ein fluidisiertes Bett aufweisenden Reaktor eintreten, liegen die Temperaturen überall im Bett innerhalb einiger weniger Grade voneinander.

Einer der Nachteile dieser Technologie besteht darin, daß eine Abrasion der im Bett vorhandenen Wärmeübertragungsoberflächen auftritt, die am schlimmsten dort ist, wo Winkel von 45° tangential zum Gasfluß oder der Gasströmung vorhanden sind. Die Verwendung einer dynamisch stabilisierten, sich in einem quasi-stetigen Zustand befindlichen Suspension eines Schwarms aus festen Teilchen in einem ansteigenden Gasstrom als eine Prozeßtechnologievorrichtung ist wohl bekannt auf dem Gebiet der chemischen Herstellung, der Petroleumverarbeitung und in metallurgischen Sektoren sämtlicher industrialisierter Länder. Die Anpassung an andere katalytische chemische Prozesse und an die Reaktion von Metallerzen erfolgte. Was auch immer die Anwendung sein mag, sämtliche ein fluidisiertes Bett verwendenden Einheiten umfassen die gleichen Primärelemente: am Boden ein Plenum oder einen Raum, um fluidisiertes Gas mit dem Druck zu erhalten, der erforderlich ist, für die Injektion in das Fluid- oder Strömungsmittelbett; eine Fluidisierungskammer oberhalb der Fluidisierungskammer (des Fluidisierungsgases) und einen "freeboard"-Abschnitt auf den erforderlichen Betriebsdruck.

Zusätzlich zu diesen Primärelementen sind Düsen vorhanden für die Injektion und die Entfernung von Gas und ferner Mittel zur Einführung und zur Entfernung von festem Material.

Der ein fluidisiertes Bett aufweisende Reaktor wurde angepaßt an die Verwendung für die Verbrennung durch Benutzung nicht-brennbarer Teilchen, wie beispielsweise Mineralmaterialien aus Brennstoff mit hohem Aschegehalt, Sand oder Material, welches mit giftigen Verbrennungsprodukten reagieren würde oder diese einfangen würde. Sie arbeiten entweder bei atmosphärischem Druck oder bei einem Druck von mehreren Bar. Die fluidisierten Betten, die bei atmosphärischem Druck arbeiten, sind gut entwickelt und sie werden als industrielle Kessel und Verbrennungsvorrichtungen (Incineratoren) in vielen kommerziellen Anwendungsfällen benutzt.

Verbrennungsvorrichtungen mit unter Druck stehendem fluidisiertem Bett (pressurized fluidized bed combustors = PFBC) sind nicht weit entwickelt. Bei einer PFBC tritt die Verbrennungsluft in den Raum oder die Kammer, d. h. das Plenum mit einem erhöhten Druck von 0,3 bis 1,8 MPa (3 bis 18 bar) ein und läuft durch die Luftverteilerplatte (oder das Gitter oder Rost) in das heiße fluidisierte Bett aus Teilchen (zwischen ungefähr 785°C und 980°C). Typischerweise bestehen die Betteilchen in einer PFBC aus einem teilweise sulfatiertem Sorbens (Sorbtionsmittel), welches zur Reaktion mit SO₂ zugegeben wird, welches bei der Verbrennung der Kohle im Reaktor freigegeben wird. In dem PFBC ist das bevorzugte Sorbtionsmittel Dolomit (CaCO₃MgCO₃). Etwas Asche und nicht verbrannte Kohlenstoffteilchen sind ebenfalls im Bett vorhanden. Brennstoff, typischerweise Kohle, wird kontinuierlich zusammen mit dem Sorbtionsmittel der Verbrennungsvorrichtung zugeführt.

Wenn die Kohle verbrennt, so wird ein Teil der Verbrennungswärme durch Erwärmung eines Strömungsmittels entweder Luft oder Wasser abgeführt, und zwar eines Strömungsmittels, welches durch Rohre in einem Wärmeaustauscherbündel fließt, welches in das fluidisierte Bett eingetaucht ist. Ein Teil der Energie in dem austretenden heißen Brenn- oder Abgas (flue gas) verläßt die Verbrennungsvorrichtung über eine Gasturbine, die ihrerseits elektrische Energie erzeugen kann.

Das Abgas von den Gasturbinen kann in Dampfgeneratoren gekühlt werden, die eine Dampfturbine versorgen. Ein System, in dem sowohl Gas wie auch Dampfturbinen verwendet werden, wird manchmal als ein "turbogeladener" Zyklus bezeichnet. Die gemeinsame Beseitigung von eine hohe Feuchtigkeit besitzenden Flüssigkeiten und festem Abfall kann in einem fluidisiertem Bettsystem erfolgen, welches in einer Pyrolyse (sub-stöchiometrischen Luft)-Betriebsart arbeitet, und zwar mit einem Nachbrenner, der die erforderliche Temperatur und Luft für die vollständige Oxidation vorsieht. Dies ist analog zu einer Verbrennungsvorrichtung (Incinerator) mit gesteuerter Luft. Zudem sind gewisse gefährliche Abfälle Kandidaten für die Verarbeitung durch das fluidisierte Bett, um eine vollständigere Beseitigung mit niedrigeren Kosten vorzusehen.

Von der Konzeption her gibt es drei Möglichkeiten zur Entfernung von Verbrennungswärme aus einem fluidisierten Bett für eine Anlage mit einem kombinierten Zyklus. Die ersten beiden Wege verwenden einen Wärmeaustauscher, der direkt innerhalb des fluidisierten Betts angeordnet ist. Im ersten Fall wird Wasser zur Erzeugung von Dampf in das fluidisierte Bett geleitet. Eine zweite Möglichkeit zur Entfernung der Verbrennungswärme sieht die Erwärmung von Luft in einem Bettwärmeaustauscher vor. Die letzte Möglichkeit zur Entfernung von Verbrennungswärme besteht darin, daß man Überschußluft zuführt, um die Verbrennungswärme ohne einen Wärmeaustauscher zu benötigen, abzuführen. Anlagen, die einen kombinierten Zyklus verwenden, erzeugen typischerweise 70% der elektrischen Ausgangsgröße über die Dampfturbine und die verbleibenden 30% durch Expansion des gereinigten heißen Ab- oder Brenngases durch eine Gasturbine, die einen Luftkompressor für die Verbrennung antreibt.

Bei der luftgekühlten Konstruktion wird die innerhalb des im Bett vorhandenen Austauschers erhitzte Luft mit heißem gereinigtem Abgas kombiniert. Die Mischung aus ungefähr zwei Dritteln erhitzter Luft und einem Drittel Verbrennungsgas wird durch eine Gasturbine expandiert, die einen elektrischen Generator antreibt und auch einen Luftkompressor für die Verbrennung und Kühlung von Luft. Das die Turbine verlassende Gas tritt in einen Abfallwärmeboiler oder -kessel ein, wo Dampf zum Antrieb einer Dampfturbine erzeugt wird. Annähernd 60% der elektrischen Ausgangsgröße der Anlage wird in der Luftturbine erzeugt und die verbleibenden 40% in der Dampfturbine.

Bei Verwendung der dritten Konstruktion wird Verbrennungswärme dadurch entfernt, daß man einen Überschuß an Luft, und zwar bis zu 200% der stöchiometrischen Anforderungen durch den Reaktor mit fluidisiertem Bett leitet. Es wird kein Wärmeaustauscher verwendet und das heiße, gereinigte Abgas wird durch eine Gasturbine expandiert und tritt dann in einen Abfallwärmekessel zur Erzeugung von Dampf für eine Turbine ein. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht in dem höheren parasitären Verlust an Leitung an dem Luftkompressor.

Die Nettoausgangsgröße der Verbrennungsturbine basiert auf der Turbinenausgangsgröße minus der Luftkompressoreingangsgröße. Konventionelle Gasturbinen arbeiten mit bis zu 1150°C Einlaßtemperatur und erfordern Überschußluft zur Steuerung der Einlaßtemperatur. Ein Luft/Brennstoff-Gewichtsverhältnis von bis zu ungefähr 64 ist erforderlich, wenn Methanbrennstoff verwendet wird. Das kann oberhalb der 3fachen theoretischen Luft für die stöchiometrische Verbrennung liegen. Die Ausgangsgröße des konventionellen Zyklus wird somit durch die Notwendigkeit begrenzt, die Turbineneinlaßtemperatur zu steueren oder regeln. Eine höhere Turbineneinlaßtemperatur hat einen höheren Zykluswirkungsgrad zur Folge und übersteigt die normale Betriebstemperatur von PFBC-Systemen. Eines der Ziele der vorliegenden Erfindung besteht darin, die spezifische Ausgangsgröße einer Gasturbine so zu erhöhen, daß mehr Nettoarbeit (Energie) aus dem Brennstoff erhalten werden kann. Die spezifische Ausgangsgröße wird definiert als die Arbeitsausgangsgröße pro Pfund Luft. In einer konventionellen Gasturbinenmaschine wird der größte Teil der Luft zur Steuerung der Einlaßtemperatur verwendet.

Ein weiteres Problem bekannter Systeme ist die Aschenagglomeration in denjenigen Verfahren, die den Versuch unternehmen, die Kohlenstoffumwandlung durch Verbrennung restlichen Kohlenstoffs mit Sauerstoff zu maximieren. Wenn die Kohlenasche über die Aschenerweichungstemperatur erhitzt wird, so fängt die Asche an zu agglomerieren oder zu sintern. Einige Verfahren hängen in der Tat von diesem Phänomen ab, und zwar hinsichtlich der Entfernung von Asche aus dem Verfahren. Ebenso wie die Kuchenbildung kann die Ascheagglomeration die Bildung einer großen Masse oder eines Klinkers zur Folge haben, was den Reaktor außer Betrieb setzen kann oder das Ascheentfernungssystem verstopfen kann. Bei der Erfindung wird die Agglomeration in effektiver Weise dadurch verhindert, daß man eine hohe Geschwindigkeit für die Feststoffzirkulation in der Hydropyrolysezone vorsieht.

Eine weitere Schwierigkeit bei konventionellen Reaktoren ist die Kuchenbildung bituminöser Kohlen in fluidisierten Bettreaktoren. Nach der Erhitzung in einer chemisch reduzierenden Atmosphäre schmilzt die Kohlenteilchenoberfläche und wird klebrig. In einem fluidisierten Bettreaktor kann die Kuchenbildung der Kohle bewirken, daß das Bett zu einer großen Masse zusammenklebt, was den Reaktor effektiv außer Betrieb setzt. Die Handhabung der Kuchenbildung von Kohle ist ein ernsthaftes Problem bei der Entwicklung von Hydrocarbonisationsverfahren und war einer der Hauptfaktoren, die zum Ausfall oder der Nicht-Brauchbarkeit dieser Art eines Verfahrens beitrugen. Es wurden Versuche unternommen, dieses Problem zu überwinden, und zwar durch Verwendung mehrerer Stufen, zirkulierender Betten, Zugrohre und oxidierender Vorbehandlung. Keine dieser Lösungen war für sämtliche kuchenbildenden Kohlen zufriedenstellend. Die Voroxidation der Kohle ist technisch möglich, aber diese Vorbehandlung vermindert den Ertrag an verbrennbarem Gas in einer ernstzunehmenden Weise. Erfindungsgemäß wird in effektiver Weise die Kuchenbildung verhindert durch Injektion von kuchenbildenden Kohlen in einer Aufschlämmung mit Wasser.

Ein weiteres Problem bei früheren Versuchen zur Verwendung von Reaktoren mit unter Druck stehendem Strömungsmittelbett zur Erzeugung von Energie ist das Problem von Kohlenstoffabscheidungen, die sich in den Rohren und Wärmetauschern ansammeln. Diese Ansammlung bewirkt die Verstopfung und kann die Wärmeübertragungseigenschaften des Wärmetauschers ersthaft stören. Kohlenstoff kann sich auf den Leitungen oder dem Wärmetauscher über eine der folgenden wohlbekannten Reaktionen abscheiden:

2 CO → CO₂ + C
CH₄ ↔ 2 H₂ + C
CO + H₂ ↔ H₂O (g) + C

Natürlich kann in ausreichendem Maße verwendeter Wasserstoff bzw. Dampf dazu verwendet werden, die beiden letzten Reaktionen umzukehren. Im allgemeinen befinden sich die Komponenten der Gasmischung im Gleichgewicht bezüglich der Wasser-Gas-Schiebereaktion:

CO + H₂O (g) - H₂ + CO₂,

wenn die Temperatur der Gase oberhalb ungefähr 700°C liegt. Die Konzentration von Kohlenmonoxid im Gas wird durch die Konzentration des Dampfes und des Kohlendioxids und auch durch die Reaktionstemperatur bestimmt. In der kommerziellen Ausführung der Gasproduktion gilt folgendes:

C + H₂O (g) → H₂ + CO

Die Verwendung von Überschußdampf hat sich als hilfreich bei der Verhinderung der Kohlenstoffbildung herausgestellt und hat den Vorteil, die Umwandlung von Kohlenmonoxid in Kohlendioxid über die oben genannte Schiebereaktion zu begünstigen. Überschüssiger Dampf kann in situ durch die direkte Verdampfung von Wasser, eingeführt mit dem Brennstoff als Aufschlämmung, erzeugt werden. Für jeden beliebigen gegebenen Kohlendioxidgehalt in der Reaktionsmischung fördern niedrige Temperatur und hoher Dampfgehalt die Bildung von Gas mit einem hohen Prozentsatz zusätzlichem Kohlendioxid und Wasserstoff über diese gleiche CO- und Dampfreaktion.

Es wurden verschiedene Versuche unternommen, den Schwefelgehalt der Hydropyrolyseprodukte durch Verwendung eines Schwefelabsorptionsmittels zu vermindern. Keiner dieser Versuche hat sich als erfolgreich hinsichtlich des Auffindens eines Absorptionsmittels herausgestellt, welches eine vollständige Entschwefelung bringt. Ungefähr 90% Entfernung ist erforderlich, um die bei Rein-Luftanwendungsfällen geforderte beste verfügbare Steuertechnologie zu erreichen.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, den durch einen konventionellen Gasturbinenkompressor erzeugten super-atmosphärischen Druck und die direkte Verdampfung von Wasser zu verwenden, um den Massenfluß und die spezifische Wärme des Einlaßgases zu erhöhen, und um die Turbinenausgangsgröße über diejenige hinaus zu erhöhen, die durch einen Dualströmungsmittelzyklus erhältlich ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die Verwendung von ohne weiters verfügbaren billigen schmutzigen Brennstoffen zu gestatten, Brennstoffen, die Schwefel enthalten, Halogene und große Mengen an nicht-verbrennbaren Feststoffen, und zwar soll die Verwendung in konventionellen Gasturbinen möglich sein.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die Verwendung von teueren, sauberen Brennstoffen als Ergänzungsbrennstoffe zu minimieren, und zwar bei der Erreichung der höheren Einlaßtemperatur und des sich daraus ergebenden höheren thermischen Wirkungsgrads moderner, konventioneller Gasturbinen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die thermische Zerstörung gewisser fester und flüssiger Abfallmaterialien zu gestatten, die Schwefel und/oder Chlor enthalten, und ferner von bestimmten gefährlichen Abfallmaterialien entweder allein oder in Kombination mit anderen Brennstoffen in einem thermisch effizienten umweltmäßig günstigen Energiewiedergewinnungsverfahren, wobei die erforderlichen Reaktionen bei super-atmosphärischem Druck verstärkt werden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, wo die Ascheagglomeration in einer partiellen Verbrennungshydropyrolysezone und der sich daraus ergebende Kapazitätsverlust minimiert oder eliminiert wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht im Vorsehen eines Verfahrens, welches das Verstopfen von Rohrleitungen den Verlust an Produktgasheizwert und einen gestörten Wärmeaustausch infolge von Kohlenstoffabscheidung minimiert oder eliminiert.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren vorzusehen, bei dem die gasförmigen Produkte entschwefelt und enthalogenisiert werden, und zwar in situ durch die Verwendung eines Multifunktionsabsorptionsmittels in einer zweistufigen Hydropyrolysezone unter sorgfältig gesteuerten Bedingungen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben für die selektive Trennung von festen und gasförmigen Produkten, wodurch unerwünschte Flüssigkeiten und Teer "gecrackt" werden, um ein Brennstoffgas mit höherem Wärmegehalt für die darauffolgende Verbrennung innerhalb des Prozesses vorzusehen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, bei dem das restliche kohlenstoffhaltige Material, welches in der Hydropyrolysezone nicht reagiert und welches Schwefel enthalten kann, ferner dadurch umgewandelt wird, daß man es in Kontakt bringt mit einem Multifunktionsabsorptionsmittel in einer Verbrennungszone, um regeneriertes Multifunktionsabsorptionsmittel zu erzeugen, ferner ein sauberes Ascheprodukt und ein entschwefeltes Abgas (Brenngas).

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine saubere Mischung aus Asche und schwefelenthaltendem Multifunktionsabsorptionsmittel zu erzeugen, wobei der kohlenstoffhaltige Rest reduziert oder eliminiert wird, und wobei ferner Schwermetalle und Schwefel in unlösliche Salze umgewandelt sind oder eingekapselt sind innerhalb einer Zementierungsmatrix aus Multifunktionsabsorptionsmittel mit pozzolanischen Eigenschaften.

Zusammenfassung der Erfindung. Um die oben genannten sowie weitere Ziele zu erreichen, sieht das Leistungserzeugungssystem der Erfindung zwei Zonen vor. Eine Zone ist ein zweistufiger Hydropyrolysator, wie beispielsweise ein super-atmosphärisches fluidisiertes Bett für die Hydropyrolyse mit einer oberen Stufe und einer unteren Stufe.

Kohlenstoffhaltiges Speisematerial gemischt mit Wasser zur Bildung einer Aufschlämmung wird in die Hydropyrolysezone an einer Position zwischen den zwei Stufen des fluidisierten Bettes eingeführt. Die zwei Stufen sind durch die Position der Einführung des Speisematerials begrenzt, es befindet sich aber keine mechanische Barriere zwischen den Stufen.

Teer wird aus dem die Hydrolysekammer verlassenden Brennstoffgas entfernt und in eine Teerumwandlungs- und Calcinierungszone eingeführt. Das gereinigte Brennstoffgas wird gekühlt und weiter durch eine konventionelle Vorrichtung zur Kaltgasreinigung gereinigt.

Das bei der Kaltgasreinigungsvorrichtung übrigbleibende teilchenförmige Material wird entweder in die Teerumwandlungszone injiziert oder eingegeben oder zur Ablagerung entnommen. Das saubere Brennstoffgas wird in einer Verbrennungszone, wie beispielsweise einer Blasofengasverbrennungsvorrichtung verbrannt und das heiße Gas wird einer konventionellen Turbine zugeführt.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Verwendung eines Multifunktionsabsorptionsmittels vorgesehen, und zwar in Kombination mit dem kohlenstoffhaltigen Speisematerial. Die Multifunktionsabsorptionsmischung weist mindestens ein Element der Übergangsgruppe auf oder eine Komponente der Übergangsgruppe und mindestens ein Erdalkalielement oder eine Erdalkalikomponente, und zwar in der Hydropyrolysezone in Anwesenheit von Wasserstoff und Dampf unter gesteuerten Bedingungen. Der Kontakt wird normalerweise in einem Kohlenreaktor, wie beispielsweise einem fluidisierten Bett, bewirkt. Geeignete Hydropyrolysebedingungen umfassen eine Temperatur von ungefähr 600°C bis ungefähr 900°C.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Verfahren zur Erzeugung von Leistung dadurch, daß man zuerst ein kohlenstoffhaltiges Speisematerial zwischen die oberen und unteren Stufen eines super-atmosphärischen fluidisierten Bettes eingibt oder injiziert. Das fluidisierte Bett wird für die Hydropyrolyse verwendet. Brennstoffgas und das Teerprodukt können aus dem fluidisierten Bett entfernt werden und das Gas und der Teer werden getrennt. Das Brennstoffgas wird gekühlt und sodann in einem Kaltgasreinigungssystem weiter gereinigt. Das sich ergebende saubere Brennstoffgas wird in einer Verbrennungszone zur Erzeugung von Abgas (Brennstoffgas) und Dampf verbrannt. Dieser Dampf und das Abgas werden zur Leistungserzeugung verwendet.

Gemäß einem weiteren Aspekt dieses Verfahrens wird der aus dem Brennstoffgas entfernte Teer rückgeführt, und zwar wird der Teer in eine Teerverbrennungs- und Calcinierungszone eingegeben oder injiziert. Das sich ergebende Gas aus der Calcinierungszone wird zurück in das fluidisierte Bett gegeben.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß vorhandene Gasturbinen, konstruiert für die Verbrennung von reinen Brennstoffen angepaßt werden können an die Verbrennung von schmutzigen Brennstoffen durch die vorliegende Erfindung, wodurch die hohen Kapitalkosten für eine vollständige Erneuerung vermieden werden.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die spezifische Ausgangsgröße erreicht wird. Zudem kontrolliert oder steuert die Erfindung diejenigen Emissionen, erreicht werden.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 2 eine vereinfachte schematische Darstellung eines grundlegenden Dampfübertragungszyklus;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Im folgenden seien die bevorzugten Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben. Fig. 1 zeigt dabei ein Ausführungsbeispiel des Kogenerationsdampfübertragungszyklus der Erfindung.

Eine Aufschlämmung aus kohlenstoffhaltigem Material wird hergestellt und in einem Hydropyrolysator 1 eingegeben. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Hydropyrolysator 1 um einen Bettreaktor mit unter Druck stehendem fluidisierten Bett (pressurized fluidized bed reactor = PFBC), der auf einem Druck zwischen 2 und ungefähr 40 atm und einer Temperatur von ungefähr 600°C bis ungefähr 900°C arbeitet. Der PFBC hat eine hinreichende Länge, um zwei vollkommen gemischte Stufen vorzusehen. Diese Stufen, eine obere Stufe 2 und eine untere Stufe 3, werden weiter unten im einzelnen erläutert und sind im allgemeinen begrenzt durch die Höhe der Einspeisungsinjektion in die Zone, wobei keine körperliche Barriere vorgesehen ist, welche die beiden Zonen definiert. Dies ermöglicht die gleichförmige solide oder Feststoffmischung und die Wärmeübertragung zum Vorsehen einer konstanten Temperatur durch die Hydropyrolysezone 1 hindurch.

Durch Verwendung einer Aufschlämmung aus Speisematerial ergibt sich eine direkte Verdampfung von Wasser in der Hydropyrolysezone 1, was zusätzlichen Dampf für die Hydropyrolyse und das Cracken vorsieht und die Injektion von festen kohlenstoffhaltigen Speisematerialien in den PFBC 1 über eine Pumpe 4 gestattet. Dies eliminiert die Notwendigkeit für im Bett vorgesehene Kesselrohre und komplizierte mechanische Speise- oder Eingabevorrichtungen, wie beispielsweise Verriegelungstrichter. Alternativ kann es tatsächlich bevorzugt sein, eine trockene Feststoffeinspeisung vorzusehen, wenn die Technologie fortschreitet und die Einlaßtemperaturen der Turbinen ansteigen.

Der zusätzliche, durch die Aufschlämmung hinzugegebene Dampf crackt Schweröl und Teer und Dampf für die Erzeugung von Wasserstoff und die darauffolgende Verbrennung über die Reaktion H₂O + CO₂ → H₂ + CO₂. Die Aufschlämmungseinspeisung ist ebenfalls vorteilhaft bei der Erzeugung eines Mittels zur Reinigung von giftigen Abfallwässern und Aufschlämmungen durch Injektion des Abfalls in die Hydropyrolysezone 1 ohne die Notwendigkeit für eine Trocknung.

Die Aufschlämmung zur Einführun in die Hydropyrolysezone 1 zwischen der oberen Stufe 32 und der unteren Stufe 3 ist vorzugsweise eine Mischung aus zerkleinerter Kohle und einem Multifunktionsabsorptionsmittel und die Aufschlämmung enthält dabei ungefähr 35 Gew.-% bis 80 Gew.-% Wasser.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das kohlenstoffhaltige Material mit einer Multifunktionsabsorptionsmittelmischung kontaktiert, die mindestens ein Element oder eine Komponente der Übergangsgruppe enthält und mindestens ein Element oder eine Komponente der Erdalkalien, und zwar in der Hydropyrolysezone 1 in Anwesenheit von Wasserstoff und Dampf unter gesteuerten Bedingungen. Das kohlenstoffhaltige Material hat einen hohen Gehalt an einem Übergangsgruppenelement, Kalkstein kann als das Absorptionsmittel verwendet werden, und zwar mit dem Übergangsgruppenelement direkt geliefert von dem Brennstoff und Calcium, geliefert vom Kalkstein. Der Kontakt wird in dem fluidisierten Bett oder in irgendeinem anderen Kohlereaktor bewirkt. Geeignete Hydropyrolysebedingungen umfassen typischerweise eine Temperatur von ungefähr 600°C bis ungefähr 900°C.

Bevorzugte sorgfältig gesteuerte oder kontrollierte Hydropyrolysebedingungen sind diejenigen, die thermodynamisch die Tendenz haben, die gewünschten Redoxpotentiale zu erhöhen oder zu fördern, und zwar in den Multifunktionsabsorptionsmittelkomponenten, durch Aufrechterhaltung der gewünschten Konzentration der Reaktionsmittel in der Zone. Beispielsweise Bedingungen, die die Tendenz haben, Übergangsgruppen enthaltende Oxidmaterialien zu reduzieren, die in dem kohlenstoffhaltigen Speisematerial vorhanden sein können, und diejenigen, welche die Tendenz haben, Übergangsgruppen enthaltende Sulfidmineralien zu reduzieren, die ebenfalls in dem kohlenstoffhaltigem Speisematerial vorhanden sein können, während gleichzeitig die innerhalb der Hydropyrolysezone 1 erwünschten spezifischen Reaktionen verstärkt werden.

Wärme und Reaktionsgase werden der Hydropyrolysezone 1 vorzugsweise durch eine heiße, gasförmige Mischung zugeführt, und zwar von der Kohlenstoffumwandlungszone 9 und durch Luft, eingeführt in die untere Stufe der Hydropyrolysezone. Die Kohlenstoffumwandlungszone 9 kann eine Kohlenstoffverbrennungszelle sein.

Rohproduktgas, welches die erwünschten Brennstoffgase enthält, Flüssigkeiten in der Dampfphase und feiner elutrierter, nicht umgewandelter kohlenstoffhaltiger Teer und Multifunktionsabsorptionsmittel werden aus der Hydropyrolysezone 1 herausgenommen, und zwar über den in Fig. 1 gezeigten Strom 6. Diese Rohprodukte und feinen Feststoffe werden in einen Zyklon 7 zum Zwecke der Reinigung und Trennung eingeführt. Obwohl ein Zyklon die bevorzugte Komponente zur Reinigung von teilchenförmigem Material von Gas ist, so können doch auch irgendwelche anderen Reinigungsmittel verwendet werden. Der Zyklon 7 ist eine tunnelförmige Vorrichtung zur Entfernung von teilchenförmigem Material aus dem Gas durch zentrifugale Mittel. Die groben Teilchen, die aus dem Gas entfernt werden, werden über Strom 8 gezogen und in eine Kohlenstoffumwandlungszone 9 eingeführt. Die Kohlenstoffumwandlungszone 9 ist vorzugsweise ein fluidisiertes Bett in einer Blasenbetriebsart. Ebenfalls in die Verbrennungsvorrichtung eingeführt wird Luft von einem Verstärkungskompressor 10 über Strom 11 und Wasser wird über Strom 12 eingeführt. Das Wasser kann entweder von einer unabhängigen Quelle des beschriebenen Systems geliefert werden, oder es kann Abfallwasser sein, wie dies weiter unten erläutert wird.

In der Kohlenstoffumwandlungszone 9 oder der Kohlenstoffverbrennungszelle erfolgen die folgenden primären Reaktionen:

C (im Teer von der Hydropyrolysezone 1) + H₂O = CO + H₂ (1)

2 CO + O₂ = 2 CO₂ (2)

2 H₂ + O₂ = 2 H₂O (3)

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel nimmt die Zugabe des Multifunktionsabsorptionsmittels in den folgenden zusätzlichen Reaktionen teil:

CaS + 2 O₂ = CaSO₄ (4)

CaCO₃ + Wärme = CaO + CO₂ (5)

H₂S + CaO = CaS + H₂O, (6)

wobei Calcium die bevorzugte Erdalkalikomponente des Multifunktionsabsorptionsmittels ist.

Das Brennstoffgas und die feinen Teilchen, die übrigbleiben, nachdem der Zyklon 7 die groben elutrierten Feststoffe reinigt und trennt, werden von einer Temperatur von ungefähr 900°C auf ungefähr 170°C abgekühlt, und zwar vorzugsweise in einer Kühlzone 13. Diese Zone kann alternativ ein Wärmewiedergewinnungskessel oder -boiler sein.

In die Kühlzone 13 wird Kühlwasser eingeführt, um das Gas zum Zwecke der Reinigung zu kühlen und zusätzlichen Dampf zu erzeugen. Das gekühlte Produktgas und der Dampf werden vorzugsweise Mittel zur Gasreinigung 16 zugeführt, die irgendwelche konventionellen Vorrichtungen für die Gasreinigung sein können. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Venturi-Scrubber 18 und eine elektrostatische Naßausfällvorrichtung 19. Zusätzliches Wasser wird in den Venturi-Scrubber 18 über Strom 20 eingegeben, um das Gas weiter zu reinigen und das Gas zu sättigen.

Im dem Dampfübertragungszyklus wird die Energie des Heißgases vorzugsweise durch Entfernung der Enthalpy in der Kühlzone 13 oder dem Wärmewiedergewinnungskessel konserviert, bevor die Kaltgasreinigung, Erzeugung von Dampf, erfolgt, und zwar unter Verwendung des Dampfes zum Antrieb des Verstärkungskompressors und zum Zwecke der Wiedergewinnung von Energie. Alternativ könnte ein Wiedererhitzungswärmeaustauscher verwendet werden, um die Enthalpy dem Gas wieder zurückzugeben, und zwar nach dem Reinigen zum Vorsehen einer höheren Turbineneinlaßtemperatur als 1800°F. Der Dampf wird von der Kühlzone 13 zur Dampfturbine 14 geleitet, die den Kompressor 10 antreibt. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Turbine 14 auch einen Elektrogenerator 15 antreiben. Der Generator 15 ist durch gestrichelte Linien angedeutet, um darzutun, daß es sich hier um eine wahlweise Komponente handelt.

Das Kühlen der Heißgase vor der Entfernung des teilchenförmigen Materials kondensiert korrodierende Verbindungen, wie beispielsweise Alkalimetallsalze. Die kondensierten Verbindungen werden sodann in dem Scrubber 18 und der elektrostatischen Naßausfällvorrichtung 19 des Dampfübertragungszyklus entfernt, und zwar für die Einführung, in die Verbrennungsvorrichtung über Strom 12, wo sie mit Asche und verbrauchtem Absorptionsmittel agglomeriert werden, um sodann aus dem System entfernt zu werden. Das Gas wird somit vor der Einführung in die Turbine gereinigt, um sowohl Erosion als auch Korrosion zu vermeiden und um die Notwendigkeit eines Filters oder einer Ausfällvorrichtung stromabwärts gegenüber der Turbine zur Erfüllung der Umweltbedingungen zu vermeiden.

Die Bewahrung der Energie des in dem Heißgas enthaltenen Brennstoffs zur Verwendung stromabwärts gegenüber den Gasreinigungsmitteln erhält den thermischen Wirkungsgrad, wobei die spezifische Ausgangsgröße der Gasturbine über den des Dualströmungsmittelzyklus erhöht wird.

Die Kaltgasreinigung ist aus einer Anzahl von Gründen vorzuziehen. Als erstes werden korrodierende Verbindungen, die bei erhöhten Temperaturen verdampft sind, kondensiert und werden zum Zwecke der Entfernung agglomeriert. Durch die Verwendung einer elektrostatischen Naßausfällvorrichtung (wet electrostatic precipitator = ESP) wird die Ausfällung gesteuert und es ergibt sich eine positive Korona-Chemie, die in der ESP auftritt, so daß H₂ + CO → H₂ + CO₂. Die Wasser-Gas-Schiebereaktion hat eine gute Kinetik oberhalb ungefähr 650°C, aber unterhalb 650°C ist die Kinetik so, daß ein Katalysator notwendig wird.

Wasser und teilchenförmiges Material werden vom Gas durch den Scrubber 18 getrennt und durch die Pumpe 21 entfernt. Die weitere Reinigung des teilchenförmigen Materials wird durch die elektrostatische Naßausfällvorrichtung 19 erreicht, wo ein elektrostatisches Potential angelegt wird, um über 50% sämtlicher Teilchen größer als 0,3 Mikron und 100% sämtlicher Teilchen über 3 Mikron zu entfernen. Ein negatives elektrostatisches Gleichstrompotential oberhalb ungefähr 10 000 Volt wird angelegt, um das Gas zu reinigen und Wasserstoffionen zu bilden. Das gereinigte Produktgas, welches die erwünschten Brennstoffgase enthält, wird in einen niedrig Btu-Gasverbrenner, wie beispielsweise einen Blasofengasverbrenner 22 über Strom 23 gemäß Fig. 1 eingeführt.

Die Pumpe 21 wird vorzugsweise dazu verwendet, das Wasser und die Teilchen, die vom Gas durch den Scrubber getrennt sind, zurück in die Kohlenstoffumwandlungszone 9 zu injizieren. Ein Herabblasstrom wird vorzugsweise aus dem ESP 19 entfernt und zurück in die Umwandlungszone 9 eingeführt. Gemäß einer weiteren Alternative könnte man die Teilchen als eine Aufschlämmung entfernen und sie in irgendeiner üblichen Weise beseitigen. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel sieht jedoch vor, daß das teilchenförmige Material zur Kohlenstoffumwandlungszone 9 zurückgeführt wird und so das Problem der Naßabfallbeseitigung vermieden wird. Das Wasser, welches zu der Kohlenstoffumwandlungszone 9 zurückgeführt wird, hilft bei der Umwandlung von Kohlenstoff zu CO durch Dampf und sieht Wasserstoff für die Reduktion des Absorptionsmittels vor. Überschüssiger Abfall von der Kohlenstoffumwandlungszone 9 und vom PFBC 1 kann in den Aschenablaßtrichter 35 zum Zwecke der Beseitigung eingeführt werden. Die Oxidation/Regeneration des sulfidisierten Multifunktionsabsorptionsmittels wird in einer Überschuß-Sauerstoffumgebung in der Kohlenstoffumwandlungszone 9 vollendet. Der Schwefel wird dem Prozeß in der Form von Sulfaten wieder eingegeben, die bei Bildung in der Umwandlungszone 9 bei der Bildung einer sauberen Aschemischung geeignet für die Beseitigung helfen. Die Reaktion CaS + 2 O₂ → CaSO₄ verbessert die Zementierungseigenschaften der sauberen Aschemischung. Die Übergangsgruppenkomponente des Multifunktionsabsorptionsmittels erhöht die Pozzolanisierungseigenschaften der Asche.

Das heiße sich aus der Blasofengasverbrennungsvorrichtung 22 ergebende Abgas enthält Dampf von ungefähr 20% bis ungefähr 60 Vol.-% und wird in eine konventionelle Gasturbine 30 mit der höchsten praktikablen Turbineneinlaßtemperatur eingegeben. Bei Verwendung derzeitiger Technologie wird die Einlaßtemperatur annähernd 1000°C sein. Der Einlaßdruck würde oberhalb ungefähr 100 psia (100 englische Pfund pro Quadratzoll absolut) liegen. Mechanische Energie wird durch einen Generator 32 herausgezogen. In einem konventionellen Gasturbinenmotor ist die Turbine 30 mechanisch mit einem Kompressor 34 durch eine Welle 36 verbunden.

Luft vom Kompressor 34 wird zurück in die Blasofengasverbrennungsvorrichtung 22 eingegeben. Zusätzliche Luft vom Kompressor 34 kann im Kühler 17 gekühlt werden. Kühlwasser wird in den Kühler 17, wie in Fig. 1 gezeigt, eingegeben und die Kühlerluft wird in den Verstärkungskompressor 10 eingeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren findet Anwendung bei der Behandlung unterschiedlichster kohlenstoffhaltiger Materialien zur Erzeugung erwünschter mechanischer und thermischer Energie mit einer hohen spezifischen Ausgangsgröße. Die bei der Durchführung der Erfindung brauchbaren kohlenstoffhaltigen Materialien umfassen Kohlenabfälle, Kohlenaufschlämmungen, wäßrige Abfälle, Kohlenwasserstoffflüssigkeiten, verbrauchte "shales" (Schiefer) und halogenisierte Materialien, wie beispielsweise Polyvinylchlorid.

Die gewünschten gasförmigen Produkte werden direkt und indirekt in der Hydropyrolysezone 1 unter den Verfahrensbedingungen der Erfindung gebildet. Die direkte Erzeugung der gewünschten Produkte geschieht als Resultat der Pyrolyse des kohlenstoffhaltigen Speisematerials in der oberen Stufe der Hydropyrolysezone 2 und ist nicht allgemein gleichgewichtsbegrenzt, d. h. wird nicht beeinflußt durch externe Bedingungen von Drucksubstituenten-Konzentrationen.

Das selektive Cracken von Teer und Ölprodukten der Pyrolyse in erwünschte gasförmige Produkte wird gefördert durch ein Multifunktionsabsorptionsmittel in der oberen Stufe der Hydrocarbonisationszone 2. Die indirekte Produktion über Kohlenstoffdioxidabsorption und Verschiebung geschieht primär innerhalb der unteren Stufe der Hydropyrolysezone 3 von Gasen, die in der Verbrennungszone erzeugt werden und die durch die folgende Reaktion entstehen: C + CO₂ → 2 CO.

Dieses Verfahren ist gleichgewichtsbegrenzt und wird durch super-atmosphärischen Druck und durch das Multifunktionsabsorptionsmittel verstärkt. Die Hydropyrolysezone der Erfindung ist vorzugsweise ein fluidisiertes Bett von hinreichender Vertikallänge, um das Äquivalent einer Serie von zwei perfekt gemischten Stufen auf im wesentlichen der gleichen Temperatur vorzusehen.

Das zerkleinerte kohlenstoffhaltige Speisematerial wird vorzugsweise bis zu einem 1 : 1-Verhältnis mit einem Multifunktionsabsorptionsmittel gemischt, welches aus mindestens einem Element besteht, welches aus den Elementen ausgewählt ist, die die Atomzahl von 21 bis 30 besitzen, und mindestens einem Element ausgewählt aus der Gruppe IIa des Periodischen Systems der Elemente. Die genaue Menge hängt von den Kuchenbildungseigenschaften und vom Schwefelgehalt der Einspeisung und dem Katalysatoraufbau ab, d. h. dem speziellen Übergangsgruppen- oder Erdalkali-Element, welches verwendet wird, und dem Ausmaß, in welchem Carbonate, wie beispielsweise CaCO₃ in der Mischung vorhanden sind, da diese Carbonate unter den hier beschriebenen Bedingungen in der Hydropyrolysezone 1 chemisch inaktiv sind, aber sie sind aktiv hinsichtlich des Vorsehens einer aktiven Oberfläche für das selektive Cracken in der oberen Stufe der Hydropyrolysezone 2. Die Mischung wird vorzugsweise in die Hydropyrolysezone auf einer Höhe eingeführt, zwischen den beiden Reaktionsstufen, wo eine hinreichende Gasverweilzeit für Gleichgewicht in der unteren Stufe 3 von zwischen ungefähr 1 bis 10 Sekunden vorgesehen ist; vorzugsweise erfolgt dies durch Flüssigkeitsinjektion durch Reaktoreinlässe oder Leitungen.

Die Agglomeration wird in der Hydropyrolysezone durch eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen verhindert:

(1) Hohe Feststoffzirkulation an den Gaseinlaßleitungen durch Steuerung der Injektions- oder Einlaßgeschwindigkeit auf ein Minimum von ungefähr 10 bis 20 m/sec.
(2) Vorhandensein von hochschmelzenden Multifunktionsabsorptionsmittelteilchen in der Hochtemperaturzone unmittelbar benachbart zu den Gasinjektionsleitungen.
(3) Niedrigere Temperatur in sowohl der Hydropyrolyse als auch der Kohlenstoffverbrennungszone infolge der durch Druck und katalytische Wirkung verbesserten Reaktionen.

Wie oben erwähnt, weist das Multifunktionsabsorptionsmittel der Erfindung mindestens ein Übergangsgruppenelement und mindestens ein Erdalkalielement auf. Mit Übergangsgruppenelement ist ein Übergangs- oder Transitionselement gemeint mit einer Atomzahl von 21 bis 30 einschließlich, nämlich eines, ausgewählt aus der aus folgendem bestehenden Gruppe: Sc, Ti, V, Cr, Nm, Fe, Co, Ni, Cu und Zn. Mit Erdalkalielement wird ein Element, ausgewählt aus der Gruppe IIa des Periodischen Systems, gemeint, nämlich die Gruppe, bestehend aus Be, Mg, Ca, Sr oder Ba.

Typischerweise wird das Übergangsgruppenelement in der Absorptionsmittelmischung als ein Sulfid, Oxid oder eine Mischung daraus vorhanden sein und das Erdalkalielement wird vorhanden sein als ein Oxid, Hydroxid oder Mischungen daraus. Das bevorzugte Übergangsgruppenelement ist Eisen und das bevorzugte Erdalkalielement ist Calcium. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des in der Hydropyrolysezone 1 vorhandenen Multifunktionsabsorptionsmittels ist eine Mischung vorgesehen, welche ein Übergangsgruppensuboxid, beispielsweise Fe₃O₄ oder FeO und/oder ein Übergangsgruppensubsulfid, beispielsweise FeS_1-x1 aufweist, wobei x zwischen ungefähr Null und ungefähr 0,9 liegt. Man erkennt somit, daß die notwendigen Hydropyrolysebedingungen für die Durchführung der Erfindung diejenigen sind, welche die Stabilität der Übergangsgruppenkomponente verbessern, und zwar in oder auf den bevorzugten Wertigkeitszuständen, d. h. denjenigen repräsentiert durch die Fe-Zustände in Fe₃O₄ oder FeO und Eisensulfiden, die von ungefähr 1 bis ungefähr 35 Gew.-% Schwefel enthalten.

Bei der Bestimmung der erforderlichen Menge des Absorptionsmittels ist es vorzuziehen, daß das Multifunktionsabsorptionsmittel mindestens von ungefähr 1 Atom Erdalkalielement bis ungefähr 4 Atome Erdalkalielement pro Atom Schwefel in dem kohlenstoffhaltigen Speisematerial enthält.

Die Minimalmenge der benötigten Erdalkaligruppen-Absorptionskomponente ist das oben beschriebene Verhältnis von Erdalkalielement zu Schwefel in dem kohlenstoffhaltigen Speisematerial plus eine Nachlieferung für Recarbonation. Für den kontinuierlichen Betrieb ist das Minimum diese Menge plus die Nachlieferung der Elutriation von der Hydropyrolysezone 1, d. h. die Verluste infolge der Teilchen, die mit den Austrittsgasen herausgeführt werden, plus eine Nachlieferung für die Recarbonisation in der obersten Stufe der Hydropyrolysezone. Die Minimalmenge des benötigten Übergangsgruppenelements des Katalysators bestimmt durch die Nachlieferung der Elutriation von der unteren Stufe der Hydropyrolysezone.

Die Übergangsgruppenkomponente wird in die Hydropyrolysezone eingeführt als ein Sulfidoxid oder Hydroxid. Die bevorzugte aktivere und selektivere Übergangsgruppenkomponente ist eine partiell reduzierte Komponente, die in der Lage ist, Suboxide zu bilden, wie beispielsweise Fe₃O₄ oder FeO und Subsulfide, wie beispielsweise FeS, d. h., wo die Übergangsgruppenkomponente sich in einer ihrer niedrigeren Wertigkeitszustände befindet. Die bevorzugte Komponente kann als ein Teil der Speisemischung zugegeben werden, braucht dies aber nicht, da sie in situ gezeugt werden kann unter den Bedingungen der oberen Stufe der Hydropyrolysezone dieser Erfindung, welche die Absorption von Kohlendioxid und Chlor durch die Erdalkalikomponente umfaßt. Insbesondere sind die kontrollierten Hydropyrolysebedingungen in der oberen Stufe der Hydropyrolysezone der Erfindung diejenigen, in der die bevorzugten Übergangsgruppenkomponenten der Mischung stabil sind.

Die Verwendung von zwei Schwefelabsorptionskomponenten eines Multifunktionsabsorptionsmittels zusammen mit einer gasförmigen Mischung von kontrolliertem Dampfgehalt und super-atmosphärischem Druck in der vorliegenden Erfindung gestattet die Entschwefelung der Produktgase durch Hydrogenisierung des Schwefels zu H₂S und seine darauffolgende Entfernung in situ. Die Entschwefelung des festen Teerprodukts ist nicht notwendig, da der nicht-reagierte kohlenstoffhaltige Rest vorzugsweise zu einer Verbrennungszone hin entzogen wird, wo die Verbrennungsprodukte in situ entschwefelt werden.

Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Schema eines Dampfübertragungszyklus, der Gegenstand der Erfindung ist. Brennstoff und wahlweise ein Multifunktionsabsorptionsmittel in einer Abfallwasseraufschlämmung werden in das PFBC-System 52 eingeführt. Die Produkte sind Rohgas, welches in ein Gas-Kühl- und Reinigungssystem 54 eingeführt wird und Asche, die in irgendeiner üblichen Weise abgelagert wird. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Rohgas als erstes durch Kühlwasser vom Wärmewiedergewinnungssystem 58 gekühlt und dann gereinigt. Das sich ergebende saubere Gas wird in ein Dualströmungsmittel-Gasturbinensystem 56 eingeführt, während das teilchenförmige Material vom eingeführten Gas zurück in das PFBC-System 52 getrennt wird. Das Dualströmungsmittel-Gasturbinensystem wird zur Erzeugung von Leistung verwendet. Überschüssige Luft kann zu dem PFBC-System 52 zurückgebracht werden und das heiße Abgas wird in ein Wärmewiedergewinnungssystem 58 eingeführt. Das Wärmewiedergewinnungssystem kann einen Wärmewiedergewinnungs-Dampfgenerator aufweisen, um Dampf an eine Dampfturbine zu liefern, die ihrerseits Elektrizität erzeugt. Auch ein Kondensator kann in dem Wärmewiedergewinnungssystem 58 mit eingeschlossen sein, wo Wärme zur Absorptionskühlung verwendet wird. Das sich ergebende Kondensat wird entweder als Kühlwasser in das Gas-, Kühl- und Reinigungssystem 54 zurückgeführt oder in irgendeiner gewünschten Weise verwendet. Über den Kamin 60 wird sauberes Abgas in die Atmosphäre freigesetzt.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel wird Kohle, Kalkstein (das Multifunktionsabsorptionsmittel) und Wasser über die Ströme 64 bzw. 66 Mitteln zur Aufschlämmungsbereitung 63 zugeführt. Die sich ergebende Aufschlämmung wird durch die Pumpe 4 in den Hydropyrolysator 1 injiziert. Rohproduktgas wird aus der Hydropyrolysiervorrichtung 1 abgezogen und in einen Zyklon 7 in der gleichen Weise eingeführt, wie dies im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 gezeigt ist.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 arbeitet im wesentlichen in der gleichen Art und Weise wie das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, wobei einige im folgenden beschriebenen Modifikationen vorgesehen sind. Es sei bemerkt, daß die Einzelheiten derjenigen Elemente, die unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben wurden, nicht für die Fig. 3 wiederholt werden. Die Ströme in Fig. 1 wurden neu numeriert, um eine Konfusion bei Bezugnahme auf Tabelle 1 zu vermeiden. Die anderen Elemente jedoch, die für beide Ausführungsbeispiele gemeinsam sind, haben die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse eines Computermodells zur Optimierung der Temperaturen, Drücke und der Massenströmung der unterschiedlichen Ströme.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das saubere aus der Naßfällvorrichtung 19 entfernte Gas über Strom 80 zum Rückerhitzungsaustauscher 68 geführt. Das sich ergebende saubere Gas wird direkt in die Blasofenverbrennungsvorrichtung 22 durch Strom 81 eingeführt. Wenn gewünscht kann auch Hilfsbrennstoff zugegeben werden.

Anstelle der Einführung des abfallteilchenförmigen Materials und Wassers aus der Naßabscheidungsvorrichtung 19 in die Kohlenstoffaufbrennzelle 9 wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird der Abfall in irgendeiner üblichen Art und Weise beseitigt.

Aus der Gasturbine 30 über Strom 82 abgezogenes Warmgas wird in den Wärmewiedergewinnungs-Dampfgenerator 83 eingeführt. Luft, Wasser und Erdgas werden ebenfalls zur Erwärmung des Wiedergewinnungs-Dampfgenerators 83 über Ströme 84 bzw. 85 bzw. 86 zugegeben. Das Erdgas wird zur ergänzenden Feuerung verwendet, um die Dampfproduktion des Wärmewiedergewinnungs-Dampfgenerators 87, die Energie mit dem Elektrogenerator 88 und ferner Niederdruckdampf erzeugt. Dieser Niederdruckdampf wird über Strom 89 herausgezogen, um die Verstärkungs-Dampfturbine 14 zu betreiben, die den Verstärkungskompressor 10 in der gleichen Weise antreibt, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1. Das Abfall-Abgas vom HRSG 83 wird durch den Kamin 84 geschickt. Ein (nicht gezeigter) Kondensator kann dem System zugefügt werden, um den HRSG 83 verlassenden Dampf zu kondensieren.

Tabelle 1

Claims

1. Leistungserzeugungssystem, bei dem folgendes vorgesehen ist:
eine Hydropyrolysezone (52) für die Hydropyrolyse kohlenstoffhaltigen Materials,
ein Reinigungssystem (54) zur Entfernung von teilchenförmigem Material aus einem Gas,
ein duales Strömungsmittelgas-Turbinensystem (56), welches eine Blasofengasverbrennungsvorrichtung (22) aufweist,
eine Turbine (30) und
einen Generator (32) zur Erzeugung elektrischer Leistung, wobei ein Wärmewiedergewinnungssystem (58) zur Erzeugung von Dampf vorgesehen ist, und wobei die Hydropyrolysezone eine obere Stufe (2) und eine untere Stufe (3) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Strom (4) mit der Hydropyrolysezone verbunden ist, um kohlenstoffhaltiges Material in die Hydropyrolysezone einzuführen, und zwar zwischen den oberen und den unteren Stufen, wobei das kohlenstoffhaltige Material hydropyrolisiert wird, um ein teilchenförmiges Material enthaltendes Brennstoffgas zu erzeugen,
daß ein Strom (67) die Hydropyrolysezone mit dem Gasreinigungssystem verbindet, um Brennstoffgas in das Gasreinigungssystem einzuführen, wo teilchenförmiges Material aus dem Brennstoffgas entfernt wird,
daß ein Strom (81) die Gasreinigungszone mit der Blasofengasverbrennungsvorrichtung verbindet, um sauberes Brennstoffgas vom Gasreinigungssystem in die Blasofengasverbrennungseinrichtung einzuführen, wobei das saubere Brenngas mit Luft verbrannt wird, um ein heißes Brenngas zu bilden,
daß ein Strom (82) die Blasofengasverbrennungsvorrichtung mit dem Wärmewiedergewinnungssystem verbindet, im das heiße Brenngas in das Wärmewiedergewinnungssystem einzuführen, wo das heiße Brenngas verbrannt wird,
daß ein Strom die Blasofengasverbrennungsvorrichtung mit der Hydropyrolysezone verbindet, um überschüssige Luft, die in dem Blasofen nicht verbrannt wird, in die Hydropyrolysezone einzuführen, und
daß ein Strom (76, 89) das Wärmewiedergewinnungssystem mit der Blasofengasverbrennungsvorrichtung verbindet, um in dem Wärmewiedergewinnungssystem erzeugten Dampf in die Blasofengasverbrennungsvorrichtung einzuführen.

2. Leistungserzeugungssystem, welches folgendes aufweist:

a. eine Hydropyrolysezone für die Hydropyrolyse von kohlenstoffenthaltendem Speisematerial, wobei die Hydropyrolysezone eine obere Stufe und eine untere Stufe aufweist;
b. Mittel zur Eingabe von kohlenstoffhaltigem Speisematerial zwischen den beiden Stufen der Hydropyrolysevorrichtung;
c. erste Trennmittel zur Entfernung von Teer aus dem Brennstoffgas, welches aus der Hydropyrolysezone kommt;
d. Mittel zum Abkühlen des von den ersten Trennmitteln kommenden Brennstoffgases;
e. zweite Trennmittel zur weiteren Entfernung von Teer aus dem von den ersten Trennmitteln kommenden Brennstoffgas;
f. eine Blasofengasverbrennungszone zum Verbrennen von Brennstoffgas, welches von den zweiten Trennungsmitteln kommt; und
g. Leistungserzeugungsmittel zur Erzeugung von Leistung aus dem Brenngas und Dampf kommend von der Brennstoffgasverbrennungszone.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydropyrolysezone ein superatmosphärisches fluidisiertes Bett ist.

4. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Teerumwandlungszone, die effektiv ist, um Feststoffe von den ersten und zweiten Trennmitteln zu empfangen.

5. System nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Wassereinspritzmittel zur Einführung von Wasser in die Teerumwandlungszone.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Multifunktionsabsorptionsteilchen mindestens ein Element aufweisen, welches aus den Elementen ausgewählt ist, die eine Atomzahl von 21 bis 30 aufweist und angeordnet sind innerhalb der Hydropyrolysezone und in Kontakt mit dem kohlenstoffhaltigen Speisematerial.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Multifunktionsabsorptionsteilchen ein Oxid oder Sulfid des Elements enthalten.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxid oder Sulfid ein reduziertes Oxid oder ein reduziertes Sulfid ist.

9. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Multifunktionsabsorptionsteilchen ferner mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe IIa des Periodischen Systems aufweisen.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Element der Gruppe IIa ein Oxid oder ein Hydroxid des Elements ist.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gruppe IIa-Oxid in ein Carbonat in dem fluidisierten Bett durch Absorption von Kohlendioxid umgewandelt ist.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gruppe IIa-Oxid nach Absorption von Kohlendioxid zurück in ein Oxid umgewandelt wird, und zwar durch Calcinierung in der Teerverbrennungszone, und worauf dieses sodann zu dem fluidisierten Bett zurückgeführt wird.

13. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gruppe IIa-Oxid in ein Sulfid in dem fluidisierten Bett umgewandelt wird, und zwar durch Absorption von Schwefel, und wobei sodann die Umwandlung in ein Sulfat in der Teerverbrennungskammer erfolgt.

14. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Multifunktionsabsorptionsteilchen und Asche aus der Teerverbrennungszone entzogen werden und mit weniger als ungefähr 30% Wasser für die zementartige Beseitigung gemischt werden.

15. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das fluidisierte Bett Feststoffe enthält, die zwischen den beiden Stufen derart zirkulieren, daß die Stufen im wesentlichen auf der gleichen Temperatur sich befinden.

16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Stufe des fluidisierten Bettes eine Hydropyrolysezone vorsieht, wo das Gleichgewicht für Reaktionen überschritten wird, die Brennstoffgas erzeugen, und wobei die untere Stufe des fluidisierten Bettes Gleichgewichtsreaktionsbedingungen vorsieht für das kohlenstoffhaltige Speisematerial, welches darinnen ungefähr 1 bis ungefähr 10 Sekunden verbleibt.

17. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Teerinjektionsmittel und die zweiten Teerinjektionsmittel kombiniert sind.

18. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Trennmittel eine Zyklontrennvorrichtung sind.

19. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß magnetische Trennmittel die Multifunktionsabsorptionsteilchen entfernen, die Elemente enthalten, welche eine Atomzahl von 25 bis 28 aufweisen, und zwar erfolgt die Entfernung aus dem Teer bevor der Teer zu den ersten Teerinjektionsmitteln gelangt.

20. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmeaustauscher vorgesehen ist, um das Brennstoffgas, welches von den ersten Trennmitteln kommt, zu erhitzen, bevor das Brennstoffgas in die Brennstoffverbrennungszone eintritt.

21. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Trennmittel einen Venturi-Scrubber aufweisen, und zwar gefolgt von einer Wasser- und Teilchentrennvorrichtung, gefolgt von einer naßen elektrostatischen Ausfallvorrichtung.

22. System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die nasse elektrostatische Ausfällvorrichtung Wasserstoff erzeugt, welches dem Brennstoffgas zugegeben wird, bevor das Brennstoffgas die Brennstoffgasverbrennungszone erreicht.

23. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungserzeugungsmittel eine Gasturbine aufweisen.

24. System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmewiedergewinnungskessel oder -boiler vorgesehen ist, um das Brenngas und Dampf vor der Gasturbine aufzunehmen und gesonderten Dampf zu erzeugen.

25. System nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der gesonderte Dampf eine Dampfturbine antreibt.

26. System nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der gesonderte Dampf nach Durchlaufen der Dampfturbine in das Brenngas injiziert wird, bevor das Brenngas die Gasturbine erreicht.

27. System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasturbine einen Luftkompressor antreibt, der unter Druck stehende Luft an das fluidisierte Bett und die Teerverbrennungskammer liefert.

28. System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngas von der Gasturbine durch einen Wärmeaustauscher geleitet wird, der dazu verwendet wird, um das Brennstoffgas zu erhitzen, bevor dieses in die Brennstoffgasverbrennungszone eintritt.

29. System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffgas von der Turbine in Kondensierungsmittel eingeführt wird, um Wasser zu entfernen, welches durch das Leistungserzeugungssystem rückgeführt wird.

30. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkühlmittel ein Wärmewiedergewinnungskessel sind.

31. System nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dampfturbine vorgesehen ist, die durch den Dampf betrieben wird, der durch den Wärmewiedergewinnungskessel erzeugt wird.

32. System nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärkungskompressor mechanisch mit der Dampfturbine verbunden ist, um Luft zu kompensieren und Luft an die Kammer zur Verbrennung zu liefern.

33. System nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß Heißluft von den Leistungsbetätigungsmitteln gekühlt wird und sodann an den Verstärkungskompressor geliefert wird.

34. System nach Anspruch 31, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung von Elektrizität aus der Dampfturbine.

35. Verfahren zur Erzeugung von Leistung, wobei folgendes vorgesehen ist:

a. Injektion oder Eingabe von kohlenstoffhaltigem Speisematerial zwischen einer oberen und unteren Stufe eines superatmosphärischen fluidisierten Bettes für die Hydropyrolyse;
b. Entfernung von Brennstoffgas und Teergas aus dem fluidisiertem Bett;
c. Trennung des Teerprodukts von dem Brennstoffgas;
d. Kühlen des Brennstoffgases und des verbleibenden Teerproduktes;
e. Trennung des verbleibenden Teerproduktes von dem Brennstoffgas;
f. Verbrennen des Brennstoffgases in einer Verbrennungszone zur Erzeugung von Brenngas und Dampf; und
g. Erzeugung von Leistung aus dem Brenngas und Dampf.

36. Verfahren nach Anspruch 35, gekennzeichnet durch den Schritt des Kontaktierens des kohlenstoffhaltigen Speisematerials mit einem Multifunktionsabsorptionsmittel, welches mindestens ein Element enthält, welches aus den Elementen ausgewählt ist, die eine Atomzahl von 21 bis 30 besitzen.

37. Verfahren nach Anspruch 36, gekennzeichnet durch den Schritt des Injizierens oder Eingebens des getrennten Teerprodukts, welches sich aus dem Schritt b. ergibt, und zwar erfolgt die Eingabe in eine Teerverbrennungszone.

38. Verfahren nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch den Schritt des Eingebens des gesonderten Teerproduktes, welches sich aus dem Schritt e. ergibt in eine Teerverbrennungszone.

39. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das Element in der Form eines Oxids oder Sulfids vorliegt.

40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxid oder Sulfid reduziert wurde.

41. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Multifunktionsabsorptionsteilchen ferner mindestens ein Element aufweisen, welches aus der Gruppe IIa des Periodischen Systems ausgewählt wurde.

42. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß das Gruppe IIa-Element in der Form eines Oxids oder Hydroxids des Elements vorliegt.

43. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß Gruppe IIa-Oxid in ein Carbonat umgewandelt wird, und zwar in dem fluidisierten Bett durch die Absorption von Kohlenmonoxid.

44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß das Gruppe IIa-Element nach Absorption von Kohlendioxid umgewandelt wird zurück in ein Oxid durch Calcinierung in der Teerverbrennungszone und wobei daraufhin die Rückführung zu dem fluidisierten Bett erfolgt.

45. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß das Gruppe IIa-Oxid in ein Sulfid in dem fluidisierten Bett umgewandelt wird, und zwar durch Absorption von Schwefel, und wobei sodann die Umwandlung in ein Sulfat in der Teerverbrennungskammer erfolgt.

46. Verfahren nach Anspruch 38, gekennzeichnet durch die Schritte des Entziehens oder Herausziehens der Multifunktionsabsorptionsteilchen und Asche aus der Teerverbrennungskammer und Mischen der Teilchen und der Asche mit weniger als ungefähr 30% Wasser für die zementartige Beseitigung.

47. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das fluidisierte Bett Feststoffe enthält, die zwischen zwei Stufen derart zirkulieren, daß die Stufen auf im wesentlichen der gleichen Temperatur sich befinden.

48. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Stufe des fluidisierten Bettes Brennstoffgas erzeugt, und zwar infolge der oberhalb des Gleichgewichts betriebenen Hydropyrolyse, während die untere Stufe des fluidisierten Bettes Gleichgewichtshydropyrolyse-Bedingungen vorsieht.

49. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Teerinjektion oder Eingabe gemäß Schritt c. und Schritt e. durch gemeinsame Injektions- oder Eingabemittel erreicht wird.

50. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zyklon verwendet wird, um das Teerprodukt vom Brennstoffgas im Schritt c. zu trennen.

51. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß magnetische Trennmittel die Multifunktionsabsorptionsteilchen entfernen, die Elemente mit einer Atomzahl von 25 bis 28 enthalten, und zwar erfolgt die Entfernung von dem separierten Teer im Schritt c., bevor der separierte Teer in die Teerverbrennungskammer eingegeben oder injiziert wird.

52. Verfahren nach Ansprurch 38, dadurch gekennzeichnet, daß ein Venturi-Scrubber vorgesehen ist, und zwar gefolgt von einer Gas-Wasser-Trennvorrichtung, ferner gefolgt von einer nassen elektrostatischen Ausfällvorrichtung, um so verbleibendes Teerprodukt von dem Brennstoffgas im Schritt e. zu trennen.

53. Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß die nasse elektrostatische Ausfällvorrichtung Wasserstoff erzeugt, der dem Brennstoffgas zugegeben wird, bevor das Brennstoffgas im Schritt f. verbrannt wird.

54. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gasturbine verwendet wird, um Leistung aus dem Brenngas zu erzeugen.

55. Verfahren nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngas nach dem Durchgang durch die Gasturbine durch eine Wärmewiedergewinnungskessel geleitet wird, um gesonderten Dampf zu erzeugen, aus dem weitere Leistung abgeleitet wird.

56. Verfahren nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß der gesonderte Dampf aus dem Wärmewiedergewinnungskessel durch eine Dampfturbine geleitet wird, um weitere Leistung zu erzeugen.

57. Verfahren nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß der gesonderte Dampf nach dem Durchtritt durch die Dampfturbine in das Brenngas eingeleitet oder injiziert wird, und zwar vor dem Schritt g.

58. Verfahren nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasturbine einen Luftkompressor antreibt, der komprimierte Luft erzeugt, die in das fluidisierte Bett und die Teerverbrennungskammer injiziert wird.

59. Verfahren nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß Brenngas von der Turbine im Kondensierungsmittel eingegeben wird, um Wasser zu entfernen, welches zur Verwendung in den Schritten d. und e. rückgeführt wird.