DE4436226A1

DE4436226A1 - Schrägstromverfahren zur Erzeugung von Synthese-Gas im modifizierten Abstrich-Generator

Info

Publication number: DE4436226A1
Application number: DE19944436226
Authority: DE
Inventors: Artur Richard Greul
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-10-11
Filing date: 1994-10-11
Publication date: 1996-04-18

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, organische Stoffe, wie z. B. Hausmüll, Hausmüll-ähnliche Abfälle, Biomassen, etc., auch toxische Stoffe, und Gemische dieser Stoffe, in einem modifizierten Abstich-Generator mit Sauerstoff bei ca. 1550°C zu vergasen.

Weltweit, aber hauptsächlich in den Industrieländern, fallen jährlich große Mengen Hausmüll, etc., an, ohne daß bisher ein vernünftiges Entsorgungskonzept bestünde. Die Hauptbeseitigungsarten sind bis heute die Deponie sowie die Verbrennung. Beide mit ihren sehr weitreichenden negativen Mängeln, aber auch für anfallende Biomassen wie Strohs, Holz, Bagasse, etc., bestehen keinerlei großtechnische Nutzungsmöglichkeiten, so daß viele Mio. einfach verrotten, ohne Sinn.

Zur Vergasung von Hausmüll o. ä. sind schon sehr viele Verfahren entwickelt worden, hier nur einige:
Das Andco-Torrax-Verfahren, Vergasung einer einfachen Müllschüttung mit vorgewärmter Luft im Pyrolator bei 1600°C, die nie erreicht wurden.

Das FWF-Funk-Verfahren, Vergasung der Mullschüttung mit Luft unter Zugabe von Sauerstoff im Schachtofen bei 1000°C.

Das Pyrogas-Verfahren, Vergasung mit Kohle, Luft und Wasserdampf im Schachtofen bei ca. 1500°C, sowie das Purox-Verfahren, US-Patent Nr. 3.729.298, Hochtemperatur- Pyrolyse im vertikalen Converter, mit teils vorzerkleinertem Müll, der bei langsamem Absinken im Gegenstrom eine Trocknungs- und Pyrolyse-Zone durchläuft, um anschließend in einer Oxidations- und Schmelzzone mit rein Sauerstoff bei 1550 bis 1650°C oxidiert zu werden. Der Abzug der Schlacke findet am unteren Ende des Converters statt, die Pyrolyse-Gase treten oben aus und werden einer anschließenden Gas-Wäsche unterzogen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur beseitigenden Verwertung von brennbaren Abfällen aller Art, zur Nutzung von Biomassen ohne irgendwelchen Rauchgasen bei Entstehung fast nur verwertbarer Stoffe zu schaffen. Gelöst wird diese Aufgabe durch Anspruch 1 und die Unteransprüche.

Wie bekannt, ist Hausmüll ein Konglomerat der verschiedensten Stoffe, mit einem Heizwert von ca. 2200 bis 2800 kcal/kg, wobei der Kohlenstoffanteil im Müll zwischen 23 und 35% schwankt. Da auch ein Wasseranteil im Mittel von 30% angenommen werden darf, ist seine Brennfähigkeit schlecht, und somit die Pyrolisier- und damit Vergasbarkeit. Dies ist mit einer der Hauptgründe, warum fast alle Versuche, Müll mit Luft zu vergasen, scheiterten, denn mit 20% Sauerstoffanteil der Luft 80% des Luftstickstoffs zu erwärmen und dann noch 30% Wasser im Müll zu verdampfen, ist unrealistisch. Eine Ausnahme bildet lediglich das Purox-Verfahren in den USA, welches ab Mitte der 70er Jahre, für die damalige Zeit wirtschaftlich nicht attraktiv genug war und deshalb verworfen wurde: 1 Tonne Müll zu vergasen kostet 4 $, 1 Tonne zu deponieren 50 Cents. Da inzwischen das Müllaufkommen ein kaum noch beherrschbares Maß angenommen hat, und die Müllverbrennung kaum durchsetzbar ist, der vorhandene Deponieraum längst seine Grenzen erreicht hat, muß die Lösung dringendst gesucht werden. Die Vergasung wurde schon in den ersten Jahrzehnten des vorigen Jahrhunderts mit dem Abstich-Gaserzeuger, einem abgespeckten Hochofen, eingeleitet. Zuerst wurde mit Luft gearbeitet und seit Anfang des 20. Jahrhunderts auch mit Sauerstoff. Der Ausgangsstoff war aber immer der teure Koks. Die chemische Industrie verwendete bis 1945 viele Abstich-Gaserzeuger, sie wurden aber eingestellt, da das Kohle- Zeitalter vorüber war.

Bei allen bekannten Vergasungs-Verfahren im Gegenstrom im Schachtofen wird immer hervorgehoben, daß eine große Trockenzone im Schacht notwendig sei, wahrscheinlich ausgehend von der Wirkungsweise des Hochofens, um einen höheren Wirkungsgrad zu erreichen. Dies ist anzuzweifeln. Bei der Vergasung mit Sauerstoff entstehen am Ort der Oxidation Temperaturen bis zu 3000°C. Bei diesen Temperaturen ist die Wärmeübertragungs-Zeit mindestens acht mal so groß wie bei Temperaturen von 800°C. Es ist also vorteilhaft, die Entgasung- sowie die Trockenzone durch eine Schrägbewegung des heißen Rohgases so klein wie möglich zu halten und damit viel fühlbare Wärme mit in ein Koks-Bett zu nehmen.

Der Vergasungs-Vorgang läuft wie folgt ab: Am an sich bekannten Abstich-Generator werden mehrere Blasformen nebeneinander weggelassen. Zum Anfahren wird der Abstich-Generator mit minderwertigem Koks befüllt und über die noch verbleibenden Blasformen mit Sauerstoff beaufschlagt. Der Koks wird bei Temperaturen von ca. 1550 bis 1650°C vergast, nur an Stelle der weggelassenen Blasformen entsteht ein Koks-Bett, das vom Sauerstoff nicht berührt wird. Zur Vergrößerung des Koks-Bettes kann man die Außenhaut des Abstich-Generators an dieser Stelle etwas ausstellen. Vor dem Koks-Bett wird ein vertikales Stahlschild angeordnet, um die Koks-Schüttung im Bett, die auch langsam verzehrt wird, und die aus diesem Grunde von Zeit zu Zeit ergänzt werden muß, vom zu vergasenden Gut zu trennen. In Höhe des Kohlensacks, hinter dem Koks-Bett, ist ein Rohr angeordnet, welches das Koks-Bett mit einem kleinen Crack-Reaktor verbindet. An diesem Rohr sind Vorrichtungen angeordnet, um Sauerstoff in das noch heiße Rohgas zu düsen, das vom Vergasungsraum über das Koks-Bett in den Crack-Reaktor geleitet wird, denn im Crack-Reaktor muß das Rohgas ca. 1200°C haben. Der Crack-Reaktor ist mit Koks oder Holzkohle beschickt. Durch die Temperatur von 1200°C im Crack-Reaktor, die nur im Eintrittsbereich erreicht wird, ist ein Cracken der langkettigen Kohlenwasserstoffe sowie eine Wassergasreaktion gewährleistet, womit alle Pyrolyse-Produkte und vor allem die Wässer als Wasserdampf, die ja vom heißen Rohgas mitgerissen werden, beseitigt werden, denn gerade die Reinigung der Wässer ist bei den meisten anderen Verfahren eine kostspielige Angelegenheit. Im Oberteil des Crack-Reaktors, das freigeblieben ist, wird nun ein Quenchen des Produkt-Gases durchgeführt. Das durch die Quenchung schlagartig abgekühlte Gas wird nun einer an sich bekannten Gas-Reinigung unterworfen, und dann einem Verbrauch zugeführt. Es besteht hauptsächlich aus CO und H₂, und ist als Synthese-Gas zu verwenden.

Claims

1. Schrägstromverfahren zur Erzeugung von Synthese-Gas im modifizierten Abstich-Generator durch Vergasung organischer, auch toxischer Materialien, wie Müll, Biomasse, Kohle, etc. oder deren Gemische, bei ca. 1500 bis 1600°C mit Sauerstoff dadurch gekennzeichnet, daß

- in einem an sich bekannten Abstich-Generator (1) mehrere Blasformen (2) nebeneinander weggelassen werden. Durch eine anfahrtsbedingte Koks-Schüttung, die an dieser Stelle nicht vergast, entsteht ein Koks- Bett (3).
- dieses Koks-Bett (3) durch einen vertikalen Schild, vorzugsweise aus Stahl gegenüber der zu vergasenden Schüttung abgrenzt, und somit der Koks separat ergänzt werden kann.
- in diesem Koks-Bett (3), in Höhe des Kohlensacks, ein Rohr (4) endet, das vorzugsweise innen hitzebeständig ausgekleidet und mit Vorrichtungen zum Eindüsen von Sauerstoff (5) versehen ist.
- dieses Rohr (4) in einen kleinen Crack-Reaktor (6) mündet, welcher mit Koks oder Holzkohle als Schüttung vertikal versehen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß am Ofenkörper an der Stelle des Koks-Bettes eine Ausstellung (7) vertikal angeordnet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Crack- Generator (6) nur zur Hälfte gefüllt wird und das obere Teil zum Quenchen verwendet wird.