DE69001181T2 - METHOD FOR PRODUCING SYNTHESIS GAS FROM SOLID FUELS FROM SOLID URBAN OR INDUSTRIAL WASTE. - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING SYNTHESIS GAS FROM SOLID FUELS FROM SOLID URBAN OR INDUSTRIAL WASTE.

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Abstract

A process is disclosed, by means of which synthesis gas can be obtained either from solid fuels derived from urban solid waste (RDF), or from industrial solid waste, characterized in that said solid fuels (RDF) or said industrial solid waste are gasified with essentially pure oxygen under a pressure comprised within the range of from 1 to 100 abs.atm, by co-currently feeding said reactants to a gasifier as adiabatic as possible, and that the gas leaving the gasifier is treated in order to remove the polluting, acidic gases, by means of a washing step.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von Synthesegas aus den festen Brennstoffen, die von festen städtischen oder von festen industriellen Abfallen abgeleitet sind.The present invention relates to a process for obtaining synthesis gas from solid fuels derived from solid urban or solid industrial waste.

Die aus festen städtischen Abfällen abgeleiteten festen Brennstoffe (ublicherweise als "refüse derived fuel", "RDF" oder in Italien als "CSdR" bezeichnet) sind der leichteste brennbare Anteil an festen städtischen Abfallen, d.h. sie bestehen aus Kunststoffen, Papier, Holz und Textilien (möglicherweise ist organisches Material zugegen). Diese Brennstoffe weisen je nach Trenngrad und ihrem Feuchtigkeitsgehalt einen Nettoheizwert im Bereich von 10450 kJ bis 18850 kJ/kg (2.500 bis 4.500 kcal/kg) auf.Solid fuels derived from urban solid waste (commonly referred to as "refuse derived fuel", "RDF" or in Italy as "CSdR") are the most easily combustible fraction of urban solid waste, i.e. they consist of plastics, paper, wood and textiles (organic material may be present). These fuels have a net calorific value ranging from 10450 kJ to 18850 kJ/kg (2500 to 4500 kcal/kg), depending on the degree of separation and their moisture content.

Ein allgemeines Schema des Verfahrens zur Herstellung dieses RDF umfaBt die folgenden Vorgänge:A general scheme of the process for producing this RDF includes the following operations:

- Zerkleinerung des festen städtischen Abfalls;- Shredding of solid urban waste;

- magnetische Trennung;- magnetic separation;

- Luftsoftieren zur Trennung der leichten von den schweren Fraktionen;- Air softening to separate the light from the heavy fractions;

- Trocknen des Leichtnaterials;- Drying of the lightweight material;

- eventuelles Pelletisieren des entstehenden Produuts.- possible pelletizing of the resulting product.

Zu den vielen Faktoren zur Differentierung von RDF zählt neben der Zusammensetzung der als Ausgangsmaterial verwendeten festen städtischen Abfalle die zur Auswahl des abgeleiteten Brennstoffs verwendete Technologie.Among the many factors differentiating RDF are the composition of the municipal solid waste used as feedstock and the technology used to select the derived fuel.

Ein Verwendungszweck dieses RDF ist das Verbrennen in Boilern und vor allem in Zementfabriken.One use of this RDF is combustion in boilers and especially in cement factories.

Die Anmelderin hat nun gefunden, daß dieser RDF oder diese festen industriellen Abfälle unter geeigneten Bedingungen vergast werden können, um Synthesegas zu erhalten.The applicant has now found that this RDF or this solid industrial waste can be gasified under suitable conditions to obtain synthesis gas.

Die vorliegende Erfindung schafft daher ein Verfahren zum Vergasen der brennbaren Fraktion von festen städtischen oder industriellen Abfallen zur Ausbildung von Synthesegas durth Vergasen mit einem unter Druck stehenden sauerstoffhältigen Gas bei einer Mindesttenperatur von 1000º C, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Stufen umfaßt:The present invention therefore provides a process for gasifying the combustible fraction of solid urban or industrial waste to form synthesis gas by gasification with a pressurized oxygen-containing gas at a minimum temperature of 1000ºC, characterized in that it comprises the following steps:

- Zuführen der genannten brennbaren Fraktion und von technisch reinem Sauerstoff, der auf einen Druck von 0,1 NPa bis 10 MPa (eine Atmosphäre absolut bis 100 Atmosphären absolut) gebracht worden ist, im Gleichstrom zu einem adiabatischen Vergaser und- feeding the said combustible fraction and technically pure oxygen, which has been brought to a pressure of 0.1 NPa to 10 MPa (one atmosphere absolute to 100 atmospheres absolute), in cocurrent to an adiabatic gasifier and

- Waschen des gebildeten Synthesegases zur Abtrennung der sauren gasförmigen Komponenten.- Washing the synthesis gas produced to separate the acidic gaseous components.

Es wird sowohl im Falle von RDF als auch im Falle von festen industriellen Abfällen ein Nettoheizwert von mindestens 12560 kJ/kg (3.000 kcal/kg) und ein Feuchtigkeitsgehalt unter oder maximal gleich 30 % empfohlen.A net calorific value of at least 12560 kJ/kg (3000 kcal/kg) and a moisture content of less than or equal to 30% are recommended for both RDF and solid industrial waste.

Von den verwendbaren festen industriellen Abfällen sind insbesondere Altreifen zu erwähnen; es kam jedenfalls auch jede andere Art von industriellen Abfällen gewählt werden.Of the solid industrial wastes that can be used, old tires are particularly worth mentioning; however, any other type of industrial waste could also be chosen.

Was den Vergaserdruck betrifft, so liegt der bevorzugte Bereich bei Verwendung von RDF bei 1,5 MPa bis 5 MPa (15 bis 50 abs.atm) und bei Verwendung von festen industriellen Abfällen bei 0,1 MPa bis 5 MPa (1 bis 50 abs.atm).Regarding gasifier pressure, the preferred range is 1.5 MPa to 5 MPa (15 to 50 abs.atm) when using RDF and 0.1 MPa to 5 MPa (1 to 50 abs.atm) when using solid industrial waste.

Die Temperatur des Vergasers wird sowohl als Fnnktion des Feuchtigkeitsgehaltes des RDF oder der industriellen Abfälle als auch ihres Heizwertes und als Funktion der enge und der Temperatur des in das Verfahren eingespeisten Sauerstoffs bestimmt.The temperature of the gasifier is determined both as a function of the moisture content of the RDF or industrial waste and its calorific value and as a function of the pressure and temperature of the oxygen fed into the process.

Bevor der Sauerstoff in den Vergaser eingespeist wird, kam er auf eine Temperatur gleich der oder höher als die Temperatur dieses Vergasers vorgewännt werden.Before the oxygen is fed into the carburetor, it must be preheated to a temperature equal to or higher than the temperature of this carburetor.

Dieser Sauerstoff kann beispielsweise in einer Luftfraktionierungsvorrichtung oder in einer äquivalenten Vorrichtung hergestellt werden.This oxygen can be produced, for example, in an air fractionation device or in an equivalent device.

In einem solchen Fall kam die Verwendung eines Teiles des erhaltenen Synthesegases (wie z. B. etwa 10 %) als für den Betrieb dieser Luftfraktionierungsvorrichtung oder einer äquivalenten Vorrichtung erforderlichen Energiequelle vorteilhaft sein.In such a case, it may be advantageous to use a portion of the synthesis gas obtained (such as about 10%) as the energy source required to operate this air fractionation device or an equivalent device.

Die Behandlung des aus dem Vergaser austretenden Gases zur Entfernung der sauren Gase kam beispielsweise durch eine Waschstufe mit Nätriumhydroxid durchgeführt werden.The treatment of the gas leaving the gasifier to remove the acidic gases could be carried out, for example, by a washing stage with sodium hydroxide.

Weiters kann das Abkühlen des aus dem Vergaser austretenden Gases vor einer solchen Behandlung von Vorteil sein.Furthermore, cooling the gas exiting the carburetor before such treatment can be beneficial.

Es werden nun einige Beispiele angefikirt, um die Erfindung näher zu erläutern, ohne sie zu beschränken.Some examples are now given to explain the invention in more detail, without limiting it.

Beispiel 1example 1

Es wurde ein fester Brennstoff aus festen städtischen Abfällen (RFD) mit einem Nettoheizwert von 16330 kJ/kg (3.900 kcal/kg) und einem Feuchtigkeitsgehalt von 22,4 % verwendet.A solid fuel derived from municipal solid waste (RFD) with a net calorific value of 16330 kJ/kg (3900 kcal/kg) and a moisture content of 22.4% was used.

Die Vergasung wtrde in einem Vergaser so adiabatisch wie möglich durchgeführt, wobei dem Verfahren 104 kg/Stunde an RDF und 48 kg/Stunde an im wesentlichen reinem Sauerstoff unter folgenden Bedingungen im Gleichstrom zugeführt wurden:The gasification was carried out in a gasifier as adiabatically as possible, with 104 kg/hour of RDF and 48 kg/hour of essentially pure oxygen being fed to the process in cocurrent under the following conditions:

- P = 5 MPa (50 abs.atm)- P = 5 MPa (50 abs.atm)

- mittlere Temperatur T = 1.000º C- average temperature T = 1,000º C

Nach dem Waschen wurden 163 Nm³ /Stunde an Synthesegas erhalten, welches, bezogen auf Trockengas, einen Nettoheizwert von 12430 kJ/Nm³ (2.969 kcal/Nm³) aufwies.After washing, 163 Nm³/hour of synthesis gas were obtained, which, based on dry gas, had a net calorific value of 12430 kJ/Nm³ (2,969 kcal/Nm³).

Ein Strom von 17 Nm³ /Stunde wurde aus dem produzierten Strom von 163 Nm³ /Stunde Gas abgezweigt, um den notwendigen elektrischen Strom zum Betrieb der Luftfraktionierungsvorrichtung zu erzeugen.A flow of 17 Nm³/hour was diverted from the produced flow of 163 Nm³/hour of gas to generate the necessary electrical power to operate the air fractionation device.

Beispiel 2Example 2

Es wurden Mtreifen mit einem Nettoheizwert von 25100 kJ/kg (6.000 kcal/kg) und einem zufälligen Feuchtigkeitsgehalt von 15 % als industrielle Abfälle verwendet.Mt strips with a net calorific value of 25100 kJ/kg (6000 kcal/kg) and an incidental moisture content of 15% were used as industrial waste.

Die Vergasung wurde in einem Vergaser so sdiabatisch wie möglich durchgeführt, wobei dem Verfahren 102 kg/Stunde an Altreifen und 69 kg/Stunde an im wesentlichen reinem Sauerstoff unter den folgenden Bedingungen zugeführt wurden:The gasification was carried out in a gasifier as sdiabatically as possible, with 102 kg/hour of scrap tires and 69 kg/hour of essentially pure oxygen being fed to the process under the following conditions:

- P = 0,1 MPa (1 abs.atm);- P = 0.1 MPa (1 abs.atm);

- mittlere Temperatur T = 1.200º C- average temperature T = 1,200º C

Nach dem Waschen wurden 195 Nm³/Stunde an Synthesegas erhalten, welches, bezogen auf Trockengas, einen Nettoheizwert von 11820 kJ/Nm³ (2.824 kcal/Nm³ aufwies. Ein Strom von 25 Nm³ /Stunde wurde aus dem produzierten Strom von 195 Nm³ /Stunde Gas abgezweigt, um den notwendigen elektrischen Strom zum Betrieb der Luftfraktionierungsvorrichtung zu erzeugen.After washing, 195 Nm³/hour of synthesis gas were obtained, which, based on dry gas, had a net calorific value of 11820 kJ/Nm³ (2824 kcal/Nm³). A stream of 25 Nm³/hour was diverted from the produced stream of 195 Nm³/hour of gas to generate the necessary electrical power to operate the air fractionation device.

Beispiel 3Example 3

Es wurde ein fester Brennstoff aus festen städtischen Abfällen (RDF) mit einem Nettoheizwert von 16540 kJ/kg (3.950 kcäl/kg) und einem Feuchtigkeitsgehalt von 7 % verwendet.A solid fuel derived from urban solid waste (RDF) with a net calorific value of 16540 kJ/kg (3950 kcal/kg) and a moisture content of 7% was used.

Die Vergasung wurde in einem Vergaser so adiabatisch wie möglich durchgeführt, wobei 127 kg/Stunde an RDF und 47 kg/Stunde an im wesentlichen reinem Sauer stoff unter den folgenden Bedingungen zugeführt wurden:Gasification was carried out in a gasifier as adiabatically as possible, feeding 127 kg/hour of RDF and 47 kg/hour of essentially pure oxygen under the following conditions:

- P = 1,5-MPa (15 abs.atm);- P = 1.5 MPa (15 abs.atm);

- mittlere Temperatur T = 1220ºC- average temperature T = 1220ºC

Nach dem Waschen wurden 162 Nm³ /Stunde an Svnthesegas erhalten, welches, bezogen auf Trockengas, einen Nettoheizwert von 10870 kJ/Nm³ (2.596 kcäl/Nm³) aufwies.After washing, 162 Nm³/hour of synthesis gas were obtained, which, based on dry gas, had a net calorific value of 10870 kJ/Nm³ (2,596 kcal/Nm³).

Ein Strom von 19 Nm³ /Stunde wurde aus dem produzierten Strom von 162 Nm³ /Stunde Gas abgezweigt, um den notwendigen elektrischen Strom zum Betrieb der Luftfrsktionierungsvorrichtung zu erzeugen.A flow of 19 Nm³/hour was diverted from the produced flow of 162 Nm³/hour of gas to generate the necessary electrical power to operate the air fractionation device.

Claims (6)

1. Verfahren zum Vergasen der brennbaren Fraktion von festen städtischen oder industriellen Abfällen zur Ausbildung von Synthesegas drrch Vergasen mit einem unter Druck stehenden sauerstoffhältigen Gas bei einer Mindesttemperatur von 1.000ºC, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Stufen umfaßt1. Process for gasifying the combustible fraction of solid urban or industrial waste to form synthesis gas by gasification with a pressurized oxygen-containing gas at a minimum temperature of 1,000ºC, characterized in that it comprises the following steps: - Zuführen der genannten brennbaren Fraktion und von technisch reinem Sauerstoff, der auf einen Druck von 0,1 MPa bis 10 MPa (eine Atmosphäre absolut bis 100 Atmosphären absolut) gebracht worden ist, im Gleichstrom zu einem adiabatischen Vergaser und- feeding the said combustible fraction and technically pure oxygen, which has been brought to a pressure of 0.1 MPa to 10 MPa (one atmosphere absolute to 100 atmospheres absolute), in cocurrent to an adiabatic gasifier and - Waschen des gebildeten Synthesegases zur Abtrennung der sauren gasförmigen Komponenten.- Washing the synthesis gas produced to separate the acidic gaseous components. 2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Druck des technisch reinen Sauerstoffs von 1,5 MPa bis 5 MPa (15 Atmosphären absolut bis 50 Atmosphären absolut) beträgt.2. A process according to claim 1, wherein the pressure of the technically pure oxygen is from 1.5 MPa to 5 MPa (15 atmospheres absolute to 50 atmospheres absolute). 3. Verfahren nach Anspruch 1, worin die brennbare Fraktion von festem 1ndustrieabfall unter einem Sauerstoffgasdruck von 0, 1 MPa bis 5 MPa (1 Atmospähre absolut bis 50 Atmosphären absolut) vergast wird.3. A process according to claim 1, wherein the combustible fraction of solid industrial waste is gasified under an oxygen gas pressure of 0.1 MPa to 5 MPa (1 atmosphere absolute to 50 atmospheres absolute). 4. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Sauerstoffeinsatzmaterial auf eine Mindesttemperatur vorerhitzt wird, die der im adiabatischen Vergaser erreichten Temperatur gleich ist.4. A process according to claim 1, wherein the oxygen feed is preheated to a minimum temperature equal to the temperature achieved in the adiabatic gasifier. 5. Verfahren nach Anspruch 1, worin die brennbare Fraktion einen Mindest- Nettoheizwert von 12.560 kJ/kg (3.000 kcal/kg) und einen maximalen Feuchtigkeitsgehalt von 30 Gew.-% aufweist.5. A process according to claim 1, wherein the combustible fraction has a minimum net calorific value of 12,560 kJ/kg (3,000 kcal/kg) and a maximum moisture content of 30 wt%. 6. Verfahren nach Anspruch 1, worin die brennbare Fraktion des festen Industrieabfalles aus Altreifen stammt.6. A process according to claim 1, wherein the combustible fraction of the solid industrial waste originates from scrap tires.
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