DE69534480T2 - Festbettvergaser und Verfahren zur Vergasung von organischen Abfällen - Google Patents

Festbettvergaser und Verfahren zur Vergasung von organischen Abfällen Download PDF

Info

Publication number
DE69534480T2
DE69534480T2 DE69534480T DE69534480T DE69534480T2 DE 69534480 T2 DE69534480 T2 DE 69534480T2 DE 69534480 T DE69534480 T DE 69534480T DE 69534480 T DE69534480 T DE 69534480T DE 69534480 T2 DE69534480 T2 DE 69534480T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
organic waste
furnace
oxygen
gasification
steam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69534480T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69534480D1 (de
Inventor
Kenichi Nagasaki-shi Arima
Masahiro Nagasaki-shi Soda
Hisao Nagasaki-shi Yamamoto
Masayasu Nagasaki-shi Sakai
Hideaki Nagasaki-shi Ohta
Yuichi Nagasaki-shi Fujioka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Publication of DE69534480D1 publication Critical patent/DE69534480D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69534480T2 publication Critical patent/DE69534480T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/482—Preparation from used rubber products, e.g. tyres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/20—Apparatus; Plants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/58—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels combined with pre-distillation of the fuel
    • C10J3/60—Processes
    • C10J3/64—Processes with decomposition of the distillation products
    • C10J3/66—Processes with decomposition of the distillation products by introducing them into the gasification zone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/723—Controlling or regulating the gasification process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0903—Feed preparation
    • C10J2300/0906—Physical processes, e.g. shredding, comminuting, chopping, sorting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0946—Waste, e.g. MSW, tires, glass, tar sand, peat, paper, lignite, oil shale
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0959—Oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0973—Water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1838—Autothermal gasification by injection of oxygen or steam
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock
    • Y02P20/143—Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock
    • Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Verbrennung von organischem Abfall und insbesondere einen Festbettvergasungsofen zum Vergasen von organischem Abfall, wie etwa Altreifen und Altkunststoff, sowie ein Verfahren zum Vergasen von organischem Abfall unter Verwendung eines derartigen Ofens.
  • 2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
  • Herkömmlicherweise wurde organischer Abfall, wie etwa Altreifen und Altkunststoff, einzig zum Zweck der Erzeugung von Dampf mittels eines Wärmetauschers und Nutzung des Dampfes als Wärmequelle direkt veräschert. Somit werden solche organischen Abfälle in der Praxis nicht als Bestandteil oder Rohstoff für andere Produkte verwendet.
  • Nimmt man Altreifen als ein Beispiel für organischen Abfall, bestehen diese zu 50–60% aus flüchtigen Stoffen, zu 20–30 % aus festem Kohlenstoff und zu 10–15 % aus anorganischen Stoffen, wie etwa Stahl und Asche, wie in Tabelle 1 gezeigt. Da Altreifen Stahldrähte umfassen, ist es schwierig, sie zu zerkleinern. Deshalb ist es übliche Praxis, die ganzen Altreifen in einem Stoker oder Kiln zu verbrennen oder die Altreifen zu Würfeln von ungefähr 10 cm Größe zu zerkleinern und sie dann in einem Stoker oder Kiln zu verbrennen. Diese Verbrennungsverfahren schließen jedoch die folgenden Probleme ein:
    • (1) Wenn Altreifen unter Zuhilfenahme von Luft verbrannt werden, zerfallen und verbrennen darin vorhandene flüchtige Stoffe rasch. Infolgedessen wird örtlich eine hohe Temperatur von 1.500°C oder darüber erreicht, wodurch der Ofen häufig beschädigt wird. Darüber hinaus werden durch die Flamme große Mengen an Ruß und Teer erzeugt, was eine Nachbehandlung erforderlich macht.
    • (2) Der nach der Verdampfung der flüchtigen Stoffe zurückbleibende feste Kohlenstoff hat eine so niedrige Verbrennungsgeschwindigkeit, dass er bei Vermengung mit anorganischen Stoffen einen Rückstand bilden kann. Dieser Rückstand ist nicht leicht zu beseitigen.
    • (3) Andererseits wird, wenn Altreifen mit einem Gasgemisch aus Luft und Verbrennungsabgas verbrannt werden, das im obigen Absatz (1) beschriebene Problem gemindert. Das im obigen Absatz (2) beschriebene Problem wird jedoch aufgrund einer Zunahme des zurückbleibenden festen Kohlenstoffs verschlimmert. Daher ist es unmöglich, eine Gesamtlösung vorzusehen.
  • Aus diesen Gründen ist es schwierig, organischen Abfall, wie etwa Altreifen, zu beseitigen. Beim derzeitigen Stand der Technik ist es unmöglich, aus derartigen Abfällen Rohstoffe zurückzugewinnen.
  • Tabelle 1: Zusammensetzung von Reifen
    Figure 00020001
  • In Bezug auf die vorliegende Erfindung ist ein Beispiel eines herkömmlichen Festbettvergasungsofens zum Vergasen von organischem Abfall, wie etwa Altreifen und Altkunststoff, in 3 dargestellt. Bei dem Festbettvergasungsofen 201 gemäß 3 werden im von oben zugeführten organischen Abfall 206 vorhandene flüchtige Stoffe durch die Wärme, die infolge der teilweisen Verbrennung von im darunter liegenden Rückstand vorhandenen festen Kohlenstoff erzeugt wird, pyrolysiert und vergast, wodurch sich ein Rückstand 207 ergibt, der größtenteils aus festem Kohlenstoff besteht. Der im Rückstand 207 vorhandene feste Kohlenstoff wird mittels eines Vergasungsmittels 211, welches ein Gemisch aus einem sauerstoffhaltigen Gas und Dampf ist und über ein Ventil 212 einem Raum unterhalb einer perforierten Platte 204 zugeführt wird, teilweise verbrannt und vergast, wobei der feste Kohlenstoff dazu dient, die zum Pyrolysieren der flüchtigen Stoffe erforderliche Hitze zu liefern. Das durch die Pyrolyse und Vergasung von flüchtigen Stoffen erzeugte Gas und das durch die Vergasung von festem Kohlenstoff erzeugte Gas werden miteinander vermischt und als durch Vergasung von organischem Abfall erzeugtes Gas 210 abgezogen. Die während dieses Prozesses stattfindenden Reaktionen sind durch die folgenden Gleichungen (1), (2) und (3) dargestellt. C + O2 → CO + CO2 + Q1 (exotherm) (1)(Lieferung der Reaktionswärme durch die teilweise Verbrennung und Vergasung von festem Kohlenstoff) C + H2O → CO + H2 – Q3 (endotherm) (2)(Vergasung durch die Reaktion von festem Kohlenstoff mit Dampf) CnHm → Cn1Hm1 – Q2 (endotherm) (3)(n > n1, m > m1)
    (Pyrolyse und Vergasung flüchtiger Stoffe)
  • Wenn die Pyrolysetemperatur von flüchtigen Stoffen hoch ist (z.B. 700°C oder darüber), werden C-C-Bindungen extensiv getrennt, so dass ein niedermolekulares Kohlenwasserstoffgas erzeugt wird, das in großen Anteilen aus niedermolekularen Komponenten besteht, wie etwa Methan (CH4), Ethan (C2H6) und Ethylen (C2H4). Andererseits wird, wenn die Pyrolysetemperatur niedrig ist (z.B. 500–700°C) ein hochmolekulares Kohlenwasserstoffgas erzeugt, das aromatische Verbindungen enthält, wie etwa Benzol (C6H6), Toluol (C7H8) und Naphthalin (C10H8). Diese Situation ist schematisch in 4 dargestellt.
  • Wenn ein durch die Vergasung von organischem Abfall erhaltenes Gas als Rohmaterial für die Bildung von Ruß verwendet wird, wird das im Vergasungsofen erzeugte Gas zur Bildung von Ruß in einen Verbrennungsofen eingebracht und in einer sauerstoffarmen Umgebung verbrannt, um Ruß zu bilden. Während dieses Prozesses wird ein aus niedermolekularen Komponenten bestehendes Gas hauptsächlich durch die Reaktion mit Sauerstoff verbrannt, wodurch ein Hochtemperaturfeld erzeugt wird. In diesem Hochtemperaturfeld wird ein hochmolekulares Kohlenwasserstoffgas wiederholt einer Dehydrierung und Polykondensation unterzogen, wodurch es anwächst, um Ruß zu bilden. Das bedeutet, zur Steigerung der Ausbeute an Ruß ist es bevorzugt, den Gehalt an hochmolekularen Komponenten, wie etwa Naphthalin (C10H8) und Anthrazen (C14H10), in dem durch die Vergasung von organischem Abfall erhaltenen Gas zu erhöhen. Zu diesem Zweck ist es bevorzugt, die Pyrolyse flüchtiger Stoffe bei einer Temperatur von 500–700°C durchzuführen.
  • Wenn die Pyrolysetemperatur höher als 700°C ist, werden die in flüchtigen Stoffen vorhandenen C-C-Bindungen extensiv getrennt, um niedermolekulare Kohlenwasserstoffe, wie etwa Methan (CH4), Ethan (C2H6) und Ethylen (C2H4), zu erzeugen. Wenn sie niedriger als 500°C ist, verläuft die Pyrolyse nicht zufriedenstellend.
  • Für gewöhnlich beträgt die zum Pyrolysieren und Vergasen von flüchtigen Stoffen bei einer Temperatur von 500–700°C erforderliche Wärmemenge nur ungefähr 5–10 der Gesamtwärmemenge, die organischer Abfall besitzt. Wenn der Gehalt an festem Kohlenstoff in organischem Abfall hoch ist (z.B. 20 %), setzt die Verbrennung des gesamten festen Kohlenstoffs eine exzessive Wärmemenge frei.
  • Somit ergeben sich, wo es erwünscht ist, bei der Vergasung von organischem Abfall aus flüchtigen Stoffen ein hochmolekulares Kohlenwasserstoffgas zu erzeugen, die folgenden Probleme. Diese machen es schwierig, die Pyrolysetemperatur von flüchtigen Stoffen so zu steuern, dass sie in einem angemessenen Rahmen bleibt.
    • (1) Wenn die Zufuhrrate von Sauerstoff reduziert wird, um die Menge an festem Kohlenstoff zu verringern, die einer teilweisen Verbrennung (d.h. der Verbrennungswärme Q1 von festem Kohlenstoff) unterzogen wird, und dadurch die Pyrolysetemperatur herabzusetzen, verbleibt ein Rückstand, der festen Kohlenstoff enthält. Dieser Rückstand ist nicht leicht zu beseitigen.
    • (2) Im Gegensatz dazu wird, wenn fester Kohlenstoff bei einer ausreichend hohen Zufuhrrate von Sauerstoff teilweise verbrannt wird, so dass kein restlicher fester Kohlenstoff zurückbleibt, die Verbrennungswärme erhöht, um die Pyrolysetemperatur heraufzusetzen. Infolgedessen kann kein hochmolekulares Kohlenwasserstoffgas erhalten werden.
    • (3) Die Reaktionstemperatur kann durch Hinzufügen von Dampf zum Vergasungsmittel herabgesetzt werden. Wenn die Zufuhrrate von Dampf jedoch heraufgesetzt wird, um die Wärmemenge (Q3) zu erhöhen, die durch die Reaktion von festem Kohlenstoff mit Dampf aufgenommen wird, reagieren der feste Kohlenstoff und der nicht in Reaktion getretene Dampf mit dem durch die Pyrolyse flüchtiger Stoffe erzeugten hochmolekularen Kohlenwasserstoffgas, was zur Bildung von niedermolekularen Kohlenwasserstoffen führt.
    Cn1Hm1 + H2O → Cn2Hm2 + CO + H2 – Q4 (4)(n1 > n2, m1 > m2)
  • Darüber hinaus ist, wie vorstehend erwähnt, eine korrekte Temperatursteuerung erforderlich, um ein Gas mit einer Zusammensetzung zu erhalten, das zur Verwendung als Rohmaterial für die Herstellung von Ruß geeignet ist. Bei herkömmlichen Festbettvergasungsöfen wird die Zufuhrrate des gesamten Vergasungsmittels für gewöhnlich in Abhängigkeit von der Höhe der organischen Abfallschicht im Ofen gesteuert, und dies führt zu den folgenden Problemen.
  • Wenn die Zufuhrrate von organischem Abfall variiert, wird die resultierende Änderung der Zufuhrrate des Vergasungsmittels aufgrund der zeitlichen Verzögerung der Höhenänderung der organischen Abfallschicht verzögert. Dies verursacht ein Ungleichgewicht des Verhältnisses aus Vergasungsmittel und organischem Abfall. Infolgedessen wird auch die Wärmezufuhr durch die teilweise Verbrennung und Vergasung von festem Kohlenstoff gemäß den obigen Gleichungen (1) und (2) unausgeglichen, so dass die Innentemperatur des Vergasungsofens schwanken kann. Somit kann die Pyrolysetemperatur flüchtiger Stoffe, die von der Gleichung (3) abhängig ist, schwanken, wodurch sie von ihrem ordnungsgemäßen Bereich abweicht. Das bedeutet, wenn die Zufuhrrate von organischem Abfall abnimmt, wird das Verhältnis aus Vergasungsmittel und organischem Abfall zeitweise unangemessen hoch, was zu einem Anstieg der Pyrolysetemperatur führt. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Zufuhrrate von organischem Abfall ansteigt, das Verhältnis aus Vergasungsmittel und organischem Abfall zeitweise unangemessen niedrig, was zu einer Herabsetzung der Pyrolysetemperatur führt. Infolgedessen schwanken die Eigenschaften des resultierenden, durch Vergasung von organischem Abfall erzeugten Gases, was einen instabilen Ablauf des anschließenden Verfahrens (wie etwa ein Rußherstellungsverfahren) verursacht, welches dieses Gases verwendet.
  • Außerdem muss, um die Pyrolysetemperatur flüchtiger Stoffe niedrig zu halten, die Teilverbrennungs-/-vergasungstemperatur von festem Kohlenstoff niedrig gehalten werden. Da die Reaktionsgeschwindigkeit von festem Kohlenstoff dadurch verringert wird, verdickt sich die organische Abfallschicht, was einen großen Festbettvergasungsofen erforderlich macht.
  • Das US-Patent Nr. 4,321,877 beschreibt einen Vergasungsofen, der den Austrag von Asche aus der Unterseite des Ofens durch Bewegung einer Zugplatte erleichtert, wenn der Pegel der angesammelten Asche eine vordefinierte Grenze übersteigt.
  • Das europäische Patent Nr. 0 297 425 beschreibt einen Wirbelbettreaktor, in dem eine Sonde eine Temperaturdifferenz zwischen dem Wirbelbett und dem darüber liegenden Gasraum misst. Das System regelt dadurch den Austrag von Material aus der Unterseite des Reaktors, um die Materialhöhe im Reaktor konstant zu halten.
  • Das US-Patent Nr. 5,094,669 beschreibt einen Vergasungsofen, bei dem ein Druckunterschied zwischen einem oberen Bereich und einem unteren Bereich einer Ascheschicht im Ofen dazu verwendet wird, die Partikelgröße der erzeugten Asche festzustellen und zu regeln.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, angesichts der mit den Fluktuationen der Zufuhrrate des organischen Abfalls in Verbindung stehenden Probleme, einen Festbettvergasungsofen bereitzustellen, der die Schwankungen der Innentemperatur des Ofens mindern und dadurch eine stabile Pyrolysetemperatur aufrechterhalten kann, sowie ein Verfahren zum Vergasen organischen Abfalls unter Verwendung eines solchen Ofens.
  • Erfindungsgemäß sind vorgesehen:
    • (1) Ein Festbettvergasungsofen, in dem in ihn gefüllter organischer Abfall durch Zufuhr eines Vergasungsmittels, das ein Gemisch aus einem sauerstoffhaltigen Gas und Dampf enthält, vergast wird, wobei der Ofen Mittel zum Messen der Höhe der Schicht des dem Ofen zugeführten organischen Abfalls, Mittel zum Messen der Innentemperatur des Ofens, eine Steuereinheit zum Steuern der Zufuhrrate des sauerstoffhaltigen Gases in Abhängigkeit von einem Signal der Mittel zum Messen der Höhe der organischen Abfallschicht, und eine Steuereinheit zum Steuern der Zufuhrrate von Dampf in Abhängigkeit von einem Signal der Mittel zum Messen der Innentemperatur des Ofens umfasst, und
    • (2) ein Verfahren zum Vergasen organischen Abfalls durch Einfüllen des organischen Abfalls in einen Festbettvergasungsofen und Vergasen des organischen Abfalls durch Zufuhr eines Vergasungsmittels, das ein Gemisch aus einem sauerstoffhaltigen Gas und Dampf enthält, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Steuern der Zufuhrrate des sauerstoffhaltigen Gases in Abhängigkeit von der Höhe der Schicht des organischen Abfalls, der dem Ofen zugeführt wird, und Steuern der Zufuhrrate von Dampf in Abhängigkeit von einer Innentemperatur des Ofens, um die Vergasung durchzuführen.
  • Wenn die Zufuhrrate organischen Abfalls zum Vergasungsofen abnimmt, verringert sich die Höhe der organischen Abfallschicht und das Verhältnis aus Sauerstoff und organischem Abfall wird zeitweise unangemessen hoch, was zu einem Anstieg der Innentemperatur des Vergasungsofens führt. Dementsprechend wird die Höhe der organischen Abfallschicht im Ofen kontinuierlich gemessen und die Zufuhrrate des sauerstoffhaltigen Gases in Abhängigkeit einer Verringerung der Höhe der Schicht aus organischem Abfall (d.h. einer Abnahme der Menge an organischem Abfall im Ofen) herabgesetzt, um ein geeignetes Verhältnis aus Sauerstoff und organischem Abfall aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus wird auch die Innentemperatur des Ofens (d.h. die Temperatur direkt über der organischen Abfallschicht) kontinuierlich gemessen und die Zufuhrrate von Dampf in Abhängigkeit eines Temperaturanstiegs erhöht, um so den Temperaturanstieg zu unterdrücken.
  • Wenn andererseits die Zufuhrrate organischen Abfalls zum Vergasungsofen zunimmt, steigt die Höhe der organischen Abfallschicht und das Verhältnis aus Sauerstoff und organischem Abfall wird zeitweise unangemessen niedrig, was zu einem Abfall der Innentemperatur des Vergasungsofens führt. Dementsprechend wird die Zufuhrrate des sauerstoffhaltigen Gases in Abhängigkeit eines Anstiegs der Höhe der organischen Abfallschicht (d.h. einer Erhöhung der Menge an organischem Abfall im Ofen) erhöht, um ein geeignetes Verhältnis aus Sauerstoff und organischem Abfall aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus wird die Zufuhrrate von Dampf in Abhängigkeit eines Temperaturabfalls herabgesetzt, um so den Temperaturabfall zu unterdrücken.
  • Somit kann, durch Steuern der Zufuhrraten des sauerstoffhaltigen Gases und des Dampfes im Vergasungsmittel unabhängig voneinander, die Innentemperatur des Vergasungsofens präzise gesteuert werden, um trotz einer Variation der Zufuhrrate organischen Abfalls im Wesentlichen konstant zu bleiben. Folglich wird auch die Pyrolysetemperatur flüchtiger Stoffe im Wesentlichen konstant gehalten, so dass ein durch Vergasung organischen Abfalls erzeugtes Gas, das große Mengen an hochmolekularen Kohlenwasserstoffkomponenten enthält und stabilisierte Eigenschaften aufweist, erzeugt werden kann.
  • Der erfindungsgemäße Vergasungsofen ist zur Verwendung als ein Vergasungsofen in einem Verfahren zum Herstellen von Ruß unter Einsatz organischen Abfalls als Rohmaterial geeignet. Er ist jedoch auch zur Verwendung als Festbettvergasungsofen zum Vergasen organischen Abfalls und Kohle zur Rückgewinnung von Brennölen und Brenngasen geeignet.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel des erfindungsgemäßen Festbettvergasungsofens zeigt,
  • 2(a) und 2(b) sind Diagramme, die den Zustand der Steuerung der Sauerstoff- und Dampfzufuhrraten in dem erfindungsgemäßen Beispiel (Beispiel 1) zeigen,
  • 3 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels eines herkömmlichen Ofens zur Vergasung organischen Abfalls, und
  • 4 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen der Pyrolysetemperatur von organischem Abfall und der Zusammensetzung des derart erzeugten Gases schematisch darstellt.
  • Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf das folgende Beispiel genauer erläutert.
  • (Beispiel 1)
  • 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel des erfindungsgemäßen Festbettvergasungsofens zeigt. Dieser Festbettvergasungsofen 301 umfasst eine Beschickungsrutsche 304 für organischen Abfall, welche mit dem oberen Teil eines zylindrischen Vergasungsofengehäuses 302 verbunden ist, einen an dessen Oberseite vorgesehenen Auslass 305 für durch Vergasung von organischem Abfall erzeugtes Gas, und eine perforierte Platte 303, die im unteren Teil des Gehäuses angeordnet ist und dazu dient, den darin eingefüllten organischen Abfall zu halten und ein Vergasungsmittel gleichmäßig zuzuführen. Mit der Unterseite des Vergasungsofengehäuses 302 oder seiner Seitenwand unterhalb der perforierten Platte 303 ist mittels einer Rohrleitung ein Mischgefäß 306 verbunden. Dieses Mischgefäß 306 dient zur Bereitung eines Vergasungsmittels 318 durch Vermischen eines sauerstoffhaltigen Gases 16 und Dampf 317, welche über Ventile 307' bzw. 307'' zugeführt werden. Die perforierte Platte 303 hat eine leicht schräg abfallende schirmartige Form und ist drehbar montiert.
  • Dieser Festbettvergasungsofen 301 ist mit einem Ultraschall-Pegelmesser 313, der als Einrichtung zum Messen der Schichthöhe des dem Ofen zugeführten organischen Abfalls dient, und außerdem mit einem Thermoelement 314 ausgestattet, das als Mittel zum Messen der Innentemperatur des Vergasungsofens dient. Darüber hinaus ist eine Steuereinheit 315 eingebaut, die den Öffnungsgrad der Ventile 307' und 307'' in Abhängigkeit von Signalen des Ultraschall-Pegelmessers 313 und des Thermoelements 314 steuert. In 1 wird der Öffnungsgrad der Ventile 307' und 307'' durch die einzige Steuereinheit 315 gesteuert. Selbstverständlich können die Ventile 307' und 307'' jedoch auch durch zwei separate Steuereinheiten gesteuert werden.
  • Unter Verwendung dieses Festbettvergasungsofens 301 wurden Altreifen, die ein typisches Beispiel für organischen Abfall darstellen, einem Vergasungsversuch unterzogen.
  • Wie in 1 gezeigt, wurde ein Vergasungsmittel 318 bereitet, indem ein sauerstoffhaltiges Gas 316 und Dampf 317 in ein Mischgefäß 306 eingebracht, wobei die Zufuhrraten durch die Ventile 307' bzw. 307'' geregelt wurden, und einem Raum unterhalb der rotierenden perforierten Platte 403 zugeführt wurden.
  • Altreifen (organischer Abfall) 308, die in kleine Stücke zerkleinert worden waren, wurden über eine Beschickungsrutsche 304 für organischen Abfall zugeführt und bildeten auf der perforierten Platte 303 eine Altreifenschicht. In einem Pyrolysebereich 309 für flüchtige Stoffe, der dem oberen Teil der Altreifenschicht entspricht, wurden flüchtige Stoffe pyrolysiert und vergast. Der resultierende Rückstand 310, der größtenteils aus festem Kohlenstoff bestand, bewegte sich nach unten und wurde in einem Teilverbrennungs-/-vergasungsbereich 311 für festen Kohlenstoff teilweise verbrannt und vergast. Das durch die Pyrolyse und Vergasung flüchtiger Stoffe erhaltene Gas und das durch die teilweise Verbrennung und Vergasung von festem Kohlenstoff erhaltene Gas wurden miteinander vermischt und durch einen Auslass 305 für durch Vergasung von organischem Abfall erhaltenes Gas als durch Vergasung von organischem Abfall erhaltenes Gas 312 entnommen.
  • Während dieses Verfahrens wurde der Abstand (h) zwischen dem oberen Ende des Vergasungsofengehäuses 302 und der Oberseite der Schicht aus Altreifen (organischem Abfall) 308 mittels des Ultraschall-Pegelmessers 313 gemessen. Durch einen Vergleich mit dem Abstand (H) zwischen dem oberen Ende des Vergasungsofengehäuses 302 und der Oberseite der perforierten Platte 303 wurde die Höhe der Schicht aus Altreifen (organischem Abfall) 308 als (H-h) bestimmt. Abhängig von dem Unterschied zwischen diesem Wert und einem voreingestellten Wert regelte die Steuereinheit 315 die Zufuhrrate des sauerstoffhaltigen Gases durch Steuern des Öffnungsgrades des Ventils 307'.
  • Darüber hinaus wurde die Innentemperatur (T) des Vergasungsofens (d.h. die Temperatur direkt oberhalb der organischen Abfallschicht, die der Temperatur des durch Vergasung von organischem Abfall erhaltenen Gases nahezu entspricht) mittels des Thermoelements 314 gemessen. Abhängig von dem Unterschied zwischen diesem Wert und einem voreingestellten Wert regelte die Steuereinheit 315 die Zufuhrrate von Dampf durch Steuern des Öffnungsgrades des Ventils 307''.
  • Altreifen enthalten 60–70 Gew.-% flüchtige Stoffe (wie etwa Rohgummi und Öl), 20–30 Gew.-% festen Kohlenstoff und 10–15 Gew.-% anorganische Bestandteile. Zum Einstellen der Innentemperatur des Vergasungsofens auf 500°C ist es bevorzugt, Sauerstoff in einer Menge zuzuführen, die durch ein molares Äquivalentverhältnis (O2/C) von 0,4–0,5 ausgedrückt wird, basierend auf dem in Altreifen vorhandenen festen Kohlenstoff, und Dampf in einer Menge zuzuführen, die durch ein molares Äquivalentverhältnis (H2O/C) von 1,0–1,5 ausgedrückt wird, basierend auf dem in Altreifen vorhandenen festen Kohlenstoff. Bei einem Vergasungsofen mit einer Kapazität zur Verarbeitung von Altreifen mit einer Rate von 1 Tonne pro Stunde werden die Zufuhrraten von Sauerstoff und Dampf wie in 2 gezeigt gesteuert.
  • 2(a) ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen der Höhe (H-h) der Altreifenschicht und der in Abhängigkeit davon gesteuerten Sauerstoffzufuhrrate wiedergibt. Dieses Diagramm zeigt, dass die Sauerstoffzufuhrrate in einem stationären Zustand (d.h. wenn die Schichthöhe einem voreingestellten Wert entspricht) 200 Nm3/h beträgt und dass die Sauerstoffzufuhrrate erhöht wird, wenn die Schichthöhe zunimmt, oder verringert wird, wenn die Schichthöhe abnimmt, und zwar in Abhängigkeit von einer Abweichung vom voreingestellten Wert der Schichthöhe.
  • 2(b) ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen der Innentemperatur (T) des Vergasungsofens und der in Abhängigkeit davon gesteuerten Dampfzufuhrrate wiedergibt. Dieses Diagramm zeigt, dass die Dampfzufuhrrate 600 Nm3/h beträgt, wenn die Temperatur einem voreingestellten Wert von 500°C entspricht, und dass die Dampfzufuhrrate erhöht wird, wenn die Temperatur steigt, oder verringert wird, wenn die Temperatur fällt, und zwar in Abhängigkeit von einer Abweichung vom voreingestellten Temperaturwert.

Claims (9)

  1. Festbettvergasungsofen, in dem in ihn gefüllter organischer Abfall durch Zufuhr eines Vergasungsmittels, das ein Gemisch aus einem sauerstoffhaltigen Gas und Dampf umfasst, vergast wird, wobei der Ofen gekennzeichnet ist durch: Mittel (313) zum Messen der Höhe einer Schicht des hineingefüllten organischen Abfalls im Ofen (301), Mittel (314) zum Messen der Innentemperatur des Ofens, eine Steuereinheit (315) zum Steuern der Zufuhrrate des sauerstoffhaltigen Gases in Abhängigkeit von einem Signal der Mittel (313) zum Messen der Höhe der organischen Abfallschicht, und eine Steuereinheit (315) zum Steuern der Zufuhrrate von Dampf in Abhängigkeit von einem Signal der Mittel zum Messen der Innentemperatur des Ofens.
  2. Festbettvergasungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (313) zum Messen der Höhe der Schicht aus organischem Abfall im Ofen ein Ultraschall-Pegelmesser ist.
  3. Festbettvergasungsofen nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (314) zum Messen der Innentemperatur des Ofens dafür ausgelegt ist, die Temperatur direkt über der Schicht aus organischem Abfall im Ofen zu messen.
  4. Festbettvergasungsofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (314) zum Messen der Innentemperatur des Ofens ein Thermoelement ist.
  5. Festbettvergasungsofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (315) zum Steuern der Zufuhrrate des sauerstoffhaltigen Gases dafür ausgelegt ist, den Öffnungsgrad eines Zufuhrventils (307') für sauerstoffhaltiges Gas zu steuern.
  6. Festbettvergasungsofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (315) zum Steuern der Zufuhrrate von Dampf dafür ausgelegt ist, den Öffnungsgrad eines Dampfzufuhrventils (307'') zu steuern.
  7. Festbettvergasungsofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (315) zum Steuern der Zufuhrrate des sauerstoffhaltigen Gases und die Steuereinheit (315) zum Steuern der Zufuhrrate von Dampf dafür ausgelegt sind, die Pyrolyse- und Vergasungstemperatur im Ofen zwischen 500°C und 700°C zu halten.
  8. Verfahren zum Vergasen von organischem Abfall durch Einfüllen von organischem Abfall in einen Festbettvergasungsofen und Vergasen des organischen Abfalls durch Zufuhr eines Vergasungsmittels, das ein Gemisch aus einem sauerstoffhaltigen Gas und Dampf umfasst, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die Schritte: Steuern der Zufuhrrate des sauerstoffhaltigen Gases in Abhängigkeit von der Höhe einer Schicht des eingefüllten organischen Abfalls im Ofen, und Steuern der Zufuhrrate von Dampf in Abhängigkeit von einer Innentemperatur des Ofens, um die Vergasung durchzuführen.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Schritte des Steuerns der Zufuhrrate des sauerstoffhaltigen Gases und des Steuerns der Zufuhrrate von Dampf dafür ausgelegt sind, die Pyrolyse- und Vergasungstemperatur im Ofen zwischen 500°C und 700°C zu halten.
DE69534480T 1994-12-01 1995-07-14 Festbettvergaser und Verfahren zur Vergasung von organischen Abfällen Expired - Fee Related DE69534480T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29818894A JP3426749B2 (ja) 1994-12-01 1994-12-01 固定床ガス化炉及び有機系廃棄物のガス化法
JP29818894 1994-12-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69534480D1 DE69534480D1 (de) 2005-10-27
DE69534480T2 true DE69534480T2 (de) 2006-06-22

Family

ID=17856362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69534480T Expired - Fee Related DE69534480T2 (de) 1994-12-01 1995-07-14 Festbettvergaser und Verfahren zur Vergasung von organischen Abfällen

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1207191B1 (de)
JP (1) JP3426749B2 (de)
DE (1) DE69534480T2 (de)
ES (1) ES2246281T3 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015208923B4 (de) * 2015-05-13 2019-01-03 Entrade Energiesysteme Ag Zyklonabscheider sowie Festbettvergaser zum Erzeugen eines Produktgases aus kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen mit einem solchen Zyklonabscheider

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005028595A1 (en) * 2003-08-28 2005-03-31 Tk Energi A/S Apparatus and method for producing combustible gasses from an organic material
WO2011101022A1 (de) * 2010-02-16 2011-08-25 Big Dutchman International Gmbh Vergasungseinrichtung und vergasungsverfahren
DE202011004328U1 (de) 2011-03-22 2012-06-25 Big Dutchman International Gmbh Schachtvergaser zum Betrieb bei einer unterstöchiometrischen Oxidation
CN102206513B (zh) * 2011-04-24 2013-07-03 陈金明 一种具有捕点加料的垃圾热解气化炉
CN110218585A (zh) * 2019-06-17 2019-09-10 中科聚信洁能热锻装备研发股份有限公司 一种测控煤气化炉温度的装置和方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4321877A (en) * 1978-09-25 1982-03-30 Midland-Ross Corporation Gasification furnace
DE3721476C1 (de) * 1987-06-30 1988-12-22 Asea Brown Boveri Verfahren zum Regeln der Wirbelschichthoehe in einem Pyrolysereaktor sowie Anordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens
DE3929925A1 (de) * 1989-09-08 1991-03-21 Metallgesellschaft Ag Verfahren zum regeln der vergasung fester brennstoffe im drehrost-gaserzeuger

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015208923B4 (de) * 2015-05-13 2019-01-03 Entrade Energiesysteme Ag Zyklonabscheider sowie Festbettvergaser zum Erzeugen eines Produktgases aus kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen mit einem solchen Zyklonabscheider

Also Published As

Publication number Publication date
EP1207191A2 (de) 2002-05-22
DE69534480D1 (de) 2005-10-27
EP1207191B1 (de) 2005-09-21
EP1207191A3 (de) 2002-09-04
JP3426749B2 (ja) 2003-07-14
ES2246281T3 (es) 2006-02-16
JPH08157836A (ja) 1996-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69534110T2 (de) Festbettvergaser und Verfahren zur Vergasung von organischen Abfällen
EP0105322B1 (de) Verfahren zur herstellung von zementklinker
DE3732867A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum erzeugen von generatorgas und aktivierter kohle aus festen brennstoffen
AT389887B (de) Verfahren und anlage zur vergasung kohlehaltigen materials
DE2853471C2 (de) Verfahren zur Erzeugung von Dampf
DE2419517C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Reduktionsgas
DE60033782T2 (de) Verfahren zur vergasung von kohlenstoffhaltigen treibstoffen in einem festbettvergaser
DE102010018197A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Vergasung von Biomasse
DE69534480T2 (de) Festbettvergaser und Verfahren zur Vergasung von organischen Abfällen
DE102008043131B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum thermochemischen Vergasen fester Brennstoffe
DE69535215T2 (de) Festbettvergaser für organische Abfälle
DD151181A5 (de) Kombiniertes kohle-verfluessigungs-vergasungsverfahren
WO2007090585A1 (de) Verfahren und vergasungsreaktor zur vergasung mit flüssigschlackeabzug
AT505927B1 (de) Verfahren zum verbessern der produkteigenschaften von klinker beim brennen von rohmehl
DE102012202129B4 (de) Verfahren und Einrichtung zur Festbettvergasung
DD151180A5 (de) Kombiniertes verfahren zur kohleverfluessigung und-vergasung
DE102016223318A1 (de) Verfahren und Anlage zur Kohlenstoff-Reduzierung im Bodenprodukt eines Wirbelschichtvergasers
DE2710205C2 (de) Verfahren zum Brennen von Kalk in einem Schachtofen mit Umwälzgassystem
DE3614649A1 (de) Verfahren zur gewinnung von kohlenwasserstoffen aus kohlenstoffhaltigen materialien
DE2615437C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle
EP3067407B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum vergasen von kohlenstoffhaltigem material
DE2264924A1 (de) Verfahren zur erzeugung eines gasgemisches
DE102008037318A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Flugstromvergasung fester Brennstoffe unter Druck
DE2510540A1 (de) Ascheentfernung bei vergasungsverfahren
DE2604140B2 (de) Verfahren zur Herstellung von Synthese- und Reduktionsgas ·

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee