EP0600923B1 - Verfahren zum herstellen von synthese- oder brenngasen aus festen oder pastösen rest- und abfallstoffen oder minderwertigen brennstoffen in einem vergasungsreaktor - Google Patents

Verfahren zum herstellen von synthese- oder brenngasen aus festen oder pastösen rest- und abfallstoffen oder minderwertigen brennstoffen in einem vergasungsreaktor Download PDF

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EP0600923B1
EP0600923B1 EP92916028A EP92916028A EP0600923B1 EP 0600923 B1 EP0600923 B1 EP 0600923B1 EP 92916028 A EP92916028 A EP 92916028A EP 92916028 A EP92916028 A EP 92916028A EP 0600923 B1 EP0600923 B1 EP 0600923B1
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EP
European Patent Office
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gas
fraction
gasifying reactor
gasification
solid
Prior art date
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EP92916028A
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English (en)
French (fr)
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EP0600923A1 (de
Inventor
Karl-Heinz Redepenning
H. Peter Wenning
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Veba Oel Technologie und Automatisierung GmbH
John Brown Deutsche Engineering GmbH
Original Assignee
Veba Oel Technologie und Automatisierung GmbH
John Brown Deutsche Engineering GmbH
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Publication date
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    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1807—Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1.
  • the disposal of carbon-containing waste materials of varying composition, such as domestic and industrial waste, is known from EP-A3-0 120 397.
  • the aim of this process is the production of fuel gas.
  • the carbon-containing waste material is smoldered in a rotary tube reactor above 200 ° C to obtain a carbonization gas and a pyrolysis coke.
  • the pyrolysis coke is then gasified in a fluidized bed or fluidized bed gasifier.
  • the gasification products leave the carburetor at relatively low Temperatures between 400 ° C and 1000 ° C.
  • the liquid and gaseous components released from the smoldering stage and the gasification stage are subsequently burned, while the ashes that have to be disposed of have to be disposed of. -
  • This process is unsatisfactory for environmentally friendly disposal of the input materials, since both the final incineration and the disposal of the ashes lead to new environmental problems.
  • a process similar to that described in EP 0 120 397 A3 is also known from WO 90/02162, in which essentially the same problems as described in connection with EP 0 120 397 A3 arise.
  • both the pyrolysis step and the gasification step are carried out allothermally.
  • WO 90/02162 also provides for the combustion of the solid gasification residue in a gasification residue combustion chamber, the step of burning the gasification residue being an essential step for the overall process.
  • the process management there aims at a particularly advantageous use of heat within the overall process, and in order to provide sufficient quantities of heat in the individual process stages, it is also intended to supply the process with coal as well as waste as a raw material.
  • the object of the invention is to ensure the most environmentally compatible disposal of residues and waste materials which are difficult to handle and contain organic constituents, in particular the light shredder fraction, in the recycling of motor vehicles, and thereby to obtain a synthesis gas.
  • a mechanical and thermal (drying) pretreatment of the biomass is carried out.
  • a combined process of entrained flow pyrolysis takes place and entrained-flow gasification, both of which are carried out in the so-called downdraft, the entrained-flow pyrolysis taking place in an outer zone and the gasification in an inner zone of a common, concentrically constructed entrained-flow reactor in which the pyrolysis is carried out at a temperature of up to 1600 ° F, corresponding to 870 ° C is done.
  • the temperature of the pyrolysis step is therefore extremely high.
  • the hot carrier gas for pyrolysis also contains water vapor and CO 2 .
  • GB-A-2 109 400 which describes synthesis gas production from a fibrous biomass, such as wood chips.
  • a so-called slurry gasification is carried out after a pyrolytic pretreatment of the starting material.
  • This type of gasification requires a relatively high liquid carrier content of approx. 40%.
  • the gasification apparently takes place at relatively low process temperatures, namely below the ash softening.
  • This known process is not very suitable for feedstocks of the type that are to be disposed of in accordance with the present invention.
  • Gasification reactors operating according to the entrained flow principle are well known and therefore do not require any special description at this point; reference is made, for example, to DE-C2 27 21 047 and EP-B1-0 011 151. Grain bandwidths of approximately 0.001 mm to 5 mm are used for use in so-called entrained flow gasifiers.
  • the particle size of the solid fraction obtained after the pyrolysis treatment stage according to the invention is adjusted after the pyrolysis treatment and before the entrained flow gasification by grinding, sieving and / or sifting, the particle size range being reduced.
  • the gas fraction obtained after the pyrolysis treatment stage is preferably first subjected to a condensation step.
  • the gas fraction obtained after the coding stage is then further used in the synthesis gas production process according to the invention.
  • this gas fraction is fed to the gasification reactor or the pyrolysis treatment stage for introducing heat for the endothermic pyrolysis or gasification step or admixed to the product gas obtained behind the gasification reactor as part of the synthesis gas.
  • the liquid fraction obtained after the condensation stage can possibly be used in another process, but is preferably used in the gasification reactor for gasification and / or supplied for the introduction of heat for the endothermic gasification process.
  • the solid fraction obtained after the pyrolysis treatment stage and the liquid fraction obtained after the condensation stage are mixed and fed together to the gasification reactor, a pump or a screw machine being used, depending on the consistency of the mixture. Suitable funding bodies and procedures for this are known from DE-C2-27 21 047 and EP-B1-0 011 151 as examples.
  • the gasification is generally carried out under a pressure of preferably 10 to 100 bar. Basically, higher gasification pressures are possible.
  • the gasification can also be carried out at atmospheric pressure or in a slightly reduced pressure (if suction fans are used).
  • Fig. 1 is a block diagram.
  • FIG. 1 The block diagram shown in FIG. 1 is explained below in connection with the use of an entrained-flow gasification reactor. Alternative procedures are shown in dashed lines. Process steps that are preferably used are additionally outlined with a dashed line.
  • a residual or waste material containing organic constituents hereinafter referred to as feed material
  • a pyrolysis treatment stage 101 such as an indirectly heated rotary kiln (drum wall temperature up to 900 ° C.).
  • the feed material is pretreated, largely without oxygen, with the addition of heat and essentially avoiding the burning of constituents of the feed material at temperatures between approximately 300 and 650 ° C.
  • extraneous gas, product gas accumulating behind the gasification reactor 102 and / or pyrolysis gas accumulating behind a condensation stage 103 downstream of the pyrolysis stage, preferably accumulating in a pyrolysis gas purification stage 104 can be used.
  • the intermediate product obtained in the pyrolysis treatment stage 101 from the starting material is discharged separately as steam (gas fraction) and coke (solid fraction).
  • the solid fraction is adjusted, if necessary after setting the grain size range in a grinding, sieving and / or classifying stage 105, to the level which is compatible with the respective gasification reactor type (gasification reactor 102), and the gasification reactor 102, e.g. B. pneumatically supplied.
  • Recyclables contained in the solid fraction, e.g. Metals can be separated in a separation stage 106, e.g. a screening device, before the solid fraction is fed to the gasification reactor 102.
  • the gas fraction obtained behind the pyrolysis treatment stage 101 is either fed as vapor to the gasification reactor for the gasification and / or introduction of heat of reaction or is first passed through a condensation stage 103.
  • the residual gas deposited therein, which is obtained under the condensation conditions, is fed to the pyrolysis treatment stage for introducing process heat either, preferably after passing through a pyrolysis gas purification stage 104.
  • the pyrolysis gas can be supplied to the gasification reactor 102 or the product gas stream occurring behind it to introduce gasification heat. In these cases, a pyrolysis gas cleaning stage may not be necessary.
  • the oil (liquid fraction) obtained behind the condensation stage 103 is recycled in other processes or, as is preferred, introduced into the gasification reactor 102. Especially when this oil is to be gasified together with the solid fraction from the pyrolysis treatment stage 101, the two fractions can first be combined and fed to the gasification reactor 102 by means of a pump or screw machine 107.
  • the product gas obtained behind the gasification reactor 102 will generally be cleaned in a gas cleaning stage 108.
  • the constituents removed from the product gas can be fed to the gasification reactor 102 at least as a partial stream, so that they are divided there into product gas or inorganic constituents.
  • enriched harmful gas components such as sulfur, salts and heavy metals can be reused.
  • the product gas obtained behind the gas purification stage 108 can, as is preferred, be fired in a power plant 109, which may be already present, or, if appropriate partially, in the pyrolysis treatment stage 101 or used as synthesis gas or other fuel gas.

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Abstract

Für ein Verfahren zum Herstellen von Synthese- und/oder Brenngasen aus organische Bestandteile enthaltenden Rest- und Abfallstoffen und/oder minderwertigen Brennstoffen (Einsatzstoffen) mit sauerstoffhaltigen Gasen unter Verwendung eines Flugstrom- oder Schachtvergasers soll erreicht werden, daß trotz der schwierigen Handhabbarkeit des Einsatzstoffes, bei dem es sich insbesondere auch um Shredder-Leichtgut aus der Kraftfahrzeugverwertung handeln kann, eine möglichst gleichmäßige Produktgasqualität gewährleistet wird. Hierzu wird dem Vergasungsreaktor eine Pyrolysebehandlungsstufe vorgeschaltet, wobei das hinter der Pyrolysebehandlungsstufe anfallende Festgut in dem Vergasungsreaktor zu Produktgas vergast wird und die hinter der Pyrolysebehandlungsstufe anfallende Gasfraktion in dem Herstellungsprozeß zur Einbringung von Prozeßwärme und/oder zur weiteren Produktgasherstellung eingesetzt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Da das Deponieren fester oder pastöser Rest- und Abfallstoffe nicht weiter vertretbar ist, gewinnt die Verwertung dieser Stoffe zunehmend an Bedeutung. Zu diesen Stoffen zählen z. B. Shredder-Leichtgut von Kraftfahrzeugen, Kunststoffe, Öl-, Lack- und Lösungsmittelschlämme, teilentwässerte Klärschlämme und viele andere mehr. Diesen Stoffen ist gemeinsam, daß sie organische Bestandteile enthalten.
  • Versuche mit sogenannten Schachtvergasern haben gezeigt, daß bei der Hochtemperaturvergasung einer Reihe von Einsatzstoffen, wie z.B. der Shredderleichtfraktion aus der Kraftfahrzeug-Verwertung erhebliche Probleme auftreten; insbesondere ist es in manchen Fällen und insbesondere bei der Shredderleichtfraktion aus der Kfz-Verwertung schwierig, dieses Chargiergut so gleichmäßig in die Vergasungszone, d.h. speziell in den Primärgasraum einzubringen, daß das Produktgas eine ausreichend gleichmäßige Qualität hat. Zur Lösung dieses Problems sind bisher nicht veröffentlichte Bemühungen unternommen worden, den Einsatzstoff zu brikettieren, um ihn dann in einer stückigen Form durch konventionelle Schleusensysteme dem Schachtvergaser aufzugeben. Die Brikettierung als solche erwies sich aber als sehr aufwendig und derzeit noch nicht ausgereift genug.
  • Auch ein anderer bisher nicht veröffentlichter Lösungsansatz hat nicht zum Erfolg geführt. Gemäß diesem Lösungsansatz wird der Einsatzstoff gemahlen, wie es z.B. für den Einsatz von Brennstoffen in einem Flugstromvergasungsreaktor bekannt ist. Diese Mahlung erweist sich insoweit als problematisch, als verschleißintensive Stoffe, wie Glas, Steine, Eisen und andere in dem Rest- oder Abfallstoff enthalten sein können. Außerdem ist diese Vorgehensweise sehr kostenintensiv.
  • Die Entsorgung von kohlenstoffhaltigen Abfallstoffen wechselnder Zusammensetzung, wie Hausmüll und Industriemüll ist aus der EP-A3-0 120 397 bekannt. Ziel dieses Verfahrens ist die Herstellung von Brenngas. Zu diesem Zweck wird der kohlenstoffhaltige Abfallstoff in einem Drehrohrreaktor oberhalb von 200° C unter Gewinnung eines Schwelgases und eines Pyrolysekokses geschwelt. Nachfolgend wird der Pyrolysekoks in einem Fließbett oder Wirbelschichtvergaser vergast. Die Vergasungsprodukte verlassen den Vergaser bei relativ niedrigen Temperaturen zwischen 400° C und 1000° C. Die aus der Schwelstufe und der Vergasungsstufe freigesetzten flüssigen und gasförmigen Bestandteile werden nachfolgend verbrannt, während die anfallende Asche entsorgt werden muß. - Dieses Verfahren ist für eine umweltverträgliche Entsorgung der Einsatzstoffe nicht befriedigend, da sowohl die abschließende Verbrennung als auch die Entsorgung der anfallenden Asche zu neuen Umweltproblemen führt.
  • Ein ähnlicher Prozeß, wie er in der EP 0 120 397 A3 beschrieben ist, ist ferner aus der WO 90/02162 bekannt, bei dem sich im Kern die gleichen Probleme wie im Zusammenhang mit der EP 0 120 397 A3 beschrieben wurden, ergeben. Bei dem aus der WO 90/02162 bekannten Prozeß werden nämlich sowohl der Pyrolyseschritt als auch der Vergasungsschritt allotherm durchgeführt. Außerdem sieht die WO 90/02162 ein Verbrennen des festen Vergasungsreststoffes in einer Vergasungsreststoff-Brennkammer vor, wobei der Schritt der Verbrennung des Vergasungsreststoffes ein für den Gesamtprozeß wesentlicher Schritt ist. Die dortige Verfahrensführung zielt neben der Herstellung eines Synthesegases auf eine besonders vorteilhafte Wärmenutzung innerhalb des Gesamtprozesses ab, wobei zur Bereitstellung ausreichender Wärmemengen in den einzelnen Prozeßstufen es vorgesehen ist, dem Prozeß außer Müll als Einsatzstoff auch Kohle zuzuführen.
  • Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine möglichst umweltverträgliche Entsorgung schwierig zu handhabender, organische Bestandteile enthaltender Rest- und Abfallstoffe insbesondere der Shredderleichtfraktion bei der Kraftfahrzeug-Verwertung zu gewährleisten und dabei ein Synthesegas zu gewinnen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.
  • Durch die Erfindung wird eine Reihe bedeutsamer Vorteile erreicht. Hierzu zählen u.a.:
    • Bei dem thermischen Vorbehandlungsschritt (Pyrolysebehandlungsschritt) des Einsatzstoffes fallen die Gasfraktion und die Festfraktion, insbesondere dann, wenn es sich bei dem Einsatzstoff um eine Shredderleichtfraktion handelt, in einem Mengenverhältnis an brenn- bzw. vergasbaren Material an wie es zum Betrieb eines Flugstromvergasungsreaktors erforderlich ist (etwa 60 % Gasfraktion und etwa 40 % Festfraktion); ein Zufeuern anderer Brennstoffe in einem Primärgasbrenner ist daher so gut wie nicht erforderlich;
    • die Festfraktion aus der thermischen Vorbehandlung hat Eigenschaften wie etwa ein Hüttenkoks; deshalb kann bei der Vergasung auf den Einsatz von z.B. Hüttenkoks ganz verzichtet werden, so daß das feste Chargiergut nur noch aus der Festfraktion des thermisch behandelten Einsatzstoffes besteht;
    • bei der erfindungsgemäßen Vergasung der Einsatzstoffe fallen Umweltgifte wie Dioxine und Stickoxide nicht an, da die Dioxine bei der unter unterstöchiometrischen Bedingungen durchgeführten Vergasung nicht existieren können und bei den relativ hohen Vergasungstemperaturen zerstört werden; Stickoxide aus der Primärgasverbrennung werden unter den Vergasungsbedingungen reduziert; außerdem weisen etwa anfallende Metalloxide einen im Vergleich zu anderen Verwertungsverfahren geringeren Oxidationsgrad auf und sind somit weniger toxisch;
    • in dem Einsatzstoff enthaltene Ballaststoffe, wie z.B. Metalle können nach dem thermischen Vorbehandlungsschritt aus der Festfraktion durch einen üblichen Trennschritt abgeschieden werden, bevor die Festfraktion dem Vergasungsreaktor als Chargiergut aufgegeben wird;
    • der Eintrag des festen Chargiergutes in den Vergasungsreaktor wird wesentlich vereinfacht und vergleichmäßigt.
  • Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß die durch die Erfindung erreichbaren Vorteile mit den bekannten Entsorgungsverfahren, die - wie in der EP-A1-0 120 397 beschrieben - die Vergasung in der Wirbelschicht durchführen, d.h. in einem definierten stationären bis zirkulierenden Fließbett nicht erzielt werden. Bei diesen bekannten Entsorgungsverfahren entsteht ein fester Rückstand, insbesondere eine nach der Wirbelschicht abgeschiedene Zyklonasche, die zumeist höhere Anteile (z.B. 5%) an nichtreagiertem Kohlenstoff enthält und die nach den heutigen strengeren Umweltgesetzen nicht mehr deponiert werden darf. Dieser Rückstand hat den Nachteil, daß nicht vergaste feste Schadstoffe sehr leicht eluierbar sind.
  • Es hat sich auch ferner herausgestellt, daß nicht jede beliebige Kombination zwischen Pyrolysebehandlung von zu entsorgendem Material und anschließender Vergasung im Flugstrom den erheblichen Erfolg erzielt, der von der vorliegend beanspruchten Erfindung erzielt wird. Insbesondere ist der in der US-A-4,497,637 beschriebene Entsorgungsprozeß weder für derart heterogene Einsatzstoffe, wie sie gemäß der vorliegenden Erfindung entsorgt werden sollen, geeignet, noch ist es damit möglich, eine solche Entsorgung in der erwünschten umweltverträglichen Weise durchzuführen. Bei diesem bekannten Verfahren wird Synthesegas aus einer Biomasse hergestellt; hierzu zählt die US-A-4,497,637 Holzspäne, Sägemehl und ähnliches von Bäumen und anderen Landpflanzen, Algen, land- und forstwirtschaftliche Rückstände und Abfälle, den kohlehaltigen Anteil von kommunalen Abfällen und Ähnliches. Zunächst wird eine mechanische und thermische (Trocknung) Vorbehandlung der Biomasse vorgenommen. Nach der Vorbehandlung erfolgt ein kombinierter Prozeß aus Flugstrompyrolyse und Flugstromvergasung, die beide im sogenannten Fallstrom durchgeführt werden, wobei die Flugstrompyrolyse in einer äußeren Zone stattfindet und die Vergasung in einer inneren Zone eines gemeinsamen, konzentrisch aufgebauten Flugstromreaktors, in welchem die Pyrolyse bei einer Temperatur von bis zu 1600° F, entsprechend 870° C erfolgt. Damit liegt die Temperatur des Pyrolyseschritts extrem hoch. Außerdem enthält das heiße Trägergas für die Pyrolyse neben Stickstoff auch Wasserdampf und CO2. In Verbindung mit dem zwischen 1 und 5 Atmosphären liegenden Reaktionsdruck in der Flugstrom-Pyrolysekammer werden mithin Verfahrensbedingungen erreicht, bei denen bereits eine Vergasung der mechanisch und thermisch vorbehandelten Biomasse einsetzt. - Abgesehen von der aufwendigen Vorbehandlung und dem im Vergleich zur Shredderleichtfraktion aus der Kraftfahrzeug-Verwertung relativ einfach zu handhabenden Biomasse ist dieses Verfahren wegen seiner besonderen Prozeßführung in den kombinierten Pyrolyse/Vergasung-Flugstromreaktor mit dem Konzept der vorliegenden Erfindung nicht vergleichbar.
  • Ähnliches gilt für die GB-A-2 109 400, die eine Synthesegasherstellung aus einer fasrigen Biomasse, wie Holzspänen, beschreibt. Hierbei wird im Anschluß an eine pyrolytische Vorbehandlung des Einsatzstoffes eine sogenannte Slurry-Vergasung durchgeführt. Bei dieser Art von Vergasung wird ein relativ hoher flüssiger Trägeranteil von ca. 40 % benötigt. Die Vergasung läuft offenbar bei relativ geringen Prozeßtemperaturen, nämlich unterhalb der Ascheerweichung ab. Dieser bekannte Prozeß ist für Einsatzstoffe derjenigen Art, wie sie gemäß vorliegender Erfindung entsorgt werden sollen, nur wenig geeignet.
  • Auch andere Kombinationsverfahren zur Entsorgung kohlenstoffhaltiger Einsatzstoffe gehen von Verfahrenskonzepten aus, die den in vorliegender Erfindung gestellten Anforderungen nicht gerecht werden: So ist es aus der WO 81/00112 bekannt, bituminöse Steinkohlen, Braunkohlen, Holz, Stroh und dergleichen nach einer vorgeschalteten Drehrohrpyrolyse in einem gekoppelten Crack- und Schachtvergasungs-Prozeß unter teilweiser Verbrennung des Schwelkokses aus der Pyrolysestufe weiterzubehandeln. - Schwierige Einsatzstoffe, wie sie gemäß vorliegender Erfindung entsorgt werden sollen, können in diesem bekannten Kombinationsprozeß nicht mit dem gewünschten Ergebnis behandelt werden.
  • Nach dem Flugstromprinzip arbeitende Vergasungsreaktoren (Flugstromvergaser) sind hinreichend bekannt und bedürfen daher an dieser Stelle keiner besonderen Beschreibung; beispielhaft sei auf die DE-C2 27 21 047 und EP-B1-0 011 151 Bezug genommen. Für die Verwendung in sogenannten Flugstromvergasern werden Körnungsbandbreiten von etwa 0,001mm bis 5mm eingesetzt. Die hinter der erfindungsgemäßen Pyrolysebehandlungsstufe anfallende Festfraktion wird nach der Pyrolysebehandlung und vor der Flugstromvergasung hinsichtlich ihrer Körnungsbandbreite durch Mahlen, Sieben und/oder Sichten eingestellt, wobei die Körnungsbandbreite verringert wird.
  • Bevorzugt wird die hinter der Pyrolysebehandlungsstufe anfallende Gasfraktion zunächst einem Kondensationsschritt unterworfen. Die hinter der Kodensationsstufe anfallende Gasfraktion wird dann in dem erfindungsgemäßen Herstellungsprozeß von Synthesegasen weiterverwertet. Hierzu wird diese Gasfraktion dem Vergasungsreaktor oder der Pyrolysebehandlungsstufe zur Einbringung von Wärme für den endothermen Pyrolyse- bzw. Vergasungsschritt zugeführt oder dem hinter dem Vergasungsreaktor anfallenden Produktgas als Teil des Synthesegases beigemischt.
  • Die hinter der Kondensationsstufe anfallende Flüssigfraktion kann ggf. in einem anderen Prozeß verwertet werden, wird aber vorzugsweise dem Vergasungsreaktor zur Vergasung und/ oder zur Einbringung von Wärme für den endothermen Vergasungsprozeß zugeführt. Hierbei werden nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die hinter der Pyrolysebehandlungsstufe anfallende Festfraktion und die hinter der Kondensationsstufe anfallende Flüssigfraktion gemischt und dem Vergasungsreaktor gemeinsam zugeführt, wobei je nach Konsistenz des Gemisches vorzugsweise eine Pumpe oder eine Schneckenmaschine verwendet werden. Hierfür geeignete Förderorgane und Verfahrensweisen sind aus der DE-C2-27 21 047 und EP-B1-0 011 151 beispielhaft bekannt.
  • Eine besonders vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Gase ergibt sich aus Anspruch 7.
  • Es ist auch möglich, dem Einsatzstoff anorganische Rest- oder Abfallstoffe beizumischen, um darin enthaltene kontaminierende Substanzen in der Pyrolysebehandlungsstufe oder in der Vergasungssstufe aus dem Rest- oder Abfallstoff zu entfernen.
  • Weitere im Rahmen der Erfindung liegende Verfahrensvarianten ergeben sich im Zusammenhang mit dem noch zu erläuternden Blockschaltbild (Fig. 1).
  • Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird die Vergasung in der Regel unter Druck von vorzugsweise 10 bis 100 bar durchgeführt. Höhere Vergasungsdrücke sind - grundsätzlich - möglich. Ebenso kann die Vergasung bei Atmosphärendruck oder im leichten Unterdruck (im Falle der Verwendung von Saugzuggebläsen) durchgeführt werden.
  • Hinsichtlich der dem Vergasungsreaktor zuzuführenden Gas- bzw. Flüssigfraktion aus der thermischen Vorbehandlung des Einsatzstoffes versteht es sich, daß diese auch feste Bestandteile in Form feinkörnigen, insbesondere staubförmigen Materials aufweisen können.
  • Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel beschriebenen, erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile bzw. Verfahrensschritte unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption bzw. ihren Verfahrensbedingungen keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so daß die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
    Fig. 1 ein Blockschaltbild.
  • Das in Fig. 1 wiedergegebene Blockschaltbild wird nachfolgend im Zusammenhang mit der Verwendung eines Flugstromvergasungsreaktors erläutert. Alternative Verfahrensführungen sind dabei gestrichelt dargestellt. Lediglich vorzugsweise zum Einsatz kommende Verfahrensstufen sind zusätzlich mit einer gestrichelten Linie umrandet.
  • Gemäß Fig. 1 wird ein organische Bestandteile enthaltender Rest- oder Abfallstoff, nachfolgend als Einsatzstoff bezeichnet, einer Pyrolysebehandlungsstufe 101, wie z.B. einem indirekt beheizten Drehrohrofen (Trommelwandtemperatur bis zu 900° C), aufgegeben. In dieser wird, weitestgehend sauerstofffrei, der Einsatzstoff unter Zufuhr von Wärme und im wesentlichen unter Vermeiden eines Verbrennens von Bestandteilen des Einsatzstoffes bei Temperaturen zwischen ca. 300 und 650° C thermisch vorbehandelt. Für die Wärmezufuhr kann Fremdgas, hinter dem Vergasungsreaktor 102 anfallendes Produktgas und/oder hinter einer der Pyrolysestufe nachgeschalteten Kondensationsstufe 103 anfallendes, vorzugsweise in 5 einer Pyrolysegasreinigungsstufe 104 anfallendes Pyrolysegas eingesetzt werden.
  • Das in der Pyrolysebehandlungsstufe 101 aus dem Einsatzstoff anfallende Zwischenprodukt wird getrennt als Dampf (Gasfraktion) und Koks (Festfraktion) abgeführt. Die Festfraktion wird, ggf. nach Einstellen der Körnungsbandbreite in einer Mahl-, Sieb- und/oder Sichtstufe 105 auf das für den jeweiligen Vergasungsreaktortyp (Vergasungsreaktor 102) verträgliche Maß eingestellt und dem Vergasungsreaktor 102, z. B. pneumatisch, zugeführt. In der Festfraktion enthaltene Wertstoffe, z.B. Metalle, können in einer Trennstufe 106, z.B. einer Siebvorrichtung, entfernt werden, bevor die Festfraktion dem Vergasungsreaktor 102 zugeführt wird.
  • Die hinter der Pyrolysebehandlungsstufe 101 anfallende Gasfraktion wird als Dampf entweder dem Vergasungsreaktor zur Vergasung und/oder Einbringung von Reaktionswärme zugeführt oder zunächst durch eine Kondensationsstufe 103 geleitet. Das darin abgeschiedene, unter den Kondensationsbedingungen anfallende Restgas wird entweder, vorzugsweise nach Durchlaufen einer Pyrolysegasreinigungsstufe 104 der Pyrolysebehandlungsstufe zur Einbringung von Prozeßwärme zugeführt. Alternativ oder ergänzend kann das Pyrolysegas zur Einbringung von Vergasungswärme dem Vergasungsreaktor 102 oder dem dahinter anfallenden Produktgasstrom zugeführt werden. In diesen Fällen kann eine Pyrolysegasreinigungsstufe ggf. entfallen.
  • Das hinter der Kondensationsstufe 103 anfallende Öl (Flüssigfraktion) wird in anderen Prozessen verwertet oder, wie bevorzugt, in den Vergasungsreaktor 102 eingetragen. Vor allem dann, wenn dieses Öl mit der Festfraktion aus der Pyrolysebehandlungsstufe 101 gemeinsam vergast werden soll, können die beiden Fraktionen zunächst vereinigt und mittels einer Pumpe oder Schneckenmaschine 107 dem Vergasungsreaktor 102 aufgegeben werden.
  • Hinter dem Vergasungsreaktor fallen anorganische Bestandteile an, die nicht mehr deponiert werden müssen, sondern als Wertstoffe verwendbar sind. Das hinter dem Vergasungsreaktor 102 anfallende Produktgas wird in der Regel in einer Gasreinigungsstufe 108 gereinigt werden. Die aus dem Produktgas entfernten Bestandteile können zumindest als Teilstrom dem Vergasungsreaktor 102 aufgegeben werden, damit sie dort in Produktgas bzw. anorganische Bestandteile aufgeteilt werden. Im übrigen können angereicherte Schadgasbestandteile, wie Schwefel, Salze und Schwermetalle weiterverwertet werden.
  • Das hinter der Gasreinigungsstufe 108 anfallende Produktgas kann, wie bevorzugt, in einem, ggf. bereits vorhandenen, Kraftwerk 109 oder, ggf. teilweise, in der Pyrolysebehandlungsstufe 101 verfeuert werden oder als Synthesegas oder sonstiges Brenngas verwendet werden.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Herstellen von Synthesegas aus schwierig zu handhabenden, festen oder pastösen, organische Bestandteile enthaltenden Rest- und Abfallstoffen, insbesondere der Shredderleichtfraktion aus der Kraftfahrzeug-Verwertung mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen und ggf. Wasserdampf unter Verwendung eines Flugstrom-Vergasungsreaktors bei Temperaturen von 800° C bis 1700° C und ggf. höher, bei dem
    a) zunächst durch eine thermische Vorbehandlung unter Zufuhr von Wärme und im wesentlichen unter Vermeidung eines Verbrennens von Bestandteilen des Einsatzstoffes (Pyrolysebehandlung) in einem beheizten Drehrohr in eine unter Betriebsbedingungen gasförmige, insbesondere dampfförmige, und eine feste Fraktion getrennt wird,
    b) die Festfraktion als festes zu vergasendes Chargiergut, ggf. nach Abtrennung von Wertstoffen, zur Umwandlung in das Synthesegas dem Flugstrom-Vergasungsreaktor aufgegeben wird und
    c) die Gasfraktion zumindest teilweise in dem Herstellungsprozeß verwertet wird, insbesondere zur Einbringung von Wärme für den endothermen Vergasungsprozeß.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfraktion, die bei der Pyrolysebehandlung anfällt, einem Kondensationsschritt unterzogen wird, bevor sie verwertet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hinter der Kondensationsstufe anfallende Gasfraktion unmittelbar als Teil des Synthese- und/oder Brenngases mit dem hinter dem Vergasungsreaktor anfallenden Produktgasstrom vereinigt wird oder dem Vergasungsreaktor oder der Pyrolysebehandlungsstufe zur Einbringung von Wärme für den endothermen Prozeß zugeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hinter der Kondensationsstufe anfallende Flüssigfraktion in einem anderen Prozeß verwertet oder dem Vergasungsreaktor zur Vergasung und/oder zur Einbringung von Wärme für den endothermen Vergasungsprozeß zugeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hinter der Pyrolysebehandlungsstufe anfallende Körnungsbandbreite der Festfraktion vor dem Vergasen in einem Flugstrom-vergasungsreaktor durch Mahlen, Sieben und/oder Sichten verringert wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hinter der Pyrolysebehandlungsstufe anfallende Festfraktion und die hinter der Kondensationsstufe anfallende Flüssigfraktion gemischt und, vorzugsweise mittels einer Pumpe oder Schneckenmaschine, dem Vergasungsreaktor gemeinsam zugeführt werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das hinter dem Vergasungsreaktor und ggf. das hinter der Kondensationsstufe anfallende Produktgas, ggf. nach Entfernung etwa vorhandener Schadstoffe (Schadgasbestandteile) als gasförmiger Brennstoff für den Betrieb eines, ggf. bereits vorhandenen, Kraftwerkes, insbesondere eines Blockheizkraftwerkes, verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Einsatzstoff anorganische Rest- oder Abfallstoffe beigemischt werden.
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