EP1053291A1 - Verfahren zur vergasung von organischen stoffen und stoffgemischen - Google Patents

Verfahren zur vergasung von organischen stoffen und stoffgemischen

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EP1053291A1
EP1053291A1 EP98966829A EP98966829A EP1053291A1 EP 1053291 A1 EP1053291 A1 EP 1053291A1 EP 98966829 A EP98966829 A EP 98966829A EP 98966829 A EP98966829 A EP 98966829A EP 1053291 A1 EP1053291 A1 EP 1053291A1
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EP
European Patent Office
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pyrolysis
heat transfer
furnace
transfer medium
gases
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EP98966829A
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EP1053291B1 (de
Inventor
Heinz-Jürgen Mühlen
Christoph Schmid
Original Assignee
Muehlen Heinz-Juergen Dr
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Publication date
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Publication of EP1053291B1 publication Critical patent/EP1053291B1/de
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
    • C10B49/16—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with moving solid heat-carriers in divided form
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/18—Modifying the properties of the distillation gases in the oven
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K3/00—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
    • C10K3/02—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by catalytic treatment

Definitions

  • the invention relates to a method for the gasification of organic substances and substance mixtures according to the preamble of claim 1.
  • Pyrolysis gases with condensable substances and solid carbonaceous residues are implemented.
  • the thermal energy required for pyrolysis is generated by burning the solid carbon-containing residue.
  • the tar-containing pyrolysis gases become like this in a second reaction zone
  • both the pyrolysis and the combustion of the solid carbon-containing residue take place in a fluidized bed.
  • a reaction zone for the tar-containing pyrolysis gases is provided in the upper part of the pyrolysis fluidized bed reactor.
  • the heat transfer medium, together with the solid carbon-containing residue, is discharged in part via the reactor head of the pyrolysis fluidized bed reactor and the remainder via a line which is arranged at the upper boundary of the fluidized bed and fed to the fluidized bed furnace. There the solid carbonaceous residue is burned and the heat transfer medium is heated.
  • the heated heat transfer medium and the ash are discharged together with the exhaust gas from the fluidized bed furnace and separated in a gas-solid separator arranged above the pyrolysis fluidized bed reactor and fed to the reaction zone of the pyrolysis reactor, from which they fall again into the fluidized bed of the pyrolysis reactor ( Heat transfer medium circuit).
  • the operation of the fluidized beds is very complex and it is hardly possible to control the reactions of the pyrolysis gases in the reaction zone.
  • the invention has for its object to provide an easy to perform method for generating a gas with a high calorific value. A low proportion of condensate is preferred. Another object of the invention is to provide a simple device for carrying out the method.
  • this object is achieved by the combination of features of claim 1.
  • a reactant such as water vapor
  • a reactant such as water vapor
  • they are passed into an indirect heat exchanger in which the pyrolysis gases react with the reactant.
  • the solid carbonaceous residue and the heat transfer medium are fed to a furnace.
  • the combustion gases are passed through the indirect heat exchanger in such a way that their content is used for the reaction of the pyrolysis gases with the reactant.
  • the ash of the solid carbon-containing residues drawn off from the furnace and the heat transfer medium are returned to the pyrolysis reactor at the end of the entry for the organic matter.
  • the invention is based on the basic idea of dividing the gasification process into three simple process steps.
  • a first process step the feed materials are rapidly pyrolysed.
  • the aim is to keep as few condensable substances in the pyrolysis gases as possible.
  • the rapid pyrolysis is ensured in that the pyrolysis of the starting materials is carried out at a temperature of 550 ° to 650 ° C.
  • the pyrolysis gases are heated and reacted with steam to adjust the product gas quality.
  • the reaction of the pyrolysis gases with water vapor is carried out at a temperature of 900 ° to 1000 ° C.
  • the solid carbon-containing pyrolysis residues are burned.
  • the heat generated is used for pyrolysis and the reaction of the pyrolysis gases with water vapor.
  • the heat transfer medium is also heated in the furnace, which is subsequently conveyed back into the pyrolysis reactor.
  • the heat transfer for the reaction of the pyrolysis gases with water vapor takes place in a heat exchanger which is heated by the exhaust gases from the furnace.
  • each process step and the combination of the process steps can be designed according to the objective of the product gas quality.
  • the primary goal in product gas quality is a high calorific value.
  • the hydrogen content is increased by the second process step, so that the product gas is very well suited for use as synthesis gas, and energetic use in connection with a fuel cell is also an option.
  • the use for energy generation via a gas engine or gas turbine is of course possible.
  • the reactant is water vapor.
  • the addition of water vapor can be dispensed with if there is sufficient water vapor in the feedstock, for example if the feedstock does not dry or only to a small extent. It is also possible that the pyrolysis gases formed contain enough water vapor if enough water vapor is generated by the nature of the starting material in the pyrolysis. It is also possible to add water vapor in the pyrolysis stage.
  • the feedstocks must be pretreated before they are sent to pyrolysis. Pretreatment is generally limited to drying and, if necessary, comminution. No great demands are made on the lumpiness of the starting material, since the pyrolysis is carried out in a moving bed with a heat transfer medium.
  • a catalyst can be provided in the reaction of the pyrolysis gases with water vapor.
  • Dolomite, calcite, nickel, nickel oxide, nickel aluminate or nickel spinel are preferably used as catalysts.
  • dolomite it is advantageous that the dolomite is calcined at the reaction temperature of 900 ° to 1000 ° C. and that the calcium / magnesium oxide formed has particularly high catalytic activity.
  • reaction temperature of 900 to 1000 ° C for the reaction of the pyrolysis gas with water vapor is advantageous because the sulfur sensitivity of the aforementioned catalysts is already greatly reduced in this temperature range. It is possible to regenerate the catalysts from time to time in situ by adding a little air at temperatures above 1000 ° C.
  • the catalysts can also be used as a heat transfer medium. This procedure has the advantage that the
  • Catalysts are periodically regenerated in the heat transfer circuit.
  • part of the pyrolysis gas can be burned for heat generation.
  • the combustion of part of the pyrolysis gas for heat generation is also necessary if the pyrolysis coke can be used as a material, e.g. B. for the production of activated carbon or charcoal or charcoal briquettes. So that the pyrolysis coke can be easily discharged, the grain size of the heat transfer medium is chosen so small that the heat transfer medium can be separated from the pyrolysis coke without any problems. Simple and inexpensive components which are known per se and are readily available can be used in the device according to the invention. The device according to the invention can be easily constructed with these components.
  • the pyrolysis takes place in a moving bed reactor with the aid of a heat transfer medium.
  • a shaft furnace is the first choice, to which the mixture of the feed material to be gasified and the heat transfer medium is fed from above. The mixture travels through the shaft furnace. Fast pyrolysis takes place due to the intimate contact of the feed material with the heat transfer medium.
  • the pyrolysis can also be carried out in a rotating drum or in a deck oven, but here too the outlay on equipment would be greater.
  • the mixture of the heat transfer medium and the pyrolysis residue can be transferred to the furnace using commercially available units such as screw conveyors, swivel gratings, rotary gratings or rotary feeders.
  • screw conveyors In connection with grate firing, however, the use of feed tappets is preferred.
  • underfeed firing the use of screw conveyors is preferred.
  • Grate firing is preferred as the firing.
  • the combustion gases are passed through an indirect heat exchanger, which also serves as a chemical reactor, in which the pyrolysis react with water vapor.
  • Such heat exchangers are known, for example, in refineries as tube cracking furnaces or reformers.
  • conveying elements such as vibrating troughs, bucket elevators or chain scraper conveyors can also be used to convey the heat transfer medium from the furnace into the shaft furnace.
  • the requirements for the conveyor technology correspond to the requirements that occur in the steel industry or in the coke oven sector, so that no additional effort is required for the design of the units.
  • the heat transfer medium must have sufficient mechanical, chemical and thermal stability in the temperature range from 600 to 1000 ° C. Fireproof materials such as sand, gravel, grit, aluminum silicates, corundum, greywacke, quartzite or cordierite are primarily used. The use of moldings made of metallic or non-metallic materials or combinations thereof, such as Steel or ceramic balls are also possible.
  • the heat transfer medium must be fine enough to make intimate contact with the feed so that good heat transfer can take place.
  • the particles of the heat transfer medium must be large enough that there is sufficient void volume through which the pyrolysis gases can flow.
  • the heat transfer medium has a grain size of 1 - 40 mm.
  • This grain size also has the advantage that the heat transfer medium can be easily separated from the ashes of the pyrolytic residue behind the furnace.
  • a catalyst can be provided in the reaction of the pyrolysis gases with water vapor.
  • a catalyst bed can be arranged in the heat exchanger.
  • the catalyst bed is arranged inside or outside the tubes of the heat exchanger.
  • a catalytically active material for the heat exchanger tubes such as. B. use corundum with nickel or nickel oxide. It is also possible behind the
  • Heat exchanger to provide a fixed bed reactor with catalyst bed.
  • reaction of the pyrolysis gases with steam is to be supported by a catalyst, it is recommended to dedust the hot pyrolysis gases with a filter before contact with the catalyst.
  • 1 shows a block diagram of the method according to the invention
  • 2 shows the mass and energy balance of the pyrolysis and reaction stages
  • Fig. 3 shows the mass and energy balance of the furnace
  • Fig. 4 is a schematic representation of an apparatus for performing the method according to the invention.
  • the starting material can be a drying and / or comminuting device in which the starting materials are processed for the subsequent pyrolysis.
  • the pretreated feed 1 is introduced into a pyrolysis 3.
  • the pyrolysis 3 leaves a pyrolysis gas 5 and a pyrolysis coke 5a.
  • the pyrolysis coke 5a is burned in a furnace 6.
  • the heat from the furnace 6 is fed to the pyrolysis 3 via a heat coupling 7 and to a reaction zone 4 for pyrolysis gas via a heat coupling 7a.
  • Furnace 6 are cooled and derived in a flue gas cleaning and cooling stage 17.
  • the waste heat obtained with the flue gas cleaning and cooling stage 17 can e.g. B. can be used for drying in pretreatment stage 2.
  • a feed water 9 is passed via a water treatment 10 and a pump 11 in a heat exchanger 12 which is arranged in the furnace 6.
  • the generated steam 16 is passed into the reaction zone 4.
  • a part that is not required can be expanded via a turbine 13 and further used as exhaust steam 16a.
  • the pyrolysis gas 5 is fed to the reaction zone 4 with the water vapor 16.
  • the pyrolysis gas and the cracked products of the condensables are reacted with steam to the desired product gas 15.
  • the product gas 15 is then cleaned in a dedusting 8 and a fine dedusting and quench 14. It is also possible to supply part 19 of the product gas 15 to the pyrolysis 3.
  • FIG. 2 shows the mass and energy balance of a pyrolysis stage 101 and a reaction stage 102 using the example of wood gasification.
  • Wood 104 and heat transfer medium 104a are introduced into pyrolysis stage 101.
  • the heat flow purple which results from the size and nature of the material flows from wood 104 and heat transfer medium 104a and the desired pyrolysis temperature, is added.
  • the pyrolysis stage 101 leaves a mixture 105 of charcoal and heat transfer medium and the pyrolysis gas 106.
  • the pyrolysis gas 106 enters the reaction stage 102.
  • Heat loss 108 also occurs.
  • the heat of reaction of charcoal formation 109 and water vapor 112 is also conducted into reaction stage 102.
  • the product gas 107 leaves the reaction stage 102.
  • a heat loss 110 also occurs.
  • the quantity of heat 111 still to be supplied results from the heat and material flows that are supplied or removed.
  • FIG. 3 shows the mass and energy balance of the charcoal furnace 103. The mixture flows
  • the heat flows that emerge are the heat flow 111, which is led into the reaction stage 102, the heat flow purple, which is led into the pyrolysis stage 101, the excess heat 114 and the heat loss 115.
  • FIG. 4 shows a device for carrying out the method according to the invention.
  • a feedstock 401 is metered into a shaft furnace 403 via a lock 402.
  • a heat transfer medium 414 is fed from a conveyor 409 to the shaft furnace 403 via a lock 410.
  • the feedstock 401 and the heat transfer medium 414 migrate downward and mix, the heat contained in the heat transfer medium 414
  • Feedstock 401 is pyrolyzed at about 600 ° C.
  • the mixture of the heat transfer medium 414 and the pyrolysis coke 426 formed from the insert material 401 by pyrolysis is passed through a loading device 404 onto a grate 405 of a bricked-up furnace 407.
  • the furnace 407 has a start-up burner 406.
  • the pyrolysis coke 426 burns out on the grate 405, giving off heat. This heats the heat transfer medium 414 to approx. 1000 ° C.
  • the heat transfer medium 414 consists of a coarse-grained material such as sand, gravel or split.
  • Part of this mixture of heat transfer medium 414 and ash is returned via conveyor 409 and lock 410 into shaft furnace 403, in which heat transfer medium 414 releases the heat absorbed in furnace 407 to feed 401.
  • a smaller part of the mixture of ash from the pyrolysis coke 426 and the heat transfer medium 414 is discharged via a cooling 411 and a sieve 412.
  • the ashes of the pyrolysis coke 426 are separated as fine material 413 by the sieve 412 from the coarser heat transfer medium 414, the heat transfer medium 414 being returned to the process. This removal is not necessary if the feed material to be gasified contains no ash-forming components.
  • Pyrolysis gas is withdrawn from the upper region of the shaft furnace 403 via a line 403a and passed into a heat exchanger 417.
  • the pyrolysis gas also contains higher hydrocarbons and tars and other organic, in particular aromatic, compounds as condensable constituents.
  • the heat exchanger 417 is heated to a temperature of approximately 950 ° C. by the exhaust gases from the furnace 407. At this temperature, the pyrolysis gas and the condensable substances react with water vapor contained in the pyrolysis gas.
  • water vapor 416 is fed into line 403a for the reactions in heat exchanger 417.
  • air 415 can also be supplied for a partial combustion of the pyrolysis gas.
  • a catalyst can be provided in the heat exchanger to improve the cracking of the tars carried along.
  • a product gas leaves the heat exchanger 417, the proportions of carbon monoxide and hydrogen have been maximized.
  • This gas is passed through a heat exchanger 421 for waste heat use and into a scrubber 422 for gas cleaning.
  • a product gas 425 is drawn off via an induced draft fan 423.
  • the waste heat from the heat exchanger 421 can be used to heat the pyrolysis gas to the reaction temperature for the reaction with water vapor.
  • Both the furnace 407 and the heat exchanger 417 are operated at a pressure which deviates only slightly from the atmospheric pressure and is generally somewhat lower than this.
  • the induced draft fans 423 for the product gas 425 and 420 for the exhaust gas 424 are regulated and matched to one another in such a way that the pyrolysis gas is passed through the heat exchanger 417 and not through the bed of the
  • the wood contains 3% ash (anhydrous) and otherwise consists essentially of 50% carbon, 6% hydrogen, 42% oxygen and 1.9% nitrogen, free of water and ash.
  • the upper calorific value is 17.9 MJ / kg when anhydrous.
  • the thermal carburetor output is 4.97 MW.
  • the pyrolysis is carried out at 600 ° C. and the reaction with steam at 950 ° C.
  • the working pressure is atmospheric pressure. Gravel with a grain size of 3 mm to 15 mm is used as the heat transfer medium. The gravel is heated from 600 ° C to 950 ° C.
  • the circulating volume of the heat transfer medium is 5 times the wood input, ie 5000 kg per hour.
  • the shaft furnace has a height of 4.5 m and a diameter of 1.5 m - this corresponds to a moving bed volume of 7.5 3 .
  • the dwell time in the shaft furnace is two hours.
  • the enthalpy current of the charcoal in the furnace is 1.86 MW. This is sufficient to generate a steam flow of 0.45 MW (360 kg / h at 950 ° C and atmospheric pressure) and to cover the heat requirement of the reaction of the pyrolysis gas with water vapor in the amount of 0.84 MW.
  • the firing efficiency is 85%. After taking into account the heat loss and the loss due to the exhaust gas flow, there remain 0.26 MW. This generated 324 kg / h of superheated steam, which was expanded via a turbine and used as heating steam. The cold gas efficiency is 79%.

Abstract

Verfahren zur Vergasung von organischen Stoffen und Stoffgemischen, bei dem a) die organischen Stoffe in einen Pyrolysereaktor geleitet werden, in welchem die organischen Stoffe mit einem Wärmeträgermedium in Kontakt gehalten werden; b) der feste kohlenstoffhaltige Rückstand und das Wärmeträgermedium einer Feuerung zugeführt werden, in der der kohlenstoffhaltige Rückstand verbrannt und das Wärmeträgermedium aufgeheizt und wieder dem Pyrolysereaktor zugeführt wird; c) die teerhaltigen Pyrolysegase in einer zweiten Reaktionszone derart nacherhitzt werden, dass ein Produktgas mit hohem Heizwert erhalten wird.

Description

Verfahren zur Vergasung von organischen Stoffen und Stoffgemischen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergasung von organischen Stoffen und Stoffgemischen gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1.
Aus der US-PS 4,568,362 ist ein Verfahren zur Vergasung von organischen Stoffen und Stoffgemischen bekannt, bei dem die organischen Stoffe in einen Pyrolysereaktor geleitet werden, in dem die organischen Stoffe mit einem Warmeträgermedium in Kontakt kommen, wodurch eine schnelle Pyrolyse stattfindet, bei der die organischen Stoffe in Pyrolyseprodukte, d. h.
Pyrolysegase mit kondensierbaren Stoffen und festen kohlenstoffhaltigen Rückstand umgesetzt werden. Die nötige Wärmeenergie für die Pyrolyse wird durch Verbrennen des festen kohlenstoffhaltigen Rückstandes erzeugt. Die teerhaltigen Pyrolysegase werden in einer zweiten Reaktionszone derart
Crackreaktionen und Reaktionen mit Wasserdampf unterworfen, daß ein Produktgas mit hohem Heizwert erhalten wird.
Bei diesem Verfahren erfolgt sowohl die Pyrolyse, als auch die Verbrennung des festen kohlenstoffhaltigen Rückstands in einer Wirbelschicht. In dem oberen Teil des Pyrolysewirbelschichtreaktors ist eine Reaktionszone für die teerhaltigen Pyrolysegase vorgesehen. Das Warmeträgermedium wird zusammen mit dem festen kohlenstoffhaltigen Rückstand zum Teil über den Reaktorkopf des Pyrolyse-Wirbelschicht-Reaktors und der restliche Anteil über eine Leitung, die an der oberen Wirbelschichtgrenze angeordnet ist, ausgetragen und der Wirbelschichtfeuerung zugeführt. Dort wird der feste kohlenstoffhaltige Rückstand verbrannt und das Warmeträgermedium aufgeheizt. Das aufgeheizte Warmeträgermedium und die Asche werden zusammen mit dem Abgas aus der Wirbelschichtfeuerung ausgetragen und in einem oberhalb des Pyrolyse-Wirbelschicht-Reaktors angeordneten Gas-Feststoff-Abscheider abgetrennt und der Reaktionszone des Pyrolysereaktors zugeführt, von der sie wieder in die Wirbelschicht des Pyrolysereaktors fallen (Wärmeträgermedium-Kreislauf) .
Das Betreiben der Wirbelschichten ist sehr aufwendig und eine Steuerung der Reaktionen der Pyrolysegase in der Reaktionszone ist kaum möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach durchzuführendes Verfahren zur Erzeugung eines Gases mit hohem Heizwert zur Verfügung zu stellen. Ein geringer Kondensatanteil wird dabei bevorzugt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine einfache Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird die Pyrolyse in einem Wanderbettreaktor oder einer Drehtrommel durchgeführt, den Pyrolysegasen ggfl. ein Reaktionsmittel, wie Wasserdampf, zugemischt, und sie werden in einen indirekten Wärmetauscher geleitet, in dem die Pyrolysegase mit dem Reaktionsmittel reagieren. Der feste kohlenstoffhaltige Rückstand und das Warmeträgermedium werden einer Feuerung zugeführt. Die Feuerungsabgase werden derart durch den indirekten Wärmetauscher geleitet, daß deren War- meinhalt für die Reaktion der Pyrolysegase mit dem Reaktionsmittel genutzt wird. Die aus der Feuerung abgezogene Asche der festen kohlenstoffhaltigen Rückstände und das Warmeträgermedium werden am Eintragsende für den organischen Stoff in den Pyrolysereaktor zurückgeführt .
Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, das Vergasungsverfahren in drei einfach durchzuführende Verfahrensschritte aufzuteilen. In einem ersten Verfahrensschritt erfolgt eine schnelle Pyrolyse der Einsatzstoffe. Dabei ist es das Ziel, möglichst wenig kondensierbare Stoffe in den Pyrolysegasen zu erhalten. Die schnelle Pyrolyse wird dadurch sichergestellt, daß die Pyrolyse der Einsatzstoffe bei einer Temperatur von 550° bis 650° C durchgeführt wird.
In einem zweiten Verfahrensschritt erfolgt eine Erhitzung und Reaktion der Pyrolysegase mit Wasserdampf zur Einstellung der Produktgasqualität. Die Reaktion der Pyrolysegase mit Wasserdampf wird bei einer Temperatur von 900° bis 1000° C durchgeführt.
In einem dritten Verfahrensschritt erfolgt die Verbrennung der festen kohlenstoffhaltigen Pyrolyserückstände. Die dabei entstehende Wärme wird für die Pyrolyse und die Reaktion der Pyrolysegase mit Wasserdampf verwendet. In der Feuerung wird außerdem das Warmeträgermedium aufgeheizt, welches nachfolgend in den Pyrolysereaktor zurückgefördert wird. Die Wärmeübertragung für die Reaktion der Pyrolysegase mit Wasserdampf erfolgt in einem Wärmetauscher, der von den Abgasen der Feuerung beheizt wird.
Der Vorteil dieser Aufteilung der drei Verfahrensschritte ist, daß jeder Verfahrensschritt und die Kombination der Verfahrensschritte entsprechend der Zielsetzung an die Pro- duktgasqualität ausgelegt werden kann. Die Zielsetzung bei der Produktgasqualität ist in erster Linie ein hoher Heizwert . Darüberhinaus wird durch den zweiten Verfahrensschritt der Gehalt an Wasserstoff erhöht, so daß sich das Produktgas sehr gut für die Verwendung als Synthesegas eignet, eine energetische Nutzung im Zusammenhang mit einer Brennstoffzelle kommt ebenfalls in Frage. Der Einsatz zur Energiegewinnung über einen Gasmotor oder Gasturbine ist selbstverständlich möglich.
Das Reaktionsmittel ist Wasserdampf. Auf eine Wasserdampfzugabe kann verzichtet werden, wenn genügend Wasserdampf in dem Einsatzstoff enthalten ist, zum Beispiel wenn eine Trocknung des Einsatzstoffes nicht oder nur in geringem Maße erfolgt. Es ist außerdem möglich, daß die entstehenden Pyro- lysegase genügend Wasserdampf enthalten, wenn durch die Art des Einsatzstoffes bei der Pyrolyse genügend Wasserdampf entsteht. Es ist auch möglich, eine Wasserdampfzugäbe in der Pyrolysestufe vorzusehen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können grundsätzlich alle organischen Stoffe und Stoffgemische vergast werden. Bevorzugt ist jedoch die Vergasung von Biomassen.
Die Einsatzstoffe müssen, bevor sie der Pyrolyse zugeführt werden, vorbehandelt werden. Die Vorbehandlung beschränkt sich im allgemeinen auf eine Trockung und falls nötig, auf eine Zerkleinerung. Dabei werden an die Stückigkeit des Einsatzstoffes keine großen Anforderungen gestellt, da die Pyrolyse in einem Wanderbett mit einem Warmeträgermedium durchgeführt wird.
Zur Verbesserung der Crackung der nichtkondensierbaren Stoffe in dem Pyrolysegas kann bei der Reaktion der Pyrolysegase mit Wasserdampf ein Katalysator vorgesehen werden. Bevorzugt werden als Katalysatoren Dolomit, Calcit, Nickel, Nickeloxid, Nickelaluminat oder Nickelspinell verwendet. Bei Verwendung von Dolomit ist es von Vorteil, daß bei der Reaktionstemperatur von 900° bis 1000° C der Dolomit kalziniert wird und das entstehende Calcium-/ Magnesiumoxid besonders hohe katalytische Aktivität aufweist.
Die Reaktionstemperatur von 900 bis 1000° C für die Reaktion des Pyrolysegases mit Wasserdampf ist vorteilhaft, da in diesem Temperaturbereich die Schwefelempfindlichkeit der vorgenannten Katalysatoren bereits sehr stark vermindert ist. Es besteht die Möglichkeit, die Katalysatoren von Zeit zu Zeit in situ durch Zugabe von wenig Luft bei Temperaturen oberhalb von 1000° C zu regenerieren.
Die Katalysatoren können auch als Warmeträgermedium verwen- det werden. Diese Verfahrensweise hat den Vorteil, daß die
Katalysatoren in dem Wärmeträgerkreislauf periodisch regeneriert werden.
Damit der Katalysator nicht durch Staub desaktiviert wird, empfiehlt es sich, die heißen Pyrolysegase vor der Zugabe von Wasserdampf zu entstauben.
In Fällen, bei denen aufgrund des Einsatzstoffes nur eine geringe Pyrolysekoksbildung erfolgt, und somit die in der Feuerung entstehende Wärme für die Pyrolyse und die Reaktion mit Wasserdampf nicht ausreicht, kann ein Teil des Pyrolysegases für die Wärmeerzeugung verbrannt werden.
Die Verbrennung eines Teils des Pyrolysegases für die Wär- meerzeugung ist auch dann erforderlich, wenn der Pyrolysekoks als Werkstoff verwendet werden kann, z. B. zur Herstellung von Aktivkohle oder Grillkohle bzw. Grillkohlebriketts. Damit der Pyrolysekoks gut ausgeschleust werden kann, wird die Korngröße des Wärmeträgermediums derart klein gewählt, daß das Warmeträgermedium problemlos von dem Pyrolysekoks abgetrennt werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können einfache und kostengünstige Komponenten verwendet werden, die an sich bekannt und gut verfügbar sind. Mit diesen Komponenten läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach aufbauen.
Die Pyrolyse findet in einem Wanderbettreaktor mit Hilfe eines Wärmeträgermediums statt. Hierfür bietet sich in erster Linie der Einsatz eines Schachtofens an, dem das Gemisch aus dem zu vergasenden Einsatzstoff und dem Wärmeträ- germedium von oben aufgegeben wird. Das Gemisch wandert durch den Schachtofen. Durch den innigen Kontakt des Einsatzstoffes mit dem Warmeträgermedium findet die schnelle Pyrolyse statt.
Damit auch bei heterogenen Einsatzstoffen ein Transport durch den Schachtofen gewährleistet ist, können innerhalb des Schachtofens Einbauten oder Förderwendeln vorgesehen werden. Die Einbauten haben zusätzlich den Vorteil, daß die entstehenden Pyrolysegase besser nach oben durch das Wander- bett entweichen können. Allerdings wird der apparative Aufwand dadurch vergrößert .
Grundsätzlich kann die Pyrolyse auch in einer Drehtrommel oder in einem Etagenofen durchgeführt werden, jedoch wäre auch hier der apparative Aufwand größer.
Die Überleitung des Gemisches aus Warmeträgermedium und Pyrolyserückstand in die Feuerung kann über handelsübliche Aggregate wie Förderschnecken, Schwenkroste, Drehroste oder Zellenradschleusen erfolgen. In Verbindung mit einer Rostfeuerung ist jedoch der Einsatz von Beschickungsstößeln bevorzugt. Bei Einsatz einer Unterschubfeuerung ist die Verwendung von Förderschnecken bevorzugt. Als Feuerung ist eine Rostfeuerung bevorzugt. Die Feuerungsabgase werden durch einen indirekten, gleichzeitig als chemischer Reaktor dienenden Wärmetauscher geleitet, in welchem die Pyrolysega- se mit Wasserdampf reagieren. Derartige Wärmetauscher sind z.B. in Raffinerien als Röhrenspaltöfen oder Reformer bekannt .
Auch bei der Förderung des Wärmeträgermediums aus der Feuerung in den Schachtofen können konventionelle Förderorgane wie Schwingrinnen, Becherwerke oder Kettenkratzförderer verwendet werden. Dabei ensprechen die Anforderungen an die Fördertechnik den Anforderungen, die in der Stahlindustrie oder im Kokereibereich auftreten, so daß kein darüberhin- ausgehender Aufwand für die Auslegung der Aggregate erforderlich ist.
Das Warmeträgermedium muß eine ausreichende mechanische, chemische und thermische Stabilität in dem Temperaturbereich von 600 bis 1000° C aufweisen. In erster Linie werden feuerfeste Stoffe wie Sand, Kies, Splitt, Alluminosilikate, Korund, Grauwacke, Quarzit oder Cordierit eingesetzt. Der Einsatz von Formkörpern aus metallischen oder nichtmetalli- sehen Werkstoffen oder Kombinationen davon, wie z.B. Kugeln aus Stahl oder Keramik ist ebenfalls möglich.
Im Hinblick auf die Partikelgröße muß das Warmeträgermedium fein genug sein, um mit dem Einsatzstoff einen innigen Kon- takt eingehen zu können, damit ein guter Wärmeübergang stattfinden kann. Auf der anderen Seite müssen die Partikel des Wärmeträgermediums so groß sein, daß genügend Lückenvolumen vorhanden ist, durch das die Pyrolysegase strömen können.
Diese Anforderungen werden am besten erfüllt, wenn das Warmeträgermedium eine Korngröße von 1 - 40 mm aufweist. Diese Korngröße hat außerdem den Vorteil, daß sich das Warmeträgermedium hinter der Feuerung gut von der Asche des Pyroly- serückstandes abtrennen läßt. Wie schon erwähnt, kann bei der Reaktion der Pyrolysegase mit Wasserdampf ein Katalysator vorgesehen werden. Dazu kann in dem Wärmetauscher eine Katalysatorschuttung angeordnet sein. Je nachdem, ob die Pyrolysegase durch die Rohre des Wärmetauschers oder außerhalb der Rohre durch den Wärmetauscher geführt werden, wird die Katalysatorschuttung innerhalb oder außerhalb der Rohre des Wärmetauschers angeordnet . Es ist auch möglich, ein katalytisch aktives Material für die Wärmetauscherrohre, wie z. B. Korund mit Nickel oder Nickeloxid zu verwenden. Es ist auch möglich, hinter dem
Wärmetauscher einen Festbettreaktor mit Katalysatorschuttung vorzusehen.
Falls die Reaktion der Pyrolysegase mit Wasserdampf durch einen Katalysator unterstützt werden soll, empfiehlt es sich die heißen Pyrolysegase, vor dem Kontakt mit dem Katalysator, mit einem Filter zu entstauben.
Die vorgenannten, sowie die beanspruchten und in dem Aus- führungsbeispiel beschriebenen, erfindungsgemäß zu verwendenden Verfahrensschritte sowie Bauteile unterliegen hinsichtlich ihrer Verfahrensbedingungen, ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption 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 Beschrei- bung der zugehörigen Zeichnung, in der - beispielhaft - eine bevorzugte Ausführungsform einer Vergasung von organischen Stoffen dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verfah- rens , Fig. 2 die Massen- und Energiebilanz der Pyrolyse- und der Reaktionsstufe,
Fig. 3 die Massen- und Energiebilanz der Feuerung und
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Aus Figur 1 geht hervor, daß der zu vergasende Einsatzstoff 1 in eine Vorbehandlung 2 geführt wird. Dies kann je nach
Einsatzstoff eine Trockungs- und/oder Zerkleinerungsvorrichtung sein, in der die Einsatzstoffe für die nachfolgende Pyrolyse aufbereitet werden. Der vorbehandelte Einsatzstoff 1 wird in eine Pyrolyse 3 eingebracht. Die Pyrolyse 3 ver- lassen ein Pyrolysegas 5 und ein Pyrolysekoks 5a.
Der Pyrolysekoks 5a wird in einer Feuerung 6 verbrannt. Die Wärme aus der Feuerung 6 wird über eine Wärmeeinkopplung 7 der Pyrolyse 3 und über eine Wärmeeinkopplung 7a einer Reak- tionszone 4 für Pyrolysegas zugeführt. Die Abgase 18 der
Feuerung 6 werden in einer Rauchgasreinigungs- und Kühlstufe 17 abgekühlt und abgeleitet. Die mit der Rauchgasreinigungsund Kühlstufe 17 gewonnene Abwärme kann z. B. für die Trocknung in der Vorbehandlungsstufe 2 verwendet werden.
Je nach Verfahrensbedingungen kann in der Feuerung 6 mehr Wärme entstehen, als für die Wärmeeinkopplungen 7 und 7a benötigt wird. Mit dieser Wärme kann Dampf erzeugt werden. Dazu wird ein Speisewasser 9 über eine Wasseraufbereitung 10 und eine Pumpe 11 in einem Wärmetauscher 12 geleitet, der in der Feuerung 6 angeordnet ist. Der erzeugte Dampf 16 wird in die Reaktionszone 4 geleitet. Ein nicht benötigter Teil kann über eine Turbine 13 entspannt und als Abdampf 16a weiterverwertet werden. Das Pyrolysegas 5 wird mit dem Wasserdampf 16 der Reaktionszone 4 zugeführt. In dieser Reaktionszone werden das Pyrolysegas und die Crackprodukte der kondensierbaren Stoffe mit Wasserdampf zu dem gewünschten Produktgas 15 umgesetzt. Das Produktgas 15 wird anschließend in einer Entstaubung 8 und einer Feinentstaubung und Quenche 14 gereinigt. Es ist auch möglich, ein Teil 19 des Produktgases 15 der Pyrolyse 3 zuzuführen.
Zur Beeinflussung der Verfahrensschritte Pyrolyse, Verbrennung und Reaktion mit Wasserdampf kann in den einzelnen Verfahrensstufen die Zugabe von Luft und/oder Sauerstoff vorgesehen werden.
Die Figur 2 zeigt die Massen- und Energiebilanz einer Pyrolysestufe 101 und einer Reaktionsstufe 102 am Beispiel einer Holzvergasung. In die Pyrolysestufe 101 wird Holz 104 und Warmeträgermedium 104a hineingeführt. Ferner wird der Wärmestrom lila, der sich aus der Größe und Beschaffenheit der Stoffströme aus Holz 104 und Warmeträgermedium 104a sowie der angestrebten Pyrolysetemperatur ergibt, hinzugefügt. Die Pyrolysestufe 101 verlassen ein Gemisch 105 aus Holzkohle und Warmeträgermedium und das Pyrolysegas 106.
Das Pyrolysegas 106 tritt in die Reaktionsstufe 102 ein.
Außerdem tritt ein Wärmeverlust 108 auf. In die Reaktionsstufe 102 wird außerdem die Reaktionswärme der Holzkohlebildung 109 und Wasserdampf 112 geführt. Das Produktgas 107 verläßt die Reaktionsstufe 102. Außerdem tritt noch ein Wärmeverlust 110 auf. Aus den zu- bzw. abgeführten Wärme- und Stoffströmen ergibt sich die noch zuzuführende Wärmemenge 111.
In Figur 3 ist die Massen- und Energiebilanz der Holzkohlen- feuerung 103 dargestellt. Es treten die Stoffströme Gemisch
105 (aus Holzkohle und Warmeträgermedium 104a), Wasser 117 und Luft 113 in die Feuerung ein, sowie die Stoffströme Abgas 116, Wasserdampf 112 und Gemisch 118 (aus Warmeträgermedium 104a und Asche) aus. Als Wärmeströme treten aus, der Wärmestrom 111, der in die Reaktionsstufe 102 geführt wird, der Wärmestrom lila, der in die Pyrolysestufe 101 geführt wird, der Wärmeüberschuß 114 sowie die Verlustwärme 115.
Die Figur 4 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein Einsatzstoff 401 wird über eine Schleuse 402 in einen Schachtofen 403 dosiert. Gleichzeitig wird ein Warmeträgermedium 414 von einer Förderung 409 über eine Schleuse 410 dem Schachtofen 403 zugeführt. In dem Schachtofen 403 wandern der Einsatzstoff 401 und das Warmeträgermedium 414 nach unten und mischen sich, wobei durch die in dem Warmeträgermedium 414 enthaltene Wärme der
Einsatzstoff 401 bei ca. 600° C pyrolysiert wird.
Am unteren Ende des Schachtofens 403 wird das Gemisch aus Warmeträgermedium 414 und dem aus dem EinsatzStoff 401 durch Pyrolyse entstandenen Pyrolysekoks 426 durch eine Beschik- kung 404 auf einen Rost 405 einer ausgemauerten Feuerung 407 geführt. Die Feuerung 407 verfügt über einen Anfahrbrenner 406. Auf dem Rost 405 brennt der Pyrolysekoks 426 unter Wärmeabgabe aus. Dadurch wird das Warmeträgermedium 414 auf ca. 1000° C aufgeheizt. Das Warmeträgermedium 414 besteht aus einem grobkörnigen Material wie Sand, Kies oder Split. Während der Verbrennung wandern das Warmeträgermedium 414 und der Pyrolysekoks 426 bis zu einer Schnecke 408 am Ende des Rostes 405, mit der die Asche des Pyrolysekokses 426 und das Warmeträgermedium 426 ausgetragen werden. Der größte
Teil dieses Gemisches aus Warmeträgermedium 414 und Asche wird über die Förderung 409 und die Schleuse 410 in den Schachtofen 403 zurückgeführt, in dem das Warmeträgermedium 414 die in der Feuerung 407 aufgenommene Wärme an den Ein- satzstoff 401 abgibt. Ein kleinerer Teil des Gemisches aus Asche des Pyrolysekokses 426 und Warmeträgermedium 414 wird über eine Kühlung 411 und ein Sieb 412 ausgetragen. Durch das Sieb 412 wird die Asche des Pyrolysekokses 426 als Feingut 413 von dem gröbe- ren Warmeträgermedium 414 abgeschieden, wobei das Warmeträgermedium 414 dem Prozeß wieder zugeführt wird. Diese Ausschleusung erübrigt sich, wenn der zu vergasende Einsatzstoff keine aschebildenden Bestandteile enthält.
Das bei der Pyrolyse in dem Schachtofen 403 entstehende
Pyrolysegas wird aus dem oberen Bereich des Schachtofens 403 über eine Leitung 403a abgezogen und in einen Wärmetauscher 417 geleitet. Das Pyrolysegas enthält neben Wasser, Kohlen- monoxyd, Kohlendioxyd, Wasserstoff und Methan auch höhere Kohlenwasserstoffe und Teere sowie andere organische, insbesondere aromatische Verbindungen als kondensierbare Bestandteile. Der Wärmetauscher 417 wird durch die Abgase der Feuerung 407 auf eine Temperatur von ca. 950° C aufgeheizt. Bei dieser Temperatur reagieren das Pyrolysegas und die kon- densierbaren Stoffe mit Wasserdampf, der in dem Pyrolysegas enthalten ist. Zusätzlich wird in die Leitung 403a Wasserdampf 416 für die Reaktionen in dem Wärmetauscher 417 zugeführt. Für eine weitere Temperaturerhöhung in dem Wärmetauscher 417 kann auch Luft 415 für eine TeilVerbrennung des Pyrolysegases zugeführt werden. Zur Verbesserung der Crak- kung der mitgeführten Teere, kann in dem Wärmetauscher ein Katalysator vorgesehen sein.
Es ist auch möglich, den Katalysator im Flugstrom dem Pyro- lysegasstrom aufzugeben und ihn hinter dem Wärmetauscher 417 wieder abzuscheiden und neu einzusetzen.
Den Wärmetauscher 417 verläßt ein Produktgas, dessen Anteile an Kohlenmonoxyd und Wasserstoff maximiert worden sind. Dieses Gas wird durch einen Wärmetauscher 421 zur Abhitzenutzung und in einen Wäscher 422 zur Gasreinigung geführt. Über ein Saugzuggebläse 423 wird ein Produktgas 425 abgezogen.
Die Abhitze aus dem Wärmetauscher 421 kann zum Aufheizen des Pyrolsysegases auf Reaktionstemperatur für die Reaktion mit Wasserdampf genutzt werden.
Das Abgas der Feuerung 407 wird, nachdem es durch den Wärmetauscher 417 geströmt ist, durch einen Wärmetauscher 418 zur Abhitzenutzung geleitet. Nach einer Gasreinigung 419 wird das Abgas 424 über ein Saugzuggebläse 420 in die Umgebung abgegeben .
Sowohl die Feuerung 407, als auch der Wärmetauscher 417 werden bei einem Druck betrieben, der nur geringfügig von dem Atmosphärendruck abweicht und in der Regel etwas geringer als dieser ist. Die Saugzuggebläse 423 für das Produktgas 425 und 420 für das Abgas 424 werden derart geregelt und aufeinander abgestimmt, daß das Pyrolysegas durch den Wärme- tauscher 417 geführt wird und nicht durch die Schüttung des
Schachtofens in die Feuerung 407 gesaugt wird.
Ausführungsbeispiel
In der Vorrichtung gemäß Figur 4 werden 1000 kg/h Holz vergast. Das Holz enthält 3 % Asche (wasserfrei) und besteht ansonsten im wesentlichen aus 50 % Kohlenstoff, 6 % Wasser- stoff, 42 % Sauerstoff und 1,9 % Stickstoff, wasser- und aschefrei gerechnet. Der obere Heizwert beträgt 17,9 MJ/kg in wasserfreiem Zustand. Die thermische Vergaserleistung beträgt 4,97 MW. Die Pyrolyse wird bei 600° C und die Reaktion mit Wasserdampf bei 950° C durchgeführt. Der Arbeits- druck ist Atmosphärendruck. Als Warmeträgermedium wird Kies mit einer Korngröße von 3 mm bis 15 mm verwendet. Der Kies wird von 600° C auf 950° C aufgeheizt. Aufgrund der erforderlichen Wärmeleistung von 380 KW beträgt die Umlaufmenge des Wärmeträgermediums das 5- fache des Holzeintrages, d.h. 5000 kg pro Stunde. Der Schachtofen hat eine Höhe von 4,5 m und einen Durchmesser von 1,5 m - das entspricht einem Wanderbettvolumen von 7,5 3. Die Verweilzeit in dem Schachtofen beträgt zwei Stunden.
In der Pyrolyse wird das Holz so umgesetzt, daß 20 Massenprozent des Holzes als Holzkohle übrigbleiben. In der folgenden Tabelle sind die Mengen und Zusammensetzungen des Holzes und des Pyrolysekokses (Holzkohle) aufgeführt:
Es wird folgendes Produktgas erhalten:
Der Enthalpiestrom der Holzkohle in der Feuerung beträgt 1,86 MW. Dies reicht aus, um einen Dampfström von 0,45 MW (360 kg/h bei 950° C und Atmosphärendruck) zu erzeugen sowie den Wärmebedarf der Reaktion des Pyrolysegases mit Wasserdampf in Höhe von 0,84 MW abzudecken. Der Feuerungswirkungsgrad beträgt 85 %. Es verbleiben noch nach Berücksichtigung des Wärmeverlustes und des Verlustes durch den Abgasström 0,26 MW. Damit wurden 324 kg/h eines Heißdampfes erzeugt, der über eine Turbine entspannt und als Heizdampf verwendet wurde. Der Kaltgaswirkungsgrad beträgt 79 %.
Bezugszeichenliste
1 Einsatzstoff
2 Vorbehandlungsstufe
3 Pyrolyse
4 Reaktionszone
5 Pyrolysegas 5a Pyrolysekoks
6 Feuerung
7 Wärmeeinkopplung 7a Wärmeeinkopplung
8 Entstaubung
9 Speisewasser
10 Wasseraufbereitung
11 Pumpe
12 Wärmetauscher
13 Turbine
14 Feinentstaubung/Quenche
15 Produktgas
16 Dampf 16a Abdampf
17 Wärmetauscher/Rauchgasreinigung
18 Abgas
19 Produktgas
20 Luft
101 Pyrolysestufe
102 Reaktionsstufe
103 Feuerung
104 Holz
104a Warmeträgermedium
105 Gemisch
106 Pyrolysegas
107 Produktgas
108 Verlustwärme
109 Bildungswärme
110 Verlustwärme 111 Wärmezufuhr Reaktionsstufe lila Wärmezufuhr Pyrolysesitufe
112 Heißdampf
113 Luft
114 Wärmeüberschuß
115 Wärmeverlust
116 Abgas
117 Wasser
118 Gemisch
401 Einsatzstoff
402 Schleuse
403 Schachtofen
403a Leitung
404 Beschickung
405 Rost
406 Anfahrbrenner
407 Feuerung
408 Schnecke
409 Förderung
410 Schleuse
411 Kühlung
412 Sieb
413 Feingut
414 Warmeträgermedium
415 Luft
416 Wasserdampf
417 Wärmetauscher
418 Wärmetauscher
419 Gasreinigung
420 Saugzuggebläse
421 Wärmetauscher
422 Wäscher
423 Saugzuggebläse
424 Abgas
425 Produktgas
426 Pyrolysekoks

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Vergasung von organischen Stoffen und Stoffgemischen, bei dem a) die organischen Stoffe in einen Pyrolysereaktor geleitet werden, in welchem die organischen Stoffe mit einem Warmeträgermedium in Kontakt gehalten werden, wodurch eine schnelle Pyrolyse stattfindet, bei der die organischen Stoffe in Pyrolyseprodukte umgesetzt werden, wobei die Pyrolyseprodukte aus Pyrolysegasen mit kondensierbaren Stof- fen und einem festen kohlenstoff altigen Rückstand bestehen b) der feste kohlenstoffhaltige Rückstand und das Warmeträgermedium einer Feuerung zugeführt werden, in der der kohlenstoffhaltige Rückstand verbrannt und das Warmeträgermedium aufgeheizt und wieder dem Pyrolysereaktor zugeführt wird (Wärmeträgermedium-Kreislauf ) c) die teerhaltigen Pyrolysegase in einer zweiten Reaktionszone derart nacherhitzt werden, daß ein Produktgas mit hohem Heizwert erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß d) die Pyrolyse in einem Wanderbettreaktor oder einer Drehtrommel durchgeführt wird, e) den Pyrolysegasen ggfl. ein Reaktionsmittel, wie Wasserdampf, zugemischt, und sie f ) in einen indirekten Wärmetauscher geleitet werden, in dem die Pyrolysegase mit dem Reaktionsmittel reagieren, g) die Feuerungsabgase derart durch den indirekten Wärmetauscher geleitet werden, daß deren Wärmeinhalt für die Reaktion der Pyrolysegase mit dem Reaktionsmittel genutzt wird, und h) die aus der Feuerung abgezogene Asche der festen kohlenstoffhaltigen Rückstände und das Wärmeträ- germedium am Eintragsende für den organischen Stoff in den Pyrolysereaktor zurückgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyrolyse bei einer Temperatur von 550° bis 650° C durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion der Pyrolysegase mit Wasserdampf bei einer Temperatur von 900° - 1000° C durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion der Pyrolysegase mit Wasserdampf in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator Dolomit, Calcit, Nickel, Nickeloxid, Nickelaluminat oder Nickelspinell verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatoren gleichzeitig als Warmeträgermedium für den Wärmeträgermedium-Kreislauf verwendet werden.
1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Pyrolysegase vor der Zugabe von Wasserdampf entstaubt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, daß den heißen Pyrolysegasen der Katalysator im Flugstrom zugegeben und nach der Reaktion mit Wasserdampf abgeschieden und im Kreislauf den heißen Pyrolysegasen wieder zugegeben wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyrolysegase nach der Reaktion mit Wasserdampf entstaubt und gequencht werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Pyrolysegases verbrannt und die Wärme für die Pyrolyse und/oder die Reaktion mit Wasserdampf genutzt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der feste kohlenstoffhaltige Rückstand und das Warmeträgermedium einer Rostfeuerung zugeführt werden.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 11 mit einem Pyrolysereaktor, einer Feuerung für den Pyrolyserückstand, einer Reaktionszone für die Pyrolysegase, einem Wärmeträgerkreislauf zwi- sehen dem Pyrolysereaktor und der Feuerung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schachtofen (403) oder eine Drehtrommel mit einer Schleuse (402) für einen Einsatzstoff (401) und einer Schleuse (410) für ein Warmeträgermedium (414) neben einer Feuerung (407) mit einem Rost (405) angeordnet ist und der Schachtofen (403) an seinem unteren Ende eine Beschickung (404) für die Feuerung (407) aufweist und die Abgase (424) der Feuerung (407) einem Wärmetauscher (417) zuführbar sind, der über eine Leitung (403a) für die Pyrolysegase mit dem Schachtofen (403) verbunden ist und die Feuerung
(407) über eine Austragseinrichtung, wie Schnecke (408), an eine Förderung (409) für das Warmeträgermedium (414) angeschlossen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmeträgermedium aus feuerfesten Stoffen wie Sand, Kies, Splitt, Aluminosilikat, Korund, Grauwacke, Quarzit oder Cordierit besteht.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmeträgermedium aus Formkörpern aus metallischen oder nicht metallischen Werkstoffen wie Stahl oder Keramikkugeln besteht.
15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch ge- kennzeichnet, daß das Warmeträgermedium eine Korngröße von 1 bis 40 mm aufweist.
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuerung (407) als Rostfeuerung ausgeführt ist.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (417) eine Katalysatorfüllung aufweist.
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre des Wärmetauschers (417) aus katalytisch aktivem Material bestehen.
19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wärmetauscher (417) ein Festbettreaktor mit Katalysatorschuttung zugeordnet ist .
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wärmetauscher (417) ein Filter zur Entstaubung vorgeschaltet ist.
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