EP1891182A1 - Verfahren zur erzeugung von treibstoffen aus biogenen rohstoffen sowie anlage und katalysatorzusammensetzung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur erzeugung von treibstoffen aus biogenen rohstoffen sowie anlage und katalysatorzusammensetzung zur durchführung des verfahrens

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Publication number
EP1891182A1
EP1891182A1 EP06743112A EP06743112A EP1891182A1 EP 1891182 A1 EP1891182 A1 EP 1891182A1 EP 06743112 A EP06743112 A EP 06743112A EP 06743112 A EP06743112 A EP 06743112A EP 1891182 A1 EP1891182 A1 EP 1891182A1
Authority
EP
European Patent Office
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carrier liquid
separator
raw material
heated
evaporation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06743112A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Emil A.J. Wiesert-Linhart
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.)
Wiesert Linhart Emil A J
Original Assignee
Wiesert Linhart Emil A J
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Filing date
Publication date
Application filed by Wiesert Linhart Emil A J filed Critical Wiesert Linhart Emil A J
Publication of EP1891182A1 publication Critical patent/EP1891182A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/08—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal with moving catalysts
    • C10G1/086—Characterised by the catalyst used
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/16—Clays or other mineral silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/08—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal with moving catalysts
    • C10G1/083—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal with moving catalysts in the presence of a solvent
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • 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
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of fuels from biogenic raw materials. It further relates to a plant for carrying out the process, catalyst compositions suitable for this process and the use of catalysts for the production of fuels from biogenic raw materials.
  • One of the proposed methods is the flash pyrolysis of biomass in a hot sand fluid bed with subsequent rapid condensation of the resulting pyrolysis oils.
  • COREN method is a multi-step process.
  • a gasification by means of oxygen the so-called Carbo-V process for the production of synthesis gas (H2, CO, CO2).
  • synthesis gas H2, CO, CO2
  • a syngas cleaning and CO2 scrubbing takes place.
  • the Fischer-Tropsch synthesis takes place, which ultimately leads to diesel by means of catalysis and condensation.
  • Entrained flow gasification process according to which in an inert gas stream indirectly heated, without catalysis, in several process stages with subsequent condensation coke, pyrolysis gas and pyrolysis oil is generated.
  • DE 100 49 377 C2 describes a process for lubricating plastics, fats, oils and others hydrocarbon waste. In this case, it can be produced with the aid of a catalyst of sodium aluminum silicate in a circulation evaporator in the circuit with a base oil diesel, which is subsequently separated by distillation and thus recovered.
  • DE 199 41497 describes an apparatus and a method for the catalytic leaching of wood by smoldering, burning the smoldered residues and burning the smoldering products in a container with honeycomb combustion catalysts at the top.
  • US 4648965 describes a process for the preparation of liquid products from carbonaceous starting material containing inorganic, catalytically active ingredients.
  • US 4038172 describes a high pressure process for treating oxygenated starting materials, e.g. Wood, using a "red clay catalyst composition" in the presence of carbon monoxide.
  • the CHOREN process requires a very complex and thus expensive investment technique and results in a very low energy yield of about 40%. This results in high operating costs, which uneconomically limit the process.
  • the entrained flow gasification process generates a large amount of gas and coke due to the high temperatures required, the oil yield is only half that of liquid oiling and the oil quality is insufficient.
  • the catalytic circulation evaporator method according to DE 100 49 377 C2 is unsuitable for biomass (such as wood), since biomass contains only a few hydrocarbons and is composed mainly of carbohydrates such as lignin and cellulose. Furthermore, biomass is not dissolved quickly enough in the circulation process and thus largely excreted again via the disclosed solids sluice.
  • a fossil carrier oil which has to be supplemented on an ongoing basis, is required.
  • the catalyst used is "sodium aluminum silicate"
  • An object of the present invention is to provide an alternative method and apparatus for producing fuels.
  • Another object of the present invention is to provide a process for producing fuels from biogenic raw materials. Another object is to provide a system for carrying out this method, which does not have the mentioned disadvantages. Of particular importance is that i) the plant operates at moderate process temperatures, and / or ii) causes low operating costs and / or iii) is economical through improved yield and / or iv) produces fuels of improved quality.
  • the invention thus relates to a process for the production of fuels from biogenic raw materials.
  • the invention further relates to a plant for the production of fuels from biogenic raw materials.
  • the invention further relates to a
  • the invention further relates to the use of naturally occurring clays as catalysts for the production of fuels from biogenic raw materials.
  • Biogenic raw materials or “biomass” refers to renewable vegetable raw materials. Biomass can be obtained from woody plants or annuals. Examples which may be mentioned are wood, such as tree trunks, in particular non-industrially exploitable tree trunks, branches, break wood, waste wood from wood processing plants; Garden waste and agricultural waste.
  • the term also includes such substances and mixtures that do not meet certain standards for fuels but are suitable as a precursor.
  • the term refers to mixtures of substances containing C6-C25 aclans, C6-C25 alkenes, C6-C25 alkynes, C3-C25 cycloalkanes, C3-C25 cycloalkylenes and / or C6-C25 aromatics; these definitions also include alkyl-substituted compounds such as e.g. Toluene or
  • Carrier liquid or “carrier oil” denotes a liquid which is inert under reaction conditions. This liquid is suitable for
  • Particularly suitable carrier liquid is heavy oil, which continuously arises when carrying out the process according to the invention.
  • Alternative carrier oils are gas oil, diesel or their mixture. The carrier liquid is in direct contact with the biogenic raw material and the catalyst during the process.
  • thermo oils refers to a liquid for indirect heat transfer in the process according to the invention.
  • Suitable thermo oils are known to the person skilled in the art and can be based on silicone oils or hydrocarbons In the context of the present invention, any thermo oils adapted to the reaction temperature can be used Catalyst not in direct contact during the process.
  • Catalyst refers to a natural mineral clay which typically contains the active ingredients montmorriolite, illite and / or smectite
  • the clay is first dried and finely ground finely ground alumina is mixed with carrier liquid such that the catalyst is in the form of a slurry ("catalyst slurry").
  • Clays containing at least 50% mass% of a layered silicate, more preferably montmorriolite, illite and / or smectite, are preferably used.
  • the invention relates to a process for the production of fuels from biogenic raw materials, characterized in that a mineral catalyst of alumina, which contains montmorriolite, illite and / or smectite, with comminuted biogenic
  • Raw material is reacted in a carrier liquid under heating to the reaction and the resulting fuel is separated from the reaction mixture.
  • the mixture of shredded biogenic raw material and carrier liquid is subjected to the following treatment steps successively: soaking of the raw material in the carrier liquid and heating by circulating carrier oil; further reduction of the raw material to the microfibril; Mixing with the catalyst; further heating by means of circulating thermal oil for decomposing the polymer structure of the cellulose and the lignin; still further heating by circulating thermal oil for deoxygenation and polymerization of the resulting monomers; still further heating by circulating thermal oil to evaporate the resulting products; Finally, gradual cooling of the vaporized products to fuels.
  • the method comprises the following steps (reference numbers, see Fig.
  • Coarser solids separated in the separator are freed from the adhering carrier liquid in a heated discharge screw (54) and ejected.
  • the exhaust gas flow from the combined heat and power plant (45) is fed to a termo oil boiler (49) in which circulating thermal oil for heating the containers (6, 11, 27, 34) is heated.
  • the system according to the invention comprises: a mixing device (in which the
  • Carrier liquid containing the comminuted raw material, the catalyst is mixed in) and a heated reaction vessel (in which essentially the polymer structure and the lignin of the Cellulose of the biogenic raw material) which of a
  • the plant according to the invention comprises
  • a first comminution device for comminuting the supplied biogenic raw material (in the case of wood into chips)
  • comminuting device by a
  • ⁇ dryer has followed, which dryer in turn is followed by a carrier liquid containing the heated impregnating container (in which a soaking, impregnation and impregnation of the supplied raw material), which impregnation of a
  • ⁇ second mill is followed (is in which the structure of the raw material reduced to microfibril) which second comminuting device by a
  • ⁇ mixing device used in which the carrier liquid mixed with the crushed raw material of the catalyst
  • a ⁇ heated reaction vessel in which the polymer structure and the lignin of the cellulosic the biogenic raw material be decomposed and form monomers
  • Heat exchanger which communicates via gas / steam lines with the impregnation tank, the reaction tank, the ripening container and the evaporation tank.
  • the plant according to the invention comprises a first comminution device for comminuting the supplied biogenic raw material, in particular wood to chips, which comminution device has been followed by a dryer, which dryer in turn has been followed by a heated impregnation vessel containing the carrier liquid
  • Ripening container and the evaporation container communicates.
  • the exhaust pipe of the internal combustion engine extends to a thermal oil-waste heat boiler for heat exchange with circulating thermal oil, which is successively fed via a circulating heating line to one or more of the following containers: evaporation tank, maturing vessel, reaction vessel and impregnation vessel / these
  • the inventive system can be stationary or mobile.
  • a third aspect of the invention is explained in more detail below.
  • the catalyst composition according to the invention contains i) alumina which contains montmorriolite, illite and / or smectite and ii) carrier liquid.
  • the ratio of alumina to carrier liquid can be varied within a wide range. On the one hand, a high catalyst concentration is desirable, on the other hand, a simple and safe handling in the system must be ensured.
  • the catalyst composition will contain 10-90% by weight of clay, preferably 20-75% by weight, for example 50% by weight.
  • high-boiling heavy oil is called.
  • high-boiling heavy oil is used as the carrier liquid, which constantly arises during the implementation of the method.
  • the clay preferably contains 20-75% by mass of montmorriolite, illite and / or smectite and particularly preferably 50% by mass of montmorriolite, illite and / or smectite.
  • an alumina is used as a catalyst containing other than the above-mentioned layered silicates.
  • the invention relates to the use of alumina or compositions containing such clays generally in the conversion of biogenic feeds to fuels.
  • the invention also relates to the use of catalysts containing alumina which montmorriolite, illite and / or smectite, for the conversion of biogenic raw materials to fuels.
  • Fig. 1 shows an example of a system according to the invention. The invention, in particular the method and the system, will be explained in more detail below with reference to FIG.
  • Fig 1 mean: 1 source of raw material
  • reaction vessel 12 gas / steam line of 6
  • the reference number 1 denotes the source of raw materials with biogenic raw materials.
  • This biogenic raw material is introduced into a first crushing device 2.
  • This may for example be a hoe, a shredder or a mill, in which a reduction of the supplied raw material takes place up to a particle size of 1 - 5 mm, in the case of wood chips are produced with dimensions in this area.
  • the throughput for mobile systems can be 5 tons of biogenic raw material, for stationary plants up to several thousand tons of biomass per day, obviously depending on the dimensioning of the entire plant with regard to their use.
  • the crushed raw material is then fed to a drying plant 3.
  • the raw material is pre-dried by means of warm air of usually a dry content of 50-60% to a dry matter content of 90-95%.
  • the warm air is supplied to the system 3 via a line 4 to be described by a heat source forth, wherein the exhaust air is returned via the line 60 to the heat source, which lines 4 and 60 together form a circulation line.
  • the shredded and pre-dried raw material is from the drying plant 3 via appropriate transport facilities with, for example, conveyor belts or screw conveyors (not shown) in a
  • Rotary valve 5 registered. This rotary feeder 5 serves to seal the air of the subsequent impregnating container 6.
  • This impregnation container 6 is double-walled along its circumference, so that a
  • Annular space 7 is formed, which is flowed through by a guided from a source to be described in the circulation thermal oil, which serves to heat the impregnating 6.
  • the operating temperature of the impregnation is in the range of about 120-150 0 C.
  • a recirculating carrier liquid for example a high-boiling heavy oil present. This carrier liquid with the raw material is thus heated in the impregnation container 6.
  • the throughput of raw material is determined by a variable-speed drive (not shown) of the rotary valve 13.
  • the Nachstructure of raw material in the impregnation 6 takes place automatically via the measurement of the level by means of the level probe 15th
  • the biomass emerging from the further cellular wheel sluice 13 is fed via line 16 through the carrier fluid flowing through to a further, that is to say second comminuting device 17, for example in the form of a disperser, refiner or conical mill.
  • second comminuting device 17 for example in the form of a disperser, refiner or conical mill.
  • the structure of the biomass, including the chip, is comminuted to microfibril.
  • a line 18 leads to a mixer 19.
  • This mixer 19 is fed from a source 20, the catalyst slurry.
  • the reaction vessel 11 is double-walled along its circumference, so that an annular space
  • reaction vessel 21 is formed, which is traversed by a circulating from a source to be described later thermal oil, which serves to heat the reaction vessel 11.
  • the operating temperature of the reaction vessel 11 is in the range of about 150 - 250 0 C.
  • a stirring member 22 is mounted with attached wipers 23, so that thorough mixing of the mixture flowing from the mixer 19 ago mixture and simultaneously clean the heating surfaces of the annular space 21st is guaranteed.
  • the reaction vessel 11 is provided with a
  • Reaction vessel 11 as gases through the gas / vapor line 25.
  • Other fission products remain either in the Carrier liquid of the mixture dissolved or also leave in gaseous form the reaction vessel through the
  • the maturing container 27 is double-walled along its circumference, so that an annular space
  • the operating temperature of the maturation container is in the range of about 250 - 300 0 C.
  • the ripening container 27 through the gas / vapor line 30.
  • the ripening container 27 is provided with a
  • Level probe 29 equipped. This regulates via a pump (not shown) and the transfer line 33, the level in the maturation container 27 by controlled withdrawal of the mixture, the reaction liquid in the subsequent
  • the evaporation container 34 is double-walled along its circumference, so that an annular space 35 is formed, which is guided by a circulating from a source to be described later thermal oil is flowed through, which serves to heat the evaporation tank 34.
  • Evaporation tank 34 is in the range of about 300 - 370 0 C.
  • the evaporation tank 34 is also equipped with a stirrer 36 with attached wipers 37.
  • the evaporation tank 34 is used for the final evaporation of the resulting products, as well as the completion of the catalytic polymer reactions.
  • the vaporized products leave the evaporation vessel 34 through line 38.
  • the evaporation tank 34 is equipped with a level probe 39, which in this case the
  • the number of necessary treatment steps or containers of 4 may change to a minimum of 3 or even 6 in the maximum case.
  • the fuel condensates may have their own separate
  • Desulfurization be provided. These are known from the prior art.
  • the first outlet line 40 leads a first portion of the carrier liquid to a separator 41.
  • the second outlet line 42 via a (not shown) pump, which serves as a return line, a second amount of the carrier liquid back to the impregnation 6.
  • Outlet line 43 leads to a solids separator 44.
  • a suitable device eg, a filter or a centrifuge. The separated particles are fed to the solids separator 44.
  • the carrier liquid with the remaining particles smaller than 10-20 microns and high-boiling heavy oil that does not evaporate in the evaporation tank 34 are supplied as fuel to a cogeneration unit 45. This has a slow running
  • Cogeneration plant 45 is suitable for coal slurry operation and drives a generator 46 for power generation 47 of the plant's own needs and also for delivery to the public grid.
  • the cooling water 48 of the diesel engine is used for external heat purposes.
  • the approximately 400 0 C hot exhaust gases of the diesel engine are fed to a thermal oil boiler 49.
  • thermal oil boiler 49 there is a heat exchange between the exhaust gases and thermal oil.
  • the heated thermal oil is sequentially supplied via a pump (not shown) and a circulation line 50 to the annulus 35 of the vaporizing vessel 34, the annulus 28 of the ripening vessel 27, the annulus 21 of the reaction vessel 11 and the annulus 7 of the impregnation vessel 6, and then flows through these annuli , now opposite sequence, back to the thermal oil boiler 49.
  • the container 6, 11, 27 and 34 of the system are thus heated by the heat generated in the cogeneration unit 45, so that a thermally optimal operation is ensured.
  • the cooled exhaust gas in the heat exchanger 49 is finally released via an exhaust filter 51 into the atmosphere.
  • the deposited in the exhaust filter 51 filter dust is disposed of in a landfill.
  • the third portion of the carrier liquid flows from the evaporation vessel 34 via the third outlet line 43 to the solids separator 44, to which also the separated solids in the separator 41 with a size greater than 10 microns via line 53 are supplied.
  • the separation and regeneration of the catalyst can be carried out from the other solids in a separate process, so that this in turn can be returned to the process and thereby reduces the consumption of the fresh catalyst.
  • the solids separator 44 consists of a sedimentation space and a heated discharge screw 54. Here are all the resulting mineral residues, as well as the added clay, freed by the heated discharge screw 54 of the adhering carrier liquid by evaporation.
  • the heating unit is designated 55.
  • the non-evaporated material ie the residue, is cooled and discharged after cooling in the cooler 56 via a cellular wheel 57 for external disposal.
  • the oil vapor formed in the solids separator 44 and in the heated discharge screw 54 is fed via a line 52 to a heat exchanger, which has a first condenser 58 and a second condenser 59.
  • the gas / vapor lines 12, 25, 30, 38 of the container 6, 11, 27, 34 open into a manifold 53, which extends to the first condenser 58 of the heat exchanger.
  • this first capacitor called as
  • This first capacitor 58 typically operates with an exit temperature of 160-200 0 C. This temperature is kept constant by regulating the quantity of cooling medium, that is the dry air. The said temperature determines the separation section between gas oil / diesel and gasoline / water, which substances from the various containers 6, 11, 27, 34 and the discharge screw 54 are supplied in vapor or gaseous form.
  • the gas oil / diesel fraction 62 accumulates. This is then finely filtered and discharged as fuel into a storage tank (not shown).
  • the gases not yet condensed in the liquid separator / aftercooler 61 are fed to the second condenser 59 and cooled therein to about 30 ° C. In this condenses the remaining water vapor together with the gasoline fraction. This fraction is then passed through line 63 into a water separator 64. In the water separator 64 gasoline and water separates statically due to the immiscibility and the density difference.
  • the separated gasoline is through the
  • Line 65 discharged, finely filtered and fed to a storage tank for use as fuel.
  • the separated water is through the
  • the non-condensed gases mainly CO2 and CO, but also C1-C4 alkanes, N2, are finally fed via line 8 of the combustion air supply to the diesel engine of the combined heat and power plant.
  • Wood chips (dry) and 200 g / h alumina supplied and subjected to the novel process at 350 0 C for 10 h. It is isolated (based on the Ausgansmaterial, in wt .-%) 33-43% fuels; 15-20% coal, 20-25% water, 15-20% gas (43% CO2, 32% CO, 7% CH4, 9% N2, 1% H2). This corresponds to an energetic utilization (based on starting material 100%): 70-80% fuels, approx. 20% coal, cca 5-10% gas. The data varies, among others due to the variability of the used Ausgansmaterials.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Treibstoffen aus biogenen Rohstoffen. Sie betrifft weiter eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens, Katalysatorzusammensetzungen geeignet für dieses Verfahren sowie die Verwendung von Katalysatoren zur Herstellung von Treibstoffen aus biogenen Rohstoffen.

Description

Verfahren zur Erzeugung von Treibstoffen aus biogenen Rohstoffen sowie Anlage und Katalysatorzusammensetzung zur Durchführung des Verfahrens
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Treibstoffen aus biogenen Rohstoffen. Sie betrifft weiter eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens, KatalysatorZusammensetzungen geeignet für dieses Verfahren sowie die Verwendung von Katalysatoren zur Herstellung von Treibstoffen aus biogenen Rohstoffen.
Zur Erzeugung von Treibstoffen aus biogenen Rohstoffen sind gemäss dem Stand der Technik verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden.
Eines der vorgeschlagenen Verfahren ist die Flash-Pyrolyse von Biomasse in einem heissen Sand- Fliessbett mit anschliessender rascher Kondensation der entstandenen Pyrolyseöle.
Ein weiteres vorgeschlagenes Verfahren ist das sogenannte COREN-Verfahren, das ein mehrstufiger Prozess ist . In der ersten Stufe erfolgt eine Vergasung mittels Sauerstoff, das sogenannte Carbo-V Verfahren zur Herstellung von Synthesegas (H2, CO, CO2) . In der zweiten Stufe erfolgt eine Synthesegasreinigung und CO2 -Wäsche. In der dritten Stufe erfolgt die Fischer-Tropsch Synthese, welche mittels Katalyse und Kondensation schlussendlich zu Diesel führt. Weiterhin vorgeschlagen ist ein
Flugstromvergasungsverfahren, gemäss welchem in einem Inertgasstrotn indirekt beheizt, ohne Katalyse, in mehreren Verfahrensstufen mit anschliessender Kondensation Koks, Pyrolysegas und Pyrolyseöl erzeugt wird.
DE 100 49 377 C2 beschreibt ein Verfahren zum Verölen von Kunststoffen, Fetten, Ölen und anderen kohlenwasserstoffhaltigen Abfällen. Dabei kann mit Hilfe eines Katalysators aus Natriumaluminiumsilikat in einem Umlaufverdampfer im Kreislauf mit einem Grundöl Diesel erzeugt werden, der im Anschluss durch Destillation abgetrennt und damit gewonnen wird.
DE 199 41497 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur katalytischen VerÖlung von Holz durch schwelen, verbrennen der geschwelten Rückstände und Verbrennen der Schwelprodukte in einen Behälter mit Wabenverbrennungskatalysatoren am oberen Ende.
US 4648965 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von flüssigen Produkten aus kohlenstoffhaltigen Ausgansmaterial, welches anorganische, katalytisch aktive Bestandteile enthält. US 4038172 beschreibt ein Hochdruckverfahren zur Behandlung sauerstoffhaltiger Ausgansmaterialien, z.B. Holz, unter Verwendung einer „red clay catalyst composition" in Gegenwart von Kohlenmonoxid.
Diese vorgeschlagenen Verfahren weisen jedoch verschiedene Nachteile auf.
Der Nachteil der Flash-Pyrolyse mit anschliessender Kondensation liegt in den hohen
Reaktionstemperaturen und der schlechten Qualität der erhaltenen Pyrolyseδle. Diese enthalten einen zu hohen
Teer-, Sauerstoff- und Wasseranteil und sind als
Treibstoffe ungeeignet .
Das CHOREN-Verfahren bedingt eine sehr aufwendige und damit teure Anlagetechnik und ergibt eine sehr geringe energetische Ausbeute von ca. 40%. Daraus resultieren hohe Betriebskosten, die das Verfahren unwirtschaftlich limitieren.
Das Flugstromvergasungsverfahren erzeugt wegen der nötigen hohen Temperaturen eine grosse Menge Gas und Koks, die Ölausbeute ist nur halb so gross wie bei der Flüssigverölung und die Ölqualität ist unzureichend . Das katalytische Umlaufverdampferverfahren nach der DE 100 49 377 C2 ist für Biomasse (wie z.B. Holz) ungeeignet, da Biomasse nur wenige Kohlenwasserstoffe enthält und vorwiegend aus Kohlehydraten wie Lignin und Zellulose aufgebaut ist. Weiterhin wird Biomasse im Umlaufverfahren nicht rasch genug aufgelöst und damit zu einem grossen Teil über die offenbarte Feststoffschleuse gleich wieder ausgeschieden. Ausserdem ist ein fossiles Trägeröl , das laufend ergänzt werden muss, erforderlich. Zudem ist der eingesetzte Katalysator "Natriumaluminiumsilikat "
(Molekularsiebpulver) sehr teuer und erhöht damit die Betriebskosten. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist, dass verfahrensbedingt die Heizflächen zu starker Belagsbildung bei Holzeinsatz neigen und damit ein wirtschaftlicher Betrieb nicht möglich ist. Schlussendlich entsteht bei Einsatz von Holz als Rohstoff auch zusätzlich relativ viel Kohle als Reststoff, dessen wirtschaftliche Verwertung oder Entsorgung beim Umlaufdampfverfahren problematisch ist.
Auf Grund der limitierten Vorräte an den fossilen Brennstoffen Erdöl und Erdgas besteht das Bedürfnis, Treibstoffe aus erneuerbaren Quellen zu erzeugen.
Insbesondere besteht ein Bedürfnis,
Treibstoffe wie Gasöl , Dieselkraftstoff und Benzin aus Biomasse, insbesondere aus Holz, zu erzeugen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines alternativen Verfahrens und einer entsprechenden Anlage zur Herstellung von Treibstoffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren zur Erzeugung von Treibstoffen aus biogenen Rohstoffen zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Aufgabe ist es eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, dass die erwähnten Nachteile nicht aufweist. Von besonderer Bedeutung ist, dass i) die Anlage mit moderaten Prozesstemperaturen arbeitet, und/oder ii) niedrige Betriebskosten verursacht und/oder iii) durch eine verbesserte Ausbeute wirtschaftlich ist und/oder iv) Treibstoffe mit einer verbesserten Qualität erzeugt.
Die vorstehend umrissenen Aufgaben werden gemäss den unabhängigen Ansprüchen gelöst . Die abhängigen Ansprüche stellen vorteilhafte Ausführungsformen dar.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Erzeugung von Treibstoffen aus biogenen Rohstoffen.
Die Erfindung betrifft weiter eine Anlage zur Erzeugung von Treibstoffen aus biogenen Rohstoffen.
Die Erfindung betrifft weiter eine
Katalysatorzusairanensetzung und deren Verwendung im vorstehend genannten Verfahren.
Die Erfindung betrifft weiter die Verwendung von natürlich vorkommenden Tonerden als Katalysatoren zur Herstellung von Treibstoffen aus biogenen Rohstoffen.
Sofern sich aus dem direkten Zusammenhang keine andere Bedeutung ergibt, haben die folgenden Begriffe die hier angegebene Bedeutung
„Biogene Rohstoffe" bzw. „Biomasse" bezeichnet nachwachsende pflanzliche Rohstoffe. Biomasse kann aus Holzpflanzen oder einjährigen Pflanzen gewonnen werden. Als Beispiele seien angeführt Holz, wie Baumstämme, insbesondere nicht industriell verwertbare Baumstämme, Äste, Bruchholz, Abfallholz von Holzverarbeitungsanlagen; Gartenabfälle und landwirtschaftliche Abfälle.
„Treibstoffe" sind dem Fachmann bekannt; der Begriff bezeichnet allgemein Kohlenwasserstoff-haltige Verbindungen und Gemische wie sie in
Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden können. Der Begriff schliesst auch solche Stoffe und Stoffgemische ein, die bestimmte Normen für Treibstoffe nicht erfüllen aber als Vorprodukt geeignet sind. Insbesondere bezeichnet der Begriff Stoffgemische enthaltend C6-C25 Aklane, C6-C25 Alkene, C6-C25 Alkine, C3-C25 Cycloalkane, C3-C25 Cylcloalkene und/oder C6-C25 Aromaten; diese Definitionen schliesst auch alkylsubstituierte Verbindungen wie z.B. Toluol oder
Methyleyelohexan sowie verzweigte Verbindungen wie z.B. 2-Ethylhexan ein.
„Trägerflüssigkeit" bzw. „Trägeröl" bezeichnet eine unter Reaktionsbedingungen inerte Flüssigkeit. Diese Flüssigkeit ist geeignet, den
Katalysator und den biogenen Rohstoff zu suspendieren. Besonders geeignete Trägerflüssigkeit ist Schweröl, welches bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens laufend entsteht. Alternative Trägeröle sind Gasöl, Diesel oder deren Mischung. Die Trägerflüssigkeit ist mit dem biogenen Rohstoff und dem Katalysator während des Verfahrens in direktem Kontakt .
„Thermoöl" bezeichnet eine Flüssigkeit zur indirekten Wärmeübertragung im erfindungsgemässen Verfahren. Geeignete Thermoöle sind dem Fachmann bekannt, und können auf Silikonölen oder Kohlenwasserstoffen basieren. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können beliebige, der Reaktionstemperatur angepasste Thermoöle verwendet werden. Das Thermoöl ist mit biogenen Rohstoff und Katalysator während des Verfahrens nicht in direktem Kontakt .
„Mineralischer Katalysator" bzw.
„Katalysator" bezeichnet eine natürliche, mineralischen Tonerde, die typischerweise die aktiven Bestandteile Montmorriolit , Illit und/oder Smectit enthält. Bevorzugt wird die Tonerde zuerst getrocknet und feingemahlen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die feingemahlene Tonerde mit Trägerflüssigkeit vermischt, so dass der Katalysator in Form einer Aufschlämmung in vorliegt („Katalysatoraufschlämmung") . Bevorzugt werden Tonerden verwendet, die mindestens 50% Massen- % eines Schichtsilikates, besonders bevorzugt Montmorriolit , Illit und/oder Smectit, enthalten.
Ein erster Aspekt der Erfindung, ein
Verfahren zur Erzeugung von Treibstoffen aus biogenen Rohstoffen, wird nachstehend näher erläutert.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Treibstoffen aus biogenen Rohstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass ein mineralischer Katalysator aus Tonerde, welche Montmorriolit, Illit und/oder Smectit enthält, mit zerkleinerten biogenen
Rohstoff in einer Trägerflüssigkeit unter Erwärmung zur Reaktion gebracht wird und der entstehende Treibstoff vom Reaktionsgemisch abgetrennt wird.
Gemäss einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird das Gemenge aus zerkleinertem biogenen Rohstoff und Trägerflüssigkeit aufeinanderfolgend folgenden Behandlungsschritten unterworfen: Einweichen des Rohstoffes in der Trägerflüssigkeit und Erwärmen mittels umlaufendem Trägeröl ; weitere Verkleinerung des Rohstoffes bis zur Mikrofibrille; Mischen mit dem Katalysator; weitere Erwärmung mittels umlaufendem Thermoöl zur Zerlegung der Polymerstruktur der Zellulose und des Lignins; noch weitere Erwärmung mittels umlaufendem Thermoöl zur Deoxygenierung und Polymerisation der entstandenen Monomere; noch weitere Erwärmung mittels umlaufendem Thermoöl zur Verdampfung der entstandenen Produkte; schliesslich abgestuftes Kühlen der verdampften Produkte zu Treibstoffen. Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren folgende Schritte (Bezugsnummern vgl. Fig. 1) : Die aus Holz und/oder Einjahrespflanzen bestehende Biomasse wird in einer Zerkleinerungsvorrichtung (2) zerkleinert und danach in einer Trockenanlage (3) getrocknet. Die zerkleinerte Biomasse wird einem beheizten Imprägnierbehälter (6) zugeführt und im demselben mit einer Trägerflüssigkeit vermischt. Der Imprägnierbehälter (6) ist in
Durchlaufrichtung der zu behandelnden Biomasse von einem weiteren Zerkleinerer (17) gefolgt. In einem Mischer (19) wird die Biomasse mit einem aus natürlicher mineralischer Tonerde bestehenden Katalysator vermischt . Das Gemisch wird einem beheizten Reaktionsbehälter (11) , danach einem beheizten Reifebehälter (27) und schlussendlich einem beheizten Verdampfungsbehälter (34) zugeführt. Die in den Behältern (4, 11, 27, 34) entstehenden Gase und Dämpfe werden in zwei Kondensatoren (58, 59) zu Gasöl/Diesel und Benzin/Wasser kondensiert. Die im Verdampfer (34) verbleibende Trägerflüssigkeit wird über einen Separator (41) als Treibstoff einem Dieselmotor eines Blockheizkraftwerkes (45) zugeführt der einen Generator (46) antreibt. Gröbere, im Separator abgeschiedene Feststoffe werden in einer beheizten Austragsschnecke (54) von der anhaftenden Trägerflüssigkeit befreit und ausgeworfen. Der Abgasstrom vom Blockheizkraftwerk (45) wird einem Termoölkessel (49) zugeführt, in welchem umlaufendes Thermoöl zur Beheizung der Behälter (6, 11, 27, 34) erhitzt wird.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung, eine Anlage geeignet zur Durchführung des vorstehenden Verfahrens, wird nachstehend näher erläutert . In einer Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Anlage: ■ eine Mischvorrichtung (in welcher der
Trägerflüssigkeit mit dem zerkleinerten Rohstoff der Katalysator zugemischt wird) und einen ■ beheizten Reaktionsbehälter (in welchem im wesentlichen die Polymerstruktur und das Lignin der Zellulose des biogenen Rohstoffes zerlegt werden) welcher von einem
■ beheizten Reifebehälter gefolgt ist (in welchem eine Polymerisation der im Reaktionsbehälter entstandenen Monomere stattfindet) welcher von einem
■ beheizten Verdampfungsbehälter gefolgt ist (in welchem die Verdampfung der entstandenen Produkte stattfindet) .
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Anlage
■ eine erste Zerkleinerungsvorrichtung (zur Zerkleinerung des zugeführten biogenen Rohstoffes (im Fall von Holz zu Spänen) ) , welche Zerkleinerungsvorrichtung von einem
■ Trockner gefolgt ist, welcher Trockner seinerseits von einem die Trägerflüssigkeit enthaltenden, beheizten Imprägnierbehälter gefolgt ist (in welchem ein Einweichen, Tränken und Imprägnieren des zugeführten Rohstoffes) erfolgt, welcher Imprägnierbehälter von einer
■ zweiten Zerkleinerungsvorrichtung gefolgt ist (in welcher die Struktur des Rohstoffes bis zur Mikrofibrille verkleinert wird) welche zweite Zerkleinerungsvorrichtung von einer
■ Mischvorrichtung gefolgt ist (in welcher der Trägerflüssigkeit mit dem zerkleinerten Rohstoff der Katalysator zugemischt wird) welche Mischvorrichtung von einem ■ beheizten Reaktionsbehälter gefolgt ist (in welchem die Polymerstruktur und das Lignin der Zellulose des biogenen Rohstoffes zerlegt werden und sich Monomere bilden) welcher beheizte Reaktionsbehälter von einem
■ beheizten Reifebehälter gefolgt ist (in welchem eine Polymerisation der im Reaktionsbehälter entstandenen
Monomere stattfindet) welcher beheizte Reifebehälter von einem ■ beheizten Verdampfungsbehälter gefolgt ist (in welchem die Verdampfung der entstandenen Produkte stattfindet) welcher beheizte Verdampfungsbehälter über einen ■ Feststoffabscheider mit einem
■ Verbrennungsmotor in Verbindung steht, und durch eine
■ Wärmetauschanlage, welche über Gas/Dampfleitungen mit dem Imprägnierbehälter, dem Reaktionsbehälter, dem Reifebehälter und den Verdampfungsbehälter in Verbindung steht .
Die erfindungsgemässe Anlage umfasst in einer weiteren Ausführungsform eine erste Zerkleinerungsvorrichtung zur Zerkleinerung des zugeführten biogenen Rohstoffes insbesondere Holz zu Spänen aufweist, welche Zerkleinerungsvorrichtung von einem Trockner gefolgt ist, welcher Trockner seinerseits von einem die Trägerflüssigkeit enthaltenden, beheizten Imprägnierbehälter gefolgt ist, in welchem ein
Einweichen, Tränken und Imprägnieren des zugeführten Rohstoffes erfolgt, welcher Imprägnierbehälter von einer zweiten Zerkleinerungsvorrichtung gefolgt ist, in welcher die Struktur des Rohstoffes bis zur Mikrofibrille verkleinert wird, welche zweite Zerkleinerungsvorrichtung von einer Mischvorrichtung gefolgt ist, in welcher der Trägerflüssigkeit mit dem zerkleinerten Rohstoff der Katalysator zugemischt wird, welche Mischvorrichtung von einem beheizten Reaktionsbehälter gefolgt ist, in welchem die Polymerstruktur und das Lignin der Zellulose des Rohstoffes zerlegt werden, welcher beheizte Reaktionsbehälter von einem beheizten Reifebehälter gefolgt ist, in welchem eine Polymerisation der im Reaktionsbehälter entstandenen Monomere stattfindet, welcher beheizte Reifebehälter von einem beheizten Verdampfungsbehälter gefolgt ist, in welchem die Verdampfung der entstandenen Produkte stattfindet, welcher beheizte Verdampfungsbehälter über einen Feststoffabscheider mit einem Verbrennungsmotor in Verbindung steht, und durch eine Wärmetauschanlage, welche über Gas/Dampfleitungen mit dem Imprägnierbehälter, dem Reaktionsbehälter, dem
Reifebehälter und den Verdampfungsbehälter in Verbindung steht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Anlage verläuft die Abgasleitung des Verbrennungsmotors zu einem Thermoöl -Abhitzekessel zum Wärmetausch mit umlaufendem Thermoöl, welches über eine umlaufende Heizleitung aufeinander folgend einem oder mehreren der folgenden Behälter: Verdampfungsbehälter, Reifebehälter, Reaktionsbehälter und Imprägnierbehälter zugeführt wird, um diesen / diese
Behälter zu beheizen.
Die erfindungsgemässe Anlage kann stationär oder mobil sein.
Ein dritter Aspekt der Erfindung, eine neuartige Katalysatorzusammensetzung, wird nachstehend näher erläutert .
Die erfindungsgemässe Katalysatorzusammensetzung, enthält i) Tonerde, welche Montmorriolit, Illit und/oder Smectit enthält und ii) Trägerflüssigkeit . Das Verhältnis von Tonerde zu Trägerflüssigkeit kann in einem weiten Bereich variiert werden. Einerseits ist eine hohe Katalysatorkonzentration wünschenswert, andererseits muss eine einfache und sichere Handhabung in der Anlage gewährleistet sein. Typischerweise enthält die KatalysatorZusammensetzung 10 - 90 Massen-% Tonerde, bevorzugt 20 - 75 Massen-%, beispielsweise 50 Masssen-%. Als geeignete Trägerflüssigkeit sei hochsiedendes Schweröl genannt. Bevorzugt wird als Trägerflüssigkeit hochsiedendes Schweröl verwendet, welches während der Durchführung des Verfahrens laufend entsteht .
Die Tonerde enthält bevorzugt 20 - 75 Massen-% Montmorriolit , Illit und/oder Smectit und besonders bevorzugt 50 % Massen-% Montmorriolit, Illit und/oder Smectit.
In einer alternativen Ausführungsform wird eine Tonerde als Katalysator verwendet die andere als die oben genannten Schichtsilikate enthält.
Ein vierter Aspekt der Erfindung, die
Verwendung von Tonerden als Katalysatoren wird nachstehend näher erläutert . Die Verwendung von Tonerde, welche
Montmorriolit, Illit und/oder Smectit enthält, bei der Umwandlung von biogenen Rohstoffen zu Treibstoffen wurde vorstehend ausführlich erläutert. Die katalytischen Eigenschaften von Tonerde in dieser Reaktion waren bisher nicht bekannt. Demgemäss betrifft die Erfindung in einem weiteren Aspekt die Verwendung von Tonerde oder Zusammensetzungen enthaltend solche Tonerden allgemein bei der Umsetzung von biogenen Rohstoffen zu Treibstoffen. Insbesondere betrifft die Erfindung auch die Verwendung von Katalysatoren enthaltend Tonerde welche Montmorriolit, Illit und/oder Smectit enthält, zur Umsetzung von biogenen Rohstoffen zu Treibstoffen.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel für eine erfindungsgemässe Anlage. Nachfolgend wird die Erfindung, insbesondere das Verfahren und die Anlage, unter Bezugnahme auf die Fig. 1 näher erläutert. In Fig 1 bedeuten: 1 Rohstoffquelle
2 Zerkleinerungsvorrichtung
3 Trockenanlage 4 Leitung zu 3 (60 Leitung von 3)
5 Zellenradschleuse (oben)
6 Imprägnierbehälter 7 Ringraum 6 zur Beheizung
8 Leitung zu Blockheizkraftwerk 45
9 Überlauf
10 Überlaufleitung
11 Reaktionsbehälter 12 Gas/Dampfleitung von 6
13 Zellenradschleuse
14 Rückführleitung
15 Niveausonde von 6
16 Leitung nach 13 17 weitere, zweite Verkleinerungsvorrichtung
18 Leitung zu 19
19 Mischer
20 Katalysator-Quelle
21 Ringraum von 11 22 Rührorgan in 11
23 Wischer von 22
24 Niveausonde von 11
25 Gas/Dampfleitung aus 11
26 Überführleitung 27 Reifebehälter
28 Ringraum von 27
29 Niveausonde von 27
30 Gas/Dampfleitung aus 27 31 Rührorgan 32 Wischer von 31
33 Überführleitung
34 Verdampfungsbehälter
35 Ringraum von 34
36 Rührorgan von 34 37 Wischer von 36
38 Leitung aus 34
39 Niveausonde von 34 40 erste Abgangleitung von 34
41 Separator
42 zweite Abgangleitung von 34
43 dritte Abgangleitung von 34
44 Feststoffabscheider
45 Blockheizkraftwerk
46 Generator
47 Stromerzeugung
48 Kühlmesser
49 Wärmetauscher
50 Kreislaufleitung
51 Abgasfilter
52 Leitung zu 58
53 Samme11eitung
54 AustragsSchnecke
55 Heizaggregate zu 54
56 Kühler
57 Zellenrad
58 erster Kondensator
59 zweiter Kondensator
(60 Leitung von 3)
61 Flüssigkeitsabscheider / Nachkühler
62 Gasöl/Dieselfraktion
63 Leitung
64 Wasserabscheider
65 Benzinleitung
67 Wasserableitung von 64
Die Bezugszahl 1 bezeichnet die Rohstoffquelle mit biogenen Rohstoffen.
Dieser biogene Rohstoff wird in eine erste Zerkleinerungsvorrichtung 2 eingebracht . Diese kann beispielsweise eine Hacke, ein Schredder oder eine Mühle sein, in welcher eine Zerkleinerung des zugeführten Rohstoffes bis zu einer Korngrösse von 1 - 5 mm stattfindet, im Fall von Holz werden Späne mit Abmessungen in diesem Bereich erzeugt . Je nach Anlagengrösse, kann der Durchsatz bei mobilen Anlagen (beispielsweise für die Landwirtschaft) 5 Tonnen biogener Rohstoff, bei stationären Anlagen bis zu mehreren tausend Tonnen Biomasse pro Tag betragen, offensichtlich abhängig von der Dimensionierung der gesamten Anlage hinsichtlich deren Einsatz.
Der zerkleinerte Rohstoff wird darauf einer Trockenanlage 3 zugeführt. In dieser wird der Rohstoff mittels warmer Luft von üblicherweise einem Trockengehalt von 50 - 60% auf einen Trockensubstanz-Gehalt von 90 - 95% vorgetrocknet .
Die warme Luft wird der Anlage 3 über eine von einer noch zu beschreibenden Wärmequelle her verlaufende Leitung 4 zugeführt, wobei die Abluft über die Leitung 60 zur Wärmequelle zurückgeführt wird, welche Leitungen 4 und 60 zusammen eine Kreislaufleitung bilden.
Der zerkleinerte und vorgetrocknete Rohstoff wird von der Trockenanlage 3 über entsprechende Transporteinrichtungen mit beispielsweise Förderbändern oder Förderschnecken (nicht gezeigt) in eine
Zellenradschleuse 5 eingetragen. Diese Zellenradschleuse 5 dient zum Luftabschluss des nachfolgenden Imprägnierbehälters 6.
Dieser Imprägnierbehälter 6 ist entlang seines Umfanges doppelwandig ausgebildet, so dass ein
Ringraum 7 gebildet ist, der von einem aus einer noch zu beschreibenden Quelle im Kreislauf geführtem Thermoöl durchströmt ist, das zur Beheizung des Imprägnierbehälters 6 dient. Die Betriebstemperatur des Imprägnierbehälters liegt im Bereich von etwa 120 - 1500C. Im Imprägnierbehälter 6 ist eine im Kreislauf geführte Trägerflüssigkeit, z.B. ein hochsiedendes Schweröl, vorhanden. Diese Trägerflüssigkeit mit dem Rohmaterial wird somit im Imprägnierbehälter 6 erwärmt . Weiter ist der Imprägnierbehälter 6 mit einer
Niveausonde 15 und einem Überlauf 9 ausgerüstet, von welchem Überlauf 9 eine Überlaufleitung 10 zu einem nachfolgenden Reaktionsbehälter 11 verläuft. Vom Imprägnierbehälter 6 erstreckt sich weiter eine Gas/Dampfleitung 12 zu einem weiteren, noch zu beschreibenden Anlagenteil. In diesem durch das Thermoöl indirekt beheizten Imprägnierbehälter 6 findet im Wesentlichen ein Einweichen, Tränken und Imprägnieren des eingebrachten biogenen Rohstoffs (z.B. der Späne) in der Trägerflüssigkeit statt. Dabei laufen neben dem eigentlichen Einweichen ggf. noch andere Vorgänge ab, wie die Verdampfung des Restwassers, die Lockerung der Holzstruktur durch Einweichen des Lignins und die Lösung von flüchtigen Holzsubstanzen in der Trägerflüssigkeit. Dabei entstehender Wasserdampf und gegebenenfalls Gase verlassen den Imprägnierbehälter über die Gas/Dampfleitung 12.
Im unteren Bereich des Imprägnierbehälters 6 befindet sich eine weitere Zellenradschleuse 13, die als Durchströmschleuse die im Imprägnierbehälter 6 eingeweichte biogene Rohstoffe (z.B. Späne) in den über eine (nicht gezeigte) Pumpe aus einem nachfolgend zu beschreibenden Reaktionsbehälter 11 entnommenen, bereits wärmeren Trägerflüssigkeitsstrom einbringt, der vom Reaktionsbehälter 11 über eine Rückführleitung 14 zugeführt wird.
Der Durchsatz an Rohmaterial wird durch einen drehzahlvariablen Antrieb (nicht gezeigt) der Zellenradschleuse 13 festgelegt . Die Nachförderung von Rohmaterial in den Imprägnierbehälter 6 erfolgt automatisch über die Messung des Füllstandes mittels der Niveausonde 15.
Die aus der weiteren Zellenradschleuse 13 austretende Biomasse wird über die Leitung 16 durch die durchströmende Trägerflüssigkeit einer weiteren, also zweiten Zerkleinerungsvorrichtung 17 z.B. in Form eines Dispergators, Refiners oder Kegelmühle, zugeführt. Hier wird die Struktur der Biomasse, also auch der Spane, bis zur Mikrofibrille zerkleinert.
Von dieser zweiten Zerkleinerungsvorrichtung 17 führt eine Leitung 18 zu einem Mischer 19. Diesem Mischer 19 wird von einer Quelle 20 die Katalysator- Aufschlämmung zugeführt.
Diese Aufschlämmung wird also vor der Quelle
20 her dem Mischer 19 zugeführt, in welchem die zur Mikrofibrille zerkleinerte Biomasse mit der zudosierten Katalysatoraufschlämmung vermischt wird. Vom Mischer 19 strömt die Mischung in den Reaktionsbehälter 11.
Der Reaktionsbehälter 11 ist entlang seines Umfanges doppelwandig ausgebildet, so dass ein Ringraum
21 gebildet ist, der von einem aus einer noch zu beschreibenden Quelle im Kreislauf geführtem Thermoöl durchströmt ist, das zur Beheizung des Reaktionsbehälters 11 dient.
Die Betriebstemperatur des Reaktionsbehälters 11 liegt im Bereich von etwa 150 - 2500C. Im Reaktionsbehälter 11 ist ein Rührorgan 22 mit angebauten Wischern 23 angeordnet, so dass eine Durchmischung des vom Mischer 19 her strömenden Gemisches erfolgt und gleichzeitig die Reinhaltung der Heizflächen des Ringraumes 21 gewährleistet ist. Der Reaktionsbehälter 11 ist mit einer
Niveausonde 24 ausgerüstet.
Im beheizten Reaktionsbehälter 11 findet die Zerlegung der Polymerstruktur der Zellulose und des Lignins der Biomasse, primär zu Einzelmolekülen ("Monomere"), statt. Gleichzeitig beginnen auch die
Auftrennung der Ringstrukturen am Sauerstoffatom und die katalytische Umlagerung der Sauerstoffatome (Deoxygenierung) direkt an das gebildete Kohlenmonoxyd CO zu CO2 • Diese Produkte verlassen den
Reaktionsbehälter 11 als Gase durch die Gas/Dampfleitung 25. Andere Spaltprodukte bleiben entweder in der Trägerflüssigkeit des Gemisches gelöst oder verlassen ebenfalls gasförmig den Reaktionsbehälter durch die
Gas/Dampfleitung 25.
Durch die Niveausonde 24 wird der Abzug des Gemisches, der Reaktionsflüssigkeit über eine (nicht gezeigte) Pumpe und die Überführleitung 26 vom
Reaktionsbehälter 11 zum nachfolgenden Reifebehälter 27 gesteuert .
Der Reifebehälter 27 ist entlang seines Umfanges doppelwandig ausgebildet, so dass ein Ringraum
28 gebildet ist, der von einem aus einer noch zu beschreibenden Quelle im Kreislauf geführten Thermoöl durchströmt ist, das zur Beheizung des Reifebehälters 27 dient . Die Betriebstemperatur des Reifebehälters liegt im Bereich von etwa 250 - 3000C.
Im Reifebehälter 27 ist ebenfalls ein
Rührorgan 31 mit angebauten Wischern 32 angeordnet, so dass eine Durchmischung weiterhin sichergestellt ist und gleichzeitig die Reinhaltung der Heizflächen des
Ringraumes 28 gewährleistet ist.
Im Reifebehälter 27 findet im Wesentlichen die Umwandlung („Polymerisation") der entstandenen
Monomere zu C6 bis C25 Alkanen statt. Entstehende Gase und Dämpfe verlassen den
Reifebehälter 27 durch die Gas/Dampfleitung 30. Der Reifebehälter 27 ist mit einer
Niveausonde 29 ausgerüstet. Diese regelt über eine (nicht gezeigte) Pumpe und der Überführleitung 33 das Niveau im Reifebehälter 27 durch geregelten Abzug des Gemisches, der Reaktionsflüssigkeit in den nachfolgenden
Verdampfungsbehälter 34.
Der Verdampfungsbehälter 34 ist entlang seines Umfanges doppelwandig ausgebildet, so dass ein Ringraum 35 gebildet ist, der von einem aus einer noch zu beschreibenden Quelle im Kreislauf geführten Thermoöl durchströmt ist, das zur Beheizung des Verdampfungsbehälters 34 dient.
Die Betriebstemperatur des
Verdampfungsbehälters 34 liegt im Bereich von etwa 300 - 3700C.
Der Verdampfungsbehälter 34 ist ebenfalls mit einem Rührorgan 36 mit angebauten Wischern 37 ausgerüstet .
Der Verdampfungsbehälter 34 dient zur endgültigen Verdampfung der entstandenen Produkte, sowie dem Abschluss der katalytischen Polymerreaktionen. Die verdampften Produkte verlassen den Verdampfungsbehälter 34 durch die Leitung 38.
Der Verdampfungsbehälter 34 ist mit einer Niveausonde 39 ausgerüstet, die in diesem Falle die
Verdampfungstemperatur und damit die Verdampfungsmenge, regelt .
In Abhängigkeit von den verwendeten biogenen Rohstoffen und den Prozessparametern kann sich die Anzahl der nötigen Behandlungschritte bzw. Behälter von 4 (wie hier beschrieben) auf minimal 3 oder auch 6 im Maximalfall ändern.
Falls der Schwefelgehalt der erzeugten Treibstoffe rohstoffbedingt zu hoch ist, kann in den Treibstoffkondensaten eine eigene getrennte
Entschwefelungsstufe vorgesehen werden. Diese sind aus dem Stand der Technik bekannt .
Am unteren Teil des Verdampfungsbehälters 34 sind drei Abgangsleitungen (40, 42, 43) angeschlossen. Die erste Abgangsleitung 40 führt einen ersten Mengenanteil der Trägerflüssigkeit zu einem Separator 41. Die zweite Abgangsleitung 42 führt über eine (nicht gezeigte) Pumpe, die als Rückführleitung dient, einen zweiten Mengenanteil der Trägerflüssigkeit zurück zum Imprägnierbehälter 6. Die dritte
Abgangsleitung 43 führt zu einem Feststoffabscheider 44. Im Separator 41 werden Partikel mit einer Grösse von grösser 10-20 Mikron über eine geeignete Vorrichtung (z.B. einen Filter oder eine Zentrifuge) abgeschieden. Die abgeschiedenen Partikel werden dem Feststoffabscheider 44 zugeführt.
Die Trägerflüssigkeit mit den verbleibenden Partikeln kleiner 10-20 Mikron sowie hochsiedendes Schweröl, das im Verdampfungsbehälter 34 nicht verdampft, werden als Treibstoff einem Blockheizkraftwerk 45 zugeführt. Dieses weist einen langsamlaufenden
Dieselmotor auf. Die sehr feinen Kohlepartikel in der Trägerflüssigkeit gelangen somit zu einem grossen Teil in die Einspritzvorrichtung des Blockheizkraftwerkes 45 und werden in den Brennräumen des Dieselmotors verbrannt und damit energetisch verwertet.
Der langsamlaufende Dieselmotor des
Blockheizkraftwerkes 45 ist für einen Kohleschlamm- Betrieb geeignet und treibt einen Generator 46 zur Stromerzeugung 47 des Eigenbedarfs der Anlage und auch zur Lieferung an das öffentliche Netz. Das Kühlwasser 48 des Dieselmotors wird für externe Wärmezwecke verwendet . Die ca. 4000C heissen Abgase des Dieselmotors werden einem Thermoölkessel 49 zugeleitet. Im Thermoölkessel 49 findet ein Wärmetausch zwischen den Abgasen und Thermoöl statt.
Das erwärmte Thermoöl wird über eine (nicht gezeigte) Pumpe und eine Kreislaufleitung 50 aufeinanderfolgend dem Ringraum 35 des Verdampfungsbehälters 34, dem Ringraum 28 des Reifebehälters 27, dem Ringraum 21 des Reaktionsbehälters 11 und dem Ringraum 7 des Imprägnierbehälters 6 zugeführt und strömt danach durch diese Ringräume, nun entgegengesetzter Folge, zurück zum Thermoölkessel 49. Die Behälter 6, 11, 27 und 34 der Anlage werden somit durch die im Blockheizkraftwerk 45 entstehende Wärme beheizt, so dass ein wärmetechnisch optimaler Betrieb sichergestellt ist . Das im Wärmetauscher 49 abgekühlte Abgas wird schlussendlich über ein Abgasfilter 51 in die Atmosphäre abgegeben. Der im Abgasfilter 51 abgeschiedene Filterstaub wird auf einer Deponie entsorgt . Der dritte Mengenanteil der Trägerflüssigkeit strömt vom Verdampfungsbehälter 34 über die dritte Abgangsleitung 43 zum Feststoffabscheider 44, dem auch die im Separator 41 ausgeschiedenen Feststoffe mit einer Abmessung grösser 10 Mikron über die Leitung 53 zugeführt werden.
Gegebenenfalls kann in einem separaten Verfahren die Abtrennung und Regeneration des Katalysators aus den übrigen Feststoffen erfolgen, so dass dieser wiederum in den Prozess zurückgeführt werden kann und dadurch den Verbrauch am frischen Katalysator vermindert .
Der Feststoffabscheider 44 besteht aus einem Sedimentationsraum und einer beheizten Austragsschnecke 54. Hier werden alle entstandenen mineralischen Reststoffe, sowie auch die zugegebene Tonerde, durch die beheizte Austragsschnecke 54 von der anhaftenden Trägerflüssigkeit durch Verdampfung befreit. Das Heizaggregat ist mit 55 bezeichnet.
Das nicht verdampfte Material, also der Reststoff, wird gekühlt und nach der Kühlung im Kühler 56 über ein Zellenrad 57 zur externen Entsorgung ausgetragen.
Der im Feststoffabscheider 44 und der in der beheizten Austragsschnecke 54 entstehende Öldampf wird über eine Leitung 52 einer Wärmetauschanlage zugeführt, die einen ersten Kondensator 58 und einen zweiten Kondensator 59 aufweist.
Die Gas/Dampfleitungen 12, 25, 30, 38 der Behälter 6, 11, 27, 34 münden in eine Sammelleitung 53, die zum ersten Kondensator 58 der Wärmetauschanlage verläuft . In diesem ersten Kondensator, der als
Platten- oder Röhrenwärmetauscher ausgebildet ist, wird die Trocknerluft der Trockenanlage 3 erwärmt, die durch die Leitung 60 zuströmt, durch den zweiten Kondensator 59 und danach durch den ersten Kondensator 58 strömt, um danach durch die Leitung 4 zurück zur Trockenanlage 3 zu strömen.
Dieser erste Kondensator 58 arbeitet typischerweise mit einer Ausgangstemperatur von 160 - 2000C. Diese Temperatur wird durch eine Regelung der Kühlmediumsmenge, also der Trockenluft, konstant gehalten. Die genannte Temperatur legt den Trennschnitt zwischen Gasöl/Diesel und Benzin/Wasser fest, welche Stoffe von den verschiedenen Behältern 6, 11, 27, 34 und der Austragsschnecke 54 dampf-, bzw. gasförmig zugeführt werden .
Das aus dem ersten Kondensator 58 ausströmende Kondensat mit noch nicht kondensierten Gasen strömt zu einem Flüssigkeitsabscheider/Nachkühler 61. In diesem fällt die Gasöl/Dieselfraktion 62 an. Diese wird danach feinfiltriert und als Treibstoff in einen Lagertank (nicht gezeigt) abgeleitet.
Die im Flüssigkeitsabscheider/Nachkühler 61 noch nicht kondensierten Gase werden dem zweiten Kondensator 59 zugeführt und in diesem auf ca. 300C abgekühlt. In diesem kondensiert der verbliebene Wasserdampf zusammen mit der Benzinfraktion aus. Diese Fraktion wird danach durch die Leitung 63 in einen Wasserabscheider 64 geführt. Im Wasserabscheider 64 trennt sich Benzin und Wasser statisch auf Grund der Unmischbarkeit und dem Dichteunterschied.
Das abgeschiedene Benzin wird durch die
Leitung 65 abgeführt, feinfiltriert und einem Lagertank zur Verwendung als Treibstoff zugeführt. Das abgeschiedene Wasser wird durch die
Leitung 67 abgeführt, einer externen Reinigung unterzogen und damit entsorgt . Die nicht kondensierten Gase, vorwiegend CO2 und CO, aber auch C1-C4 Alkane, N2 , werden schlussendlich über die Leitung 8 der Verbrennungszuluft zum Dieselmotor des Blockheizkraftwerkes zugeführt.
Das nachstehend genannte Beispiel dient der weiteren Erläuterung der Erfindung; es soll die Erfindung in keiner Weise limitieren.
Beispiel : Einer Batch - Anlage werden 4 kg/h
Holzspäne (trocken) und 200 g/h Tonerde zugeführt und dem erfindungsgemässen Verfahren bei 3500C für 10 h unterworfen. Es werden isoliert (bezogen auf das Ausgansmaterial, in Gew.-%) 33-43% Treibstoffe; 15-20% Kohle, 20-25% Wasser, 15-20% Gas ( 43% C02 ; 32% CO, 7%CH4, 9%N2, 1%H2) . Dies entspricht einer energetischen Ausnutzung (bezogen auf Ausgangsmaterial = 100%) : 70-80% Treibstoffe, ca. 20% Kohle, cca 5-10 %Gas . Die Angaben variieren, u.a. aufgrund der Variabilität des verwendeten Ausgansmaterials.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erzeugung von Treibstoffen aus biogenen Rohstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass zerkleinerter biogener Rohstoff in einer
Trägerflüssigkeit mit mineralischem Katalysator aus Tonerde, welcher Montmorriolit , Illit und/oder Smectit enthält, unter Erwärmung zur Reaktion gebracht wird und der entstehende Treibstoff vom Reaktionsgemisch abgetrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Katalysator eine Aufschlämmung aus Trägerflüssigkeit und getrockneter, feingemahlener Tonerde, welcher Montmorriolit, Illit und/oder Smectit enthält, ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichent, dass der Katalysator in Form der Aufschlämmung in einer Menge von 0,3 - 6,0 % des zerkleinerten Rohstoffes demselben zugegeben wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3 , dadurch gekennzeichent, dass ein Gemisch aus biogenen Rohstoff, Katalysator und Trägerflüssigkeit temperaturgestuften Behandlungsschritten zur thermokatalytischen Verflüssigung unterworden wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass anlässlich der Behandlungsschritte entstehende Gase und Dämpfe zur Gewinnung von flüssigen Treibstoffen abgestuft kondensiert werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass der zerkleinerte biogeneRohstoff unmittelbar nach dem Zerkleinern getrocknet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknen mittels einer anlässlich einer nachfolgender Kondensation zurück gewonnenen Wärmemenge erfolgt .
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7 , dadurch gekennzeichnet, dass der zerkleinerte biogene Rohstoff aufeinanderfolgend folgenden Behandlungsschritten unterworfen wird: a) Einweichen des biogenen Rohstoffes in einer Trägerflüssigkeit und Erwärmen mittels umlaufendem Thermoöl , b) Weitere Verkleinerung des biogenen Rohstoffes bis zur Mikrofibrille, c) Mischen mit dem Katalysator, d) Weitere Erwärmung mittels umlaufendem Thermoöl zur Zerlegung der Polymerstruktur der Zellulose und des Lignins, e) Noch weitere Erwärmung mittels umlaufendem Thermoöl zur Polymerisation der entstandenen Monomere, f) Noch weitere Erwärmung mittels umlaufendem Thermoöl zur Verdampfung der entstandenen Produkte, g) Abgestuftes Kühlen der verdampften Produkte zu Treibstoffen .
9. Verfahren nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass beim Erwärmen anlässlich der Schritte a) , d) , e) und f) entstehende Dämpfe und entweichende Gase einer Wärmetauschanlage zugeführt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schritt a) das Restwasser verdampft wird, durch Erweichnung des Lignins die Holzstruktur erweicht wird; das flüchtige Holzsubstanzen in der Trägerflüssigkeit gelöst werden, und der entstehende Dampf einer Wärmetauschanlage zugeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schritt d) die Zerlegung der Polymerstruktur und des Lignins primär zu Einzelmolekülen und weiter eine Auftrennung der Ringstruktur an den Sauerstoffatomen und eine katalytische Umlagerung der Sauerstoffatome direkt das gebildete CO zu CO2 stattfindet, wobei dabei entstehende gasförmige, nicht in der Trägerflüssigkeit reagierende und lösbare Produkte einer Wärmetauschanlage zugeführt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schritt e) die Polymerisation der entstandenen Monomere zu C6 bis C25 Alkanen stattfindet, wobei gasförmige, nicht in der Trägerflüssigkeit gelöste Produkte einer Wärmetauschanlage zugeführt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schritt f) die entstandenen Produkte endgültig verdampft und danach zusammen mit entweichenden Gasen einer Wärmetauschanlage zugeführt werden .
14. Verfahren nach 13 , dadurch gekennzeichnet dass ein erster Anteil der beim Schritt f) verbleibenden Trägerflüssigkeit einem Separator zugeführt wird, in welchem Feststoffe mit Abmessungen grösser 10-20 Mikron abgeschieden werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht abgeschiedenen Feststoffe mit Abmessungen kleiner 10-20 Mikron zusammen mit dem genannten Anteil der Trägerflüssigkeit als Treibstoff einem Verbrennungsmotor zugeführt werden und die im Verbrennungsmotor entstehende Feinasche in einem Partikelfilter ausgeschieden wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor ein Dieselmotor ist .
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen nach Anspruch 1 mittels eines umlaufenden Thermoöls erfolgt und dass die Abgase des Verbrennungsmotors einem Thermoöl-Abhitzekessel zum Wärmetausch mit dem umlaufenden Thermoöl zugeführt werden.
18. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Anteil der beim Schritt f) verbleibenden Trägerflüssigkeit im Kreislauf zur
Erwärmung im Schritt a) im Kreislauf zurückgeführt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Anteil der beim Schritt f) verbleibenden Trägerflüssigkeit einem
Feststoffabscheider zugeführt wird, welchem Feststoffabscheider zusätzlich die im Separator nach Anspruch 13 abgeschiedenen Feststoffe zugeführt werden, wonach die vorhandene Tonerde und die entstandenen mineralischen Feststoffe durch Erwärmung vom vorhandenen Rest der Trägerflüssigkeit durch ein Verdampfen desselben befreit werden.
20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgase nach dem Durchströmen des Thermoöl-Abhitzekesssels gefiltert und in die Umgebung abgegeben werden.
21. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wärmetauschanlage ein Wärmetausch zwischen den Dämpfen und Trocknungsluft stattfindet, mittels welcher der Rohstoff gemäss Anspruch 5 getrocknet wird.
22. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschanlage einen ersten, von der Trocknungsluft nach Anspruch 16 durchströmten Abschnitt aufweist, der mit einer Ausgangstemperatur im Bereich von 160 - 200 0C arbeitet und den Trennschnitt zwischen Gasöl/Diesel und Benzin/Wasser festlegt, von welchem ersten Abschnitt das Kondensat und nicht kondensierten Gase einschliesslich Wasserdampf einem Flüssigkeitsabscheider/Nachkühler zugeführt werden, in welchem die Gasöl/Dieselfraktion des Kondensates abgetrennt wird, wobei die noch nicht kondensierten Gase mit dem vorhandenem Wasserdampf einer zweiten, von der Trocknungluft nach Anspruch 20 durchströmten Abschnitt der Wärmetauschanlage zugeführt wird, der mit einer Ausgangstemperatur von ca. 300C arbeitet, in welchem die restlichen Gase zusammen mit dem Wasserdampf kondensieren, wonach das Kondensat zum Trennen des
Benzins von Wasserdampf einem Wasserabscheider zugeführt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungsschritt a) bei einem Temperaturbereich von etwa 120 - 1500C, der Behandlungsschritt d) bei einem Temperaturbereich von etwa 150 - 25O0C, der Behandlungsschritt e) bei einem Temperaturbereich von etwa 250 - 3000C und der Behandlungsschritt f) bei einem Temperaturbereich von etwa 300 - 37O0C erfolgt.
24. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerflüssigkeit ein hochsiedendes Schweröl ist, das in der Anlage laufend entsteht und in dem Dieselmotor kontinuierlich als Treibstoff verbraucht wird.
25. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Zerkleinerungsvorrichtung (2) zur Zerkleinerung des zugeführten biogenen Rohstoffes, insbesondere Holz, zu Spänen, welche Zerkleinerungsvorrichtung (2) von einem Trockner (3) gefolgt ist, welcher Trockner (3) seinerseits von einem die Trägerflüssigkeit enthaltenen, beheizten Imprägnierbehälter (6) gefolgt ist, in welchem ein Einweichen, Tränken und Imprägnieren des zugeführten Rohstoffes erfolgt, welcher Imprägnierbehälter (6) von einer zweiten Zerkleinerungsvorrichtung (17) gefolgt ist, in welcher die Struktur des Rohstoffes bis zur Mikrofibrille verkleinert wird, welche zweite Zerkleinerungsvorrichtung (17) von einer Mischvorrichtung (19) gefolgt ist, in welcher der Trägerflüssigkeit mit dem zerkleinerten Rohstoff der Katalysator zugemischt wird, welche Mischvorrichtung (10) von einem beheizten Reaktionsbehälter (11) gefolgt ist, in welchem die Polymerstruktur und das Lignin der Zellulose des Rohstoffes zerlegt werden, welcher beheizte Reaktionsbehälter (11) von einem beheizten Reifebehälter (27) gefolgt ist, in welchem eine Polymerisation der im Reaktionsbehälter (11) entstandenen Monomere stattfindet, welcher beheizte Reifebehälter (27) von einem beheizten Verdampfungbehälter (34) gefolgt ist, in welchem die Verdampfung der entstandenen Produkte stattfindet, welcher beheizte Verdampfungsbehälter (34) über einen Separator (41) mit einem Verbrennungsmotor (45) eines Heizkraftwerkes in Verbindung steht, und durch eine
Wärmetauschanlage (58,59), welche über Gas/Dampfleitungen (12, 25, 30, 38, 53) mit dem Imprägnierbehälter (6), dem Reaktionsbehälter (11), dem Reifebehälter (27) und dem Verdampfungsbehälter (43) in Verbindung steht.
26. Anlage nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass beim Eintritt des Imprägnierbehälters (6) eine erste Zellenradschleuse (5) und beim Austritt des Imprägnierbehälters (6) eine zweite Zellenradschleuse (13) angeordnet ist, welche zweite Zellenradschleuse (13) von der zweiten Zerkleinerungsvorrichtung (17) gefolgt ist, die mit der Mischvorrichtung (19) in Verbindung steht, die ihrerseits mit dem Reaktionsbehälter (11) in Verbindung steht.
27. Anlage nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfungsbehälter (34) mit einem Separator (41) in Verbindung steht, dem ein erster Anteil der Trägerflüssigkeit zugeführt wird, welcher Separator (41) über eine Zufuhrleitung mit einem Dieselmotor (45) in Verbindung steht, durch welche Zufuhrleitung im Separator abgeschiedene Feststoffe mit einer Abmessung kleiner 10 Mikron zusammen mit dem genannten ersten Anteil Trägerflüssigkeit dem Dieselmotor (45) zuführbar sind.
28. Anlage nach Anspruch 25, 26 oder 27, gekennzeichnet durch eine vom Verdampfungsbehälter (34) zum Imprägnierbehälter (6) verlaufende Rückführleitung
(42) zur Rückführung eines zweiten Anteils der Trägerflüssigkeit vom Verdampfungsbehälter (34) zum Imprägnierbehälter (6) .
29. Anlage nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichent , dass der Verdampfungsbehälter (34) weiter mit einem Feststoffabscheider (44) in Verbindung steht, der eingangsseitig über eine erste Überführleitung (53) zur Zufuhr von Feststoffen vom Separator (41) mit einer Abmessung grösser 10-20 Mikron verbunden ist, welcher Feststoffabscheider (44) über eine zweite Überführleitung
(43) zur Zufuhr eines zweiten Anteils der Trägerflüssigkeit vom Verdampfungsbehälter (34) verbunden ist, welcher Feststoffabscheider (44) von einer beheizten Ausstragsschnecke (54) gefolgt ist, in welcher eine Verdampfung von an mineralischen Feststoffen und Tonerde anhaftenden Trägerflüssigkeit stattfindet.
30. Anlage nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitung des Dieselmotors (45) einem Thermoöl - Abhitzekessel zum Wärmetausch mit umlaufendem Thermoöl zugeführt ist, welches Thermoöl über eine umlaufende Heizleitung aufeinanderfolgend Heizbereichen (35, 28, 21, 7) zur Beheizung des Verdampfungsbehälters (34) , des Reifebehälters (27) , des Reaktionsbehälters (11) und des Imprägnierbehälters (6) zugeführt ist.
31. Anlage nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschanlage (58, 59) einen ersten (58) und einen zweiten Kondensatorabschnitt (59) aufweist, welche Kondensatorabschnitte (58, 59) von aufzuheizender Trocknungsluft durchströmt sind.
32. Anlage nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kondensatorabschnitt (59) trocknungslufteinlasseitig über eine Zuströmleitung (60) mit dem Trocknungluftausgang des Trockners (3) verbunden ist, der erste Kondensatorabschnitt (58) trocknungslufteinlasseitig mit dem Trocknungsluftausgang des zweiten Kondensatorabschnittes (59) verbunden ist, welcher trocknungsluftausgangsseitig über eine Abströmleitung (4) mit dem Trocknungslufteingang des Trockners (3) verbunden ist und welchem die von den Behältern (6, 11, 27, 34) kommenden Gas/Dampfleitungen (12,25,30,38,53) zugeführt sind.
33. Anlage nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kondensatorabschnitt (58) kondensatseitig mit einem
Flüssigkeitsabscheider/Nachkühler (61) in Verbindung steht um demselben das auf ca. 160° - 2000C abgekühlte Kondensat zuzuführen, welcher
Flüssigkeitsabscheider/Nachkühler (61) einen ersten Auslass (62) für das Ausströmen des in ihm gewonnenen Gasöl/Diesel aufweist.
34. Anlage nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der
Flüssigkeitsabscheider/Nachkühler (61) einen zweiten Auslass für die nicht kondensierten Gase/Dämpfe aufweist, welcher Auslass mit dem Einlass des zweiten
Kondensatorabschnittes (59) in Verbindung steht, der kondensatsseitig mit einem Wasserabscheider (64) in Verbindung steht, um das Wasser im auf ca. 300C abgekühlte Kondensat vom gewonnenen Benzin zu trennen.
35. Anlage zur Herstellung von Treibstoffen gemäss Anspruch 1 umfassend die nachstehend genannten, aufeinander folgenden Vorrichtungen: Mischvorrichtung, beheizter Reaktionsbehälter; beheizter Reifebehälter; beheizter Verdampfungsbehälter.
36. Katalysatorzusammensetzung, enthaltend Trägerflüssigkeit und Tonerde, welche Montmorriolit , Illit und/oder Smectit.
37. Verwendung einer KatalysatorZusammensetzung nach Anspruch 34 in einem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 23
38. Verwendung von Tonerde, welche Montmorriolit, Illit und/oder Smectit enthält, als Katalysator bei der Herstellung von Treibstoffen aus biogenen Rohstoffen.
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