EP3060632A1 - Verfahren und anlage zur vergasung von einsatzmaterial - Google Patents

Verfahren und anlage zur vergasung von einsatzmaterial

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EP3060632A1
EP3060632A1 EP14781446.1A EP14781446A EP3060632A1 EP 3060632 A1 EP3060632 A1 EP 3060632A1 EP 14781446 A EP14781446 A EP 14781446A EP 3060632 A1 EP3060632 A1 EP 3060632A1
Authority
EP
European Patent Office
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endothermic
synthesis gas
endothermic reactor
gas
gasifier
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14781446.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Heidrich
Gerald GAUBE
Jens Buschmann
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.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of EP3060632A1 publication Critical patent/EP3060632A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/58—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels combined with pre-distillation of the fuel
    • C10J3/60—Processes
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    • C10J3/66—Processes with decomposition of the distillation products by introducing them into the gasification zone
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    • 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
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    • C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
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    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/14—Features of low-temperature carbonising processes
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    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
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    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
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    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1846—Partial oxidation, i.e. injection of air or oxygen only
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23G2202/10—Combustion in two or more stages
    • F23G2202/101—Combustion in two or more stages with controlled oxidant supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
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    • F23G2202/103—Combustion in two or more stages in separate chambers
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Definitions

  • the present invention relates to a method and a plant for the at least partial gasification of solid, organic feedstock, in particular of biomass, with a low-temperature gasifier and a high-temperature gasifier.
  • Processes for the production of synthesis gas from solid organic feedstock also referred to for short as gasification processes, are known.
  • coal or biomass are used as starting material for such processes.
  • biomass gasification processes for example, used wood and forestry wood or so-called energy wood, but also agricultural residues such as straw or chaff are used.
  • synthetic biofuel can be obtained in its
  • Biomass by partial gasification with a gasification agent at temperatures between about 300 ° C and 600 ° C to coke (so-called in the case of biomass
  • Smoldering Registration referred to as "smoldering". Smoldering is known to be characterized by a stoichiometric oxygen supply and thus an incomplete
  • the carbonization gas is then transferred to a combustion chamber of the
  • High-temperature gasifier and transferred there with an oxygen-containing gas for example with more or less pure oxygen, but also with air and / or oxygen-containing exhaust gases, e.g. from gas turbines or internal combustion engines, partially oxidized.
  • an oxygen-containing gas for example with more or less pure oxygen, but also with air and / or oxygen-containing exhaust gases, e.g. from gas turbines or internal combustion engines, partially oxidized.
  • This oxidation released heat causes a temperature increase to 1200 ° C to 2000 ° C, for example 1400 ° C.
  • aromatics, tars and oxo compounds contained in the carbonization gas are completely decomposed.
  • This forms a synthesis gas which consists essentially only of carbon monoxide, hydrogen, carbon dioxide and water vapor.
  • the synthesis gas can also be referred to as (synthesis) raw gas at this point.
  • the synthesis gas thus produced is brought into contact with coke from the low-temperature gasifier, for example in a quench unit integrated in the high-temperature gasifier or in a quench unit connected downstream of it.
  • the coke may be previously treated separately (e.g., by grinding and sifting) and then introduced into the quench unit.
  • the latter is cooled to about 900 ° C. This causes partial conversion of the carbon dioxide to carbon monoxide.
  • the carbon monoxide-rich synthesis gas thus produced can then be further conditioned.
  • the conditioning includes, for example, another
  • High temperature carburetor by partial oxidation and then in an endothermic reactor or carburetor, which may be formed as part of the high-temperature gasifier, converted by partial oxidation and subsequent partial reduction to a synthesis gas. According to the invention can be ensured in a simple manner that in the synthesis gas predominantly on the pyrolysis coke
  • inventively provided side fins can be realized in a structurally simple manner in an endothermic carburetor at a desired height or desired different heights.
  • the invention utilizes that, for example, unwanted (inert) sand particles have an average particle size (particle diameter).
  • the flow velocity of the synthesis gas flowing upward in the endothermic gasifier decreases due to the conical expansion of the carburetor upwards.
  • the (upward) force acting on the foreign particles by the flow is relatively large and exceeds the weight of the particles.
  • these two forces balance out, so that there is an increased concentration of these undesirable particles at this altitude.
  • a side trigger is provided at this height.
  • the at least one side discharge is in operative connection with a vacuum pump, in particular a jet pump.
  • Vacuum pumps unwanted foreign substances can be easily removed from the endothermic carburetor.
  • FIG. 1 shows a plant which is suitable for carrying out a method according to the invention
  • Figure 2 shows a preferred embodiment of a part of an inventive
  • the plant 10 comprises a low temperature carburetor 1 and a
  • a feedstock A for example
  • oxygen can be fed via a line 11.
  • the low temperature carburetor 1 is for fuming the solid organic
  • Feedstock A set up.
  • Via a line 12 can be discharged from the low temperature carburetor 1, a carbonization B and transferred to the high temperature carburetor 2.
  • Hochtemperaturvergaser 2 is formed in two parts. It comprises an oxidation unit 21 and an endothermic reactor (quench unit) 22.
  • the carbonization gas B is partially oxidized with a supplied oxygen-containing gas, resulting in temperatures of, for example, 1400 ° C. to 2000 ° C., as explained.
  • a synthesis gas is obtained, which is designated C.
  • the synthesis gas C is transferred into the endothermic reactor 22.
  • ground coke especially pyrolysis from the
  • Low temperature carburetor 1 A line via which pyrolysis coke is introduced into the endothermic reactor is designated by 23.
  • the gas temperature cools down to approximately 900 ° C. in a short time, at least partial reduction occurs.
  • the resulting gas mixture D which is still referred to as (now carbon monoxide rich) synthesis gas is fed to a cooler 3 and cooled there, for example, to a temperature of 600 ° C.
  • the synthesis gas D can then be dedusted in a cyclone 4.
  • the dedusted synthesis gas E in the context of this application also referred to as "gas mixture derived from the synthesis gas", now has a temperature of, for example, 500 ° C and can in another Cooler 6 are cooled. It can then be supplied, for example, to a carbon dioxide separation device 7.
  • Gas mixture are compacted for example in a compressor 8.
  • the system 10 expediently a pressure regulator 19 with not shown on.
  • the endothermic reactor (quench unit) 22 has an upwardly conically widening shape, as indicated in FIG. 1 and shown in detail in FIG. This endothermic reactor will now be explained in more detail with reference to FIG. It should be noted that the details discussed here can also be implemented in the system according to FIG.
  • the syngas stream denoted by C in FIG. 1 is moved upwards by 90 degrees, for example in a deflection chamber, not shown. redirected to the vertical.
  • the synthesis gas thus flows substantially vertically upwards through the conical endothermic carburetor 22 which widens conically upwards.
  • the ground coke used for the reduction from the low-temperature gasifier 1 is, for example, in the lower region 22a of the endothermic reactor 22 in operative connection with the conduit 23, for example Screw conveyor (symbolically represented by arrow 23a) introduced.
  • This pyrolysis coke reacts in the manner described with the synthesis gas C, wherein the particle size of the pyrolysis coke particles with
  • undesirable foreign particles such as grains of sand, which are predominantly introduced into the endothermic reactor via the pyrolysis coke, are inert and do not substantially react within the endothermic reactor 22, thus maintaining their particle size.
  • these foreign particles are carried upwards due to the relatively high flow rate of the crude synthesis gas. Due to the conical extension of the endothermic reactor, however, there is a slowing down of the flow velocity of the
  • a height H can be calculated and / or determined, at which the weight of the foreign particles (grains of sand) compensates the upward, mediated by the flow of the synthesis gas force. At this altitude, there is an accumulation or concentration of foreign particles.
  • Side trigger 25 is formed.
  • the side trigger 25 is connected via a line (symbolized as arrow 26) to a jet pump 28.
  • a line symbolized as arrow 26
  • water is used as the pump medium, which is introduced via a line 29 into the jet pump and leaves it via a line 30.
  • Jet pump generated negative pressure are concentrated at the level H particles or foreign particles are withdrawn from the endothermic reactor and removed with the water via the line 30 from the system. It can not be completely avoided that the foreign particles also carry a small proportion of synthesis gas as well as pyrolysis coke particles. However, the proportion thereof is very low compared to the proportion of synthesis gas leaving the endothermic reactor via line 24.
  • discharged substances can be suitably separated from each other, and optionally fed back to the system.
  • the jet pump 28 expediently performs a full quench for the withdrawn mass flow.
  • the amount of laterally drawn mass flow can be variably adjusted.
  • the system according to the invention can continue to be operated by accumulation of inert solid particles, such as sand, without interruption of operation by corresponding actuation of the jet pump 28.
  • inert solid particles such as sand
  • a side trigger prevents melt phase formation, such as Alkali silicates.
  • a jet pump water jet pump
  • a jet compressor gas jet pump
  • a driving medium such as steam or CO 2
  • additives such as kaolin, limestone or dolomite may be added to the endothermic gasifier. The total mixture can then be withdrawn laterally without sticky particles forming.
  • a side take-off can also be provided on comparable run-of-river reactors which serve for endothermic quenching.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur zumindest teilweisen Vergasung von festem, organischen Einsatzmaterial mit einem Niedertemperaturvergaser (1), in dem durch Schwelen ein teerhaltiges Schwelgas (B) aus einem festen organischen Einsatzmaterial (A) gewonnen werden kann, und einem Hochtemperaturvergaser (2) mit einer Oxidationseinheit (21) und einem endothermen Vergaser (22), wobei das Schwelgas (E) durch partielle Oxidation in der Oxidationseinheit (21) und anschließende teilweise Reduktion in dem endothermen Reaktor (22) zu einem Synthesegas (D) umgesetzt werden kann, wobei der endotherme Reaktor (22) eine in vertikale Richtung konisch sich erweiternde Form aufweist, welche auf wenigstens einer Höhe (H), insbesondere auf wenigstens zwei oder mehr unterschiedlichen Höhen (H), wenigstens einen Seitenabzug zum Abzug von unerwünschten Feststoffpartikeln aufweist.

Description

Beschreibung
Verfahren und Anlage zur Vergasung von Einsatzmaterial
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur zumindest teilweisen Vergasung von festem, organischem Einsatzmaterial, insbesondere von Biomasse, mit einem Niedertemperaturvergaser und einem Hochtemperaturvergaser.
Stand der Technik
Verfahren zur Herstellung von Synthesegas aus festem organischem Einsatzmaterial, auch kurz als Vergasungsverfahren bezeichnet, sind bekannt. Vorteilhafterweise kommen als Einsatzmaterial für solche Verfahren Kohle oder Biomasse zum Einsatz. Bei Biomassevergasungsverfahren werden beispielsweise Alt- und Waldrestholz oder sogenannte Energiehölzer, aber auch Agrarreststoffe wie Stroh oder Häcksel verwendet.
Durch eine Vergasung von Biomasse zu Synthesegas mit nachgeschalteten
Verfahrensschritten (sogenannte Biomass-to-Liquids-Verfahren, BTL) kann
beispielsweise synthetischer Biokraftstoff gewonnen werden, der in seinen
physikochemischen Eigenschaften bekannten Gas-to-Liquids-(GTL-) und Coal-to- Liquids-(CTL-)Kraftstoffen ähnlich ist. Ein Beispiel einer Anlage zur Herstellung von BTL-Kraftstoffen ist bei Kiener, C. und Bilas, I.: Synthetischer Biokraftstoff der zweiten Generation. Weltweit erste kommerzielle BTL-Produktionsanlage. Energy 2.0, Juli 2008, S. 42 - 44, gezeigt. Verfahren und Anlagen zur zumindest teilweisen Vergasung von festem, organischem Einsatzmaterial sind auch beispielsweise aus EP 0 745 114 B1 , DE 41 39 512 A1 und DE 42 09 549 A1 bekannt. Die vorliegende Anmeldung betrifft hierbei solche Verfahren bzw. Anlagen, die einen Niedertemperaturvergaser und einen Hochtemperaturvergaser aufweisen, wie nachfolgend erläutert. Gegenüber anderen Verfahren ermöglichen diese u.a. einen niedrigeren Verbrauch an Einsatzmaterial und weisen einen höheren Kaltgasswirkungsgrad auf. In einem Niedertemperaturvergaser wird das Einsatzmaterial, beispielsweise
Biomasse, durch Teilvergasung mit einem Vergasungsmittel bei Temperaturen zwischen ca. 300 °C und 600 °C zu Koks (im Fall von Biomasse sogenanntem
Biokoks) und Schwelgas umgesetzt. Die Umsetzung wird im Rahmen dieser
Anmeldung als "Schwelen" bezeichnet. Schwelen zeichnet sich bekanntermaßen durch ein unterstöchiometrisches Sauerstoffangebot und damit eine unvollständige
Verbrennung bei vergleichsweise geringer Temperatur aus.
Das Schwelgas wird anschließend in eine Brennkammer des
Hochtemperaturvergasers überführt und dort mit einem sauerstoffhaltigen Gas, beispielsweise mit mehr oder weniger reinem Sauerstoff, aber auch mit Luft und/oder sauerstoffhaltigen Abgasen, z.B. aus Gasturbinen oder Verbrennungsmotoren, partiell oxidiert. Durch diese Oxidation freiwerdende Wärme bewirkt einen Temperaturanstieg auf 1.200 °C bis 2.000 °C, beispielsweise 1.400 °C. Bei derartigen Bedingungen werden in dem Schwelgas enthaltene Aromaten, Teere und Oxoverbindungen vollständig zersetzt. Hierdurch bildet sich ein Synthesegas, das im Wesentlichen nur noch aus Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf besteht. Das Synthesegas kann an dieser Stelle auch als (Synthese-)Rohgas bezeichnet werden. In einer weiteren Stufe wird, beispielsweise in einer in dem Hochtemperaturvergaser integrierten oder in einer diesem nachgeschalteten Quencheinheit, das so erzeugte Synthesegas mit Koks aus dem Niedertemperaturvergaser in Kontakt gebracht. Der Koks kann zuvor gesondert (z.B. durch Mahlen und Sichten) aufbereitet und dann in die Quencheinheit eingebracht werden. Durch endotherme Reaktionen zwischen Koks und Synthesegas wird letzteres auf etwa 900 °C abgekühlt. Dies bewirkt eine teilweise Umsetzung des Kohlendioxids zu Kohlenmonoxid.
Das so erzeugte kohlenmonoxidreiche Synthesegas kann anschließend weiter konditioniert werden. Die Konditionierung umfasst beispielsweise eine weitere
Abkühlung, eine Entstaubung, eine Verdichtung und/oder die Abtrennung von
Restkohlendioxid.
Bisher musste bei der Auswahl der Einsatzmaterialien darauf geachtet werden, dass der Anteil an festen und/oder inerten Fremdstoffen, beispielsweise Sand, einen gewissen Maximalwert nicht überschreitet, um sicherstellen zu können, dass keine übermäßige Akkumulation derartiger Fremdstoffe in dem Vergaser stattfindet. Bei der bisherigen Anlage war es notwendig, bei Feststellung einer zu großen Akkumulation derartiger Feststoffe den Vergaser abzustellen und diese Feststoffe manuell zu entfernen.
Es besteht daher der Bedarf nach Verbesserungen beim Betrieb entsprechender Anlagen. Insbesondere soll eine Möglichkeit geschaffen werden, derartige Anlagen mit geringeren Anforderungen an die Sandfreiheit der Einsatzstoffe betreiben zu können. Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden eine Anlage und ein Verfahren zur zumindest teilweisen Vergasung von festem, organischen Einsatzmaterial, insbesondere von Biomasse, mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung Die Erfindung geht von einem bekannten Verfahren zur zumindest teilweisen
Vergasung von festem, organischem Einsatzmaterial, beispielsweise Biomasse, aus. Aus dem Einsatzmaterial wird in einem Niedertemperaturvergaser durch Schwelen ein teerhaltiges Schwelgas erzeugt. Das Schwelgas wird anschließend in einem
Hochtemperaturvergaser durch partielle Oxidation und anschließend in einem endothermen Reaktor bzw. Vergaser, welcher als Teil des Hochtemperaturvergasers ausgebildet sein kann, durch partielle Oxidation und anschließende teilweise Reduktion zu einem Synthesegas umgesetzt. Erfindungsgemäß kann in einfacher Weise dafür gesorgt werden, dass im Synthesegas vorwiegend über den Pyrolysekoks
eingebrachte feste (unerwünschte) Fremdstoffe aus dem Synthesegasstrom
abgezogen werden können. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, weniger reine
Einsatzstoffe zu verwenden. Insbesondere können weniger strenge Anforderungen an die Sandfreiheit (also Tolerierung von Einsatzstoffen mit entsprechend höheren Quarzbzw. Siliziumanteilen) unter Vermeidung der Akkumulation derartiger Fremdstoffe und insbesondere der Schmelzphasenbildung von Alkalisilikaten toleriert werden. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Seitenabzüge lassen sich in konstruktiv einfacher Weise in einen endothermen Vergaser auf einer gewünschten Höhe bzw. gewünschten unterschiedlichen Höhen realisieren. Vorteilhafterweise wird die wenigstens eine Höhe für einen Seitenabzug unter
Berücksichtigung des Querschnitts des endothermen Reaktors auf dieser Höhe und einer sich hierdurch ergebenden Strömungsgeschwindigkeit des nach oben durch den endothermen Vergaser strömenden Synthesegases und einer festgestellten oder zu erwartenden Größe der abzuziehenden Fremdpartikel gewählt.
Insbesondere wird erfindungsgemäß ausgenutzt, dass beispielsweise unerwünschte (inerte) Sandpartikel eine durchschnittlich Partikelgröße (Partikeldurchmesser) aufweisen. Die Strömungsgeschwindigkeit des in dem endothermen Vergaser nach oben strömenden Synthesegases nimmt aufgrund der konischen Erweiterung des Vergasers nach oben hin ab. In einem unteren Bereich des endothermen Vergasers ist die durch die Strömung auf die Fremdpartikel wirkende (nach oben gerichtete) Kraft relativ groß, und übersteigt die Gewichtskraft der Partikel. Auf einer bestimmten Höhe des endothermen Vergasers gleichen sich diese beiden Kräfte aus, so dass es zu einer erhöhten Konzentration dieser unerwünschten Partikel auf dieser Höhe kommt.
Zweckmäßigerweise wird ein Seitenabzug auf dieser Höhe vorgesehen.
Es ist bevorzugt, dass der wenigstens eine Seitenaustrag mit einer Unterdruckpumpe, insbesondere einer Strahlpumpe, in Wirkverbindung steht. Mittels derartiger
Unterdruckpumpen können unerwünschte Fremdstoffe in einfacher Weise aus dem endothermen Vergaser abgezogen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt eine Anlage, die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen
Verfahrens eingerichtet ist, in schematischer Darstellung, und
Figur 2 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung eines Teils einer erfindungsgemäßen
Anlage.
Ausführungsform der Erfindung In Figur 1 ist eine Anlage dargestellt, welche zur Durchführung eines
erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet und insgesamt mit 10 bezeichnet ist. Die Anlage 10 umfasst einen Niedertemperaturvergaser 1 und einen
Hochtemperaturvergaser 2.
In den Niedertemperaturvergaser 1 kann ein Einsatzmaterial A, beispielsweise
Biomasse wie Holz oder entsprechende Abfälle, wie zuvor erläutert, eingespeist werden. Über eine Leitung 1 1 kann beispielsweise Sauerstoff eingespeist werden. Der Niedertemperaturvergaser 1 ist zum Verschwelen des festen organischen
Einsatzmaterials A eingerichtet.
Über eine Leitung 12 kann aus dem Niedertemperaturvergaser 1 ein Schwelgas B ausgeleitet und in den Hochtemperaturvergaser 2 überführt werden. Der
Hochtemperaturvergaser 2 ist zweiteilig ausgebildet. Er umfasst eine Oxidationseinheit 21 und einen endothermen Reaktor (Quencheinheit) 22. In der Oxidationseinheit 21 wird das Schwelgas B mit einem zugeführten sauerstoffhaltigen Gas teilweise oxidiert, wodurch sich, wie erläutert, Temperaturen von beispielsweise 1.400 °C bis 2.000 °C ergeben. Hierdurch wird ein Synthesegas erhalten, das mit C bezeichnet ist.
Über eine Fluidverbindung zwischen der Oxidationseinheit 21 und dem endothermen Reaktor/Vergaser 22 wird das Synthesegas C in den endothermen Reaktor 22 überführt. Dort wird vermahlener Koks, insbesondere Pyrolysekoks aus dem
Niedertemperaturvergaser 1 , eingeleitet. Eine Leitung, über welche Pyrolysekoks in den endothermen Reaktor eingeleitet wird, ist mit 23 bezeichnet. Durch die hierdurch ablaufenden endothermen Reaktionen kühlt sich die Gastemperatur in kurzer Zeit auf ca. 900 °C ab, es tritt eine zumindest teilweise Reduktion ein.
Das erhaltene Gasgemisch D, das immer noch als (jetzt kohlenmonoxidreiches) Synthesegas bezeichnet wird, wird einem Kühler 3 zugeführt und dort beispielsweise auf eine Temperatur von 600 °C abgekühlt. Das Synthesegas D kann anschließend in einem Zyklon 4 entstaubt werden. Das entstaubte Synthesegas E, im Rahmen dieser Anmeldung auch als "von dem Synthesegas abgeleitetes Gasgemisch" bezeichnet, weist nun eine Temperatur von beispielsweise 500 °C auf und kann in einem weiteren Kühler 6 abgekühlt werden. Es kann anschließend beispielsweise einer Kohlendioxidabtrenneinrichtung 7 zugeführt werden.
Stromab der Kohlendioxidabtrenneinrichtung 7 kann ein in dieser erhaltenes
Gasgemisch beispielsweise in einem Verdichter 8 verdichtet werden.
Über eine Leitung 15 wird der Gasstrom aus der Anlage 10 ausgeleitet. Zur
Gewährleistung eines ausreichenden Druckgefälles und damit der Vermeidung von Rückströmungen weist die Anlage 10 zweckmäßigerweise einen Druckregler 19 mit nicht dargestellten Stellern auf.
Der endotherme Reaktor (Quencheinheit) 22 weist eine sich nach oben konisch erweiternde Form auf, wie in Figur 1 angedeutet und in Figur 2 ausführlich dargestellt ist. Dieser endotherme Reaktor wird nun unter Bezugnahme auf Figur 2 näher erläutert. Es sei angemerkt, dass die hier besprochenen Einzelheiten bei der Anlage gemäß Figur 1 ebenfalls realisiert sein können.
Der in Figur 1 mit C bezeichnete Synthesegasstrom wird, beispielsweise in einer nicht dargestellten Umlenkkammer, um 90 Grad nach oben, d.h. in die Vertikale umgelenkt. Das Synthesegas fließt somit im wesentlichen vertikal nach oben durch den sich nach oben konisch erweiternden endothermen Vergaser 22. Der zur Reduktion verwendete vermahlene Koks aus dem Niedertemperaturvergaser 1 wird beispielsweise im unteren Bereich 22a des endothermen Reaktors 22 beispielsweise über einen mit der Leitung 23 in Wirkverbindung stehenden Schneckenförderer (mittels Pfeil 23a symbolisch dargestellt) eingebracht. Dieser Pyrolysekoks reagiert in der beschriebenen Weise mit dem Synthesegas C, wobei die Partikelgröße der Pyrolysekokspartikel mit
zunehmender Reaktion, also mit zunehmender Verweilzeit innerhalb des endothermen Vergasers 22, abnimmt (symbolisiert durch zwei schematisch dargestellte Partikel p,
P')-
Unerwünschte Fremdpartikel, wie etwa Sandkörner, welche vorwiegend über den Pyrolysekoks in den endothermen Reaktor eingetragen werden, sind jedoch inert und reagieren im wesentlichen nicht innerhalb des endothermen Reaktors 22, und behalten somit ihre Partikelgröße bei. Im unteren Bereich 22a des endothermen Reaktors 22 werden diese Fremdpartikel aufgrund der relativ hohen Strömungsgeschwindigkeit des Rohsynthesegases nach oben mitgenommen. Aufgrund der konischen Erweiterung des endothermen Reaktors kommt es jedoch zu einer Verlangsamung der Strömungsgeschwindigkeit des
Synthesegases, so dass innerhalb des Reaktors 22 eine Höhe H berechenbar und/oder bestimmbar ist, an der die Gewichtskraft der Fremdpartikel (Sandkörner) die nach oben gerichtete, durch die Strömung des Synthesegases vermittelte Kraft kompensiert. Auf dieser Höhe kommt es zu einer Ansammlung bzw. Aufkonzentration der Fremdpartikel.
Auf oder im Bereich dieser Höhe H ist der endotherme Vergaser mit einem
Seitenabzug 25 ausgebildet. Der Seitenabzug 25 ist über eine Leitung (als Pfeil 26 symbolisiert) mit einer Strahlpumpe 28 verbunden. Als Pumpenmedium wird hier beispielsweise Wasser verwendet, welches über eine Leitung 29 in die Strahlpumpe eingebracht und diese über eine Leitung 30 verlässt. Durch den mittels der
Strahlpumpe erzeugten Unterdruck werden die auf der Höhe H konzentrierten Partikel bzw. Fremdpartikel aus dem endothermen Reaktor abgezogen und mit den Wasser über die Leitung 30 aus dem System entfernt. Es ist nicht vollständig zu vermeiden, dass mit den Fremdpartikeln auch ein geringer Anteil an Synthesegas sowie auch Pyrolysekokspartikel ausgetragen werden. Der Anteil hieran ist jedoch gegenüber dem Synthesegasanteil, der den endothermen Reaktor über die Leitung 24 verlässt, sehr gering. Die über die Leitung 30
ausgetragenen Stoffe können in geeigneter Weise voneinander getrennt, und gegebenenfalls dem System wieder zugeführt werden.
Die Strahlpumpe 28 führt zweckmäßigerweise einen Vollquench für den abgezogenen Massestrom durch. Durch Einstellung des durch die Strahlpumpe 28 erzeugten Unterdruckes kann die Menge des seitlich abgezogenen Massenstroms variabel eingestellt werden.
Die erfindungsgemäße Anlage kann bei Auftreten von Akkumulationen von inerten Feststoffpartikeln, wie beispielsweise Sand, ohne Betriebsunterbrechung durch entsprechende Betätigung der Strahlpumpe 28 weiterbetrieben werden. Insbesondere verhindert ein derartiger seitlicher Abzug eine Schmelzphasenbildung, wie etwa von Alkalisilikaten. Insgesamt sind erfindungsgemäß die Reinheitsforderungen an den Einsatzstoff der Vergasung signifikant vermindert.
Anstelle einer Strahlpumpe (Wasserstrahlpumpe) mit dem Treibmedium Wasser kann auch ein Strahlkompressor (Gasstrahlpumpe) mit einem Treibmedium wie etwa Dampf oder C02 als Unterdruckpumpe verwendet werden.
Zur Verhinderung von Schmelzgasen können zusätzlich Additive, wie etwa Kaolin, Kalkstein oder Dolomit, in den endothermen Vergaser zugegeben werden. Das Gesamtgemisch kann dann wieder seitlich abgezogen werden, ohne dass sich klebrige Partikel bilden.
Ein seitlicher Abzug kann auch an vergleichbaren Flugstromreaktoren, die zum endothermen Quenchen dienen, vorgesehen sein.

Claims

Patentansprüche
Anlage zur zumindest teilweisen Vergasung von festem, organischen
Einsatzmaterial mit einem Niedertemperaturvergaser (1), in dem durch Schwelen ein teerhaltiges Schwelgas (B) aus einem festen organischen Einsatzmaterial (A) gewonnen werden kann, und einem Hochtemperaturvergaser (2) mit einer Oxidationseinheit (21) und einem endothermen Vergaser (22), wobei das
Schwelgas (E) durch partielle Oxidation in der Oxidationseinheit (21) und anschließende teilweise Reduktion in dem endothermen Reaktor (22) zu einem Synthesegas (D) umgesetzt werden kann, wobei der endotherme Reaktor (22) eine in vertikale Richtung konisch sich erweiternde Form aufweist, welche auf wenigstens einer Höhe (H), insbesondere auf wenigstens zwei oder mehr unterschiedlichen Höhen (H), wenigstens einen Seitenabzug zum Abzug von unerwünschten Feststoffpartikeln aufweist.
Anlage nach Anspruch 1 , bei der die wenigstens eine Höhe (H) unter
Berücksichtigung des Querschnitts des endothermen Reaktors (22) auf dieser Höhe und einer sich hieraus auf dieser Höhe ergebenden
Strömungsgeschwindigkeit des nach oben strömenden Synthesegases und einer festgestellten oder zu erwartenden Größe der unerwünschten Feststoffpartikel gewählt wird.
Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Seitenabzug (25) mit einer Unterdruckpumpe (28) in
Wirkverbindung steht.
Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckpumpe (28) als Strahlpumpe oder Strahlkompressor ausgebildet ist.
Verfahren zur zumindest teilweisen Vergasung von festem, organischen
Einsatzmaterial, wobei aus dem Einsatzmaterial in einem
Niedertemperaturvergaser (1) durch Schwelen ein teerhaltiges Schwelgas gewonnen wird und das Schwelgas anschließend in einer Oxidationseinheit (21) eines Hochtemperaturvergasers (2) partiell oxidiert und anschließend in einem endothermen Reaktor (22) des Hochtemperaturvergasers (2) durch teilweise Reduktion zu einem Synthesegas (D) umgesetzt wird, wobei der endotherme Reaktor (22) eine in vertikale Richtung konisch sich erweiternde Form aufweist, wobei Synthesegas den endothermen Reaktor (22) im wesentlichen in vertikaler Richtung von unten nach oben durchströmt, und vorwiegend über den
Pyrolysekoks in das Synthesegas eingetragene unerwünschte Festkörperpartikel über wenigstens einen auf einer Höhe (H) vorgesehenen Seitenabzug abgezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die unerwünschten Feststoffpartikel mittels eines an dem Seitenabzug (25) bereitgestellten
Unterdrucks aus dem endothermen Reaktor (22) abgezogen werden.
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