NL1016093C1

NL1016093C1 - Methode voor koolwaterstofconversie uit hoog calorische reststromen met terugwinning van synthesegas, metalen, energie en schone inerte thermische dragers in een twee-traps (biomassa) wervelbedvergasser, waarbij de inerte reststroom tevens dienst doet als bedmateriaal en thermische drager.

Info

Publication number: NL1016093C1
Application number: NL1016093A
Authority: NL
Inventors: Johannes Bastiaan Baars; Jelmer Ing Klaassen
Original assignee: Johannes Bastiaan Baars; Jelmer Ing Klaassen
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2001-10-05

Description

- 1 -

Methode voor koolwaterstofconversie uit hoog calorische reststromen met terugwinning van synthesegas, metalen, energie en schone inerte thermische dragers in een twee-traps (biomassa) wervelbedvergasser, waarbij de inerte reststroom 5 tevens dienst doet als bedmateriaal en thermische drager.

De uitvinding heeft als doel het produceren van synthesegassen, vloeibare brandstoffen, schone inerte grondstoffen en metaalstromen, thermische- en elektrische 10 energie met een tijdelijke opslag van C02 uit hoog calorische koolwaterstof reststromen met behulp van een inerte thermische drager met toevoeging van reststromen met een hoog metaal gehalte in een twee-traps (biomassa) wervelbedvergasser.

De vinding berust op een twee-traps biomassa 15 wervelbedvergasser van Siempelkamp Guss- und Anlagentechnik Holding GmbH & Co met patent EP 0 979 857 A2 echter met het wezenlijke verschil dat de toegepaste biomassa en bedmateriaal zijn vervangen door reststromen waardoor er geen sprake meer kan zijn van een twee-traps biomassa wervelbedvergasser. De 20 reststromen en toepassing worden in het onderhavige schrijven verder verklaart.

De biomassa wervelbedvergasser van Siempelkamp Guss- und Anlagentechnik Holding GmbH & Co produceert uit biomassa een synthese gas bij temperaturen tot 600 °C. In de secundaire 25 vergassingstrap worden restproducten vergast/verbrand bij temperaturen van 800 °C tot 1000 °C.

Door tevens gebruik te maken van andere reststromen in plaats van enkel biomassa, zoals inerte reststromen (waaronder straalgrit, zand, glas, minerale isolatiematerialen ed.), 30 metalen reststromen (met coatings, verfen en andere vervuilingen), andere brandbare reststromen (waaronder slibben, huishoudelijk en industrieel afval ed.), reststromen waaraan hoogcalorische koolwaterstofverbindingen ten grondslag liggen (waaronder PE, PP, PS, PU ed.), of combinaties hiervan kunnen 35 synthese gassen, vloeibare brandstoffen, schone inerte grondstoffen en metaalstromen, thermische- en elektrische energie met een tijdelijke opslag van C02 gewonnen worden.

De methode wordt onderhavig verder beschreven en j .·/ :Ί - 2 - verduidelijkt met het schema 1 (de verklaring van de methode in 40 de twee-traps wervelbedvergasser) en schema 2+3 (voorbeelden van een totaalconcept).

Het proces wordt opgestart met behulp van gas- of meerstofbranders. De branders stoken de primaire vergassingstrap (A) op tot een temperatuur van 600 °C en de 45 secundaire vergassing/verbrandingstrap (B) tot 850 °C. Het inerte materiaal (C) kan nu vanuit de secundaire vergassing/verbrandingstrap (B) gaan recirculeren naar de primaire vergassingstrap (A) totdat deze enkele malen gerecirculeerd (A,5,B,12) heeft en als schone grondstof 50 afgetapt (4 en/of 6) kan worden. Als de productie unit op bedrijf temperatuur is kan er in de primaire vergassingstrap (A) begonnen worden met het invoeren (1) van de hoog calorische koolwaterstof stromen en indien nodig schoon inert drager materiaal (3). De bedrijf temperatuur van 600 °C tot 800 °C met 55 een toevoeging van stoom (2) bij reducerende proces condities zal er voor zorgen dat het grootste deel van de hoog calorische koolwaterstoffen worden gekraakt naar een pyrolysegas. Het niet te kraken restant bestaat grotendeels uit koolstof en zal met het inerte thermische drager materiaal worden getransporteerd 60 (5) onder uit de primaire vergassinstrap (A) naar de secundaire vergassing/verbrandingstrap (B). Door toevoeging van onder andere lucht zal in de secundaire vergassing/verbrandingstrap (B) bij een minimale temperatuur van 800 °C de laatste koolstofrest worden verbrand. Tevens worden in de secundaire 65 vergassing/verbrandingstrap (B) een grote variëteit aan brandbare- (8) en/of vervuilde metalen reststromen (9) ingevoerd om met de inerte thermische drager (10) om te worden verbrand en/of worden ontdaan van koolwaterstoffen en andere vervuilingen. Een deelstroom van het schone inerte materiaal en 70 de metalen kunnen nu onderaan (4) de primaire vergassingstrap (A) en/of secundaire vergassing/verbrandingstrap (B) afgetapt (6) worden. Door toevoeging van verbrandingslucht kan de temperatuur gevarieërd worden tot 2ooo °C afhankelijk van de gewenste energie verdeling tussen warmte en synthesegas. Deze 75 warmte wordt deels gebruikt om de rest van het inerte materiaal met het verse inerte materiaal + reststromen te - 3 - verwarmen en/of te verbranden. Het verwarmde inerte materiaal circuleert (A,5,B,12) van de secundaire vergassing/verbrandingstrap (B) naar de primaire 80 vergassingstrap (A). In een mechanisch afscheidingsysteem (12) wordt de procesgasstroom (11) gescheiden van de inerte thermische drager. De inerte thermische drager valt in de primaire vergassingstrap (A) waar de warmte van de inerte thermische drager wordt gebruikt om de hoog calorische 85 koolwaterstofstroom te vergassen in een reducerend milieu. In de unit is het mogelijk om in een brede temperatuurrange te werken. In de primaire vergassinstrap van 50 °C tot 600 °C en in de secundaire van 750 °C tot 2000 °C. Het geproduceerde pyrolysegas zal na het verlaten (13) van de primaire 90 vergassingstrap (A) worden gereinigd en zal als brandstof dienen voor een gasmotor, gasturbine of brandstofcel alwaar er elektriciteit en warmte mee worden opgewekt. In een later stadium kan het gas aan het gasnet worden toegevoegd of kan er met behulp van plasma (Glidarc) of corona discharge en het 95 Fisher Tropsch principe een vloeibare brandstof worden geproduceerd wat resulteert in een tijdelijke opslag van C02. De procesgasstroom verlaat (11) het mechanisch afscheidingsysteem (12) en zal zijn thermische energie afgeven in een ketel waarna de energie gebruikt kan worden voor diverse toepassingen 100 waaronder, elektriciteit opwekking, verwarming (bv. Kassen, kantoren, stadsverwarming, industrie...), koude productie en ... Deze gescheiden maar thermische koppeling maken het mogelijk om zelfs zeer verontreinigde reststromen te verwerken in de vergassing/verbrandingstrap (B) en toch een schoon pyrolysegas 105 te produceren in de primaire vergassingstrap (A).

Verklaring schema 2:

De unit bestaat uit een primaire vergassingstrap (A) en een secundaire vergassing/verbrandingstrap (B) met recirculerend inert thermisch dragermateriaal (C). Uit de primaire 110 vergassingstrap komt een pyrolysegas dat na een reinigingstrap (1) voor opwekking van energie (E) aan een gasmotor, gasturbine of brandstofcel (2) aangeboden kan worden. De warmte uit de vergassing/verbrandingstrap (B) wordt met bestaande technieken gereinigd (4), omgezet naar energie (5) en gebruikt voor i, ' - 4 - 115 verwarming, koeling dan wel voor elektriciteitopwekking (E).

Verklaring schema 3:

De unit bestaat uit een primaire vergassingstrap (A) en een secundaire vergassing/verbrandingstrap (B) met recirculerend inert thermisch dragermateriaal (C). Uit de primaire 120 vergassingstrap (A) komt een pyrolysegas dat na een reinigingstrap (1) door een plasma of corona discharge (2) converteert in een synthesegas van hoofdzakelijk CO + H2 waarna via katalytische omzetting (3) uit dit synthesegas een brandstof (benzine, parafine en ...) wordt gemaakt. De warmte uit 125 de vergassing/verbrandingstrap (B) wordt met bestaande technieken gereinigd (4), omgezet naar energie (5) en gebruikt voor verwarming, koeling dan wel voor elektriciteitopwekking (E) .

Claims

1. Werkwijze voor het produceren van synthesegas in een twee-traps (biomassa) wervelbedvergasser, met het kenmerk, dat de 5 primaire brandstof is vervangen door uit hoogcalorisch bestaande koolwaterstof reststromen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de pyrolyse- en afgassen gescheiden aan het proces kunnen worden onttrokken.

3. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de inerte reststromen als dragermateriaal, bedmateriaal en warmte transport medium dienen.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de gereinigde inerte reststroom als grondstof kan 15 worden ingezet.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat door gebruik te maken van reststromen als brandstof en dragermateriaal in de secundaire vergassing/verbrandingstrap aan de thermische vraag van de primaire vergassingstrap wordt 20 voldaan.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat door de productie van pyrolysegas er een tijdelijke opslag van C02 plaats zal vinden. Als er een brandstof van gemaakt wordt via katalytische omzetting kan deze opslag ook 25 getransporteerd worden.

7. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat tijdens normaal bedrijf geen gebruik gemaakt wordt van primaire grondstoffen die C02 produceren waardoor de productie van C02 dus afneemt.

8. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de productie unit ruimte biedt voor ontwikkeling van nieuwe technologie.

9. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de bedrijf temperatuur van de primaire 35 vergassingstrap varieert tussen 400 °C tot 1000 °C afhankelijk van de ingevoerde reststromen.

10. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de bedrijf temperatuur van de secundaire 101 301? - 6 - vergassing/verbrandingstrap varieert tussen 800 °C tot 2000 °C 40 afhankelijk van de ingevoerde reststromen.