PL197047B1

PL197047B1 - Sposób i urządzenie do pirolizy i zgazowania substancji organicznych lub mieszanin substancji zawierających składniki organiczne

Info

Publication number: PL197047B1
Application number: PL359489A
Authority: PL
Inventors: Wolfgang Krumm; Günter Funk; Stefan Hamel; Christian Mertens
Original assignee: Herhof Umwelttechnik Gmbh
Priority date: 2000-07-10
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2008-02-29
Also published as: PT1299502E; JP2004502544A; AU6758201A; DE10033453B4; NO20030106D0; DE10033453A1; WO2002004574A1; EP1299502B1; CA2415457A1; EP1299502A1; NO332914B1; ZA200300245B; US8128716B2; NO20030106L; US20030140559A1; ES2394079T3; CZ200322A3; AU2001267582B2; DK1299502T3; CA2415457C

Abstract

1. Sposób pirolizy i zgazowania substancji orga- nicznych lub mieszanin substancji zawieraj acych skladniki organiczne, w którym doprowadza si e do zetkniecia substancji organicznych wzgl ednie mie- szaniny zawieraj acej sk ladniki organiczne z no sni- kiem ciep la w reaktorze do pirolizy i poddaje si e je pirolizie, znamienny tym, ze substancje organicz- ne (4) wzgl ednie mieszanin e substancji zawieraj a- cych sk ladniki organiczne doprowadza si e do ze- tkni ecia ze sta lym no snikiem ciep la z fluidyzacyjnego reaktora (2) spalania w reaktorze (1) do pirolizy pod- daj ac je pirolizie, a substancje sta le (7) z reaktora (1) do pirolizy wprowadza si e do reaktora (3) krakowa- nia, w którym oczyszcza si e wytworzony w wyniku pirolizy gaz surowy (6), za s substancje sta le (10) z reaktora (3) do krakowania wprowadza si e do flu- idyzacyjnego reaktora (2) spalania i spala si e z do- prowadzeniem powietrza (11), przy czym materia l z lo- za fluidalnego z fluidyzacyjnego reaktora (2) spalania stanowi no snik ciep la dla reaktora (1) do pirolizy. PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 197047 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 359489 ⁽¹³⁾ (22) Data zgł oszenia: 03.07.2001 ^{(51) Int.Cl.}

C10B 49/16 (2006.01) (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:

03.07.2001, PCT/EP01/07607 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

17.01.2002, WO02/04574 PCT Gazette nr 03/02

Sposób i urządzenie do pirolizy i zgazowania substancji organicznych lub mieszanin substancji zawierających składniki organiczne

	(73) Uprawniony z patentu:
(30) Pierwszeństwo:	HERHOF UMWELTTECHNIK GMBH, Solms-Niederbiel,DE
10.07.2000,DE,10033453.9	(72) Twórca(y) wynalazku:
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 23.08.2004 BUP 17/04	Wolfgang Krumm,Wenden,DE Gϋnter Funk,Siegen,DE Stefan Hamel,Wenden,DE Christian Mertens,Braunfels,DE
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
29.02.2008 WUP 02/08	(74) Pełnomocnik:
	Szlagowska-Kiszko Teresa, POLSERVICE, Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o.

(57) 1. Sposób pirolizy i zgazowania substancji organicznych lub mieszanin substancji zawierających składniki organiczne, w którym doprowadza się do zetknięcia substancji organicznych względnie mieszaniny zawierającej składniki organiczne z nośnikiem ciepła w reaktorze do pirolizy i poddaje się je pirolizie, znamienny tym, że substancje organiczne (4) względnie mieszaninę substancji zawierających składniki organiczne doprowadza się do zetknięcia ze stałym nośnikiem ciepła z fluidyzacyjnego reaktora (2) spalania w reaktorze (1) do pirolizy poddając je pirolizie, a substancje stałe (7) z reaktora (1) do pirolizy wprowadza się do reaktora (3) krakowania, w którym oczyszcza się wytworzony w wyniku pirolizy gaz surowy (6), zaś substancje stałe (10) z reaktora (3) do krakowania wprowadza się do fluidyzacyjnego reaktora (2) spalania i spala się z doprowadzeniem powietrza (11), przy czym materiał złoża fluidalnego z fluidyzacyjnego reaktora (2) spalania stanowi nośnik ciepła dla reaktora (1) do pirolizy.

PL 197 047 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do pirolizy i zgazowania substancji organicznych lub mieszanin substancji, zawierających składniki organiczne.

Mieszaniny substancji mogą stanowić odpadki domowe lub odpady o charakterze podobnym do odpadków domowych, jak też produkty pochodzące z odpadków domowych lub odpadków o podobnym do nich charakterze.

Znane są już sposoby i urządzenia do pirolizy i zgazowania substancji organicznych. Niemiecki opis patentowy DE-PS 197 55 693 ujawnia sposób zgazowania substancji organicznych, w którym substancje organiczne wprowadza się do reaktora do pirolizy, w którym doprowadza się do ich zetknięcia z nośnikiem ciepła, w wyniku czego zachodzi piroliza. Reaktor do pirolizy jest reaktorem z ruchomym zł o ż em lub b ę bnem obrotowym. Produkty pirolizy skł adają się z gazów pirolitycznych, z substancjami dają cymi się skroplić i stał ej pozostał o ś ci zawierają cej wę giel. Stał a pozostał o ść zawierająca węgiel i nośnik ciepła doprowadzane są do spalania, w którym pozostałość zawierająca węgiel jest spalana, a nośnik ciepła ogrzewany i ponownie wprowadzany do reaktora do pirolizy. Gazy pirolityczne zawierające smołę są następnie ogrzewane w drugiej strefie reakcyjnej w taki sposób, że uzyskuje się oczyszczony gaz syntezowy o wysokiej wartości opałowej. Dzieje się to tak, że gazy pirolityczne zawierające smołę doprowadzane są do pośredniego wymiennika ciepła, w którym reagują one z reagentem, takim jak para wodna. Gazy odlotowe ze spalania przeprowadzane są przez pośredni wymiennik ciepła tak, że zawarte w nich ciepło wykorzystuje się do reakcji gazów pirolitycznych z reagentem. Popiół stałych pozostałości zawierających węgiel odprowadzany ze spalania i noś nik ciepł a wprowadza się z powrotem do reaktora do pirolizy, przy końcu wlotowym dla substancji organicznych.

Nie publikowane uprzednio i o starszym pierwszeństwie zgłoszenie patentowe 199 30 071 A1 dotyczy sposobu i urządzenia do pirolizy i zgazowania substancji organicznych, w którym substancje organiczne wprowadza się do reaktora do suszenia i pirolizy, w którym doprowadza się do ich zetknięcia z materiałem złoża fluidalnego ze złoża fluidalnego spalania, w wyniku czego zachodzi suszenie i piroliza, w której substancje organiczne przekształcane są w parę wodną z suszenia i produkty pirolizy. Produkty pirolizy składają się z gazów z substancjami dającymi się skroplić i stałej pozostałości zawierającej węgiel. Stała pozostałość zawierająca węgiel, ewentualnie z udziałami pary wodnej i gazów pirolitycznych z dającymi się skroplić substancjami oraz materiał złoża fluidalnego wprowadzane są z powrotem do złoża fluidalnego spalania, w którym pozostałości substancji organicznych zawierające węgiel są spalane, a materiał złoża fluidalnego jest ogrzewany i wprowadzany z powrotem do reaktora do pirolizy. Para wodna z suszenia i gazy pirolityczne z dającymi się skroplić substancjami są następnie obrabiane w dalszej strefie reakcyjnej w taki sposób, że powstaje produkt gazowy o wysokiej wartości opałowej. Złoże fluidalne spalania, w którym spala się pozostałości pirolizy, działa jako stałe złoże fluidalne. Gazy pirolityczne wprowadza się do pośredniego wymiennika ciepła, w którym ewentualnie reagują one z reagentem, takim jak para wodna, tlen, lub powietrze lub ich mieszanina. Gazy odlotowe spalania doprowadza się do kontaktu z pośrednim wymiennikiem ciepła tak, że ich zawartość ciepła jest wykorzystywana do reakcji gazów pirolitycznych z reagentem.

W znanym sposobie według opisu patentowego DE-PS 197 55 693 i również w sposobie według niemieckiego zgłoszenia patentowego o starszym pierwszeństwie 199 30 071 A1 stosuje się pośredni wymiennik ciepła, do którego doprowadza się ciepło gazów odlotowych spalania i przez który przeprowadza się gazy pirolityczne. Sposób ten i urządzenie potrzebne do jego realizacji mają jednak wady.

Zadaniem wynalazku jest zaproponowanie ulepszonego sposobu pirolizy i zgazowania substancji organicznych lub mieszanin substancji zawierających składniki organiczne oraz ulepszonego urządzenia do realizacji takiego sposobu.

Sposób pirolizy i zgazowania substancji organicznych lub mieszanin substancji zawierających składniki organiczne, w którym doprowadza się do zetknięcia substancji organicznych względnie mieszaniny zawierającej składniki organiczne z nośnikiem ciepła w reaktorze do pirolizy i poddaje się je pirolizie, odznacza się według wynalazku tym, że substancje organiczne względnie mieszaninę substancji zawierających składniki organiczne doprowadza się do zetknięcia ze stałym nośnikiem ciepła z fluidyzacyjnego reaktora spalania w reaktorze do pirolizy poddając je pirolizie, a substancje stałe z reaktora do pirolizy wprowadza się do reaktora krakowania, w którym oczyszcza się wytworzony w wyniku pirolizy gaz surowy, za ś substancje stałe z reaktora do krakowania wprowadza się do fluidyPL 197 047 B1 zacyjnego reaktora spalania i spala się z doprowadzeniem powietrza, przy czym materiał złoża fluidalnego z fluidyzacyjnego reaktora spalania stanowi nośnik ciepła dla reaktora do pirolizy.

Korzystnie, nośnik ciepła składa się z popiołu z reaktora spalania.

Korzystnie, w reaktorze krakowania znajduje się katalizator.

Korzystnie, przeprowadza się oczyszczanie z dodatkiem pary wodnej.

Korzystnie, substancję stałą z reaktora do pirolizy stanowi koks pirolityczny, który stosuje się jako katalizator dla gazu surowego.

Korzystnie, przed pirolizą z substancji organicznych oddziela się frakcję drobną.

Korzystnie, oddzieloną frakcję drobną doprowadza się do reaktora spalania.

Korzystnie, przez oczyszczanie gazu surowego wytwarza się gaz syntezowy.

Korzystnie, gaz syntezowy wykorzystuje się energetycznie w turbinie gazowej.

Korzystnie, gaz odlotowy z etapu wykorzystania energetycznego w turbinie gazowej doprowadza się do reaktora spalania.

Korzystnie, gaz syntezowy najpierw chłodzi się i/lub oczyszcza.

Korzystnie, ścieki z procesu chłodzenia i/lub oczyszczania odparowuje się.

Korzystnie, pozostałość z odparowania doprowadza się do reaktora spalania.

Korzystnie, przez oczyszczanie gazu surowego wytwarza się gaz syntezowy.

Korzystnie, od gazu syntezowego oddziela się wodór.

Korzystnie, pozostający przy oddzielaniu wodoru gaz ubogi doprowadza się do reaktora spalania.

Korzystnie, w reaktorze spalania prowadzi się proces dwustopniowo.

Korzystnie, strefę reaktora do pirolizy wykorzystuje się jako reaktor krakowania.

Korzystnie, gaz surowy oczyszczony w reaktorze krakowania oczyszcza się dalej w kolejnym reaktorze z ziarnistym złożem katalitycznym, względnie oczyszcza się gaz surowy w reaktorze krakowania ukształtowanym jako, reaktor z ziarnistym złożem katalitycznym.

Korzystnie, gaz surowy oczyszczony w reaktorze krakowania oczyszcza się dalej w kolejnym reaktorze z ziarnistym złożem katalitycznym, przy czym kolejny pierwszy reaktor i kolejny drugi reaktor aktywuje się na przemian.

Korzystnie, kolejny pierwszy reaktor i kolejny drugi reaktor, korzystnie regeneruje się naprzemiennie, korzystnie za pomocą gorącego gazu odlotowego z reaktora spalania.

Korzystnie, do oczyszczania gazu surowego wykorzystuje się tylko reaktor lub kolejne reaktory, przy czym w takim przypadku nie stosuje się do oczyszczania surowego gazu reaktora krakowania.

Korzystnie, katalizator dodaje się, względnie staje się on aktywny, razem z nośnikiem ciepła.

Korzystnie, katalizator dodaje się do nośnika ciepła.

Korzystnie, stosuje się katalizator trwały.

Korzystnie, stosuje się katalizator tracony.

Sposób pirolizy i zgazowania mieszanin substancji zawierających składniki organiczne, w którym doprowadza się do zetknięcia substancji organicznych względnie mieszaniny zawierającej składniki organiczne, z nośnikiem ciepła w reaktorze do pirolizy i poddaje się je pirolizie, charakteryzuje się według wynalazku tym, że substancje organiczne względnie mieszaninę substancji zawierających składniki organiczne doprowadza się do zetknięcia ze stałym nośnikiem ciepła z reaktora krakowania w reaktorze do pirolizy i poddaje je pirolizie, a substancje stałe z reaktora do pirolizy wprowadza się do fluidyzacyjnego reaktora spalania i spala się z doprowadzeniem powietrza, przy czym materiał złoża fluidalnego z fluidyzacyjnego reaktora spalania stanowi nośnik ciepła dla reaktora krakowania a wytworzony w wyniku pirolizy gaz surowy oczyszcza się w reaktorze krakowania.

Korzystnie, nośnik ciepła składa się z popiołu z reaktora spalania.

Korzystnie, w reaktorze krakowania znajduje się katalizator.

Korzystnie, przeprowadza się oczyszczanie z dodatkiem pary wodnej.

Korzystnie, oddzieloną frakcję drobną doprowadza się do reaktora spalania.

Korzystnie, przez oczyszczanie gazu surowego wytwarza się gaz syntezowy.

Korzystnie, gaz syntezowy wykorzystuje się energetycznie w turbinie gazowej.

Korzystnie, gaz syntezowy najpierw chłodzi się i/lub oczyszcza.

PL 197 047 B1

Korzystnie, ścieki z procesu chłodzenia i/lub oczyszczania odparowuje się.

Korzystnie, pozostałość z odparowania doprowadza się do reaktora spalania.

Korzystnie, przez oczyszczanie gazu surowego wytwarza się gaz syntezowy.

Korzystnie, od gazu syntezowego oddziela się wodór.

Korzystnie, w reaktorze spalania prowadzi się proces dwustopniowo.

Korzystnie, gaz surowy oczyszczony w reaktorze krakowania oczyszcza się dalej w kolejnym reaktorze z ziarnistym złożem katalitycznym względnie oczyszcza się gaz surowy w reaktorze krakowania ukształtowanym jako reaktor z ziarnistym złożem katalitycznym.

Korzystnie, katalizator dodaje się do nośnika ciepła.

Korzystnie, stosuje się katalizator trwały.

Korzystnie, stosuje się katalizator tracony.

Urządzenie do pirolizy i zgazowania substancji organicznych lub mieszanin substancji zawierających składniki organiczne z reaktorem do pirolizy, korzystnie reaktorem szybowym, do doprowadzania substancji organicznych lub mieszanin substancji zawierających składniki organiczne i nośnika ciepła odznacza się według wynalazku tym, że zawiera fluidyzacyjny reaktor spalania i reaktor krakowania, przy czym do reaktora do pirolizy można doprowadzać substancje organiczne względnie mieszaninę substancji i nośnik ciepła z fluidyzacyjnego reaktora spalania, do reaktora krakowania można doprowadzać substancje stałe reaktora do pirolizy i wytworzony poprzez pirolizę gaz surowy, a substancje stałe z reaktora krakowania można wprowadzać do fluidyzacyjnego reaktora spalania i spalać z doprowadzeniem powietrza, przy czym materiał zł o ż a fluidalnego z fluidyzacyjnego reaktora spalania stanowi nośnik ciepła dla reaktora do pirolizy.

Korzystnie, w reaktorze krakowania znajduje się katalizator.

Korzystnie, zawiera sito do odsiewania lub inne urządzenie oddzielające do wydzielania frakcji drobnej z substancji organicznych.

Korzystnie, zawiera turbinę gazową do energetycznego wykorzystania gazu syntezowego z reaktora krakowania.

Korzystnie, zawiera urządzenie oziębiające do chłodzenia i/lub oczyszczania gazu syntezowego.

Korzystnie, zawiera suszarkę do chłodzenia i/lub oczyszczania ścieków z urządzenia oziębiającego.

Korzystnie, posiada układ oddzielający wodór do oddzielania wodoru z gazu syntezowego z reaktora krakowania.

Korzystnie, reaktor spalania stanowi reaktor do procesu dwustopniowego.

Korzystnie, reaktor do pirolizy, względnie reaktor szybowy, i reaktor krakowania wykonane są jako jeden element konstrukcyjny, korzystnie jako reaktor pirolizy-krakowania.

Korzystnie, posiada kolejny reaktor z ziarnistym złożem katalitycznym.

Korzystnie, posiada drugi kolejny reaktor z ziarnistym złożem katalitycznym.

Korzystnie, kolejny reaktor względnie kolejne reaktory są reaktorami zastępującymi reaktor krakowania.

Urządzenie do pirolizy i zgazowania substancji organicznych lub mieszanin substancji zawierających składniki organiczne z reaktorem do pirolizy, korzystnie reaktorem szybowym, do doprowadzania substancji organicznych lub mieszanin substancji zawierających składniki organiczne i nośnika ciepła charakteryzuje się według wynalazku tym, że zawiera fluidyzacyjny reaktor spalania i reaktor krakowania, przy czym do reaktora do pirolizy można doprowadzać substancje organiczne względnie mieszaninę substancji i stały nośnik ciepła z reaktora krakowania, do fluidyzacyjnego reaktora spalania można doprowadzać i spalać z doprowadzeniem powietrza substancje stałe z reaktora do pirolizy,

PL 197 047 B1 przy czym materiał złoża fluidalnego z fluidyzacyjnego reaktora spalania stanowi nośnik ciepła dla reaktora krakowania oraz do reaktora krakowania można doprowadzać wytworzony poprzez pirolizę gaz surowy.

Korzystnie, w reaktorze krakowania znajduje się katalizator.

Korzystnie, reaktor spalania stanowi reaktor do procesu dwustopniowego.

Korzystnie, posiada kolejny reaktor z ziarnistym złożem katalitycznym.

Korzystnie, posiada drugi kolejny reaktor z ziarnistym złożem katalitycznym.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku, doprowadza się do zetknięcia w reaktorze do pirolizy substancji organicznych, względnie mieszaniny substancji zawierającej składniki organiczne z nośnikiem ciepła z reaktora spalania i poddaje się je pirolizie. Reaktor do pirolizy stanowi korzystnie, reaktor szybowy. Jako reaktor spalania stosuje się korzystnie reaktor fluidyzacyjny. Nośnik ciepła jest korzystnie utworzony przez popiół z reaktora spalania. Możliwe jest jednak również stosowanie innego materiału przenoszącego ciepło lub materiału złoża fluidalnego. Nośnik ciepła, względnie materiał złoża fluidalnego może zawierać popiół z reaktora spalania lub mogą one składać się wyłącznie lub praktycznie wyłącznie z tego popiołu. Korzystnie jest, jeśli substancje organiczne doprowadza się do zetknięcia z nośnikiem ciepła w taki sposób, że mieszają się one ze sobą. Substancje organiczne i nośnik ciepła doprowadza się do zetknięcia w reaktorze do pirolizy ewentualnie miesza oraz suszy i poddaje pirolizie. Powstaj ą cy w wyniku pirolizy koks pirolityczny spala się w reaktorze spalania, względnie reaktorze fluidyzacyjnym z doprowadzaniem powietrza.

Zgodnie z wynalazkiem, wytworzony podczas pirolizy gaz surowy oczyszcza się w reaktorze krakowania. Korzystnie, oczyszczanie to zachodzi za pomocą katalizatora, w który zaopatrzony jest reaktor krakowania. Oczyszczanie to ewentualnie oczyszczanie katalityczne, zachodzi korzystnie z dodatkiem pary wodnej.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku, nie jest już potrzebne urządzenie do przenoszenia ciepła względnie wymiennik ciepła, do którego doprowadza się ciepło gazów odlotowych spalania z reaktora spalania i do którego wprowadza się gazy pirolityczne.

Sposób według wynalazku jest szczególnie odpowiedni do pirolizy i zgazowania mieszaniny substancji pochodzących z odpadków domowych lub odpadów podobnych do odpadków domowych. Chodzi tu korzystnie o mieszaninę substancji, która wytwarza się z odpadków domowych lub odpadów podobnych do odpadków domowych w następujący sposób: odpadki domowe lub odpady podobne do odpadków domowych są najpierw, jeśli to jest wymagane, obrabiane wstępnie, w szczególności rozdrabniane. Następnie są one kompostowane w zamkniętych pojemnikach przy wymuszonej wentylacji, przy czym substancje organiczne ulegają rozkładowi. Po określonym czasie, przykładowo siedmiu dni - po tym okresie łatwiej rozkładalne biologicznie składniki zazwyczaj są rozkładane całkowicie lub w znacznej części - kompostowanie zatrzymuje się przez suszenie. Materiał suszy się do wilgotnoś ci pozostałościowej, wynoszącej najwyżej 15%. W zależności od wymagań może on być jeszcze dalej obrabiany. Materiał tego rodzaju jest wprowadzany do obrotu pod nazwą Trockenstabilat®.

Korzystnie, koks pirolityczny z reaktora do pirolizy stosuje się jako katalizator dla gazu surowego. Wykorzystuje się w ten sposób katalityczne działanie koksu pirolitycznego. Jako katalizator dla gazu surowego można stosować koks pirolityczny sam lub z jednym lub większą liczbą innych katalizatorów.

Dalsze korzystne ukształtowanie odznacza się tym, że przed pirolizą z substancji organicznych odsiewa się frakcję drobną. Frakcję drobną można także oddzielać innym sposobem. Korzystnie, od6

PL 197 047 B1 sianą lub oddzieloną innym sposobem frakcję drobną doprowadza się do reaktora spalania. Odsiewanie lub oddzielanie innym sposobem i/lub doprowadzanie frakcji drobnej do reaktora spalania są korzystne zwłaszcza w przypadku obróbki Trockenstabilatu®. Ponieważ frakcja drobna Trockenstabilatu® zawiera zwiększony udział substancji obojętnych (popiół) i substancji zanieczyszczających, korzystnie odsiewa się ją lub oddziela innym sposobem. Korzystnie, ponadto wprowadza się ją bezpośrednio do reaktora fluidyzacyjnego w celu dalszej obróbki. Wówczas uzyskuje się tę korzyść, że wsad zanieczyszczający materiału wejściowego (Trockenstabilat®) doprowadza się przez reaktor fluidyzacyjny bezpośrednio - a więc bez drogi okrężnej przez reaktor szybowy i reaktor krakowania - do układu oczyszczania gazu spalinowego. Oczyszczanie gazu spalinowego prowadzi się zgodnie z obowiązującymi przepisami dotyczącymi ochrony środowiska, obecnie w Niemczech według 17 Federalnego Rozporządzenia o Ochronie przed Imisją (BimSchV). Zapobiega ono wprowadzaniu do środowiska wsadu zanieczyszczającego. Dalsza korzyść polega na tym, że wartość opałowa frakcji grubej zwiększa się w porównaniu z materiałem pierwotnym, ponieważ frakcja drobna Trockenstabilatu® zawiera większy udział substancji obojętnych (popiół).

Poprzez oczyszczanie, względnie katalityczne oczyszczanie gazu surowego, można wytwarzać gaz syntezowy („paliwo gazowe). Gaz syntezowy wykorzystuje się energetycznie, korzystnie w turbinie gazowej lub w innym silniku cieplnym. Korzystnym jest, jeśli gaz odlotowy z procesu wykorzystywania energetycznego, względnie turbiny gazowej, ewentualnie innego silnika cieplnego, doprowadza się do reaktora spalania lub reaktora fluidyzacyjnego. Dodatkowo do gazu odlotowego, można też do reaktora spalania lub reaktora fluidyzacyjnego wprowadzać powietrze. Jest również jednak możliwe działanie reaktora spalania lub reaktora fluidyzacyjnego nie z powietrzem, ale wyłącznie z gazem odlotowym z turbiny gazowej lub innego silnika cieplnego. Jest to możliwe, ponieważ gaz odlotowy z turbiny gazowej lub innego silnika cieplnego ma zawsze jeszcze dostateczną zawartość tlenu, która może wynosić około 17%. Umożliwia to szczególnie dobre wykorzystanie energii.

Zgodnie z dalszym korzystnym ukształtowaniem gaz syntezowy najpierw chłodzi się i/lub oczyszcza zanim wykorzysta się go, w komorze spalania turbiny gazowej lub innego silnika cieplnego. Chłodzenie i/lub oczyszczanie zachodzi korzystnie w urządzeniu oziębiającym. Korzystnie, ścieki z chł odzenia i/lub oczyszczania odparowuje się , korzystnie w suszarce. Pozostał o ść z odparowania („zagęszczoną pozostałość) korzystnie wprowadza się do reaktora spalania.

Dalsze korzystne ukształtowanie charakteryzuje się tym, że w wyniku oczyszczania lub katalitycznego oczyszczania gazu surowego wytwarza się gaz syntezowy. Korzystnie, z gazu syntezowego wydziela się wodór. Pozostający przy oddzielaniu wodoru gaz ubogi korzystnie wprowadza się do reaktora spalania. Może on tam zostać wykorzystany cieplnie.

Korzystne jest, jeśli w reaktorze spalania, względnie reaktorze fluidyzacyjnym prowadzi się proces dwustopniowo. Wykonuje się to zwłaszcza tak, że do dolnego końca reaktora spalania względnie reaktora fluidyzacyjnego wprowadza się mniej powietrza niż jest wymagane do spalania stechiometrycznego. W wyniku tego popiół, który jest wprowadzany do reaktora do pirolizy, względnie reaktora szybowego, ciągle zawiera koks, który zatem ma już działanie katalityczne w górnej części reaktora do pirolizy (reaktora szybowego, odgazowywacza). Nad układem wyładowującym popiół z reaktora spalania względnie reaktora fluidyzacyjnego, dodawane jest dodatkowe powietrze, aby uzyskać całkowite spalanie i móc wypuścić gaz odlotowy - oczyszczony - do środowiska.

Dalsze korzystne ukształtowanie odznacza się tym, że strefę reaktora do pirolizy, względnie reaktora szybowego, wykorzystuje się jako reaktor krakowania. Może stać się to takim sposobem, że reaktor do pirolizy, względnie reaktor szybowy i reaktor krakowania, wykonane są jako jeden element konstrukcyjny, „reaktor pirolizy-krakowania, tak, iż strefę reaktora do pirolizy wykorzystuje się jako konwertor katalityczny. Dalej może stać się to dzięki temu, że reaktor krakowania umieszczony jest nad reaktorem do pirolizy, względnie reaktorem szybowym lub że reaktor krakowania umieszczony jest w górnym obszarze reaktora do pirolizy względnie reaktora szybowego.

Dalsze korzystne ukształtowanie odznacza się tym, że gaz surowy oczyszczony w reaktorze krakowania, oczyszcza się dalej w kolejnym reaktorze z ziarnistym złożem katalitycznym, względnie tym, że reaktor krakowania ukształtowany jest jako reaktor z ziarnistym złożem katalitycznym. Ziarniste złoże katalityczne w tym kolejnym reaktorze może składać się z jednego lub więcej związków metali (katalizator trwały). Po opuszczeniu przez gaz reaktora krakowania, wprowadza się ten gaz do kolejnego reaktora. Reaktor krakowania funkcjonuje w tym przypadku, jako konwertor katalityczny wstępny. Zatem reaktor krakowania wówczas nie jest bezwzględnie potrzebny. Możliwa jest również

PL 197 047 B1 rezygnacja z reaktora krakowania, tak że kolejny reaktor z ziarnistym złożem katalitycznym może działać w tym przypadku jak właściwy reaktor krakowania do oczyszczania katalitycznego gazu surowego, wytworzonego w wyniku pirolizy.

Szczególnie korzystne jest, jeśli gaz surowy, oczyszczony w reaktorze krakowania, oczyszcza się dalej w kolejnym reaktorze z ziarnistym złożem katalitycznym, to znaczy, jeśli obok pierwszego kolejnego reaktora z ziarnistym złożem katalitycznym obecny jest drugi kolejny konwertor katalityczny z ziarnistym zł o ż em katalitycznym. Jest przy tym szczególnie korzystne, jeś li pierwszy i drugi kolejny reaktor aktywuje się naprzemiennie. Pierwszy i drugi kolejny reaktor pracują zatem w taki sposób, że są aktywne na przemian. Czyni to możliwym kolejne korzystne ukształtowanie wynalazku, które polega na tym, że pierwszy i drugi kolejny reaktor mogą być regenerowane naprzemiennie, mianowicie każdy z nich wtedy, gdy drugi spośród nich kolejny reaktor jest aktywowany. Korzystnie, regeneracja odbywa się za pomocą gorącego gazu odlotowego z reaktora spalania, względnie reaktora fluidyzacyjnego. Również przy zastosowaniu pierwszego kolejnego reaktora i drugiego kolejnego reaktora można zrezygnować z reaktora krakowania. Pierwszy i drugi kolejny reaktor służą wówczas jako właściwe reaktory krakowania, do katalitycznego oczyszczania wytworzonego przez pirolizę gazu surowego.

Kolejne korzystne ukształtowanie odznacza się tym, że katalizator dodaje się razem z nośnikiem ciepła względnie katalizator staje się aktywny razem z nośnikiem ciepła. Jak już opisano, koks pirolityczny z reaktora pirolizy może być stosowany jako katalizator dla gazu surowego. W rezultacie wykorzystuje się działanie katalityczne koksu pirolitycznego, wytworzonego w reaktorze do pirolizy względnie w reaktorze szybowym. Aby to osiągnąć, reaktor krakowania jest włączony w przepływ substancji stałych z reaktora do pirolizy względnie reaktora szybowego, do reaktora spalania względnie reaktora fluidyzacyjnego. Jeśli uwzględni się poziom temperatury, pożądana byłaby obróbka gazu, a więc katalityczne oczyszczanie gazu surowego w tym obszarze reaktora do pirolizy względnie reaktora szybowego, w którym doprowadza się popiół z reaktora spalania względnie reaktora fluidyzacyjnego, ponieważ tam popiół (nośnik ciepła, materiał złoża fluidalnego) ma najwyższy poziom temperatury.

Aby to uzyskać, sposób prowadzi się korzystnie tak, że katalizator dodaje się razem z nośnikiem ciepła (popiół), względnie katalizator jest czynny razem z nośnikiem ciepła (popiół). Przykładowo, katalizator można dodawać w górnym obszarze reaktora do pirolizy względnie reaktora szybowego. Może to zachodzić razem z popiołem. Katalizator można jednak również dodawać innymi sposobami. Ponadto, katalizator może być obecny w reaktorze krakowania, do którego doprowadza się popiół.

Możliwe jest stosowanie katalizatora trwałego, na przykład tlenku metalu. W przypadku, gdy stosuje się katalizator trwały, tworzy się obieg przez reaktor spalania, względnie reaktor fluidyzacyjny, przy czym przy spalaniu zachodzi termiczne oczyszczanie katalizatora. Możliwe jest jednak również zastosowanie katalizatora traconego, na przykład koksu lub węgla.

Zgodne z wynalazkiem, urządzenie do pirolizy i zgazowania mieszanin substancji zawierających składniki organiczne, które jest szczególnie odpowiednie do realizacji sposobu według wynalazku, zawiera reaktor do pirolizy, korzystnie reaktor szybowy, do którego mogą być doprowadzane substancje organiczne lub mieszanina substancji zawierająca składniki organiczne, korzystnie Trockenstabilat®, i nośnik ciepła oraz zawiera reaktor spalania, korzystnie reaktor fluidyzacyjny, do spalania koksu pirolitycznego z reaktora do pirolizy, względnie reaktora szybowego i do wytwarzania nośnika ciepła. Jako nośnik ciepła stosuje się korzystnie popiół z reaktora spalania. Zgodnie z wynalazkiem urządzenie zawiera reaktor krakowania do oczyszczania gazu surowego wytworzonego poprzez pirolizę. Korzystnie, w reaktorze krakowania znajduje się katalizator.

Zgodnie z wynalazkiem opracowano sposób i urządzenie, za pomocą których można wytworzyć z paliwa gazowego o określonej zawartości popiołu i wysokiej zawartości substancji lotnych gaz oczyszczony, który nadaje się zarówno do wykorzystania w procesach przebiegających w turbinach gazowych i silnikach spalinowych, jak i do wykorzystania jako materiał, a zatem ma dużą wartość. Osiąga się przy tym taki cel, że niepotrzebne jest stosowanie technicznego tlenu i gaz pirolityczny nie styka się z gazami obojętnymi. Wynalazek jest szczególnie odpowiedni do przetwarzania Trockenstabilatu®. W tej sytuacji można założyć, że udział drobnego Trockenstabilatu® z jednej strony zawiera większą od przeciętnej ilość substancji zanieczyszczających i z drugiej strony duży udział substancji obojętnych (ok. 50% wag.), to znaczy przyczynek tego udziału drobnego do wysokowartościowego gazu jest również niewielki, a negatywne skutki w postaci dużych nakładów na oczyszczanie gazu pirolitycznego są stosunkowo duże. Nośnik ciepła wytwarza się z koksu pirolitycznego na drodze spalania. Cały materiał wsadu (substancje organiczne, zwłaszcza Trockenstabilat®) z udziałem części

PL 197 047 B1 drobnych ulega pirolizie i stanowi obciążenie przy oczyszczaniu gazu. Korzystnie, udział drobny doprowadza się bezpośrednio do spalania, w reaktorze spalania wytwarza się z tego udziału drobnego i koksu pirolitycznego nośnik ciepła. Lotne substancje zanieczyszczające udziału drobnego mogą zostać w ten sposób wydzielone przy spalaniu i oddzielone przy oczyszczaniu gazu spalinowego. Wyklucza to ryzyko przedostania się zanieczyszczeń z udziału drobnego do gazu pirolitycznego i niepotrzebnie pracochłonnego i kosztownego oczyszczania gazu.

Gaz pirolityczny i gaz syntezowy, powstające przy realizacji wynalazku, mogą być wykorzystane jako materiał i eksploatowane energetycznie, zwłaszcza do wytwarzania elektryczności, do wytwarzania ciepła, do wytwarzania metanolu i wytwarzania wodoru. Możliwe jest wytwarzanie gazu bogatego w wodór. Wynalazek moż e by zastosowany do wytwarzania prą du, zwł aszcza w turbinie gazowej. Gaz odlotowy z turbiny gazowej może zostać zastosowany jako powietrze do spalania i fluidyzacji w złożu fluidalnym reaktora fluidyzacyjnego. Urządzenie musi jednak wówczas pracować pod ciśnieniem lub powinna być przewidziana sprężarka paliwa gazowego. Spalanie w reaktorze spalania, względnie reaktorze fluidyzacyjnym, dostarcza ciepło dla reaktora do pirolizy. Ponadto, za pomocą złoża fluidalnego wytwarza się wewnętrznie w procesie nośnik ciepła, mianowicie popiół. W przypadku, gdy jako materiał katalityczny stosuje się koks lub koks pirolityczny, może on być podobnie wytwarzany wewnętrznie w procesie, przez stopniowe wprowadzanie powietrza do złoża fluidalnego. Możliwe jest prowadzenie procesu przy spalaniu podstechiometrycznym. Możliwe jest także prowadzenie dalszej obróbki gazu pirolitycznego bezpośrednio w odgazowywaczu (reaktorze do pirolizy): odgazowanie i krakowanie mogą wię c zachodzić w jednym reaktorze.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do realizacji zgodnego z wynalazkiem sposobu pirolizy i zgazowania mieszanin substancji zawierających składniki organiczne, przedstawione schematycznie, fig. 2 - urządzenie według fig. 1 z sitem do odsiewania frakcji drobnej, fig. 3 - urządzenie według fig. 1 z turbiną gazową, fig. 4 - urządzenie według fig. 1 z oddzielaniem wodoru, fig. 5 - urządzenie według fig. 1, w którym reaktor fluidyzacyjny eksploatowany jest dwustopniowo, fig. 6 - urz ą dzenie wedł ug fig. 1, w którym reaktor szybowy i reaktor krakowania ukształtowane są jako jeden element konstrukcyjny „reaktor pirolizy-krakowania, fig. 7 - urządzenie według fig. 1 z kolejnym reaktorem z ziarnistym złożem fluidalnym, fig. 8 - postać wykonania według fig. 7 z kolejnym (drugim) reaktorem z ziarnistym złożem fluidalnym, fig. 9 - postać według fig. 3 z urządzeniem oziębiającym i suszarką, fig. 10 - kolejną postać wykonania, w której katalizator jest dodawany lub czynny razem z nośnikiem ciepła.

Pokazana na fig. 1 konfiguracja podstawowa do realizacji procesu podstawowego składa się z reaktora szybowego 1, reaktora fluidyzacyjnego 2 i reaktora 3 do krakowania. Do reaktora szybowego 1 doprowadzane są z fluidyzacyjnego reaktora 2 substancje organiczne 4, korzystnie Trockenstabilat® i nośnik ciepła, korzystnie popiół 5. Wprowadzony do reaktora szybowego 1 Trockenstabilat® miesza się tam z gorącym popiołem 5 z fluidyzacyjnego reaktora 2. Trockenstabilat® ogrzewa się i odgazowuje (ulega pirolizie). Powstaje gaz, mianowicie gaz surowy 6, jak również substancje stałe 7, mianowicie koks pirolityczny i popiół. Gaz surowy 6 opuszcza reaktor szybowy 1 przy jego górnym końcu, substancje stałe 7 opuszczają reaktor szybowy 1 przy jego dolnym końcu. Gaz surowy 6 i substancje stałe 7 doprowadzane są do reaktora 3 krakowania. Ponieważ substancje stałe 7, mianowicie zawarty w nich koks pirolityczny, działają jako katalizator oczyszczania gazu, gaz surowy 6 przepuszcza się w reaktorze 3 krakowania przez gorące substancje stałe. Ponadto, dodaje się w tym miejscu parę wodną 8. W rezultacie, uzyskuje się katalitycznie oczyszczony gaz 9 (gaz syntezowy, paliwo gazowe). Substancje stałe 10 (koks pirolityczny, popiół) z reaktora 3 krakowania wprowadzane są do fluidyzacyjnego reaktora 2 i spalane tam z powietrzem 11. Gaz odlotowy 12 ze złoża fluidalnego fluidyzacyjnego reaktora 2 oczyszcza się. Ponadto, z fluidyzacyjnego reaktora 2 może być odprowadzany niepotrzebny już popiół 13.

W pokazanym na fig. 2 wariancie sposobu podstawowego, dodatkowo przewidziane jest sito 14, do którego doprowadza się substancje organiczne 4 mianowicie Trockenstabilat®. Frakcja gruba 15 doprowadzana jest do reaktora szybowego 1. Frakcję drobną 16 wprowadza się do reaktora fluidyzacyjnego 2.

W pokazanym na fig. 3 wariancie wytwarza się paliwo gazowe 17, które poprzez sprężarkę 18 doprowadza się do komory 19 mieszania. Tutaj sprężone paliwo gazowe miesza się z powietrzem 20, które zostało sprężone za pomocą sprężarki 21. Mieszaninę 22 doprowadza się do turbiny gazowej 23 i tam przekształ ca w energię mechaniczną . Cz ęść energii mechanicznej turbiny gazowej 23 wykorzystuje się do napędzania sprężarki 21 powietrza. Również sprężarka 18 może być napędzana przez

PL 197 047 B1 turbinę gazową 23 (nie pokazano na rysunku). Gaz odlotowy 24 z turbiny gazowej doprowadza się do reaktora fluidyzacyjnego 2. Wytworzony w reaktorze 3 krakowania gaz stosuje się w postaci wykonania według fig. 3 jako paliwo gazowe, czyli gaz syntezowy 17 dla procesu przebiegającego w turbinie gazowej 23. Fluidyzacyjny reaktor 2 pracuje nie z powietrzem, ale gazem odlotowym 24 z turbiny gazowej 23. Jest to możliwe, ponieważ gaz odlotowy 24 z turbiny gazowej 23 jeszcze nadal ma zawartość tlenu wynoszącą około 17%.

W wariancie przedstawionym na fig. 4 przewidziany jest układ 25 oddzielający wodór, do którego doprowadza się wytworzony w reaktorze 3 krakowania gaz syntezowy 26. Oddzielony wodór 27 wykorzystuje się do innych celów. Pozostający gaz ubogi 28 o małej wartości opałowej doprowadza się do fluidyzacyjnego reaktora 2, w celu eksploatacji cieplnej.

Rozsądnym jest, gdy oddzielanie 25 wodoru zachodzi w wysokiej temperaturze, tak że udziały smołowe gazu syntezowego 26 nie mogą kondensować. Do oddzielania wodoru stosuje się korzystnie membranę, względnie sposób membranowy lub układ typu PSA.

W postaci wykonania przedstawionej na fig. 5 fluidyzacyjny reaktor 2 pracuje dwustopniowo. Przy dolnym końcu fluidyzacyjnego reaktora 2 dodaje się mniej powietrza 11 niż jest wymagane dla stechiometrycznego spalania. W rezultacie, popiół 5 doprowadzany do reaktora szybowego 1 nadal zawiera koks, który zatem ma działanie katalityczne już w górnej części reaktora szybowego 1 (odgazowywacza). Ponad urządzeniem do przenoszenia popiołu 5 z fluidyzacyjnego reaktora 2 dodaje się dodatkowe powietrze, mianowicie powietrze drugorzędowe 29, aby uzyskać pełne spalanie i móc odprowadzać gaz odlotowy 12 - oczyszczony - do otoczenia.

W przedstawionej na fig. 6 postaci reaktor szybowy i reaktor krakowania wykonane są jako jeden element konstrukcyjny, mianowicie reaktor pirolizy-krakowania 30. Wykorzystuje się przy tym jedną strefę 31, mianowicie dolną strefę reaktora do pirolizy jako konwertor katalityczny.

W postaci pokazanej na fig. 7 przewidziany jest, dodatkowo do reaktora 3 krakowania, kolejny reaktor 32 z ziarnistym złożem katalitycznym. Gaz surowy, oczyszczony za pomocą katalizatora w reaktorze 3 krakowania, oczyszcza się dalej w kolejnym reaktorze 32. Do każ dego spoś ród reaktora 3 krakowania i kolejnego reaktora 32 doprowadza się parę wodną 8. Po tym, jak gaz, ewentualnie gaz syntezowy 9 opuści reaktor 3 krakowania, jest on doprowadzany do kolejnego reaktora 32, który jest wypełniony ziarnistym złożem katalitycznym. To ziarniste złoże katalityczne składa się z jednego lub więcej związków metali (katalizator trwały). Reaktor 3 krakowania działa w tym przypadku jako konwertor katalityczny wstępny. W postaci przedstawionej na fig. 7 możliwe byłoby także pominięcie reaktora 3 krakowania. W tym przypadku, oczyszczanie gazu surowego przeprowadzane jest za pomocą reaktora 32 z ziarnistym złożem katalitycznym.

Figura 8 przedstawia wariant ukształtowania według fig. 7. W postaci tej obecny jest, obok pierwszego kolejnego reaktora 23 z ziarnistym złożem katalitycznym, drugi kolejny reaktor 33 z ziarnistym złożem katalitycznym. Gaz syntezowy 9 z reaktora 3 krakowania doprowadza się z reaktora 3 krakowania na przemian, do pierwszego kolejnego reaktora 32 i drugiego kolejnego reaktora 33. Do kolejnego reaktora 32, 33, który jest aktywny w danym czasie, do którego doprowadza się gaz syntezowy 9, doprowadza się jednocześnie również parę wodną 8. Każdy pozostały kolejny reaktor 33, 32 może być w tym czasie regenerowany. Do regeneracji stosuje się gaz odlotowy 12 z reaktora fluidyzacyjnego 2. Gaz odlotowy 34, opuszczający każdy z kolejnych reaktorów 33, 32, może być doprowadzany do układu oczyszczania gazu odlotowego.

Również w postaci wykonania urządzenia według fig. 8 reaktor 3 krakowania nie jest niezbędnie potrzebny. Gdy brak reaktora 3 krakowania, jego zadanie wypełniane jest przez kolejne reaktory 32, 33 względnie przez kolejny reaktor 32 lub 33, który jest w danym wypadku aktywny.

Jak widać na fig. 8, gaz 9 opuszczający reaktor krakowania - który w tym przypadku nie jest bezwzględnie potrzebny - doprowadza się do kolejnego reaktora 32, który wypełniony jest ziarnistym złożem katalitycznym. To ziarniste złoże katalityczne złożone jest na przykład z jednego lub więcej związków metali (jak w ukształtowaniu według fig. 7). Aktywność ziarnistego złoża katalitycznego zmniejszają składniki zawarte w gazie syntezowym 9, takie jak na przykład pył, węgiel itp. Dlatego, równolegle do pierwszego kolejnego reaktora 32 znajduje się drugi kolejny reaktor 33 z drugim ziarnistym złożem katalitycznym, który podczas okresu aktywności pierwszego kolejnego reaktora 32 jest regenerowany gorącym gazem odlotowym 12 z fluidyzacyjnego reaktora 2. Ziarniste złoże katalityczne drugiego kolejnego reaktora 33 ogrzewa się przy tym gorącym gazem odlotowym 12 i poprzez zachodzące reakcje. Gdy tylko zmniejszy się efektywność ziarnistego złoża katalitycznego w pierwszym kolejnym reaktorze 32, wprowadza się strumień gazu syntezowego 9 do oczyszczania przez ziarniste

PL 197 047 B1 złoże katalityczne drugiego kolejnego reaktora 33, a ziarniste złoże katalityczne pierwszego kolejnego reaktora 32 regeneruje się przez przepuszczanie przez nie gorącego gazu odlotowego 12 z fluidyzacyjnego reaktora 2.

Figura 9 przedstawia modyfikację postaci wykonania pokazanej na fig. 3, w której paliwo gazowe - gaz syntezowy 17 przed sprężaniem 18 przepuszcza się przez urządzenie oziębiające 35. Zanim paliwo gazowe - gaz syntezowy 17 dla komory spalania 19 zostanie sprężone w sprężarce 18, jest ono oziębiane i oczyszczane w urządzeniu oziębiającym 35. Ścieki 36 z urządzenia oziębiającego 35 doprowadza się do suszarki 37, w której są one odparowywane. Opary z suszarki skrapla się, jako ścieki 38 można je odprowadzać bez dalszego oczyszczania.

„Zagęszczona pozostałość w postaci ścieków 39 z suszarki 37 zawiera wszystkie składniki organiczne. Doprowadza się ją do reaktora fluidyzacyjnego 2 i tam poddaje obróbce cieplnej. Alternatywnie, możliwa jest bezpośrednia obróbka cieplna całych ścieków 36, otrzymanych w urządzeniu oziębiającym 35, w złożu fluidalnym fluidyzacyjnego reaktora 2 (w tym przypadku ścieki 36 z urządzenia oziębiającego 35 doprowadza się bezpośrednio do reaktora fluidyzacyjnego 2, to znaczy bez suszarki 37, jako ścieki 39; nie jest to pokazane na rysunku).

W postaciach wykonania przedstawionych na fig. 1 do fig. 9, wykorzystuje się działanie katalityczne koksu pirolitycznego powstającego w reaktorze szybowym 1. W tych postaciach, reaktor 3 krakowania jest włączony w przepływ substancji stałych z reaktora szybowego 1 do reaktora fluidyzacyjnego 2. Uwzględniając poziom temperatury, pożądana byłaby jednak obróbka gazu w tym obszarze reaktora szybowego 1, do którego doprowadza się popiół 5 z reaktora fluidyzacyjnego 2, ponieważ tam substancja stała (popiół) ma najwyższy poziom temperatury.

Aby to osiągnąć przewidziano prowadzenie sposobu według fig. 10. W tym przypadku katalizator 40 dodaje się w górnym obszarze reaktora szybowego 1. Reaktor szybowy i reaktor krakowania również w tym przypadku są wykonane jako jeden element konstrukcyjny, mianowicie jako reaktor 30' pirolizy-krakowania. Dodawanie katalizatora 40 w górnym obszarze reaktora szybowego 1 nie musi być jednak koniecznie dokonywane razem z popiołem 5 z reaktora fluidyzacyjnego 2. Katalizator można również dodawać w inny sposób. Ponadto, katalizator może być obecny w górnym obszarze reaktora szybowego 1, to znaczy obszarze reaktora 30' pirolizy-krakowania oznaczonym jako 41. W ukształ towaniu wed ł ug fig. 10 moż na stosować katalizator trwał y, taki na przykł ad jak tlenek metalu. Możliwe jest jednak stosowanie katalizatora traconego, takiego jak koks lub węgiel. Przez zastosowanie katalizatora trwałego osiąga się krążenie przez reaktor fluidyzacyjny 2, przy czym przy spalaniu w reaktorze fluidyzacyjnym 2 zachodzi oczyszczanie cieplne katalizatora. Reaktor krakowania jest automatycznie włączony do reaktora szybowego 1, tak że stanowi on reaktor 30' pirolizy-krakowania.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób pirolizy i zgazowania substancji organicznych lub mieszanin substancji zawierających składniki organiczne, w którym doprowadza się do zetknięcia substancji organicznych względnie mieszaniny zawierającej składniki organiczne z nośnikiem ciepła w reaktorze do pirolizy i poddaje się je pirolizie, znamienny tym, że substancje organiczne (4) względnie mieszaninę substancji zawierających składniki organiczne doprowadza się do zetknięcia ze stałym nośnikiem ciepła z fluidyzacyjnego reaktora (2) spalania w reaktorze (1) do pirolizy poddając je pirolizie, a substancje stałe (7) z reaktora (1) do pirolizy wprowadza się do reaktora (3) krakowania, w którym oczyszcza się wytworzony w wyniku pirolizy gaz surowy (6), zaś substancje stałe (10) z reaktora (3) do krakowania wprowadza się do fluidyzacyjnego reaktora (2) spalania i spala się z doprowadzeniem powietrza (11), przy czym materiał złoża fluidalnego z fluidyzacyjnego reaktora (2) spalania stanowi nośnik ciepła dla reaktora (1) do pirolizy.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nośnik ciepła składa się z popiołu (5) z reaktora (2) spalania.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w reaktorze (3) krakowania znajduje się katalizator.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przeprowadza się oczyszczanie z dodatkiem pary wodnej (8).
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że substancję stałą (7) z reaktora (1) do pirolizy stanowi koks pirolityczny, który stosuje się jako katalizator dla gazu surowego (6).

PL 197 047 B1
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed pirolizą z substancji organicznych (4) oddziela się (14) frakcję drobną (16).
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że oddzieloną frakcję drobną (16) doprowadza się do reaktora (2) spalania.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przez oczyszczanie gazu surowego wytwarza się gaz syntezowy (17).
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że gaz syntezowy (17) wykorzystuje się energetycznie w turbinie gazowej (23).
10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że gaz odlotowy (24) z etapu wykorzystania energetycznego w turbinie gazowej (23) doprowadza się do reaktora (2) spalania.
11. Sposób według zastrz. 8 albo 9, znamienny tym, że gaz syntezowy (17) najpierw chłodzi się i/lub oczyszcza (35).
12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że ścieki (36) z procesu chłodzenia i/lub oczyszczania (35) odparowuje się (37).
13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że pozostałość (39) z odparowania (37) doprowadza się do reaktora (2) spalania.
14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przez oczyszczanie gazu surowego (6) wytwarza się gaz syntezowy (9, 26).
15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że od gazu syntezowego (26) oddziela się (25) wodór (27).
16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że pozostający przy oddzielaniu (25) wodoru gaz ubogi (28) doprowadza się do reaktora (2) spalania.
17. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w reaktorze (2) spalania prowadzi się proces dwustopniowo.
18. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że strefę reaktora (1) do pirolizy wykorzystuje się jako reaktor krakowania.
19. Sposób według zastrz. 1 albo 14, znamienny tym, że gaz surowy (6) oczyszczony w reaktorze (3) krakowania oczyszcza się dalej w kolejnym reaktorze (32) z ziarnistym złożem katalitycznym, względnie oczyszcza się gaz surowy w reaktorze krakowania ukształtowanym jako reaktor z ziarnistym złożem katalitycznym.
20. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że gaz surowy (6) oczyszczony w reaktorze (3) krakowania oczyszcza się dalej w kolejnym reaktorze (33) z ziarnistym złożem katalitycznym, przy czym kolejny pierwszy reaktor (32) i kolejny drugi reaktor (33) aktywuje się na przemian.
21. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że kolejny pierwszy reaktor (32) i kolejny drugi reaktor (33) korzystnie regeneruje się naprzemiennie, korzystnie za pomocą gorącego gazu odlotowego (12) z reaktora (2) spalania.
22. Sposób według zastrz. 19 albo 20 albo 21, znamienny tym, że do oczyszczania gazu surowego wykorzystuje się tylko reaktor (32) lub kolejne reaktory (32, 33), przy czym w takim przypadku nie stosuje się do oczyszczania surowego gazu reaktora (3) krakowania.
23. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że katalizator dodaje się, względnie staje się on aktywny, razem z nośnikiem ciepła.
24. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że katalizator (40) dodaje się do nośnika ciepła (5).
25. Sposób według zastrz. 23 albo 24, znamienny tym, że stosuje się katalizator trwały.
26. Sposób według zastrz. 23 albo 24, znamienny tym, że stosuje się katalizator tracony.
27. Sposób pirolizy i zgazowania mieszanin substancji zawierających składniki organiczne, w którym doprowadza się do zetknięcia substancji organicznych względnie mieszaniny zawierającej składniki organiczne, z nośnikiem ciepła w reaktorze do pirolizy i poddaje się je pirolizie, znamienny tym, że substancje organiczne (4) względnie mieszaninę substancji zawierających składniki organiczne doprowadza się do zetknięcia ze stałym nośnikiem ciepła z reaktora (41) krakowania w reaktorze (1) do pirolizy i poddaje je pirolizie, a substancje stałe (10) z reaktora (1) do pirolizy wprowadza się do fluidyzacyjnego reaktora (2) spalania i spala się z doprowadzeniem powietrza (11), przy czym materiał złoża fluidalnego z fluidyzacyjnego reaktora (2) spalania stanowi nośnik ciepła dla reaktora (41) krakowania a wytworzony w wyniku pirolizy gaz surowy (6) oczyszcza się w reaktorze (41) krakowania.
28. Sposób według zastrz. 27, znamienny tym, że nośnik ciepła składa się z popiołu (5) z reaktora (2) spalania.

PL 197 047 B1
29. Sposób według zastrz. 27, znamienny tym, że w reaktorze (41) krakowania znajduje się katalizator.
30. Sposób według zastrz. 27, znamienny tym, że przeprowadza się oczyszczanie z dodatkiem pary wodnej (8).
31. Sposób według zastrz. 27, znamienny tym, że substancję stałą (7) z reaktora (1) do pirolizy stanowi koks pirolityczny, który stosuje się jako katalizator dla gazu surowego (6).
32. Sposób według zastrz. 27, znamienny tym, że przed pirolizą z substancji organicznych (4) oddziela się (14) frakcję drobną (16).
33. Sposób według zastrz. 32, znamienny tym, że oddzieloną frakcję drobną (16) doprowadza się do reaktora (2) spalania.
34. Sposób według zastrz. 27, znamienny tym, że przez oczyszczanie gazu surowego wytwarza się gaz syntezowy (17).
35. Sposób według zastrz. 34, znamienny tym, że gaz syntezowy (17) wykorzystuje się energetycznie w turbinie gazowej (23).
36. Sposób według zastrz. 35, znamienny tym, że gaz odlotowy (24) z etapu wykorzystania energetycznego w turbinie gazowej (23) doprowadza się do reaktora (2) spalania.
37. Sposób według zastrz. 34 albo 35, znamienny tym, że gaz syntezowy (17) najpierw chłodzi się i/lub oczyszcza (35).
38. Sposób według zastrz. 37, znamienny tym, że ścieki (36) z procesu chłodzenia i/lub oczyszczania (35) odparowuje się (37).
39. Sposób według zastrz. 38, znamienny tym, że pozostałość (39) z odparowania (37) doprowadza się do reaktora (2) spalania.
40. Sposób według zastrz. 27, znamienny tym, że przez oczyszczanie gazu surowego (6) wytwarza się gaz syntezowy (9, 26).
41. Sposób według zastrz. 40, znamienny tym, że od gazu syntezowego (26) oddziela się (25) wodór (27).
42. Sposób według zastrz. 41, znamienny tym, że pozostający przy oddzielaniu (25) wodoru gaz ubogi (28) doprowadza się do reaktora (2) spalania.
43. Sposób według zastrz. 27, znamienny tym, że w reaktorze (2) spalania prowadzi się proces dwustopniowo.
44. Sposób według zastrz. 27, znamienny tym, że strefę reaktora (1) do pirolizy wykorzystuje się jako reaktor krakowania.
45. Sposób według zastrz. 27, znamienny tym, że gaz surowy (6) oczyszczony w reaktorze (41) krakowania oczyszcza się dalej w kolejnym reaktorze (32) z ziarnistym złożem katalitycznym względnie oczyszcza się gaz surowy w reaktorze krakowania ukształtowanym jako reaktor z ziarnistym złożem katalitycznym.
46. Sposób według zastrz. 45, znamienny tym, że gaz surowy (6) oczyszczony w reaktorze (41) krakowania oczyszcza się dalej w kolejnym reaktorze (33) z ziarnistym złożem katalitycznym, przy czym kolejny pierwszy reaktor (32) i kolejny drugi reaktor (33) aktywuje się na przemian.
47. Sposób według zastrz. 46, znamienny tym, że kolejny pierwszy reaktor (32) i kolejny drugi reaktor (33) korzystnie regeneruje się naprzemiennie, korzystnie za pomocą gorącego gazu odlotowego (12) z reaktora (2) spalania.
48. Sposób według zastrz. 45 albo 46 albo 47, znamienny tym, że do oczyszczania gazu surowego wykorzystuje się tylko reaktor (32) lub kolejne reaktory (32, 33), przy czym w takim przypadku nie stosuje się do oczyszczania surowego gazu reaktora (41) krakowania.
49. Sposób według zastrz. 29, znamienny tym, że katalizator dodaje się, względnie staje się on aktywny, razem z nośnikiem ciepła.
50. Sposób według zastrz. 49, znamienny tym, że katalizator (40) dodaje się do nośnika ciepła (5).
51. Sposób według zastrz. 49 albo 50, znamienny tym, że stosuje się katalizator trwały.
52. Sposób według zastrz. 49 albo 50, znamienny tym, że stosuje się katalizator tracony.
53. Urządzenie do pirolizy i zgazowania substancji organicznych lub mieszanin substancji zawierających składniki organiczne z reaktorem do pirolizy, korzystnie reaktorem szybowym, do doprowadzania substancji organicznych lub mieszanin substancji zawierających składniki organiczne i nośnika ciepła, znamienne tym, że zawiera fluidyzacyjny reaktor (2) spalania i reaktor (3) krakowania, przy czym do reaktora (1) do pirolizy można doprowadzać substancje organiczne (4) względnie mieszaninę substancji i nośnik (5) ciepła z fluidyzacyjnego reaktora (2) spalania, do reaktora (3) krakowaPL 197 047 B1 nia można doprowadzać substancje stałe (7) reaktora (1) do pirolizy i wytworzony poprzez pirolizę gaz surowy, a substancje stałe (10) z reaktora (3) krakowania można wprowadzać do fluidyzacyjnego reaktora (2) spalania i spalać z doprowadzeniem powietrza, przy czym materiał złoża fluidalnego z fluidyzacyjnego reaktora (2) spalania stanowi nośnik ciepła (5) dla reaktora (1) do pirolizy.
54. Urządzenie według zastrz. 53, znamienne tym, że w reaktorze (3) krakowania znajduje się katalizator.
55. Urządzenie według zastrz. 53, znamienne tym, że zawiera sito (14) do odsiewania lub inne urządzenie oddzielające do wydzielania frakcji drobnej (16) z substancji organicznych (4).
56. Urządzenie według zastrz. 53, znamienne tym, że zawiera turbinę gazową (23) do energetycznego wykorzystania gazu syntezowego (17) z reaktora (3) krakowania.
57. Urządzenie według zastrz. 56, znamienne tym, że zawiera urządzenie oziębiające (35) do chłodzenia i/lub oczyszczania gazu syntezowego (9).
58. Urządzenie według zastrz. 57, znamienne tym, że zawiera suszarkę (37) do chłodzenia i/lub oczyszczania ścieków (36) z urządzenia oziębiającego (35).
59. Urządzenie według zastrz. 53, znamienne tym, że posiada układ oddzielający (25) wodór do oddzielania wodoru (27) z gazu syntezowego (26) z reaktora (3) krakowania.
60. Urządzenie według zastrz. 53, znamienne tym, że reaktor (2) spalania stanowi reaktor do procesu dwustopniowego.
61. Urządzenie według zastrz. 53, znamienne tym, że reaktor (1) do pirolizy, względnie reaktor szybowy, i reaktor (3) krakowania wykonane są jako jeden element konstrukcyjny, korzystnie jako reaktor pirolizy-krakowania (30).
62. Urządzenie według zastrz. 53, znamienne tym, że posiada kolejny reaktor (32) z ziarnistym złożem katalitycznym.
63. Urządzenie według zastrz. 62, znamienne tym, że posiada drugi kolejny reaktor (33) z ziarnistym złożem katalitycznym.
64. Urządzenie według zastrz. 62 albo 63, znamienne tym, że kolejny reaktor (32) względnie kolejne reaktory (32, 33) są reaktorami zastępującymi reaktor (3) krakowania.
65. Urządzenie do pirolizy i zgazowania substancji organicznych lub mieszanin substancji zawierających składniki organiczne z reaktorem do pirolizy, korzystnie reaktorem szybowym, do doprowadzania substancji organicznych lub mieszanin substancji zawierających składniki organiczne i nośnika ciepła, znamienne tym, że zawiera fluidyzacyjny reaktor (2) spalania i reaktor (41) krakowania, przy czym do reaktora (1) do pirolizy można doprowadzać substancje organiczne (4) względnie mieszaninę substancji i stały nośnik ciepła z reaktora (41) krakowania, do fluidyzacyjnego reaktora (2) spalania można doprowadzać i spalać z doprowadzeniem powietrza substancje stałe (10) z reaktora (1) do pirolizy, przy czym materiał złoża fluidalnego z fluidyzacyjnego reaktora (2) spalania stanowi nośnik ciepła dla reaktora (41) krakowania oraz do reaktora (41) krakowania można doprowadzać wytworzony poprzez pirolizę gaz surowy.
66. Urządzenie według zastrz. 65, znamienne tym, że w reaktorze (41) krakowania znajduje się katalizator.
67. Urządzenie według zastrz. 65, znamienne tym, że zawiera sito (14) do odsiewania lub inne urządzenie oddzielające do wydzielania frakcji drobnej (16) z substancji organicznych (4).
68. Urządzenie według zastrz. 65, znamienne tym, że zawiera turbinę gazową (23) do energetycznego wykorzystania gazu syntezowego (17) z reaktora (41) krakowania.
69. Urządzenie według zastrz. 68, znamienne tym, że zawiera urządzenie oziębiające (35) do chłodzenia i/lub oczyszczania gazu syntezowego (9).
70. Urządzenie według zastrz. 69, znamienne tym, że zawiera suszarkę (37) do chłodzenia i/lub oczyszczania ścieków (36) z urządzenia oziębiającego (35).
71. Urządzenie według zastrz. 65, znamienne tym, że posiada układ oddzielający (25) wodór do oddzielania wodoru (27) z gazu syntezowego (26) z reaktora (41) krakowania.
72. Urządzenie według zastrz. 65, znamienne tym, że reaktor (2) spalania stanowi reaktor do procesu dwustopniowego.
73. Urządzenie według zastrz. 65, znamienne tym, że reaktor (1) do pirolizy, względnie reaktor szybowy, i reaktor (41) krakowania wykonane są jako jeden element konstrukcyjny, korzystnie jako reaktor pirolizy-krakowania (30').
74. Urządzenie według zastrz. 65, znamienne tym, że posiada kolejny reaktor (32) z ziarnistym złożem katalitycznym.

PL 197 047 B1
75. Urządzenie według zastrz. 74, znamienne tym, że posiada drugi kolejny reaktor (33) z ziarnistym złożem katalitycznym.
76. Urządzenie według zastrz. 74 albo 75, znamienne tym, że kolejny reaktor (32) względnie kolejne reaktory (32, 33) są reaktorami zastępującymi reaktor (41) krakowania.