SE532711C3

SE532711C3 -

Info

Publication number: SE532711C3
Authority: SE
Inventors: Ljunggren Norrgardsvagen 4 A 192 69 Sollentuna Sverige Rolf
Original assignee: Cortus Ab Norrgårdsvägen 4A 192 69 Sollentuna; Rolf Ljunggren Norrgårdsvägen 4 A 192 69 Sollentuna Sverige
Publication date: 2011-06-07

Description

15 20 25 30 35 1311 bränslen. 15 20 25 30 35 1311 fuels.

Genom att pyrolysera kol, kolrestprodukter, petroleumrester, avfall och biomassa innan förgasningsreaktionen kan dessa olika tunga komponenter (tjära) och komplicerade komponenter (aromater) drivas av.By pyrolyzing coal, carbon residues, petroleum residues, waste and biomass before the gasification reaction, these various heavy components (tar) and complex components (aromatics) can be driven off.

Den nu erhållna pyrolysprodukten bestående av kondenserbara produkter och gaser kan användas som bränsle i förgasningsprocessen. I den ovan beskrivna förgasningen med understökiometriska förbränningen är pyrolysreaktionen en del av processen. Men de olika tunga komponenter (tjära) och komplicerade komponenter (aromater) är i samma reaktor som den syntesgas som önskas ur processen. Följden av detta är att hanteringen av olika tunga komponenter (tjära) och komplicerade komponenter (aromater) blir en begränsande faktor för hur effektiv förgasningsprocessen kan bli utan att fysikaliska problem som kondensering, kladdning och liknande uppstår i själva reaktorn.The now obtained pyrolysis product consisting of condensable products and gases can be used as fuel in the gasification process. In the above-described gasification with understochiometric combustion, the pyrolysis reaction is part of the process. But the different heavy components (tar) and complicated components (aromatics) are in the same reactor as the synthesis gas desired from the process. The consequence of this is that the handling of various heavy components (tar) and complicated components (aromatics) becomes a limiting factor for how efficient the gasification process can be without physical problems such as condensation, clogging and the like arising in the reactor itself.

Uppfinningens syften och särdrag Ett primärt syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa ett förfarande och en anläggning av det inledningsvis definierade slaget, varvid en viktig princip för föreliggande uppfinning är att indirekt uppvärmning används.OBJECTS AND FEATURES OF THE INVENTION A primary object of the present invention is to provide a method and a plant of the type initially defined, an important principle of the present invention being that indirect heating is used.

Ett ytterligare syfte med föreliggande uppfinning är att den indirekta uppvärmningen använder bränsle från ett tidigare pyrolyssteg av kolhaltigt material. Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning är att använda värmeväxling för att tillvarataga värmeinnehållet i vid processen framställda produkter. Åtminstone det primära syftet med föreliggande uppfinning realiseras medelst ett förfarande enligt krav 1 och en anläggning enligt krav 4. Föredragna utföringsformer av uppfinningen är definierade i de osjälvständiga patentkraven.A further object of the present invention is that the indirect heating uses fuel from a previous pyrolysis step of carbonaceous material. Yet another object of the present invention is to use heat exchange to utilize the heat content of products produced in the process. At least the primary object of the present invention is realized by a method according to claim 1 and a plant according to claim 4. Preferred embodiments of the invention are defined in the dependent claims.

Kort beskrivning av ritningarna Nedan kommer en föredragen utföringsform av uppfinningen att beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar, där: Fig. 1 visar ett flödesschema för ett föredraget förfarande 10 15 20 25 30 _35 532 F17 3 enligt föreliggande uppfinning, varvid nämnda schema även schematiskt visar enheter vilka bildar en anläggning för att genomföra förfarandet.Brief Description of the Drawings Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows a flow chart of a preferred method of the present invention, said diagram also schematically showing entities which form a plant to carry out the procedure.

Detaljerad beskrivning av en föredragen utföringsform av uppfinningen I Fig. 1 visas schematiskt ett antal enheter vilka bildar anläggningen för att genomföra förfarandet. Ledningarna, rören etc. vilka sammankopplar anläggningens enheter beskrivs eller visas inte i detalj. Ledningarna, rören etc. är lämpligt utformade för att fullgöra sin funktion, dvs. att transportera gaser och fasta ämnen mellan anläggningens enheter.Detailed Description of a Preferred Embodiment of the Invention Fig. 1 schematically shows a number of units which form the plant for carrying out the method. The lines, pipes, etc. that connect the system's units are not described or shown in detail. The pipes, pipes, etc. are suitably designed to fulfill their function, ie. to transport gases and solids between the plant's units.

I Fig. 1 visas en indirekt värmd förgasningsreaktor 1 som normalt är en keramiskt infodrad reaktor. Fasta kolpartiklar C tillförs reaktorn tillsammans med processgasen P. Kolpartiklarna C kommer från en pyrolys som föregått förgasningen. Storleken på kolpartiklarna C är företrädesvis tillräckligt för att kunna bäras av ingående gasström med processgas P in i reaktorn. Processgasen P kan vara ånga eller återvunnen och renad avgas A från förbränningssteget. Om processgasen P är återvunnen avgas A kan den innehålla både vattenånga (H20) och koldioxid (C02). Processgasen P förvärms av värme som utvinns ur utgående syntesgas S i värmeväxlare 2.Fig. 1 shows an indirectly heated gasification reactor 1 which is normally a ceramic lined reactor. Solid carbon particles C are fed to the reactor together with the process gas P. The carbon particles C come from a pyrolysis which preceded the gasification. The size of the carbon particles C is preferably sufficient to be able to be carried by incoming gas stream with process gas P into the reactor. The process gas P can be steam or recovered and purified exhaust gas A from the combustion stage. If the process gas P is recycled exhaust gas A, it can contain both water vapor (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2). The process gas P is preheated by heat extracted from the outgoing synthesis gas S in the heat exchanger 2.

Reaktionen som sker i förgasningsreaktor 1 är att kolet C reducerar innehållet i processgasen P (H20 och C02) till syntesgas S (H2 och CO), vilken reduktion förbrukar den värme som tillförs processen genom brännare Br 1 till Br n.The reaction that takes place in gasification reactor 1 is that the carbon C reduces the content of the process gas P (H 2 O and CO 2) to synthesis gas S (H 2 and CO), which reduction consumes the heat supplied to the process by burners Br 1 to Br n.

Förgasningsreaktor 1 värms indirekt av brännare Br 1 till Br n (där n betecknar det för förgasningsreaktorn 1 nödvändiga antal brännare). Värme tillförs förgasningsreaktionen genom strålning från Br 1 till Br n där förbränningen sker inuti strålningstuber, dvs. separerat från förgasningsflödet. Inget direkt gasutbyte sker i förgasningsreaktorn 1 mellan Br 1 till Br n och processgas P eller dess reaktionsprodukter.Gasification reactor 1 is heated indirectly by burner Br 1 to Br n (where n denotes the number of burners required for the gasification reactor 1). Heat is supplied to the gasification reaction by radiation from Br 1 to Br n where the combustion takes place inside radiation tubes, ie. separated from the gasification stream. No direct gas exchange takes place in the gasification reactor 1 between Br 1 to Br n and process gas P or its reaction products.

Brännare Br 1 till Br n tillförs bränsle F från företrädesvis ett tidigare pyrolyssteg av det kolhaltiga materialet. Oxidationsmedel O i form av luft, syrgasberikad luft eller ren syrgas tillförs förbränningen. Värmeväxlare 3 utvinner värmet ur utgående avgaser A och förvärmer ingående 10 15 20 25 30 35 532 ?11 4 oxidationsmedel O. Avgaserna A går till rökgasreningen där krav på emissioner för processen tillgodoses med cykloner, katalytisk rening, filter (elektriskt eller textil) och skrubber allt efter behov utifrån ingående kolhaltigt material.Burners Br 1 to Br n are supplied with fuel F from preferably a previous pyrolysis step of the carbonaceous material. Oxidizing agent O in the form of air, oxygen-enriched air or pure oxygen is added to the combustion. Heat exchanger 3 extracts the heat from outgoing exhaust gases A and preheats incoming 10 15 20 25 30 35 532? 11 4 oxidizing agent O. The exhaust gases A go to the flue gas purification where emissions requirements for the process are met with cyclones, catalytic purification, filters (electric or textile) and scrubbers as required based on the constituent carbonaceous material.

Kolet C kommer från ett tidigare pyrolyssteg och innehåller rester av aska. Genom att styra temperaturen i förgasningsreaktor l till över smälttemperaturen för askan kan den företrädesvis avlägsnas i flytande form som slagg Sl.Carbon C comes from an earlier pyrolysis step and contains residues of ash. By controlling the temperature in the gasification reactor 1 to above the melting temperature of the ash, it can preferably be removed in liquid form as slag S1.

Utgående syntesgas S kan användas som energigas till förbränningsändamål eller som bas för vidare förädling till flytande bränslen (Fischer Tropsch för typiska fordonsbränslen, metanolframställning eller liknande).Outgoing synthesis gas S can be used as energy gas for combustion purposes or as a base for further processing into liquid fuels (Fischer Tropsch for typical vehicle fuels, methanol production or the like).

Trycket i förgasningsreaktorn 1 kan styras från atmosfärstryck till mycket höga tryck (>lO0 bar).The pressure in the gasification reactor 1 can be controlled from atmospheric pressure to very high pressures (> 100 bar).

Temperaturen i förgasningsreaktorn 1 styrs för att uppnå maximala utbyten av syntesgas S. intervallet 900- l300°C.The temperature in the gasification reactor 1 is controlled to achieve maximum yields of synthesis gas S. in the range 900-1200 ° C.

Ett typiskt värde ligger inom Den indirekta värmningen av processgasen P och kolet C kan också ske i ett rörsystem inuti en reaktor där förbränningen sker i en sådan reaktor och rörsystemet i detta fall blir förgasningsreaktorn 1 närmast att jämföra med en panna men vid åtskilligt högre temperatur.A typical value is within The indirect heating of the process gas P and the carbon C can also take place in a pipe system inside a reactor where the combustion takes place in such a reactor and the pipe system in this case becomes the gasification reactor 1 closest to a boiler but at a much higher temperature.

Geometrin för förgasningsreaktorn l styrs utifrån behov av reaktionstid i förgasningsprocessen vilket i sin tur styrs av vald temperatur. Geometrin kan vara rotationssymmetrisk i rörform där en mycket kompakt förgasningsprocess kan uppnås till en mer volyminöst utförande liknande en panna och då utan krav på att vara rotationssymmetrisk. Storleken på reaktorn kan designas från en liten skala till en mycket stor industriell skala.The geometry of the gasification reactor 1 is controlled based on the need for reaction time in the gasification process, which in turn is controlled by the selected temperature. The geometry can be rotationally symmetrical in tubular form where a very compact gasification process can be achieved to a more voluminous design similar to a boiler and then without the requirement to be rotationally symmetrical. The size of the reactor can be designed from a small scale to a very large industrial scale.

Syntesgasen S (H2 och CO) från förgasningsreaktorn 1 kommer att innehålla upp till 50% vätgas och resten kolmonoxid beroende på sammansättningen av ingående processgas P.The synthesis gas S (H2 and CO) from the gasification reactor 1 will contain up to 50% hydrogen gas and the remainder carbon monoxide depending on the composition of process gas P.

Den termiska verkningsgraden för en indirekt värmd förgasningsreaktor kommer att bli mycket hög och inkluderande föregående pyrolyssteg och tillkommande torkning kan upp till 80% termisk verkningsgrad nås för hela systemet.The thermal efficiency of an indirectly heated gasification reactor will be very high and including previous pyrolysis steps and additional drying, up to 80% thermal efficiency can be achieved for the entire system.

Claims

10 15 20 25 30 532 7'l'l Patent claim

A process for producing synthesis gas (S) from solid carbon particles (C), wherein the carbon particles (C) are obtained by pyrolysis, that gasification of the carbon particles (C) indirectly heating the carbon particles process gas (P) takes place by (C) in the presence of a in the same space as the carbon particles (C) are located in, and that the synthesis gas (S) generated during the gasification is discharged from said space, characterized in that the carbon particles (C) (1) radiate heat from burners present in the reactor (1). Brl- Brn). and the process gas (P) is located in a reactor and that the indirect heating takes place by means of

Process according to Claim 1, characterized in that the combustion inside the burners (Brl-Brn) is separated from the gasification stream.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the process gas (P) is heated by means of heat exchange of the synthesis gas (S) generated during the gasification, the heating taking place before the process gas (P) participates in the gasification.

Plant for carrying out a process for the production of synthesis gas (S) by indirect heating of carbon particles (C), the plant comprising a reactor (1), characterized (Brl-Brn) is arranged inside the reactor (1), of that at least one burner that the plant has means for supplying carbon particles (C) and process gas (P) to the interior space of the reactor (1), that the indirect heating takes place by means of radiant heat from the burner (Brl-Brn), and that the plant has means for remove the synthesis gas formed (S).

Plant according to claim 4, characterized in that the burner (Brl-Brn) is provided with means for supplying fuel to an internal space of the burner (Brl-Brn), and that the supply means is located on the outside of the reactor (1). 10 532 711

Plant according to claim 5, characterized in that a connection to the burner (Brl-Brn) supply means is provided with a heat exchanger (3) (Brl-Brn) supplied with oxidizing agent (O).

Plant according to one of Claims 4 to 6, characterized in that the heating of the process gas (P) is arranged on the outside of the reactor (1). of that in for heating of to the burner that a heat exchanger (2) for and cooling of the synthesis gas (S)