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.

Genom att pyrolysera kol, kolrestprodukter, petroleumrester, avfall och biomassa innan förgasningsreaktionen kan dessa olika tunga komponenter (tjära) och komplicerade komponenter (aromater) drivas av.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

Trycket i förgasningsreaktorn 1 kan styras från atmosfärstryck till mycket höga tryck (>lO0 bar).

Temperaturen i förgasningsreaktorn 1 styrs för att uppnå maximala utbyten av syntesgas S. intervallet 900- l300°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.

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.

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.

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.

Claims

10 15 20 25 30 532 7'l'l Patentkrav

1. Förfarande för framställning av syntesgas (S) från fasta kolpartiklar (C), varvid kolpartiklarna (C) erhållits genom pyrolys, att förgasning av kolpartiklarna (C) indirekt uppvärmning av kolpartiklarna processgas (P) sker genom (C) under närvaro av en i samma utrymme som kolpartiklarna (C) befinner sig i, och att den vid förgasningen alstrade syntesgasen (S) avbördas från nämnda utrymme, k ä n n e t e c k n a t av att kolpartiklarna (C) (1), strålningsvärme från i reaktorn (1) befintliga brännare (Brl- Brn). och processgasen (P) befinner sig i en reaktor och att den indirekta uppvärmningen sker medelst

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att förbränningen inuti brännarna (Brl-Brn) är separerad från förgasningsflödet.

3. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att medelst värmeväxling uppvärms processgasen (P) av den vid förgasningen alstrade syntesgasen (S), varvid uppvärmningen sker innan processgasen (P) deltar i förgasningen.

4. Anläggning för att genomföra ett förfarande för framställning av syntesgas (S) genom indirekt uppvärmning av kolpartiklar (C), varvid anläggningen innefattar en reaktor (1), k ä n n e t e c k n a d (Brl-Brn) är anordnad inuti reaktorn (1), av att åtminstone en brännare att anläggningen uppvisar organ för att tillföra kolpartiklar (C) och processgas (P) till reaktorns (l) invändiga utrymme, att den indirekta uppvärmningen sker medelst strålningsvärme från brännaren (Brl- Brn), och att anläggningen uppvisar organ för att bortföra den bildade syntesgasen (S).

5. Anläggning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att brännaren (Brl-Brn) är försedd med organ för tillförsel bränsle till ett invändigt utrymme av brännaren (Brl-Brn), och att tillförselorganet är beläget på utsidan av reaktorn (1). 10 532 711

6. Anläggning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d anslutning till brännarens (Brl-Brn) tillförselorgan är anordnad en värmeväxlare (3) (Brl-Brn) tillfört oxidationsmedel (O).

7. Anläggning enligt något av kraven 4-6, k ä n n e t e c k n a d uppvärmning av processgasen (P) är anordnad på reaktorns (1) utsida. av att i för uppvärmning av till brännaren av att en värmeväxlare (2) för och kylning av syntesgasen (S)