WO1999025790A1 - Verfahren zur herstellung von synthesegas oder flüssigen kohlenwasserstoffen aus nachwachsenden, zellulosehaltigen roh- oder abfallstoffen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von synthesegas oder flüssigen kohlenwasserstoffen aus nachwachsenden, zellulosehaltigen roh- oder abfallstoffen Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a process for producing synthesis gas from renewable, cellulose-containing raw materials or waste materials, which is particularly suitable for subsequent combustion in internal combustion engines due to its consistency.
  • Waste wood is particularly suitable as a starting material for the production of the synthesis gas, with any contaminants contained in the wood, e.g. Wood preservatives, through the process management pose no problems for the environment.
  • the waste wood that arises during demolition of buildings is particularly problematic and very often it has to be disposed of in special landfills at a correspondingly high cost. Because of the relatively low density of the waste wood obtained, a correspondingly high space requirement also occurs, so that possibilities should be found in order to be able to dispose of and waste waste wood with relatively little financial outlay.
  • the Noell conversion process in which a firing material, which may also contain waste and coal components, pyrolyses and the pyrolysis gas formed is mobilized with the pyrolysis coke also formed in this process with nitrogen from an air liquefaction plant and in a pressure vessel with pure oxygen , which also comes from the air separation plant, is gasified.
  • This process can convert very large quantities of waste containing organic substances into synthesis gas at high temperatures.
  • this requires a very high outlay in terms of plant technology and very large amounts of substances to be gasified in order to achieve a reasonably economical operation of such a plant.
  • a high logistic effort and correspondingly high transport costs are necessary for the supply of the substances to be gasified.
  • DE 44 39 341 A1 discloses a process for the thermal utilization of wood with or without contamination by pyrolysis and gasification of the pyrolysis products, in which pyrolysis is a movable heat exchanger, namely one which melts at a temperature higher than the pyrolysis temperature and lower than the gasification temperature is added.
  • a heat exchanger can be, for example, bone carbon, a sintered product produced therefrom, poorly water-soluble mineral residues from thermal wood processing or carbonates of calcium or magnesium.
  • the object of the invention is to create a possibility of producing liquid hydrocarbons or a high-quality synthesis gas from cellulose-containing, renewable raw materials or waste materials, the consistency of which is suitable for combustion in internal combustion engines and in which contaminated cellulose-containing substances, such as waste wood, are also suitable. can be used.
  • the procedure according to the invention is such that the cellulose-containing raw materials or waste materials to be gasified are mechanically comminuted and subsequently, but preferably simultaneously, soaked with an inorganic alkali salt solution during the comminution.
  • the substances pretreated in this way can then be temporarily stored, for example in a silo, since the risk of fire is eliminated by soaking with the salt solution, and a buffer can be created for the subsequent thermal treatment.
  • the cellulose-containing soaked in saline Substances then get into a conveyor device, which is a screw conveyor in the preferred form, and are heated there to a temperature of at least 250 ° C. and preferably up to about 300 ° C. and can be conveyed towards a burner at the same time.
  • the conveying device is heated via its outer lateral surfaces, hot gases, for example, which are guided along the conveying device against the conveying direction, can be used for this purpose. Waste heat is advantageously used to heat the conveyor. It is thus possible for the synthesis gas produced by the method to be burned in internal combustion engines and for the exhaust gas to be used for the heating of the conveying device, so that the energy balance of the entire process is improved.
  • the heating creates a foam-like, carbon-containing substance that is relatively porous and stiff.
  • This can then be finely ground in the conveyor, for example using a screw, and should be comminuted to a grain size of 10 to 100 ⁇ m.
  • the material obtained in this way can be well mobilized and partially burned in a burner in a flame with the supply of preheated air, the gases which are formed during the heat treatment in the conveying device of course also being passed through the burner.
  • a synthesis gas which also contains carbon monoxide, hydrogen and hydrocarbons.
  • This synthesis gas is withdrawn from the burner chamber and cooled and cleaned in a subsequent gas wash.
  • At least one component of the gas scrubbing should be a squeeze with which the residual water contained in the synthesis gas condenses, salts such as K 2 C0 3 , KHC0 3 are dissolved and the solid residual particles are separated off.
  • the Quentsche should preferably be one
  • Blast cooling of the synthesis gas can be carried out in order to counteract possible formation of dioxins.
  • renewable materials can be used in addition to the previously mentioned woods.
  • Products and by-products from agriculture and forestry such as straw, brushwood, cut waste, faeces, fruit casings and bark, can be used.
  • Waste from the woodworking industry and other branches of industry such as waste, residues from biological processes (yeast, leaching (lignosulfonic acid)), sewage sludge and green waste, waste paper and cardboard can also be used.
  • the cellulosic substances to be gasified must first be classified and mechanically crushed in order to remove hazardous substances for the process and certain system components and to ensure a relatively even size distribution.
  • the comminution is advantageously carried out in several stages, with a first coarse comminution using a crusher with slow speed Quentschwalzen is carried out and so once the noise and dust emission is reduced and it is possible to sieve fine mineral ingredients without unnecessarily containing many organic admixtures in the screened material and this part is easily deposited.
  • a sorting belt can be arranged before a second finer re-shredding in order to remove coarse residues, e.g. Manually remove non-ferrous metals or other inorganic components. Before or afterwards, the magnetic iron content that may be present can be automatically removed with a magnetic separator.
  • the second comminution stage advantageously uses hammer mills, as already mentioned, the inorganic alkali salt solution can be impregnated at the same time, the dust emission being reduced and the risk of a dust explosion being reduced. At the same time, a uniform mixing of the substance to be gasified with the soaking liquid is achieved.
  • a solution of potassium carbonate and / or potassium hydrogen carbonate has proven to be particularly favorable as a liquid for soaking.
  • the concentration of the salts should be at least 25%. However, the cheapest is a cold saturated solution, which is added in a ratio between 300 and 500 ml per kg of substance to be gasified.
  • the cellulose-containing fabric pretreated in this way is non-flammable without additional heat supply and can be safely used from a fire protection point of view be stored.
  • a grain size between 10 and 50 mm, preferably 30 mm, should be maintained during the fine comminution, the free-flowing properties of the various cellulose-containing substances and their impregnation capacity, i.e. the absorption capacity for the saline solution should be taken into account.
  • the first chemical conversions and digestions begin at room temperatures.
  • the gasification material pretreated and comminuted in this way which can also be a mixture of different cellulose-containing substances, is then placed in a heated conveying device, in which the transport in the direction of subsequent combustion takes place with the aid of a screw conveyor.
  • the conveyor check also ensures that complete filling is achieved across the entire free cross-section in the conveyor and thus good heat transfer.
  • the conveyor is heated in countercurrent to the direction of conveyance. At temperatures up to approx. 130, which can be reached shortly after entering the conveyor, saponification of resin acids, which are a problem in conventional thermal processes, occurs in resinates, swelling by solvation of the hydroxyl groups, especially in the Intermicellar spaces.
  • Shorter-chain polysaccharides dissolve in alkaline media and partially condense in the cellulose characterized by the higher degree of polymerization (cleavage of acetyl groups and partly uronic acid groups from hardwood xylans or nail wood glucomannans, which bind to polysaccharides of glucose chains can be attached).
  • hemicelluloses Shorter-chain polysaccharides
  • cleavage of acetyl groups and partly uronic acid groups from hardwood xylans or nail wood glucomannans which bind to polysaccharides of glucose chains can be attached.
  • alkali lignin with increased solubility.
  • Polysaccharides are degraded alkaline, whereby the known peeling reaction, which is described, for example, in the Lexicon of Wood Technology, VEB subuchverlag Leipzig, 1988, takes place.
  • Salts of saccharic acid and salts of lactic acid (lactones) and salts of formic acid (For iade) are formed.
  • Contamination such as Wood preservatives can influence such reactions, whereby particular attention must be paid to the reduction of the terminal aldehyde group to the alcohol group or the oxidation of this group to the carboxyl group.
  • the solid material foams to a sticky foam, which becomes stiff immediately after this reaction has ended.
  • the formation of this foam-like substance is due to the rapid gas development, the high heat transfer, the closure of the fibril spaces, caused by partially depolymerized polysaccharides, salts and others.
  • the resulting foam can then preferably be finely ground in the conveyor with the screw, so that a fine dust is obtained. The force required for this is very small because the foam has a relatively low strength.
  • the foam-like substance formed contains not only pure carbon but also organometallic compounds, such as Carbides or acetylides. It is readily soluble in water and, owing to its high carbon content, can be converted into other, in some cases liquid, hydrocarbon compounds, using known synthesis processes, if necessary with additional energy, which in turn can be used to synthesize other compounds. In this way, heat (e.g. steam) or even with an internal combustion engine with a connected generator of electrical energy can be generated. In addition to energy, pure hydrogen or at least one hydrogen-containing compound can be added in the synthesis.
  • organometallic compounds such as Carbides or acetylides. It is readily soluble in water and, owing to its high carbon content, can be converted into other, in some cases liquid, hydrocarbon compounds, using known synthesis processes, if necessary with additional energy, which in turn can be used to synthesize other compounds. In this way, heat (e.g. steam) or even with an internal combustion engine with a connected generator of electrical energy can be generated. In
  • the gases formed contain a high proportion of carbon dioxide from the ethanoic acid-potassium acteate reaction as well as gaseous methanol from the lignin decomposition (from methoxyl groups).
  • the gases formed after coking are essentially free of higher hydrocarbons, such as the undesired tars.
  • the temperatures are around 300 ° C. and do not necessarily have to be brought to a higher temperature range, which would be associated with a considerably higher outlay, since the heat capacity of carbon also increases with increasing temperature and the waste heat which is preferably used for heating the conveyor device would then have to be additionally heated.
  • the gases formed by the temperature treatment in the conveying device which are enriched with water vapor and carbon dioxide, are subsequently fed to an almost complete combustion, an intensive mixing with preheated air to be supplied being favorable.
  • the gasification air can advantageously be preheated with simultaneous cooling of the raw gas obtained in the gasification in a countercurrent process (regenerative) by heat transfer.
  • Flame jet of the burner mobilized carbon powder which has a maximum reaction surface because of the small grain sizes, the combustion gases are reduced and a combustible fraction consisting of carbon monoxide, hydrogen and combustible hydrocarbons can be obtained in the raw gas.
  • a combustible fraction consisting of carbon monoxide, hydrogen and combustible hydrocarbons can be obtained in the raw gas.
  • the already mentioned relatively high reaction surface of the carbon means that the endothermic reductions take place at temperatures up to about 600 ° C. run and a very good heat utilization can be achieved.
  • the previously formed salts (formates, acetates, etc.) and soaps (resinates, etc.) can be converted into lower hydrocarbons and inorganic constituents.
  • the energy content of the synthesis gas generated can be increased to above 5000 kJ / Nm 3 (standard cubic meters).
  • the raw gas thus obtained is almost tar-free.
  • the expense required for the separation of tar fractions in most known pyrolysis processes can be eliminated with the invention.
  • the synthesis gas which has been largely freed from solid particles and incombustible components after washing, can then be in one
  • Internal combustion engine such as a gasoline or diesel engine can be used easily and electrical energy can be generated in connection with a generator.
  • the potassium carbonate (intermediate stages K 2 0, KOH) also contained in the raw gas serves on the one hand as a sorbent and on the other hand leads to a reduction in the proportion of carbon dioxide in the raw gas obtained and consequently the calorific value of the gas can be increased accordingly. Due to the sorption behavior of the potassium carbonate in the gas space, agglomerates form which can be washed out much better than fine particles.
  • the Quentsche to be used for gas cleaning and cooling of the hot raw gas preferably leads to the condensation of the residual water, to the solution of salts (K 2 C0 3 / KHC0 3 ) and the solid particles can be taken up by the wall film in the Quentsche and at least partially dissolved.
  • the contaminated water from the Quentsche can be reused after the separation of the insoluble constituents, for example by decanting or by means of a cyclone as an impregnating liquid. Since almost all of the introduced amount of potassium carbonate or potassium hydrogen carbonate is contained in the squeeze water, only a small additional addition of these alkali salts is required when the comminuted cellulosic substances are soaked in a continuous operation of the process according to the invention.
  • the remaining carbon particles predominantly occur in the washing liquid in colloidal form and can be used further after the already described separation of the insoluble minerals or can be returned to the process.
  • the pre-cleaned raw gas can then be further cleaned by centrifugal force cleaning in a venturi scrubber in which the pre-cleaned squeeze water can also be used and, if necessary, a bag filter connected downstream of it. In this manner and the particle content of the purified synthesis gas can be kept below 2 mg / nm 3 .
  • FIG. 1 shows the schematic sequence of the method according to the invention in various stages for the gasification of residual and waste wood
  • FIG. 2 shows the schematic structure of a plant for carrying out the method according to the invention, with which the chemical energy contained in the synthesis gas generated with a generator in Electrical energy can be converted.
  • Recycling of residual and waste wood is shown as an example in a block diagram.
  • the synthesis gas obtained is used in a gas engine that drives a generator to generate electrical energy.
  • FIG. 2 The construction of a corresponding system for carrying out the method according to the invention is illustrated in FIG. 2.
  • the waste or residual wood to be used is shredded in two stages 1 and 2, a preferred edge length of approximately 30 mm to be achieved.
  • a cold-saturated potassium carbonate is simultaneously nat, potassium hydrogen carbonate solution or a mixture thereof sprayed on by means of nozzles 3 and the wood or possibly other cellulose-containing substances soaked.
  • Pretreated in this way can be safely stored in a fuel silo 4, which serves as a buffer for the subsequent thermal treatment.
  • the moist pretreated material is fed from the fuel silo 4 into a screw conveyor 6 driven by a motor 5. It should be ensured that the free cross section in the screw conveyor 6 is filled.
  • the screw conveyor 6 is heated from the outside.
  • the exhaust gas from a gas motor 10 is used for heating and is conducted via line 12 against the conveying direction of the screw conveyor 6, so that heating takes place according to the countercurrent principle and the highest temperatures above 260 ° C. are reached at the end of the screw conveyor 6 .
  • the solid material formed at the end of the screw conveyor 6 consists for the most part of a stiff, foamy carbon-containing material which is finely ground with the screw.
  • the finely ground carbon is passed together with the gases formed through the burner 7, in the flame of which the combustible gases and part of the very reactive
  • Dust can be burned.
  • the combustion temperature is sufficient to use the unburned carbon strongly mobilized by the flame as a reducing agent and to allow the well-known water gas and Boudouard processes to take place in the burner chamber 8, since of course water vapor and carbon dioxide are also formed during the combustion.
  • the burner chamber 8 is also cooled in countercurrent from the outside with air supplied from the environment, heated in the process and fed to the burner 7 via line 13 as preheated combustion air.
  • the air cooling of the burner chamber 8 should preferably be regulated in order to ensure optimal temperature cold conditions for the synthesis gas formation.
  • the extracted raw gas which in addition to the combustible components also contains carbon dioxide and other solid impurities, is fed to a gas scrubber 9.
  • a gas scrubber 9 In a quench, shock cooling and a first rough cleaning of the raw gas take place, from which the largest part is obtained in further cleaning steps, for example by means of a venturi scrubber and filters solid impurities are removed and the gas, which has been cleaned in this way and largely free of carbon dioxide, can be fed to the gas engine 10.
  • the water obtained in the gas scrubber 9 can be used again after the solid components have been separated off via the line 14 through the spray device 3 to soak the shredded wood, since it has a high content of the required potassium carbonate and potassium hydrogen carbonate.
  • the separated ash is contaminated with approx. 25% heavy metal, which is mostly chemically bound. This high proportion offers the possibility of performing recovery using known methods.
  • the amount of ash is around 10 g per kWh of electrical energy generated, so that the small amounts could also be disposed of in special landfills.
  • the eluate behavior can be further improved by sulfidation (H 2 S).
  • the composition of the synthesis gas and consequently also the calorific value can fluctuate, it makes sense to regulate the amount of combustion air fed into the gas engine 10 in order to maintain an optimal gas / combustion air ratio.
  • a compressor 17 is arranged for the transport of the synthesis gas to the gas engine 10.
  • the electrical energy generated with the generator 11 can then be fed into existing networks or used as an isolated solution with the known advantages of power / heat coupling.
  • a system such as that shown in FIG. 2 can also be designed in a relatively small version for small capacities, so that a small feed area with correspondingly smaller transport routes is sufficient.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von flüssigen Kohlenwasserstoffen oder Synthesegas aus nachwachsenden, zellulosehaltigen Roh- oder Abfallstoffen, das insbesondere durch seine Konsistenz für eine nachfolgende Verbrennung in Verbrennungskraftmaschinen geeignet ist. Dabei sollen auch kontaminierte zellulosehaltige Stoffe, wie Abfallholz, verwertet werden können. Die zellulosehaltigen Stoffe werden zerkleinert und mit einer anorganischen Alkalisalzlösung getränkt und in eine beheizte Fördereinrichtung gebracht. Bei der Förderung werden sie auf eine Temperatur bis mindestens 250 °C erwärmt und es wird ein sich bei der Erwärmung gebildeter schaumartiger, Kohlenstoff enthaltender Stoff erhalten.

Description

Verfahren zur Herstellung von Synthesegas oder flüssigen Kohlenwasserstoffen aus nachwachsenden, zellulosehaltigen Roh- oder Abfallstoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas aus nachwachsenden, zellulosehaltigen Roh- oder Abfallstoffen, das insbesondere durch seine Konsistenz für eine nachfolgende Verbrennung in Verbrennungskraftmaschinen geeignet ist. Dabei ist besonders Abfallholz als Ausgangsstoff für die Herstellung des Synthesgases geeignet, wobei gegebenenfalls im Holz enthaltene Kontaminationen, z.B. Holzschutzmittel , durch die Verfahrensführung keine Probleme für die Umwelt darstellen. Gegenwärtig ist insbesondere das bei Abbrucharbeiten von Gebäuden anfallende Abfallholz problematisch und es muß sehr häufig auf Sonderdeponien, mit entsprechend hohem Kostenaufwand entsorgt werden. Wegen der relativ geringen Dichte des angefallenen Abfallholzes tritt auch ein entsprechend hoher Raumbedarf auf, so daß Möglichkeiten gefunden werden sollten, um anfallendes Abfallholz mit relativ geringem finanziellen Aufwand entsorgen und sogar nutzen zu können.
Eine Möglichkeit hierzu besteht in der seit langem bekannten HolzVergasung, bei der durch Pyrolyse ein Gas erhalten werden kann, das mit seinem Energiegehalt auch in Verbrennungskraftmaschinen verwendet werden kann. Die bisher verwendeten Gegen- bzw. Gleichstromvergasungsverfahren haben jedoch den Nachteil, daß das erhaltene Pyrolysegas insbesondere durch Teere und andere Stoffe stark verunreinigt ist, so daß eine Verbrennung in Verbrennungskraftmaschinen erst nach einer aufwendigen und kostenintensiven Reinigung möglich wird. Ein weiteres Problem, das bei diesen bekannten Verfahren nicht oder nur unbefriedigend gelöst ist, ist die Dioxinbildung, die zu einer be- trächtlichen Belastung der Umwelt führen kann.
Außerdem ist das Noell-Konversionsverfahren bekannt, bei dem ein Brenngut, das auch Müll- und Kohlebestandteile enthalten kann, pyrolysiert und das gebil- dete Pyrolysegas mit dem ebenfalls in diesem Prozeß gebildeten Pyrolysekoks mit Stickstoff aus einer Luftverflüssigungsanlage mobilisiert und in einem Druckbehälter mit reinem Sauerstoff, der ebenfalls aus der Luftzerlegungsanlage stammt, vergast wird. Mit diesem Verfahren können sehr große Mengen an organische Stoffe enthaltendem Abfall, bei hohen Temperaturen in Synthesegas umgewandelt werden. Hierfür ist jedoch ein sehr hoher anlagentechnischer Aufwand und sehr große Mengen an zu vergasenden Stoffen er- forderlich, um einen halbwegs wirtschaftlichen Betrieb einer solchen Anlage zu erreichen. Für die Zuführung der zu vergasenden Stoffe ist ein hoher Logistikaufwand und entsprechend hohe Transportkosten erforderlich.
Da aber zellulosehaltige Stoffe eine relativ geringe Dichte aufweisen, ist das erforderliche Transportvolumen entsprechend hoch, so daß ein Betrieb des No- ell-Konversionsverfahrens allein mit zellulosehalti- gen Ausgangsstoffen relativ uneffektiv ist. Außerdem ist in DE 44 39 341 AI ein Verfahren zur thermischen Verwertung von Holz mit oder ohne Kontaminationen durch Pyrolyse und Vergasung der Pyrolyseprodukte bekannt, bei dem der Pyrolyse ein bewegli- eher Wärmeübertrager, nämlich ein solcher, der bei einer Temperatur schmilzt, die höher als die Pyrolysetemperatur und niedriger als die Vergasungstemperatur liegt, zugegeben wird. Ein solcher Wärmeübertrager kann nach der dort beschriebenen Lehre, bei- spielsweise Knochenkohle, ein daraus hergestelltes gesintertes Produkt, schlecht wasserlösliche mineralische Reststoffe der thermischen HolzVerarbeitung oder Karbonate des Kalzium oder Magnesium sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu schaffen, aus zellulosehaltigen, nachwachsenden Rohoder Abfallstoffen flüssige Kohlenwasserstoffe oder ein qualitativ hochwertiges Synthesegas herzustellen, das in seiner Konsistenz zur Verbrennung in Verbren- nungskraft aschinen geeignet ist und in dem auch kontaminierte zellulosehaltige Stoffe, wie Abfallholz, verwertet werden können.
Erfindungsgemäß wird dabei so verfahren, daß die zu vergasenden zellulosehaltigen Roh- oder Abfallstoffe mechanisch zerkleinert und nach, bevorzugt jedoch gleichzeitig bei der Zerkleinerung mit einer anorganischen Alkalisalzlösung getränkt werden. Die so vorbehandelten Stoffe können dann ohne weiteres, bei- spielsweise in einem Silo zwischengelagert werden, da durch das Tränken mit der Salzlösung die Brandgefahr beseitigt ist und es kann so ein Puffer für die nachfolgende thermische Behandlung geschaffen werden.
Die mit der Salzlösung getränkten zellulosehaltigen Stoffe gelangen dann in eine Fördereinrichtung, die in bevorzugter Form ein Schneckenförderer ist und werden dort bis zu einer Temperatur von mindestens 250 °C und bevorzugt bis ca. 300° C erwärmt und kön- nen gleichzeitig in Richtung auf einen Brenner gefördert werden. Die Erwärmung der Fördereinrichtung erfolgt über deren äußere Mantelflächen, wobei hierfür als Wärmeüberträger z.B. heiße Gase, die entlang der Fördereinrichtung gegen die Förderrichtung geführt sind, verwendet werden können. Zur Erwärmung der Fördereinrichtung wird günstigerweise Abwärme genutzt. So ist es möglich, daß das mit dem Verfahren hergestellte Synthesegas in Verbrennungskraftmaschinen verbrannt wird und deren Abgase für die Erwärmung die Fördereinrichtung auszunutzen, so daß die Energiebilanz des gesamten Prozesses verbessert wird.
Während der Förderung und Erwärmung laufen verschiedene Prozesse und chemische Umwandlungen ab, auf die nachfolgend noch einzugehen sein wird.
Werden Temperaturen oberhalb 200° C erreicht, bildet sich durch die Erwärmung ein schaumartiger, Kohlenstoff enthaltender Stoff, der relativ porös und steif ist. Dieser kann dann in der Fördereinrichtung, z.B. mit der Schnecke fein zermahlen werden, wobei er bis auf eine Körnung von 10 bis 100 μm zerkleinert werden sollte. Mit dieser Körnung kann der so erhaltene Stoff gut mobilisiert und in einem Brenner in einer Flamme unter Zuführung von vorgewärmter Luft teilweise verbrannt werden, wobei selbstverständlich die bei der Wärmebehandlung in der Fördereinrichtung gebildeten Gase ebenfalls durch den Brenner geführt werden.
Im Anschluß an die Verbrennung erfolgt in der Bren- nerkammer eine Reduktion und es wird ein Synthesegas, das auch Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Kohlenwasserstoffe enthält, gebildet. Dieses Synthesegas wird aus der Brennerkammer abgezogen und in einer sich an- schließenden Gaswäsche gekühlt und gereinigt. Dabei sollte zumindestens eine Komponente der Gaswäsche eine Quentsche sein, mit der das im Synthesegas enthaltene Restwasser kondensiert, Salze, wie z.B. K2C03, KHC03 gelöst und die festen Restpartikel abgeschieden werden. Mit der Quentsche sollte vorzugsweise eine
Schockkühlung des Synthesegases durchgeführt werden, um einer möglichen Dioxinbildung entgegen zu wirken.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können die ver- schiedensten nachwachsenden Stoffen neben den bereits genannten Holzen genutzt werden. So können Produkte und Nebenprodukte der Land- und Forstwirtschaft, wie Stroh, Reisig, Schlagabraum, Fäkalien, Fruchthüllen und Rinden eingesetzt werden. Auch Abfälle aus der holzverarbeitenden Industrie und anderen Industriezweigen, wie Verschnitte, Rückstände aus biologischen Prozessen (Hefen, Ablaugen (Lignosulfonsäure) ) , Klärschlamm und Grünabfälle, Altpapier und Kartonagen können verwertet werden.
Die zu vergasenden zellulosehaltigen Stoffe müssen zunächst klassiert und mechanisch zerkleinert werden, um einmal für das Verfahren und bestimmte Anlagenkomponenten gefährliche Inhaltsstoffe zu entfernen und eine relativ gleichmäßige Größenverteilung zu sichern.
Dabei erfolgt die Zerkleinerung günstigerweise in mehreren Stufen, wobei eine erste Grobzerkleinerung, die mit einem Brecher mit langsam laufenden Quentschwalzen durchgeführt wird und so einmal die Lärm- und Staubemission verringert und es dabei möglich ist, feine mineralische Inhaltsstoffe auszusieben, ohne daß in dem ausgesiebten Gut unnötig viele organische Beimengungen enthalten sind und dieser Teil problemlos deponierbar ist.
Vor einer zweiten feineren Nachzerkleinerung kann ein Sortierband angeordnet werden, um grobe verbliebene Verunreinigungen, z.B. Nichteisenmetalle oder andere anorganische Komponenten manuell zu entfernen. Davor oder danach kann mit einem Magnetabscheider der gegebenenfalls enthaltene Anteil an Eisenmetallen automatisch entfernt werden.
Die zweite Zerkleinerungsstufe verwendet günstigerweise Hammermühlen, wie bereits erwähnt, kann hierbei gleichzeitig das Tränken der anorganischen Alkalisalzlösung erfolgen, wobei die Staubemission verrin- gert und die Gefahr einer Staubexplosion herabgesetzt werden kann. Gleichzeitig wird eine gleichmäßige Durchmischung von zu vergasendem Stoff mit der Tränkflüssigkeit erreicht.
Als Flüssigkeit zum Tränken hat sich als besonders günstig eine Lösung aus Kaliumcarbonat und/oder Kali- umhydrogencarbonat erwiesen. Dabei sollte die Konzentration der Salze bei mindestens 25 % liegen. Am günstigsten ist jedoch eine kaltgesättigte Lösung, die im Verhältnis zwischen 300 und 500 ml je kg zu vergasendem Stoff zugegeben wird.
Der so vorbehandelte zellulosehaltige Stoff ist ohne zusätzliche Wärmezufuhr nicht brennbar und kann aus brandschutztechnischer Sicht unbedenklich zwischen gelagert werden.
Bei der Feinzerkleinerung sollte eine Korngröße zwischen 10 und 50 mm, bevorzugt 30 mm eingehalten wer- den, wobei die Rieselfähigkeit des bzw. der verschiedenen zellulosehaltigen Stoffe und deren Tränkfähigkeit, d.h. das Aufnahmevermögen für die Salzlösung, berücksichtigt werden sollen. In den getränkten zellulosehaltigen Stoffen beginnen bereits bei Raumtem- peraturen erste chemische Umwandlungen und Aufschlüsse.
Das so vorbehandelte und zerkleinerte Vergasungsgut, das auch ein Gemisch verschiedener zellulosehaltiger Stoffe sein kann, wird dann in eine beheizte Fördereinrichtung gegeben, in der mit Hilfe einer Förderschnecke der Transport in Richtung auf eine nachfolgende Verbrennung erfolgt. Die Förderschecke sichert außerdem, daß eine vollständige Füllung über den ge- samten freien Querschnitt in der Fördereinrichtung und so ein guter Wärmeübergang erreicht wird. Die Erwärmung der Fördereinrichtung erfolgt im Gegenstrom zur Förderrichtung. Bei Temperaturen bis ca. 130, die bereits kurz nach dem Eintritt in die Fördereinrich- tung erreicht werden können, tritt eine Verseifung von Harzsäuren, die bei herkömmlichen thermischen Prozessen einen Problemstoff darstellen, in Resinate, eine Quellung durch Solvation der Hydroxylgruppen, insbesondere in den Intermicellarräumen auf. Kürzer- kettige Polysacharide (Hemicellulosen) lösen sich in alkalischen Medien und kondensieren teilweise in der durch den höheren Polymerisationsgrad gekennzeichneten Zellulose (Abspaltung von Acetylgruppen und zum Teil Uronsäuregruppen aus Laubholzxylanen bzw. Nagel- holzglucomannanen, die an Polysacharide der Glucose- ketten angelagert werden können) . Außerdem tritt eine Delignifizierung der Zellverbände, die Bildung von Alkalilignin mit erhöhter Löslichkeit auf. Polysacharide werden alkalisch abgebaut, wobei hier die be- kannte Peelingreaktion, die z.B. im Lexikon der Holztechnik, VEB Fachbuchverlag Leipzig, 1988 beschrieben ist, abläuft. Bei dieser Reaktion erfolgt der Abbau vom reduzierenden Ende der Polysacharide. Es erfolgt eine Endolisierung der Carbonylgruppe; Isomerisierung des endständigen Zuckermoleküls; eine Abspaltung der gebildeten Sacharinsäure und der Bildung einer neuen Carbonylendgruppe , die dann analog weiter abgebaut wird. Die Reaktion kann gestoppt werden, wenn die Isomerierung in Richtung Methasacharinsäure abläuft und dann keine Abtrennung des endständigen Monomers mehr erfolgt.
Im Zuge des Aufschlusses werden u.a. Salze der Sacharinsäure und Salze der Milchsäure (Laktone) und Salze der Ameisensäure (For iade) gebildet.
Mit Inhibitoren, wie z.B. Kochsalz, können die letztgenannten Reaktionen stark zurück gedrängt werden.
Auch Kontaminationen, wie z.B. Holzschutzmittel können derartige Reaktionen beeinflussen, wobei insbesondere durch Reduktion der endständigen Aldehydgruppe zur Alkoholgruppe oder Oxidation dieser Gruppe zur Carboxylgruppe zu beachten ist.
Da aber die hierfür zur Verfügung stehende Zeit während der Förderung relativ kurz ist, laufen diese Reaktionen nur unvollständig ab.
Bei der Phenolatbildung und/oder Lösung von Penta- chlorphenol/-PCP-Na im alkalischen Medium, muß deren PH-Wert abhängige Löslichkeit berücksichtigt werden. So lösen sich bei einem PH-Wert 5 nur 79 mg/1 in Wasser und bei einem PH-Wert 8 aber 4 g/1 in Wasser, so daß die Konzentration von PCP über den ganzen Stoff vergleichmäßigt werden kann und außerdem das Brandverhalten des PCP hinsichtlich der Bildung von poly- chlorierten Dibenzodioxinen bzw. -furanen verbessert werden kann. Bei Untersuchungen des Brandverhaltens unter Laborbedingungen konnte festgestellt werden, daß bei Temperaturen von ca. 300° C lediglich 2,1 % polychlorierte Dibenzodioxyne und im Falle von PCP-Na (Phenolat) nur 0,03 % PCDD gebildet worden sind. Dies ist auf die bei der pyrolytischen Di erisation von PCP der herrschenden Reaktionsmechanismen hinsichtlich der Dioxinvorstufen (Dekachlo idphenylenoxid) und die damit verbundene Abspaltung von HCl , die zur Bildung von Hexachlorbenzol , die wiederum PCP und in einer Parallelreaktion unter Abspaltung von HCl Octa- chloridbenzo-p-dioxin liefert, zurückzuführen. Auf
Grund der hohen Affinität von Chloridanionen zu Alkalikationen erfolgt die Bindung als Aali-Chlorid, so daß die beschriebene Reaktion unterbrochen wird. Daraus folgt, daß durch die Vorbehandlung die PCDD-PCDF Bildung verringert wird. Zu beachten sind dabei, die von Sandermann in Umweltbundesamt-Umweltchemikalie- Pentachlorphenol , Erich Schmidt Verlag, Berlin, Bericht 3/87 beschriebenen Reaktionsmechanismen.
Bei der weiteren Erwärmung oberhalb des Siedepunktes, der bei Verwendung einer Kaliumcarbonatlösung bei ca. 132° C liegt, wird durch die Aufnahme der Verdampfungswärme die Temperatur in einem bestimmten Bereich länger konstant gehalten, und die AufSchlußvorgänge erfolgen insbesondere durch die hohe Salzkonzentra- tion auf diesem relativ niedrigen Temperaturniveau. Bei einer weiteren Temperaturerhöhung verdampft dann das Wasser vollständig und durch den Wassermangel kommt es dazu, daß der bereits beschriebene alkali- sehe Abbau beendet wird. Durch beginnende pyrolyti- sche Zersetzungsprozesse werden dann niedere Monocar- bonsäuren gebildet, die teilweise zu entsprechenden Salzen reagieren.
Werden Temperaturen oberhalb 200° C erreicht, wird vorhandenes Kaliumhydrogencarbonat unter Kohlendioxidabspaltung in Kaliumcarbonat umgewandelt und in diesem Temperaturbereich werden auch PVC-Verunreini- gungen unter Abspaltung von HCl pyrolytisch zersetzt und reagieren mit relativ hohen Umsetzungsraten zu Kaliumsalz (KCL) .
Werden dann Temperaturen oberhalb 260° C erreicht, treten bereits Verkokungen auf , da die Verkokungstem- peratur durch die vorher abgelaufenen Aufschlußprozesse herabgesetzt worden ist. Die Verkokung ist bei Temperaturen von etwa 280° C abgeschlossen. Sie erfolgt sehr schnell, da insbesondere durch das Ausfüllen der Fibrillenzwischenräume in der Zellulose die Wärmeleitfähigkeit des Mediums stark erhöht und der durch die Erwärmung in der Fördereinrichtung gebildete Wasserdampf und das Kohlendioxid die Wärmeleitung verbessern.
Bei der Verkokung tritt gleichzeitig ein Aufschäumen des festen Stoffes zu einem klebrigen Schaum auf, der jedoch sofort nach Beendigung dieser Reaktion steif wird. Die Entstehung dieses schaumartigen Stoffes wird durch die rasche Gasentwicklung, den hohen Wär- meübergang, den Verschluß der Fibrillenzwischenräume, durch teilweise depolymerisierte Polysacharide, Salze und anderes hervorgerufen. Der entstandene Schaum kann dann bevorzugt in der Fördereinrichtung, mit der Schnecke fein zermahlen werden, so daß ein feiner Staub erhalten wird. Die hierfür erforderliche Kraft ist sehr klein, da der Schaum eine relativ geringe Festigkeit aufweist.
Der gebildete schaumartige Stoff enthält neben reinem Kohlenstoff auch metallorganische Verbindungen, wie z.B. Karbide oder Acetylide. Er ist im Wasser gut löslich und kann auf Grund seines hohen Kohlenstoffanteils mittels bekannter Syntheseverfahren gegebenenfalls unter weiterer Energiezufuhr in andere zum Teil flüssige Kohlenwasserstoffverbindungen umgewandelt werden, die wiederum zur Synthese anderer Verbindungen benutzt werden könneb. So kann Wärme (z.B. Dampf) oder auch mit einer Verbrennungskraftmaschine mit angeschlossenem Generator Eelektroenergie erzeugt werden. Neben Energie kann bei der Synthese reiner Wasserstoff oder zumindest eine Wasserstoff enthaltende Verbindung zugegeben werden.
Die gebildeten Gase enthalten einen hohen Anteil an Kohlendioxid, aus der Ethansäure-Kaliumacteatreaktion sowie gasförmiges Methanol aus der Ligninzersetzung (aus Methoxylgruppen) . Im Gegensatz dazu sind die gebildeten Gase nach der Verkokung im wesentlichen frei von höheren Kohlenwasserstoffen, wie die uner- wünschten Teere.
Am Ende der Fördereinrichtung liegen die Temperaturen bei etwa 300° C und müssen nicht unbedingt in einen höheren Temperaturbereich gebracht werden, der mit einem wesentlichen höheren Aufwand verbunden wäre, da die Wärmekapazität von Kohlenstoff bei steigender Temperatur ebenfalls ansteigt und die bevorzugt zur Beheizung der Fördereinrichtung einzusetzende Abwärme dann zusätzlich aufgeheizt werden müßte.
Die durch die Temperaturbehandlung in der Fördereinrichtung gebildeten Gase, die mit Wasserdampf und Kohlendioxid angereichert sind, werden im Nachgang dazu einer nahezu vollständigen Verbrennung zuge- führt, wobei eine intensive Vermischung mit zuzuführender vorgewärmter Luft günstig ist. Dabei kann vorteilhaft die Vorwärmung der Vergasungsluft unter gleichzeitiger Kühlung des bei der Vergasung erhaltenen Rohgases im Gegenstromverfahren (Regenerativ) durch Wärmeübertragung erfolgen. Durch die Verbrennung der brennbaren Gaskomponenten und teilweise dem feinvermahlenen Stoffstaub in einem Brenner, wird die notwendige Energie für die folgenden Reduktionsprozesse (Wassergas- und Boudouardprozesse) zur Verfü- gung gestellt. Durch das unverbrannte durch den
Flammenstrahl des Brenners mobilisierte Kohlenstoffpulver, das eine maximale Reaktionsoberfläche, wegen der kleinen Korngrößen aufweist, werden die Verbrennungsgase reduziert und im Rohgas kann ein brennbarer Anteil, bestehend aus Kohlenmonoxid, Wasserstoff und brennbaren Kohlenwasserstoffen erhalten werden. Durch die Kühlung der Brennerkammer, in der die Reduktionsprozesse ablaufen, kann Einfluß auf die hierfür günstigsten Temperaturen genommen werden, um z.B. das Boudoirgleichgewicht in der gewünschten Richtung zu beeinflussen.
Die bereits erwähnte relativ hohe Reaktionsoberfläche des Kohlenstoffes führt dazu, daß die endothermen Reduktionen bei Temperaturen bis zu etwa 600° C ab- laufen und es kann eine sehr gute Wärmeausnutzung erreicht werden.
Außerdem können die vorher gebildeten Salze (Formia- de, Acetate u.a.) und Seifen (Resinate u.a.) in niedere Kohlenwasserstoffe und anorganische Bestandteile umgewandelt werden. Durch die Verschiebung der Gleichgewichtsreaktionen (Wassergas-, Boudoirrektion) durch die zusätzliche Bereitstellung von Kohlendi- oxid, das in der Fördereinrichtung gebildet worden ist, kann der Energiegehalt des erzeugten Synthesegases auf oberhalb 5000 kJ/Nm3 (Normkubikmeter) gesteigert werden.
Das so erhaltene Rohgas ist nahezu teerfrei . Der bei den meisten bekannten Pyrolyseverfahren erforderliche Aufwand für die Separation von Teeranteilen, kann mit der Erfindung entfallen. Das nach einer Wäsche von festen Partikeln und unbrennbaren Bestandteilen wei- testgehend befreite Synthesegas kann dann in einer
Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise einem Ottooder Dieselmotor ohne weiteres benutzt werden und in Verbindung mit einem Generator Elektroenergie erzeugt werden.
Durch unterschiedliche Zusammensetzungen der zugeführten zellulosehaltigen Stoffe treten Schwankungen bei der Wärmekapazität und des Massenstromes auf, die bei der Kühlung des Synthesegases auf Verwendungstem- peratur zu berücksichtigen sind.
Das auch noch im Rohgas enthaltene Kalimcarbonat (Zwischenstufen K20, KOH) dient einmal als Sorptionsmittel und führt zum anderen zur Reduzierung des Koh- lendioxidanteiles im erhaltenen Rohgas und demzufolge kann der Heizwert des Gases entsprechend erhöht werden. Aufgrund des Sorptionsverhaltens des Kaliumcar- bonates im Gasraum bilden sich Agglomerate, die wesentlich besser ausgewaschen werden können als feine Partikel .
Die zur Gasreinigung und Kühlung des heißen Rohgases, bevorzugt zu verwendende Quentsche führt zur Kondensation des Restwasseranteils, zur Lösung von Salzen (K2C03/KHC03) und die festen Partikel können vom Wandfilm in der Quentsche aufgenommen und zumindest teilweise gelöst werden. Das verunreinigte Wasser aus der Quentsche kann im Nachgang an eine Abscheidung der unlöslichen Bestandteile, beispielsweise durch eine Dekantierung oder mittels eines Zyklones als Tränkflüssigkeit wieder verwendet werden. Da im Quentschwasser ein nahezu die gesamte eingebrachte Menge an Kaliumcarbonat bzw. Kaliumhydrogencarbonat enthalten ist, ist bei einem kontinuierlichen Betrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens nur eine geringe zusätzliche Zugabe dieser Alkalisalze beim Tränken der zerkleinerten zellulosehaltigen Stoffe erforderlich.
Die verbliebenen Kohlenstoffpartikel kommen in der Waschflüssigkeit überwiegend in kolloider Form vor und können im Anschluß an die bereits beschriebene Abscheidung der unlöslichen Mineralien weiter verwendet oder in den Prozeß rückgeführt werden.
Das vorgereinigte Rohgas kann dann durch Fliehkraftreinigung in einem Venturiwäscher , in dem auch das vorgereinigte Quentschwasser verwendet werden kann und gegebenenfalls einem diesen nachgeschalteten Schlauchfilter weiter gereinigt werden. Auf diese Art und Weise kann der Partikelgehalt des gereinigten Synthesegases unter 2 mg/nm3 gehalten werden.
Nachfolgend soll die Erfindung an Ausführungsbeispie- len beschrieben werden.
Dabei zeigen:
Figur 1 den schematischen Ablauf des erfindungsge- mäßen Verfahrens in verschiedenen Stufen für die Vergasung von Rest- und Abfallholz und Figur 2 den schematischen Aufbau einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah- rens, mit dem die im erzeugten Synthesegas enthaltene chemische Energie mit einem Generator in Elektroenergie umgewandelt werden kann.
In der Figur 1 ist der schematische Ablauf für die
Verwertung von Rest- und Abfallholz beispielhaft als Blockschaltbild dargestellt. Bei diesem Beispiel wird das erhaltene Synthesegas in einem Gasmotor genutzt, der einen Generator zur Elektroenergiegewinnung an- treibt.
Der Aufbau einer entsprechenden Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Figur 2 verdeutlicht.
Nach dem angedeuteten Antransport wird das zu nutzende Abfall- oder Restholz in zwei Stufen 1 und 2 zerkleinert, wobei eine bevorzugte Kantenlänge von ca. 30 mm erreicht werden soll. Bei der Feinzerkleinerung 2 wird gleichzeitig eine kaltgesättigte Kaliumcarbo- nat-, Kaliumhxdrogencarbonatlösung oder eine Mischung daraus mittels Düsen 3 aufgesprüht und das Holz oder ggf. andere zellulosehaltige Stoffe getränkt.
So vorbehandelt kann eine gefahrlose Zwischenlagerung in einem Brennstoffsilo 4, der als Puffer für die nachfolgende thermische Behandlung dient, erfolgen. Aus dem Brennstoffsilo 4 wird das feuchte vorbehandelte Gut in einen mit einem Motor 5 angetriebenen Schneckenförderer 6 gegeben. Dabei soll gesichert werden, daß der freie Querschnitt im Schneckenförderer 6 gefüllt ist. Der Schneckenförderer 6 ist von außen beheizt. Dabei wird zur Beheizung das Abgas eines Gasmotors 10 genutzt, das über die Leitung 12 entgegen der Förderrichtung des Schneckenförderers 6 geleitet wird, so daß eine Erwärmung nach dem Gegen- stromprinzip erfolgt und die höchsten Temperaturen oberhalb 260 °C am Ende des Schneckenförderers 6 erreicht werden.
Im Schneckenförderer 6 laufen die bereits im allgemeinen Teil der Beschreibung genannten Prozesse und Umwandlungen ab, wobei die entsprechenden lokalen Temperaturen in der Figur 2 gezeigt sind. Der Schneckenförderer 6 muß aber eine ausreichende Länge haben, um ausreichende Verweilzeiten zu sichern.
Im bzw. am Schneckenförderer 6 sind keine anfälligen Schleusen oder Verschlüsse für die Sicherung der Gas- dichtheit erforderlich, da die Druck- und Strömungsverhältnisse der sich bildenden Gase sichern, daß kein Gasaustritt aus der Zuführung am Schneckenförderer 6 in den Brennstoffsilo 4 erfolgen kann. Dafür sorgt einmal die relativ langsame Gasbildung im Nie- dertemperaturbereich des Schneckenförderers 6, die eine Barrierewirkung hat und die Ejektorwirkung des Brenners 7.
Das am Ende des Schneckenförderers 6 gebildete feste Gut besteht zum größten Teil aus einem steifen schaumigen Kohlenstoff enthaltenden Stoff, der mit der Schnecke fein zermahlen wird. Der feinzermahlene Kohlenstoff wird gemeinsam mit den gebildeten Gasen durch den Brenner 7 geführt, in dessen Flamme die brennbaren Gase und ein Teil des sehr reaktiven
Stoffstaubes verbrannt werden. Die Verbrennungstempe- ratur reicht aus, um mit dem durch die Flamme stark mobilisierten unverbrannten Kohlenstoff als Reduktionsmittel zu nutzen und in der Brennerkammer 8 die bekannten Wassergas- und Boudouardprozesse ablaufen zu lassen, da selbstverständlich auch Wasserdampf und Kohlendioxid bei der Verbrennung gebildet werden.
Die Brennerkammer 8 wird von außen mit aus der U ge- bung zugeführter Luft ebenfalls im Gegenstrom gekühlt, dabei erwärmt und als vorgewärmte Verbrennungsluft über die Leitung 13 dem Brenner 7 zugeführt.
Die Luftkühlung der Brennerkammer 8 sollte bevorzugt geregelt werden, um optimale Temperaturverkältnisse für die Synthesegasbildung zu sichern.
Das abgezogene Rohgas, das neben den brennbaren Kom- ponenten auch Kohlendioxid und andere feste Verunreinigungen aufweist, wird einer Gaswäsche 9 zugeführt. Dabei erfolgt in einer Quentsche eine Schockkühlung und eine erste Grobreinigung des Rohgases, aus dem in weiteren Reinigungsschritten, beispielsweise mittels eines Venturiwäschers und Filtern der größte Anteil an festen Vereunreinigungen entfernt wird und das so gereinigte und weitestgehend kohlendioxidbefreite Gas dem Gasmotor 10 zugeführt werden kann.
Das in der Gaswäsche 9 anfallende Wasser kann nach einer Abtrennung der festen Bestandteile über die Leitung 14 durch die Sprüheinrichtung 3 wieder zum Tränken des zerkleinerten Holzes benutzt werden, da es einen hohen Gehalt an benötigtem Kaliumcarbonat und Klaiumhydrogencarbonat hat.
Die abgeschiedene Asche ist mit ca. 25 % Schwermetall, das jedoch überwiegend chemisch gebunden ist, belastet. Dieser hohe Anteil bietet die Möglichkeit, eine Rückgewinnung mit bekannten Verfahren durchzuführen.
Der Ascheanfall liegt bei ca. 10 g je erzeugter kWh Elektroenergie, so daß die geringen Mengen ggf. auch auf Sonderdeponien entsorgt werden könnten. Durch eine Sulfidierung (H2S) kann das Eluatverhalten zusätzlich verbessert werden.
Da die Zusammensetzung des Synthesegases und demzu- folge auch der Heizwert schwanken kann, ist es sinnvoll, die in den Gasmotor 10 zugeführte Verbrennungs- luftmenge zu regeln, um ein optimales Gas-/Verbren- nungsluftverhältnis einzuhalten.
Für überschüssiges Synthesegas, das im Gasmotor 10, beispielsweise bei Havarien oder Betriebsstörungen, nicht genutzt werden kann, besteht die Möglichkeit der Abführung über Leitung 16 zum Abfackeln mit einer Sicherheitsfackel 18. Im Anschluß an die Gaswäsche 9 ist ein Verdichter 17 für den Transport des Synthesegases zum Gasmotor 10 angeordnet.
Die mit dem Genarator 11 erzeugte Elektroenergie kann dann in vorhandene Netze eingespeist werden oder als Insellösung, mit den bekannten Vorteilen der Kraft- /Wärmekopplung benutzt werden.
Ein Anlage, wie sie in der Figur 2 dargestellt ist, kann in relativ kleiner Ausführung auch für kleine Kapazitäten ausgebildet werden, so daß ein kleiner Einzugsbereich mit entsprechend kleineren Transportwegen ausreicht.
Da ein großer Anteil an Abwärme ausgenutzt wird, ist ein wirtschaftlicher Betrieb bereits allein mit der erzeugten Elektroenergie erreichbar.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Synthesgas oder flüssigen Kohlenwasserstoffen aus nachwachsenden, zellulosehaltigen Roh- oder Abfallstoffen, bei dem die zellulosehaltigen Stoffe zerkleinert und mit einer anorganischen Alkalisalzlösung getränkt, in eine beheizte Fördereinrichtung (6) gebracht werden, bei der Förderung auf eine Temperatur bis mindestens 250° C erwärmt und ein sich bei der Erwärmung gebildeter schaumartiger, Kohlenstoff enthaltender Stoff erhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die zellulosehaltigen Stoffe mit einer Kaliumcarbonat- und/oder Kaliumhydrogencarbonat- Lösung getränkt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung mit einem Salzgehalt von mindestens 25 % verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß Kalt gesättigte Lösung den zellulosehaltigen Stoffen im Verhältnis 300 bis 500 ml/kg zugegeben wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die getränkten zellulosehaltigen Stoffe in einem Schneckenförderer (6) gefördert, zerkleinert und im Gegenstrom mit von außen zugeführter Wärme erwärmt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gebildete schaumartige Stoff auf Korngrößen zwischen 10 und 100 μm zerkleinert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der schaumartige Stoff, in fein zermahlener Form, gemeinsam mit den gebildeten Gasen und erwärmter Luft ver- brannt wird und durch Reduktion ein Kohlenmon- oxid, Wasserstoff und Kohlenwasserstoff reiches Synthesegas erhalten, das in einer Gaswäsche (9) gekühlt und gereinigt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur nach der Verbrennung des zerkleinerten Stoffes durch entlang der Mantelfläche einer Brennkammer (8) geführte Luft unter Berücksichtigung der im Nachgang zur Verbrennung ablaufenden Wassergas- und Boudouardprozesse eingestellt und die so vorgewärmte Luft zur Verbrennung benutzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, daß das gekühlte und gereinigte Synthesegas einer Verbrennungskraftmaschine (10) zugeführt und die Abwärme der Verbrennungskraftmaschine (10) zur Erwärmung der zellulosehaltigen Stoffe benutzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Verbrennungskraftmaschine (10) ein Generator (11) zur Erzeugung elektrischer Energie angetrieben wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zellulosehaltigen Stoffe in mindestens zwei Stufen (1, 2) auf eine Korngröße zwischen 10 und 50 mm zerkleinert werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß metallische oder andere anorganische abrasive Inhaltsstoffe bei oder im Anschluß an die Zerkleinerung entfernt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschflüssigkeit nach Separation fester Inhaltsstoffe zur Tränkung der zerkleinerten zellulosehaltigen Stoffe als anorganische Alkalisalzlösung benutzt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Synthesegas einer Quentsche zugeführt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der schaumartige Kohlenstoff enthaltende Stoff unter Zugabe von
Energie und Wasserstoff oder einer Wasserstoff enthaltenden Verbindung verflüssigt oder zur Synthese anderer Verbindungen verwendet wird.
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