WO2003002691A1 - Method and device for the pyrolysis and gasification of material mixtures containing organic components - Google Patents

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Abstract

The invention is used for the pyrolysis and gasification of material mixtures containing organic components. The organic materials or the material mixture containing organic components are brought into contact with a heat transfer medium, preferably the ash from a combustion reactor, and pyrolysed in a pyrolysis reactor, preferably a shaft reactor. The coke which is generated by pyrolysis is combusted with an air supply in a combustion reactor, preferably in a fluidized bed reactor. The condensable components of the crude gas which is generated by pyrolysis are cracked in a cracking reactor, preferably by means of a catalyst. In order to improve said method, the heat transfer medium is transported using overheated steam (50) as a fluidizing medium.

Description

INTERNATIONAL SEARCH REPORT INTERNATIONAL SEARCH REPORT
Verfahren und Vorrichtung zur Pyrolyse und Vergasung von Stoffgemischen, die organische Bestandteile enthaltenProcess and device for pyrolysis and gasification of mixtures containing organic components
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pyrolyse und Vergasung von Stoffgemi- schen, die organische Bestandteile enthalten, und eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.The invention relates to a method for pyrolysis and gasification of mixtures of substances which contain organic constituents, and an apparatus for carrying out such a method.
Bei diesen Stoffgemischen kann es sich insbesondere um Hausmüll oder haus- müllähnliche Abfälle handeln sowie um Produkte, die aus Hausmüll oder hausmüll- ähnlichen Abfällen gewonnen worden sind.These mixtures of substances can in particular be household waste or waste similar to household waste, as well as products which have been obtained from household waste or waste similar to household waste.
Verfahren und Vorrichtungen zur Pyrolyse und Vergasung von organischen Stoffen sind bereits bekannt. Die DE-PS 197 55 693 offenbart ein Verfahren zur Vergasung von organischen Stoffen, bei dem die organischen Stoffe in einen Pyrolysereaktor geleitet werden, in welchem sie mit einem Wärmeträgermedium in Kontakt gehalten werden, wodurch eine Pyrolyse stattfindet. Der Pyrolysereaktor ist ein Wanderbettreaktor oder eine Drehtrommel. Die Pyrolyseprodukte bestehen aus Pyrolysegasen mit kondensierbaren Stoffen und einem festen kohlenstoffhaltigen Rückstand. Der feste kohlenstoffhaltige Rückstand und das Wärmeträgermedium werden einer Feuerung zugeführt, in der der kohlenstoffhaltige Rückstand verbrannt und das Wärmeträgermedium aufgeheizt und wieder dem Pyrolysereaktor zugeführt wird. Die teerhaltigen Pyrolysegase werden in einer zweiten Reaktionszone derart nach- erhitzt, daß ein gereinigtes Synthesegas mit hohem Heizwert erhalten wird. Dies geschieht in der Weise, daß die teerhaltigen Pyrolysegase in einen indirekten Wärmetauscher geleitet werden, in dem sie mit einem Reaktionsmittel, beispielsweise Wasserdampf, reagieren. Die Feuerungsabgase werden derart durch den indirekten Wärmetauscher geleitet, daß deren Wärmeinhalt für die Reaktion der Pyrolysegase mit dem Reaktionsmittel genutzt wird. Die aus der Feuerung abgezogene Asche der festen kohlenstoffhaltigen Rückstände und das Wärmeträgermedium werden am Eintragsende für den organischen Stoff in den Pyrolysereaktor zurückgeführt.Methods and devices for pyrolysis and gasification of organic substances are already known. DE-PS 197 55 693 discloses a process for the gasification of organic substances, in which the organic substances are passed into a pyrolysis reactor in which they are kept in contact with a heat transfer medium, whereby pyrolysis takes place. The pyrolysis reactor is a moving bed reactor or a rotating drum. The pyrolysis products consist of pyrolysis gases with condensable substances and a solid carbon-containing residue. The solid carbon-containing residue and the heat transfer medium are fed to a furnace in which the carbon-containing residue is burned and the heat transfer medium is heated and fed back to the pyrolysis reactor. The tar-containing pyrolysis gases are post-processed in a second reaction zone. heated that a purified syngas with a high calorific value is obtained. This is done in such a way that the tar-containing pyrolysis gases are passed into an indirect heat exchanger in which they react with a reactant, for example water vapor. The combustion gases are passed through the indirect heat exchanger in such a way that their heat content is used for the reaction of the pyrolysis gases with the reactant. The ashes of the solid carbon-containing residues removed from the furnace and the heat transfer medium are returned to the pyrolysis reactor at the end of the entry for the organic matter.
Die DE-OS 199 30 071 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Pyrolyse und Vergasung von organischen Stoffen, bei dem die organischen Stoffe in einen Trocknungs- und Pyrolysereaktor eingebracht werden, in dem sie mit dem Wirbelbettmaterial einer Verbrennungswirbelschicht in Kontakt gebracht werden, wodurch eine Trocknung und Pyrolyse stattfindet, bei der die organischen Stoffe in Wasserdampf aus der Trocknung und Pyrolyseprodukte umgesetzt werden. Die Pyrolyseprodukte bestehen aus Gasen mit kondensierbaren Substanzen und festem kohlenstoffhaltigen Rückstand. Der feste kohlenstoffhaltige Rückstand, gegebenenfalls mit Anteilen des Wasserdampfs und der Pyrolysegase mit kondensierbaren Substanzen, und das Wirbelbettmaterial werden zurück in die Verbrennungswirbelschicht geführt, in der der kohlenstoffhaltige Rückstand der organischen Stoffe verbrannt, das Wirbelbettmaterial aufgeheizt und wieder in den Pyrolysereaktor geführt wird. Der Wasserdampf aus der Trocknung und die Pyrolysegase mit kondensierbaren Substanzen werden in einer weiteren Reaktionszone derart nachbehandelt, daß ein Produktgas mit hohem Heizwert entsteht. Die Verbrennungswirbelschicht, in der die Pyrolyserückstände verbrannt werden, wird als stationäre Wirbelschicht betrieben. Die Pyrolysegase werden in einen indirekten Wärmetauscher geleitet, in dem sie gegebenenfalls mit einem Reaktionsmittel wie Wasserdampf, Sauerstoff oder Luft oder einer Mischung daraus reagieren. Die Feuerungsabgase werden derart mit dem indirekten Wärmetauscher in Kontakt gebracht, daß deren Wärmeinhalt für die Reaktion der Pyrolysegase mit dem Reaktionsmittel genutzt wird. Bei dem vorbekannten Verfahren nach der DE-PS 197 55 693 und auch bei dem Verfahren nach der prioritätsälteren deutschen Patentanmeldung 199 30 071.2 wird jeweils ein indirekter Wärmetauscher verwendet, dem die Wärme der Feuerungsabgase zugeführt wird und durch den die Pyrolysegase geleitet werden. Diese Verfahrensweise und die zur Durchführung eines derartigen Verfahrens erforderliche Vorrichtung sind allerdings mit Nachteilen behaftet.DE-OS 199 30 071 discloses a method and a device for the pyrolysis and gasification of organic substances, in which the organic substances are introduced into a drying and pyrolysis reactor, in which they are brought into contact with the fluidized bed material of a combustion fluidized bed, whereby a Drying and pyrolysis takes place, in which the organic substances are converted into water vapor from the drying and pyrolysis products. The pyrolysis products consist of gases with condensable substances and solid carbonaceous residues. The solid carbon-containing residue, optionally with portions of the water vapor and the pyrolysis gases with condensable substances, and the fluidized bed material are fed back into the combustion fluidized bed, in which the carbon-containing residue of the organic substances is burned, the fluidized bed material is heated and fed back into the pyrolysis reactor. The water vapor from the drying and the pyrolysis gases with condensable substances are post-treated in a further reaction zone in such a way that a product gas with a high calorific value is produced. The combustion fluidized bed in which the pyrolysis residues are burned is operated as a stationary fluidized bed. The pyrolysis gases are passed into an indirect heat exchanger in which they optionally react with a reactant such as water vapor, oxygen or air or a mixture thereof. The combustion gases are brought into contact with the indirect heat exchanger in such a way that their heat content is used for the reaction of the pyrolysis gases with the reactant. In the previously known method according to DE-PS 197 55 693 and also in the method according to the older priority German patent application 199 30 071.2, an indirect heat exchanger is used, to which the heat of the combustion gases is supplied and through which the pyrolysis gases are passed. However, this procedure and the device required to carry out such a procedure have disadvantages.
Die prioritätsältere, nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung 100 33 453.9 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Pyrolyse und Vergasung von Stoffgemischen, die organische Bestandteile enthalten. Die vorliegende Erfindung ist besonders gut zur Anwendung bei einem Verfahren und/oder einer Vorrichtung nach dieser deutschen Patentanmeldung geeignet. Dementsprechend wird hiermit auf die deutsche Patentanmeldung 100 33 453.9 in vollem Umfang Bezug genommen; der Inhalt dieser Patentanmeldung wird hiermit in die vorliegende Anmeldung einbezogen.The earlier priority, not prepublished German patent application 100 33 453.9 relates to a method and an apparatus for pyrolysis and gasification of mixtures of substances which contain organic constituents. The present invention is particularly well suited for use in a method and / or a device according to this German patent application. Accordingly, reference is hereby made in full to the German patent application 100 33 453.9; the content of this patent application is hereby incorporated into the present application.
Bei dem Verfahren nach der deutschen Patentanmeldung 100 33 453.9 werden die organischen Stoffe bzw. das Stoffgemisch, das organische Bestandteile enthält, in einem Pyrolysereaktor mit einem Wärmeträgermedium aus einem Verbrennungsreaktor in Kontakt gebracht und pyrolysiert. Bei dem Pyrolysereaktor handelt es sich vorzugsweise um einen Schachtreaktor. Als Verbrennungsreaktor wird vorzugsweise ein Wirbelschichtreaktor verwendet. Das Wärmeträgermedium wird vorzugsweise durch die Asche aus dem Verbrennungsreaktor gebildet. Es ist aber auch möglich, ein sonstiges Wärmeträgermaterial bzw. Wirbelbettmaterial zu verwenden. Der Wärmeträger bzw. das Wirbelbettmaterial kann Asche aus dem Verbrennungsreaktor enthalten oder ausschließlich oder praktisch ausschließlich aus dieser Asche bestehen. Vorteilhaft ist es, wenn die organischen Stoffe mit dem Wärmeträgermedium dadurch in Kontakt gebracht werden, daß sie miteinander vermischt werden. Die organischen Stoffe und das Wärmeträgermedium werden in dem Pyrolysereaktor in Kontakt gebracht bzw. vermischt und getrocknet und pyro- lysiert. Der durch die Pyrolyse entstehende Pyrolysekoks wird in dem Verbrennungsreaktor bzw. Wirbelschichtreaktor unter Luftzufuhr verbrannt.In the process according to German patent application 100 33 453.9, the organic substances or the mixture of substances which contains organic constituents are brought into contact with a heat transfer medium from a combustion reactor in a pyrolysis reactor and pyrolyzed. The pyrolysis reactor is preferably a shaft reactor. A fluidized bed reactor is preferably used as the combustion reactor. The heat transfer medium is preferably formed by the ash from the combustion reactor. However, it is also possible to use another heat transfer material or fluidized bed material. The heat transfer medium or the fluidized bed material can contain ash from the combustion reactor or consist exclusively or practically exclusively of this ash. It is advantageous if the organic substances are brought into contact with the heat transfer medium by mixing them together. The organic substances and the heat transfer medium are brought into contact or mixed and dried in the pyrolysis reactor and pyro- lysed. The pyrolysis coke formed by the pyrolysis is burned in the combustion reactor or fluidized bed reactor with the supply of air.
Das durch die Pyrolyse erzeugte Rohgas bzw. dessen kondensierbare Bestandteile werden in einem Crackreaktor gereinigt bzw. gecrackt. Vorzugsweise erfolgt diese Reinigung bzw. Crackung durch einen Katalysator, der im Crackreaktor vorgesehen ist. Diese Reinigung bzw. katalytische Reinigung bzw. Crackung erfolgt vorzugsweise unter Zugabe von Wasserdampf.The raw gas or its condensable constituents generated by the pyrolysis are cleaned or cracked in a cracking reactor. This cleaning or cracking is preferably carried out by means of a catalyst which is provided in the cracking reactor. This cleaning or catalytic cleaning or cracking is preferably carried out with the addition of water vapor.
Das Verfahren nach der deutschen Patentanmeldung 100 33 453.9 eignet sich insbesondere für die Pyrolyse und Vergasung eines Stoffgemischs, das aus Hausmüll oder hausmüllähnlichen Abfällen erhalten worden ist. Dabei handelt es sich vorzugsweise um ein Stoffgemisch, das aus Hausmüll oder hausmüllähnlichen Abfällen nach folgendem Verfahren hergestellt worden ist: Der Hausmüll bzw. die hausmüllähnlichen Abfälle werden erforderlichenfalls zunächst vorbehandelt, insbesondere zerkleinert. Anschließend werden sie in geschlossenen Behältern unter Zwangsbelüftung kompostiert, wobei die organischen Bestandteile abgebaut werden. Nach einer bestimmten Zeit von beispielsweise sieben Tagen - nach dieser Zeit sind die biologisch leichter zersetzbaren Bestandteile typischerweise ganz oder zu einem wesentlichen Teil abgebaut - wird die Kompostierung durch Trocknung zum Stillstand gebracht. Das Material wird auf eine Restfeuchte von höchstens 15 % getrocknet. Es kann dann erforderlichenfalls noch nachbehandelt werden. Ein derartiges Material wird unter dem Namen Trockenstabilat ® in Verkehr gebracht.The method according to German patent application 100 33 453.9 is particularly suitable for the pyrolysis and gasification of a mixture of substances which has been obtained from household waste or waste similar to household waste. This is preferably a mixture of substances which has been produced from household waste or waste similar to household waste according to the following method: if necessary, the household waste or waste similar to household waste is first pretreated, in particular comminuted. They are then composted in closed containers with forced ventilation, whereby the organic components are broken down. After a certain period of time, for example seven days - after which the biodegradable constituents are typically completely or substantially degraded - the composting is brought to a standstill by drying. The material is dried to a residual moisture of at most 15%. It can then be treated if necessary. Such a material is marketed under the name Trockenstabilat ® .
Bei einem Pyrolyseverfahren, insbesondere auch bei dem Verfahren nach der deutschen Patentanmeldung 100 33 453.9, ist es im allgemeinen erforderlich, aus dem Verbrennungsreaktor bzw. Wirbelschichtreaktor bzw. Wirbelschichtofen das Wärmeträgermedium, insbesondere heiße Asche, abzuziehen und einem oder mehreren Pyrolysereaktoren zuzuführen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß weder Pyrolysegase aus den Pyrolysereaktoren in den Verbrennungsreaktor (Wirbelschichtreaktor, Wirbelschichtofen) gelangen dürfen noch Rauchgase aus dem Verbrennungsreaktor (Wirbelschichtreaktor, Wirbelschichtofen) in den Pyrolysereaktor gelangen dürfen.In a pyrolysis process, in particular also in the process according to German patent application 100 33 453.9, it is generally necessary to remove the heat transfer medium, in particular hot ash, from the combustion reactor or fluidized bed reactor or fluidized bed furnace and to feed it to one or more pyrolysis reactors. It must be taken into account that neither pyrolysis gases from the pyrolysis reactors may get into the combustion reactor (fluidized bed reactor, fluidized bed furnace) nor flue gases from the Combustion reactor (fluidized bed reactor, fluidized bed furnace) may get into the pyrolysis reactor.
Eine mechanische Förderung des Wärmeträgermediums bzw. der heißen Asche mit bewegten Maschinenteilen ist aufgrund der hohen Temperaturen bzw. Aschetemperaturen von 900 bis 950°C und des abrasiven Verhaltens des Wärmeträgermediums bzw. der Asche sowie wegen der damit verbundenen erheblichen Wärmeverluste nicht vorzuziehen.Mechanical conveyance of the heat transfer medium or the hot ashes with moving machine parts is not preferable due to the high temperatures or ash temperatures of 900 to 950 ° C and the abrasive behavior of the heat transfer medium or the ashes as well as the associated considerable heat losses.
Im Bereich der zirkulierenden Wirbelschichtfeuerungen ist es bekannt, einen sogenannten fluidisierten Siphon einzusetzen. Dieser beteht aus einem Fallrohr und einem Behälter mit Überlauf. Das heiße Wärmeträgermedium (beispielsweise Asche) wird im Fallrohr aufgefangen, bildet dort ein Wanderbett aus und rutscht in den Behälter. Mit Hilfe von Luft wird der Behälter über einen am Behälterboden befindlichen Düsenboden angeströmt, so daß eine Fluidisierung des aus dem Fallrohr nachrutschenden Wärmeträgermediums erreicht wird und das Wärmeträgermedium aus dem Überlauf des Behälters abgezogen werden kann. Durch den Druckverlust des Festbetts im Fallrohr wird die gewünschte Dichtungsfunktion erreicht. Durch die Fluidisierung des Siphons wird die Förderung des heißen Mediums in einen nachfolgenden Reaktor erreicht. Da bei Wirbelschichtfeuerungen oxidierende Betriebsbedingungen bestehen, bei denen ohnehin Luft zugegeben wird, stören die Luftbestandteile des Fluidisierungsmittels "Luft" den Prozeß nicht.In the field of circulating fluidized bed furnaces, it is known to use a so-called fluidized siphon. This consists of a downpipe and a container with an overflow. The hot heat transfer medium (e.g. ash) is collected in the downpipe, forms a moving bed there and slips into the container. Air flows through the container through a nozzle base located on the container base, so that fluidization of the heat transfer medium sliding out of the downpipe is achieved and the heat transfer medium can be removed from the overflow of the container. The desired sealing function is achieved by the pressure loss of the fixed bed in the downpipe. The fluidization of the siphon achieves the delivery of the hot medium to a subsequent reactor. Since there are oxidizing operating conditions in fluidized bed furnaces, in which air is added anyway, the air components of the fluidizing agent "air" do not interfere with the process.
Bei der Anwendung des in der deutschen Patentanmeldung 100 33 453.9 beschriebenen Verfahrens ist der Einsatz von Luft als Fluidisierungsmittel für den Transport des Wärmeträgermediums bzw. der Asche in den Crackreaktor oder in den Pyrolysereaktor nachteilhaft, weil in diesem Fall einerseits Sauerstoff und andererseits Luftstickstoff in den Prozeß eingeschleust werden würden. Dies steht im Gegensatz zu dem Zweck des in der deutschen Patentanmeldung 100 33 453.9 beschriebenen Verfahrens, ein möglichst unverdünntes und möglichst heizwertreiches Synthesegas zu erzeugen. Der Einsatz von Luft und/oder von inerten Gasen als Fluidisierungsmittel ist unter diesen Umständen nicht sinnvoll. Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Pyrolyse und Vergasung von Stoffgemischen, die organische Bestandteile enthalten, vorzuschlagen, insbesondere ein verbessertes Verfahren nach der deutschen Patentanmeldung 100 33 454.9, sowie eine verbesserte Vorrichtung zur Duchführung eines Verfahrens zur Pyrolyse und Vergasung von Stoffgemischen, die organische Bestandteile enthalten, vorzuschlagen, insbesondere eine verbesserte Vorrichtung nach der deutschen Patentanmeldung 100 33453.9.When using the method described in the German patent application 100 33 453.9, the use of air as a fluidizing agent for the transport of the heat transfer medium or the ash in the cracking reactor or in the pyrolysis reactor is disadvantageous because in this case oxygen on the one hand and air nitrogen on the other hand in the process would be smuggled in. This is in contrast to the purpose of the method described in German patent application 100 33 453.9 of producing a synthesis gas which is as undiluted as possible and rich in calorific value. The use of air and / or inert gases as a fluidizing agent is not useful under these circumstances. The object of the invention is to propose an improved process for the pyrolysis and gasification of mixtures of substances which contain organic constituents, in particular an improved process according to German patent application 100 33 454.9, and an improved device for carrying out a process for the pyrolysis and gasification of mixtures of substances, which contain organic components, to propose, in particular, an improved device according to German patent application 100 33453.9.
Bei einem Verfahren zur Pyrolyse und Vergasung von Stoffgemischen, die organische Bestandteile enthalten, wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist Gegenstand des Anspruchs 18. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen beschrieben, ferner in der vollinhaltlich in Bezug genommenen, prioritätsälteren deutschen Patentanmeldung 100 33 453.9.In a method for pyrolysis and gasification of mixtures of substances containing organic constituents, this object is achieved by the features of claim 1. A device according to the invention is the subject of claim 18. Advantageous developments of the method according to the invention and the device according to the invention are described in the subclaims, furthermore in the German patent application 100 33 453.9, which is referred to in full terms and has full priority.
Gemäß der Erfindung wird das Wärmeträgermedium mittels überhitztem Wasserdampf als Fluidisierungsmittel gefördert. Dies kann insbesondere durch einen fluidisierten Siphon erfolgen. Der Transport des Wärmeträgermediums bzw. der Asche vom Verbrennungsreaktor (Wirbelschichtreaktor, Wirbelschichtofen) zum Pyrolysereaktor (Schachtreaktor) erfolgt durch oder zumindest unter Mitwirkung von überhitztem Wasserdampf als Fluidisierungsmittel.According to the invention, the heat transfer medium is conveyed by means of superheated steam as a fluidizing agent. This can be done in particular by a fluidized siphon. The heat transfer medium or the ashes are transported from the combustion reactor (fluidized bed reactor, fluidized bed furnace) to the pyrolysis reactor (shaft reactor) by or at least with the participation of superheated steam as a fluidizing agent.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous further developments are described in the subclaims.
Vorzugsweise wird der Wasserdampf mit Energie aus der Verbrennung des Pyrolysekokses erhitzt. Stattdessen oder zusätzlich kann der Wasserdampf mit Energie aus dem Rohgas (Pyrolysegas) erhitzt werden. Diese Energie kann dem heissen Rohgas entnommen werden, wodurch sich das Rohgas abkühlt. Sie kann stattdessen oder zusätzlich durch eine Unterfeuerung mit Rohgas erzeugt werden. Eine andere oder weitere Möglichkeit besteht darin, den Wasserdampf mit Energie aus den Rauchgasen zu erhitzen. Dementsprechend kann die Energie für das Fluidisierungsmittel durch verschiedene Möglichkeiten prozeßintern bereitgestellt werden.The water vapor is preferably heated with energy from the combustion of the pyrolysis coke. Instead or in addition, the water vapor can be heated with energy from the raw gas (pyrolysis gas). This energy can be taken from the hot raw gas, which cools the raw gas. Instead, or in addition, it can be generated by underfiring with raw gas. Another or further possibility is to turn the water vapor off with energy to heat the flue gases. Accordingly, the energy for the fluidizing agent can be provided in-process in various ways.
Vorteilhaft ist es, wenn der Wasserdampf für die Fluidisierung in dem Crackreaktor eingesetzt wird. Es ist also möglich, den überhitzten Wasserdampf zunächst als Fluidisierungsmittel einzusetzen und denselben Wasserdampf danach im Crackre- aktor/Pyrolysereaktorfür die Crackreaktionen einzusetzen.It is advantageous if the water vapor is used for the fluidization in the cracking reactor. It is therefore possible to use the superheated steam first as a fluidizing agent and then to use the same steam in the cracking reactor / pyrolysis reactor for the cracking reactions.
Das Wärmeträgermedium wird vorzugsweise durch die Asche aus dem Verbrennungsreaktor gebildet. Es ist aber auch möglich, ein sonstiges Wärmeträgermaterial bzw. Wirbelbettmaterial zu verwenden. Der Wärmeträger bzw. das Wirbelbettmaterial kann Asche aus dem Verbrennungsreaktor enthalten oder ausschließlich oder praktisch ausschließlich aus dieser Asche bestehen.The heat transfer medium is preferably formed by the ash from the combustion reactor. However, it is also possible to use another heat transfer material or fluidized bed material. The heat transfer medium or the fluidized bed material can contain ash from the combustion reactor or consist exclusively or practically exclusively of this ash.
Vorzugsweise wird die Asche aus dem Verbrennungsreaktor, insbesondere die Asche aus der Wirbelschicht, und/oder der Pyrolysekoks aus dem Pyrolysereaktor als Katalysator für das Rohgas verwendet. Hierdurch wird die katalytische Wirkung der Asche bzw. des Pyrolysekokses genutzt. Als Katalysator für das Rohgas kann die Asche und/oder der Pyrolysekoks allein oder mit einem oder mehreren weiteren Katalysatoren verwendet werden.The ash from the combustion reactor, in particular the ash from the fluidized bed, and / or the pyrolysis coke from the pyrolysis reactor is preferably used as a catalyst for the raw gas. As a result, the catalytic effect of the ash or the pyrolysis coke is used. As a catalyst for the raw gas, the ash and / or the pyrolysis coke can be used alone or with one or more other catalysts.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß aus den organischen Stoffen vor der Pyrolyse eine Feinfraktion abgetrennt, insbesondere abgesiebt wird. Die Feinfraktion kann auch auf andere Weise abgetrennt werden. Vorzugsweise wird die abgesiebte oder anderweitig abgetrennte Feinfraktion dem Verbrennungsreaktor zugeführt. Die Absiebung bzw. sonstige Abtrennung und/oder die Zuführung der Feinfraktion zum Verbrennungsreaktor sind insbesondere bei der Verarbeitung von Trockenstabilat ® von Vorteil. Da der Feinanteil des Trockensta- bilats ® einen erhöhten Anteil an Inertien (Asche) und Schadstoffen enthält, wird dieser vorzugsweise abgesiebt bzw. anderweitig abgetrennt. Er wird ferner vorzugsweise direkt zur weiteren Behandlung dem Wirbelschichtreaktor zugeführt. Damit kann der Vorteil erreicht werden, daß die Schadstoffracht des Inputmaterials (Trockenstabilat ®) über den Wirbelschichtreaktor direkt - also ohne den Umweg durch den Schachtreaktor und den Crackreaktor - zur Rauchgasreinigung geführt wird. Die Rauchgasreinigung wird nach den gültigen Umweltschutzvorschriften ausgeführt, in Deutschland zur Zeit nach der 17. Bundesimmissionsschutzverord- nung (BlmSchV). Sie verhindert, daß die Schadstofffracht in die Umwelt gelangt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich der Heizwert der Grobfraktion gegenüber dem ursprünglichen Material erhöht, da der Feinanteil des Trockenstabilats ® einen erhöhten Anteil an Inertien (Asche) enthält.A further advantageous development is characterized in that a fine fraction is separated from the organic substances before pyrolysis, in particular is sieved off. The fine fraction can also be separated in another way. The screened or otherwise separated fine fraction is preferably fed to the combustion reactor. The screening or other separation and / or the feeding of the fine fraction to the combustion reactor are particularly advantageous when processing Dry Stabilate ® . Since the fine fraction of the dry stabilate ® contains an increased proportion of inert substances (ash) and pollutants, this is preferably sieved off or otherwise separated off. It is also preferably fed directly to the fluidized bed reactor for further treatment. The advantage can thus be achieved that the pollutant load of the input material (Dry Stabilat ® ) is led directly to the flue gas cleaning via the fluidized bed reactor - that is, without going through the shaft reactor and the cracking reactor. The flue gas cleaning is carried out according to the valid environmental protection regulations, in Germany currently according to the 17th Federal Immission Control Ordinance (BlmSchV). It prevents pollutant loads from getting into the environment. Another advantage is that the calorific value of the coarse fraction increases compared to the original material, since the fine fraction of the dry stabilate ® contains an increased proportion of inert substances (ash).
Durch die Reinigung bzw. katalytische Reinigung des Rohgases kann ein Synthesegas („Brenngas") erzeugt werden. Das Synthesegas wird vorzugsweise in einer Gasturbine oder in einer sonstigen Wärmekraftmaschine energetisch verwertet. Vorteilhaft ist es, wenn das Abgas aus der energetischen Verwertung bzw. der Gasturbine bzw. der sonstigen Wärmekraftmaschine dem Verbrennungsreaktor bzw. Wirbelschichtreaktor zugeführt wird. Dem Verbrennungsreaktor bzw. Wirbelschichtreaktor kann zusätzlich zu diesem Abgas noch Luft zugeführt werden. Es ist aber auch möglich, den Verbrennungsreaktor bzw. Wirbelschichtreaktor nicht mit Luft, sondern ausschließlich mit dem Abgas der Gasturbine oder der sonstigen Wärmekraftmaschine zu betreiben. Dies ist möglich, da das Abgas der Gasturbine bzw. sonstigen Wärmekraftmaschine immer noch einen ausreichenden Sauerstoff- gehalt hat, der bei etwa 17 % liegen kann. Hierdurch ist eine besonders gute energetische Verwertung möglich.A synthesis gas (“fuel gas”) can be generated by the purification or catalytic purification of the raw gas. The synthesis gas is preferably used for energy in a gas turbine or in another heat engine. It is advantageous if the exhaust gas from the energy recovery or the gas turbine The combustion reactor or fluidized bed reactor can also be supplied with air in addition to this exhaust gas. However, it is also possible for the combustion reactor or fluidized bed reactor not to be supplied with air, but exclusively with the exhaust gas from the gas turbine This is possible because the exhaust gas from the gas turbine or other heat engine still has a sufficient oxygen content, which can be around 17%. This enables particularly good energy recovery.
Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird das Synthesegas zunächst gekühlt und/oder gereinigt, bevor es für die Brennkammer der Gasturbine oder sonstigen Wärmekraftmaschine verwendet wird. Die Kühlung und/oder Reinigung erfolgt vorzugsweise in einer Quenche. Vorzugsweise wird das Abwasser aus der Kühlung und/oder Reinigung eingedampft, vorzugsweise in einem Trockner. Der Rest aus der Eindampfung (der „eingedickte" Rest) wird vorzugsweise dem Verbrennungsreaktor zugeführt. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß durch die Reinigung bzw. katalytische Reinigung des Rohgases ein Synthesegas erzeugt wird. Vorzugsweise wird aus dem Synthesegas Wasserstoff abgetrennt. Das bei der Wasserstoffabtrennung verbleibende Schwachgas wird vorzugsweise dem Verbrennungsreaktor zugeführt. Es kann dort thermisch genutzt werden.According to a further advantageous development, the synthesis gas is first cooled and / or cleaned before it is used for the combustion chamber of the gas turbine or other heat engine. The cooling and / or cleaning is preferably carried out in a quench. The waste water from the cooling and / or cleaning is preferably evaporated, preferably in a dryer. The remainder from the evaporation (the "thickened" remainder) is preferably fed to the combustion reactor. A further advantageous development is characterized in that a synthesis gas is generated by the cleaning or catalytic cleaning of the raw gas. Hydrogen is preferably separated off from the synthesis gas. The lean gas remaining in the hydrogen separation is preferably fed to the combustion reactor. It can be used thermally there.
Vorteilhaft ist es, wenn der Verbrennungsreaktor bzw. Wirbelschichtreaktor zweistufig betrieben wird. Dies geschieht insbesondere dadurch, daß am unteren Ende des Verbrennungsreaktors bzw. Wirbelschichtreaktors weniger Luft zugegeben wird als für eine stöchiometrische Verbrennung benötigt wird. Dadurch enthält die A- sche, die dem Pyrolysereaktor bzw. Schachtreaktor zugeführt wird, noch Koks, der damit bereits im oberen Teil des Pyrolysereaktors (Schachtreaktors, Entgasers) katalytische Wirkung hat. Oberhalb der Ausförderung der Asche aus dem Verbrennungsreaktor bzw. Wirbelschichtreaktor wird weitere Luft zugegeben, um eine vollständige Verbrennung zu erreichen und das Abgas - gereinigt - in die Umgebung abgeben zu können.It is advantageous if the combustion reactor or fluidized bed reactor is operated in two stages. This occurs in particular in that less air is added to the lower end of the combustion reactor or fluidized bed reactor than is required for stoichiometric combustion. As a result, the ash that is fed to the pyrolysis reactor or shaft reactor still contains coke, which therefore already has a catalytic effect in the upper part of the pyrolysis reactor (shaft reactor, degasifier). Above the removal of the ash from the combustion reactor or fluidized bed reactor, further air is added in order to achieve complete combustion and to be able to release the exhaust gas - cleaned - into the environment.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Zone des Pyrolysereaktors bzw. Schachtreaktors als Crackreaktor verwendet wird. Dies kann in der Weise geschehen, daß der Pyrolysereaktor bzw. Schachtreaktor und der Crackreaktor als ein Bauteil „Pyrolyse-Crack-Reaktor" ausgeführt werden, so daß eine Zone des Pyrolysereaktors als Katalysator verwendet wird (Fig. 6). Es kann ferner in der Weise geschehen, daß sich der Crackreaktor oberhalb des Pyrolysereaktors bzw. Schachtreaktors befindet bzw. daß sich der Crackreaktor im oberen Bereich des Pyrolysereaktors bzw. Schachtreaktors befindet (Fig. 10).Another advantageous further development is characterized in that a zone of the pyrolysis reactor or shaft reactor is used as the cracking reactor. This can be done in such a way that the pyrolysis reactor or shaft reactor and the cracking reactor are designed as one component “pyrolysis-cracking reactor”, so that a zone of the pyrolysis reactor is used as a catalyst (FIG. 6) Happen in such a way that the cracking reactor is above the pyrolysis reactor or shaft reactor or that the cracking reactor is in the upper region of the pyrolysis reactor or shaft reactor (FIG. 10).
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß das im Crackreaktor gereinigte Rohgas in einem weiteren Reaktor mit einer Katalysator- schüttung weiter gereinigt wird (Fig. 7) oder daß der Crackreaktor als Reaktor mit einer Katalysatorschüttung ausgebildet ist. Die Katalysatorschüttung in dem weiteren Reaktor kann aus einer oder mehreren Metallverbindungen bestehen (permanenter Katalysator). Nachdem das Gas den Crackreaktor verlassen hat, wird es - lo ¬A further advantageous development is characterized in that the raw gas cleaned in the cracking reactor is further cleaned in a further reactor with a catalyst bed (FIG. 7) or in that the cracking reactor is designed as a reactor with a catalyst bed. The catalyst bed in the further reactor can consist of one or more metal compounds (permanent catalyst). After the gas has left the cracking reactor, it becomes - lo ¬
dern weiteren Reaktor zugeführt. Der Crackreaktor fungiert in diesem Fall als VorKatalysator. Der Crackreaktor ist dann allerdings nicht unbedingt erforderlich. Es ist auch möglich, auf den Crackreaktor zu verzichten, so daß der weitere Reaktor mit der Katalysatorschüttung in diesem Fall als eigentlicher Crackreaktor für die katalytische Reinigung des durch die Pyrolyse erzeugten Rohgases fungieren kann.the other reactor supplied. In this case, the cracking reactor acts as a pre-catalyst. However, the crack reactor is then not absolutely necessary. It is also possible to dispense with the cracking reactor, so that in this case the further reactor with the catalyst bed can act as the actual cracking reactor for the catalytic cleaning of the raw gas generated by the pyrolysis.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn das im Crackreaktor gereinigte Rohgas in einem weiteren Reaktor mit einer Katalysatorschüttung weiter gereinigt wird, wenn also neben dem ersten weiteren Reaktor mit einer Katalysatorschüttung ein zweiter weiterer Katalysator mit einer Katalysatorschüttung vorhanden ist. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn der erste und der zweite weitere Reaktor abwechselnd aktiviert sind. Der erste und der zweite weitere Reaktor werden also derart betrieben, daß sie abwechselnd aktiv sind. Hierdurch wird eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ermöglicht, die darin besteht, daß der erste und der zweite weitere Reaktor abwechselnd regeneriert werden können, nämlich jeweils dann, wenn der jeweils andere weitere Reaktor aktiviert ist. Die Regenerierung erfolgt vorzugsweise durch heißes Abgas aus dem Verbrennungsreaktor bzw. Wirbelschichtreaktor. Auch bei der Verwendung eines ersten weiteren Reaktors und eines zweiten weiteren Reaktors kann auf den Crackreaktor verzichtet werden. Der erste und der zweite weitere Reaktor dienen dann als eigentliche Crackreaktoren zum katalyti- schen Reinigen des durch die Pyrolyse erzeugten Rohgases.It is particularly advantageous if the crude gas cleaned in the cracking reactor is further purified in a further reactor with a catalyst bed, that is to say if a second further catalyst with a catalyst bed is present in addition to the first further reactor with a catalyst bed. It is particularly advantageous here if the first and the second further reactor are activated alternately. The first and the second further reactor are thus operated in such a way that they are alternately active. This enables a further advantageous development, which consists in the fact that the first and the second further reactor can be regenerated alternately, namely in each case when the other further reactor is activated. The regeneration is preferably carried out by hot exhaust gas from the combustion reactor or fluidized bed reactor. The cracking reactor can also be dispensed with when using a first further reactor and a second further reactor. The first and second further reactors then serve as actual cracking reactors for the catalytic purification of the raw gas generated by the pyrolysis.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator zusammen mit dem Wärmeträgermedium zugegeben wird bzw. daß der Katalysator zusammen mit dem Wärmeträgermedium wirksam wird. Wie bereits beschrieben, kann der Pyrolysekoks aus dem Pyrolysereaktor als Katalysator für das Rohgas verwendet werden. Hierdurch wird die katalytische Wirkung des im Pyrolysereaktor bzw. Schachtreaktor entstehenden Pyrolysekokses genutzt. Um dies zu erreichen, wird der Crackreaktor in den Feststoffstrom vom Pyrolysereaktor bzw. Schachtreaktor in den Verbrennungsreaktor bzw. Wirbelschichtreaktor integriert. Bei Berücksichtigung des Temperaturniveaus wäre allerdings eine Gasbehandlung, also eine katalytische Reinigung des Rohgases, in demjenigen Bereich des Pyroly- sereaktors bzw. Schachtreaktors wünschenswert, in dem die Asche aus dem Verbrennungsreaktor bzw. Wirbelschichtreaktor zugeführt wird, da dort die Asche (Wärmeträgermedium, Wirbelbettmaterial) das höchste Temperaturniveau hat.A further advantageous development is characterized in that the catalyst is added together with the heat transfer medium or that the catalyst takes effect together with the heat transfer medium. As already described, the pyrolysis coke from the pyrolysis reactor can be used as a catalyst for the raw gas. As a result, the catalytic effect of the pyrolysis coke produced in the pyrolysis reactor or shaft reactor is used. To achieve this, the cracking reactor is integrated into the solid stream from the pyrolysis reactor or shaft reactor into the combustion reactor or fluidized bed reactor. Taking into account the temperature level, however, a gas treatment, i.e. a catalytic purification of the raw gas, would be in that area of the pyroly- Sereaktors or shaft reactor desirable, in which the ash from the combustion reactor or fluidized bed reactor is fed, since there the ash (heat transfer medium, fluidized bed material) has the highest temperature level.
Um dies zu erreichen, wird das Verfahren vorzugsweise derart geführt, daß der Katalysator zusammen mit dem Wärmeträgermedium (Asche) zugegeben wird bzw. daß der Katalysator zusammen mit dem Wärmeträgermedium (Asche) wirksam wird. Beispielsweise kann der Katalysator im oberen Bereich des Pyrolysereaktors bzw. Schachtreaktors zugegeben werden. Dies kann zusammen mit der Asche erfolgen. Der Katalysator kann allerdings auch anderweitig zugegeben werden. Ferner kann der Katalysator in einem Crackreaktor vorhanden sein, dem die Asche zugeführt wird.To achieve this, the process is preferably carried out in such a way that the catalyst is added together with the heat transfer medium (ash) or that the catalyst takes effect together with the heat transfer medium (ash). For example, the catalyst can be added in the upper region of the pyrolysis reactor or shaft reactor. This can be done together with the ashes. However, the catalyst can also be added in another way. The catalyst can also be present in a cracking reactor to which the ash is fed.
Es ist möglich, einen permanenten Katalysator, beispielsweise Metalloxid, zu verwenden. Bei Einsatz eines permanenten Katalysators ergibt sich ein Kreislauf durch den Verbrennungsreaktor bzw. Wirbelschichtreaktor, wobei in der Feuerung die thermische Abreinigung des Katalysators stattfindet. Es kann allerdings auch ein verlorener Katalysator, beispielsweise Koks oder Kohle, verwendet werden.It is possible to use a permanent catalyst, for example metal oxide. When using a permanent catalyst, a cycle results through the combustion reactor or fluidized bed reactor, the thermal cleaning of the catalyst taking place in the furnace. However, a lost catalyst, for example coke or coal, can also be used.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Pyrolyse und Vergasung von Stoffgemischen, die organische Bestandteile enthalten, die insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, umfaßt einen Pyrolysereaktor, vorzugsweise einen Schachtreaktor, dem die organischen Stoffe bzw. das Stoffgemisch, das organische Bestandteile enthält, vorzugsweise Trockenstabilat ® und ein Wärmeträgermedium zuführbar sind, einen Verbrennungsreaktor, vorzugsweise einen Wirbelschichtreaktor, zum Verbrennen des Pyrolysekokses aus dem Pyrolysereaktor bzw. Schachtreaktor und zum Erzeugen des Wärmeträgermediums, wobei als Wärmeträgermedium vorzugsweise die Asche aus dem Verbrennungsreaktor verwendet wird, und einen Crackreaktor zum Reinigen bzw. Cracken des durch die Pyrolyse erzeugten Rohgases bzw. dessen kondensierbarer Bestandteile, in dem vorzugsweise ein Katalysator vorgesehen ist. Gemäß der Erfindung ist ein fluidisierter Siphon vorgesehen, dem überhitzter Wasserdampf als Fluidisierungsmittel zuführbar ist. Der fluidisierte Siphon kann aus einem Fallrohr und einem Behälter mit Überlauf bestehen. In diesem Fall wird das Wärmeträgermedium bzw. die heiße Asche im Fallrohr aufgefangen. Sie bildet dort ein Wanderbett aus und rutscht in den Behälter. Der Behälter kann über einen am Behälterboden befindlichen Düsenboden mit überhitztem Wasserdampf angeströmt werden, so daß eine Fluidisierung der aus dem Fallrohr nachrutschenden Asche erreicht wird und die Asche aus dem Überlauf des Behälters abgezogen werden kann. Durch den Druckverlust des Wanderbetts im Fallrohr wird die gewünschte Dichtungsfunktion erreicht, also die Abdichtung gegenüber Gasen (Pyrolysegase aus dem oder den Pyrolysereaktoren, die nicht in den Wirbelschichtofen gelangen dürfen, und Rauchgase aus dem Wirbelschichtofen, die nicht in den Pyrolysereaktor gelangen dürfen). Durch die Fluidisierung des Siphons wird die Förderung des heißen Mediums (Wärmeträgermedium, heiße Asche) in einen nachfolgenden Reaktor (Pyrolysereaktor/Crackreaktor) erreicht. Ein kleiner Teil des Wasserdampfs kann durch das Wanderbett in den Verbrennungsreaktor bzw. Wirbelschichtofen dringen und somit als Sperrgas wirken.The device according to the invention for the pyrolysis and gasification of mixtures of substances which contain organic constituents, which is particularly suitable for carrying out the process according to the invention, comprises a pyrolysis reactor, preferably a shaft reactor, to which the organic substances or the substance mixture which contains organic constituents, preferably dry stabilizer ® and a heat transfer medium can be supplied, a combustion reactor, preferably a fluidized bed reactor, for burning the pyrolysis coke from the pyrolysis reactor or shaft reactor and for producing the heat transfer medium, the ash from the combustion reactor preferably being used as the heat transfer medium, and a cracking reactor for cleaning or cracking the raw gas generated by the pyrolysis or its condensable components, in which a catalyst is preferably provided. According to the invention, a fluidized siphon is provided, to which superheated steam can be supplied as a fluidizing agent. The fluidized siphon can consist of a downpipe and a container with an overflow. In this case, the heat transfer medium or the hot ash is collected in the downpipe. There it forms a moving bed and slips into the container. The container can be overflowed with superheated steam through a nozzle base located on the container bottom, so that the ash slipping out of the downpipe is fluidized and the ash can be drawn off from the overflow of the container. The pressure loss of the moving bed in the downpipe achieves the desired sealing function, i.e. the sealing against gases (pyrolysis gases from the pyrolysis reactor (s) that must not get into the fluidized bed furnace and flue gases from the fluidized bed furnace that must not get into the pyrolysis reactor). By fluidizing the siphon, the hot medium (heat transfer medium, hot ash) is conveyed into a downstream reactor (pyrolysis reactor / cracking reactor). A small part of the water vapor can penetrate into the combustion reactor or fluidized bed furnace through the moving bed and thus act as sealing gas.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den weiteren Unteransprüchen beschrieben.Advantageous further developments are described in the further subclaims.
Vorzugsweise umfaßt der fluidisierte Siphon ein Fallrohr.The fluidized siphon preferably comprises a downpipe.
In dem Fallrohr kann ein Wanderbett vorgesehen sein. Das Fallrohr ist vorzugsweise derart ausgestaltet, daß darin ein Wanderbett ausbildbar ist. Vorzugsweise werden Auslegungsparameter und/oder Betriebsparameter derart beeinflußt, daß sich in dem Fallrohr ein Wanderbett ausbildet.A moving bed can be provided in the downpipe. The downpipe is preferably designed such that a moving bed can be formed therein. Design parameters and / or operating parameters are preferably influenced in such a way that a moving bed is formed in the downpipe.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Fallrohr bzw. das Wanderbett von Wasserdampf durchströmbar ist. Der Wasserdampf kann als Sperrgas wirken. Die Auslegungsparameter und/oder Betriebsparameter werden vorzugsweise derart beeinflußt, daß das Fallrohr bzw. das Wanderbett von Wasserdampf als Sperrgas durchströmt wird. Durch die Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen, durch die aus einem Brennstoff mit einem bestimmten Aschegehalt und hohem flüchtigen Gehalt ein Reingas erzeugt werden kann, das sowohl zur Verwendung in Gasturbinenprozessen und Verbrennungsmotoren als auch zur stofflichen Verwertung geeignet ist, daß also sehr hochwertig ist. Dabei wird die Zielsetzung erreicht, daß kein technischer Sauerstoff verwendet werden muß und daß das Pyrolysegas nicht mit inerten Gasen in Kontakt kommt. Die Erfindung ist insbesondere für die Verarbeitung von Trockenstabilat ® geeignet. Dabei kann davon ausgegangen werden, daß der Feinanteil des Trockenstabilats ® einerseits überdurchschnittlich viele Schadstoffe und andererseits einen hohen Inertanteil (ca. 50 Gew.-%) enthält, der Beitrag des Feinanteils zu einem hochwertigen Gas also gering und die negativen Auswirkungen auf den Aufwand der Pyrolysegas-Reinigung verhältnismäßig hoch sind. Der Wärmeträger wird aus dem Pyrolysekoks auf dem Wege der Verbrennung erzeugt. Dabei durchläuft das gesamte Einsatzmaterial (organische Stoffe, insbesondere Trockenstabilat ® ) mit dem Feinanteil die Pyrolyse und belastet die Gasreinigung. Vorzugsweise wird der Feinanteil direkt der Verbrennung zugeführt; in dem Verbrennungsreaktor wird der Wärmeträger aus diesem Feinanteil und dem Pyrolysekoks erzeugt. Die flüchtigen Schadstoffe des Feinanteils können dadurch in der Verbrennung ausgeschleust und in der Rauchgasreinigung abgeschieden werden. Dadurch wird ausgeschlossen, daß Schadstoffe aus dem Feinanteil in das Pyrolysegas gelangen und die Gasreinigung unnötig aufwendig und teuer werden lassen.A further advantageous development is characterized in that water can flow through the downpipe or the moving bed. The water vapor can act as a sealing gas. The design parameters and / or operating parameters are preferably influenced in such a way that water vapor as a sealing gas flows through the downpipe or the moving bed. The invention provides a method and a device by means of which a clean gas can be generated from a fuel with a certain ash content and high volatile content, which is suitable for use in gas turbine processes and internal combustion engines as well as for material recycling, that is to say of very high quality is. The objective is achieved that no technical oxygen has to be used and that the pyrolysis gas does not come into contact with inert gases. The invention is particularly suitable for processing Dry Stabilat ® . It can be assumed that the fine fraction of Dry Stabilate ® contains on the one hand an above-average number of pollutants and on the other hand a high inert fraction (approx. 50% by weight), so the contribution of the fine fraction to a high-quality gas is low and the negative effects on the effort of the Pyrolysis gas purification are relatively high. The heat transfer medium is generated from the pyrolysis coke by combustion. The entire feed material (organic substances, in particular Dry Stabilate ® ) with the fine fraction goes through pyrolysis and pollutes gas cleaning. The fine fraction is preferably fed directly to the combustion; In the combustion reactor, the heat transfer medium is generated from this fine fraction and the pyrolysis coke. The volatile pollutants of the fine fraction can be discharged in the combustion and separated in the flue gas cleaning. This prevents contaminants from the fine fraction from entering the pyrolysis gas and making gas cleaning unnecessarily complex and expensive.
Das bei der Durchführung der Erfindung entstehende Pyrolysegas bzw. Synthesegas kann zur stofflichen und energetischen Verwendung eingesetzt werden, insbesondere zur Stromerzeugung, zur Wärmeerzeugung, zur Erzeugung von Methanol oder zur Erzeugung von Wasserstoff. Es ist möglich, ein wasserstoffreiches Gas zu erzeugen. Die Erfindung kann zur Stromerzeugung genutzt werden, insbesondere in einer Gasturbine. Das Gasturbinenabgas kann als Verbrennungs- und Fluidisie- rungsluft in der Wirbelschicht des Wirbelschichtreaktors verwendet werden. Die Anlage muß dann allerdings unter Druck betrieben werden oder es ist ein Brenn- gasverdichter vorzusehen. Die Feuerung in dem Verbrennungsreaktor bzw. Wirbelschichtreaktor liefert Wärme für den Pyrolysereaktor. Durch die Wirbelschicht wird ferner prozeßintem das Wärmeträgermedium, nämlich Asche, erzeugt. Sofern Koks bzw. Pyrolysekoks als Katalysatormaterial eingesetzt wird, kann dieser ebenfalls prozeßintern durch gestufte Luftzuführung in der Wirbelschicht erzeugt werden. Eine Verfahrensführung mit unterstöchiometrischer Verbrennung ist möglich. Es ist ferner möglich, die Nachbehandlung der Pyrolysegase direkt im Entgaser (Pyrolysereaktor) vorzunehmen; das Entgasen und das Cracken können also in einem Reaktor erfolgen.The pyrolysis gas or synthesis gas produced in the implementation of the invention can be used for material and energetic use, in particular for generating electricity, for generating heat, for producing methanol or for producing hydrogen. It is possible to generate a hydrogen-rich gas. The invention can be used to generate electricity, particularly in a gas turbine. The gas turbine exhaust gas can be used as combustion and fluidizing air in the fluidized bed of the fluidized bed reactor. However, the system must then be operated under pressure or a combustion to provide gas compressors. The furnace in the combustion reactor or fluidized bed reactor provides heat for the pyrolysis reactor. The heat transfer medium, namely ash, is also generated in the process by the fluidized bed. If coke or pyrolysis coke is used as the catalyst material, this can also be generated internally in the process by staged air supply in the fluidized bed. A procedure with substoichiometric combustion is possible. It is also possible to carry out the aftertreatment of the pyrolysis gases directly in the degasser (pyrolysis reactor); degassing and cracking can thus be carried out in one reactor.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigtEmbodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. In the drawing shows
Fig 1 eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Pyrolyse und Vergasung von Stoffgemischen, die organische Bestandteile enthalten, in einer schematischen Darstellung,1 shows a device for carrying out a method for pyrolysis and gasification of substance mixtures which contain organic constituents, in a schematic representation,
Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 , wobei der Schachtreaktor und der Crackreaktor als ein Bauteil "Pyrolyse-Crack-Reaktor" ausgeführt sind,2 shows the device according to FIG. 1, the shaft reactor and the cracking reactor being designed as one component “pyrolysis-cracking reactor”,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform, bei der der Katalysator zusammen mit dem Wärmeträgermedium zugegeben wird bzw. wirksam wird undFig. 3 shows another embodiment in which the catalyst is added together with the heat transfer medium or is effective and
Fig. 4 einen fluidisierten Siphon, dem überhitzter Wasserdampf als Fluidisierungsmittel zuführbar ist, in einer schematischen Darstellung.Fig. 4 shows a fluidized siphon, to which superheated steam can be supplied as a fluidizing agent, in a schematic representation.
Die in Fig. 1 gezeigte Grundkonfiguration zur Durchführung des Grundprozesses besteht aus einem Schachtreaktor 1 , einem Wirbelschichtreaktor 2 und einem Crackreaktor 3. Dem Schachtreaktor 1 werden die organischen Stoffe, vorzugsweise Trockenstabilat ® 4, und das Wärmeträgermedium, vorzugsweise Asche 5, aus dem Wirbelschichtreaktor 2 zugeführt. Das in den Schachtreaktor 1 eingebrachte Trockenstabilat 4 wird dort mit der heißen Asche 5 aus dem Wirbelschichtreaktor 2 vermischt. Das Trockenstabilat erhitzt sich und entgast (pyrolysiert). Es entsteht ein Gas, nämlich das Rohgas 6, sowie ein Feststoff 7, nämlich Pyrolysekoks und A- sche. Das Rohgas 6 verläßt den Schachtreaktor 1 am oberen Ende, der Feststoff 7 verläßt den Schachtreaktor 1 am unteren Ende. Rohgas 6 und Feststoff 7 werden dem Crackreaktor 3 zugeführt. Da der Feststoff 7, nämlich der darin enthaltene Pyrolysekoks, als Katalysator für die Gasreinigung wirkt, wird das Rohgas 6 im Crackreaktor 3 durch den heißen Feststoff geleitet. Ferner wird hier Wasserdampf 8 zugegeben. Als Ergebnis wird ein katalytisch gereinigtes Gas 9 (Synthesegas, Brenngas) erhalten. Der Feststoff 10 aus dem Crackreaktor 3 (Pyrolysekoks und Asche) wird in den Wirbelschichtreaktor 2 eingebracht und dort mit Luft 11 verbrannt. Das Abgas 12 aus der Wirbelschicht des Wirbelschichtreaktors 2 wird gereinigt. Aus dem Wirbelschichtreaktor 2 kann ferner noch nicht benötigte Asche 13 abgezogen werden.The basic configuration shown in FIG. 1 for carrying out the basic process consists of a shaft reactor 1, a fluidized bed reactor 2 and a cracking reactor 3. The shaft reactor 1 is made up of the organic substances, preferably Dry Stabilate ® 4, and the heat transfer medium, preferably ash 5 fed to the fluidized bed reactor 2. The dry stabilizer 4 introduced into the shaft reactor 1 is mixed there with the hot ash 5 from the fluidized bed reactor 2. The dry stabilizer heats up and degasses (pyrolyzes). A gas is produced, namely the raw gas 6, and a solid 7, namely pyrolysis coke and ash. The raw gas 6 leaves the shaft reactor 1 at the upper end, the solid 7 leaves the shaft reactor 1 at the lower end. Raw gas 6 and solid 7 are fed to the cracking reactor 3. Since the solid 7, namely the pyrolysis coke contained therein, acts as a catalyst for gas cleaning, the raw gas 6 is passed through the hot solid in the cracking reactor 3. Water vapor 8 is also added here. As a result, a catalytically cleaned gas 9 (synthesis gas, fuel gas) is obtained. The solid 10 from the cracking reactor 3 (pyrolysis coke and ash) is introduced into the fluidized bed reactor 2 and burned there with air 11. The exhaust gas 12 from the fluidized bed of the fluidized bed reactor 2 is cleaned. Ash 13 which is not yet required can also be drawn off from the fluidized bed reactor 2.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform werden der Schachtreaktor und der Crackreaktor als ein Bauteil ausgeführt, nämlich als Pyrolyse-Crack-Reaktor 30. Dabei wird eine Zone, nämlich die untere Zone, des Pyrolysereaktors 1 als Katalysator verwendet.In the embodiment shown in FIG. 2, the shaft reactor and the crack reactor are designed as one component, namely as a pyrolysis-crack reactor 30. One zone, namely the lower zone, of the pyrolysis reactor 1 is used as a catalyst.
Bei den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen wird die katalytische Wirkung des im Schachtreaktor 1 entstehenden Pyrolysekokses genutzt. Bei diesen Ausführungsformen ist der Crackreaktor 3 in den Feststoffstrom vom Schachtreaktor 1 in den Wirbelschichtreaktor 2 integriert. Bei Berücksichtigung des Temperaturniveaus wäre allerdings eine Gasbehandlung in demjenigen Bereich des Schachtreaktors 1 wünschenswert, in dem die Asche 5 aus dem Wirbelschichtreaktor 2 zugeführt wird, da dort der Feststoff (die Asche) das höchste Temperaturniveau hat.In the embodiments shown in FIGS. 1 and 2, the catalytic effect of the pyrolysis coke produced in the shaft reactor 1 is used. In these embodiments, the cracking reactor 3 is integrated in the solid stream from the shaft reactor 1 into the fluidized bed reactor 2. If the temperature level is taken into account, however, gas treatment would be desirable in the area of the shaft reactor 1 in which the ash 5 is fed from the fluidized bed reactor 2, since there the solid matter (the ash) has the highest temperature level.
Um dies zu realisieren kann die Verfahrensführung nach Fig. 3 vorgesehen werden. Hier wird ein Katalysator 40 im oberen Bereich des Schachtreaktors 1 zugegeben. Der Schachtreaktor und der Crackreaktor sind auch hier als ein Bauteil ausgeführt, nämlich als Pyrolyse-Crack-Reaktor 30'. Die Zugabe des Katalysators 40 im oberen Bereich des Schachtreaktors 1 muß allerdings nicht zwangsläufig mit der Asche 5 aus dem Wirbelschichtreaktor 2 erfolgen. Der Katalysator kann auch auf andere Weise zugegeben werden. Femer kann der Katalysator in dem oberen Bereich des Schachtreaktors 1 vorhanden sein, also in dem mit 41 bezeichneten Bereich des Pyrolyse-Crack-Reaktors 30'. Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 kann ein permanenter Katalysator wie beispielsweise Metalloxid verwendet werden. Es kann allerdings auch ein verlorener Katalysator wie beispielsweise Koks oder Kohle verwendet werden. Bei Einsatz eines permanenten Katalysators ergibt sich ein Kreislauf durch den Wirbelschichtreaktor 2, wobei in der Feuerung des Wirbelschichtreaktors 2 die thermische Abreinigung des Katalysators stattfindet. Der Crackreaktor wird automatisch in den Schachtreaktor 1 integriert, so daß dieser zum Pyrolyse- Crack-Reaktor 30' wird.In order to achieve this, the process control according to FIG. 3 can be provided. Here, a catalyst 40 is added in the upper region of the shaft reactor 1. The shaft reactor and the crack reactor are also designed here as one component, namely as a pyrolysis-crack reactor 30 '. However, the addition of the catalyst 40 in the upper region of the shaft reactor 1 does not necessarily have to take place with the ash 5 from the fluidized bed reactor 2. The catalyst can also be added in other ways. Furthermore, the catalyst can be present in the upper region of the shaft reactor 1, that is to say in the region of the pyrolysis-cracking reactor 30 ′ which is designated by 41. In the embodiment of Fig. 10, a permanent catalyst such as metal oxide can be used. However, a lost catalyst such as coke or coal can also be used. When using a permanent catalyst, a cycle results through the fluidized bed reactor 2, the thermal cleaning of the catalyst taking place in the furnace of the fluidized bed reactor 2. The cracking reactor is automatically integrated into the shaft reactor 1 so that it becomes the pyrolysis-cracking reactor 30 '.
Die Figur 4 zeigt einen bei den Ausführungsformen gemäß Figuren 1 bis 3 anwendbaren Anlagenteil, durch den heiße Asche oder ein sonstiges Wirbelbettmaterial aus dem Wirbelschichtreaktor bzw. Wirbelschichtofen 2 zum Pyrolysereaktor bzw. Schachtreaktor 1 bzw. zum Pyrolyse-Crack-Reaktor 30 bzw. 30' gefördert werden kann. In dem Wirbelschichtofen 2 befindet sich ein Wirbelbett 41', welches aus Wirbelbettmaterial besteht, nämlich heißer Asche. Der Boden des Wirbelschichtofens 2 ist als Düsenboden 42 ausgebildet, durch den dem Wirbelschichtofen 2 Fluidisierungsluft 43 zugeführt wird.FIG. 4 shows a plant part that can be used in the embodiments according to FIGS. 1 to 3, through which hot ash or another fluidized bed material from the fluidized bed reactor or fluidized bed furnace 2 to the pyrolysis reactor or shaft reactor 1 or to the pyrolysis-crack reactor 30 or 30 ' can be promoted. In the fluidized bed furnace 2 there is a fluidized bed 41 ', which consists of fluidized bed material, namely hot ash. The bottom of the fluidized bed furnace 2 is designed as a nozzle base 42 through which fluidizing air 43 is fed to the fluidized bed furnace 2.
Die heiße Asche aus dem Wirbelbett 41' wird einem Crack- Reaktor/Pyrolysereaktor/Schachtreaktor/Pyrolyse-Crack-Reaktor 1 , 3, 30, 31 , 30', 41 ' zugeführt, die in der Fig. 4 nicht dargestellt sind und die in Materialflußrichtung hinter dem Pfeil 44 liegen.The hot ash from the fluidized bed 41 'is fed to a cracking reactor / pyrolysis reactor / shaft reactor / pyrolysis / cracking reactor 1, 3, 30, 31, 30', 41 ', which are not shown in FIG. 4 and which are shown in FIG The material flow direction is behind arrow 44.
Der in der Fig. 4 dargestellte fluidisierte Siphon 45 umfaßt ein Fallrohr 46, das auch als Fallschacht ausgebildet sein kann, und einen Behälter 47 mit Überlauf. Die heiße Asche aus dem Wirbelbett 41' gelangt durch den in dem Wirbelschichtofen 2 ausgebildeten Ascheüberlauf 48 in das Fallrohr 46, wo sie aufgefangen wird. Diese heiße Asche bildet in dem Fallrohr 46 ein Wanderbett aus und rutscht in den Behälter 47. Der Boden des Behälters 47 ist als Düsenboden 49 ausgebildet, durch den dem Behälter 47 überhitzter Wasserdampf 50 zugeführt wird.The fluidized siphon 45 shown in FIG. 4 comprises a down pipe 46, which can also be designed as a down shaft, and a container 47 with an overflow. The hot ash from the fluidized bed 41 ′ passes through the in the fluidized bed furnace 2 trained ash overflow 48 into the downpipe 46, where it is collected. This hot ash forms a moving bed in the downpipe 46 and slips into the container 47. The bottom of the container 47 is designed as a nozzle base 49, through which superheated steam 50 is fed to the container 47.
Mit Hilfe des überhitzten Wasserdampfs 50 wird der Behälter 47 über den am Behälterboden befindlichen Düsenboden 49 angeströmt, so daß eine Fluidisierung der aus dem Fallrohr 46 nachrutschenden Asche erreicht wird und die Asche aus dem Überlauf des Behälters 47 in das weitere Fallrohr 51 abgezogen werden kann. Sie wird von dem weiteren Fallrohr 51 in Richtung des Pfeils 44 zu dem Schachtreaktor 1 /Pyrolyse-Crack-Reaktor 30/Pyrolyse-Crack-Reaktor 30' geführt.With the help of the superheated steam 50, the container 47 is flowed through the nozzle bottom 49 located on the container bottom, so that fluidization of the ash slipping out of the downpipe 46 is achieved and the ash can be drawn off from the overflow of the container 47 into the further downpipe 51. It is led from the further downpipe 51 in the direction of arrow 44 to the shaft reactor 1 / pyrolysis-crack reactor 30 / pyrolysis-crack reactor 30 '.
Durch den Druckverlust des Festbetts im Fallrohr 46 wird die gewünschte Dichtungsfunktion erreicht. Der fluidisierte Siphon gemäß Fig. 4 erfüllt die Funktionen der Förderung eines Feststoffs und der Abdichtung gegenüber Gasen. Durch die Fluidisierung des Siphons wird die Förderung des heißen Mediums in einen nachfolgenden Reaktor 1 , 30, 30' erreicht.The desired sealing function is achieved by the pressure loss of the fixed bed in the downpipe 46. The fluidized siphon according to FIG. 4 fulfills the functions of conveying a solid and sealing against gases. The fluidization of the siphon achieves the delivery of the hot medium into a subsequent reactor 1, 30, 30 '.
Das Fallrohr 46 ermöglicht in Verbindung mit dem fluidisierten Siphon 45 einen Trennung von oxidierender Atmosphäre im Verbrennungsreaktor bzw. Wirbelschichtofen und reduzierender Atmosphäre im Crackreaktor und im Pyrolysereaktor. Ein definierter, sehr kleiner Dampfstrom dringt durch das Wanderbett im Fallrohr 46 in den Verbrennungsreaktor bzw. Wirbelschichtofen und wirkt somit als Sperrgas. Dieser Sperrdampfstrom kann gezielt eingestellt werden, indem permanent ein Druckabfall über das Wanderbett im Fallrohr 46 eingestellt wird. Dieser Druckabfall kann durch die Höhe des Wanderbetts (Auslegungsparameter) und durch den Dampf-Vordruck und den Unterdruck im Verbrennungsreaktor bzw. Wirbelschichtofen (Betriebsparameter) beeinflußt werden. Eine Beeinflußung durch andere und/oder weitere Auslegungsparameter und/oder Betriebsparameter ist möglich. Der Hauptstrom des Wasserdampfs gelangt entweder zusammen mit der Asche oder zusätzlich über einen Bypass in den Crackreaktor und sperrt somit den Siphon gegen Rohgas aus dem Crackreaktor. Bei dem Verfahren nach der deutschen Patentanmeldung 100 33 453. 9 kann im Pyrolysereaktor zur Durchführung der erwünschten Crackreaktionen überhitzter Wasserdampf mit 1 ,0 bis 1 ,5 bar Vordruck und rund 800°C bis 850°C zur Anwendung kommen. Somit ist es möglich, den überhitzten Wasserdampf 50 zunächst als Fluidisierungsmittel einzusetzen und denselben Dampf danach im Crackreak- tor/Pyrolysereaktor 1 , 3, 30, 31 , 30', 41 für die Crackreaktionen einzusetzen. Die Menge des überhitzten Wasserdampfs aus der Fluidisierung des Siphons ist dabei mit rund 0,07 bis 0,12 kg Dampf pro kg Trockenstabilat® wesentlich geringer als die insgesamt benötigte Dampfmenge von rund 0,3 kg Dampf pro kg Trockenstabilat ® und deshalb in keiner Weise schädlich für den Prozeß sondern sogar vorteilhaft.The downpipe 46 in conjunction with the fluidized siphon 45 enables a separation of the oxidizing atmosphere in the combustion reactor or fluidized bed furnace and the reducing atmosphere in the cracking reactor and in the pyrolysis reactor. A defined, very small steam flow penetrates through the moving bed in the downpipe 46 into the combustion reactor or fluidized bed furnace and thus acts as a sealing gas. This sealing steam flow can be set in a targeted manner by permanently setting a pressure drop across the moving bed in the downpipe 46. This drop in pressure can be influenced by the height of the moving bed (design parameters) and by the vapor admission pressure and the negative pressure in the combustion reactor or fluidized bed furnace (operating parameters). An influencing by other and / or further design parameters and / or operating parameters is possible. The main stream of water vapor either enters the cracking reactor together with the ash or additionally via a bypass and thus blocks the siphon against raw gas from the cracking reactor. In the process according to German patent application 100 33 453.9, superheated steam with an initial pressure of 1.0 to 1.5 bar and around 800 ° C. to 850 ° C. can be used in the pyrolysis reactor to carry out the desired cracking reactions. It is thus possible to first use the superheated steam 50 as a fluidizing agent and then to use the same steam in the cracking reactor / pyrolysis reactor 1, 3, 30, 31, 30 ', 41 for the cracking reactions. The amount of superheated steam from the fluidization of the siphon, at around 0.07 to 0.12 kg of steam per kg of Dry Stabilat ®, is significantly less than the total amount of steam required of around 0.3 kg of steam per kg of Dry Stabilat ®, and therefore in no way harmful to the process but even beneficial.
Die Energie für die Bereitstellung des Dampfes bei 1 ,5 bar und 800 bis 850°C kann aus der Abkühlung der Rauchgase aus der Verbrennung des Pyrolysekokses gewonnen werden. Somit kann die Energie für die Bereitstellung des Fluidisierungs- mittels prozeßintern erzeugt bzw. verwendet werden.The energy for providing the steam at 1.5 bar and 800 to 850 ° C. can be obtained from the cooling of the flue gases from the combustion of the pyrolysis coke. The energy for the provision of the fluidization means can thus be generated or used in-process.
Überraschend hat sich gezeigt, daß der als Fluidisierungsmittel zugemischte überhitzte Wasserdampf nicht zu einer Heizwertminderung des im weiteren Prozeßverlauf damit vermischten Synthesegases führt. Im Zusammenhang mit dem Verfahren nach der deutschen Patentanmeldung 100 33 453.9 ist dieser besondere Vorteil erreichbar, weil durch die Zufuhr von überhitztem Wasserdampf längerkettige Kohlenwasserstoffe im Pyrolysegas gecrackt werden und somit der Heizwert des Synthesegases erhöht wird. Die gewünschten Crackreaktionen sind somit eine Besonderheit, die es besonders sinnvoll macht, überhitzten Wasserdampf als Fluidisierungsmittel zu verwenden, ohne daß eine Verschlechterung des Synthesegases erfolgt und ohne daß der Wasserdampf bei der Abkühlung des Synthesegases als zusätzliches Kondensat anfällt. Surprisingly, it has been shown that the superheated steam mixed as a fluidizing agent does not lead to a reduction in the calorific value of the synthesis gas mixed therewith in the further course of the process. This particular advantage can be achieved in connection with the process according to German patent application 100 33 453.9, because the supply of superheated steam cracks longer-chain hydrocarbons in the pyrolysis gas and thus increases the calorific value of the synthesis gas. The desired cracking reactions are therefore a special feature which makes it particularly useful to use superheated steam as a fluidizing agent without the synthesis gas deteriorating and without the water vapor being produced as additional condensate when the synthesis gas is cooled.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Pyrolyse und Vergasung von Stoffgemischen, die organische Bestandteile enthalten,1. Process for the pyrolysis and gasification of mixtures of substances which contain organic constituents,
bei dem die organischen Stoffe (4) bzw. das Stoffgemisch, das organische Bestandteile enthält, in einem Pyrolysereaktor (1 ) mit einem Wärmeträgermedium in Kontakt gebracht und pyrolysiert werden,in which the organic substances (4) or the substance mixture containing organic constituents are brought into contact with a heat transfer medium in a pyrolysis reactor (1) and pyrolysed,
bei dem der durch die Pyrolyse entstehende Pyrolysekoks (7) in einem Verbrennungsreaktor (2) unter Luftzufuhr (11 ) verbrannt wird,in which the pyrolysis coke (7) formed by the pyrolysis is burned in a combustion reactor (2) with air supply (11),
und bei dem die kondensierbaren Bestandteile des durch die Pyrolyse erzeugten Rohgases (6) in einem Crackreaktor (3) gecrackt werden,and in which the condensable constituents of the raw gas (6) generated by the pyrolysis are cracked in a cracking reactor (3),
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß das Wärmeträgermedium mittels überhitztem Wasserdampf (50) als Fluidisierungsmittel gefördert wird.that the heat transfer medium is conveyed by means of superheated steam (50) as a fluidizing agent.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf (50) mit Energie aus der Verbrennung des Pyrolysekokses und/oder mit Energie aus dem Rohgas (6) erhitzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the water vapor (50) is heated with energy from the combustion of the pyrolysis coke and / or with energy from the raw gas (6).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf (50) mit Energie aus den Rauchgasen erhitzt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the water vapor (50) is heated with energy from the flue gases.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf (50) für die Fluidisierung in dem Crackreaktor (1 , 3, 30, 31 , 30', 41 ) eingesetzt wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the water vapor (50) for the fluidization in the cracking reactor (1, 3, 30, 31, 30 ', 41) is used.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermedium aus der Asche (5) des Verbrennungsreaktors (2) besteht.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the heat transfer medium consists of the ashes (5) of the combustion reactor (2).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Crackreaktor (3) ein Katalysator vorgesehen ist.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a catalyst is provided in the cracking reactor (3).
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Crackung unter Zugabe von Wasserdampf (8) durchgeführt wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cracking is carried out with the addition of water vapor (8).
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pyrolysekoks (7) aus dem Pyrolysereaktor (1 ) und/oder die Asche aus dem Verbrennungsreaktor (2) als Katalysator für das Rohgas (6) verwendet wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pyrolysis coke (7) from the pyrolysis reactor (1) and / or the ash from the combustion reactor (2) is used as a catalyst for the raw gas (6).
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus den organischen Stoffen (4) vor der Pyrolyse eine Feinfraktion abgetrennt wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a fine fraction is separated from the organic substances (4) before pyrolysis.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Reinigung des Rohgases ein Synthesegas erzeugt wird.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a synthesis gas is generated by the purification of the raw gas.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Synthesegas Wasserstoff abgetrennt wird. 11. The method according to claim 10, characterized in that hydrogen is separated from the synthesis gas.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zone des Pyrolysereaktors (1 ) als Crackreaktor verwendet wird (Fig. 2; Fig. 3).12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a zone of the pyrolysis reactor (1) is used as a cracking reactor (Fig. 2; Fig. 3).
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator zusammen mit dem Wärmeträgermedium zugegeben wird bzw. wirksam wird (Fig. 3).13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the catalyst is added together with the heat transfer medium or is effective (Fig. 3).
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (40) dem Wärmeträgermedium (5) zugegeben wird.14. The method according to claim 13, characterized in that the catalyst (40) is added to the heat transfer medium (5).
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein permanenter Katalysator verwendet wird.15. The method according to claim 13 or 14, characterized in that a permanent catalyst is used.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein verlorener Katalysator verwendet wird.16. The method according to any one of claims 13 to 15, characterized in that a lost catalyst is used.
17. Vorrichtung zur Pyrolyse und Vergasung von Stoffgemischen, die organische Bestandteile enthalten, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 1617. Device for the pyrolysis and gasification of mixtures of substances which contain organic constituents, in particular for carrying out the process according to one of claims 1 to 16
mit einem Pyrolysereaktor (1 ), vorzugsweise einem Schachtreaktor, dem die organischen Stoffe (4) bzw. das Stoffgemisch, das organische Bestandteile enthält, und ein Wärmeträgermedium (5) zuführbar sind,with a pyrolysis reactor (1), preferably a shaft reactor, to which the organic substances (4) or the mixture of substances containing organic components and a heat transfer medium (5) can be fed,
einem Verbrennungsreaktor (2), vorzugsweise einem Wirbelschichtreaktor, zum Verbrennen des Pyrolysekokses (7) aus dem Pyrolysereaktor (1 ) und zum Erzeugen des Wärmeträgermediums (5) für den Pyrolysereaktor (1 )a combustion reactor (2), preferably a fluidized bed reactor, for burning the pyrolysis coke (7) from the pyrolysis reactor (1) and for generating the heat transfer medium (5) for the pyrolysis reactor (1)
und einem Crackreaktor (3) zum Cracken der kondensierbaren Bestandteile des durch die Pyrolyse erzeugten Rohgases (6), gekennzeichnet durchand a cracking reactor (3) for cracking the condensable components of the raw gas (6) generated by the pyrolysis, marked by
einen fluidisierten Siphon (45), dem überhitzter Wasserdampf (50) als Fluidisierungsmittel zuführbar ist.a fluidized siphon (45) to which superheated steam (50) can be supplied as a fluidizing agent.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der fluidisierte Siphon (45) ein Fallrohr (46) umfaßt.18. The apparatus according to claim 17, characterized in that the fluidized siphon (45) comprises a down pipe (46).
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fallrohr (46) ein Wanderbett vorgesehen bzw. ausbildbar ist.19. The apparatus according to claim 18, characterized in that a moving bed is provided or can be formed in the down pipe (46).
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Fallrohr (46) bzw. das Wanderbett von Wasserdampf durchströmbar ist.20. The apparatus of claim 18 or 19, characterized in that the downpipe (46) or the moving bed of water vapor can be flowed through.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß im Crackreaktor (3) ein Katalysator vorgesehen ist.21. Device according to one of claims 17 to 20, characterized in that a catalyst is provided in the cracking reactor (3).
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21 , gekennzeichnet durch eine Quenche zum Kühlen und/oder Reinigen des Synthesegases (9).22. The device according to one of claims 17 to 21, characterized by a quench for cooling and / or cleaning the synthesis gas (9).
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch einen Trockner zum Kühlen und/oder Reinigen des Abwassers aus der Quenche.23. The device according to claim 22, characterized by a dryer for cooling and / or purifying the waste water from the quench.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, gekennzeichnet durch eine Wasserstoffabtrennung zum Abtrennen von Wasserstoff aus dem Synthesegas aus dem Crackreaktor (3).24. Device according to one of claims 17 to 23, characterized by a hydrogen separation for separating hydrogen from the synthesis gas from the cracking reactor (3).
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Pyrolysereaktor (1) bzw. Schachtreaktor und der Crackreaktor (3) als ein Bauteil ausgeführt sind, vorzugsweise als Pyrolyse-Crack-Reaktor (30, 30'). 25. Device according to one of claims 17 to 24, characterized in that the pyrolysis reactor (1) or shaft reactor and the cracking reactor (3) are designed as one component, preferably as a pyrolysis-cracking reactor (30, 30 ').
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 25, gekennzeichnet durch einen weiteren Reaktor mit einer Katalysatorschüttung.26. Device according to one of claims 17 to 25, characterized by a further reactor with a catalyst bed.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch einen zweiten weiteren Reaktor mit einer Katalysatorschüttung. 27. The apparatus according to claim 26, characterized by a second further reactor with a catalyst bed.
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