WO2015086134A1 - Verfahren und anlage zur zumindest teilweisen vergasung von festem, organischem einsatzmaterial - Google Patents

Verfahren und anlage zur zumindest teilweisen vergasung von festem, organischem einsatzmaterial Download PDF

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WO2015086134A1
WO2015086134A1 PCT/EP2014/003248 EP2014003248W WO2015086134A1 WO 2015086134 A1 WO2015086134 A1 WO 2015086134A1 EP 2014003248 W EP2014003248 W EP 2014003248W WO 2015086134 A1 WO2015086134 A1 WO 2015086134A1
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temperature
low
gas
carburetor
gasifier
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PCT/EP2014/003248
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Thomas Heidrich
Gerald GAUBE
Reinhold Monecke
Jörg KLEEBERG
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Linde Aktiengesellschaft
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    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/58—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels combined with pre-distillation of the fuel
    • C10J3/60—Processes
    • C10J3/64—Processes with decomposition of the distillation products
    • C10J3/66—Processes with decomposition of the distillation products by introducing them into the gasification zone
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    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
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    • C10J2300/1807—Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water
    • C10J2300/1815—Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water for carbon dioxide
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    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
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    • C10J2300/1823—Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water for synthesis gas

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for at least partial
  • Processes for the production of synthesis gas from solid, organic feedstock also referred to for short as gasification processes, are known.
  • coal or biomass are used as starting material for such processes.
  • biomass gasification processes for example, used wood and forestry wood or so-called energy wood, but also agricultural residues such as straw or chaff are used.
  • synthetic biofuel can be obtained in its
  • GTL gas-to-liquids
  • CTL coal-to-liquid
  • Biomass by partial gasification with a gasification agent at temperatures between about 300 ° C and 600 ° C to coke (so-called in the case of biomass
  • Smoldering Registration referred to as "smoldering". Smoldering is known to be characterized by substoichiometric oxygen supply and thus incomplete combustion at a comparatively low temperature.
  • the carbonization gas is then transferred to a combustion chamber of the
  • High-temperature gasifier and transferred there with an oxygen-containing gas for example with more or less pure oxygen, but also with air and / or oxygen-containing exhaust gases, e.g. from gas turbines or internal combustion engines, partially oxidized.
  • an oxygen-containing gas for example with more or less pure oxygen, but also with air and / or oxygen-containing exhaust gases, e.g. from gas turbines or internal combustion engines, partially oxidized.
  • air and / or oxygen-containing exhaust gases e.g. from gas turbines or internal combustion engines
  • the synthesis gas produced in this way can be brought into contact with coke from the low-temperature gasifier.
  • the coke may be previously treated separately (e.g., by grinding and sifting) and then introduced into the quench unit.
  • chemical quench By endothermic reactions between coke and synthesis gas (so-called chemical quench) the latter is cooled to a temperature of for example 800 ° C to 1200 ° C. This also causes partial conversion of the carbon dioxide to carbon monoxide.
  • the carbon monoxide-rich synthesis gas produced in this way can then be further conditioned.
  • the conditioning includes, for example, a further cooling, a dedusting, a compression and / or the separation of
  • the coke or pyrolysis coke produced in the low-temperature gasifier is brought into a pressure-free state via lock systems Atmosphere discharged, and processed in this unpressurized atmosphere and transported. About another lock system is then followed (at least partially) the introduction of this processed pyrolysis in the
  • the invention is based on a known method for at least partial
  • Low-temperature gasifier incurred or resulting pyrolysis coke is not discharged via a lock system in a non-pressurized atmosphere, but left in the pressure atmosphere and processed there and transported.
  • a substantial reduction in the number of lock systems can be achieved, whereby a total reduction of the apparatus-technical effort is made possible.
  • the safety of a process for the gasification of solid organic feedstock over conventional solutions is increased because no rejection and subsequent re-entrainment of pyrolysis coke is provided in the pressure atmosphere.
  • a system used according to the invention has fewer mechanical moving parts than conventional systems, and is therefore more reliable.
  • the invention is distinguished by the fact that the pyrolysis coke produced or produced in the low-temperature gasifier is prepared and transported in a hot state, for example at 250 ° C. to 400 ° C.
  • the supply of the pyrolysis coke into the high-temperature gasifier by means of pneumatic conveying.
  • pneumatic conveying can be largely dispensed with mechanically moving parts, which in turn improves the reliability of the system is improved.
  • High temperature gasifier downstream gas scrubber from the washing Syngas is separated. Since carbon dioxide is an inert gas, the consumption of externally provided inert gases (eg nitrogen) can be significantly reduced for such pneumatic conveying.
  • the pyrolysis coke is divided into a coarse and a fine fraction in a separator located in the pressure atmosphere, wherein only the fine fraction is fed to the high-temperature gasifier. Finer or smaller particles have a more favorable surface-to-mass ratio, so that the reduction of the synthesis gas taking place in the high-temperature gasifier can be carried out particularly effectively.
  • the coarse fraction of the pyrolysis coke is discharged from the pressure atmosphere, and / or after comminution by means of a comminution device provided in the pressure atmosphere, is fed once more to the separation device.
  • High temperature carburetor supplied pyrolysis coke quality and quantity can be optimized.
  • FIG. 1 shows a first preferred embodiment of a system which is used for
  • inventive method is set up.
  • the plant includes one
  • Low-temperature gasifier 1 and a high-temperature gasifier 2 are fed.
  • a solid organic feedstock A such as biomass such as wood or corresponding waste, as previously explained, are fed.
  • the low-temperature gasifier 1 is set up to blaze the solid organic feedstock A. For this purpose, the
  • Low temperature carburetor 1 external i. allothermic, for example, be heated to 300 to 600 ° C.
  • the provision of the heat can be done for example by the waste heat of the high-temperature gasifier 2.
  • Low temperature carburetor 1 also autothermally, for example, be heated by partial oxidation of the carbon in the solid organic feedstock A with a separately supplied oxygen G.
  • Via a line can be discharged from the low temperature carburetor 1 a carbonization B and transferred to the high-temperature carburetor 2.
  • Hochtemperaturvergaser 2 is formed in two parts. It comprises an oxidation unit
  • the carbonization gas B is partially oxidized with an oxygen-containing gas H supplied, whereby
  • the synthesis gas D is brought into contact with pyrolysis coke C from the low-temperature gasifier 10.
  • chemical quench endothermic reactions between this pyrolysis C and the synthesis gas D becomes the latter
  • the carbon monoxide-rich synthesis gas D produced in this way is subsequently cooled in a cooling device 3 downstream of the quench unit 22, for example to a temperature of 600 to 800 ° C.
  • a dedusting device 4 for example a cyclone
  • a gas scrubber 5 In the dedusting device 4, the coke, the so-called residual coke E, which has partially reacted in the quench unit 22, is separated and passed to the oxidation unit 21 of the high-temperature gasifier 2.
  • the downstream gas scrubber 5 is the synthesis gas stream is contacted with a wash liquid stream to receive undesired components of the synthesis gas stream into the liquid. Sufficiently purified and conditioned synthesis gas E can then be taken from the plant and fed to downstream processes, for example for the production of synthetic biofuels.
  • Synthesis gas with washing liquid for example water or methanol
  • washing liquid for example water or methanol
  • a contaminated washing liquid which contains in particular carbon dioxide.
  • This carbon dioxide is removed from the scrubbing liquid according to the present invention, for example by stripping and further used, as described in detail below.
  • a corresponding regeneration unit stripper may be formed integrated in the gas scrubber 5.
  • the system shown in Figure 1 further comprises means 6 for separation
  • pressure atmosphere 6 pressure-charged atmosphere
  • a separator 61 In this pressure atmosphere 6, a separator 61, a pneumatic conveyor 62 and a memory device 63 are provided.
  • the pyrolysis coke C produced in the low-temperature gasifier 1 is first supplied, for example, via a mechanical conveying device or a free-fall line to the separating device 61, which is designed as a classifier, in particular a classifier.
  • This supply of pyrolysis C takes place under a slight increase, but at least while maintaining the pressure conditions and while maintaining the temperatures, as prevail in the low-temperature gasifier 1. It does not come here, as in the prior art, to a discharge into a non-pressurized atmosphere and to a cooling. This makes it possible to dispense with expensive lock devices and cooling systems.
  • the pyrolysis coke is in a coarse fraction and a
  • Subdivided fine fraction, with the coarse fraction, along with unwanted Foreign substances J, is removed via a Schleus system 65 from the pressure atmosphere 6.
  • the fine fraction is fed to the quench unit 22 of the high-temperature gasifier 2 by means of the pneumatic conveying device 62, optionally with intermediate storage in the storage device 63.
  • This feed of pyrolysis coke by means of the pneumatic conveyor 62 into the quench unit 22 is schematically represented by means of a line 64.
  • This supply of pyrolysis coke via the line 64 also takes place under the conditions of the pressure atmosphere 6.
  • a lock system can also be dispensed with here.
  • the pressure in the pressure system 6 is selected so that there is always a positive pressure gradient compared to the gasification process in the
  • Low temperature carburetor 1 and the high-temperature carburetor 2 sets, and thereby a flow in the direction of the low-temperature carburetor 1 and
  • High temperature carburetor 2 is generated. This can avoid that hot toxic gases escape from the system, whereby the safety of the system is improved overall.
  • Pressure 6 is discharged, but crushed in a separator 61 downstream comminution device 66 and the separator 61 is supplied again.
  • the comminution device 66 also operates in a pressure-charged atmosphere while maintaining the high temperature.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur zumindest teilweisen Vergasung von festem organischen Einsatzmaterial (A), bei dem aus dem Einsatzmaterial (A) in einem Niedertemperaturvergaser (1) durch Schwelen ein teerhaltiges Schwelgas (B) gewonnen wird, und das Schwelgas (B) anschließend in einem Hochtemperaturvergaser (2) durch partielle Oxidation und anschließend teilweise Reduktion zu einem Synthesegas (D) umgesetzt wird, wobei bei dem Schwelen in dem Niedertemperaturvergaser (1) entstehender bzw. erzeugter Pyrolysekoks (C) von dem teerhaltigen Schwelgas (B) abgetrennt und wenigstens teilweise zur Unterstützung der Reduktion dem Hochtemperaturvergaser (2) zugeführt wird, wobei der Pyrolysekoks (C) hierbei in einer Druckatmosphäre (6) verbleibt, in welcher der gleiche oder ein höherer Druck sowie die gleiche Temperatur wie in dem Niedertemperaturvergaser (1) herrschen.

Description

Beschreibung
Verfahren und Anlage zur zumindest teilweisen Vergasung von festem, organischem
Einsatzmaterial
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur zumindest teilweisen
Vergasung von festem, organischem Einsatzmaterial, insbesondere von Biomasse, m/t einem Niedertemperaturvergaser und einem Hochtemperaturvergaser.
Stand der Technik
Verfahren zur Herstellung von Synthesegas aus festem, organischem Einsatzmaterial, auch kurz als Vergasungsverfahren bezeichnet, sind bekannt. Vorteilhafterweise kommen als Einsatzmaterial für solche Verfahren Kohle oder Biomasse zum Einsatz. Bei Biomassevergasungsverfahren werden beispielsweise Alt- und Waldrestholz oder sogenannte Energiehölzer, aber auch Agrarreststoffe wie Stroh oder Häcksel verwendet.
Durch eine Vergasung von Biomasse zu Synthesegas mit nachgeschalteten
Verfahrensschritten (sogenannte Biomass-to-Liquids-Verfahren, BTL) kann
beispielsweise synthetischer Biokraftstoff gewonnen werden, der in seinen
physikochemischen Eigenschaften bekannten Gas-to-Liquids-(GTL-) und Coal-to- Liquids-(CTL-)Kraftstoffen ähnlich ist. Ein Beispiel einer Anlage zur Herstellung von BTL-Kraftstoffen ist bei Kiener, C. und Bilas, I.: Synthetischer Biokraftstoff der zweiten Generation. Weltweit erste kommerzielle BTL-Produktionsanlage. Energy 2.0, Juli 2008, S. 42 - 44, gezeigt.
Verfahren und Anlagen zur zumindest teilweisen Vergasung von festem, organischen Einsatzmaterial sind auch beispielsweise aus EP 0 745 1 14 B1 , DE 41 39 512 A1 und DE 42 09 549 A1 bekannt. Die vorliegende Anmeldung betrifft hierbei solche Verfahren bzw. Anlagen, die einen Niedertemperaturvergaser und einen Hochtemperaturvergaser aufweisen, wie nachfolgend erläutert. Gegenüber anderen Verfahren ermöglichen diese u.a. einen niedrigeren Verbrauch an Einsatzmaterial und weisen einen höheren Kaltgaswirkungsgrad auf. In einem Niedertemperaturvergaser wird das Einsatzmaterial, beispielsweise
Biomasse, durch Teilvergasung mit einem Vergasungsmittel bei Temperaturen zwischen ca. 300 °C und 600 °C zu Koks (im Fall von Biomasse sogenanntem
Biokoks) und Schwelgas umgesetzt. Die Umsetzung wird im Rahmen dieser
Anmeldung als "Schwelen" bezeichnet. Schwelen zeichnet sich bekanntermaßen durch unterstöchiometrisches Sauerstoffangebot und damit eine unvollständige Verbrennung bei vergleichsweise geringer Temperatur aus.
Das Schwelgas wird anschließend in eine Brennkammer des
Hochtemperaturvergasers überführt und dort mit einem sauerstoffhaltigen Gas, beispielsweise mit mehr oder weniger reinem Sauerstoff, aber auch mit Luft und/oder sauerstoffhaltigen Abgasen, z.B. aus Gasturbinen oder Verbrennungsmotoren, partiell oxidiert. Durch diese Oxidation freiwerdende Wärme bewirkt einen Temperaturanstieg auf 1.200 °C bis 2.000 °C, beispielsweise 1 .400 °C. Bei derartigen Bedingungen werden in dem Schwelgas enthaltene Aromaten, Teere und Oxoverbindungen vollständig zersetzt. Hierdurch bildet sich ein Synthesegas, das im Wesentlichen nur noch Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf aufweist. Das Synthesegas kann an dieser Stelle auch als (Synthese-)Rohgas bezeichnet werden. In einer weiteren Stufe, beispielsweise in einer in dem Hochtemperaturvergaser integrierten oder in einer diesem nachgeschalteten Quencheinheit, kann das auf diese Weise erzeugte Synthesegas mit Koks aus dem Niedertemperaturvergaser in Kontakt gebracht werden. Der Koks kann zuvor gesondert (z.B. durch Mahlen und Sichten) aufbereitet und dann in die Quencheinheit eingebracht werden. Durch endotherme Reaktionen zwischen Koks und Synthesegas (sogenannten chemischem Quench) wird letzteres auf eine Temperatur von beispielsweise 800 °C bis 1200 °C abgekühlt. Dies bewirkt auch eine teilweise Umsetzung des Kohlendioxids zu Kohlenmonoxid.
Das auf diese Weise erzeugte kohlenmonoxidreiche Synthesegas kann anschließend weiter konditioniert werden. Die Konditionierung umfasst beispielsweise eine weitere Abkühlung, eine Entstaubung, eine Verdichtung und/oder die Abtrennung von
Restkohlendioxid.
In Anlagen gemäß dem Stand der Technik wird der in dem Niedertemperaturvergaser erzeugte Koks bzw. Pyrolysekoks über Schleusensysteme in eine drucklose Atmosphäre ausgeschleust, und in dieser drucklosen Atmosphäre aufbereitet und transportiert. Über ein weiteres Schleusensystem erfolgt anschließend (wenigstens teilweise) die Einbringung dieses aufbereiteten Pyrolysekokses in die
Druckatmosphäre der Quencheinheit. Diese Bereitstellung von mehreren
Schleusensystemen erweist sich in der Praxis als aufwendig, da zusätzliche
Vorrichtungen, welche eine relativ intensive Wartung benötigen, zur Verfügung gestellt werden müssen. Durch das Ausschleusen von Pyrolysekoks kommt es auch, wenn man die drucklose Atmosphäre, in welcher die Aufbereitung stattfindet, nicht entsprechend erwärmt, zu einer Abkühlung, sodass der in die Quencheinheit rückgeführte Pyrolysekoks zunächst wieder auf die Prozesstemperatur erwärmt werden muss. Hierdurch verschlechtert sich der Wirkungsgrad der Anlage bzw. des Verfahrens insgesamt.
Es besteht daher der Bedarf nach Verbesserungen bei Betrieb entsprechender Anlagen, insbesondere nach einer Möglichkeit einer effektiveren Einbringung von Pyrolysekoks in die Quencheinheit.
Offenbarung der Erfindung Erfindungsgemäß werden ein Verfahren und eine Anlage zur zumindest teilweisen
Vergasung von festem, organischem Einsatzmaterial, insbesondere von Biomasse, mit einem Niedertemperaturvergaser und einem Hochtemperaturvergaser mit den
Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Bevorzugte
Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht von einem bekannten Verfahren zur zumindest teilweisen
Vergasung von festem, organischem Einsatzmaterial, beispielsweise Biomasse, aus. Aus dem Einsatzmaterial wird in einem Niedertemperaturvergaser durch Schwelen ein teerhaltiges Schwelgas gewonnen, wie zuvor erläutert. Das Schwelgas wird
anschließend in einem Hochtemperaturvergaser durch partielle Oxidation und anschließend teilweise Reduktion zu einem Synthesegas umgesetzt und stromab des Hochtemperaturvergasers in entsprechenden Aufbereitungseinrichtungen weiter aufbereitet.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in einem
Niedertemperaturvergaser anfallender bzw. entstehender Pyrolysekoks nicht über ein Schleusensystem in eine drucklose Atmosphäre ausgeschleust, sondern in der Druckatmosphäre belassen und dort aufbereitet und transportiert wird. Hierdurch ist eine wesentliche Reduzierung der Anzahl an Schleusensystemen erzielbar, wodurch insgesamt eine Reduzierung des apparatetechnischen Aufwandes ermöglicht wird. Erfindungsgemäß wird die Sicherheit eines Verfahrens zur Vergasung von festem organischen Einsatzmaterial gegenüber herkömmlichen Lösungen erhöht, da kein Ausschleusen und anschließendes Wiedereinschleusen von Pyrolysekoks in die Druckatmosphäre vorgesehen ist. Eine erfindungsgemäß eingesetzte Anlage weist weniger mechanisch bewegte Teile als herkömmliche Anlagen auf, und ist daher zuverlässiger. Des Weiteren zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass der im Niedertemperaturvergaser anfallende bzw. entstehende Pyrolysekoks in heißem Zustand, beispielsweise bei 250 °C bis 400 °C, aufbereitet und transportiert wird.
Dadurch wird der Wirkungsgrad des Verfahrens erhöht. Unter der "im Wesentlichen gleichen Temperatur, wie sie im Niedertemperaturvergaser herrscht", wird insbesondere die gleiche Temperatur sowie auch eine
Temperaturdifferenz von z. B. +-10X, +-20°C, +-30°C, +-40°C, +-50°C oder +-100°C verstanden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zweckmäßigerweise erfolgt in der Druckatmosphäre, in welcher der Pyrolysekoks nach dem Niedertemperaturvergaser verbleibt, die Zuführung des Pyrolysekokses in den Hochtemperaturvergaser mittels pneumatischer Förderung. Bei einer derartigen pneumatischen Förderung kann auf mechanisch bewegte Teile weitgehend verzichtet werden, wodurch wiederum die Zuverlässigkeit der Anlage verbessert wird.
Es wird bevorzugt, als Fördergas zur pneumatischen Förderung in der
Druckatmosphäre Kohlendioxid zu verwenden, welches in einem dem
Hochtemperaturvergaser nachgeschalteten Gaswäscher aus dem zu waschenden Synthesegas abgetrennt wird. Da Kohlendioxid ein Inertgas darstellt, kann der Verbrauch an extern bereitzustellenden Inertgasen (z.B. Stickstoff) für eine derartige pneumatische Förderung signifikant verringert werden. Zweckmäßigerweise wird der Pyrolysekoks in einer in der Druckatmosphäre befindlichen Trenneinrichtung in eine Grob- und Feinfraktion aufgeteilt, wobei lediglich die Feinfraktion dem Hochtemperaturvergaser zugeführt wird. Feinere bzw. kleinere Partikel weisen ein günstigeres Verhältnis von Oberfläche zu Masse auf, so dass die in dem Hochtemperaturvergaser ablaufende Reduktion des Synthesegases besonders effektiv durchgeführt werden kann.
Es ist bevorzugt, dass die Grobfraktion des Pyrolysekokses aus der Druckatmosphäre ausgeschleust wird, und/oder nach Zerkleinerung mittels einer in der Druckatmosphäre vorgesehenen Zerkleinerungseinrichtung ein weiteres Mal der Trenneinrichtung zugeführt wird. Durch Steuerung dieser beiden Maßnahmen kann die dem
Hochtemperaturvergaser zugeführte Pyrolysekoksqualität und -menge optimiert werden.
Es ist ferner in vorteilhafter Weise möglich, eine Speichereinrichtung zur
Zwischenspeicherung von Pyrolysekoks in der Druckatmosphäre vorzusehen.
Hierdurch kann ein schwankender Bedarf an Pyrolysekoks in einfacher Weise kompensiert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Anlage, die zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist, in schematischer Darstellung, und Figur 2 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Anlage, die zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist, in schematischer Darstellung, und
Ausführungsform der Erfindung In Figur 1 ist eine Anlage dargestellt, welche zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Die Anlage umfasst einen
Niedertemperaturvergaser 1 und einen Hochtemperaturvergaser 2. In den Niedertemperaturvergaser 1 kann ein festes organisches Einsatzmaterial A, beispielsweise Biomasse wie Holz oder entsprechende Abfälle, wie zuvor erläutert, eingespeist werden. Der Niedertemperaturvergaser 1 ist zum Verschwelen des festen organischen Einsatzmaterials A eingerichtet. Hierzu kann der
Niedertemperaturvergaser 1 extern, d.h. allotherm, beispielsweise auf 300 bis 600 °C aufgeheizt werden. Die Bereitstellung der Wärme kann beispielsweise durch die Abwärme des Hochtemperaturvergasers 2 erfolgen. Des Weiteren kann der
Niedertemperaturvergaser 1 auch autotherm, beispielsweise durch Teiloxidation des im festen organischen Einsatzmaterials A befindlichen Kohlenstoffes mit einem separat zugeführten Sauerstoff G aufgeheizt werden.
Über eine Leitung kann aus dem Niedertemperaturvergaser 1 ein Schwelgas B ausgeleitet und in den Hochtemperaturvergaser 2 überführt werden. Der
Hochtemperaturvergaser 2 ist zweiteilig ausgebildet. Er umfasst eine Oxidationseinheit
21 und eine Quencheinheit 22. In der Oxidationseinheit 21 wird das Schwelgas B mit einem zugeführten sauerstoffhaltigen Gas H teilweise oxidiert, wodurch sich,
Temperaturen von beispielsweise 1.400 °C bis 2.000 °C ergeben. In der Quencheinheit
22 wird das Synthesegas D mit Pyrolysekoks C aus dem Niedertemperaturvergaser 10 in Kontakt gebracht. Durch endotherme Reaktionen (sog. chemischer Quench) zwischen diesem Pyrolysekoks C und dem Synthesegas D wird letzteres
beispielsweise auf eine Temperatur von 800 °C bis 1200 °C abgekühlt. Dies bewirkt auch eine teilweise Umsetzung von im Synthesegas D vorhandenem Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid.
Das auf diese Weise erzeugte kohlenmonoxidreiche Synthesegas D wird anschließend in einer der Quencheinheit 22 nachgeschalteten Kühleinrichtung 3 beispielsweise auf eine Temperatur von 600 bis 800°C abgekühlt. Der Kühleinrichtung 3 nachgeschaltet sind eine Entstaubungseinrichtung 4, beispielsweise ein Zyklon, und ein Gaswäscher 5. In der Entstaubungseinrichtung 4 wird der in der Quencheinheit 22 teilweise abreagierte Koks, der sogenannte Restkoks E, abgetrennt und zur Oxidationseinheit 21 des Hochtemperaturvergasers 2 geleitet. Im nachgeschalteten Gaswäscher 5 wird der Synthesegasstrom mit einem Waschflüssigkeitsstrom in Kontakt gebracht, um unerwünschte Bestandteile des Synthesegasstroms in die Flüssigkeit aufzunehmen. Ausreichend gereinigtes und konditioniertes Synthesegas E kann anschließend der Anlage entnommen und nachgeschalteten Verfahren, beispielsweise zur Gewinnung von synthetischen Biokraftstoffen, zugeführt werden.
Durch die in dem Gaswäscher 5 erfolgende Kontaktierung von kontaminiertem
Synthesegas mit Waschflüssigkeit (beispielsweise Wasser oder Methanol) erhält man, neben dem gereinigten Synthesegas, eine kontaminierte Waschflüssigkeit, welche insbesondere Kohlendioxid enthält. Dieses Kohlendioxid wird gemäß der vorliegenden Erfindung aus der Waschflüssigkeit entfernt, beispielsweise durch Strippen und weiter verwendet, wie weiter unten im Einzelnen beschrieben wird. Eine entsprechende Regenerationseinheit (Stripper) kann in den Gaswäscher 5 integriert ausgebildet sein. Die In Figur 1 dargestellte Anlage weist ferner eine Einrichtung 6 zur Trennung
(Klassierung), Förderung und Lagerung des Pyrolysekokses C in einer
druckaufgeladenen Atmosphäre (im Folgenden kurz als Druckatmosphäre 6
bezeichnet) auf, wobei der in dieser Einrichtung herrschende Druck beispielsweise einen höheren, mindestens aber den gleichen Druck aufweist, wie er in dem
Niedertemperaturvergaser 1 herrscht.
In dieser Druckatmosphäre 6 sind eine Trenneinrichtung 61 , eine pneumatische Fördereinrichtung 62 und eine Speichereinrichtung 63 vorgesehen.
Der in dem Niedertemperaturvergaser 1 entstehende Pyrolysekoks C wird zunächst beispielsweise über eine mechanische Fördereinrichtung oder eine Freifallleitung der Trenneinrichtung 61 zugeführt, welche als Klassierer, insbesondere Sichter ausgebildet ist. Diese Zuführung von Pyrolysekoks C erfolgt unter einer leichten Erhöhung mindestens aber unter Beibehaltung der Druckverhältnisse sowie unter Beibehaltung der Temperaturen, wie sie im Niedertemperaturvergaser 1 herrschen. Es kommt hierbei also nicht, wie gemäß dem Stand der Technik, zu einem Ausschleusen in eine drucklose Atmosphäre und zu einer Abkühlung. Hierdurch kann auf aufwendige Schleuseneinrichtungen und Kühlsysteme verzichtet werden.
In der Trenneinrichtung 61 wird der Pyrolysekoks in eine Grobfraktion und eine
Feinfraktion unterteilt, wobei die Grobfraktion, zusammen mit unerwünschten Fremdstoffen J, über ein Schleussystem 65 aus der Druckatmosphäre 6 entfernt wird. Die Feinfraktion wird mittels der pneumatischen Fördereinrichtung 62, gegebenenfalls unter Zwischenspeicherung in der Speichereinrichtung 63, der Quencheinheit 22 des Hochtemperaturvergasers 2 zugeführt. Diese Zuführung von Pyrolysekoks mittels der pneumatischen Fördereinrichtung 62 in die Quencheinheit 22 ist mittels einer Leitung 64 schematisch dargestellt. Auch diese Zufuhr von Pyrolysekoks über die Leitung 64 erfolgt unter den Bedingungen der Druckatmosphäre 6. Somit kann auch hier auf ein Schleusensystem verzichtet werden. Zweckmäßigerweise wird der Druck in dem Drucksystem 6 so gewählt, dass sich stets ein positives Druckgefälle gegenüber dem Vergasungsprozess in dem
Niedertemperaturvergaser 1 und dem Hochtemperaturvergaser 2 einstellt, und dadurch eine Strömung in Richtung des Niedertemperaturvergasers 1 bzw.
Hochtemperaturvergasers 2 erzeugt wird. Hierdurch kann vermieden werden, dass heiße toxische Gase aus dem System austreten, wodurch die Sicherheit der Anlage insgesamt verbessert wird.
Wie bereits erwähnt, wird zur Förderung in der Druckatmosphäre 6 mittels der pneumatischen Fördereinrichtung 62 als Fördergas Kohlendioxid, welches bei der Gaswäsche in dem Gaswäscher 5 entsteht bzw. aus dem Synthesegas entfernt wird, verwendet. Dieses Kohlendioxid wird über eine Leitung 51 der Trenneinrichtung 61 bzw. der pneumatischen Fördereinrichtung 62 zugeführt.
Die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage
unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Figur 1 lediglich dadurch, dass die Grobfraktion des Pyrolysekokses nicht über ein Schleussystem 65 aus der
Druckatmosphäre 6 ausgeschleust wird, sondern in einer der Trenneinrichtung 61 nachgeschalteten Zerkleinerungseinrichtung 66 zerkleinert und der Trenneinrichtung 61 erneut zugeführt wird. Auch die Zerkleinerungseinrichtung 66 arbeitet in einer druckaufgeladenen Atmosphäre und unter Beibehaltung der hohen Temperatur.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur zumindest teilweisen Vergasung von festem organischen
Einsatzmaterial (A), bei dem aus dem Einsatzmaterial (A) in einem
Niedertemperaturvergaser (1) durch Schwelen ein teerhaltiges Schwelgas gewonnen wird, und das Schwelgas (B) anschließend in einem
Hochtemperaturvergaser (2) durch partielle Oxidation und anschließend teilweise Reduktion zu einem Synthesegas (D) umgesetzt wird, wobei bei dem Schwelen in dem Niedertemperaturvergaser (1) entstehender bzw. erzeugter Pyrolysekoks (C) von dem teerhaltigen Schwelgas (D) abgetrennt und wenigstens teilweise zur Unterstützung der Reduktion dem Hochtemperaturvergaser (2) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Pyrolysekoks (C) hierbei in einer
Druckatmosphäre (6) verbleibt, in welcher der gleiche oder ein höherer Druck sowie im Wesentlichen die gleiche Temperatur wie in dem
Niedertemperaturvergaser (1) herrschen.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der
Druckatmosphäre (6) die Zuführung des Pyrolysekokses (C) aus dem
Niedertemperaturvergaser (1) in den Hochtemperaturvergaser (2) mittels pneumatischer Förderung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Fördergas zur pneumatischen Förderung in der Druckatmosphäre (6) Kohlendioxid verwendet wird, welches in einem dem Hochtemperaturvergaser (2) nachgeschalteten Gaswäscher (5) aus dem Synthesegas abgetrennt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pyrolysekoks (C) in einer in der Druckatmosphäre (6) ausgebildeten Trenneinrichtung (61) in eine Grob- und Feinfraktion aufgeteilt wird, wobei lediglich die Feinfraktion dem Hochtemperaturvergaser (2) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobfraktion des Pyrolysekokses aus der Druckatmosphäre (6) ausgeschleust wird, und/oder nach Zerkleinerung mittels einer in der Druckatmosphäre (6) vorgesehenen Zerkleinerungseinrichtung (66) ein weiteres mal der Trenneinrichtung (61) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer in der Druckatmosphäre (6) ausgebildeten Speichereinrichtung (63) Pyrolysekoks zwischengespeichert wird.
Anlage zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden
Ansprüche mit einem Niedertemperaturvergaser (1), einem
Hochtemperaturvergaser (2), einer Gaskühlungseinrichtung (3), einer
Entstaubereinrichtung (4) und einer Gasreinigungseinrichtung (5), gekennzeichnet durch eine mit dem Niedertemperaturvergaser (1) und dem
Hochtemperaturvergaser (2) gekoppelte Druckatmosphäre (6), über welche der im Niedertemperaturvergaser (1) entstehende bzw. erzeugte Pyrolysekoks (C) mittels einer pneumatischen Fördereinrichtung in den Hochtemperaturvergaser (2) einbringbar ist.
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