EP2265696A2 - Method and device for converting carbonaceous raw materials - Google Patents
Method and device for converting carbonaceous raw materialsInfo
- Publication number
- EP2265696A2 EP2265696A2 EP09713765A EP09713765A EP2265696A2 EP 2265696 A2 EP2265696 A2 EP 2265696A2 EP 09713765 A EP09713765 A EP 09713765A EP 09713765 A EP09713765 A EP 09713765A EP 2265696 A2 EP2265696 A2 EP 2265696A2
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- gasification
- synthesis gas
- gasifier
- temperature
- water vapor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 88
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims abstract description 84
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 78
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 77
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 91
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 39
- 239000011269 tar Substances 0.000 claims description 34
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 18
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 14
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 6
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims description 6
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 9
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 18
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 15
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- -1 firewood Substances 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 1
- 244000089486 Phragmites australis subsp australis Species 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
- C10J3/06—Continuous processes
- C10J3/14—Continuous processes using gaseous heat-carriers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
- C10G2/30—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen
- C10G2/32—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
- C10J3/06—Continuous processes
- C10J3/16—Continuous processes simultaneously reacting oxygen and water with the carbonaceous material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
- C10J3/721—Multistage gasification, e.g. plural parallel or serial gasification stages
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
- C10J3/80—Other features with arrangements for preheating the blast or the water vapour
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
- C10J3/82—Gas withdrawal means
- C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
- C10J3/86—Other features combined with waste-heat boilers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/02—Dust removal
- C10K1/026—Dust removal by centrifugal forces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
- C10K1/10—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K3/00—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
- C10K3/001—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by thermal treatment
- C10K3/003—Reducing the tar content
- C10K3/008—Reducing the tar content by cracking
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
- C10G2300/10—Feedstock materials
- C10G2300/1011—Biomass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
- C10G2300/80—Additives
- C10G2300/805—Water
- C10G2300/807—Steam
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
- C10J2300/0916—Biomass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0953—Gasifying agents
- C10J2300/0956—Air or oxygen enriched air
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0953—Gasifying agents
- C10J2300/0973—Water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/12—Heating the gasifier
- C10J2300/1215—Heating the gasifier using synthesis gas as fuel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/164—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with conversion of synthesis gas
- C10J2300/1656—Conversion of synthesis gas to chemicals
- C10J2300/1659—Conversion of synthesis gas to chemicals to liquid hydrocarbons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/1671—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with the production of electricity
- C10J2300/1675—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with the production of electricity making use of a steam turbine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/1687—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with steam generation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
- C10J2300/1853—Steam reforming, i.e. injection of steam only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
- C10J2300/1861—Heat exchange between at least two process streams
- C10J2300/1884—Heat exchange between at least two process streams with one stream being synthesis gas
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
- Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock
Definitions
- the invention relates to a method and an apparatus for converting carbonaceous raw materials into preferably liquid fuels.
- the invention will be described with reference to biomass, but it should be understood that the method and apparatus of the present invention may be used with other carbonaceous products.
- the invention is particularly concerned with the production of BtL fuels (biomass to liquid). This term refers to fuels that are synthesized from biomass.
- BtL fuel biomass to liquid
- This term refers to fuels that are synthesized from biomass.
- biodiesel BtL fuel is generally obtained from solid biomass, such as firewood, straw, biowaste, animal meal or reeds, ie made of cellulose or hemicellulose and not only from vegetable oil or oilseeds.
- this synthetic biofuel has its high biomass and area yields, which are up to 4000 1 per hectare, without any competition with food.
- this fuel has a high CO 2 ⁇ reduction potential of over 90% and its high quality is subject to no use restrictions in today's and foreseeable engine generations.
- fuels are meant those substances which can be used as fuels for internal combustion engines, in particular but not exclusively methanol, methane, gasoline, diesel, paraffin, hydrogen and the like.
- liquid fuels are generated under ambient conditions.
- Synthesis gas production available Furthermore, when using air as a gasification agent, the synthesis gas produced on a high proportion of nitrogen, which in turn is the calorific value is lowered.
- fluidized-bed gasifiers according to the "casting principle" are known from the prior art.
- the necessary gasification energy is applied by supplying hot sand (at a temperature of 950 ° C.).
- the preheating of this sand is in turn generated by the combustion of raw material used (in this case, biomass).
- raw material used in this case, biomass
- DE 102 27 074 A1 describes a process for the gasification of biomass and a plant for this purpose.
- the substances are burned in a gas-tightly separated from a gasification reactor combustion chamber and introduced the heat energy from the combustion chamber in the gasification reactor.
- DE 198 36 428 C2 describes methods and devices for gasification of biomass, in particular of wood pulp.
- a Festbettentgasung in a first gasification stage is effected at temperatures up to 600 0 C and in a subsequent second gasification stage a fluidized bed gasification at temperatures between 800 ° C and 1000 0 C.
- WO 2006/043112 a method and a plant for the treatment of biomass are known.
- temperatures of water vapor between 800 0 C and 95O 0 C are used for gasification.
- gasification the principle of fluidized bed gasification is used.
- this method is not useful for the gasification of low ash melting raw materials, such as many varieties of biomass, straw and the like.
- steam temperatures described therein in the range of 800 0 C to 950 0 C are not sufficient to ensure a completely allothermal gasification. Therefore, it is necessary to always mix in a certain amount of air, which in turn results in problems with carbon dioxide and nitrogen contents in the synthesis gas.
- recuperative heat exchanger For heating the water vapor, a recuperative heat exchanger is used in the case of WO 2006/043112 A1. These heat exchangers have the disadvantage that they are very expensive and their maintenance is very complicated and expensive. Furthermore, this process does not use the significant waste heat from the Fischer-Tropsch reactor, which arises during the synthesis process.
- the present invention is therefore based on the object to provide a method and an apparatus for the gasification of carbonaceous raw materials available, which allows high efficiency and high efficiency. Furthermore, a method is to be created, which in turn supplies resulting energies to the process. More specifically, a gasification process is to be specified, which allows efficient conversion of the raw material and at the same time a particularly suitable ratio between hydrogen and carbon monoxide in the synthesis gas.
- the device according to the invention should also be suitable overall for smaller capacities and a possible decentralized operation with different starting materials in order to achieve a good economy. This is achieved by a method according to claim 1 and an apparatus according to claim 12. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.
- the carbonaceous raw materials are gasified in a gasifier in a first step, wherein heated steam is introduced into the gasifier.
- the synthesis gas produced during the gasification is purified and, in a further step, preferably its temperature is changed.
- the synthesis gas is cooled.
- the synthesis gas is converted to a liquid fuel by means of a catalyzed chemical reaction, preferably using a Fischer-Tropsch reactor for this conversion.
- the gasification is a completely allothermal gasification and the heated water vapor serves both as a gasification agent and as a heat carrier for the gasification and has a temperature which is above 1000 0 C. Under an allothermal gasification is understood that the heat input comes from the outside.
- the method according to the invention is divided into at least 3 process steps, wherein first an allothermic gasification of the raw material (such as biomass and straw in particular) with water vapor, which serves as a gasification agent and energy carrier is made.
- a cleaning of the gas, in particular of dust and tar, and preferably a subsequent recycling of these substances in the gasification process is performed.
- As part of the preferred Fischer-Tropsch synethesis synthesis gas is converted into liquid fuels.
- temperatures of at least 1000 0 C are used, but preferably temperatures of more than 1200 0 C and more preferably of more than 1400 0 C.
- the ratio between hydrogen and carbon monoxide (H 2 / CO) is at least equal to or greater than 2, which is particularly advantageous for the downstream Fischer Tropsch synthesis is.
- the high concentration of water vapor in the product gas also allows destruction of residual tars in a preferably downstream thermal cracker. More specifically, this destruction is easier to perform in an atmosphere with higher vapor content.
- recuperative heat exchangers used in the prior art, it has hitherto not been possible to achieve such steam temperatures.
- bulk generators can be used, as described, for example, in EP 0 620 909 B1 or DE
- a synthesis gas having a particularly high H 2 / CO ratio, more specifically a ratio greater than 2, is formed.
- another gaseous medium is fed to the gasifier together with the steam.
- these are oxygen or air, which are heated together with the steam to the temperature of the steam and fed to the gasifier.
- the highest temperature within the carburetor is always above the Ash melting point. In this way it can be achieved that ash is discharged in the liquid state.
- the gasifier is preferably a fixed bed countercurrent gasifier.
- different types of carburetors according to the prior art can be used.
- the particular advantage of a countercurrent fixed bed gasifier is that within this reactor individual zones are formed in which different temperatures and thus different processes occur. The different temperatures are based on the fact that the respective processes are strongly endothermic and the heat only comes from below. In this way, the very high steam temperatures are utilized in a particularly advantageous manner. Since the highest steam temperatures prevail in the entry zone of the gasification agent, it is possible to always produce the conditions for a liquid ash discharge.
- the purification of the synthesis gas preferably takes place by means of a cyclone and preferably by means of a multicyclone.
- tars and dust can be separated and preferably recycled back into the carburetor.
- the tar content in the product gas is relatively high. This tar should not get into the reactor for the Fischer-Tropsch synthesis, since the tar is harmful for the catalysts used there. Furthermore, the energy content of the tar is high and consequently has a negative impact on process efficiency. Therefore, the tar, together with the accumulated dust, is preferably pushed off immediately after the gasifier in a cyclone and particularly preferably in a multicyclone and further injected with a suitable pump into the high-temperature zone of the gasifier.
- a cyclone is a centrifugal separator in which the substance to be deposited is fed tangentially in a vertical cylinder which tapers conically downwards and is thus set into a rotational movement. By acting on the dust particles centrifugal force they are thrown to the outer wall, thereby braked and sink into the underlying Staubabscheideraum.
- a thermal cracker is particularly preferably used, which by very high temperatures, more preferably between 800 0 C and 1400 0 C and preferably by the supply of a small amount of oxygen or air, the remaining tek in breaks short-chain molecular structures.
- the synthesis gas is thus brought to a very high temperature, whereby the long-chain molecular structures are broken. At the same time, this process removes the remaining amount of dust.
- the cleaning in the cyclone represents a first cleaning step and the cleaning in the cracker a second cleaning step.
- a part of the superheated gasification agent that is to say the water vapor, is additionally preferably fed through a line to the described cracker.
- the gasification agent is used in addition to the thermal cracking.
- the synthesis gas is cooled in a gas cooler and preferably subsequently in a condenser, wherein excess water vapor is condensed out, which can be used for heat recovery.
- a condenser which reduces the amount of syngas and at the same time increases the proportions of the two most important components, namely CO and H 2 .
- the condenser the residual amounts of pollutants such as dust and tars are washed out. If necessary, it is possible to finally remove residual amounts of pollutants (which are in the ppm range), for example by using a scrubber with ZnO as catalyst.
- the synthesis gas is freed from dust by means of a cyclone, so that the tars remain in the synthesis gas. This is by electrical Heat tracing ensures that the pipes and the cyclone stretch to temperatures above the
- Condensation temperature of the tars are kept.
- the tars are removed in a condenser together with the water from the synthesis gas.
- This "tar water” forms a pumpable suspension which is vaporized, superheated and returned to the gasification process.
- the synthesis gas is preferably prepared in a CO 2 scrubber and in a heat exchanger for optimum composition and temperature for the subsequent Fischer-Tropsch synthesis.
- the CÜ 2 amount in the synthesis gas is reduced in the mentioned CO 2 scrubber or in a PSA (Pressure Swing Absorption) / VSA (Vacuum Swing Absorption) system with molecular sieving technology to provide optimum conditions for Fischer-Tropsch synthesis and efficient energy utilization to ensure the overall system.
- the synthesis gas is preheated to an ideal temperature for the Fischer-Tropsch synthesis.
- the waste heat from at least one gasification-following process is preferably used for saturated steam generation. It is possible, for example, to use the waste heat from the gas cooler described for the preheating of the water for saturated steam generation. Furthermore, the heat generated in the Fischer-Tropsch reactor itself waste heat can be used for the production of saturated steam.
- the exothermic synthesis reaction in the Fischer-Tropsch reactor requires constant and uniform cooling. Preference is given to cooling with boiling water and subsequent
- a predetermined part of synthesis gas formed is fed to an offgas generated in the synthesis.
- a bypass line is used, which is connected to the Fischer-Tropsch reactor.
- Bulk regenerators emerges to use by means of a heat exchanger for an external or internal heat consumer.
- a pressure generating device is provided which increases the pressure of the synthesis gas supplied to the conversion.
- a gas compressor may be provided, which increases the synthesis gas after the condenser to the necessary pressure for the Fischer-Tropsch reactor.
- the entire device can be under a pressure which is advantageous for the synthesis process in the Fischer-Tropsch reactor. In this way, the efficiency of the entire process can be increased.
- saturated steam is superheated by means of a suitable internal or external heat source and expanded in a steam turbine before it is fed to the bulk material regenerators.
- the entire system with the exception of the Fischer-Tropsch reactor and the steam-carrying lines, can be designed without pressure and the energy required for synthesis gas compression can be obtained from the steam turbine. In this way, the investment costs can be reduced while maintaining efficiency.
- condensate obtained in the conversion is used as additional liquid to the condensate from the condenser for the production of saturated steam. In this way, a closed water cycle is made available.
- the heated water vapor is used both as a gasification agent and as a heat carrier for the gasification, and has a temperature which is above 1000 0 C.
- the Carburetor separated from the heated water vapor fed to another gaseous medium.
- the further gaseous medium to a temperature which is below 600 0 C, preferably below 400 0 C and more preferably below 300 0 C. It would also be possible to provide room temperature.
- the gasification is an allothermic gasification. Due to the separate supply of air and water vapor can be achieved that the air, which preferably does not contribute to the actual gasification process, does not need to be heated with, so that the overall energy efficiency of the process can be increased.
- the present invention is further directed to an apparatus for converting carbonaceous raw materials and in particular biomass into liquid fuels, which apparatus comprises a gasifier in which carbonaceous raw materials are gasified by means of heated steam, at least one cleaning unit used to purify gasification synthesis gas is used, at least one temperature change unit for changing the temperature of the resulting synthesis gas and a conversion unit for converting the synthesis gas into liquid fuel.
- the device has at least one heating device which heats the steam to a temperature which is above 1000 ° C.
- the temperature change unit is preferably a cooling unit.
- the purification unit is a cyclone and more preferably a multicyclone.
- the device has a further cleaning unit which treats residual tars.
- these are not exclusively the cracker described above.
- two cooling devices are provided in the form of a gas cooler and a condenser downstream of this gas cooler.
- the device has a conveying device, which is arranged between the cleaning unit and the carburetor and promotes a product resulting from the cleaning process, and in particular tar, into the carburetor.
- At least two heating devices are provided, wherein at least two of these heating devices are operated in antiphase. In this way, a continuous heating process for the gasification agent can be achieved.
- the present invention is further directed to a method of the type described above, wherein an apparatus of the type described above is used to carry out the method.
- Fig. 1 is a schematic representation of a device according to the invention
- FIG. 2 is a detailed view of the device of FIG. 1 for illustrating the heating of the water vapor;
- FIG. 2 is a detailed view of the device of FIG. 1 for illustrating the heating of the water vapor;
- FIG. 3 shows a further detailed illustration of the device from FIG. 1 for illustrating the purification of the synthesis gas
- FIG. 4 shows a further detailed illustration of the device from FIG. 1 in a further embodiment
- FIG. 5 shows a further detailed illustration of the device from FIG. 1 in a further embodiment
- Fig. 6 is an alternative flow sheet diagram with a
- Fig. 7 shows an alternative flow diagram with an air / oxygen addition after overheating of the water vapor.
- the reference numeral 1 shows a schematic representation of a device 35 according to the invention for the conversion of carbonaceous raw materials into synthesis gas and for the subsequent liquid fuel synthesis.
- the reference numeral 1 refers to a fixed bed countercurrent reactor.
- the raw material 2 is introduced from above into the reactor 1 and the gasification agent 3 along a feed line 42 from below. In this way it is achieved that the gasification agent 3 and the synthesis gas produced flow through the reaction space in the opposite direction to the Brennstoffström.
- the resulting ash in the carburetor 1 is discharged downwards, that is, along the arrow P2.
- the synthesis gas passes via a line 44 into a cyclone or preferably a multicyclone.
- a cyclone 4 a large part of the tar and the resulting dust is eliminated and injected with a pump 5 back into the high temperature zone of the carburetor 1.
- the synthesis gas in which Restteer is present together with residual quantities of dust passes via a further conduit 46 into a thermal cracker 6.
- Restteer with the amount of dust at maximum temperatures between 800 0 is C and 1400 0 C destroyed.
- a predetermined amount of oxygen and / or air can be injected directly into the high-temperature zone and in this way a partial oxidation of the tars can be achieved (see arrow P1).
- the synthesis gas passes via a line 48 into a gas cooler 7.
- the synthesis gas is cooled so far that 8 excess water vapor is condensed out in the downstream condenser.
- the amount of CO 2 in the synthesis gas can be reduced by means of a CO 2 scrubber 9 or a PSA / VSA plant with molecular sieve technology.
- the reference numeral 10 refers to a gas preheater in which the synthesis gas is preheated to a suitable temperature for the subsequent Fischer-Tropsch synthesis taking place.
- the reference numeral 11 refers to a Fischer-Tropsch reactor in which from the synthesis gas under suitable thermodynamic conditions, that is, under appropriate pressure and temperature of the synthetic liquid fuel 12, z. B. BtL is generated in the case of biomass gasification.
- By-products of this synthesis are saturated steam 14 by cooling the reactor 13 and an off-gas 15 consisting of unreacted synthesis gas and gaseous synthesis products.
- the saturated steam 14 then passes through a connecting line 50, which is split into two sub-lines 50a and 50b, in two bulk regenerators 17 and 18.
- the water vapor is superheated to the required temperature.
- the bulk material regenerator 18 is in a heating phase, that is, it is here in particular by the combustion of off-gas 15, which is supplied to it via a connecting line 54 from the Fischer-Tropsch reactor 11 charged with heat energy.
- a plurality of valves 62 to 69 is used.
- the valves 62, 63, 66 and 68 are assigned to the bulk material regenerator 17 and the valves 64, 65, 67 and 69 to the bulk material regenerator 18.
- saturated steam 14 is also generated, which in turn is overheated in the bulk regenerators 17 and 18, in which case the chemical energy from the off-gas 15 can be used.
- the superheated steam 3 becomes the total waste energy generated in the process supplied and so the water vapor can be heated particularly advantageous.
- Bulk regenerators are used to achieve a particularly smooth operation.
- FIG. 2 shows a detailed illustration of a further embodiment of the device shown in FIG. 1.
- oxygen and / or air is introduced here along the arrow P3.
- the oxygen can also be referred to as pebble hoppers
- Bulk material regenerators 17 and 18 are overheated together with the steam to a very high temperature. It is possible, even with a relatively small amount of less than 10 vol.% Oxygen or air in the highly superheated gasification agent to significantly increase the temperature in the ash melting zone, to get in this way a low-viscosity ash. In addition, this measure, that is, the supply of air or oxygen, further increase the utilization of carbon and positively influence the tar formation by increasing the raw gas temperature.
- Fig. 3 shows a further preferred embodiment of a device according to the invention.
- a line 30 is additionally provided, via which gasification agent can be injected into the cracker 6. This measure is particularly effective if the necessary temperature in the cracker 6 is well below the gasification agent temperature and if the gasification agent has a certain proportion of oxygen or air (see Fig. 2).
- the Tar gas control valve 21 With a Hot gas control valve 21, the carefullydüsende amount can be regulated.
- FIG. 4 shows a further detailed representation of a preferred embodiment.
- a further line 22 and a further control valve 23 is provided. If the amount of off-gas 15 for the heating of the gasification agent 3 in the bulk regenerators 17 and 18 is insufficient, an additional amount of synthesis gas, for example after the condenser 8, can be supplied through the bypass line 22 via this line.
- Fig. 5 shows a further detailed representation of a preferred embodiment. If the saturated steam quantity 14 from the cooling of the Fischer-Tropsch reactor 11 is greater than the necessary amount of steam for the gasification reactor 1, the excess amount of saturated steam can be passed to an external or internal heat consumer 24 (for example a drying plant). In this way, the process efficiency can be further increased.
- the excess saturated steam quantity is also set here by a control valve 25.
- Fig. 6 illustrates an alternative to tar purification and removal from the product gas.
- the product gas is freed of dust.
- a condenser 8 the water and the tars are condensed out at a temperature of 50 0 C.
- the pipes between the carburetor and the condenser are heated above 200 ° C., particularly advantageously above 300 ° C. It forms a tar / water mixture.
- the tar water is optionally mixed with water and conveyed by means of the pump 20 and to a working pressure of> 1 bar, advantageously to 10 bar and particularly advantageous Brought 30 bar.
- Fig. 7 illustrates an alternative to the gasification process in which water vapor, additionally little heated air or pure oxygen is added to the actual gasification agent in the reactor. This is done to adjust the gas composition of the product gas. In this case, this air is supplied via a further supply line 71 to the carburetor.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
The invention relates to a method and a device (35) for converting carbonaceous raw materials and in particular biomass into fuels. In this method, firstly an allothermic gasification of the raw materials is performed in a gasifier (1) using heated water steam (3). After purification of the synthesis gas produced during the gasification and cooling of the synthesis gas, the synthesis gas is converted into a liquid fuel using a catalyzed chemical reaction. According to the invention, the heated water steam is used both as a gasification agent and also as a heat carrier for the gasification and has a temperature which is greater than 1000°C.
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung kohlenstoffhaltiger Process and apparatus for converting carbonaceous
Rohstofferaw materials
Beschreibungdescription
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umwandlung kohlenstoffhaltiger Rohstoffe in bevorzugt flüssige Kraftstoffe. Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf Biomasse beschrieben, es wird jedoch darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für andere kohlenstoffhaltige Produkte verwendet werden kann. Die Erfindung befasst sich insbesondere mit der Herstellung von BtL-Kraftstoffen (biomass to liquid) . Mit diesem Begriff werden solche Kraftstoffe bezeichnet, die aus Biomasse synthetisiert werden. Im Gegensatz zu Biodiesel wird BtL- Kraftstoff allgemein aus fester Biomasse, wie beispielsweise Brennholz, Stroh, Bioabfall, Tiermehl oder Schilf gewonnen, also aus Zellulose bzw. Hemizellulose und nicht nur aus Pflanzenöl bzw. Ölfrüchten hergestellt.The invention relates to a method and an apparatus for converting carbonaceous raw materials into preferably liquid fuels. The invention will be described with reference to biomass, but it should be understood that the method and apparatus of the present invention may be used with other carbonaceous products. The invention is particularly concerned with the production of BtL fuels (biomass to liquid). This term refers to fuels that are synthesized from biomass. In contrast to biodiesel BtL fuel is generally obtained from solid biomass, such as firewood, straw, biowaste, animal meal or reeds, ie made of cellulose or hemicellulose and not only from vegetable oil or oilseeds.
Die großen Vorzüge dieses synthetischen Biokraftstoffes' sind • seine hohen Biomasse- und Flächenausbeuten, die bei bis zu 4000 1 pro Hektar liegen, ohne dass insoweit eine Konkurrenz zu Nahrungsmitteln besteht. Daneben weist dieser Kraftstoff ein hohes Cθ2~Minderungspotential von über 90 % auf und seine hohe Qualität unterliegt keinen Einsatzbeschränkungen in heutigen und absehbaren Motorengenerationen.The great advantages of this synthetic biofuel are • its high biomass and area yields, which are up to 4000 1 per hectare, without any competition with food. In addition, this fuel has a high CO 2 ~ reduction potential of over 90% and its high quality is subject to no use restrictions in today's and foreseeable engine generations.
Üblicherweise wird bei der Herstellung von BtL-Kraftstoffen in einem ersten Prozessschritt eine Vergasung von Biomasse vorgenommen sowie eine anschließende Erzeugung von
Synthesegas. Dieses wird bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur zu dem flüssigen Kraftstoff synthetisiert.Usually, in the production of BtL fuels in a first process step, a gasification of biomass is carried out and a subsequent generation of Synthesis gas. This is synthesized at elevated pressure and elevated temperature to the liquid fuel.
Unter Kraftstoffen werden solche Stoffe verstanden, die als Brennstoffe für Verbrennungskraftmaschinen genutzt werden können, wie insbesondere aber nicht ausschließlich Methanol, Methan, Benzin, Diesel, Parafin, Wasserstoff und dergleichen. Bevorzugt werden unter Raumbedingungen flüssige Kraftstoffe erzeugt.By fuels are meant those substances which can be used as fuels for internal combustion engines, in particular but not exclusively methanol, methane, gasoline, diesel, paraffin, hydrogen and the like. Preferably, liquid fuels are generated under ambient conditions.
Aus dem Stand der Technik sind sogenannte autotherme Verfahren bekannt, bei welchen als Vergasungsmittel Luft oder Sauerstoff eingesetzt wird, so dass die notwendige Vergasungsenergie durch die unvollständige Verbrennung von Rohstoff erzeugt wird. Diese Verfahren sind relativ einfach, weisen aber den Nachteil auf, dass hierbei ein höherer Anteil an Kohlendioxid im Produktgas entsteht.From the state of the art so-called autothermal processes are known in which air or oxygen is used as the gasification agent, so that the necessary gasification energy is generated by the incomplete combustion of raw material. These methods are relatively simple, but have the disadvantage that in this case a higher proportion of carbon dioxide in the product gas is formed.
Ein Anteil des eingeführten Rohstoffes wird als Brennstoff genutzt und steht daher nicht mehr für dieA portion of the imported raw material is used as fuel and is therefore no longer for the
Synthesegaserzeugung zur Verfügung. Weiterhin weist bei der Nutzung von Luft als Vergasungsmittel das produzierte Synthesegas einen hohen Anteil an Stickstoff auf, wodurch wiederum der Heizwert gesenkt wird.Synthesis gas production available. Furthermore, when using air as a gasification agent, the synthesis gas produced on a high proportion of nitrogen, which in turn is the calorific value is lowered.
Aus dem Stand der Technik sind diverse Vergaser bekannt, wie beispielsweise autotherme Festbettvergaser oder auch autotherme Flugstromvergaser (vgl. SunDiesel - made by Choren - Erfahrungen und neueste Entwicklungen, Matthias Rudioff in „Synthetische Biokraftstoffe", Schriftreihe "nachwachsende Rohstoffe" Band 25, Landwirtschaftsverlag GmbH, Münster 2005) .
Bei sogenannten allothermen Verfahren wird die notwendige Vergasungsenergie von außen zugeführt, so dass beim Vergaser selbst keine zusätzliche Menge an CO2 entsteht und damit kein Verlust vom Eingangsstoff als Brennstoff für die Energieerzeugung auftritt. Daher ist es auch möglich, Wasserdampf als Vergasungsmittel zu nutzen (für die endotherme Reaktion) . Dies führt zu einer höheren Konzentration von Wasserstoff (H2) im Synthesegas. Falls das Synthesegas für die Erzeugung der flüssigen Brennstoffe (beispielsweise im Rahmen einer Fischer-Tropsch Synthese) genutzt wird, ist dies vorteilhaft.Various carburetors are known from the prior art, such as autothermal fixed bed gasifier or autothermal Flugstromvergaser (see SunDiesel - made by Choren - experience and latest developments, Matthias Rudioff in "Synthetic Biofuels", series "renewable resources" Volume 25, Agricultural Publishing GmbH , Münster 2005). In so-called allothermal process the necessary gasification energy is supplied from the outside, so that the carburetor itself no additional amount of CO 2 is produced and thus no loss of the input material as fuel for energy production occurs. Therefore, it is also possible to use water vapor as a gasifying agent (for the endothermic reaction). This leads to a higher concentration of hydrogen (H 2 ) in the synthesis gas. If the synthesis gas is used for the production of the liquid fuels (for example in the context of a Fischer-Tropsch synthesis), this is advantageous.
Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise Wirbelschichtvergaser nach dem "GüssingPrinzip" bekannt. Dabei wird die nötige Vergasungsenergie durch die Zufuhr heißen Sandes (bei einer Temperatur von 9500C) aufgebracht. Die Vorheizung dieses Sandes wird wiederum durch die Verbrennung von eingesetztem Rohstoff (in diesem Fall Biomasse) erzeugt. Damit wird auch hier der wertvolle Rohstoff als Energiequelle genutzt, was die spezifische Ausbeute mindert.For example, fluidized-bed gasifiers according to the "casting principle" are known from the prior art. The necessary gasification energy is applied by supplying hot sand (at a temperature of 950 ° C.). The preheating of this sand is in turn generated by the combustion of raw material used (in this case, biomass). Thus, the valuable raw material is used as an energy source, which reduces the specific yield.
Weiterhin sind die aus dem Stand der Technik bekannten Vergasungsverfahren nicht oder nur schlecht mit einer sogenannten Fischer-Tropsch Synthese kombinierbar. Zwar wurde versucht, die aus dem Stand der Technik bekannten Vergasungsverfahren mit einer Anlage für dieFurthermore, the known from the prior art gasification processes are not or only poorly combined with a so-called Fischer-Tropsch synthesis. Although it was attempted known from the prior art gasification process with a system for the
FlüssigbrennstoffSynthese (wie z. B. Fischer-Tropsch Reaktor) zu kombinieren. Im Ergebnis wurden jedoch lediglich Verfahren erreicht, die sehr schlechte oder mäßige Wirkungsgrade für die Erzeugung von flüssigen Brennstoffen aufweisen. In aufwendigen Studien konnte ermittelt werden, dass die Fischer-Tropsch Synthese eine bestimmte
Synthesegaszusammensetzung erfordert (ein Verhältnis zwischen H2 und CO welches > 2 ist) . Eine Erhöhung dieses Verhältnisses konnte bisher durch eine sog. Shift-Reaktion erzeugt werden: CO + H2O => CO2 + H2) .Liquid fuel synthesis (such as Fischer-Tropsch reactor) to combine. As a result, however, only methods have been achieved which have very poor or moderate efficiencies for the production of liquid fuels. In elaborate studies it could be determined that the Fischer-Tropsch synthesis a certain Synthesis gas composition requires (a ratio between H 2 and CO which is> 2). An increase in this ratio could previously be generated by a so-called. Shift reaction: CO + H 2 O => CO 2 + H 2 ).
Im Zuge der Entwicklung neuer, insbesondere regenerativer, Kraftstoffe sind in jüngerer Zeit unterschiedliche Verfahren zu deren Herstellung bekannt geworden.In the course of the development of new, in particular regenerative, fuels, different methods for their production have recently become known.
Aus der DE 195 17 337 C2 ist ein Biomassevergasungsverfahren und eine Vorrichtung dafür bekannt. Dabei sind in einer Reaktionskammer zwei von einer Stromquelle versorgte Elektroden vorgesehen, wobei zwischen diesen Elektroden ein Lichtbogen erzeugt wird.From DE 195 17 337 C2, a biomass gasification process and an apparatus therefor are known. In this case, two electrodes supplied by a power source are provided in a reaction chamber, wherein an arc is generated between these electrodes.
Die DE 102 27 074 Al beschreibt ein Verfahren zur Vergasung von Biomasse und eine Anlage hierzu. Dabei werden die Substanzen in einer von einem Vergasungsreaktor gasdicht getrennten Verbrennungskammer verbrannt und die Wärmeenergie aus der Verbrennungskammer in den Vergasungsreaktor eingeführt.DE 102 27 074 A1 describes a process for the gasification of biomass and a plant for this purpose. In this case, the substances are burned in a gas-tightly separated from a gasification reactor combustion chamber and introduced the heat energy from the combustion chamber in the gasification reactor.
Die DE 198 36 428 C2 beschreibt Verfahren und Vorrichtungen zum Vergasen von Biomasse, insbesondere von Holzstoffen. Dabei erfolgt in einer ersten Vergasungsstufe eine Festbettentgasung bei Temperaturen bis zu 6000C und in einer nachgeschalteten zweiten Vergasungsstufe eine Wirbelschichtvergasung bei Temperaturen zwischen 800 °C und 10000C.DE 198 36 428 C2 describes methods and devices for gasification of biomass, in particular of wood pulp. Here, a Festbettentgasung in a first gasification stage is effected at temperatures up to 600 0 C and in a subsequent second gasification stage a fluidized bed gasification at temperatures between 800 ° C and 1000 0 C.
Aus der DE 10 2005 006305 Al ist ein Verfahren zur Erzeugung von Brenn- und Synthesegasen mit Hochdruckdampferzeugung bekannt. Bei diesem Verfahren werden Vergasungsprozesse in
einen Flugstromvergaser bei Temperaturen unter 12000C eingesetzt.From DE 10 2005 006305 Al a process for the production of combustion and synthesis gases with high-pressure steam generation is known. In this process, gasification processes in an air flow gasifier used at temperatures below 1200 0 C.
Aus der WO 2006/043112 sind ein Verfahren und eine Anlage zur Behandlung von Biomasse bekannt. Dabei werden zur Vergasung Temperaturen des Wasserdampfs zwischen 8000C und 95O0C verwendet. Zur Vergasung wird das Prinzip der Wirbelschichtvergasung eingesetzt. Dieses Verfahren ist jedoch nicht für die Vergasung von Rohstoffen mit niedrigen Ascheschmelzpunkten, wie beispielsweise viele Sorten von Biomasse, Stroh und dergleichen, verwendbar. Weiterhin sind die dort beschriebenen Dampftemperaturen im Bereich von 8000C bis 9500C nicht ausreichend, um eine vollkommen allotherme Vergasung zu gewährleisten. Daher ist es erforderlich, stets eine gewisse Menge an Luft hinzuzumischen, wodurch sich wiederum Probleme mit Kohlendioxid und Stickstoffanteilen in dem Synthesegas ergeben.From WO 2006/043112 a method and a plant for the treatment of biomass are known. In this case, temperatures of water vapor between 800 0 C and 95O 0 C are used for gasification. For gasification, the principle of fluidized bed gasification is used. However, this method is not useful for the gasification of low ash melting raw materials, such as many varieties of biomass, straw and the like. Furthermore, the steam temperatures described therein in the range of 800 0 C to 950 0 C are not sufficient to ensure a completely allothermal gasification. Therefore, it is necessary to always mix in a certain amount of air, which in turn results in problems with carbon dioxide and nitrogen contents in the synthesis gas.
Zur Erhitzung des Wasserdampfs wird im Falle der WO 2006/043112 Al ein rekuperativer Wärmetauscher verwendet. Diese Wärmetauscher weisen den Nachteil auf, dass sie sehr teuer sind und auch deren Wartung sehr aufwendig und kostspielig ist. Weiterhin nutzt dieses Verfahren nicht die bedeutende Abwärme aus dem Fischer-Tropsch Reaktor, die während des Syntheseprozesses entsteht.For heating the water vapor, a recuperative heat exchanger is used in the case of WO 2006/043112 A1. These heat exchangers have the disadvantage that they are very expensive and their maintenance is very complicated and expensive. Furthermore, this process does not use the significant waste heat from the Fischer-Tropsch reactor, which arises during the synthesis process.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vergasung von kohlestoffhaltigen Rohstoffen zur Verfügung zu stellen, welches eine hohe Effizienz und einen hohen Wirkungsgrad ermöglicht. Weiterhin soll ein Verfahren geschaffen werden, welches entstehende Energien wiederum dem Prozess zuführt.
Genauer gesagt soll ein Vergasungsverfahren angegeben werden, welches eine effiziente Umsetzung des Rohstoffes und gleichzeitig ein besonders geeignetes Verhältnis zwischen Wasserstoff und Kohlenmonoxid im Synthesegas ermöglicht. Daneben soll die erfindungsgemäße Vorrichtung auch insgesamt für kleinere Kapazitäten und einen eventuellen dezentralen Betrieb mit verschiedenen Einsatzstoffen geeignet sein, um eine gute Wirtschaftlichkeit zu erreichen. Dies wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 12 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The present invention is therefore based on the object to provide a method and an apparatus for the gasification of carbonaceous raw materials available, which allows high efficiency and high efficiency. Furthermore, a method is to be created, which in turn supplies resulting energies to the process. More specifically, a gasification process is to be specified, which allows efficient conversion of the raw material and at the same time a particularly suitable ratio between hydrogen and carbon monoxide in the synthesis gas. In addition, the device according to the invention should also be suitable overall for smaller capacities and a possible decentralized operation with different starting materials in order to achieve a good economy. This is achieved by a method according to claim 1 and an apparatus according to claim 12. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Umwandlung kohlenstoffhaltiger Produkte und insbesondere von Biomasse in flüssige Kraftstoffe werden in einem ersten Schritt die kohlenstoffhaltigen Rohstoffe in einem Vergaser vergast, wobei erhitzter Wasserdampf in den Vergaser eingeführt wird. In einem weiteren Schritt wird das bei der Vergasung entstandene Synthesegas gereinigt und in einem weiteren Schritt bevorzugt dessen Temperatur geändert. Bevorzugt wird dabei das Synthesegas abgekühlt. Schließlich wird das Synthesegas in einen flüssigen Kraftstoff mittels einer katalysierten chemischen Reaktion umgewandelt, wobei zu dieser Umwandlung bevorzugt ein Fischer-Tropsch Reaktor verwendet wird. Erfindungsgemäß handelt es sich bei der Vergasung um eine vollkommen allotherme Vergasung und der erhitzte Wasserdampf dient sowohl als Vergasungsmittel als auch als Wärmeträger für die Vergasung und weist eine Temperatur auf, die über 10000C liegt. Unter einer allothermen Vergasung wird verstanden, dass der Wärmeeintrag von außen kommt .
Damit teilt sich das erfindungsgemäße Verfahren in wenigstens 3 Prozessschritte auf, wobei zunächst eine allotherme Vergasung des Rohstoffes (wie Biomasse und insbesondere Stroh) mit Wasserdampf, welches als Vergasungsmittel und Energieträger dient, vorgenommen wird. In dem anschließenden Reinigungsprozess wird eine Reinigung des Gases insbesondere von Staub und Teer und bevorzugt einer anschließenden Rückführung dieser Stoffe in den Vergasungsprozess durchgeführt. Im Rahmen der bevorzugten Fischer-Tropsch Synethese wird Synthesegas in flüssige Kraftstoffe umgewandelt .In a method according to the invention for the conversion of carbonaceous products and in particular biomass into liquid fuels, the carbonaceous raw materials are gasified in a gasifier in a first step, wherein heated steam is introduced into the gasifier. In a further step, the synthesis gas produced during the gasification is purified and, in a further step, preferably its temperature is changed. Preferably, the synthesis gas is cooled. Finally, the synthesis gas is converted to a liquid fuel by means of a catalyzed chemical reaction, preferably using a Fischer-Tropsch reactor for this conversion. According to the gasification is a completely allothermal gasification and the heated water vapor serves both as a gasification agent and as a heat carrier for the gasification and has a temperature which is above 1000 0 C. Under an allothermal gasification is understood that the heat input comes from the outside. Thus, the method according to the invention is divided into at least 3 process steps, wherein first an allothermic gasification of the raw material (such as biomass and straw in particular) with water vapor, which serves as a gasification agent and energy carrier is made. In the subsequent cleaning process, a cleaning of the gas, in particular of dust and tar, and preferably a subsequent recycling of these substances in the gasification process is performed. As part of the preferred Fischer-Tropsch synethesis synthesis gas is converted into liquid fuels.
Um eine vollständige erfindungsgemäße allotherme Vergasung zu erreichen, ist es erforderlich, dass der eingesetzte Wasserdampf eine Temperatur aufweist, die deutlich über der mittleren Vergasungstemperatur liegt. Daher werden Temperaturen von wenigstens 10000C eingesetzt, bevorzugt jedoch Temperaturen von mehr als 12000C und besonders bevorzugt von mehr als 14000C.In order to achieve a complete allothermal gasification according to the invention, it is necessary for the steam used to have a temperature which is significantly above the average gasification temperature. Therefore, temperatures of at least 1000 0 C are used, but preferably temperatures of more than 1200 0 C and more preferably of more than 1400 0 C.
Durch die Nutzung des so hoch überhitzten Dampfs als Vergasungsmittel und Energieträger erreicht man einen hohen Wasserdampfüberschuss in dem Vergaser. Dieser Überschuss liegt dabei bevorzugt stets über 2, besonders bevorzugt über 3. Durch diesen Dampfüberschuss wird erreicht, dass einerseits die Bildung von Teer reduziert ist und andererseits auch die anfallenden Teere deutlich kurzkettiger und damit dünnflüssiger sind als im Falle einer Vergasung ohne Dampfüberschuss.By using the highly superheated steam as a gasification agent and energy source to achieve a high water vapor excess in the carburetor. This excess is preferably always above 2, more preferably above 3. By this excess steam is achieved on the one hand, the formation of tar is reduced and on the other hand, the tars are clearly kurzkettiger and thus less viscous than in the case of gasification without excess steam.
Weiterhin ist das Verhältnis zwischen Wasserstoff und Kohlenmonoxid (H2/CO) wenigstens gleich oder auch größer als 2, was besonders vorteilhaft für die nachgeschaltete Fischer-
Tropsch Synthese ist. Schließlich erlaubt die hohe Konzentration des Wasserdampfs in dem Produktgas auch eine Zerstörung von Restteeren in einem bevorzugt nachgeschalteten thermischen Cracker. Genauer gesagt ist diese Zerstörung in einer Atmosphäre mit höheren Dampfanteil leichter durchzuführen.Furthermore, the ratio between hydrogen and carbon monoxide (H 2 / CO) is at least equal to or greater than 2, which is particularly advantageous for the downstream Fischer Tropsch synthesis is. Finally, the high concentration of water vapor in the product gas also allows destruction of residual tars in a preferably downstream thermal cracker. More specifically, this destruction is easier to perform in an atmosphere with higher vapor content.
Durch die im Stand der Technik eingesetzten rekuperativen Wärmetauscher ist es bislang nicht möglich, derartige Dampftemperaturen zu erreichen. Es können jedoch Schüttgutgeneratoren eingesetzt werden, wie sie beispielsweise in der EP 0 620 909 Bl oder der DEBy means of the recuperative heat exchangers used in the prior art, it has hitherto not been possible to achieve such steam temperatures. However, bulk generators can be used, as described, for example, in EP 0 620 909 B1 or DE
42 36 619 C2 beschrieben wurden. Der Offenbarungsgehalt der EP 0 620 909 Bl sowie der DE 4 236 619 C2 wird hiermit durch Bezugnahme vollständig in die hier vorliegende Offenbarung einbezogen. Die Verwendung derartiger Schüttgutregeneratoren führt zu einer gegenüber dem Stand der Technik effizienteren Vorrichtung.42 36 619 C2 have been described. The disclosure of EP 0 620 909 B1 and DE 4 236 619 C2 are hereby incorporated by reference in their entirety into the disclosure herein. The use of such bulk regenerators leads to a device which is more efficient than the prior art.
Bei einem bevorzugten Verfahren entsteht ein Synthesegas mit einem besonders hohen H2/CO-Verhältnis genauer gesagt einem Verhältnis, welches über 2 liegt.In a preferred process, a synthesis gas having a particularly high H 2 / CO ratio, more specifically a ratio greater than 2, is formed.
In einem weiteren bevorzugten Verfahren wird dem Vergaser gemeinsam mit dem Wasserdampf ein weiteres gasförmiges Medium zugeführt. Vorzugsweise handelt es sich dabei um Sauerstoff oder Luft, welche gemeinsam mit dem Wasserdampf auf die Temperatur des Wasserdampfs erhitzt und dem Vergaser zugeführt werden.In a further preferred method, another gaseous medium is fed to the gasifier together with the steam. Preferably, these are oxygen or air, which are heated together with the steam to the temperature of the steam and fed to the gasifier.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren liegt die höchste Temperatur innerhalb des Vergasers stets über dem
Ascheschmelzpunkt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass Asche im flüssigen Zustand ausgetragen wird.In a further preferred method, the highest temperature within the carburetor is always above the Ash melting point. In this way it can be achieved that ash is discharged in the liquid state.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Vergaser um einen Festbettgegenstromvergaser . Grundsätzlich können verschiedene Vergasertypen nach dem Stand der Technik eingesetzt werden. Der besondere Vorteil eines Gegenstromfestbettvergasers besteht jedoch darin, dass sich innerhalb dieses Reaktors einzelne Zonen herausbilden, in denen unterschiedliche Temperaturen und somit unterschiedliche Prozesse auftreten. Die unterschiedlichen Temperaturen beruhen darauf, dass die jeweiligen Prozesse stark endotherm sind und die Wärme nur von unten kommt. Auf diese Weise nutzt man in besonders vorteilhafter Weise die sehr hohen Dampftemperaturen aus. Da die höchsten Dampftemperaturen in der Eintrittszone des Vergasungsmittels herrschen, ist es möglich, immer die Bedingungen für einen flüssigen Ascheaustrag herzustellen.The gasifier is preferably a fixed bed countercurrent gasifier. In principle, different types of carburetors according to the prior art can be used. However, the particular advantage of a countercurrent fixed bed gasifier is that within this reactor individual zones are formed in which different temperatures and thus different processes occur. The different temperatures are based on the fact that the respective processes are strongly endothermic and the heat only comes from below. In this way, the very high steam temperatures are utilized in a particularly advantageous manner. Since the highest steam temperatures prevail in the entry zone of the gasification agent, it is possible to always produce the conditions for a liquid ash discharge.
Dies ist besonders vorteilhaft bei der Biomassevergasung, weil dort die Ascheschmelzpunkte sehr stark in Abhängigkeit von der Brennstoffsorte und der Bodeneigenschaften abweichen.This is particularly advantageous in biomass gasification because there the ash melting points deviate very much depending on the fuel grade and the soil properties.
Im Stand der Technik war es bislang nicht möglich, mit einem bestimmten Vergasertyp verschiedene Brennstoffe umzusetzen und sich so der Marktsituation anzupassen. Durch die hohen Temperaturen ist es jedoch erfindungsgemäß grundsätzlich möglich, den Prozess so zu gestalten, dass die anfallende Asche stets in flüssiger Form ausgetragen wird. In den Fällen, in denen der Ascheschmelzpunkt besonders hoch liegt, kann bevorzugt dem Brennstoff eine vorgegebenen Menge an Flussmittel zugegeben werden. Durch die oben beschriebene gleichzeitige Zuführung von Sauerstoff oder Luft kann eine
weitere Temperaturerhöhung in der Ascheaustragszone erreicht werden.In the prior art, it has not been possible to implement different fuels with a certain type of carburettor and thus to adapt to the market situation. Due to the high temperatures, however, it is fundamentally possible according to the invention to design the process so that the resulting ash is always discharged in liquid form. In cases where the ash melting point is particularly high, a predetermined amount of flux may preferably be added to the fuel. By the above-described simultaneous supply of oxygen or air, a further temperature increase can be achieved in the ash discharge zone.
Vorzugsweise erfolgt die Reinigung des Synthesegases mittels eines Zyklons und bevorzugt mittels eines Multizyklons. Dabei können anfallende Teere und Staub ausgeschieden und bevorzugt wieder in den Vergaser zurückgeführt werden.The purification of the synthesis gas preferably takes place by means of a cyclone and preferably by means of a multicyclone. In this case, tars and dust can be separated and preferably recycled back into the carburetor.
Da die Pyrolysegase keine weiteren heißen Zonen durchströmen, ist der Teeranteil im Produktgas relativ hoch. Dieser Teer sollte nicht in den Reaktor für die Fischer-Tropsch Synthese gelangen, da der Teer für die dort eingesetzten Katalysatoren schädlich ist. Weiterhin ist der Energiegehalt des Teers hoch und hat infolgedessen einen negativen Einfluss auf die Prozesseffizienz. Daher wird der Teer gemeinsam mit dem anfallenden Staub bevorzugt unmittelbar nach dem Vergaser in einem Zyklon und besonders bevorzugt in einem Multizyklon abgeschoben und weiterhin mit einer geeigneten Pumpe in die Hochtemperaturzone des Vergasers eingedüst. Bei einem Zyklon handelt es sich um einen Fliehkraftabscheider, bei dem in einem senkrechten und nach unten konisch sich senkenden Zylinder die abzuscheidende Substanz tangential zugeführt und damit in eine Drehbewegung versetzt wird. Durch die auf die Staubpartikel wirkende Fliehkraft werden diese zur Außenwand geschleudert, dadurch abgebremst und sinken in den darunter liegenden Staubabscheideraum.Since the pyrolysis gases do not flow through any other hot zones, the tar content in the product gas is relatively high. This tar should not get into the reactor for the Fischer-Tropsch synthesis, since the tar is harmful for the catalysts used there. Furthermore, the energy content of the tar is high and consequently has a negative impact on process efficiency. Therefore, the tar, together with the accumulated dust, is preferably pushed off immediately after the gasifier in a cyclone and particularly preferably in a multicyclone and further injected with a suitable pump into the high-temperature zone of the gasifier. A cyclone is a centrifugal separator in which the substance to be deposited is fed tangentially in a vertical cylinder which tapers conically downwards and is thus set into a rotational movement. By acting on the dust particles centrifugal force they are thrown to the outer wall, thereby braked and sink into the underlying Staubabscheideraum.
Bevorzugt werden nach dem Reinigungsprozess noch vorhandene Teere in kurzkettige Molekühlstrukturen aufgebrochen. Dabei wird besonders bevorzugt ein thermischer Cracker eingesetzt, der durch sehr hohe Temperaturen, besonders vorteilhaft zwischen 8000C und 14000C und bevorzugt auch durch die Zufuhr einer kleinen Menge Sauerstoffs oder Luft die Restteere in
kurzkettige Molekülstrukturen aufbricht. Bei diesem sogenannten thermischen Cracking wird das Synthesegas damit auf eine sehr hohe Temperatur gebracht, wodurch die langkettigen Molekülstrukturen aufgebrochen werden. Gleichzeitig wird durch diesen Vorgang die restliche Staubmenge entfernt.Preferably, remaining tars are broken up into short-chain molecular structures after the purification process. In this case, a thermal cracker is particularly preferably used, which by very high temperatures, more preferably between 800 0 C and 1400 0 C and preferably by the supply of a small amount of oxygen or air, the remaining tek in breaks short-chain molecular structures. In this so-called thermal cracking, the synthesis gas is thus brought to a very high temperature, whereby the long-chain molecular structures are broken. At the same time, this process removes the remaining amount of dust.
Damit stellt die Reinigung in dem Zyklon einen ersten Reinigungsschritt dar und die Reinigung in dem Cracker einen zweiten Reinigungsschritt.Thus, the cleaning in the cyclone represents a first cleaning step and the cleaning in the cracker a second cleaning step.
Dabei wird besonders bevorzugt ein Teil des stark überhitzen Vergasungsmittels, das heißt des Wasserdampfs, zusätzlich durch eine Leitung dem beschriebenen Cracker zugeführt. Damit wird das Vergasungsmittel zusätzlich zu dem thermischen Cracking eingesetzt.In this case, a part of the superheated gasification agent, that is to say the water vapor, is additionally preferably fed through a line to the described cracker. Thus, the gasification agent is used in addition to the thermal cracking.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird das Synthesegas in einem Gaskühler und bevorzugt anschließend in einem Kondensator abgekühlt, wobei überschüssiger Wasserdampf auskondensiert wird, welcher zur Wärmerückgewinnung genutzt werden kann. Damit reduziert sich die Synthesegasmenge und gleichzeitig steigen die Anteile der beiden wichtigsten Komponenten, nämlich CO und H2. In dem Kondensator werden auch die Restmengen an Schadstoffen wie Staub und Teere ausgewaschen. Bei Bedarf besteht die Möglichkeit, Restmengen an Schadstoffen (welche im ppm-Bereich liegen) endgültig zu entfernen, beispielsweise durch Verwendung eines Wäschers mit ZnO als Katalysator.In a further preferred method, the synthesis gas is cooled in a gas cooler and preferably subsequently in a condenser, wherein excess water vapor is condensed out, which can be used for heat recovery. This reduces the amount of syngas and at the same time increases the proportions of the two most important components, namely CO and H 2 . In the condenser, the residual amounts of pollutants such as dust and tars are washed out. If necessary, it is possible to finally remove residual amounts of pollutants (which are in the ppm range), for example by using a scrubber with ZnO as catalyst.
Bei einem weiteren Verfahren wird das Synthesegas mittels eines Zyklons nur vom Staub befreit, so dass die Teere weiterhin im Synthesegas bleiben. Dies wird durch elektrische
Begleitheizungen gewährleistet, mit dehnen die Rohrleitungen und der Zyklon auf Temperaturen oberhalb derIn another method, the synthesis gas is freed from dust by means of a cyclone, so that the tars remain in the synthesis gas. This is by electrical Heat tracing ensures that the pipes and the cyclone stretch to temperatures above the
Kondensierungstemperatur der Teere gehalten werden. Die Teere werden in einem Kondensator gemeinsam mit dem Wasser aus dem Synthesegas entfernt. Dieses „Teerwasser" bildet eine pumpfähige Suspension, welches verdampft, überhitzt und in den Vergasungsprozess zurück gebracht wird.Condensation temperature of the tars are kept. The tars are removed in a condenser together with the water from the synthesis gas. This "tar water" forms a pumpable suspension which is vaporized, superheated and returned to the gasification process.
Damit wird bevorzugt das Synthesegas in einem Cθ2~Wäscher und in einem Wärmetauscher auf optimale Zusammensetzung und Temperatur für die anschließende Fischer-Tropsch Synthese vorbereitet. Die CÜ2-Menge im Synthesegas wird in dem erwähnten Cθ2~Wäscher oder in einer PSA (Pressure Swing Absorption) / VSA (Vacuum Swing Absorption) -Anlage mit Molekularsiebtechnologie reduziert, um optimale Bedingungen für die Fischer-Tropsch Synthese und eine effiziente Energienutzung der Gesamtanlage zu gewährleisten. Vorzugsweise wird in einem Gasvorwärmer das Synthesegas auf eine Idealtemperatur für die Fischer-Tropsch Synthese vorgewärmt .Thus, the synthesis gas is preferably prepared in a CO 2 scrubber and in a heat exchanger for optimum composition and temperature for the subsequent Fischer-Tropsch synthesis. The CÜ 2 amount in the synthesis gas is reduced in the mentioned CO 2 scrubber or in a PSA (Pressure Swing Absorption) / VSA (Vacuum Swing Absorption) system with molecular sieving technology to provide optimum conditions for Fischer-Tropsch synthesis and efficient energy utilization to ensure the overall system. Preferably, in a gas preheater, the synthesis gas is preheated to an ideal temperature for the Fischer-Tropsch synthesis.
Bevorzugt wird die Abwärme aus wenigstens einem der Vergasung folgenden Prozesse für eine Sattdampferzeugung verwendet. Dabei ist es beispielsweise möglich, die Abwärme aus dem beschriebenen Gaskühler für die Vorwärmung des Wasser für die Sattdampferzeugung zu nutzen. Weiterhin kann auch die im Fischer-Tropsch Reaktor selbst entstehende Abwärme für die Erzeugung des Sattdampfs genutzt werden. Die exotherme Synthesereaktion im Fischer-Tropsch Reaktor benötigt eine ständige und gleichmäßige Kühlung. Bevorzugt wird dabei die Kühlung mit Siedewasser und anschließenderThe waste heat from at least one gasification-following process is preferably used for saturated steam generation. It is possible, for example, to use the waste heat from the gas cooler described for the preheating of the water for saturated steam generation. Furthermore, the heat generated in the Fischer-Tropsch reactor itself waste heat can be used for the production of saturated steam. The exothermic synthesis reaction in the Fischer-Tropsch reactor requires constant and uniform cooling. Preference is given to cooling with boiling water and subsequent
Sattdampferzeugung. Neben dem Flüssigkraftstoff entstehen als Nebenprodukte ein sog. Off-Gas, das aus nicht reagiertem
Synthesegas und aus gasförmigen Syntheseprodukten besteht, ein Wasserkondensat und Sattdampf wegen der oben beschriebenen Kühlung. Um ein Verfahren mit sehr hoher Energieeffizienz zu erreichen, werden besonders bevorzugt alle Abfallenergieströme bzw. möglichst viele davon in den Vergasungsreaktor geführt. Damit nutzt man für die Erzeugung von überhitztem Dampf als Vergasungsmittel die Energie aus dem Gaskühler für die Wasservorwärmung, die Abwärme aus der Kühlung des Fischer-Tropsch Reaktors für die Sattdampferzeugung und die chemisch gebundene Energie des Off-Gases für die Dampfüberhitzung durch Verbrennung in Schüttgutreaktoren.Saturated steam generation. In addition to the liquid fuel produced as by-products, a so-called. Off-gas, which consists of unreacted Synthesis gas and gaseous synthesis products, a water condensate and saturated steam because of the above-described cooling. In order to achieve a process with very high energy efficiency, all waste energy streams or as many as possible thereof are particularly preferably fed into the gasification reactor. Thus, for the production of superheated steam as a gasifying agent, the energy from the gas cooler for water preheating, the waste heat from the cooling of the Fischer-Tropsch reactor for saturated steam generation and the chemically bonded energy of the off-gas for the superheated steam combustion in bulk reactors.
Auf diese Weise können die entstehenden Abfallenergieströme aus dem Gaskühler und dem Fischer-Tropsch Reaktor zurück in den Vergaser in Form von überhitztem Dampf geführt werden, was eine Effizienzsteigerung gegenüber dem Stand der Technik erlaubt .In this way, the resulting waste energy flows from the gas cooler and the Fischer-Tropsch reactor can be fed back into the gasifier in the form of superheated steam, which allows an increase in efficiency over the prior art.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird ein vorgegebener Teil an entstehenden Synthesegas einem bei der Synthese entstehen Abgas (Off-Gas) zugeführt. Bevorzugt wird dabei eine Bypassleitung verwendet, die an den Fischer- Tropsch Reaktor angeschlossen ist.In a further preferred method, a predetermined part of synthesis gas formed is fed to an offgas generated in the synthesis. Preferably, a bypass line is used, which is connected to the Fischer-Tropsch reactor.
Bei einem weiteren Verfahren ist es auch möglich, eine überschüssige Sattdampfmenge für einen externen oder internen Wärmeverbraucher zu nutzen. Auch wäre es möglich, die Wärme des Rauchgases, das aus den beschriebenenIn another method, it is also possible to use an excess saturated steam amount for an external or internal heat consumer. Also it would be possible the heat of the flue gas that is described from the
Schüttgutregeneratoren austritt, mittels eines Wärmetauschers für einen externen oder internen Wärmeverbraucher zu nutzen.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren ist eine Druckerzeugungseinrichtung vorgesehen, welche den Druck des der Umwandlung zugeführten Synthesegases erhöht. Dabei kann beispielsweise ein Gaskompressor vorgesehen sein, der das Synthesegas nach dem Kondensator auf den notwendigen Druck für den Fischer-Tropsch Reaktor erhöht. Auch kann vorteilhaft die gesamte Vorrichtung unter einem Druck stehen, der für den Syntheseprozess im Fischer-Tropsch Reaktor vorteilhaft ist. Auf diese Weise kann die Effizienz des gesamten Prozesses erhöht werden.Bulk regenerators emerges to use by means of a heat exchanger for an external or internal heat consumer. In a further advantageous method, a pressure generating device is provided which increases the pressure of the synthesis gas supplied to the conversion. In this case, for example, a gas compressor may be provided, which increases the synthesis gas after the condenser to the necessary pressure for the Fischer-Tropsch reactor. Also, advantageously, the entire device can be under a pressure which is advantageous for the synthesis process in the Fischer-Tropsch reactor. In this way, the efficiency of the entire process can be increased.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird Sattdampf mittels einer geeigneten internen oder externen Wärmequelle überhitzt und in einer Dampfturbine entspannt, bevor er den Schüttgutregeneratoren zugeführt wird.In a further advantageous method, saturated steam is superheated by means of a suitable internal or external heat source and expanded in a steam turbine before it is fed to the bulk material regenerators.
Genauer kann die gesamte Anlage, mit Ausnahme des Fischer- Tropsch Reaktors und den dampfführenden Leitungen, drucklos ausgelegt werden und die notwendige Energie für die Synthesegaskompression von der Dampfturbine bezogen werden. Auf diese Weise können die Investitionskosten bei gleich bleibendem Wirkungsgrad gesenkt werden.More precisely, the entire system, with the exception of the Fischer-Tropsch reactor and the steam-carrying lines, can be designed without pressure and the energy required for synthesis gas compression can be obtained from the steam turbine. In this way, the investment costs can be reduced while maintaining efficiency.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird bei der Umwandlung anfallendes Kondensat als Zusatzflüssigkeit zu dem Kondensat aus dem Kondensator für die Erzeugung des Sattdampfs genutzt. Auf diese Weise wird insgesamt ein geschlossener Wasserkreislauf zur Verfügung gestellt.In a further advantageous method, condensate obtained in the conversion is used as additional liquid to the condensate from the condenser for the production of saturated steam. In this way, a closed water cycle is made available.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird der erhitzte Wasserdampf sowohl als Vergasungsmittel als auch als Wärmeträger für die Vergasung verwendet, und weist eine Temperatur auf, die über 10000C liegt. Daneben wird dem
Vergaser getrennt von dem erhitzten Wasserdampf ein weiteres gasförmiges Medium zugeführt. Vorteilhaft weist das weitere gasförmige Medium eine Temperatur auf, die unter 6000C, bevorzugt unter 4000C und besonders bevorzugt unter 3000C liegt. Es wäre auch möglich, Zimmertemperatur vorzusehen. Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren ist die Vergasung eine allotherme Vergasung. Durch die getrennte Zuführung von Luft und Wasserdampf kann erreicht werden, dass die Luft, die bevorzugt nicht zu dem eigentlichen Vergasungsprozess beiträgt, nicht mit erwärmt werden muss, sodass insgesamt die Energieeffizienz des Verfahrens erhöht werden kann.In a further method according to the invention, the heated water vapor is used both as a gasification agent and as a heat carrier for the gasification, and has a temperature which is above 1000 0 C. In addition, the Carburetor separated from the heated water vapor fed to another gaseous medium. Advantageously, the further gaseous medium to a temperature which is below 600 0 C, preferably below 400 0 C and more preferably below 300 0 C. It would also be possible to provide room temperature. In a further advantageous method, the gasification is an allothermic gasification. Due to the separate supply of air and water vapor can be achieved that the air, which preferably does not contribute to the actual gasification process, does not need to be heated with, so that the overall energy efficiency of the process can be increased.
Bei diesem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird damit wenig erwärmte Luft oder Sauerstoff in den Reaktor, getrennt vom erhitzten Wasserdampf, eingebracht. Diese Luft / Sauerstoffzugäbe wird zum Einstellen der Gaszusammensetzung genutzt, und nicht zur Energiebereitstellung, da diese durch den überhitzten Wasserdampf erfolgt (allotherme Vergasung) . Mit der Zugabe von Luft / Sauerstoff, lassen sich die Anteile von Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) im Produktgas beeinflussen. Für die Fischer Tropsch Synthese ist es vorteilhaft, dass ein H2 / CO Verhältnis von -2,15 zu 1 eingestellt wird. Des weiteren hat die Zugabe von Luft / Sauerstoff eine Auswirkung auf die Vergasungstemperatur und und die CO2- und CH4-Anteile im Produktgas.In this further method according to the invention thus little heated air or oxygen in the reactor, separated from the heated water vapor, introduced. These air / oxygen additions are used to adjust the gas composition, and not to the energy supply, as this is due to the superheated steam (allothermic gasification). With the addition of air / oxygen, the proportions of hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) in the product gas can be influenced. For the Fischer Tropsch synthesis, it is advantageous to set an H 2 / CO ratio of -2.15 to 1. Furthermore, the addition of air / oxygen has an effect on the gasification temperature and and the CO 2 and CH 4 contents in the product gas.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Vorrichtung zur Umwandlung kohlenstoffhaltiger Rohstoffe und insbesondere von Biomasse in flüssige Kraftstoffe gerichtet, wobei diese Vorrichtung einen Vergaser aufweist, in dem kohlenstoffhaltige Rohstoffe mittels erhitztem Wasserdampf vergast werden, wenigstens einer Reinigungseinheit, die zur Reinigung des bei der Vergasung entstehenden Synthesegases
verwendet wird, wenigstens einer Temperaturänderungseinheit zur Änderung der Temperatur des entstehenden Synthesegases sowie einer Umwandlungseinheit zur Umwandlung des Synthesegases in flüssigen Kraftstoff. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung wenigstens eine Erhitzungseinrichtung auf, welche den Wasserdampf auf eine Temperatur erhitzt, welche über 1000 °C liegt. Die Temperaturänderungseinheit ist bevorzugt eine Kühleinheit.The present invention is further directed to an apparatus for converting carbonaceous raw materials and in particular biomass into liquid fuels, which apparatus comprises a gasifier in which carbonaceous raw materials are gasified by means of heated steam, at least one cleaning unit used to purify gasification synthesis gas is used, at least one temperature change unit for changing the temperature of the resulting synthesis gas and a conversion unit for converting the synthesis gas into liquid fuel. According to the invention, the device has at least one heating device which heats the steam to a temperature which is above 1000 ° C. The temperature change unit is preferably a cooling unit.
Vorzugsweise ist die Reinigungseinheit ein Zyklon und besonders bevorzugt ein Multizyklon.Preferably, the purification unit is a cyclone and more preferably a multicyclone.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine weitere Reinigungseinheit auf, welche Restteere behandelt. Dabei handelt es sich insbesondere aber nicht ausschließlich um den oben beschriebenen Cracker.In a further advantageous embodiment, the device has a further cleaning unit which treats residual tars. In particular, these are not exclusively the cracker described above.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind zwei Kühleinrichtungen in Form eines Gaskühlers und eines diesem Gaskühler nachgeschalteten Kondensators vorgesehen.In a further advantageous embodiment, two cooling devices are provided in the form of a gas cooler and a condenser downstream of this gas cooler.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Förderungseinrichtung auf, welche zwischen der Reinigungseinheit und dem Vergaser angeordnet ist und ein bei dem Reinigungsvorgang entstehendes Produkt, und insbesondere Teer, in den Vergaser zurückfördert.In a further advantageous embodiment, the device has a conveying device, which is arranged between the cleaning unit and the carburetor and promotes a product resulting from the cleaning process, and in particular tar, into the carburetor.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind wenigstens zwei Erhitzungseinrichtungen vorgesehen, wobei wenigstens zwei dieser Erhitzungseinrichtungen gegenphasig betrieben werden. Auf diese Weise kann ein kontinuierlicher Erhitzungsprozess für das Vergasungsmittel erreicht werden.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren der oben beschriebenen Art gerichtet, wobei zur Durchführung des Verfahrens eine Vorrichtung der oben beschriebenen Art verwendet wird.In a further advantageous embodiment, at least two heating devices are provided, wherein at least two of these heating devices are operated in antiphase. In this way, a continuous heating process for the gasification agent can be achieved. The present invention is further directed to a method of the type described above, wherein an apparatus of the type described above is used to carry out the method.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen:Further advantages and embodiments will be apparent from the attached drawings:
Darin zeigen:Show:
Fig. 1 Eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;Fig. 1 is a schematic representation of a device according to the invention;
Fig. 2 eine Detaildarstellung der Vorrichtung aus Fig. 1 zur Veranschaulichung der Erhitzung des Wasserdampfs;FIG. 2 is a detailed view of the device of FIG. 1 for illustrating the heating of the water vapor; FIG.
Fig. 3 eine weitere Detaildarstellung der Vorrichtung aus Fig. 1 zur Veranschaulichung der Reinigung des Synthesegases ;FIG. 3 shows a further detailed illustration of the device from FIG. 1 for illustrating the purification of the synthesis gas; FIG.
Fig. 4 eine weitere Detaildarstellung der Vorrichtung aus Fig. 1 in einer weiteren Ausführungsform;4 shows a further detailed illustration of the device from FIG. 1 in a further embodiment;
Fig. 5 eine weitere Detaildarstellung der Vorrichtung aus Fig. 1 in einer weiteren Ausführungsform;FIG. 5 shows a further detailed illustration of the device from FIG. 1 in a further embodiment; FIG.
Fig. 6 ein alternatives Fließbildschema mit einerFig. 6 is an alternative flow sheet diagram with a
Auskondensierung der Teere und des Wassers aus dem Synthesegas und der Nutzung der Regeneratoren als Dampfüberhitzer und Cracker der bei der Vergasung entstehenden Teere; und
Fig. 7 ein alternatives Fließbildschema mit einer Luft / Sauerstoffzugäbe, nach dem Überhitzen des Wasserdampfes .Condensing the tars and water from the syngas and using the regenerators as steam superheaters and crackers of the tars produced during gasification; and Fig. 7 shows an alternative flow diagram with an air / oxygen addition after overheating of the water vapor.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 35 zur Umwandlung kohlenstoffhaltiger Rohstoffe in Synthesegas und zur anschließenden FlüssigkraftstoffSynthese. Dabei bezieht sich das Bezugszeichen 1 auf einen Festbettgegenstromreaktor . Der Rohstoff 2 wird von oben in den Reaktor 1 eingegeben und das Vergasungsmittel 3 entlang einer Zuleitung 42 von unten. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Vergasungsmittel 3 und das produzierte Synthesegas den Reaktionsraum in entgegengesetzter Richtung zu dem Brennstoffström durchströmen. Die in dem Vergaser 1 entstehende Asche wird nach unten, das heißt entlang des Pfeils P2, abgeführt.1 shows a schematic representation of a device 35 according to the invention for the conversion of carbonaceous raw materials into synthesis gas and for the subsequent liquid fuel synthesis. In this case, the reference numeral 1 refers to a fixed bed countercurrent reactor. The raw material 2 is introduced from above into the reactor 1 and the gasification agent 3 along a feed line 42 from below. In this way it is achieved that the gasification agent 3 and the synthesis gas produced flow through the reaction space in the opposite direction to the Brennstoffström. The resulting ash in the carburetor 1 is discharged downwards, that is, along the arrow P2.
Ausgehend von dem Reaktor 1 gelangt das Synthesegas über eine Leitung 44 in einen Zyklon bzw. bevorzugt einen Multizyklon. In diesem Zyklon 4 wird ein Großteil des Teeres und des anfallenden Staubes ausgeschieden und mit einer Pumpe 5 zurück in die Hochtemperaturzone des Vergasers 1 eingedüst. Das auf diese Weise vorgereinigte Synthesegas, in dem Restteer zusammen mit restlichen Staubmengen vorhanden ist, gelangt über eine weitere Leitung 46 in einen thermischen Cracker 6. In diesem thermischen Cracker wird der Restteer mit den Staubmengen bei maximalen Temperaturen zwischen 8000C und 14000C zerstört. Optional kann, um die notwendige Temperatur zu erhalten, eine vorgegebene Menge an Sauerstoff und/oder Luft direkt in die Hochtemperaturzone eingedüst und auf diese Weise eine partielle Oxidation der Teere erreicht werden (siehe Pfeil Pl).
Nach dem thermischen Cracker gelangt das Synthesegas über eine Leitung 48 in einen Gaskühler 7. In diesem Gaskühler wird das Synthesegas soweit abgekühlt, dass in dem nachgeschalteten Kondensator 8 überschüssiger Wasserdampf auskondensiert wird. Optional kann die CO2-Menge in dem Synthesegas mit Hilfe eines Cθ2~Wäschers 9 oder einer PSA/VSA-Anlage mit Molekularsiebtechnik reduziert werden. Zusätzlich können Restmengen an Schadstoffen (welche im ppm- Bereich liegen) vollständig, beispielsweise mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Wäschers mit ZnO entfernt werden. Das Bezugszeichen 10 bezieht sich auf einen Gasvorwärmer, in dem das Synthesegas auf eine geeignete Temperatur für die nachfolgende stattfindende Fischer-Tropsch Synthese vorgewärmt wird.Starting from the reactor 1, the synthesis gas passes via a line 44 into a cyclone or preferably a multicyclone. In this cyclone 4 a large part of the tar and the resulting dust is eliminated and injected with a pump 5 back into the high temperature zone of the carburetor 1. The pre-cleaned in this manner the synthesis gas in which Restteer is present together with residual quantities of dust passes via a further conduit 46 into a thermal cracker 6. In this thermal cracker Restteer with the amount of dust at maximum temperatures between 800 0 is C and 1400 0 C destroyed. Optionally, in order to obtain the necessary temperature, a predetermined amount of oxygen and / or air can be injected directly into the high-temperature zone and in this way a partial oxidation of the tars can be achieved (see arrow P1). After the thermal cracker, the synthesis gas passes via a line 48 into a gas cooler 7. In this gas cooler, the synthesis gas is cooled so far that 8 excess water vapor is condensed out in the downstream condenser. Optionally, the amount of CO 2 in the synthesis gas can be reduced by means of a CO 2 scrubber 9 or a PSA / VSA plant with molecular sieve technology. In addition, residual amounts of pollutants (which are in the ppm range) can be completely removed, for example with the aid of a scrubber (not shown) with ZnO. The reference numeral 10 refers to a gas preheater in which the synthesis gas is preheated to a suitable temperature for the subsequent Fischer-Tropsch synthesis taking place.
Das Bezugszeichen 11 bezieht sich auf einen Fischer-Tropsch Reaktor, in dem aus dem Synthesegas unter geeigneten thermodynamischen Bedingungen, das heißt unter entsprechendem Druck und Temperatur der synthetische Flüssigkraftstoff 12, z. B. BtL im Falle der Biomassevergasung erzeugt wird. Als Nebenprodukte dieser Synthese entsteht Sattdampf 14 durch eine Kühlung 13 des Reaktors sowie ein Abgas (Off-Gas) 15, das aus nichtreagierten Synthesegas und gasförmigen Syntheseprodukten besteht. Daneben entsteht auch ein Wasserkondensat 16. Dieses Wasserkondensat 16 kann über ein Ventil 52 abgelassen werden.The reference numeral 11 refers to a Fischer-Tropsch reactor in which from the synthesis gas under suitable thermodynamic conditions, that is, under appropriate pressure and temperature of the synthetic liquid fuel 12, z. B. BtL is generated in the case of biomass gasification. By-products of this synthesis are saturated steam 14 by cooling the reactor 13 and an off-gas 15 consisting of unreacted synthesis gas and gaseous synthesis products. In addition, there is also a water condensate 16. This water condensate 16 can be drained via a valve 52.
Der Sattdampf 14 gelangt anschließend über eine Verbindungsleitung 50, die in zwei Teilleitungen 50a und 50b aufgespalten wird, in zwei Schüttgutregeneratoren 17 und 18. In diesen Schüttgutregeneratoren wird der Wasserdampf auf die nötige Temperatur überhitzt. Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung sind zwei Schüttgutregeneratoren 17, 18
vorgesehen, welche einen kontinuierlichen Betrieb der Anlage erlauben. Während in dem Schüttgutregenerator 17 der Wasserdampf überhitzt wird, befindet sich der Schüttgutregenerator 18 in einer Aufheizphase, das heißt er wird hier insbesondere durch die Verbrennung von Off-Gas 15, welches ihm über eine Verbindungsleitung 54 von dem Fischer- Tropsch Reaktor 11 zugeführt wird, mit Wärmeenergie aufgeladen. Zur Ansteuerung der beiden Schüttgutregeneratoren wird eine Vielzahl von Ventilen 62 bis 69 verwendet. Dabei sind die Ventile 62, 63, 66 und 68 dem Schüttgutregenerator 17 zugeordnet und die Ventile 64, 65, 67 und 69 dem Schüttgutregenerator 18.The saturated steam 14 then passes through a connecting line 50, which is split into two sub-lines 50a and 50b, in two bulk regenerators 17 and 18. In these bulk regenerators, the water vapor is superheated to the required temperature. In the apparatus shown in Fig. 1 are two bulk regenerators 17, 18th provided, which allow continuous operation of the system. While in the bulk regenerator 17, the water vapor is superheated, the bulk material regenerator 18 is in a heating phase, that is, it is here in particular by the combustion of off-gas 15, which is supplied to it via a connecting line 54 from the Fischer-Tropsch reactor 11 charged with heat energy. To control the two bulk regenerators, a plurality of valves 62 to 69 is used. The valves 62, 63, 66 and 68 are assigned to the bulk material regenerator 17 and the valves 64, 65, 67 and 69 to the bulk material regenerator 18.
Die jeweils entstehenden Verbrennungsgase verlassen die Anlage durch einen Kamin 19. Durch die periodische Umschaltung der gezeigten Ventile 62 - 69 können die beiden Schüttgutregeneratoren 17 und 18 wechselseitig betrieben werden. Dabei ist auch möglich, den notwendigen Dampf aus dem Kondensat, welches aus dem Kondensator 8 stammt, zu erzeugen. In Abhängigkeit von dem Wassergehalt des Rohstoffes 2 besteht die Möglichkeit, zusätzliche Wassermengen zu verwenden, beispielsweise das Kondensat 16 aus dem Fischer-Tropsch Reaktor. Da die erforderliche Wassermenge mit Hilfe der Pumpe 20 durch den Gaskühler 7 befördert wird, findet insoweit auch eine Vorwärmung statt.The respective resulting combustion gases leave the plant through a chimney 19. By the periodic switching of the valves shown 62 - 69, the two bulk regenerators 17 and 18 are operated alternately. It is also possible to generate the necessary steam from the condensate, which originates from the condenser 8. Depending on the water content of the raw material 2, it is possible to use additional amounts of water, for example the condensate 16 from the Fischer-Tropsch reactor. Since the required amount of water is conveyed through the gas cooler 7 with the aid of the pump 20, preheating also takes place in this respect.
In dem Kühler 13 des Fischer-Tropsch Generators 11 wird ebenfalls Sattdampf 14 erzeugt, der wiederum in den Schüttgutregeneratoren 17 und 18 überhitzt wird, wobei hierbei die chemische Energie aus dem Off-Gas 15 genutzt werden kann. Auf diese Weise wird dem überhitzten Dampf 3 die gesamte bei dem Prozess entstehende Abfallenergie
zugeführt und so kann der Wasserdampf besonders vorteilhaft erhitzt werden.In the cooler 13 of the Fischer-Tropsch generator 11 saturated steam 14 is also generated, which in turn is overheated in the bulk regenerators 17 and 18, in which case the chemical energy from the off-gas 15 can be used. In this way, the superheated steam 3 becomes the total waste energy generated in the process supplied and so the water vapor can be heated particularly advantageous.
Anstelle der in Fig. 1 gezeigten zwei Schüttgutregeneratoren 17, 18 können auch drei oder auch mehrereInstead of the two bulk material regenerators 17, 18 shown in FIG. 1, three or more can also be used
Schüttgutregeneratoren eingesetzt werden, um einen besonders gleichmäßigen Betrieb zu erreichen.Bulk regenerators are used to achieve a particularly smooth operation.
Fig. 2 zeigt eine Detaildarstellung einer weiteren Ausführungsform der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung. Zusätzlich wird hier entlang des Pfeils P3 Sauerstoff und/oder Luft eingeführt. Auf diese Weise kann der Sauerstoff in den auch als Pebbleheatern bezeichnetenFIG. 2 shows a detailed illustration of a further embodiment of the device shown in FIG. 1. In addition, oxygen and / or air is introduced here along the arrow P3. In this way, the oxygen can also be referred to as pebble hoppers
Schüttgutregeneratoren 17 und 18 gemeinsam mit dem Dampf auf eine sehr hohe Temperatur überhitzt werden. Dabei ist es möglich, bereits mit einer vergleichsweise kleinen Menge von weniger als 10 Vol. % Sauerstoff oder Luft in dem hoch überhitzten Vergasungsmittel die Temperatur in der Ascheschmelzzone deutlich zu steigern, um auf diese Weise eine dünnflüssige Asche zu bekommen. Darüber hinaus kann diese Maßnahme, das heißt die Zuführung von Luft oder Sauerstoff, die Ausnutzung von Kohlenstoff weiter erhöhen sowie die Teerbildung durch die Erhöhung der Rohgastemperatur positiv beeinflussen.Bulk material regenerators 17 and 18 are overheated together with the steam to a very high temperature. It is possible, even with a relatively small amount of less than 10 vol.% Oxygen or air in the highly superheated gasification agent to significantly increase the temperature in the ash melting zone, to get in this way a low-viscosity ash. In addition, this measure, that is, the supply of air or oxygen, further increase the utilization of carbon and positively influence the tar formation by increasing the raw gas temperature.
Fig. 3 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Hier ist zusätzlich eine Leitung 30 vorgesehen, über welche Vergasungsmittel in den Cracker 6 eingedüst werden kann. Diese Maßnahme ist dann besonders effektiv, wenn die notwendige Temperatur in dem Cracker 6 deutlich unter der Vergasungsmitteltemperatur liegt und falls die Vergasungsmittel einen gewissen Anteil an Sauerstoff oder Luft aufweisen (vgl. Fig. 2) . Mit einem
Heißgasregelventil 21 kann die einzudüsende Menge reguliert werden .Fig. 3 shows a further preferred embodiment of a device according to the invention. Here, a line 30 is additionally provided, via which gasification agent can be injected into the cracker 6. This measure is particularly effective if the necessary temperature in the cracker 6 is well below the gasification agent temperature and if the gasification agent has a certain proportion of oxygen or air (see Fig. 2). With a Hot gas control valve 21, the einzudüsende amount can be regulated.
Fig. 4 zeigt eine weitere Detaildarstellung einer bevorzugten Ausführungsform. In diesem Fall ist eine weitere Leitung 22 sowie ein weiteres Regelventil 23 vorgesehen. Falls die Menge des Off-Gases 15 für die Erhitzung des Vergasungsmittel 3 in den Schüttgutregeneratoren 17 und 18 nicht ausreicht, kann über diese Leitung eine zusätzliche Menge an Synthesegas, beispielsweise nach dem Kondensator 8, durch die Bypassleitung 22 zugeführt werden.4 shows a further detailed representation of a preferred embodiment. In this case, a further line 22 and a further control valve 23 is provided. If the amount of off-gas 15 for the heating of the gasification agent 3 in the bulk regenerators 17 and 18 is insufficient, an additional amount of synthesis gas, for example after the condenser 8, can be supplied through the bypass line 22 via this line.
Fig. 5 zeigt eine weitere Detaildarstellung einer bevorzugten Ausführungsform. Falls die Sattdampfmenge 14 aus der Kühlung des Fischer-Tropsch Reaktors 11 größer ist als die notwendige Dampfmenge für den Vergasungsreaktor 1, kann der Überschuss an Sattdampfmenge an einen externen oder internen Wärmeverbraucher 24 (beispielsweise eine Trocknungsanlage) geleitet werden. Auf diese Weise kann die Prozesseffizienz weiter erhöht werden. Die überschüssige Sattdampfmenge wird auch hier durch ein Regelventil 25 eingestellt.Fig. 5 shows a further detailed representation of a preferred embodiment. If the saturated steam quantity 14 from the cooling of the Fischer-Tropsch reactor 11 is greater than the necessary amount of steam for the gasification reactor 1, the excess amount of saturated steam can be passed to an external or internal heat consumer 24 (for example a drying plant). In this way, the process efficiency can be further increased. The excess saturated steam quantity is also set here by a control valve 25.
Fig. 6 stellt eine alternative zur Teerreinigung und Beseitigung aus dem Produktgas dar. In dem Zyklon 4 wird das Produktgas von Staub befreit. In einem Kondensator 8 werden das Wasser und die Teere bei einer Temperatur von 500C auskondensiert. Um ein Vorzeitiges auskondensieren der Teere zu verhindern, werden die Rohrleitungen zwischen dem Vergaser und dem Kondensator über 2000C, besonders Vorteilhaft über 3000C beheizt. Es bildet sich ein Teer/Wasser Gemisch. Das Teerwasser wird gegebenenfalls mit Wasser vermischt und mittels der Pumpe 20 gefördert und auf einen Arbeitsdruck von >1 bar, Vorteilhaft auf 10 bar und besonders Vorteilhaft auf
30 bar gebracht. Anschließend wird dieses durch die entstehende Wärme der Fischer-Tropsch Synthese 13 verdampft und über die Rohrleitung 14 zu den Regeneratoren 17 und 18 geführt wird. In den Regeneratoren wird der Dampf, wie bereits beschrieben, überhitzt und die Teere gecrackt. Über die Rohrleitung 3 gelangen der Wasserdampf und die Gase des gecrackten Teeres in den Vergaser. Der Vorteil dieses Verfahrens ist darin zu sehen, dass auf sonst nötige Anlagenteile verzichtet werden kann.Fig. 6 illustrates an alternative to tar purification and removal from the product gas. In the cyclone 4, the product gas is freed of dust. In a condenser 8, the water and the tars are condensed out at a temperature of 50 0 C. In order to prevent the tars from condensing prematurely, the pipes between the carburetor and the condenser are heated above 200 ° C., particularly advantageously above 300 ° C. It forms a tar / water mixture. The tar water is optionally mixed with water and conveyed by means of the pump 20 and to a working pressure of> 1 bar, advantageously to 10 bar and particularly advantageous Brought 30 bar. Subsequently, this is vaporized by the resulting heat of the Fischer-Tropsch synthesis 13 and passed through the pipe 14 to the regenerators 17 and 18. In the regenerators, the steam, as already described, overheated and the tars cracked. Via the pipe 3, the water vapor and the gases of the cracked tar get into the carburetor. The advantage of this method is the fact that it can be dispensed with otherwise necessary parts of the system.
Fig. 7 stellt eine Alternative für den Vergasungsprozess dar, in welchem zu dem eigentlichen Vergasungsmittel Wasserdampf, zusätzlich wenig erwärmte 20 Luft oder reiner Sauerstoff in den Reaktor gegeben wird. Dies geschieht zur Einstellung der Gaszusammensetzung des Produktgases. Dabei wird diese Luft über eine weitere Zuführleitung 71 dem Vergaser zugeführt.Fig. 7 illustrates an alternative to the gasification process in which water vapor, additionally little heated air or pure oxygen is added to the actual gasification agent in the reactor. This is done to adjust the gas composition of the product gas. In this case, this air is supplied via a further supply line 71 to the carburetor.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
All disclosed in the application documents features are claimed as essential to the invention, provided they are new individually or in combination over the prior art.
Claims
1. Verfahren zur Umwandlung von kohlenstoffhaltigen1. A process for the conversion of carbonaceous
Rohstoffen und insbesondere von Biomasse in Kraftstoffe mit den Schritten:Raw materials and in particular of biomass in fuels with the steps:
- Vergasung der kohlenstoffhaltigen Rohstoffe (2) in einem Vergaser (1) wobei erhitzter Wasserdampf (3) in den Vergaser (1) eingeführt und zur Vergasung verwendet wird;- gasification of the carbonaceous raw materials (2) in a gasifier (1) wherein heated water vapor (3) is introduced into the gasifier (1) and used for gasification;
- Reinigung des bei der Vergasung entstandenen Synthesegases;- Purification of the gas produced during the gasification syngas;
- Temperaturänderung des Synthesegases- Temperature change of the synthesis gas
- Umwandlung des Synthesegases in einen flüssigen Kraftstoff mittels einer katalysierten chemischen Reaktion, wobei zu dieser Umwandlung bevorzugt ein Fischer - Tropsch Reaktor (11) verwendet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Vergasung eine allotherme Vergasung ist und der erhitzte Wasserdampf (3) sowohl als Vergasungsmittel als auch als Wärmeträger für die Vergasung verwendet wird und eine Temperatur aufweist, die über 10000C liegt .Conversion of the synthesis gas into a liquid fuel by means of a catalyzed chemical reaction, preference being given to using a Fischer-Tropsch reactor (11), characterized in that the gasification is an allothermic gasification and the heated water vapor (3) both as a gasification agent is also used as a heat transfer medium for the gasification and has a temperature which is above 1000 0 C.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s dem Vergaser (1) gemeinsam mit dem Wasserdampf (3) ein weiteres gasförmiges Medium zugeführt wird.2. Method according to claim 1, wherein a further gaseous medium is supplied to the gasifier (1) together with the water vapor (3).
3. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Vergaser (1) ein Festbett - Gegenstrom - Vergaser (1) ist.3. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the carburetor (1) a fixed bed - countercurrent - carburetor (1).
4. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Arbeitstemperatur in dem Vergaser (1) stets über dem Ascheschmelzpunkt liegt.4. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the working temperature in the gasifier (1) is always above the ash melting point.
5. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Reinigung des Synthesegases mittels eines Zyklons (4) und bevorzugt mittels eines Multizyklons (4) erfolgt.5. The process according to claim 1, wherein the purification of the synthesis gas is carried out by means of a cyclone (4) and preferably by means of a multicyclone (4).
6. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s nach dem Reinigungsprozess die Molekülstrukturen noch vorhandener Teere in kurzkettige Molekülstrukturen aufgebrochen werden.6. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that, after the purification process, the molecular structures of tars still present are broken up into short-chain molecular structures.
7. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Abwärme aus wenigstens einem der Vergasung folgenden Prozesse für eine Sattdampferzeugung verwendet wird.7. The method according to claim 1, wherein the waste heat from at least one of the processes following the gasification is used for saturated steam generation.
8. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s ein vorgegebener Teil an entstehendem Synthesegas einem bei der Synthese entstehenden Abgas (15) zugeführt wird.8. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a predetermined part of resulting synthesis gas a in the synthesis resulting exhaust gas (15) is supplied.
9. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s eine Druckerzeugungseinrichtung vorgesehen ist, welche den Druck des der Umwandlung zugeführten Synthesegases erhöht .9. The method according to claim 1, wherein a pressure-generating device is provided, which increases the pressure of the synthesis gas supplied to the conversion.
10. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s Sattdampf (14) mittels einer Wärmequelle überhitzt und in einer Dampfturbine entspannt wird, bevor er Schüttgutregeneratoren (17, 18) zugeführt wird.10. A method according to at least one of the preceding claims, characterized in that saturated steam (14) is overheated by means of a heat source and expanded in a steam turbine before it is fed to bulk material regenerators (17, 18).
11. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s bei der Umwandlung anfallendes Kondensat als Zusatzflüssigkeit zu dem Kondensat aus dem Kondensator (8) für die Erzeugung des Sattdampfes (3) genutzt wird.11. The method according to claim 1, wherein the condensate obtained during the conversion is used as additional liquid to the condensate from the condenser for generating the saturated steam.
12. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die anfallende Teere und der Staub größtenteils gemeinsam in einem Zyklon, besonders vorteilhaft in einem Multizyklon (4), abgeschieden werden und (alternativ zu Anspruch 5) in den Schüttgutregeneratoren (17 & 18) verbrannt werden. 12. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the resulting tars and the dust are mostly together in a cyclone, particularly advantageous in a multi-cyclone (4), deposited and (alternatively to claim 5) in the bulk regenerators (17 & 18 ) are burned.
13. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Rohrleitungen (20 & 21) und der Zyklon (4) beheizt werden.13. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the pipes (20 & 21) and the cyclone (4) are heated.
14. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Kondensator (8) zum Abscheiden von Wasser und Teer genutzt wird.14. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the capacitor (8) is used for the separation of water and tar.
15. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die hohen Temperaturen der Schüttgutregeneratoren (17 & 18) neben dem Dampfüberhitzen ebenfalls zum Cracken der bei der Vergasung anfallenden Teere verwendet werden.15. Method according to at least one of the preceding claims, wherein the high temperatures of the bulk material regenerators (17 & 18) are also used for cracking the tars produced during the gasification in addition to the steam overheating.
16. Verfahren zur Umwandlung von kohlenstoffhaltigen Rohstoffen und insbesondere von Biomasse in Kraftstoffe mit den Schritten:16. Process for the conversion of carbonaceous raw materials and in particular of biomass into fuels with the steps:
- Vergasung der kohlenstoffhaltigen Rohstoffe (2) in einem Vergaser (1) wobei erhitzter Wasserdampf (3) in den Vergaser (1) eingeführt und zur Vergasung verwendet wird;- gasification of the carbonaceous raw materials (2) in a gasifier (1) wherein heated water vapor (3) is introduced into the gasifier (1) and used for gasification;
- Reinigung des bei der Vergasung entstandenen Synthesegases;- Purification of the gas produced during the gasification syngas;
- Temperaturänderung des Synthesegases- Temperature change of the synthesis gas
- Umwandlung des Synthesegases in einen flüssigen Kraftstoff mittels einer katalysierten chemischen Reaktion, wobei zu dieser Umwandlung bevorzugt ein Fischer - Tropsch Reaktor (11) verwendet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der erhitzte Wasserdampf (3) sowohl als Vergasungsmittel als auch als Wärmeträger für die Vergasung verwendet wird und eine Temperatur aufweist, die über 10000C liegt und dem Vergaser getrennt von dem erhitzten Wasserdampf (3) ein weiteres gasförmiges Medium zugeführt wird.Conversion of the synthesis gas into a liquid fuel by means of a catalyzed chemical reaction, preference being given to a Fischer-Tropsch reactor for this conversion (11) is used, characterized in that the heated water vapor (3) is used both as a gasifying agent and as a heat carrier for the gasification and has a temperature which is above 1000 0 C and the gasifier separated from the heated water vapor (3) additional gaseous medium is supplied.
17. Verfahren nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das weitere gasförmige Medium eine Temperatur aufweist, die unter 6000C, und bevorzugt unter 4000C liegt.17. The method according to claim 16, characterized in that the further gaseous medium has a temperature which is below 600 0 C, and preferably below 400 0 C.
18. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 16 - 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Vergasung eine allotherme Vergasung ist.18. The process according to claim 16, wherein the gasification is an all-gasification.
19. Vorrichtung (35) zur Umwandlung kohlenstoffhaltiger Rohstoffe und insbesondere von Biomasse in flüssige Kraftstoffe, mit einem Vergaser (1), in dem die kohlenstoffhaltigen Rohstoffe mittels erhitztem Wasserdampf vergast werden, wenigstens einer Reinigungseinheit (4,6) zur Reinigung des bei der Vergasung entstehenden Synthesegases, wenigstens einer Temperaturänderungseinheit (7, 8, 10) zur Änderung der Temperatur des entstehenden Synthesegases sowie einer Umwandlungseinheit (11) zur Umwandlung des Synthesegases in einen flüssigen Kraftstoff, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Vorrichtung (25) wenigstens eine Erhitzungseinrichtung (17, 18) aufweist, welche den Wasserdampf auf eine Temperatur erhitzt, welche über 10000C liegt.19. Device (35) for converting carbonaceous raw materials and in particular of biomass into liquid fuels, with a gasifier (1) in which the carbonaceous raw materials are gasified by means of heated steam, at least one cleaning unit (4,6) for the purification of the gasification synthesis gas, at least one temperature change unit (7, 8, 10) for changing the temperature of the resulting synthesis gas and a conversion unit (11) for converting the synthesis gas into a liquid fuel, characterized in that the device (25) at least one heating device (17, 18 ), which heats the water vapor to a temperature which exceeds 1000 0 C lies.
20. Vorrichtung (35) nach Anspruch 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Reinigungseinheit ein Zyklon (4) und bevorzugt ein Multizyklon (4) ist.20. Device (35) according to claim 19, wherein a cleaning unit is a cyclone (4) and preferably a multicyclone (4).
21. Vorrichtung (35) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 19 - 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s eine weitere Reinigungseinheit vorgesehen ist, welche Restteere behandelt.21. Device (35) according to at least one of the preceding claims 19-20, characterized in that a further purification unit is provided which treats remaining terees.
22. Vorrichtung (35) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 19 - 21 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s zwei Temperaturänderungseinrichtungen in Form eines Gaskühlers (7) und eines diesem Gaskühler (7) nachgeschalteten Kondensators (8) vorgesehen sind.22. Device (35) according to at least one of the preceding claims 19 - 21 d a d e r c h e c e n e c e s in which two temperature change devices are provided in the form of a gas cooler (7) and a condenser (8) connected downstream of said gas cooler (7).
23. Vorrichtung (35) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 19 - 22 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Vorrichtung (35) eine Förderungseinrichtung (5) aufweist, welche zwischen der Reinigungseinheit (4) und dem Vergaser (1) angeordnet ist und ein bei dem Reinigungsvorgang entstehendes Produkt in den Vergaser (1) fördert.23. Device (35) according to at least one of the preceding claims 19 - 22 characterized in that the device (35) comprises a conveying device (5) which is arranged between the cleaning unit (4) and the carburetor (1) and a in the cleaning process developing product in the carburetor (1) promotes.
24. Vorrichtung (35) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 19 - 23 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s wenigstens zwei Erhitzungseinrichtungen (17, 18) vorgesehen sind, wobei wenigstens zwei dieser Erhitzungseinrichtungen (17, 18) gegenphasig betrieben werden.24. Device (35) according to at least one of the preceding claims 19 - 23, characterized in that at least two heating devices (17, 18) are provided, wherein at least two of these heating devices (17, 18) are operated in phase opposition.
25. Vorrichtung (35) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 19 - 24 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Vorrichtung eine Zuführleitung (71) aufweist, um dem Vergaser getrennt von dem Wasserdampf (3) ein gasförmiges Medium zuzuführen.25. Device (35) according to at least one of the preceding claims 19-24 The machine has a feed line (71) in order to supply the gasifier with a gaseous medium separate from the water vapor (3).
26. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 1 - 18 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s zur Durchführung des Verfahrens eine Vorrichtung (35) nach wenigstens einem der Ansprüche 19 - 25 verwendet wird. 26. Method according to at least one of the preceding claims 1-18, in which a device (35) according to at least one of claims 19-25 is used for carrying out the method.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102008014297A DE102008014297A1 (en) | 2007-11-16 | 2008-02-28 | Converting carbon-containing raw materials such as biomass into liquid fuels for internal combustion engines, comprises allothermically gasifying the raw materials in a fixed bed counter-flow gasifier by introducing heated water steam |
| PCT/EP2009/001441 WO2009106357A2 (en) | 2008-02-28 | 2009-02-28 | Method and device for converting carbonaceous raw materials |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP2265696A2 true EP2265696A2 (en) | 2010-12-29 |
Family
ID=41037583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP09713765A Withdrawn EP2265696A2 (en) | 2008-02-28 | 2009-02-28 | Method and device for converting carbonaceous raw materials |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20110035990A1 (en) |
| EP (1) | EP2265696A2 (en) |
| JP (1) | JP5777887B2 (en) |
| CN (1) | CN101970617B (en) |
| AU (1) | AU2009218694B2 (en) |
| BR (1) | BRPI0907997A2 (en) |
| CA (1) | CA2716387A1 (en) |
| EA (1) | EA020334B1 (en) |
| NZ (1) | NZ587568A (en) |
| UA (1) | UA104719C2 (en) |
| WO (1) | WO2009106357A2 (en) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009038322A1 (en) * | 2009-08-21 | 2011-02-24 | Krones Ag | Method and apparatus for converting thermal energy from biomass to mechanical work |
| DE102009038323A1 (en) * | 2009-08-21 | 2011-02-24 | Krones Ag | Process and device for the utilization of biomass |
| DE102009055300A1 (en) * | 2009-12-23 | 2011-06-30 | Krones Ag, 93073 | Apparatus and method for recovering energy |
| EP2395066A1 (en) * | 2010-06-09 | 2011-12-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Production unit for chemical raw materials or fuels |
| CN101906324B (en) * | 2010-07-20 | 2013-04-03 | 武汉凯迪控股投资有限公司 | Indirect gasification process of biomass water vapor and equipment thereof |
| US8783215B2 (en) * | 2011-03-09 | 2014-07-22 | Lockheed Martin Corporation | Tar scrubber for energy recovery from gasification operations |
| US20120255301A1 (en) | 2011-04-06 | 2012-10-11 | Bell Peter S | System for generating power from a syngas fermentation process |
| WO2012142084A1 (en) | 2011-04-11 | 2012-10-18 | ADA-ES, Inc. | Fluidized bed method and system for gas component capture |
| ITFI20110133A1 (en) * | 2011-07-05 | 2013-01-06 | Rewood S R L | GASIFICATION PROCESS. |
| US9278314B2 (en) | 2012-04-11 | 2016-03-08 | ADA-ES, Inc. | Method and system to reclaim functional sites on a sorbent contaminated by heat stable salts |
| DE102012111894A1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-06-12 | Krones Ag | Method and apparatus for cracking gases |
| US9656863B2 (en) | 2012-12-20 | 2017-05-23 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method and apparatus for feeding municipal solid waste to a plasma gasifier reactor |
| CO6710153A1 (en) * | 2013-07-02 | 2013-07-15 | Univ Militar Nueva Granada | Equipment and procedure to analyze the conversion of cellulose into gaseous fuel |
| KR101576206B1 (en) * | 2014-08-18 | 2015-12-11 | 한국에너지기술연구원 | System and method for preventing catalyst overheating |
| CZ28062U1 (en) * | 2014-11-28 | 2015-04-09 | Univerzita Jana Evangelisty Purkyně V Ústí Nad Labem | Apparatus for gasification of biomass and subsequent gas purification |
| RU2591075C1 (en) * | 2015-05-12 | 2016-07-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) | Poly-generating energy system |
| AT521321A1 (en) * | 2018-06-07 | 2019-12-15 | Gs Gruber Schmidt Gmbh | Bottom cycle and top cycle process for the production of weak gases from residues and residual gases for the production of dimethyl ether |
| DE102021129804A1 (en) * | 2021-11-16 | 2023-05-17 | HiTES Holding GmbH | Process and device for generating hydrogen |
| DE102021129810A1 (en) * | 2021-11-16 | 2023-05-17 | HiTES Holding GmbH | Process and device for generating hydrogen |
| DE102021129812A1 (en) * | 2021-11-16 | 2023-05-17 | HiTES Holding GmbH | Process and device for generating hydrogen |
| EP4414440A1 (en) * | 2023-02-09 | 2024-08-14 | Inaco Services GmbH | Method and plant for gasifying a solid carbon-containing raw material |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070227069A1 (en) * | 2002-02-05 | 2007-10-04 | The Regents Of The University Of California | Production of synthetic transportation fuels from carbonaceous materials using self-sustained hydro-gasification |
Family Cites Families (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE869192C (en) * | 1943-10-31 | 1953-03-05 | Koppers Gmbh Heinrich | Process for converting gases containing hydrocarbons into hydrogen and carbon oxide |
| US2714059A (en) * | 1949-12-19 | 1955-07-26 | Phillips Petroleum Co | Means and method for producing fuel gas |
| US4513573A (en) * | 1972-05-12 | 1985-04-30 | Funk Harald F | System for treating and recovering energy from exhaust gases |
| DE2331686A1 (en) * | 1973-06-22 | 1975-01-23 | Uhde Gmbh Friedrich | HOT GAS COOLER |
| US3966634A (en) * | 1974-09-23 | 1976-06-29 | Cogas Development Company | Gasification method |
| US4004896A (en) * | 1974-11-21 | 1977-01-25 | University Of Illinois Foundation | Production of water gas |
| DE2742222C2 (en) | 1977-09-20 | 1987-08-20 | Carbon Gas Technologie GmbH, 4030 Ratingen | Method and device for generating gas from solid fuels in a fluidized bed |
| ZA807805B (en) | 1979-12-14 | 1982-01-27 | Energy Resources Co Inc | Fluidized-bed process to convert solid wastes to clean energy |
| JPS61261627A (en) | 1985-05-15 | 1986-11-19 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Biological fuel gas turbine plant and operation thereof |
| DE4236619C2 (en) * | 1992-10-29 | 1996-11-28 | Air Liquide | Process and regenerator for heating gases |
| DE4238652C1 (en) * | 1992-11-16 | 1994-05-11 | Air Liquide | Regenerator for heating gases |
| US5344848A (en) * | 1993-05-27 | 1994-09-06 | Meyer Steinberg | Process and apparatus for the production of methanol from condensed carbonaceous material |
| US5417817A (en) * | 1994-06-15 | 1995-05-23 | Dammann; Wilbur A. | Biomass gasification process and apparatus |
| JP2000296378A (en) * | 1999-04-13 | 2000-10-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Waste treatment |
| JP4037599B2 (en) * | 1999-09-20 | 2008-01-23 | 独立行政法人科学技術振興機構 | Gasification apparatus and gasification method for solid or liquid fuel |
| JP2001139303A (en) * | 1999-11-04 | 2001-05-22 | Hitachi Ltd | Method and apparatus for producing hydrogen / carbon monoxide mixed gas |
| US6312505B1 (en) * | 1999-11-19 | 2001-11-06 | Energy Process Technologies, Inc. | Particulate and aerosol remover |
| US6533945B2 (en) * | 2000-04-28 | 2003-03-18 | Texaco Inc. | Fischer-Tropsch wastewater utilization |
| JP4033610B2 (en) * | 2000-07-21 | 2008-01-16 | 独立行政法人科学技術振興機構 | Wet fuel gasification system and gasification method |
| US6976362B2 (en) * | 2001-09-25 | 2005-12-20 | Rentech, Inc. | Integrated Fischer-Tropsch and power production plant with low CO2 emissions |
| JP4255279B2 (en) * | 2002-12-27 | 2009-04-15 | 独立行政法人科学技術振興機構 | Solid fuel gasification system |
| JP2005126629A (en) | 2003-10-27 | 2005-05-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Facility for discharging material to be melted and method for operating facility for discharging material to be melted |
| US6992113B2 (en) | 2003-11-25 | 2006-01-31 | Chevron U.S.A. Inc. | Control of CO2 emissions from a fischer-tropsch facility by use of dual functional syngas conversion |
| JP2005281447A (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Osu:Kk | Gasification method of organic material or its carbonized matter |
| US20060016722A1 (en) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Conocophillips Company | Synthetic hydrocarbon products |
| GB0423037D0 (en) * | 2004-10-18 | 2004-11-17 | Accentus Plc | Process and plant for treating biomass |
| JP3781379B1 (en) | 2005-09-30 | 2006-05-31 | プラント機工株式会社 | Organic matter treatment method, pyrolysis furnace, power generation system, and combustible gas production method |
| WO2007048058A2 (en) * | 2005-10-21 | 2007-04-26 | Taylor Biomass Energy, Llc | Process and system for gasification with in-situ tar removal |
| US20070245736A1 (en) | 2006-04-25 | 2007-10-25 | Eastman Chemical Company | Process for superheated steam |
| DE102006022265A1 (en) * | 2006-04-26 | 2007-10-31 | Spot Spirit Of Technology Ag | Synthesis gas`s ingredient gasification method, involves holding fluidized bed in controlled movement by driving nozzle that feeds water vapor and/or synthesis gas in reactor such that reaction zone is enlarged |
| US8529646B2 (en) | 2006-05-01 | 2013-09-10 | Lpp Combustion Llc | Integrated system and method for production and vaporization of liquid hydrocarbon fuels for combustion |
| WO2008006787A2 (en) * | 2006-07-11 | 2008-01-17 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Process to prepare a synthesis gas |
| US20090031615A1 (en) * | 2007-08-01 | 2009-02-05 | General Electric Company | Integrated method for producing a fuel component from biomass and system therefor |
| US8221513B2 (en) * | 2008-01-29 | 2012-07-17 | Kellogg Brown & Root Llc | Low oxygen carrier fluid with heating value for feed to transport gasification |
-
2009
- 2009-02-28 UA UAA201011512A patent/UA104719C2/en unknown
- 2009-02-28 BR BRPI0907997A patent/BRPI0907997A2/en not_active IP Right Cessation
- 2009-02-28 NZ NZ587568A patent/NZ587568A/en not_active IP Right Cessation
- 2009-02-28 CN CN200980107164.1A patent/CN101970617B/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-02-28 EP EP09713765A patent/EP2265696A2/en not_active Withdrawn
- 2009-02-28 WO PCT/EP2009/001441 patent/WO2009106357A2/en not_active Ceased
- 2009-02-28 US US12/919,587 patent/US20110035990A1/en not_active Abandoned
- 2009-02-28 CA CA2716387A patent/CA2716387A1/en not_active Abandoned
- 2009-02-28 AU AU2009218694A patent/AU2009218694B2/en not_active Ceased
- 2009-02-28 JP JP2010548036A patent/JP5777887B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-02-28 EA EA201070910A patent/EA020334B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070227069A1 (en) * | 2002-02-05 | 2007-10-04 | The Regents Of The University Of California | Production of synthetic transportation fuels from carbonaceous materials using self-sustained hydro-gasification |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101970617B (en) | 2014-10-29 |
| EA201070910A1 (en) | 2011-04-29 |
| BRPI0907997A2 (en) | 2019-02-19 |
| UA104719C2 (en) | 2014-03-11 |
| WO2009106357A2 (en) | 2009-09-03 |
| WO2009106357A3 (en) | 2010-03-25 |
| JP5777887B2 (en) | 2015-09-09 |
| NZ587568A (en) | 2012-11-30 |
| US20110035990A1 (en) | 2011-02-17 |
| CA2716387A1 (en) | 2009-09-03 |
| JP2011514923A (en) | 2011-05-12 |
| CN101970617A (en) | 2011-02-09 |
| EA020334B1 (en) | 2014-10-30 |
| AU2009218694B2 (en) | 2014-02-13 |
| AU2009218694A1 (en) | 2009-09-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2265696A2 (en) | Method and device for converting carbonaceous raw materials | |
| EP2254972B1 (en) | Method and device for producing synthesis gas from biomass | |
| DE69330093T2 (en) | INTEGRATED METHOD FOR DRYING GAS FUEL | |
| EP2303995A2 (en) | Method and device for producing low-tar synthesis gas from biomass | |
| DE102007005799A1 (en) | Process for producing a hydrogen-rich product gas | |
| DE102009012668A1 (en) | Process and plant for the utilization of biomass | |
| DE112011100506T5 (en) | Hierarchical hybrid power generation system and method based on the pyrolysis of the solid fuels and the combustion of the semi-cokes | |
| WO2005113732A1 (en) | Device and method for generating a tar-free lean gas by gasifying biomass | |
| EP1699906B1 (en) | Method and installation for producing liquid energy carriers from a solid carbon carrier | |
| WO2011020767A1 (en) | Method and device for utilizing biomass | |
| DE102008014297A1 (en) | Converting carbon-containing raw materials such as biomass into liquid fuels for internal combustion engines, comprises allothermically gasifying the raw materials in a fixed bed counter-flow gasifier by introducing heated water steam | |
| DE102005006305B4 (en) | Process for the production of combustion and synthesis gases with high-pressure steam generation | |
| EP2403927A2 (en) | Method and device for utilizing biomass in a biomass gasification process | |
| DE102004055407A1 (en) | Internal combustion engine e.g. gaseous fuel engine, operating method, involves performing autothermic gasification of organic fuel into synthesis gas, and cleaning, compressing, and supplying gas to engine with turbocharger | |
| DE69925754T2 (en) | PARTIAL OXIDIZATION METHOD WITH RECOVERY OF PEPPER MASSES | |
| AT405937B (en) | Production of a nitrogen-lean gas and gasification plant | |
| DE19718184C2 (en) | Device for the energetic use of fuels, in particular biofuels | |
| EP3274426A1 (en) | Method for cooling a hot synthesis gas | |
| DE102023209789A1 (en) | Process and plant for gasifying a solid carbonaceous raw material | |
| EP2148135B1 (en) | Method and device for thermal processing of waste material | |
| DE102013224037A1 (en) | Preparation and conditioning of synthesis crude gases | |
| EP1134272A2 (en) | Method and apparatus for gasification of combustible materials | |
| AT515649A1 (en) | Method and apparatus for producing fuel gas from carbonaceous solid substitutes | |
| DE2932399C2 (en) | Process for the production of carbonization gas, water gas and coke from fine-grain solid fuel | |
| DE3405213A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING A PURE, ALKALINE-FREE DRIVE GAS FROM AN ALKALINE-CONTAINED SOLID OR LIQUID FUEL |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
| 17P | Request for examination filed |
Effective date: 20100907 |
|
| AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A2 Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR |
|
| AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: AL BA RS |
|
| DAX | Request for extension of the european patent (deleted) | ||
| 17Q | First examination report despatched |
Effective date: 20111222 |
|
| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN |
|
| 18W | Application withdrawn |
Effective date: 20161021 |