DE102012013670A1

DE102012013670A1 - Process for the gasification of carbonaceous feedstocks

Info

Publication number: DE102012013670A1
Application number: DE102012013670.6A
Authority: DE
Inventors: Dirk Bauersfeld; Gerald Gaube; Thomas Heidrich
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-01-16
Also published as: WO2014008995A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergasung von kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen, insbesondere von Biomasse. Es wird vorgeschlagen, zur Kühlung und/oder Erwärmung der zur Vergasung verwendeten Anlagenteile, d. h. insbesondere von Vergasungsreaktoren und/oder Pyrolysegasleitungen, eine Salzschmelze einzusetzen.The invention relates to a process for the gasification of carbon-containing feedstocks, in particular biomass. It is proposed to cool and / or heat the parts of the plant used for gasification, i. H. in particular of gasification reactors and / or pyrolysis gas lines to use a molten salt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergasung von kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen, insbesondere von Biomasse.The invention relates to a process for the gasification of carbonaceous feedstocks, in particular of biomass.

Solche Vergasungsverfahren werden z. B. zur Erzeugung von Brenngas aus wasser- und ballasthaltigen organischen Stoffen, wie Kohle, kommunale und industrielle Schlämme, Holz und Biomassen, kommunaler und industrieller Müll und Abfall sowie Abprodukte, Reststoffe und anderes eingesetzt. Sie können zur energetischen Verwertung von Biomassen und Holz von zyklisch bebauten landwirtschaftlichen Flächen, insbesondere rekultivierten Bergbauflächen und damit zur Gestaltung kohlendioxidneutraler Umwandlung natürlicher Brennstoffe in mechanische und Wärmeenergie sowie für die nutzbringende Entsorgung von Kommunen, Gewerbe, Landwirtschaft und Industrie von Müll, sonstigen organischen Abfällen, Reststoffen, Neben- und Abprodukten verwendet werden.Such gasification processes are z. As for the production of fuel gas from water and ballast-containing organic materials such as coal, municipal and industrial sludge, wood and biomass, municipal and industrial waste and garbage and waste products, residues and other used. They may be used for the energy recovery of biomass and wood from cyclically cultivated agricultural land, in particular recultivated mining areas and thus for the design of carbon dioxide neutral conversion of natural fuels into mechanical and thermal energy and for the beneficial disposal of municipalities, commercial, agricultural and industrial waste, other organic waste, Residuals, by-products and waste products are used.

Der Stand der Technik ist gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Vorschlägen und praktischen Anwendungen zur energetischen Nutzung von Pflanzen sowie organischen Abfällen bis hin zum Müll aus Kommunen, Gewerbe, Industrie und Landwirtschaft. Ein im November 1981 von der Kernforschungsanlage Jülich GmbH durchgeführtes Seminar fasst den Stand der Technik zur thermischen Gaserzeugung aus Biomasse, d. h. der Ver- und Entgasung zusammen, der auch heute noch den Stand der Technik weitgehend charakterisiert ( Bericht der Kernforschungsanlage Jülich – JülConf-46 ). Dementsprechend bestimmen Verfahren zur Verbrennung, Entgasung und Vergasung einzeln oder in Kombination den Stand der Technik mit folgenden Zielen: – Produktion von Verbrennungsgas als Wärmeenergieträger zur Dampferzeugung durch Verbrennung, – Produktion von hochkalorischen festen und flüssigen Brennstoffen, wie Koks, Holzkohle und flüssigen, ölähnlichen Teeren durch Schwelung, Ent- und Vergasung, – Produktion von Brenngas unter Vermeidung fester und flüssiger Brennstoffe durch vollständige Vergasung.The state of the art is characterized by a large number of proposals and practical applications for the energetic use of plants and organic waste up to the waste from municipalities, commerce, industry and agriculture. A seminar conducted by the Nuclear Research Facility Jülich GmbH in November 1981 summarizes the state of the art of thermal gas generation from biomass, ie gasification and degassing, which still largely characterizes the state of the art ( Report of the Nuclear Research Facility Jülich - JülConf-46 ). Accordingly, methods of combustion, degassing and gasification, individually or in combination, determine the prior art with the following objectives: production of combustion gas as thermal energy source for combustion steam production, production of high calorific solid and liquid fuels such as coke, charcoal and liquid, oily tars through carbonization, degassing and gasification, - production of fuel gas while avoiding solid and liquid fuels through complete gasification.

Bei den Vergasungsverfahren entscheidet die Prozessführung darüber, ob die flüssigen und grossmolekularen Schwelprodukte erhalten oder ebenfalls durch Oxidation vergast werden.In the gasification process, the process control decides whether the liquid and large-molecular carbon black products are obtained or also gasified by oxidation.

Die älteste Art der Vergasung ist die Vergasung im Festbett, wobei Brennstoff und Vergasungsmittel im Gegenstrom zueinander bewegt werden. Diese Verfahren erreichen den höchstmöglichen Vergasungswirkungsgrad bei geringstmöglichem Sauerstoffbedarf. Der Nachteil dieser Art der Vergasung besteht darin, dass im Vergasungsgas die Brennstoffeuchte und alle bekannten flüssigen Schwelprodukte enthalten sind. Ausserdem erfordert diese Art der Vergasung stückigen Brennstoff. Die Vergasung in der Wirbelschicht, bekannt als Winklervergasung, beseitigte diesen Mangel der Festbettvergasung weitestgehend, aber nicht vollständig. Bei der Vergasung bituminöser Brennstoffe wird z. B. nicht immer die notwendige Teerfreiheit des Vergasungsgases, wie sie für die Anwendung des Gases als Brennstoff für Verbrennungskraftmaschinen erforderlich ist, erreicht. Darüber hinaus ist aufgrund des höheren durchschnittlichen Temperaturniveaus bei der Prozessführung gegenüber der Festbettvergasung der Sauerstoffverbrauch deutlich höher. Ausserdem hat das Temperaturniveau der Winklervergasung zur Folge, dass ein Grossteil des eingetragenen Kohlenstoffes nicht in Brenngas umgesetzt, sondern in Form von Staub und, gebunden an die Asche, aus dem Prozess wieder ausgetragen wird. Dieser Mangel der Vergasungstechnik kann mit den Hochtemperaturflugstromvergasungsverfahren die in der Regel oberhalb des Schmelzpunktes der Asche arbeiten, vermieden werden. Der Preis dafür sind weiter steigender Sauerstoffbedarf und sinkender Vergasungswirkungsgrad, obwohl die organische Substanz so gut wie vollständig in Brenngas umgewandelt wird. Die Ursachen liegen im hohen Temperaturniveau dieser Vergasungsverfahren, die zur Folge haben, dass ein Grossteil der Brennstoffwärme in physikalische Enthalpie des Brenngases umgewandelt wird.The oldest type of gasification is the gasification in a fixed bed, whereby fuel and gasification are moved in countercurrent to each other. These processes achieve the highest possible gasification efficiency with the lowest possible oxygen demand. The disadvantage of this type of gasification is that the fuel gas and all known liquid carbonization products are contained in the gasification gas. In addition, this type of gasification requires lumpy fuel. The gasification in the fluidized bed, known as Winkler gasification, eliminated this lack of fixed bed gasification as much as possible, but not completely. In the gasification of bituminous fuels z. B. not always the necessary tarryness of the gasification gas, as required for the application of the gas as fuel for internal combustion engines, achieved. In addition, the oxygen consumption is significantly higher due to the higher average temperature level in the process control over the fixed bed gasification. In addition, the temperature level of the Winkler gasification has the consequence that a large part of the registered carbon is not converted into fuel gas, but in the form of dust and, bound to the ash, discharged from the process again. This shortcoming of the gasification technique can be avoided with the high temperature fly ash gasification processes, which typically operate above the melting point of the ash. The price for this is further increasing oxygen demand and decreasing gasification efficiency, although the organic substance is almost completely converted into fuel gas. The causes are in the high temperature level of these gasification processes, which have the consequence that a large part of the fuel heat is converted into physical enthalpy of the fuel gas.

Obwohl die Produktion von Holzkohle und ölähnlichen Teeren einen Beitrag zur Deckung des Brenn- und Treibstoffbedarfes in den Entwicklungsländern leisten kann, stehen die Verfahren, die Schwelprodukte abgeben, das sind vor allem Festbettvergaser, die nach dem Gegenstromprinzip arbeiten, aus Sicht der Umweltbelastung immer unter Kritik. Das betrifft insbesondere die anfallenden wässrigen Gaskondensate und produktionsbedingten Verunreinigungen, die mit der Teerproduktion im Zusammenhang stehen. Gleichstrom- und Wirbelschichtvergasungsverfahren ermöglichen die Erzeugung von annähernd teerfreien Brenn- und Synthesegasen. Es zeichnet sich ab, dass diesen Verfahren aufgrund ihrer Umweltfreundlichkeit die Zukunft gehört, insbesondere auch deshalb, weil über bekannte Syntheseverfahren auf diesem Wege aus Biomassen auch flüssige Grundstoffe, wie Methanol, Brennstoffe wie Benzin, aber auch Eiweiss, erzeugt werden können. Der Übergang zu solchen Produktionszielen und zur planmässig zyklischen Produktion von Biomassen für die energetische und ggf. stoffliche Nutzung ist verbunden mit der Forderung nach leistungsfähigen, umweltschonenden Verfahren, geeignet für Biomassen unterschiedlicher Qualität und unterschiedlichen Ursprungs sowie industrieller Realisierbarkei auch in weniger entwickelten Ländern. Festbettvergaser mit Gleichstrom- oder Doppelfeuertechnologie sichern zwar ein annähernd teerfreies Vergasungsgas, aber in bezug auf Leistung – wirkungsgradbezogen auf das Endprodukt – und Umweltschutz entsprechen diese Verfahren nicht den derzeitigen und zukünftigen Anforderungen. So erreichen Kraftanlagen auf der Basis von Verfahren zur Verbrennung oder Vergasung von Biomasse heute energetische Wirkungsgrade – bezogen auf die mögliche technische Arbeit – zwischen 20 und 30%. Aber auch die Flugstrom- und Wirbelschichtvergasungsverfahren haben ihre spezifischen Mängel. So arbeiten die Flugstromvergasungsverfahren bei hohen Temperaturen, meist oberhalb des Schmelzpunktes der anorganischen Bestandteile der festen, zur Vergasung bestimmten Stoffe. Der Vorteil dieser Verfahren ist, dass der anorganische Anteil der Brennstoffe als verglaste, eluierfeste Schlacke den Vergasungsprozess verlässt. Der Preis dafür sind jedoch hohe exergetische Verluste, die bei der Abkühlung des Vergasungsgases meist im Rahmen der erforderlichen Gasreinigung auftreten. Wirbelschichtvergasungsverfahren dagegen sind bekannterweise nicht immer in der Lage, die für die Verwendung des Vergasungsgases als Brennstoff, z. B. in Gasturbinen und Gasmotoren, notwendige Teerfreiheit zu gewährleisten. Darüber hinaus sind sie durch unvollständigen Umsatz des Kohlenstoffes gekennzeichnet.Although the production of charcoal and oily tars can contribute to covering the fuel and fuel demand in developing countries, the processes that produce smoldering products - above all, fixed-bed carburetors that work on the countercurrent principle - are always criticized from the point of view of environmental pollution , This applies in particular to the resulting aqueous gas condensates and production-related impurities associated with tar production. DC and fluidized bed gasification processes enable the production of nearly tar-free combustion and synthesis gases. It is becoming apparent that these processes, because of their environmental friendliness, belong to the future, in particular also because it is also possible to produce liquid basic substances such as methanol, fuels such as gasoline, but also protein, via known synthesis processes in this way from biomass. The transition to such production targets and the planned cyclical production of biomass for the energetic and possibly material use is associated with the demand for efficient, environmentally friendly processes, suitable for biomass of different quality and different origin as well as industrially feasible also in less developed countries. Although fixed-bed gasifiers with DC or double-fire technology ensure an approximately tar-free gasification gas, in terms of performance - Efficiency-related to end-product and environmental protection, these processes do not meet current and future requirements. For example, power plants based on combustion or gasification processes for biomass today achieve energy efficiencies of between 20 and 30%, based on the potential technical work. But the flow stream and fluidized bed gasification processes have their specific shortcomings. Thus, the entrained flow gasification processes operate at high temperatures, usually above the melting point of the inorganic constituents of the solid substances intended for gasification. The advantage of these processes is that the inorganic fraction of the fuels leaves the gasification process as vitrified, elution-resistant slag. The price for this, however, are high exergetic losses that occur during the cooling of the gasification gas usually in the context of the required gas purification. On the other hand, fluidized-bed gasification processes, as is known, are not always capable of controlling the use of the gasification gas as fuel, e.g. As in gas turbines and gas engines, to ensure necessary tarry. In addition, they are characterized by incomplete conversion of carbon.

Die Firma CHOREN hat eine Technologie entwickelt, mit der in einem mehrstufigen Verfahren zunächst ein teerfreies Synthesegas erzeugt wird. Nach der Reinigung und Konditionierung kann das Synthesegas mit Hilfe der Fischer-Tropsch-Synthese in ein flüssiges Kohlenwasserstoffgemisch (Biomass-to-Liquids, BTL) umgewandelt werden.The company CHOREN has developed a technology with which a tarry-free synthesis gas is first produced in a multi-stage process. After purification and conditioning, the synthesis gas can be converted into a liquid hydrocarbon mixture (BTL) by the Fischer-Tropsch synthesis.

Im Folgenden werden die einzelnen Verfahrensstufen des so genannten Carbo-V-Verfahrens, das z. B. in der EP 0745 114 B1 beschrieben ist, kurz dargestellt:

a) In einer ersten Prozessstufe wird die Biomasse in einem Niedertemperaturvergaser (LTG) durch Teilverbrennung mit einem Vergasungsmittel bei Temperaturen zwischen 400°C und 500°C zu Biokoks und Schwelgas umgesetzt. Das Schwelgas wird anschließend in der Brennkammer eines Hochtemperaturvergasers (HTG) mit reinem Sauerstoff partiell oxidiert. Die durch diese Oxidation frei werdende Wärme erhitzt das Schwelgas auf Temperaturen oberhalb von 1400°C. Bei diesen Bedingungen werden im Schwelgas enthaltene Aromaten, Teere und Oxoverbindungen vollständig zersetzt. Es bildet sich ein Gas, das im Wesentlichen aus CO, H2, CO2 und Wasserdampf besteht. In einem dritten Prozessschritt wird der vermahlene Biokoks in den Heißgasstrom aus der Brennkammer eingeblasen. Durch die energieverbrauchende (endotherme) Reaktion zwischen Biokoks und Brennkammergas sinkt die Gastemperatur in Sekundenbruchteilen auf etwa 900°C ab („chemisches Quenchen”).
b) Das Rohgas wird gekühlt, entstaubt und in einer Gaswäsche von Chloriden, salzartigen Bestandteilen und anderen wasserlöslichen Begleitstoffen befreit. Der Staub aus dem Filter wird in die Brennkammer zurückgeführt und bei den dort herrschenden sehr hohen Temperaturen zu flüssiger Schlacke aufgeschmolzen. Die an der kühleren Wand des Vergasers erstarrte Schlacke bildet einen glasartigen Überzug, der die Ausmauerung des Hochtemperaturvergasers (HTG) vor den hohen Temperaturen der Brennkammer schützt. An der Grenzschicht zum Gasraum fließt flüssige Schlacke ab und wird durch Abschrecken in einem Wasserbad zu einem eluierfesten Granulat umgewandelt.

In the following, the individual process steps of the so-called Carbo-V process, the z. B. in the EP 0745 114 B1 is described briefly:

a) In a first process stage, the biomass is converted in a low-temperature gasifier (LTG) by partial combustion with a gasification agent at temperatures between 400 ° C and 500 ° C to biocokes and carbonization. The carbonization gas is then partially oxidized in the combustion chamber of a high-temperature gasifier (HTG) with pure oxygen. The heat released by this oxidation heats the carbonization gas to temperatures above 1400 ° C. At these conditions, aromatics, tars and oxo compounds contained in carbonization gas are completely decomposed. It forms a gas that consists essentially of CO, H2, CO2 and water vapor. In a third process step, the ground biocok is blown into the hot gas stream from the combustion chamber. Due to the energy-consuming (endothermic) reaction between biokoks and combustion gas, the gas temperature drops in fractions of a second to about 900 ° C ("chemical quenching").
b) The crude gas is cooled, dedusted and freed in a gas scrubbing of chlorides, salt-like constituents and other water-soluble impurities. The dust from the filter is returned to the combustion chamber and melted at the prevailing very high temperatures to liquid slag. The solidified on the cooler wall of the carburetor slag forms a glassy coating, which protects the lining of the high-temperature gasifier (HTG) from the high temperatures of the combustion chamber. At the boundary layer to the gas space flows liquid slag and is converted by quenching in a water bath to an eluierfesten granules.

Nach der Gaswäsche enthält das Synthesegas bis auf Spuren anderer Stoffe nur noch CO, H2 und CO2. Durch katalytische Wassergas-Shift-Reaktion wird das Verhältnis zwischen H2 und CO für die Anforderungen der Fischer-Tropsch-Reaktion eingestellt. Nach weiteren Reinigungsschritten (z. B. Auswaschen von CO2 und S-Verbindungen) werden aus dem reinen Synthesegas am Fischer-Tropsch-Katalysator aliphatische Kohlenwasserstoffe aufgebaut.After gas scrubbing, the synthesis gas contains only CO, H2 and CO2 except traces of other substances. Catalytic water gas shift reaction sets the ratio between H2 and CO for the requirements of the Fischer-Tropsch reaction. After further purification steps (eg washing out of CO2 and S compounds), aliphatic hydrocarbons are built up from the pure synthesis gas on the Fischer-Tropsch catalyst.

Bei den geschilderten Verfahren zur Hochtemperaturvergasung und Niedertemperaturvergasung in alleiniger oder kombinierter Form können Probleme bezüglich der Temperierung der Vergasungsreaktoren auftreten. Auch bei der. Überleitung von Pyrolysegas von der Niedertemperaturvergasung zur Hochtemperaturvergasung kann es zu temperaturbedingten Problemen kommen. Im Einzelnen stellt sich die Problemlage folgendermaßen dar:In the described methods for high-temperature gasification and low-temperature gasification in sole or combined form problems may occur with respect to the temperature of the gasification reactors. Also at the. Transfer of pyrolysis gas from the low-temperature gasification to the high-temperature gasification can lead to temperature-related problems. Specifically, the problem situation is as follows:

1. Hochtemperaturvergasung (allgemein):1. High temperature gasification (general):

Im Bereich der Hochtemperaturvergasung ist häufig ein separater Schutz des Vergasermantels vor aggressiven Medien und heißen Temperaturen erforderlich. Dieser kann durch eine Ausmauerung oder einen wassergekühlten Kühlschirm oder eine Kombination aus beidem realisiert werden. Die Temperatur des Kühlwassers liegt aufgrund der Begrenzung des Dampfdruckes unterhalb der optimalen Temperatur für den Betrieb der Vergasung. Eine wärmeisolierende Beschichtung (Ausmauerung) zwischen Kühlschirm und Reaktionsraum ist notwendig. Die Beschichtung erlaubt beim Anfahren nur einen begrenzten Temperaturgradienten. Dadurch wird das Anfahren zeitaufwendig. Die Ausmauerung hat eine sehr begrenzte Haltbarkeit und muss regelmäßig ersetzt werden. Das schränkt die erreichbaren Betriebsstunden ein. Schäden im Druckmantel führen zum Eindringen von Wasser in den Reaktionsraum, was Wasserdampfexplosionen zur Folge haben kann.In the field of high-temperature gasification, a separate protection of the carburetor jacket from aggressive media and hot temperatures is often required. This can be realized by a lining or a water-cooled cooling screen or a combination of both. The temperature of the cooling water is below the optimum temperature for the operation of the gasification due to the limitation of the vapor pressure. A heat-insulating coating (lining) between the cooling screen and the reaction space is necessary. The coating allows only a limited temperature gradient when starting up. This makes starting up time-consuming. The lining has a very limited shelf life and must be replaced regularly. This restricts the achievable operating hours. Damage in the pressure jacket leads to the ingress of water into the reaction chamber, which may result in water vapor explosions.

2. Niedertemperaturvergasung (allgemein): 2. Low temperature gasification (general):

Im Bereich der Niedertemperaturvergasung ist eine Auslegung des Vergasermantels auf die zu erwartenden Temperaturen und Medien möglich. Das Problem hierbei besteht jedoch in Hot-Spots, für die eine Auslegung nicht möglich ist. Hot-Spots oder Rückströmung aus dem Hochtemperaturvergaser führen zur Überschreitung der Designtemperatur. Die ungleiche Temperaturverteilung über den Behälter wirkt auf die Lager der Paddelwelle und verursacht erhöhten Verschleiß. Wärmeverluste über die Behälterwandung müssen durch eine erhöhte Oxidation von Kohlenstoff ausgeglichen werden, was den Wirkungsgrad mindert.In the area of low-temperature gasification, it is possible to design the carburetor jacket for the expected temperatures and media. The problem here, however, is in hot spots, for which a design is not possible. Hot spots or reverse flow from the high-temperature gasifier lead to the design temperature being exceeded. The uneven temperature distribution across the container acts on the bearings of the paddle shaft and causes increased wear. Heat losses via the container wall must be compensated by an increased oxidation of carbon, which reduces the efficiency.

3. Pyrolysegasleitung (Carbo-V-Verfahren):3. Pyrolysis gas line (Carbo-V method):

Beim Carbo-V Prozess wird das im Niederdruckvergaser erzeugte Pyrolysegas über die Pyrolysegasleitung zum Hochtemperaturvergaser transportiert. Erfahrungen aus dem Betrieb einer Beta-Anlage zeigen folgende zwei Probleme:

a) Ablagerung von Pyrolysekoks und Teer: Zur Vermeidung von Ablagerungen wurde in der Beta-Anlage Sauerstoff in die Pyrolysegasleitung eingebracht, wodurch eine Überhitzung erreicht wurde. Neben sicherheitstechnischen Problemen konnte das Verfahren nicht ausreichend erprobt werden. Das Pyrolysegas ist teergesättigt. Die Teere kondensieren an der inneren Oberfläche des Rohres und führen im Extremfall zum Verschluss.
b) Rückströmung von heißem Vergasungsgas aus dem Hochtemperaturvergaser: Bei dieser Art der Rückströmung muss mit Materialversagen (Loss of Containment) gerechnet werden. Zur Vermeidung dieses Szenarios wird derzeit bei Verdacht auf Rückströmung die gesamte Anlage in die Fackel entspannt. Eine Wiederinbetriebnahme gestaltet sich schwierig und ist zeitaufwendig. Rückströmung aus dem Hochtemperaturvergaser führt zur Überschreitung der Designtemperatur.

In the Carbo-V process, the pyrolysis gas produced in the low-pressure gasifier is transported via the pyrolysis gas line to the high-temperature gasifier. Experiences from the operation of a beta system show the following two problems:

a) Deposit of Pyrolysis Coke and Tar: In order to avoid deposits, oxygen was introduced into the pyrolysis gas line in the beta plant, whereby overheating was achieved. In addition to safety problems, the procedure could not be sufficiently tested. The pyrolysis gas is teergesättigt. The tars condense on the inner surface of the tube and in extreme cases lead to closure.
b) Backflow of hot gasification gas from the high-temperature gasifier: With this type of backflow, material loss (loss of containment) must be expected. To avoid this scenario, the entire system is currently relaxed in the torch in suspected backflow. A restart is difficult and time consuming. Return flow from the high-temperature gasifier leads to exceeding the design temperature.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Temperierung der Vergasung zur Verfügung zu stellen.Object of the present invention is to provide a comparison with the prior art improved temperature of the gasification available.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei der Vergasung eingesetzte Anlagenteile mittels einer Salzschmelze temperiert werden. Die Anlagenteile, insbesondere der Reaktormantel des Vergasungsreaktor und/oder Pyrolysegas führende Leitungen, werden durch Wärmetausch mit der Salzschmelze je nach Bedarf gekühlt oder erwärmt.The stated object is achieved in that system components used in the gasification are tempered by means of a molten salt. The system components, in particular the reactor jacket of the gasification reactor and / or pyrolysis gas-carrying lines, are cooled or heated by heat exchange with the molten salt as needed.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Vergasermantel eines Hochtemperaturvergasungsreaktors mittels der Salzschmelze temperiert. Hierzu kann z. B. der üblicherweise vorgesehene Wasserkühlmantel durch einen Salzkühlmantel ersetzt werden.In a preferred embodiment of the invention, the carburetor jacket of a high-temperature gasification reactor is tempered by means of the molten salt. For this purpose, z. B. the usually provided water jacket are replaced by a salt cooling jacket.

Gemäß einer. anderen Variante wird der Vergasermantel eines Niedertemperaturvergasungsreaktors mittels der Salzschmelze temperiert. Hierzu kann z. B. ein Salzkühlmantel an den Niedertemperaturvergasungsreaktors angebracht werden. Dadurch kann eine Vergleichmäßigung der Temperatur erzielt werden.According to one. In another variant, the carburettor jacket of a low-temperature gasification reactor is tempered by means of the salt melt. For this purpose, z. B. a Salzkühlmantel be attached to the low-temperature gasification reactor. As a result, a homogenization of the temperature can be achieved.

Auch eine kombinierte Temperierung von Hoch- und Niedertemperaturreaktor ist möglich. Hierzu können getrennte oder kombinierte Salzschmelzkreisläufe vorgesehen sein.A combined temperature control of high and low temperature reactor is possible. For this purpose, separate or combined molten salt circuits can be provided.

Bei einer Nacheinanderschaltung von Niedertemperaturvergasungsreaktor und Hochtemperaturvergasungsreaktor wie beim Carbo-V-Verfahren wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die vom Niedertemperaturreaktor zum Hochtemperaturreaktor für den Transport von Pyrolysegas führende Pyrolysegasleitung mittels der Salzschmelze temperiert. Dieser Ausführungsform liegt die Überlegung zugrunde, eine Begleitheizung mittels der Salzschmelze zur Verfügung zu stellen, um die Kondensation von Teer zu vermeiden. Die bestimmende Temperatur der Rohroberfläche der Pyrolysegasleitung liegt in der Temperatur der Salzschmelze.In a succession of low-temperature gasification reactor and high-temperature gasification reactor as in the Carbo-V process, the pyrolysis gas line leading from the low-temperature reactor to the high-temperature reactor for the transport of pyrolysis gas is tempered by means of the salt melt according to a particularly preferred embodiment of the invention. This embodiment is based on the consideration to provide a heat tracing means of the molten salt to avoid the condensation of tar. The determining temperature of the pipe surface of the pyrolysis gas line is in the temperature of the molten salt.

Nach einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird die durch den Hochtemperaturvergasungsreaktor erhitzte Salzschmelze zur Temperierung der Pyrolysegasleitung und des Niedertemperaturvergasungsreaktors verwendet. Die Salzschmelzkreisläufe werden also so verschaltet, dass das im Hochtemperaturvergasungsreaktor erhitzte Salz anschließend über den Mantel der Pyrolysegasleitung und des Niedertemperaturvergasungsreaktors geführt wird. Dies hat zusätzlich einen erhöhten Wirkungsgrad der Vergasung zur Folge, da weniger Biomasse zur Haltung der Temperatur oxidiert werden muss.According to a development of the inventive concept, the salt melt heated by the high-temperature gasification reactor is used for temperature control of the pyrolysis gas line and the low-temperature gasification reactor. The molten salt cycles are thus connected so that the salt heated in the high-temperature gasification reactor is subsequently passed over the jacket of the pyrolysis gas line and the low-temperature gasification reactor. This also results in an increased efficiency of gasification, as less biomass must be oxidized to maintain the temperature.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Salzschmelze zum Anwärmen der Anlagenteile beim Anfahren genutzt wird.Another embodiment provides that the molten salt is used to warm the system parts when starting.

Außerdem kann die Salzschmelze auch als Wärmeenergiespeicher für das Wiederanfahren nach einem Ausfall genutzt werden.In addition, the molten salt can also be used as a heat energy storage for restarting after a failure.

Die Erfindung bietet eine ganze Reihe von weiteren Vorteilen, von denen im Folgenden nur einige wenige beispielhaft genannt werden:
Die Temperierungsmethode erlaubt einen einfachen und robusten Aufbau der Kühl- bzw. Heizeinrichtungen, wobei preiswerte Materialien genutzt werden können. Darüberhinaus bietet diese Methode einen geringen mechanischen Verschleiß. Der Wirkungsgrad kann gegenüber herkömmlichen Temperiermethoden, z. B. mittels Kühlwasser, erheblich erhöht werden. Dabei wirkt sich auch günstig aus, dass das Kühlsystem auf Niederdruck ausgelegt werden kann. Außerdem werden alle sicherheitstechnischen Probleme in Bezug auf die Designtemperatur für verschiedene Szenarien gelöst.The invention offers a whole series of further advantages, of which only a few are mentioned below by way of example:
The tempering method allows a simple and robust design of the cooling or heating devices, using inexpensive materials can. Moreover, this method offers low mechanical wear. The efficiency can be compared to conventional tempering, z. B. by means of cooling water, be increased considerably. It also has a favorable effect that the cooling system can be designed for low pressure. In addition, all safety issues related to the design temperature are solved for different scenarios.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0745114 B1 [0008]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Report of the Nuclear Research Facility Jülich - JülConf-46 [0003]

Claims

Process for the gasification of carbonaceous feedstocks, in particular of biomass, characterized in that plant components used in the gasification are tempered by means of a molten salt.

A method according to claim 1, characterized in that the carburetor jacket of a high-temperature gasification reactor is tempered by means of the molten salt.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the carburetor jacket of a low-temperature gasification reactor is tempered by means of the molten salt.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a leading from a low-temperature reactor to a high-temperature reactor for the transport of pyrolysis gas pyrolysis gas is tempered by means of the molten salt.

A method according to claim 4, characterized in that the molten salt heated by the high-temperature gasification reactor is used for controlling the temperature of the pyrolysis gas line and the low-temperature gasification reactor.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the molten salt is used for heating the system parts when starting.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the molten salt is used as a heat energy storage for the restart after a failure.