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DE102013014042A1 - Process and plant for the at least partial gasification of solid, organic feedstock - Google Patents

Process and plant for the at least partial gasification of solid, organic feedstock Download PDF

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DE102013014042A1
DE102013014042A1 DE102013014042.0A DE102013014042A DE102013014042A1 DE 102013014042 A1 DE102013014042 A1 DE 102013014042A1 DE 102013014042 A DE102013014042 A DE 102013014042A DE 102013014042 A1 DE102013014042 A1 DE 102013014042A1
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DE
Germany
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organic
synthesis gas
rankineanlage
working medium
washing liquid
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102013014042.0A
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German (de)
Inventor
Gerald Gaube
Thomas Heidrich
Holger Kittelmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zumindest teilweisen Vergasung von festem, organischem Einsatzmaterial zur Gewinnung von Synthesegas, wobei gewonnenes Synthesegas in einer Waschkolonne durch Kontakt mit einer Waschflüssigkeit gereinigt und abgekühlt wird, wobei die Waschflüssigkeit durch den Kontakt mit dem Synthesegas erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die erwärmte Waschflüssigkeit mittels eines Wärmetausches mit einem Arbeitsmedium einer organischen Rankineanlage (110) gekühlt wird.The invention relates to a process for the at least partial gasification of solid, organic feedstock for the production of synthesis gas, wherein recovered synthesis gas is purified and cooled in a wash column by contact with a washing liquid, wherein the washing liquid is heated by the contact with the synthesis gas, characterized that the heated washing liquid is cooled by means of a heat exchange with a working medium of an organic Rankineanlage (110).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur zumindest teilweisen Vergasung von festem, organischem Einsatzmaterial, insbesondere von Biomasse.The invention relates to a method and a plant for the at least partial gasification of solid, organic feedstock, in particular of biomass.

Stand der TechnikState of the art

Verfahren zur Herstellung von Synthesegas aus festem organischem Einsatzmaterial, auch kurz als Vergasungsverfahren bezeichnet, sind bekannt. Vorteilhafterweise kommen als Einsatzmaterial für solche Verfahren Kohle oder Biomasse zum Einsatz. Bei Biomassevergasungsverfahren werden beispielsweise Alt- und Waldrestholz oder sogenannte Energiehölzer, aber auch Agrarreststoffe wie Stroh oder Häcksel verwendet.Processes for the production of synthesis gas from solid organic feedstock, also referred to for short as gasification processes, are known. Advantageously, coal or biomass are used as starting material for such processes. In biomass gasification processes, for example, used wood and forestry wood or so-called energy wood, but also agricultural residues such as straw or chaff are used.

Durch eine Vergasung von Biomasse zu Synthesegas mit nachgeschalteten Verfahrensschritten (sogenannte Biomass-to-Liquids-Verfahren, BTL) kann beispielsweise synthetischer Biokraftstoff gewonnen werden, der in seinen physikochemischen Eigenschaften bekannten Gas-to-Liquids-(GTL-) und Coal-to-Liquids-(CTL-)Kraftstoffen ähnlich ist. Ein Beispiel einer Anlage zur Herstellung von BTL-Kraftstoffen ist bei Kiener, C. und Bilas, I.: Synthetischer Biokraftstoff der zweiten Generation. Weltweit erste kommerzielle BTL-Produktionsanlage. Energy 2.0, Juli 2008, S. 42–44 , gezeigt.By gasification of biomass to synthesis gas with downstream process steps (so-called Biomass to Liquids method, BTL), for example, synthetic biofuel can be obtained, the well-known in its physicochemical properties gas-to-liquids (GTL) and coal-to- Liquids (CTL) fuels is similar. An example of a plant for the production of BTL fuels is available from Kiener, C. and Bilas, I .: Synthetic biofuel of the second generation. World's first commercial BTL production plant. Energy 2.0, July 2008, pp. 42-44 , shown.

Verfahren und Anlagen zur zumindest teilweisen Vergasung von festem, organischem Einsatzmaterial sind auch beispielsweise aus EP 0 745 114 B1 , DE 41 39 512 A1 und DE 42 09 549 A1 bekannt. Die vorliegende Anmeldung betrifft hierbei solche Verfahren bzw. Anlagen, die einen Niedertemperaturvergaser und einen Hochtemperaturvergaser aufweisen, wie nachfolgend erläutert. Gegenüber anderen Verfahren ermöglichen diese u. a. einen niedrigeren Verbrauch an Einsatzmaterial und weisen einen höheren Kaltgaswirkungsgrad auf.Methods and systems for the at least partial gasification of solid, organic feed are also for example EP 0 745 114 B1 . DE 41 39 512 A1 and DE 42 09 549 A1 known. The present application relates in this case to such processes or plants which have a low-temperature gasifier and a high-temperature gasifier, as explained below. Compared with other methods, these allow, inter alia, a lower consumption of feedstock and have a higher cold gas efficiency.

In einem Niedertemperaturvergaser wird das Einsatzmaterial, beispielsweise Biomasse, durch Teilvergasung mit einem Vergasungsmittel bei Temperaturen zwischen ca. 300°C und 600°C zu Koks (im Fall von Biomasse sogenanntem Biokoks) und Schwelgas umgesetzt. Die Umsetzung wird im Rahmen dieser Anmeldung als ”Schwelen” bezeichnet. Schwelen zeichnet sich bekanntermaßen durch ein unterstöchiometrisches Sauerstoffangebot und damit eine unvollständige Verbrennung bei vergleichsweise geringer Temperatur aus.In a low-temperature gasifier, the feedstock, such as biomass, by partial gasification with a gasification agent at temperatures between about 300 ° C and 600 ° C to coke (in the case of biomass so-called biococ) and carbonization reacted. The implementation is referred to in this application as "smoldering". Smoldering is known to be characterized by a stoichiometric oxygen supply and thus incomplete combustion at a comparatively low temperature.

Das Schwelgas wird anschließend in eine Brennkammer des Hochtemperaturvergasers überführt und dort mit einem sauerstoffhaltigen Gas, beispielsweise mit mehr oder weniger reinem Sauerstoff, aber auch mit Luft und/oder sauerstoffhaltigen Abgasen, z. B. aus Gasturbinen oder Verbrennungsmotoren, partiell oxidiert. Durch diese Oxidation freiwerdende Wärme bewirkt einen Temperaturanstieg auf 1.200°C bis 2.000°C, beispielsweise 1.400°C. Bei derartigen Bedingungen werden in dem Schwelgas enthaltene Aromaten, Teere und Oxoverbindungen vollständig zersetzt. Hierdurch bildet sich ein Synthesegas, das im Wesentlichen nur noch aus Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf besteht. Das Synthesegas kann an dieser Stelle auch als (Synthese-)Rohgas bezeichnet werden.The carbonization gas is then transferred into a combustion chamber of the high-temperature gasifier and there with an oxygen-containing gas, for example with more or less pure oxygen, but also with air and / or oxygen-containing exhaust gases, eg. B. from gas turbines or internal combustion engines, partially oxidized. By this oxidation released heat causes a temperature increase to 1200 ° C to 2000 ° C, for example 1400 ° C. Under such conditions, aromatics, tars and oxo compounds contained in the carbonization gas are completely decomposed. This forms a synthesis gas, which consists essentially only of carbon monoxide, hydrogen, carbon dioxide and water vapor. The synthesis gas can also be referred to as (synthesis) raw gas at this point.

In einer weiteren Stufe wird, beispielsweise in einer in dem Hochtemperaturvergaser integrierten oder in einer diesem nachgeschalteten Quencheinheit, das so erzeugte Synthesegas mit Koks aus dem Niedertemperaturvergaser in Kontakt gebracht. Der Koks kann zuvor gesondert (z. B. durch Mahlen und Sichten) aufbereitet und dann in die Quencheinheit eingebracht werden. Durch endotherme Reaktionen zwischen Koks und Synthesegas wird letzteres auf etwa 900°C abgekühlt. Dies bewirkt eine teilweise Umsetzung des Kohlendioxids zu Kohlenmonoxid.In a further stage, the synthesis gas thus produced is brought into contact with coke from the low-temperature gasifier, for example in a quench unit integrated in the high-temperature gasifier or in a quench unit connected downstream of it. The coke can be previously treated separately (eg by grinding and sifting) and then introduced into the quench unit. By endothermic reactions between coke and syngas, the latter is cooled to about 900 ° C. This causes partial conversion of the carbon dioxide to carbon monoxide.

Das so erzeugte kohlenmonoxidreiche Synthesegas kann anschließend weiter konditioniert werden. Die Konditionierung umfasst beispielsweise eine weitere Abkühlung, eine Entstaubung, eine Verdichtung und/oder die Abtrennung von Restkohlendioxid.The carbon monoxide-rich synthesis gas thus produced can then be further conditioned. The conditioning includes, for example, a further cooling, a dedusting, a compression and / or the separation of residual carbon dioxide.

Synthesegas, welches den Vergaser verlässt, wird typischerweise über eine Verdampferstufe und eine Economizer-Stufe (Wärmeübertrager-Stufe) auf ca. 200°C gekühlt.Synthesis gas leaving the gasifier is typically cooled to about 200 ° C via an evaporator stage and an economizer stage (heat exchanger stage).

Anschließend wird das gekühlte Synthesegas typischerweise in einer Waschkolonne gereinigt, wobei es etwa auf 40°C abgekühlt wird. Die Waschflüssigkeit, insbesondere Waschwasser, wird hierbei erwärmt, typischerweise auf Temperaturen um etwa 130°C.Subsequently, the cooled synthesis gas is typically purified in a wash column, where it is cooled to about 40 ° C. The washing liquid, in particular washing water, is heated in this case, typically to temperatures of about 130 ° C.

Bei herkömmlichen Anlagen wird das z. B. so erwärmte Waschwasser gefiltert, abgekühlt und wieder in die Waschkolonne zurückgeführt.In conventional systems, the z. B. so heated wash water filtered, cooled and returned to the wash column.

Als Kühleinrichtungen zur Kühlung des Waschwassers werden herkömmlicherweise Luftkühler verwendet.Cooling devices for cooling the washing water conventionally use air coolers.

Als nachteilig bei der Verwendung derartiger Luftkühler wird angesehen, dass die vom Waschwasser abgegebene Wärme im Rahmen der Anlage nicht weiter nutzbar ist.A disadvantage of the use of such air cooler is considered that the heat released by the wash water in the context of the system is not available.

Wird andererseits eine Kühlung mittels eines herkömmlichen Wärmetauschers durchgeführt, erhält man sehr schwer nutzbare Niedertemperaturwärme. Eine weitere Nutzung derartiger Niedertemperaturwärme ist mit relativ hohen Kosten verbunden.If, on the other hand, cooling is carried out by means of a conventional heat exchanger, the result is very difficult to use Low-temperature heat. Another use of such low-temperature heat is associated with relatively high costs.

Es besteht daher der Bedarf nach Verbesserung der Wärmenutzung beim Betrieb entsprechender Anlagen, so dass insgesamt der Wirkungsgrad derartiger Anlagen erhöht werden kann.There is therefore a need for improving the use of heat in the operation of appropriate systems, so that the overall efficiency of such systems can be increased.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren und eine Anlage mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method and a system are proposed with the features of the independent patent claims. Preferred embodiments are subject of the subclaims and the following description.

Die Erfindung geht von einem bekannten Verfahren zur zumindest teilweisen Vergasung von festem, organischem Einsatzmaterial, beispielsweise Biomasse aus. Aus dem Einsatzmaterial wird in einem Niedertemperaturvergaser durch Schwelen ein teerhaltiges Schwelgas gewonnen. Das Schwelgas wird anschließend in einem Hochtemperaturvergaser durch partielle Oxidation und anschließend teilweise Reduktion zu einem Synthesegas umgesetzt.The invention is based on a known process for the at least partial gasification of solid, organic feedstock, for example biomass. From the feedstock a tar-containing carbonization gas is obtained by smoldering in a low-temperature gasifier. The carbonization gas is then reacted in a high-temperature gasifier by partial oxidation and then partial reduction to a synthesis gas.

Erfindungsgemäß wird bei der weiteren Konditionierung des erzeugten Synthesegases in einer Waschkolonne an die Waschflüssigkeit abgegebene Wärme im Rahmen eines organischen Rankineprozesses weiter genutzt. Hierdurch erhöht sich der Wirkungsgrad der Anlage gegenüber herkömmlichen Lösungen. Der organische Rankineprozess ist ein Verfahren zum Betreiben von Dampfturbinen, welcher sich von einem klassischen Clausius-Rankine-Prozess im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass er mit niedrigerem Temperatur- und Druckgefälle arbeitet. Hierdurch ist es nicht möglich, Wasser als Arbeitsmedium zu verwenden. Der organische Rankineprozess setzt als Arbeitsmedium organische Flüssigkeiten mit niedrigerer Verdampfungstemperatur als Wasser ein.According to the invention, in the further conditioning of the synthesis gas produced in a washing column, heat released to the washing liquid is further used as part of an organic Rankine process. This increases the efficiency of the system over conventional solutions. The organic Rankine process is a process for operating steam turbines which differs from a classical Rankine process in that it operates at a lower temperature and pressure gradient. As a result, it is not possible to use water as a working medium. The organic Rankine process uses organic liquids with a lower evaporation temperature than water as the working medium.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Waschflüssigkeit mittels Wärmetausches in einem Verdampfer einer organischen Rankineanlage gekühlt.According to a preferred embodiment of the invention, the washing liquid is cooled by means of heat exchange in an evaporator of an organic Rankineanlage.

Als Waschflüssigkeit der Waschkolonne wird bevorzugt Wasser verwendet. Wasser ist preiswert verfügbar und leicht handhabbar.The washing liquid used in the washing column is preferably water. Water is cheap available and easy to handle.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Synthesegas in der Waschkolonne auf etwa 30°C bis 50°C, insbesondere etwa 40°C, abgekühlt, wobei die Waschflüssigkeit hierbei auf 100°C bis 140°C, insbesondere auf etwa 130°C erwärmt wird.According to a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the synthesis gas in the wash column to about 30 ° C to 50 ° C, in particular about 40 ° C, cooled, wherein the washing liquid in this case at 100 ° C to 140 ° C, in particular to about 130 ° C is heated.

Bevorzugt verlässt Waschflüssigkeit nach ihrer Erwärmung die Waschkolonne und wird vor oder nach dem Wärmetausch mit dem Arbeitsmedium der organischen Rankineanlage gefiltert und/oder gereinigt und anschließend zur erneuten Kontaktierung mit zu reinigendem Synthesegas in die Waschkolonne zurückgeführt. Hierdurch ergibt sich ein Waschflüssigkeitskreislauf, welcher insgesamt die Effektivität der Anlage steigert.Washing liquid preferably leaves the wash column after it has been heated and is filtered and / or cleaned before or after the heat exchange with the working medium of the organic rank plant and subsequently returned to the wash column for renewed contacting with synthesis gas to be purified. This results in a washing liquid cycle, which increases the overall effectiveness of the system.

Besonders bevorzugt ist, dass der Wärmetausch in der organischen Rankineanlage unter Verdampfen des Arbeitsmediums der organischen Rankineanlage erfolgt, wobei als Arbeitsmedium eine organische Flüssigkeit mit einer Verdampfungstemperatur unterhalb der Temperatur, welche die Waschflüssigkeit in der Waschkolonne erreicht, insbesondere R507A oder R134A oder Propan oder ein anderer geeigneter Kohlenwasserstoff verwendet wird.It is particularly preferred that the heat exchange takes place in the organic Rankineanlage with evaporation of the working medium of the organic Rankineanlage, being used as the working medium, an organic liquid having an evaporation temperature below the temperature which reaches the washing liquid in the wash column, in particular R507A or R134A or propane or another suitable hydrocarbon is used.

Eine erfindungsgemäße Anlage umfasst vorzugsweise einen Vergaser, eine Waschkolonne und eine organische Rankineanlage. Hierbei weist der Vergaser bevorzugt einen Niedertemperaturvergaser, in dem durch Schwelen ein teerhaltiges Schwelgas aus einem festen organischen Einsatzmaterial gewonnen werden kann, und einen Hochtemperaturvergaser, in dem das Schwelgas durch partielle Oxidation und teilweise Reduktion zu Synthesegas umgesetzt werden kann, auf.A plant according to the invention preferably comprises a gasifier, a scrubbing column and an organic Rankineanlage. In this case, the carburetor preferably has a low-temperature carburetor, in which a tar-containing carbonization gas can be obtained by smoldering from a solid organic feedstock, and a high-temperature gasifier, in which the carbonization gas can be converted by partial oxidation and partial reduction to synthesis gas.

Zweckmäßige Komponenten einer organischen Rankineanlage sind ein Verdampfer, eine Expansionsturbine, ein Generator, ein Kondensator und eine Pumpe für den Transport des Arbeitsmediums zwischen den jeweiligen Komponenten, insbesondere zwischen Kondensator und Verdampfer.Advantageous components of an organic Rankineanlage are an evaporator, an expansion turbine, a generator, a condenser and a pump for the transport of the working medium between the respective components, in particular between the condenser and evaporator.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren erläutert, welche bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen.The invention will be explained with reference to the accompanying figures, which show preferred embodiments of the invention.

1 zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung eine Anlage, die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. 1 shows in a schematically simplified representation of a system which is adapted to carry out a method according to the invention.

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention

Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage ist in 1 insgesamt mit 100 bezeichnet. Die Anlage 100 weist einen Vergaser 102 auf, in welcher in an sich bekannter Weise aus festem, organischem Einsatzmaterial, also insbesondere Biomasse wie etwa Holz oder entsprechende Abfälle, Synthesegas gewonnen wird. Der Vergaser 102 weist typischerweise einen (nicht im Einzelnen dargestellten) Niedertemperaturvergaser auf, in den das Einsatzmaterial und beispielsweise Sauerstoff eingespeist wird. Der Niedertemperaturvergaser ist zum Verschwelen des Einsatzmaterials eingerichtet.A preferred embodiment of a plant according to the invention is in 1 in total with 100 designated. The attachment 100 has a carburetor 102 on, in which in a conventional manner from solid, organic feedstock, so in particular biomass such as wood or corresponding waste, synthesis gas is obtained. The carburetor 102 typically has a low temperature gasifier (not shown in detail) into which the feed and, for example, oxygen is fed. The low-temperature gasifier is set up to blaze the feedstock.

Im Niedertemperaturvergaser gewonnenes Schwelgas wird in den Hochtemperaturvergaser überführt. Der Hochtemperaturvergaser ist typischerweise zweiteilig ausgebildet, und umfasst eine Oxidationseinheit und eine Quencheinheit. In der Oxidationseinheit wird das Schwelgas mit einem zugeführten sauerstoffhaltigen Gas teilweise oxidiert, wodurch sich Temperaturen von beispielsweise 1400°C bis 2000°C ergeben. Hierdurch wird ein Synthesegas erhalten. Carbonization gas obtained in the low-temperature gasifier is transferred to the high-temperature gasifier. The high-temperature gasifier is typically formed in two parts, and comprises an oxidation unit and a quench unit. In the oxidation unit, the carbonization gas is partially oxidized with a supplied oxygen-containing gas, resulting in temperatures of, for example, 1400 ° C to 2000 ° C. As a result, a synthesis gas is obtained.

In einer nachgeschalteten Quencheinheit des Vergasers wird beispielsweise vermahlener Koks aus dem Niedertemperaturvergaser mit dem Synthesegas endotherm reagiert. Durch hierdurch ablaufenden endothermen Reaktionen kühlt sich die Gastemperatur in kurzer Zeit auf ca. 900°C ab, wobei eine zumindest teilweise Reduktion eintritt.In a downstream quench unit of the gasifier, for example, ground coke from the low-temperature gasifier is reacted endothermically with the synthesis gas. As a result of this endothermic reactions, the gas temperature is cooled in a short time to about 900 ° C, with at least partial reduction occurs.

Das so erhaltene Gasgemisch, welches ein kohlenmonoxidreiches Synthesegas darstellt, wird anschließend über einen Verdampfer 104 und einen Economizer 106 auf etwa 200°C abgekühlt.The resulting gas mixture, which is a carbon monoxide-rich synthesis gas, is then passed through an evaporator 104 and an economizer 106 cooled to about 200 ° C.

Eine weitere Konditionierung des so abgekühlten Synthesegases erfolgt zunächst in einer dem Economizer 106 nachgeschalteten Waschkolonne 108. Eine derartige Waschkolonne (engl. Scrubber, auch Gaswäscher genannt) ist eine verfahrenstechnische Vorrichtung, in dem der Synthesegasstrom mit einem Waschflüssigkeitsstrom in Kontakt gebracht wird, um Bestandteile des Synthesegasstroms in der Waschflüssigkeit aufzunehmen, und das Synthesegas so weiter von unerwünschten Bestandteilen zu reinigen.Further conditioning of the synthesis gas thus cooled is first carried out in an economizer 106 downstream scrubbing column 108 , Such a scrubber (also called gas scrubber) is a process-engineering device in which the synthesis gas stream is brought into contact with a scrubbing liquid stream in order to take up constituents of the synthesis gas stream in the scrubbing liquid and thus to purify the synthesis gas of undesired constituents.

Im Rahmen der vorliegenden Anwendung wird als Waschflüssigkeit Wasser bevorzugt. Im Folgenden wird von einer Verwendung von Wasser als Waschflüssigkeit ausgegangen.In the present application, water is preferred as the washing liquid. The following is based on the use of water as a washing liquid.

In der Waschkolonne gereinigtes Synthesegas kann über eine Leitung 109 aus der Waschkolonne abgezogen und weiteren Prozessen zugeführt werden.In the scrubbing column purified synthesis gas can via a line 109 withdrawn from the wash column and fed to other processes.

Durch den Kontakt zwischen dem Synthesegasstrom und dem Waschwasser kommt es zu einer Abkühlung des Synthesegases auf etwa 40°C und einer Erwärmung des Waschwassers auf etwa 130°C.Due to the contact between the synthesis gas stream and the wash water, the synthesis gas is cooled to about 40 ° C. and the wash water is heated to about 130 ° C.

Das so erwärmte, und mit unerwünschten Synthesegasbestandteilen kontaminierte Waschwasser wird aus der Waschkolonne 108 ausgeleitet und einem Wärmetausch mit einem Arbeitsmedium einer organischen Rankineanlage 110 unterzogen.The thus heated, and contaminated with undesirable synthesis gas components wash water is from the wash column 108 discharged and a heat exchange with a working medium of an organic Rankineanlage 110 subjected.

Dieser Wärmetausch erfolgt zweckmäßigerweise mittels einer indirekten Wärmeübertragung, bei der der Waschwasserstrom unter räumlicher Trennung mittels einer wärmedurchlässigen Wand an einem Verdampfer 112 der organischen Rankineanlage 110 vorbeigeführt wird.This heat exchange is advantageously carried out by means of an indirect heat transfer, wherein the washing water stream under spatial separation by means of a heat-permeable wall to an evaporator 112 the organic Rankineanlage 110 is passed.

Hierbei kommt es, bei geeigneter Wahl des Arbeitsmediums der organischen Rankineanlage, zu einem Verdampfen dieses Arbeitsmediums im Verdampfer 112. Das verdampfte Arbeitsmedium wird einer Expansionsturbine 114 zugeführt, welche mit einem Generator 116 zur Erzeugung von elektrischer Energie zusammenwirkt. Die so erzeugte elektrische Energie kann über eine Leitung 117 einer geeigneten Verwendung zugeführt werden. Beispielsweise kann diese elektrische Energie zur Stabilisierung eines Stromnetzes und/oder zur Erwärmung z. B. des Vergasers 102 eingesetzt werden.This occurs, with a suitable choice of the working medium of the organic Rankineanlage, to evaporation of this working medium in the evaporator 112 , The evaporated working fluid becomes an expansion turbine 114 fed, which with a generator 116 cooperates to generate electrical energy. The electrical energy thus generated can via a line 117 be supplied to a suitable use. For example, this electrical energy for stabilizing a power grid and / or for heating z. B. the carburetor 102 be used.

Als besonders geeignetes Arbeitsmedium einer organischen Rankineanlage seien R507A oder R134A oder Propan oder ein anderer geeigneter Kohlenwasserstoff genannt.As a particularly suitable working medium of an organic Rankineanlage be mentioned R507A or R134A or propane or other suitable hydrocarbon.

Das in der Expansionsturbine 114 expandierte, verdampfte Arbeitsmedium wird anschließend in einem Kondensator 118 kondensiert und mittels einer Pumpe 120 in den Verdampfer 112 zurückgeführt, wodurch sich insgesamt ein Kreislauf für das Arbeitsmedium der organischen Rankineanlage ergibt.That in the expansion turbine 114 expanded, vaporized working fluid is subsequently placed in a condenser 118 condensed and by means of a pump 120 in the evaporator 112 recycled, resulting in a total of a cycle for the working medium of the organic Rankineanlage.

Eine organische Rankineanlage bzw. der entsprechende organische Rankineprozess ist in der Lage, Niedertemperaturwärme, wie sie durch das erwärmte Waschwasser zur Verfügung gestellt wird, in effektiver Weise in elektrische Energie umzuwandeln. Durch die Integration einer derartigen organischen Rankineanlage in eine Vergasungsanlage kann der Nutzungsgrad des zugeführten Brennstoffs, insbesondere Biomasse in Form von Holz, bzw. der Wirkungsgrad der Vergasungsanlage, optimiert werden.An organic Rankineanlage or the corresponding organic Rankineprozess is capable of low-temperature heat, as provided by the heated wash water, to be converted into electrical energy in an effective manner. By integrating such an organic Rankineanlage in a gasification plant, the degree of utilization of the supplied fuel, in particular biomass in the form of wood, and the efficiency of the gasification plant can be optimized.

Das hier durch den Wärmetausch mit dem Verdampfer 112 abgekühlte Waschwasser kann über eine (nicht dargestellte) Leitung der Waschkolonne (gegebenenfalls nach Filterung) wieder zugeführt werden.This through the heat exchange with the evaporator 112 cooled wash water can be fed back via a (not shown) line of the wash column (optionally after filtering).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0745114 B1 [0004] EP 0745114 B1 [0004]
  • DE 4139512 A1 [0004] DE 4139512 A1 [0004]
  • DE 4209549 A1 [0004] DE 4209549 A1 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • BTL-Kraftstoffen ist bei Kiener, C. und Bilas, I.: Synthetischer Biokraftstoff der zweiten Generation. Weltweit erste kommerzielle BTL-Produktionsanlage. Energy 2.0, Juli 2008, S. 42–44 [0003] BTL fuels is available from Kiener, C. and Bilas, I .: Synthetic biofuel of the second generation. World's first commercial BTL production plant. Energy 2.0, July 2008, pp. 42-44 [0003]

Claims (11)

Verfahren zur zumindest teilweisen Vergasung von festem, organischem Einsatzmaterial zur Gewinnung von Synthesegas, wobei gewonnenes Synthesegas in einer Waschkolonne durch Kontakt mit einer Waschflüssigkeit gereinigt und abgekühlt wird, wobei die Waschflüssigkeit durch den Kontakt mit dem Synthesegas erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die erwärmte Waschflüssigkeit mittels eines Wärmetausches mit einem Arbeitsmedium einer organischen Rankineanlage (110) gekühlt wird.A process for the at least partial gasification of solid, organic feedstock for the production of synthesis gas, wherein recovered synthesis gas is purified and cooled in a wash column by contact with a washing liquid, wherein the washing liquid is heated by the contact with the synthesis gas, characterized in that the heated washing liquid by means of a heat exchange with a working medium of an organic Rankineanlage ( 110 ) is cooled. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschflüssigkeit mittels Wärmetausches in einem Verdampfer (112) einer organischen Rankineanlage (110) gekühlt wird.A method according to claim 1, characterized in that the washing liquid by means of heat exchange in an evaporator ( 112 ) an organic Rankineanlage ( 110 ) is cooled. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Waschflüssigkeit der Waschkolonne (108) Wasser verwendet wird.Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the scrubbing liquid of the scrubbing column ( 108 ) Water is used. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Synthesegas in der Waschkolonne (108) auf etwa 30 bis 50°C, insbesondere etwa 40°C abgekühlt wird, wobei die Waschflüssigkeit hierbei auf 100 bis 140°C, insbesondere auf etwa 130°C erwärmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the synthesis gas in the wash column ( 108 ) is cooled to about 30 to 50 ° C, in particular about 40 ° C, wherein the washing liquid is heated in this case to 100 to 140 ° C, in particular to about 130 ° C. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Wärmetauscher (108) verlassende, erwärmte Waschflüssigkeit vor oder nach dem Wärmetausch mit dem Arbeitsmedium der organischen Rankineanlage (10) gefiltert und/oder gereinigt wird, und anschließend zur erneuten Kontaktierung mit zu reinigendem Synthesegas in die Waschkolonne (108) zurückgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger ( 108 ) leaving, heated washing liquid before or after the heat exchange with the working medium of the organic Rankineanlage ( 10 ) is filtered and / or cleaned, and then for re-contacting with to be purified synthesis gas in the wash column ( 108 ) is returned. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetausch in der organischen Rankineanlage (110) unter Verdampfen des Arbeitsmediums der organischen Rankineanlage (10) erfolgt, wobei als Arbeitsmedium eine organische Flüssigkeit, mit einer Verdampfungstemperatur unterhalb der Temperatur, welche die Waschflüssigkeit in der Waschkolonne erreicht, insbesondere R507A oder R134A oder Propan oder ein anderer geeigneter Kohlenwasserstoff, verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchange in the organic Rankineanlage ( 110 ) with evaporation of the working medium of the organic Rankineanlage ( 10 ), using as working medium an organic liquid having an evaporation temperature below the temperature which reaches the scrubbing liquid in the scrubbing column, in particular R507A or R134A or propane or another suitable hydrocarbon. Anlage, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche geeignet ist, mit einem Vergaser (102), einer Waschkolonne (108) und einer organischen Rankineanlage (110).Plant suitable for carrying out a process according to any one of the preceding claims with a gasifier ( 102 ), a washing column ( 108 ) and an organic Rankineanlage ( 110 ). Anlage nach Anspruch 7, mit einem Niedertemperaturvergaser, in dem durch Schwelen ein teerhaltiges Schwelgas aus einem festen organischen Einsatzmaterial gewonnen werden kann, und einem Hochtemperaturvergaser, in dem das Schwelgas durch partielle Oxidation und teilweise Reduktion zu Synthesegas umgesetzt werden kann.Plant according to claim 7, comprising a low-temperature gasifier, in which a tar-containing carbonization gas can be obtained by smoldering from a solid organic feedstock, and a high-temperature gasifier, in which the carbonization gas can be converted by partial oxidation and partial reduction to synthesis gas. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Rankineanlage (110) als Komponenten einen Verdampfer (112), eine Expansionsturbine (114), einen Generator (116), einen Kondensator (118) und eine Pumpe (120) zum Transport des Arbeitsmediums zwischen den jeweiligen Komponenten, insbesondere zwischen Kondensator (118) und Verdampfer (112), aufweist.Installation according to one of the preceding claims 7 to 8, characterized in that the organic Rankineanlage ( 110 ) as components an evaporator ( 112 ), an expansion turbine ( 114 ), a generator ( 116 ), a capacitor ( 118 ) and a pump ( 120 ) for transporting the working medium between the respective components, in particular between the capacitor ( 118 ) and evaporators ( 112 ), having. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Arbeitsmedium eine organische Flüssigkeit mit einer Verdampfungstemperatur unterhalb der Temperatur, welche die Waschflüssigkeit in der Waschkolonne (8) erreicht, verwendet wird.Plant according to one of the preceding claims 7 to 9, characterized in that the working medium is an organic liquid having a vaporization temperature below the temperature which the washing liquid in the wash column ( 8th ) is used. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Arbeitsmedium R507A oder R134A oder Propan oder ein anderer geeigneter Kohlenwasserstoff verwendet wird.Installation according to one of the preceding claims 7 to 10, characterized in that is used as the working medium R507A or R134A or propane or another suitable hydrocarbon.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4139512A1 (en) 1991-11-29 1993-06-03 Noell Dbi Energie Entsorgung Thermal recycling of household and industrial waste - by pyrolysis in absence of air, comminution, sizing to obtain coke-like enriched fines, degasifying using oxygen-contg. agent and gas purificn.
DE4209549A1 (en) 1992-03-24 1993-09-30 Vaw Ver Aluminium Werke Ag Processes for the thermal treatment of residues, e.g. for the separation and recycling of metal compounds with organic components, using a combination of pyrolysis and gasification
EP0745114B1 (en) 1994-02-15 1999-03-24 CRG Kohlenstoffrecycling Ges.mbH Process for generating burnable gas

Patent Citations (3)

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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BTL-Kraftstoffen ist bei Kiener, C. und Bilas, I.: Synthetischer Biokraftstoff der zweiten Generation. Weltweit erste kommerzielle BTL-Produktionsanlage. Energy 2.0, Juli 2008, S. 42-44

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