DE102007050895A1

DE102007050895A1 - Flugstromvergasung von Biomasse als Slurry

Info

Publication number: DE102007050895A1
Application number: DE102007050895A
Authority: DE
Inventors: Frank Hannemann; Thomas Dr. Metz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2009-04-30
Also published as: US20110041405A1; WO2009053203A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Flugstromvergasung von Biomasse vorgeschlagen, bei dem reine Biomasse zuerst gedörrt und dann gemahlen wird und sodann die gedörrte und gemahlene Biomasse mit einer Flüssigkeit als Slurry dem Vergasungsprozeß zugeführt wird. Durch die Kombination von Dörrung, Mahlen (Torrefaction) und Mischung mit einer Flüssigkeit - vorteilhafterweise Restprodukte aus nachgeschalteten Syntheseprozessen, aber auch anderen verfügbaren flüssigen Stoffen, - ist eine energetisch günstige Umsetzung gegeben.

Description

Der Anmeldungsgegenstand betrifft ein Verfahren zur Flugstromvergasung von Biomasse.
Die Einspeisung von (fester) Biomasse wie Holz, Stroh, Schilfgras, etc. in einen Flugstromvergaser ist nach dem Dichtstromförderverfahren aufgrund des hohen Trägergasstromes energetisch ungünstig und macht ein solches Verfahren in der Regel unwirtschaftlich.
Bisher gibt es keine Anwendungsfälle, bei welchen ausschließlich Biomasse in fester Form im Flugstromvergaser vergast wird. Lediglich Beimischung zu Kohle ist bekannt.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Flugstromvergasung von fester Biomasse anzugeben, das im Hinblick auf das Dichtstromförderverfahren energetisch günstiger ist.
Das Problem wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst Biomasse gedörrt (englisch: Torrefaction), anschließend mit relativ geringem Energieaufwand zu kleinen Partikeln gemahlen, dann mit einer Flüssigkeit vermischt und in den Flugstromvergaser gepumpt. Insbesondere bietet es sich bei Verfahren zur Erzeugung von synthetischen Kraftstoffen an, einen Teil des erzeugten Kraftstoffes oder anfallender, flüssiger Reststoffe wie z. B. Paraffine zu verwenden. Jedoch auch sonstige flüssige verfügbare Medien wie Wasser, Öle, Glycerin, Methanol, flüssiges CO2, etc. sind möglich. Durch das erfindungsgemäße Verfahren, das mit Torry Slurry Feed bezeichnet werden mag, wird die Flugstromvergasung von reiner Biomasse energetisch günstig ermöglicht.
Durch die Kombination von Dörrung, Mahlung (Torrefaction) und Mischung mit einer Flüssigkeit – idealer weise Restprodukte aus nachgeschalteten Syntheseprozessen, aber auch anderen verfügbaren flüssigen Stoffen – kann auch der Biomasse-Sektor für die Flugstromvergasung erschlossen werden, was bisher nicht oder nur in Kombination mit primär fossil gefeuerten Anlagen möglich war.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Anmeldungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Anmeldungsgegenstand wird im Folgenden als Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand einer Figur näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine prinzipielle Darstellung einer das erfindungsgemäße Verfahren realisierenden Einrichtung.
In einer ersten Stufe 1, die mit Biomass-Torrefaction bezeichnet sein mag, wird Biomasse 1.1, wie z. B. Holz, Stroh oder Schilfgras in einer Dörreinrichtung 1.2 gedörrt. Die gedörrte Biomasse wird einer Mühle 1.3 zugeführt, wo sie zu Partikeln gemahlen wird, die für die nachfolgende Slurry-Erzeugung geeignet sind. Die Partikel werden einer Mischeinrichtung 1.4 über einen ersten Zugang zugeführt, der über einen zweiten Zugang ein flüssiges Medium wie Wasser, Öle, Schweröl, Bioöl, Glycerin, Methanol, flüssiges CO2, Paraffin, Teer zugeführt wird. In der Mischeinrichtung wird die Biomasse mit dem flüssigen Medium zu einem Slurry gemischt.
Das Slurry wird einer zweiten Stufe 2, die mit Gasification bezeichnet sein mag, zugeführt, wo sie mittels einer Slurry-Pumpe 2.1 einem Flugstrom-Vergasungsreaktor 2.2 zusammen mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Oxidationsmittel O2 zugeführt wird. In dem Flugstrom-Vergasungsreaktor erfolgt in einer Flammenreaktion unter hohem Druck von bis zu 8 MPa und Temperaturen bis 1800 Grad Celsius eine Partialoxidation des zugeführten Slurry zu Rohgas 2.3, wobei das anfallende Ab fallprodukt 2.4 nach unten abgeführt wird. Das Rohgas wird in einer Rohgas-Reinigungseinrichtung 2.5 gereinigt.
Das gereinigte Rohgas wird einer dritten Stufe 3, die mit GasCleanUP/Synthesis bezeichnet sein mag, zugeführt, wo eine Synthese zu einem Produkt 4, wie z. B. Diesel, Benzin, Methanol, Dimethylether DME, Paraffin, Wasser, flüssiges CO2 oder Öl, erfolgt.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird über eine Rückführung 5 ein Bruchteil des Produkts 4 der Mischeinrichtung 1.4 als flüssiges Medium zugeführt.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung werden über eine Rückführung 5 Restprodukte aus nachgeschalteten Syntheseprozessen der Mischeinrichtung 1.4 als flüssiges Medium zugeführt.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird der Mischeinrichtung 1.4 zu einem Teil ein Bruchteil des rückgeführten Produkts 4, beziehungsweise Restprodukts und zum verbleibenden Teil ein der Anordnung von Außen zugeführtes Medium als flüssiges Medium zugeführt; hierbei können das rückgeführte (Rest-)Produkt und das von Außen zugeführte Medium unterschiedlich sein, beispielsweise kann das rückgeführte (Rest-)Produkt durch Dimethylether und das von Außen zugeführte Medium durch Glycerin gegeben sein.

Claims

Verfahren zur Flugstromvergasung von Biomasse demzufolge die Biomasse gedörrt wird, die Biomasse gemahlen wird, die gedörrte und gemahlene Biomasse mit einer Flüssigkeit als Slurry dem Vergasungsprozeß zugeführt wird.
Verfahren zur Flugstromvergasung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass als Flüssigkeit ein Bruchteil des im Vergasungsprozeß erzeugten, rückgeführten synthetischen Produktes (4) eingesetzt wird.
Verfahren zur Flugstromvergasung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass als Flüssigkeit ein in dem Vergasungsprozeß nachfolgenden Syntheseprozeß erzeugtes, rückgeführtes Restprodukt eingesetzt wird.
Verfahren zur Flugstromvergasung nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass als Flüssigkeit zu einem Teil das im Vergasungsprozeß erzeugte synthetische Produkt, beziehungsweise Restprodukt, und zum verbleibenden Teil ein von außen zugeführtes flüssiges Medium eingesetzt wird.
Verfahren zur Flugstromvergasung nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass als Flüssigkeit Wasser, Öle, Paraffin, Glycerin, Methanol oder flüssiges CO2 eingesetzt wird.
Verfahren zur Flugstromvergasung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass als Biomasse Holz, Rinde, Stroh, Schilfgras oder ein anderer nachwachsender Rohstoff eingesetzt wird.
Verfahren zur Flugstromvergasung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass als Biomasse eine beliebige Mischung von Holz, Rinde, Stroh, Schilfgras und anderer nachwachsender Rohstoffe eingesetzt werden.