BE1025408B1

BE1025408B1 - GASER AND PROCESS FOR GASKING CARBON-MATERIAL

Info

Publication number: BE1025408B1
Application number: BE2018/5108A
Authority: BE
Inventors: Lathauwer Bart De
Original assignee: B.A.T. Services Bvba
Priority date: 2017-02-23
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2019-02-18
Also published as: EP3366753B1; EP3366753A1; ES2768350T3; BE1025408A1; PL3366753T3

Abstract

Onderhavige uitvinding verschaft een methanisatiesysteem voor de omzetting van koolstofhoudend materiaal naar methaan en een proces voor de omzetting van koolstofhoudend materiaal naar methaan met gebruik van een dergelijk methanisatiesysteem.The present invention provides a methanation system for the conversion of carbonaceous material to methane and a process for the conversion of carbonaceous material to methane using such a methanation system.

Description

VERGASSER EN PROCES VOOR HET VERGASSEN VAN KOOLSTOFHOUDEND MATERIAALGASER AND PROCESS FOR GASKING CARBON-MATERIAL

GEBIED VAN DE UITVINDINGFIELD OF THE INVENTION

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een methanisatiesysteem dat geschikt is voor de omzetting van koolstofhoudend materiaal naar methaan en een proces voor de omzetting van koolstofhoudend materiaal naar methaan. Verder worden hierin geopenbaard een vergasser voor vergassing van koolstofhoudend materiaal voor de productie van syngas, een elektriciteit opwekkend systeem dat de vergasser omvat en een proces voor de vergassing van koolstofhoudend materiaal.The present invention relates to a methanation system suitable for the conversion of carbonaceous material to methane and a process for the conversion of carbonaceous material to methane. Further disclosed herein are a gasifier for gasification of carbonaceous material for the production of syngas, an electricity generating system comprising the gasifier and a process for gasification of carbonaceous material.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDINGBACKGROUND OF THE INVENTION

Vergassing van organisch materiaal is één van de meest effectieve manieren om energie uit biomassa en/of afvalmateriaal terug te winnen. Het vergassen van een hoeveelheid biomassa om een syngas dat een gasturbine kan voeden te produceren is bijvoorbeeld energie-efficiënter dan het verbranden van dezelfde hoeveelheid biomassa om stoom die een turbine aandrijft te genereren.Gasification of organic material is one of the most effective ways to recover energy from biomass and / or waste material. For example, gasifying an amount of biomass to produce a syngas that can feed a gas turbine is more energy efficient than burning the same amount of biomass to generate steam that drives a turbine.

Vergassing is de thermochemische omzetting van koolstofhoudend materiaal in een gasvormig product (dat wil zeggen synthesegas of syngas). Reacties vinden plaats bij verhoogde temperaturen (500-1400 °C) en een reeks drukken (van atmosferisch tot 33 bar). Het gebruikte vergassingsmedium kan lucht, zuivere zuurstof, stoom of een mengsel daarvan zijn. De belangrijkste syngasbestanddelen zijn H₂ en CO, met lagere concentraties van CO₂, H₂O, CH_4j hogere koolwaterstoffen en N₂. Verschillende soorten vergassers zijn momenteel beschikbaar voor vergassingsprocessen zoals vastebedvergassers, wervelbedreactoren en plasmavergassers.Gasification is the thermochemical conversion of carbonaceous material into a gaseous product (i.e., synthesis gas or syngas). Reactions take place at elevated temperatures (500-1400 ° C) and a series of pressures (from atmospheric to 33 bar). The gasification medium used can be air, pure oxygen, steam or a mixture thereof. The most important syngas components are H ₂ and CO, with lower concentrations of CO ₂ , H ₂ O, CH 4 _j higher hydrocarbons and N ₂ . Different types of gasifiers are currently available for gasification processes such as fixed bed gasifiers, fluidized bed reactors and plasma gasifiers.

Wervelbedvergassers omvatten een reactorbed dat gefluïdiseerd wordt door de inlaat van gassen zoals stoom en oxidatiemiddel. Grondstofdeeltjes worden gesuspendeerd in het bedmateriaal. Deze vergassers maken gebruik van terugmenging en mengen efficiënt binnenkomende toevoerdeeltjes met deeltjes die reeds vergassing ondergaan. Door de grondige menging in de vergasser wordt een constante temperatuur in het reactorbed aangehouden. Om fluïdisatie in stand te houden, wordt normaliter een grondstofmateriaal met kleine deeltjesgrootte (minder dan 6 mm) gebruikt.Fluidized bed gasifiers include a reactor bed that is fluidized through the inlet of gases such as steam and oxidizing agent. Raw material particles are suspended in the bed material. These gasifiers use back mixing and efficiently mix incoming feed particles with particles that are already undergoing gasification. Due to the thorough mixing in the gasifier, a constant temperature is maintained in the reactor bed. To maintain fluidization, a raw material with a small particle size (less than 6 mm) is normally used.

Plasmatoortsen zijn in de techniek bekend als een bron van thermische energie in vergassingsprocessen. Vooral electro-boogtoortsen worden gebruikt, maar deze hebben eenPlasma torches are known in the art as a source of thermal energy in gasification processes. Especially electric arc torches are used, but these have one

BE2018/5108 korte levensduur. Dit leidt tot hoge onderhoudskosten en aanzienlijke tijdsperioden dat de installatie niet werkt.BE2018 / 5108 short service life. This leads to high maintenance costs and considerable time periods that the installation does not work.

Er bestaan vergassingseenheden met plasmatoortsen. WO 2014/126895 beschrijft bijvoorbeeld een vergasser waarbij plasmatoortsen rond een katalytisch bed aangebracht zijn, die direct thermische energie in het katalytische bed overbrengen. Eén van de belangrijkste nadelen van dit soort vergassers is dat de levensduur van de katalysator bijzonder kort is omdat de katalysatordeeltjes door de plasmatoortsen tot extreme temperaturen verwarmd worden.There are gasification units with plasma torches. For example, WO 2014/126895 describes a gasifier in which plasma torches are arranged around a catalytic bed that directly transfer thermal energy into the catalytic bed. One of the major drawbacks of this type of gasifiers is that the catalyst life is particularly short because the catalyst particles are heated to extreme temperatures by the plasma torches.

SAMENVATNG VAN DE UITVINDINGSUMMARY OF THE INVENTION

De uitvinding beoogt ten minste enkele van de bovengenoemde problemen te overwinnen. Het is een doel van de uitvinding om een vergasser te verschaffen, in het bijzonder een vergasser als component van een methanisatiesysteem, en een vergassingsproces, in het bijzonder een vergassingsproces als stap van een werkwijze voor de omzetting van een koolstofhoudend materiaal naar methaan, dat zeer efficiënt is. Een ander doel van de uitvinding is om een schoner syngas te verschaffen, in hoofdzaak vrij van teer. De uitvinding heeft ook tot doel een syngas te verschaffen waarin de hoeveelheid H₂ en CO gereguleerd kan worden, bij voorkeur dichtbij een 3/1 verhouding. Een ander doel van de uitvinding is om een duurzame vergasser en een duurzaam proces, bij voorkeur met weinig onderhoud, te verschaffen.It is an object of the invention to overcome at least some of the above problems. It is an object of the invention to provide a gasifier, in particular a gasifier as a component of a methanation system, and a gasification process, in particular a gasification process as a step of a process for the conversion of a carbonaceous material to methane, which is very is efficient. Another object of the invention is to provide a cleaner syngas, substantially free of tar. It is also an object of the invention to provide a syngas in which the amount of H ₂ and CO can be regulated, preferably close to a 3/1 ratio. Another object of the invention is to provide a sustainable gasifier and a sustainable process, preferably with low maintenance.

In een ander aspect van de uitvinding is het een doel om een methanisatiesysteem te verschaffen dat zeer efficiënt is in het omzetten van koolstofhoudend materiaal naar methaan of aardgassubstituut. Het is een verder doel van de uitvinding om warmte te hergebruiken die vrijkomt tijdens deze omzetting. In een aspect heeft de uitvinding betrekking op een methanisatiesysteem (36) voor de omzetting van koolstofhoudend materiaal naar methaan, omvattende:In another aspect of the invention, it is an object to provide a methanation system that is highly efficient in converting carbonaceous material to methane or natural gas substitute. It is a further object of the invention to reuse heat released during this conversion. In one aspect, the invention relates to a methanation system (36) for the conversion of carbonaceous material to methane, comprising:

een vergasser (1) voor het vergassen van koolstofhoudend materiaal naar syngas, waarbij de vergasser ten minste gedeeltelijk met stoom gevoed wordt en het volgende omvat:a gasifier (1) for gasifying carbonaceous material to syngas, wherein the gasifier is at least partially supplied with steam and comprises the following:

- een inwendig volume (4) omvattende een bovenste gedeelte (5), een middengedeelte (6) en een onderste gedeelte (7), en eventueel een eerste verbindingsgedeelte (10) dat het bovenste gedeelte (5) en het middengedeelte (6) verbindt en/of een tweede verbindingsgedeelte (11) dat het middengedeelte (6) en het onderste gedeelte (7) verbindt, waarbij het bovenste gedeelte (5), middengedeelte (6) en onderste gedeelte (7) langs de lengterichting van de vergasser (1) aangebracht zijn, waarbij het bovenste gedeelte (5) bovenop het- an internal volume (4) comprising an upper part (5), a middle part (6) and a lower part (7), and optionally a first connecting part (10) connecting the upper part (5) and the middle part (6) and / or a second connecting portion (11) connecting the middle portion (6) and the lower portion (7), the upper portion (5), middle portion (6) and lower portion (7) along the longitudinal direction of the gasifier (1) ) are arranged, the upper part (5) on top of the

BE2018/5108 middengedeelte (6) geplaatst is dat bovenop het onderste gedeelte (7) geplaatst is;BE2018 / 5108 middle portion (6) is placed on top of the lower portion (7);

- één of meer inlaten (2) voor koolstofhoudend materiaal die geconfigureerd zijn om een toevoer van koolstofhoudend materiaal te ontvangen en die in fluïdumverbinding met het inwendige volume (4) staan;- one or more inlets (2) for carbonaceous material that are configured to receive a supply of carbonaceous material and that are in fluid communication with the internal volume (4);

- een bedmateriaal (9) in het middengedeelte (6) en/of het onderste gedeelte (7) en verbonden met ten minste één gasinlaat (12) om het bedmateriaal te fluid iseren;- a bed material (9) in the middle part (6) and / or the lower part (7) and connected to at least one gas inlet (12) to fluidize the bed material;

- een gasuitlaat (16), die in fluïdumverbinding met het bovenste gedeelte (5) van het inwendige volume (4) staat; en- a gas outlet (16) which is in fluid communication with the upper part (5) of the internal volume (4); and

- ten minste één plasmasysteem (8) dat in het bovenste gedeelte (5) geconfigureerd is zodat gas dat de vergasser (1) via de gasuitlaat (16) verlaat door een zone gaat die door het ten minste ene plasmasysteem (8) verwarmd wordt;- at least one plasma system (8) configured in the upper part (5) so that gas leaving the gasifier (1) through the gas outlet (16) passes through a zone that is heated by the at least one plasma system (8);

een eerste koeleenheid (18, 29), omvattende een heetgasinlaat (19) en een koudgasuitlaat (20), waarbij de heetgasinlaat (19) in fluïdumverbinding met de gasuitlaat (16) van de vergasser (1) staat;a first cooling unit (18, 29) comprising a hot gas inlet (19) and a cold gas outlet (20), the hot gas inlet (19) being in fluid communication with the gas outlet (16) of the gasifier (1);

een methanisatie-eenheid (21), die geschikt is om ruw methaan uit syngas te produceren, omvattende een syngasinlaat (22) en een ruwmethaanuitlaat (23), waarbij de syngasinlaat (22) in fluïdumverbinding met de koudgasuitlaat (20) van de eerste koeleenheid (18) staat;a methanization unit (21) suitable for producing raw methane from syngas, comprising a syngas inlet (22) and a raw methane outlet (23), wherein the syngas inlet (22) is in fluid communication with the cold gas outlet (20) of the first cooling unit (18);

een tweede koeleenheid (24, 28), omvattende een heetmethaaninlaat (25) en een koudmethaanuitlaat (26), waarbij de heetmethaaninlaat (25) in fluïdumverbinding met de ruwmethaanuitlaat (23) van de methanisatie-eenheid (21) staat;a second cooling unit (24, 28) comprising a hot methane inlet (25) and a cold methane outlet (26), the hot methane inlet (25) being in fluid communication with the raw methane outlet (23) of the methanization unit (21);

waarbij de eerste koeleenheid en de tweede koeleenheid onafhankelijk een economisator, een verdamper en/of een superverhitter voor stoomproductie voor de vergasser omvatten.wherein the first cooling unit and the second cooling unit independently comprise an economizer, an evaporator and / or a superheater for steam production for the gasifier.

De vergasser en het vergassingsproces die/dat hierin beschreven worden produceren op een zeer efficiënte wijze hoge opbrengsten van een relatief schoon syngas, omdat ruw syngas dat in het wervelbed en/of via plasmavergassing van het koolstofhoudende materiaal geproduceerd wordt door een door het ten minste ene plasmasysteem verwarmde zone moet gaan voordat het de vergasser verlaat, waar teerbestanddelen aan thermisch kraken onderworpen worden en resterend koolstofhoudend materiaal verder vergast wordt. Dit resulteert in hogere omzettingsopbrengsten van het koolstofhoudende materiaal in syngas en schoner syngas door vernietiging van teerbestanddelen en verwijdering van stofdeeltjes.The gasifier and the gasification process described herein produce high yields of a relatively clean syngas in a highly efficient manner, because raw syngas produced in the fluidized bed and / or via plasma gasification of the carbonaceous material by a by the at least one Heated plasma system must go before it leaves the gasifier, where tar components are subjected to thermal cracking and residual carbonaceous material is further gasified. This results in higher conversion yields of the carbonaceous material into syngas and cleaner syngas through destruction of tar components and removal of dust particles.

Het ontwerp van het methanisatiesysteem volgens de uitvinding is zodanig dat de warmte, die vrijkomt bij afkoeling van het syngas vóór de methanisatiereactie en/of bij afkoeling vanThe design of the methanation system according to the invention is such that the heat that is released upon cooling of the syngas before the methanization reaction and / or upon cooling of

BE2018/5108 het ruwe methaan om water te condenseren en af te scheiden, efficiënt opnieuw gebruikt wordt voor het genereren van stoom dat nodig is voor de vergasser.BE2018 / 5108 the raw methane to condense and separate water, is efficiently reused to generate the steam required for the gasifier.

De onderhavige uitvinding zal nu verder worden beschreven. In de volgende passages worden verschillende aspecten van de uitvinding in meer detail gedefinieerd. Elk aspect dat zo wordt gedefinieerd kan gecombineerd worden met elk ander aspect of andere aspecten, tenzij het tegendeel duidelijk aangegeven wordt. In het bijzonder kan elk kenmerk waarvan aangegeven wordt dat dit de voorkeur heeft of voordelig is gecombineerd worden met elk ander kenmerk of kenmerken waarvan aangegeven wordt dat deze de voorkeur hebben of voordelig zijn.The present invention will now be further described. In the following passages, various aspects of the invention are defined in more detail. Every aspect that is defined in this way can be combined with any other aspect or other aspects, unless the contrary is clearly indicated. In particular, any feature that is indicated to be preferred or advantageous may be combined with any other feature or features that are indicated to be preferred or advantageous.

BESCHRIJVING VAN DE FIGURENDESCRIPTION OF THE FIGURES

Figuur 1 toont een schematisch aanzicht van een vergasser zoals hierin beschreven.Figure 1 shows a schematic view of a gasifier as described herein.

Figuur 2 toont een schematisch aanzicht van een alternatieve vergasser zoals hierin beschreven.Figure 2 shows a schematic view of an alternative gasifier as described herein.

Figuur 3 toont een schematisch aanzicht van een methanisatiesysteem volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.Figure 3 shows a schematic view of a methanation system according to an embodiment of the invention.

UITGEBREIDE BESCHRIJVING VANDE UITVINDINGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Voordat de onderhavige in de uitvinding gebruikte werkwijze beschreven wordt, dient het begrepen te worden dat deze uitvinding niet beperkt is tot specifiek beschreven vergassers, methanisatiesystemen, elektriciteit opwekkende systemen en processen, aangezien dergelijke vergassers, methanisatiesystemen, elektriciteit opwekkende systemen en processen uiteraard kunnen variëren. Het dient ook begrepen te worden dat de hierin gebruikte terminologie niet beperkend bedoeld is, aangezien de reikwijdte van de onderhavige uitvinding alleen door de bijgevoegde conclusies zal worden beperkt.Before describing the present method used in the invention, it is to be understood that this invention is not limited to specifically described gasifiers, methanization systems, electricity generating systems and processes, since such gasifiers, methanation systems, electricity generating systems and processes may of course vary. It is also to be understood that the terminology used herein is not intended to be limiting, since the scope of the present invention will be limited only by the appended claims.

Bij het beschrijven van de vergassers, methanisatiesystemen, elektriciteit opwekkende systemen en processen van de uitvinding, moeten de gebruikte termen worden geconstrueerd in overeenstemming met de volgende definities, tenzij een context anders voorschrijft.In describing the gasifiers, methanation systems, electricity generating systems, and processes of the invention, the terms used must be constructed in accordance with the following definitions, unless a context requires otherwise.

Zoals hierin gebruikt, omvatten de enkelvoudsvormen een en de zowel enkelvoudige als meervoudige referenties, tenzij de context duidelijk anders voorschrijft. Bij wijze van voorbeeld betekent een vergasser één vergasser of meer dan één vergasser.As used herein, the singular forms include one and both the single and the multiple references, unless the context clearly dictates otherwise. For example, a gasifier means one gasifier or more than one gasifier.

De termen omvattende en omvat zoals hierin gebruikt zijn synoniem met inclusief, bevattende of bevat, en zijn inclusief of niet-uitsluitend en sluiten geen extra, niet5The terms comprising and including as used herein are synonymous with inclusive, containing or containing, and are inclusive or non-exclusive and do not include additional, not 5

BE2018/5108 opgenomen leden, elementen of werkwijzestappen uit. De termen omvattende en omvat omvatten ook de term bestaande uit.BE2018 / 5108 included members, elements or process steps. The terms comprising and including also include the term consisting of.

Het noemen van numerieke bereiken door eindpunten omvat alle gehele getallen en, waar van toepassing, fracties die binnen dit bereik vallen (bijvoorbeeld 1 tot 5 kan 1, 2, 3, 4 omvatten wanneer verwezen wordt naar bijvoorbeeld een aantal elementen, en kan ook 1,5, 2, 2,75 en 3,80 omvatten wanneer verwezen wordt naar bijvoorbeeld metingen). Het noemen van eindpunten omvat ook de eindpuntwaarden zelf (bijvoorbeeld van 1 ,.0 tot 5,0 omvat zowel 1,0 als 5,0). Elk numeriek bereik dat hierin wordt genoemd is bedoeld om alle subbereiken te omvatten die daarin zijn opgenomen.Naming numeric ranges by end points includes all integers and, where applicable, fractions that fall within this range (for example, 1 to 5 may include 1, 2, 3, 4 when referring to, for example, a number of elements, and may also be 1 , 5, 2, 2.75 and 3.80 when referring to measurements, for example). The naming of endpoints also includes the endpoint values themselves (for example from 1, .0 to 5.0 includes both 1.0 and 5.0). Each numeric range mentioned herein is intended to include all sub-ranges included therein.

Verwijzing door deze specificatie heen naar één uitvoeringsvorm of een uitvoeringsvorm betekent dat een in samenhang met de uitvoeringsvorm beschreven specifiek kenmerk, specifieke structuur of eigenschap omvat is in ten minste één uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. Aldus verwijzen de verschijningen van de frases in één uitvoeringsvorm of in een uitvoeringsvorm op verschillende plaatsen door deze specificatie heen niet noodzakelijkerwijs allemaal naar dezelfde uitvoeringsvorm, maar kunnen dat wel doen. Verder kunnen de specifieke kenmerken, structuren of eigenschappen op elke geschikte manier worden gecombineerd, zoals duidelijk zal zijn voor een deskundige in dit vakgebied, in één of meer uitvoeringsvormen. Hoewel verder sommige hierin beschreven uitvoeringsvormen enige maar niet andere kenmerken die in andere uitvoeringsvormen opgenomen zijn omvatten, worden combinaties van kenmerken van verschillende uitvoeringsvormen geacht binnen de reikwijdte van de uitvinding te liggen, en vormen ze verschillende uitvoeringsvormen, zoals door deskundigen op dit gebied zou worden begrepen. Bijvoorbeeld kan in de volgende conclusies en verklaringen elk van de uitvoeringsvormen in elke combinatie gebruikt worden.Reference throughout this specification to one embodiment or an embodiment means that a specific feature, specific structure or feature described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment of the present invention. Thus, the appearances of the phrases in one embodiment or in an embodiment at different locations throughout this specification do not necessarily all refer to the same embodiment, but can do so. Furthermore, the specific features, structures or properties can be combined in any suitable manner, as will be apparent to one skilled in the art, in one or more embodiments. Furthermore, while some embodiments described herein include some but not other features included in other embodiments, combinations of features of different embodiments are considered to be within the scope of the invention, and constitute different embodiments, as would be appreciated by those skilled in the art. understood. For example, in the following claims and explanations, any of the embodiments may be used in any combination.

Tenzij anderszins gedefinieerd hebben alle uitdrukkingen die gebruikt worden bij het openbaren van de uitvinding, inclusief technische en wetenschappelijke termen, de betekenis zoals algemeen door een deskundige op het gebied waartoe deze uitvinding behoort wordt begrepen. Door middel van verdere leidraad zijn definities voor de in de beschrijving gebruikte termen opgenomen om de leer van de onderhavige uitvinding beter te waarderen.Unless otherwise defined, all terms used to disclose the invention, including technical and scientific terms, have the meaning as generally understood by one skilled in the art to which this invention belongs. By way of further guidance, definitions for the terms used in the specification have been included to better appreciate the teachings of the present invention.

De term vergasser verwijst naar een systeem dat een koolstofhoudend materiaal in een gas kan veranderen, in het bijzonder een syngas. Het systeem kan in één eenheid worden gehuisvest of kan een reeks subeenheden zijn die met buizen en leidingen met elkaar verbonden zijn.The term gasifier refers to a system that can turn a carbonaceous material into a gas, in particular a syngas. The system can be housed in one unit or can be a series of subunits that are connected to each other with tubes and pipes.

BE2018/5108 De term koolstofhoudend materiaal verwijst naar een materiaal dat rijk is aan koolstof. Het koolstofhoudende materiaal kan elke vorm hebben, zoals vloeibare en/of vaste vorm. Bij voorkeur wordt het koolstofhoudende materiaal dat in de uitvinding gebruikt wordt gekozen uit de lijst omvattende afval, biomassa zoals dierlijk afval en plantaardige materialen, olie, geraffineerde olie, ruwe olie, steenkool of cokes. Met meer voorkeur is het koolstofhoudende materiaal afval of biomassa, met de meeste voorkeur biomassa.BE2018 / 5108 The term carbonaceous material refers to a material that is rich in carbon. The carbonaceous material can be in any form, such as liquid and / or solid form. Preferably the carbonaceous material used in the invention is selected from the list comprising waste, biomass such as animal waste and vegetable materials, oil, refined oil, crude oil, coal or coke. More preferably, the carbonaceous material is waste or biomass, most preferably biomass.

De term bedmateriaal verwijst naar een mengsel van deeltjes dat een reactiebed vormt.The term bed material refers to a mixture of particles that forms a reaction bed.

De term doorsnede kan verwijzen naar de kruising tussen het inwendige volume en een vlak loodrecht op de lengterichting van de vergasser.The term cross-section can refer to the intersection between the internal volume and a plane perpendicular to the longitudinal direction of the gasifier.

In de context van de onderhavige uitvinding verwijst de term ruw syngas naar het syngas dat geproduceerd wordt door vergassing van een koolstofhoudend materiaal in een wervelbed en/of door plasmavergassing van een koolstofhoudend materiaal. Typisch wordt het koolstofhoudende materiaal in deze reacties niet volledig vergast, waarbij resterend koolstofhoudend materiaal in het ruwe syngas achterblijft. Het ruwe syngas kan verder verontreinigingen omvatten, zoals teerbestanddelen, maar ook anorganisch materiaal, bedmateriaal en/of katalysator.In the context of the present invention, the term crude syngas refers to the syngas produced by gasification of a carbonaceous material in a fluidized bed and / or by plasma gasification of a carbonaceous material. Typically, the carbonaceous material is not fully gasified in these reactions, with residual carbonaceous material remaining in the crude syngas. The crude syngas may further comprise impurities, such as tar components, but also inorganic material, bed material and / or catalyst.

Met zuiveren of reinigen van ruw syngas wordt hierin het verder omzetten van resterend koolstofhoudend materiaal in syngas, de vernietiging van teerbestanddelen en/of de verwijdering van deeltjesvormig materiaal of stof bedoeld.Purifying or cleaning crude syngas is herein understood to mean the further conversion of residual carbonaceous material into syngas, the destruction of tar components and / or the removal of particulate material or dust.

De term teer verwijst naar elke component anders dan syngas die tijdens vergassing uit het koolstofhoudende materiaal vrijkomt. Teer kan lichte organische verbindingen omvatten zoals methyleen en ethyleen maar ook aromatische verbindingen zoals benzeen, xyleen en antraceen.The term tar refers to any component other than syngas that is released from the carbonaceous material during gasification. Tar can include light organic compounds such as methylene and ethylene but also aromatic compounds such as benzene, xylene and anthracene.

De term koolresidu verwijst naar het deel van de toevoer van koolstofhoudend materiaal dat niet vergast kan worden. Wanneer het koolstofhoudende materiaal van een biologische bron afgeleid is, is de term bio-koolresidu geschikt.The term carbon residue refers to the part of the supply of carbonaceous material that cannot be gasified. When the carbonaceous material is derived from a biological source, the term bio-carbon residue is suitable.

Een eerste aspect heeft betrekking op een vergasser omvattende:A first aspect relates to a gasifier comprising:

een inwendig volume omvattende een bovenste gedeelte, een middengedeelte en een onderste gedeelte, en eventueel een eerste verbindingsgedeelte dat het bovenste gedeelte en het middengedeelte verbindt en/of een tweede verbindingsgedeelte dat het middengedeelte en het onderste gedeelte verbindt; een inlaat voor koolstofhoudend materiaal, die geconfigureerd is om een toevoer van koolstofhoudend materiaal te ontvangen en die in fluïdumverbinding met het inwendige volume staat;an internal volume comprising an upper part, a middle part and a lower part, and optionally a first connecting part connecting the upper part and the middle part and / or a second connecting part connecting the middle part and the lower part; an inlet for carbonaceous material that is configured to receive a supply of carbonaceous material and that is in fluid communication with the internal volume;

BE2018/5108 een bedmateriaal, dat in het middengedeelte en/of onderste gedeelte geconfigureerd is en met ten minste één gasinlaat verbonden is om het bed te fluïdiseren;BE2018 / 5108 a bed material that is configured in the middle section and / or bottom section and is connected to at least one gas inlet to fluidize the bed;

een gasuitlaat, die in fluïdumverbinding met het bovenste gedeelte staat, ten minste één plasmasysteem in het bovenste gedeelte, waarbij het ten minste ene plasmasysteem zodanig geconfigureerd is dat het gas, in het bijzonder het syngas, dat de vergasser via de gasuitlaat verlaat, door een zone gaat die door het ten minste ene plasmasysteem verwarmd wordt, bij voorkeur door de plasmavlam.a gas outlet in fluid communication with the upper portion, at least one plasma system in the upper portion, wherein the at least one plasma system is configured such that the gas, in particular the syngas, leaves the gasifier through the gas outlet through a zone that is heated by the at least one plasma system, preferably by the plasma flame.

Het bovenste gedeelte kan functioneren als een zone voor vergassing/thermisch kraken om het ruwe syngas te zuiveren, het middengedeelte kan functioneren als een houder voor het wervelbed, en het onderste gedeelte kan functioneren als een verzamelaar van koolresidu. Wanneer er niet genoeg koolresidu aanwezig is om het onderste gedeelte te vullen, kan dit onderste gedeelte ook een deel van het wervelbed bevatten.The upper portion can function as a gasification / thermal cracking zone to purify the crude syngas, the middle portion can function as a fluid bed holder, and the lower portion can function as a coal residue collector. If there is not enough carbon residue to fill the lower part, this lower part can also contain part of the fluidised bed.

Aldus kan een vergasser zoals hierin beschreven het volgende omvatten:Thus, a gasifier as described herein may comprise the following:

een inwendig volume;an internal volume;

een inlaat voor koolstofhoudend materiaal voor het ontvangen van een toevoer van koolstofhoudend materiaal, waarbij de inlaat in fluïdumverbinding met het inwendige volume staat;an inlet for carbonaceous material for receiving a supply of carbonaceous material, the inlet being in fluid communication with the internal volume;

een bedmateriaal in het inwendige volume en verbonden met ten minste één gasinlaat om het bedmateriaal te fluïdiseren, waarbij het bedmateriaal in het inwendige volume gepositioneerd is om het koolstofhoudende materiaal te ontvangen dat aan het inwendige volume via de inlaat voor koolstofhoudend materiaal toegevoerd wordt;a bed material in the internal volume and connected to at least one gas inlet to fluidize the bed material, the bed material being positioned in the internal volume to receive the carbonaceous material supplied to the internal volume via the carbonaceous material inlet;

een (syn)gasuitlaat om het mogelijk te maken dat het in het inwendige volume geproduceerde (syn)gas de vergasser verlaat, waarbij de (syn)gasuitlaat in fluïdumverbinding met het inwendige volume staat;a (syn) gas outlet to enable the (syn) gas produced in the internal volume to leave the gasifier, the (syn) gas outlet being in fluid communication with the internal volume;

ten minste één plasmasysteem in het inwendige volume, waarbij het ten minste ene plasmasysteem zodanig geconfigureerd is dat het gas, in het bijzonder het syngas, dat de vergasser via de gasuitlaat verlaat, door een zone gaat die door het ten minste ene plasmasysteem verwarmd wordt, bij voorkeur door de plasmavlam(men).at least one plasma system in the internal volume, the at least one plasma system being configured such that the gas, in particular the syngas, leaving the gasifier through the gas outlet, passes through a zone that is heated by the at least one plasma system, preferably by the plasma flame (s).

In uitvoeringsvormen bevindt het bedmateriaal zich in het inwendige volume van de vergasser tussen de ten minste ene gasinlaat om het bedmateriaal te fluïdiseren en het ten minste ene plasmasysteem.In embodiments, the bed material is located in the inner volume of the gasifier between the at least one gas inlet to fluidize the bed material and the at least one plasma system.

BE2018/5108 De inlaat van koolstofhoudend materiaal kan zodanig gepositioneerd worden dat het koolstofhoudende materiaal het inwendige volume tussen het ten minste ene plasmasysteem en het wervelbedmateriaal binnengaat.BE2018 / 5108 The inlet of carbonaceous material can be positioned such that the carbonaceous material enters the internal volume between the at least one plasma system and the fluid bed material.

Bij voorkeur is de vergasser in de vorm van een cycloon of trechtervormig met de bredere opening bij het bovenste gedeelte. In uitvoeringsvormen heeft het onderste gedeelte een kleinere doorsnede dan het middengedeelte en heeft het middengedeelte een kleinere doorsnede dan het bovenste gedeelte.Preferably the gasifier is in the form of a cyclone or funnel-shaped with the wider opening at the upper portion. In embodiments, the lower portion has a smaller cross-section than the middle portion and the middle portion has a smaller cross-section than the upper portion.

In een uitvoeringsvorm varieert de doorsnede van het middengedeelte langs de lengterichting van de vergasser binnen een bereik van 20%, bij voorkeur binnen een bereik van 10%, met meer voorkeur binnen een bereik van 5%, met nog meer voorkeur binnen een bereik van 2%, en is met de meeste voorkeur een constante waarde. Dit heeft het voordeel dat in dit middengedeelte een stabiel wervelbed gegenereerd kan worden. Inderdaad wordt, indien de vorm die een wervelbed bevat te conisch is, het wervelbed verstoord en ontstaan hotspots.In one embodiment, the cross-section of the central portion along the longitudinal direction of the gasifier varies within a range of 20%, preferably within a range of 10%, more preferably within a range of 5%, even more preferably within a range of 2 %, and is most preferably a constant value. This has the advantage that a stable fluidized bed can be generated in this middle section. Indeed, if the shape containing a fluidized bed is too conical, the fluidized bed is disturbed and hotspots are created.

In uitvoeringsvormen is een eerste verbindingsgedeelte aanwezig, dat het bovenste gedeelte en het middengedeelte verbindt, en/of een tweede verbindingsgedeelte, dat het middengedeelte en het onderste gedeelte verbindt. Bij voorkeur kan het eerste verbindingsgedeelte en/of het tweede verbindingsgedeelte een frustoconisch verbindingsgedeelte zijn. Dit heeft het voordeel dat het bovenste gedeelte, middengedeelte en/of onderste gedeelte buisvormig of van buizen kan zijn, terwijl de frustoconische verbindingsgedeeltes ervoor zorgen dat vaste deeltjes gemakkelijk van het inwendige oppervlak van de vergasser kunnen afrollen. Dit vereenvoudigt de constructie van de vergasser.In embodiments, a first connecting portion is provided, which connects the upper portion and the middle portion, and / or a second connecting portion, which connects the middle portion and the lower portion. Preferably, the first connecting portion and / or the second connecting portion can be a frustoconic connecting portion. This has the advantage that the upper part, middle part and / or lower part can be tubular or tube-shaped, while the frustoconic connecting parts ensure that solid particles can easily roll off the inner surface of the gasifier. This simplifies the gasifier construction.

Bij voorkeur zijn het bovenste gedeelte, middengedeelte en onderste gedeelte langs de lengterichting van de vergasser aangebracht, waarbij het bovenste gedeelte bovenop het middengedeelte geplaatst is dat bovenop het onderste gedeelte geplaatst is, en dit bij voorkeur wanneer de vergasser in werkomstandigheden geconfigureerd is.The upper part, middle part and lower part are preferably arranged along the longitudinal direction of the gasifier, the upper part being placed on top of the middle part placed on top of the lower part, and this preferably when the gasifier is configured in working conditions.

Een dergelijke vergasser zoals hierin beschreven heeft het voordeel dat de ten minste ene plasmavlam boven het wervelbed gegenereerd wordt. Op deze manier wordt een zone gecreëerd met een overeenkomstige hoge temperatuur boven het wervelbed. Teer dat in het ruwe syngas dat in het wervelbed geproduceerd wordt aanwezig is zal thermisch kraken ondergaan als gevolg van de hoge temperatuur in de zone. Ook resterend koolstofhoudend materiaal dat in het ruwe syngas aanwezig is wordt verder in de zone vergast, hetgeen resulteert in een efficiëntere vergassing van het koolstofhoudende materiaal en veel minder vaste deeltjes in de zone van het bovenste gedeelte boven de plasmavlam. Vandaar dat veelSuch a gasifier as described herein has the advantage that the at least one plasma flame is generated above the fluidized bed. In this way a zone is created with a correspondingly high temperature above the fluidized bed. Tar that is present in the raw syngas produced in the fluidized bed will undergo thermal cracking due to the high temperature in the zone. Residual carbonaceous material present in the raw syngas is also gasified further into the zone, resulting in a more efficient gasification of the carbonaceous material and much fewer solid particles in the zone of the upper portion above the plasma flame. That is why a lot

BE2018/5108 minder vaste deeltjes en teer de gasuitlaat bereiken, hetgeen resulteert in schoner syngas. Bovendien wordt een syngas in het plasmasysteem geproduceerd dat rijk is aan H₂ en CO.BE2018 / 5108 fewer solid particles and tar reach the gas outlet, resulting in cleaner syngas. In addition, a syngas is produced in the plasma system that is rich in H ₂ and CO.

In uitvoeringsvormen zijn ten minste 2, bij voorkeur ten minste 3 en met meer voorkeur ten minste 4 plasmasystemen in het bovenste gedeelte en/of in het eerste verbindingsgedeelte aangebracht. Deze 2 of meer plasmasystemen kunnen in een cirkel volgens de contouren van het inwendige volume aangebracht worden. Deze 2 of meer plasmasystemen kunnen ook op verschillende niveaus aangebracht worden.In embodiments, at least 2, preferably at least 3 and more preferably at least 4 plasma systems are provided in the upper portion and / or in the first connecting portion. These 2 or more plasma systems can be arranged in a circle according to the contours of the internal volume. These 2 or more plasma systems can also be applied at different levels.

In een uitvoeringsvorm is het ten minste ene plasmasysteem, zoals de twee of meer plasmasystemen, onder een scherpe hoek met de lengterichting van de vergasser georiënteerd, en dit met de plasma-vlamuitlaat wijzend naar het middengedeelte of het onderste gedeelte.In one embodiment, the at least one plasma system, such as the two or more plasma systems, is oriented at an acute angle with the longitudinal direction of the gasifier, and this with the plasma flame outlet pointing towards the middle portion or the lower portion.

In sommige uitvoeringsvormen omvat het inwendige volume, in het bijzonder het bovenste gedeelte van het inwendige volume, een vernauwing bij of nabij het ten minste ene plasmasysteem. Bij voorkeur verlaagt de vernauwing de binnendiameter van het inwendige volume, in het bijzonder van het bovenste gedeelte van het inwendige volume, bij of nabij het ten minste ene plasmasysteem met ten minste 10% tot ten hoogste 80%, meer bij voorkeur ten minste 20% tot ten hoogste 70%, met nog meer voorkeur ten minste 30% tot ten hoogste 60% en met de meeste voorkeur ten minste 40% tot ten hoogste 50%. Deze vernauwing dwingt het geproduceerde syngas om door of in dichte nabijheid van de plasmavlammen te passeren, waardoor een verder thermisch kraken en een reductie van teer geïnduceerd wordt.In some embodiments, the internal volume, in particular the upper portion of the internal volume, comprises a restriction at or near the at least one plasma system. Preferably, the restriction reduces the inner diameter of the inner volume, in particular of the upper portion of the inner volume, at or near the at least one plasma system by at least 10% to at most 80%, more preferably at least 20% up to at most 70%, even more preferably at least 30% to at most 60% and most preferably at least 40% to at most 50%. This narrowing forces the syngas produced to pass through or in close proximity to the plasma flames, thereby inducing further thermal cracking and a reduction of tar.

In een voorkeursuitvoeringsvorm is het plasmasysteem een door microgolven geïnduceerd plasmasysteem, waarbij een microgolfgenerator een elektromagnetisch veld produceert waardoor een gasmengsel gevoerd wordt, waardoor het gas geïoniseerd wordt en plasma gegenereerd wordt. Dit heeft het voordeel dat een stabiel plasma geproduceerd wordt, dat een grote hoeveelheid energie naar het inwendige volume en het koolstofhoudende materiaal kan overbrengen. De duurzaamheid van een door microgolven geïnduceerd plasmasysteem is aanzienlijk hoger dan bij andere plasmasystemen, zoals elektroboogplasmasystemen. Dit maakt de gehele vergasser robuust en onderhoudsarm.In a preferred embodiment, the plasma system is a microwave-induced plasma system, wherein a microwave generator produces an electromagnetic field through which a gas mixture is passed through which the gas is ionized and plasma is generated. This has the advantage that a stable plasma is produced that can transfer a large amount of energy to the internal volume and the carbonaceous material. The durability of a microwave-induced plasma system is considerably higher than with other plasma systems, such as electro-arc plasma systems. This makes the entire gasifier robust and low in maintenance.

Bij voorkeur omvat het ten minste ene plasmasysteem een gasinlaat om de plasmagassen te ontvangen. Bij voorkeur worden deze plasmagassen gekozen uit de lijst omvattende stoom, lucht, zuurstofgas, lucht verrijkt met zuurstofgas, kooldioxide of mengsels daarvan, met meer voorkeur gekozen uit de lijst omvattende stoom, lucht, zuurstofgas, lucht verrijkt met zuurstofgas of mengsels daarvan en met de meeste voorkeur is het plasmagas stoom.Preferably, the at least one plasma system comprises a gas inlet to receive the plasma gases. These plasma gases are preferably selected from the list comprising steam, air, oxygen gas, air enriched with oxygen gas, carbon dioxide or mixtures thereof, more preferably selected from the list comprising steam, air, oxygen gas, air enriched with oxygen gas or mixtures thereof and with the most preferably the plasma gas is steam.

BE2018/5108 In een voorkeursuitvoeringsvorm staat de inlaat voor koolstofhoudend materiaal in fluïdumverbinding met het bovenste gedeelte, middengedeelte en/of het eerste verbindingsgedeelte van de vergasser, bij voorkeur in fluïdumverbinding met het bovenste gedeelte en/of eerste verbindingsgedeelte, meer bij voorkeur in fluïdumverbinding met het bovenste gedeelte. Ook wordt bij voorkeur het koolstofhoudende materiaal ingebracht in de nabijheid van het ten minste ene plasmasysteem, zodanig dat de door de plasmavlam veroorzaakte verhoogde temperatuur ten minste gedeeltelijk het vers toegevoegde koolstofhoudende materiaal kan vergassen voordat dit het wervelbed ingaat. De inlaat van koolstofhoudend materiaal kan dus zo worden gepositioneerd dat het koolstofhoudende materiaal het inwendige volume binnengaat in de nabijheid van, en bij voorkeur boven, het ten minste ene plasmasysteem. Op deze manier kunnen grotere deeltjes koolstofhoudend materiaal aan de vergasser toegevoegd worden dan met conventionele vergassers. In bepaalde uitvoeringsvormen omvat het koolstofhoudende materiaal deeltjes met een diameter tot 10 cm, zoals tot 9, 8, 7 of 6 cm, bij voorkeur tot 5 cm, zoals tot 4,5, 4,0, 3,5 of 3,0 cm.BE2018 / 5108 In a preferred embodiment the inlet for carbonaceous material is in fluid communication with the upper part, middle part and / or the first connecting part of the gasifier, preferably in fluid connection with the upper part and / or first connecting part, more preferably in fluid connection with the upper part. Also preferably the carbonaceous material is introduced in the vicinity of the at least one plasma system, such that the elevated temperature caused by the plasma flame can at least partially gasify the freshly added carbonaceous material before it enters the fluidized bed. The inlet of carbonaceous material can thus be positioned such that the carbonaceous material enters the internal volume in the vicinity of, and preferably above, the at least one plasma system. In this way larger particles of carbonaceous material can be added to the gasifier than with conventional gasifiers. In certain embodiments, the carbonaceous material comprises particles with a diameter of up to 10 cm, such as up to 9, 8, 7 or 6 cm, preferably up to 5 cm, such as up to 4.5, 4.0, 3.5 or 3.0 cm .

In een uitvoeringsvorm omvat de inlaat voor koolstofhoudend materiaal een onder druk staande gasinlaat, die bij voorkeur geconfigureerd is om het koolstofhoudende materiaal in het inwendige volume te kunnen voortstuwen. Door het koolstofhoudende materiaal voort te stuwen, kan het materiaal naar een bepaald gebied in de vergasser gericht worden, zoals het hete gebied in de nabijheid van, zoals net boven of net onder de plasmavlam, of zelfs in de plasmavlam. Dit resulteert in een efficiënte eerste vergassing, zodat het koolstofhoudende materiaal vrijwel direct ten minste een deel van zijn massa verliest. Wanneer de vergassing onder de plasmavlam uitgevoerd wordt, is een extra voordeel dat het gevormde teer door de zone moet passeren die verwarmd wordt door de ten minste één plasmavlam voordat het de vergasser verlaat, zodat het teer zelf een thermisch kraken ondergaat, hetgeen leidt tot schonere syngassen boven de plasmavlam.In one embodiment, the carbonaceous material inlet comprises a pressurized gas inlet, which is preferably configured to be able to propel the carbonaceous material into the internal volume. By propelling the carbonaceous material, the material can be directed to a certain area in the gasifier, such as the hot area in the vicinity of, such as just above or just below the plasma flame, or even in the plasma flame. This results in an efficient first gasification, so that the carbonaceous material almost immediately loses at least a part of its mass. When the gasification is carried out under the plasma flame, an additional advantage is that the tar formed must pass through the zone that is heated by the at least one plasma flame before it leaves the gasifier, so that the tar itself undergoes thermal cracking, which leads to cleaner syngas above the plasma flame.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de hierin beschreven vergasser verder ten minste één filter dat ten minste gedeeltelijk de gasuitlaat afdekt. Met meer voorkeur wordt de gasuitlaat volledig door één of meer filters afgedekt, op een manier dat gassen, in het bijzonder syngas, door het filter kunnen passeren voordat ze de vergasser verlaten en grotere deeltjes die aanwezig zijn in het syngas, waaronder teerbestanddelen, door het filter vastgehouden worden. Het ten minste ene filter heeft aldus een verder reinigend effect, door verder vaste deeltjes en teerdeeltjes uit het syngas te verwijderen. Op deze manier is het syngas klaar voor verder gebruik zonder de noodzaak van stroomafwaartse zuiveringsinrichtingen en/of gaswassers, en vindt minder of in hoofdzaak geen teerafzetting stroomafwaarts van de vergasser plaats.In a preferred embodiment, the gasifier described herein further comprises at least one filter that at least partially covers the gas outlet. More preferably, the gas outlet is completely covered by one or more filters in such a way that gases, in particular syngas, can pass through the filter before they leave the gasifier and larger particles present in the syngas, including tar components, by the filter being held. The at least one filter thus has a further cleaning effect by further removing solid particles and tar particles from the syngas. In this way the syngas is ready for further use without the need for downstream purifiers and / or gas washers, and less or substantially no tar deposition takes place downstream of the gasifier.

BE2018/5108 Het ten minste ene filter is bij voorkeur geconfigureerd in het inwendige volume van de vergasser, bij voorkeur in het bovenste gedeelte van het inwendige volume, met meer voorkeur stroomafwaarts (waarbij stroomafwaarts gedefinieerd wordt door de gasstroom door de vergasser) van het ten minste ene plasmasysteem. Hierdoor kunnen deeltjes die door het filter worden vastgehouden terugvallen in het inwendige volume, waarbij deze door de door de ten minste één plasmavlam verwarmde zone gaan voordat ze het bedmateriaal binnengaan, zodat ze verder vergast worden, hetgeen bijdraagt aan een hogere opbrengst.BE2018 / 5108 The at least one filter is preferably configured in the internal volume of the gasifier, preferably in the upper portion of the internal volume, more preferably downstream (wherein downstream is defined by the gas flow through the gasifier) of the at least one plasma system. This allows particles retained by the filter to fall back into the internal volume, passing through the zone heated by the at least one plasma flame before entering the bed material, so that they are further gasified, which contributes to a higher yield.

Het ten minste ene filter kan een keramisch filter zijn, met meer voorkeur een keramisch kaarsenfilter. Het ten minste ene filter kan een katalytisch filter zijn, dat wil zeggen een filter dat een katalysator omvat. Het katalytische materiaal kan een ijzerkatalysator of nikkelkatalysator zijn, bij voorkeur een nikkel-calciumkatalysator, een ijzer/olivinekatalysator of een op MgO-AI₂O₃ gedragen nikkelkatalysator. De katalysator is in staat om ten minste een deel van het materiaal dat door het filter wordt vastgehouden ten minste gedeeltelijk te vergassen. Vergassing van dit vastgehouden materiaal resulteert in een hogere opbrengst en vermindert de verstopping van de filters, waardoor het onderhoud en de uitvaltijd van de vergasser verder worden beperkt. Met voordeel zijn de katalytische reacties die op het filter optreden endotherm, zodat gassen die door het filter gaan afgekoeld worden door de katalytische reacties. Dit heeft het voordeel dat stroomafwaarts van de vergasser minder hete gassen hoeven te worden gehanteerd.The at least one filter can be a ceramic filter, more preferably a ceramic candle filter. The at least one filter can be a catalytic filter, that is, a filter comprising a catalyst. The catalytic material can be an iron catalyst or nickel catalyst, preferably a nickel-calcium catalyst, an iron / olivine catalyst or a nickel catalyst supported on MgO-Al ₂ O ₃ . The catalyst is capable of at least partially gasifying at least a portion of the material retained by the filter. Gasification of this retained material results in a higher yield and reduces blockage of the filters, further limiting the maintenance and down time of the gasifier. Advantageously, the catalytic reactions occurring on the filter are endothermic, so that gases passing through the filter are cooled by the catalytic reactions. This has the advantage that fewer hot gases need to be handled downstream of the gasifier.

De hierin beschreven vergasser omvat verder een bedmateriaal in het inwendige volume, in het bijzonder in het middengedeelte en/of het onderste gedeelte. Het hoofddoel van de aanwezigheid van het bedmateriaal is warmteopslag en warmteoverdracht tussen de deeltjes die vergassing ondergaan. Op deze manier worden grote temperatuurpieken vermeden en kan een vrijwel uniforme temperatuurverdeling worden waargenomenThe gasifier described herein further comprises a bed material in the internal volume, in particular in the middle portion and / or the lower portion. The main purpose of the presence of the bed material is heat storage and heat transfer between the particles that undergo gasification. In this way large temperature peaks are avoided and an almost uniform temperature distribution can be observed

In een voorkeursuitvoeringsvorm is het bedmateriaal verbonden met ten minste één gasinlaat, bij voorkeur ten minste één stoominlaat en ten minste één inlaat voor lucht, zuurstofgas, lucht verrijkt met zuurstofgas of kooldioxide of mengsels daarvan. De ten minste ene stoominlaat functioneert bij voorkeur als primaire gasinlaat om het wervelbed te creëren, en de ten minste ene inlaat voor lucht, zuurstofgas, lucht verrijkt met zuurstofgas of kooldioxide of mengsels daarvan als secundaire gasinlaat om de gewenste temperatuur in het wervelbed te handhaven. Door de verhouding van stoom tot andere gassen die aan het wervelbed toegevoegd worden te variëren, kan de samenstelling van het geproduceerde syngas beïnvloed worden. Bij voorkeur wordt de verhouding van stoom tot andere gassen gereguleerd om te verzekeren dat de molaire verhouding van H₂/CO in het syngas van 2/1 tot 4/1 is, met meer voorkeur van 2,2/1 tot 3,8/1, met meer voorkeur 2,4/1 tot 3,6/1, met nogIn a preferred embodiment the bed material is connected to at least one gas inlet, preferably at least one steam inlet and at least one inlet for air, oxygen gas, air enriched with oxygen gas or carbon dioxide or mixtures thereof. The at least one steam inlet preferably functions as a primary gas inlet to create the fluidized bed, and the at least one inlet for air, oxygen gas, air enriched with oxygen gas or carbon dioxide or mixtures thereof as a secondary gas inlet to maintain the desired temperature in the fluidized bed. By varying the ratio of steam to other gases added to the fluidized bed, the composition of the syngas produced can be influenced. Preferably the ratio of steam to other gases is regulated to ensure that the molar ratio of H ₂ / CO in the syngas is from 2/1 to 4/1, more preferably from 2.2 / 1 to 3.8 / 1, more preferably 2.4 / 1 to 3.6 / 1, with still more

BE2018/5108 meer voorkeur 2,6/1 tot 3,4/1, nog meer bij voorkeur van 2,8/1 tot 3,2/1 en met de meeste voorkeur van 2,9/1 tot 3,1/1, zoals 3,0/1.BE2018 / 5108 more preferably 2.6 / 1 to 3.4 / 1, even more preferably from 2.8 / 1 to 3.2 / 1 and most preferably from 2.9 / 1 to 3.1 / 1 , such as 3.0 / 1.

Bij voorkeur staat de ten minste ene gasinlaat in fluïdumverbinding met het middengedeelte, het tweede verbindingsgedeelte of het onderste gedeelte, meer bij voorkeur met het middengedeelte of het tweede verbindingsgedeelte. Ook wordt bij voorkeur de stoominlaat lager in de vergasser geplaatst dan de inlaat voor lucht, zuurstofgas, lucht verrijkt met zuurstofgas of kooldioxide of mengsels daarvan. De ten minste ene gasinlaat is bij voorkeur zodanig geconfigureerd dat het bedmateriaal gesuspendeerd of gefluïdiseerd wordt na toevoeging van gassen door de ten minste ene gasinlaat. Warmteoverdracht is optimaal in een wervelbed en een intens contact is aanwezig tussen het koolstofhoudende materiaal en het gas of de stoom dat/die door de ten minste ene gasinlaat aan de vergasser wordt toegevoegd.Preferably, the at least one gas inlet is in fluid communication with the center section, the second connection section or the bottom section, more preferably with the center section or the second connection section. The steam inlet is also preferably placed lower in the gasifier than the inlet for air, oxygen gas, air enriched with oxygen gas or carbon dioxide or mixtures thereof. The at least one gas inlet is preferably configured such that the bed material is suspended or fluidized after addition of gases through the at least one gas inlet. Heat transfer is optimal in a fluidized bed and there is intense contact between the carbon-containing material and the gas or steam that is added to the gasifier through the at least one gas inlet.

In bepaalde uitvoeringsvormen is het bedmateriaal inert, dat wil zeggen het heeft geen invloed op het vergassingsproces. Een niet-beperkend voorbeeld van een inert bedmateriaal is kwartszand. In andere uitvoeringsvormen kan het bedmateriaal katalytische deeltjes omvatten. Het bedmateriaal kan bijvoorbeeld deeltjes omvatten die een op metaal gebaseerde katalysator omvatten, bij voorkeur een op ijzer gebaseerde katalysator of een op nikkel gebaseerde katalysator, met meer voorkeur is het katalysatornikkel gedispergeerd op aluminiumoxide (Ai₂0₃) of een ijzer-olivinekatalysator, bij voorkeur een ijzer-olivinekatalysator met een ijzergehalte van 5 tot 45 gewichts%, met meer voorkeur van 7 tot 35 gewichts%, met nog meer voorkeur van 10 tot 25 gewichts%, met de meeste voorkeur 20 gewichts%. Deze katalytische deeltjes versnellen het vergassingsproces aanzienlijk. De aanwezigheid van de katalysatordeeltjes beïnvloedt ook de samenstelling van het geproduceerde syngas, bijvoorbeeld wordt minder kooldioxide gegenereerd en worden gereduceerde hoeveelheden methaan en teer gegenereerd bij gebruik van katalytische deeltjes. De op ijzer gebaseerde katalysatoren hebben het bijkomende voordeel dat deze als milieuveilig worden beschouwd en derhalve kunnen zij in het koolresidu of bio-koolresidu worden achtergelaten. In nog andere uitvoeringsvormen omvat het bedmateriaal een mengsel van inerte deeltjes en katalytische deeltjes.In certain embodiments, the bed material is inert, that is, it does not affect the gasification process. A non-limiting example of an inert bed material is quartz sand. In other embodiments, the bed material may comprise catalytic particles. The bed material may comprise, for example, particles comprising a metal-based catalyst, preferably an iron-based catalyst or a nickel-based catalyst, more preferably the catalyst nickel is dispersed on alumina (Al ₂ O ₃ ) or an iron-olivine catalyst, at preferably an iron-olivine catalyst with an iron content of 5 to 45% by weight, more preferably of 7 to 35% by weight, even more preferably of 10 to 25% by weight, most preferably 20% by weight. These catalytic particles considerably speed up the gasification process. The presence of the catalyst particles also affects the composition of the syngas produced, for example, less carbon dioxide is generated and reduced amounts of methane and tar are generated when using catalytic particles. The iron-based catalysts have the additional advantage that they are considered environmentally safe and therefore they can be left in the coal residue or biocarbon residue. In still other embodiments, the bed material comprises a mixture of inert particles and catalytic particles.

In bepaalde uitvoeringsvormen worden sorptiemiddelen voor de verwijdering van zware metalen, alkali en/of zuur gas aan het inwendige volume of aan het wervelbed toegevoegd. Bij voorkeur worden de sorptiemiddelen in een bed geplaatst, bij voorkeur een vast bed in het inwendige volume. Bij voorkeur worden de sorptiemiddelen gekozen uit de lijst van bauxiet, kaoliniet, zeoliet, kalk, slakkalk, op Ba gebaseerde sorptiemiddelen, aluminosilicaat of mengsels daarvan.In certain embodiments, sorbents for the removal of heavy metals, alkali and / or acid gas are added to the internal volume or to the fluidized bed. The sorbents are preferably placed in a bed, preferably a fixed bed in the internal volume. Preferably, the sorbents are selected from the list of bauxite, kaolinite, zeolite, lime, slag lime, Ba-based sorbents, aluminosilicate, or mixtures thereof.

BE2018/5108 In uitvoeringsvormen ligt de gemiddelde temperatuur van het wervelbed tussen 400 °C en 1000 °C, bij voorkeur tussen 500 °C en 900 °C, met meer voorkeur tussen 600 °C en 875 °C, met nog meer voorkeur tussen 700 °C en 850 °C. °C en met de meeste voorkeur tussen 750 °C en 825 °C.BE2018 / 5108 In embodiments, the average temperature of the fluidised bed is between 400 ° C and 1000 ° C, preferably between 500 ° C and 900 ° C, more preferably between 600 ° C and 875 ° C, even more preferably between 700 ° C and 850 ° C. ° C and most preferably between 750 ° C and 825 ° C.

In een voorkeursuitvoeringsvorm is het bedmateriaal verbonden met een koolresidu-uitlaat in het onderste gedeelte. Via deze koolresidu-uitlaat kunnen koolresidu, maar ook nietgereageerd en/of zwaar koolstofhoudend materiaal en bedmateriaal uit de vergasser verwijderd worden, bij voorkeur zonder de vergasser te hoeven uitschakelen. Wanneer koolstofhoudend materiaal afkomstig van een biologische bron gebruikt wordt, verlaat biokoolresidu de vergasser. Dit bio-koolresidu kan in landbouwtoepassingen gebruikt worden.In a preferred embodiment, the bed material is connected to a carbon residue outlet in the lower portion. Via this carbon residue outlet, coal residue, but also unreacted and / or heavy carbonaceous material and bed material can be removed from the gasifier, preferably without having to switch off the gasifier. When carbonaceous material from a biological source is used, biocarbon residue leaves the gasifier. This bio-coal residue can be used in agricultural applications.

De specificatie heeft ook betrekking op een methanisatiesysteem voor de omzetting van koolstofhoudend materiaal in methaan, omvattende:The specification also relates to a methanation system for the conversion of carbonaceous material to methane, comprising:

een vergasser, geschikt voor het vergassen van koolstofhoudend materiaal naar syngas, waarbij de vergasser ten minste gedeeltelijk met stoom gevoed wordt, en waarbij de vergasser een syngasuitlaat omvat;a gasifier, suitable for gasifying carbonaceous material to syngas, wherein the gasifier is at least partially supplied with steam, and wherein the gasifier comprises a syngas outlet;

een eerste koeleenheid, omvattende een heetgasinlaat en een koudgasuitlaat, waarbij de heetgasinlaat in fluïdumverbinding met de syngasuitlaat van de vergasser staat;a first cooling unit comprising a hot gas inlet and a cold gas outlet, the hot gas inlet being in fluid communication with the gasifier syngas outlet;

een methanisatie-eenheid, geschikt om ruw methaan uit syngas te produceren, omvattende een syngasinlaat en een ruwmethaanuitlaat, waarbij de syngasinlaat in fluïdumverbinding met de koudgasuitlaat van de eerste koeleenheid staat;a methanization unit suitable for producing raw methane from syngas, comprising a syngas inlet and a raw methane outlet, the syngas inlet being in fluid communication with the cold gas outlet of the first cooling unit;

een tweede koeleenheid, omvattende een heetmethaaninlaat en een koudmethaanuitlaat, waarbij de heetmethaaninlaat in fluïdumverbinding met de ruwmethaanuitlaat van de methanisatie-eenheid staat;a second cooling unit comprising a hot methane inlet and a cold methane outlet, the hot methane inlet being in fluid communication with the raw methane outlet of the methanation unit;

waarbij de eerste koeleenheid en de tweede koeleenheid een economisator, verdamper en/of superverhitter voor stoomproductie voor de vergasser omvatten.wherein the first cooling unit and the second cooling unit comprise an economizer, evaporator and / or superheater for steam production for the gasifier.

De term methanisatiesysteem verwijst naar een systeem dat een koolstofhoudend materiaal kan omzetten in methaangas of een gas dat rijk is aan methaan, bij voorkeur een gas dat meer dan 50 volume% methaan omvat, met meer voorkeur een gas dat meer dan 75 volume% methaan omvat, en met de meeste voorkeur een gas dat meer dan 90 volume% methaan omvat. In het geval dat biomassa als koolstofhoudend materiaal gebruikt wordt, is de term bio-methanisatie geschikt. Het geproduceerde methaan wordt dan bio-methaan genoemd. Andere vaak gebruikte termen om naar methaangas te verwijzen dat geproduceerd wordt in plaats van te worden gedolven, is substituut-aardgas of synthetisch aardgas of SNG.The term methanation system refers to a system capable of converting a carbonaceous material into methane gas or a gas rich in methane, preferably a gas comprising more than 50 volume% methane, more preferably a gas comprising more than 75 volume% methane , and most preferably a gas comprising more than 90 volume% methane. In the case that biomass is used as a carbonaceous material, the term bio-methanization is suitable. The methane produced is then called bio-methane. Other commonly used terms to refer to methane gas that is produced instead of being mined is substitute natural gas or synthetic natural gas or SNG.

BE2018/5108 De term methanisatie-eenheid verwijst naar een eenheid die syngas, in het bijzonder waterstof en koolstofoxiden, bij voorkeur koolmonoxide, in methaan en water kan omzetten.BE2018 / 5108 The term methanation unit refers to a unit that can convert syngas, in particular hydrogen and carbon oxides, preferably carbon monoxide, into methane and water.

In voorkeursuitvoeringsvormen is de methanisatie-eenheid een wervelbed-methanisator. Wervelbed-methanisatoren omvatten een reactorbed dat gefluïdiseerd wordt door de inlaat van gassen zoals stoom en oxidatiemiddel. Dienovereenkomstig omvatten wervelbedmethanisatoren typisch een inwendig volume omvattende een bedmateriaal, en ten minste een gasinlaat die in fluïdumverbinding met het inwendig volume staat en in fluïdumverbinding met het bedmateriaal staat. In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de methanisatie-eenheid een katalysatorbed, bij voorkeur een wervel-katalysatorbed. Het katalysatorbed kan katalytische deeltjes op ijzerbasis of op nikkelbasis omvatten. Omdat de omzetting van syngas naar methaan exotherm is, zorgt het wervelbed voor een goede warmteoverdracht en warmtetransport, waarbij hotspots vermeden worden die de eenheid of de katalysator zouden kunnen beschadigen. Een goede afvoer van de warmte zal ook de conversiereactie thermodynamisch begunstigen. Bij voorkeur wordt het wervelbed in een gedeelte van de methanisatie-eenheid gehouden dat wordt gekoeld, met meer voorkeur watergekoeld.In preferred embodiments, the methanization unit is a fluid bed methanizer. Fluidized bed methanizers include a reactor bed that is fluidized through the inlet of gases such as steam and oxidizing agent. Accordingly, fluidized bed methodizers typically include an internal volume comprising a bed material, and at least one gas inlet that is in fluid communication with the inner volume and in fluid communication with the bed material. In a preferred embodiment, the methanation unit comprises a catalyst bed, preferably a vortex catalyst bed. The catalyst bed can comprise iron-based or nickel-based catalytic particles. Because the conversion of syngas to methane is exothermic, the fluidized bed ensures good heat transfer and heat transfer, avoiding hot spots that could damage the unit or the catalyst. Proper heat dissipation will also thermodynamically favor the conversion reaction. Preferably, the fluidized bed is held in a portion of the methanation unit that is cooled, more preferably water-cooled.

Het methaan dat in het methanisatiesysteem gegenereerd wordt kan in het aardgasnetwerk geïnjecteerd worden, of het kan gebruikt worden voor het produceren van elektriciteit, of opgeslagen worden voor later gebruik (bijvoorbeeld gecomprimeerd bio-methaan voor bijvoorbeeld voertuigen).The methane generated in the methanation system can be injected into the natural gas network, or it can be used to produce electricity, or stored for later use (e.g., compressed bio-methane for vehicles, for example).

De eerste koeleenheid in het hierin beschreven methanisatiesysteem koelt het syngas af dat de vergasser verlaat voordat het de methanisatie-eenheid binnengaat. De optimale temperatuur voor de methanisatiereactie is lager dan de temperatuur van het syngas dat de vergasser verlaat en methanisatie is een exotherme reactie. Vandaar dat, zonder koelen van het gas dat de methanisatie-eenheid binnenkomt, de temperatuur in de methanisatieeenheid te extreem zou zijn voor de katalysator en de bouwmaterialen van de methanisatieeenheid zelf. In voorkeursuitvoeringsvormen wordt de warmte die vrijkomt uit de gasstroom in deze eerste koeleenheid gebruikt voor stoomproductie. Dienovereenkomstig is in uitvoeringsvormen de eerste koeleenheid een economisator, een verdamper en/of een superverhitter.The first cooling unit in the methanation system described herein cools the syngas leaving the gasifier before it enters the methanation unit. The optimum temperature for the methanation reaction is lower than the temperature of the syngas leaving the gasifier and methanization is an exothermic reaction. Hence, without cooling the gas entering the methanization unit, the temperature in the methanization unit would be too extreme for the catalyst and building materials of the methanization unit itself. In preferred embodiments, the heat released from the gas stream in this first cooling unit is used for steam production. Accordingly, in embodiments, the first cooling unit is an economizer, an evaporator, and / or a super heater.

De tweede koeleenheid in het hierin beschreven methanisatiesysteem kan dienen als een waterafscheider, die het water uit het effluent van de methanisatie-eenheid verwijdert om een relatief droog methaangas te produceren dat verder gebruikt kan worden. Dienovereenkomstig omvat in uitvoeringsvormen de tweede koeleenheid een condensor, bij voorkeur een condenserende economisator of een condenserende verdamper. In voorkeursuitvoeringsvormen wordt de warmte die deze tweede koeleenheid uit de gasstroomThe second cooling unit in the methanization system described herein can serve as a water separator, which removes the water from the effluent of the methanization unit to produce a relatively dry methane gas that can be used further. Accordingly, in embodiments, the second cooling unit comprises a condenser, preferably a condensing economizer or a condensing evaporator. In preferred embodiments, the heat is removed from this gas stream from this second cooling unit

BE2018/5108 extraheert gebruikt bij de productie van stoom. Dienovereenkomstig is in uitvoeringsvormen de tweede koeleenheid een economisator, een verdamper en/of een superverhitter.BE2018 / 5108 extracts used in the production of steam. Accordingly, in embodiments, the second cooling unit is an economizer, an evaporator, and / or a super heater.

De term economisator zoals hierin gebruikt verwijst naar een warmte-uitwisselingsinrichting die fluïda, zoals water, opwarmt tot maar normaal niet voorbij het kookpunt van dat fluïdum.The term economizer as used herein refers to a heat exchange device that heats fluids, such as water, to but not normally beyond the boiling point of that fluid.

De term verdamper zoals hierin gebruikt verwijst naar een warmte-uitwisselingsinrichting waarbij de warmte gebruikt wordt om een fluïdum zoals water in een gasvormige toestand zoals waterdamp om te zetten.The term evaporator as used herein refers to a heat exchange device where the heat is used to convert a fluid such as water to a gaseous state such as water vapor.

De term superverhitter zoals hierin gebruikt verwijst naar een warmte-uitwisselingsinrichting die stoom verwarmt tot temperaturen boven 100 °C.The term superheater as used herein refers to a heat exchange device that heats steam to temperatures above 100 ° C.

In uitvoeringsvormen omvat de tweede koeleenheid een economisator en verdamper voor stoomproductie. In uitvoeringsvormen omvat de eerste koeleenheid een verdamper en een superverhitter voor stoomproductie. In uitvoeringsvormen omvat de eerste koeleenheid een verdamper en een superverhitter voor stoomproductie en omvat de tweede koeleenheid een verdamper en een superverhitter voor stoomproductie. In uitvoeringsvormen omvat de eerste koeleenheid een verdamper en een superverhitter voor stoomproductie en omvat de tweede koeleenheid een verdamper en een economisator voor stoomproductie.In embodiments, the second cooling unit comprises an economizer and evaporator for steam production. In embodiments, the first cooling unit comprises an evaporator and a super heater for steam production. In embodiments, the first cooling unit comprises an evaporator and a superheater for steam production and the second cooling unit comprises an evaporator and a superheater for steam production. In embodiments, the first cooling unit comprises an evaporator and a superheater for steam production and the second cooling unit comprises an evaporator and an economizer for steam production.

In uitvoeringsvormen waarbij de warmte die wordt afgegeven in de eerste en/of tweede koeleenheden gebruikt wordt om stoom te produceren, wordt de energie-efficiëntie van het gehele methanisatiesysteem geoptimaliseerd, aangezien de noodzakelijke koeling gebruikt wordt om stoom te produceren die voor andere doeleinden gebruikt kan worden. In voorkeursuitvoeringsvormen wordt de stoom, in het bijzonder de oververhitte stoom, ten minste gedeeltelijk gebruikt om de vergasser van het methanisatiesysteem te voeden, in het bijzonder een wervelbed en/of een plasmasysteem van de vergasser.In embodiments where the heat released in the first and / or second cooling units is used to produce steam, the energy efficiency of the entire methanation system is optimized, since the necessary cooling is used to produce steam that can be used for other purposes turn into. In preferred embodiments, the steam, in particular the superheated steam, is used at least in part to feed the gasifier of the methanation system, in particular a fluidized bed and / or a plasma system of the gasifier.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de tweede koeleenheid een condensor, geschikt om ten minste gedeeltelijk water van het ruwe methaan dat de methanisatie-eenheid verlaat af te scheiden. In uitvoeringsvormen omvat de tweede koeleenheid een condenserende economisator of een condenserende verdamper. In uitvoeringsvormen wordt het afgescheiden water teruggevoerd in het methanisatiesysteem als koelvloeistof of warmteoverdrachtsmedium en in stoom omgezet door het door de economisator, de verdamper en/of de superverhitter te leiden. In uitvoeringsvormen staat de wateruitlaat van de condensor in fluïdumverbinding met de inlaat van warmteoverdrachtsmedium van de tweede koeleenheid en/of van de eerste koeleenheid. De wateruitlaat van de condensor verzamelt het water dat van het ruwe methaan afgescheiden is. In specifieke uitvoeringsvormen wordt het afgescheiden water als koelvloeistof of warmteoverdrachtsmedium in de condensor gevoerd en in stoom getransformeerd door hetIn a preferred embodiment, the second cooling unit comprises a condenser adapted to at least partially separate water from the crude methane exiting the methanization unit. In embodiments, the second cooling unit comprises a condensing economizer or a condensing evaporator. In embodiments, the separated water is returned to the methanation system as a coolant or heat transfer medium and converted to steam by passing it through the economizer, the evaporator and / or the super heater. In embodiments, the water outlet of the condenser is in fluid communication with the inlet of heat transfer medium from the second cooling unit and / or from the first cooling unit. The water outlet of the condenser collects the water separated from the crude methane. In specific embodiments, the separated water is introduced into the condenser as coolant or heat transfer medium and transformed into steam by the

BE2018/5108 door de economisator, de verdamper en/of de superverhitter te leiden. In specifieke uitvoeringsvormen staat de wateruitlaat van de condensor in fluïdumverbinding met de inlaat van het warmteoverdrachtsmedium van de condensor.BE2018 / 5108 by leading the economizer, the evaporator and / or the super heater. In specific embodiments, the water outlet of the condenser is in fluid communication with the inlet of the heat transfer medium of the condenser.

Bij voorkeur omvat de tweede koeleenheid van het hierin beschreven methanisatiesysteem één of meer van de economisator, verdamper en superverhitter, met meer voorkeur een economisator en een verdamper. Bij voorkeur omvat de eerste koeleenheid van het hierin beschreven methanisatiesysteem één of meer van de economisator, verdamper en superverhitter, met meer voorkeur een verdamper en een superverhitter. Er kan een extra waterkoeler geplaatst worden om het afgescheiden water dat de tweede koeleenheid verlaat af te koelen alvorens het de tweede koeleenheid als koelvloeistof ingaat. Derhalve kan het methanisatiesysteem zoals hierin beschreven verder een koeler omvatten die gepositioneerd is tussen de wateruitlaat van de condensor en de inlaat van het warmteoverdrachtsmedium van de tweede koeleenheid en/of de eerste koeleenheid, of tussen de wateruitlaat van de condensor en de inlaat van het warmteoverdrachtsmedium van de condensor.Preferably, the second cooling unit of the methanation system described herein comprises one or more of the economizer, evaporator and superheater, more preferably an economizer and an evaporator. Preferably, the first cooling unit of the methanation system described herein comprises one or more of the economizer, evaporator and superheater, more preferably an evaporator and a superheater. An additional water cooler can be placed to cool the separated water leaving the second cooling unit before it enters the second cooling unit as a coolant. Therefore, the methanation system as described herein may further comprise a cooler positioned between the water outlet of the condenser and the inlet of the heat transfer medium of the second cooling unit and / or the first cooling unit, or between the water outlet of the condenser and the inlet of the heat transfer medium of the condenser.

In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt een stoomtrommel tussen de superverhitter en de één of meer verdampers geplaatst.In a preferred embodiment, a steam drum is placed between the superheater and the one or more evaporators.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van het methanisatiesysteem is de vergasser een vergasser volgens een uitvoeringsvorm van het eerste aspect van de uitvinding.In a preferred embodiment of the methanation system, the gasifier is a gasifier according to an embodiment of the first aspect of the invention.

In sommige uitvoeringsvormen kunnen de volgende kenmerken van de methanisatieeenheid van stroomafwaarts naar stroomopwaarts aangebracht worden, waarbij stroomafwaarts en stroomopwaarts gedefinieerd worden door de gasstroom door het methanisatiesysteem: een wervel-reactorbed van de vergasser (9); ten minste één plasmasysteem (8); eventueel een filter van de vergasser (17); een eerste verdamper (29); een superverhitter (18); een wervelbed-methanisator (21); eventueel een filter van de methanisatie-eenheid (31); een tweede verdamper (28); een condensor (24).In some embodiments, the following features of the methanation unit may be provided from downstream to upstream, with downstream and upstream defined by the gas flow through the methanization system: a vortex reactor bed of the gasifier (9); at least one plasma system (8); optionally a filter from the gasifier (17); a first evaporator (29); a super heater (18); a fluid bed methanizer (21); optionally a filter of the methanation unit (31); a second evaporator (28); a condenser (24).

Het voordeel van het hierin beschreven methanisatiesysteem is de hoge energie-efficiëntie ervan, zoals elders hierin beschreven. Een verder voordeel is dat stoom tijdens de vergassing van koolstofhoudend materiaal in de vergasser verbruikt wordt, maar waterdamp/stoom tijdens de methanisatiestap in de methanisatie-eenheid gegenereerd wordt, hetgeen resulteert in een systeem waarbij slechts een kleine hoeveelheid water aan de methanisatiesysteem hoeft te worden toegevoegd om de hoeveelheid water in het systeem te handhaven.The advantage of the methanation system described herein is its high energy efficiency, as described elsewhere herein. A further advantage is that steam is consumed in the gasifier during the gasification of carbonaceous material, but water vapor / steam is generated in the methanization unit during the methanation step, resulting in a system where only a small amount of water needs to be added to the methanization system added to maintain the amount of water in the system.

In een derde aspect wordt een elektriciteit opwekkend systeem verschaft, omvattende een vergasser volgens een uitvoeringsvorm van het eerste aspect van de uitvinding, waarbij de gasuitlaat in fluïdumverbinding staat met een gasturbine of een gasmotor die elektrischIn a third aspect an electricity generating system is provided, comprising a gasifier according to an embodiment of the first aspect of the invention, wherein the gas outlet is in fluid communication with a gas turbine or a gas engine that is electrically

BE2018/5108 vermogen produceert. Wanneer biomaterialen als koolstofhoudend materiaal gebruikt worden, wordt groene stroom geproduceerd.BE2018 / 5108. When biomaterials are used as carbonaceous material, green electricity is produced.

In bepaalde uitvoeringsvormen omvat het elektriciteit opwekkende systeem verder een warmteterugwinningsstoomgenerator. De warmte in de uitlaatgassen van de gasmotor of gasturbine kan in de afvalwarmteterugwinningsstoomgenerator (HRSG) teruggewonnen worden en extra elektrisch vermogen kan uit de Rankine-cyclus die deze stoom gebruikt geproduceerd worden. Volgens deze uitvoeringsvorm, dat wil zeggen gasmotor/gasturbine + HRSG + stoomturbine, kan de totale elektrische efficiëntie verdubbeld worden in vergelijking met de elektrische efficiëntie die verkregen wordt uit de conventionele enkele Rankinecyclus. Bij voorkeur is er een koeleenheid stroomafwaarts van de vergasser maar vóór de gasturbine of gasmotor geplaatst.In certain embodiments, the electricity generating system further comprises a heat recovery steam generator. The heat in the exhaust gases from the gas engine or gas turbine can be recovered in the waste heat recovery steam generator (HRSG) and additional electrical power can be produced from the Rankine cycle that uses this steam. According to this embodiment, i.e. gas engine / gas turbine + HRSG + steam turbine, the total electrical efficiency can be doubled compared to the electrical efficiency obtained from the conventional single Rankine cycle. Preferably, a cooling unit is placed downstream of the gasifier but in front of the gas turbine or gas engine.

In een vierde aspect heeft de uitvinding betrekking op een proces voor de vergassing van koolstofhoudend materiaal, dat de stappen omvat van:In a fourth aspect, the invention relates to a process for gasifying carbonaceous material, comprising the steps of:

a) het toevoeren van koolstofhoudend materiaal aan een vergasser via een inlaat voor koolstofhoudend materiaal van de vergasser;a) supplying carbonaceous material to a gasifier via an inlet for carbonaceous material from the gasifier;

b) het eventueel leiden van het koolstofhoudende materiaal door een door een plasmasysteem verwarmde zone, waardoor het koolstofhoudende materiaal gedeeltelijk tot een ruw syngas vergast wordt voordat dit het wervelbed ingaat;b) optionally passing the carbonaceous material through a zone heated by a plasma system, whereby the carbonaceous material is partially gasified into a crude syngas before it enters the fluidized bed;

c) het vergassen van het koolstofhoudende materiaal in een wervelbed in de vergasser, waardoor een ruw syngas geproduceerd wordt;c) gasifying the carbonaceous material in a fluidized bed in the gasifier, thereby producing a crude syngas;

d) het leiden van het in stappen b) en c) geproduceerde ruwe syngas door een door ten minste één plasmasysteem verwarmde zone om het ruwe syngas ten minste gedeeltelijk te zuiveren;d) passing the crude syngas produced in steps b) and c) through a zone heated by at least one plasma system to at least partially purify the crude syngas;

e) het afvoeren van het in stap d) geproduceerde gezuiverde syngas uit de vergasser via een gasuitlaat.e) discharging the purified syngas produced in step d) from the gasifier through a gas outlet.

In de hierin beschreven processen passeert ruw syngas, dat tijdens de vergassing van koolstofhoudend materiaal in het wervelbed en/of door plasmavergassing van koolstofhoudend materiaal gegenereerd wordt, een gebied dat door ten minste één plasmatoorts verwarmd wordt. Het passeren door dit gebied met verhoogde temperatuur zal thermisch kraken van teerbestanddelen in het onbewerkte syngas en verdere vergassing van resterend koolstofhoudend materiaal veroorzaken. Dit resulteert in een hogere efficiëntie in syngasproductie en in een schoner syngas dat op het punt staat de vergasser te verlaten.In the processes described herein, crude syngas, which is generated during the gasification of carbonaceous material in the fluidized bed and / or by plasma gasification of carbonaceous material, passes through an area that is heated by at least one plasma torch. Passing through this elevated temperature region will cause thermal cracking of tar components in the raw syngas and further gasification of residual carbonaceous material. This results in a higher efficiency in syngas production and in a cleaner syngas that is about to leave the gasifier.

Het plasmasysteem dat bij het proces gebruikt wordt, kan een door microgolven geïnduceerd plasmasysteem zijn zoals elders hierin beschreven is.The plasma system used in the process may be a microwave-induced plasma system as described elsewhere herein.

BE2018/5108 In verdere uitvoeringsvormen wordt het in stap d) geproduceerde (gedeeltelijk) gezuiverde syngas door een filter geleid voordat het uit de vergasser afgevoerd wordt om het syngas verder te zuiveren. Bij voorkeur is het filter een katalytisch filter zoals elders hierin beschreven is.BE2018 / 5108 In further embodiments, the (partially) purified syngas produced in step d) is passed through a filter before it is discharged from the gasifier to further purify the syngas. Preferably, the filter is a catalytic filter as described elsewhere herein.

Bij voorkeur is de vergasser die in het proces voor de vergassing van koolstofhoudend materiaal zoals hierin beschreven is gebruikt wordt een vergasser volgens één van de uitvoeringsvormen van het eerste aspect van de uitvinding.Preferably the gasifier used in the gasification process of carbonaceous material as described herein is a gasifier according to one of the embodiments of the first aspect of the invention.

Nog een ander aspect heeft betrekking op een proces voor de omzetting van een koolstofhoudend materiaal in methaangas, omvattende stappen van:Yet another aspect relates to a process for the conversion of a carbonaceous material into methane gas, comprising steps of:

a) het toevoeren van koolstofhoudend materiaal aan een vergasser (1) via een inlaat (2) voor koolstofhoudend materiaal van de vergasser (1);a) supplying carbonaceous material to a gasifier (1) via an inlet (2) for carbonaceous material from the gasifier (1);

b) het eventueel leiden van het koolstofhoudende materiaal door een door ten minste één plasmasysteem (8) verwarmde zone, waardoor het koolstofhoudende materiaal gedeeltelijk vergast wordt tot een ruw syngas voordat dit het wervelbed (9) ingaat;b) optionally passing the carbonaceous material through a zone heated by at least one plasma system (8), whereby the carbonaceous material is partially gasified into a crude syngas before it enters the fluidized bed (9);

c) het vergassen van het koolstofhoudende materiaal in een wervelbed (9) in de vergasser (1), waardoor een ruw syngas geproduceerd wordt;c) gasifying the carbonaceous material in a fluidized bed (9) in the gasifier (1), thereby producing a crude syngas;

d) het leiden van het in stappen b) en c) geproduceerde ruwe syngas door een door ten minste één plasmasysteem (8) verwarmde zone om het ruwe syngas tenminste gedeeltelijk te zuiveren;d) passing the crude syngas produced in steps b) and c) through a zone heated by at least one plasma system (8) to at least partially purify the crude syngas;

e) het eventueel leiden van het in stap d) verkregen ten minste gedeeltelijk gezuiverde syngas door een filter om het syngas verder te zuiveren;e) optionally passing the at least partially purified syngas obtained in step d) through a filter to further purify the syngas;

f) het afvoeren van het in stappen d) en e) geproduceerde gezuiverde syngas uit de vergasser (1) via een gasuitlaat (16);f) discharging the purified syngas produced in steps d) and e) from the gasifier (1) via a gas outlet (16);

g) het ten minste gedeeltelijk omzetten van het gezuiverde syngas in ruw methaan in een methanisatie-eenheid (21), bij voorkeur een wervelbed-methanisator, waarbij het gezuiverde syngas dat uit de vergasser (1) afgevoerd wordt door een eerste koeleenheid geleid wordt en waarbij het ruwe methaan dat de methanisatie-eenheid (21) verlaat door een tweede koeleenheid geleid wordt, waarbij de eerste koeleenheid en de tweede koeleenheid onafhankelijk een economisator, een verdamper en/of een superverwarmer voor stoomproductie voor de vergasser (1) omvatten.g) at least partially converting the purified syngas into crude methane in a methanization unit (21), preferably a fluid bed methanizer, wherein the purified syngas discharged from the gasifier (1) is passed through a first cooling unit and wherein the crude methane exiting the methanization unit (21) is passed through a second cooling unit, the first cooling unit and the second cooling unit independently comprising an economizer, an evaporator and / or a superheater for steam production for the gasifier (1).

Verklaringenexplanations

Verklaringen (kenmerken) en uitvoeringsvormen van de hierin beschreven vergassers, methanisatiesystemen, elektriciteitopwekkingssystemen en processen die de voorkeur hebben worden hieronder weergegeven. Elke aldus gedefinieerde verklaring en uitvoeringsvorm kan gecombineerd worden met elke andere verklaring en/ofPreferred explanations (features) and embodiments of the gasifiers, methanation systems, electricity generation systems and processes described herein are given below. Each statement and embodiment thus defined can be combined with any other statement and / or

BE2018/5108 uitvoeringsvorm, tenzij duidelijk het tegendeel is aangegeven. In het bijzonder kan elk kenmerk dat als voorkeur of voordelig aangegeven is gecombineerd worden met alle andere kenmerken of verklaringen die als voorkeur of voordelig aangegeven zijn.BE2018 / 5108 embodiment, unless the contrary is clearly indicated. In particular, any feature indicated as preferred or advantageous may be combined with any other features or statements that are indicated as preferred or advantageous.

1. Vergasser (1 ) omvattende:A gasifier (1) comprising:

- een inwendig volume (4) omvattende een bovenste gedeelte (5), een middengedeelte (6) en een onderste gedeelte (7), en eventueel een eerste verbindingsgedeelte (10) dat het bovenste gedeelte (5) en het middengedeelte verbindt (6) en/of een tweede verbindingsgedeelte (11) dat het middengedeelte (6) en het onderste gedeelte (7) verbindt;- an internal volume (4) comprising an upper part (5), a middle part (6) and a lower part (7), and optionally a first connecting part (10) connecting the upper part (5) and the middle part (6) and / or a second connecting portion (11) connecting the middle portion (6) and the lower portion (7);

- één of meer inlaten (2) voor koolstofhoudend materiaal, geconfigureerd om een toevoer van koolstofhoudend materiaal te ontvangen en in fluïdumverbinding met het inwendige volume (4);- one or more inlets (2) for carbonaceous material, configured to receive a supply of carbonaceous material and in fluid communication with the internal volume (4);

- een bedmateriaal (9), geconfigureerd in het middengedeelte (6) en/of het onderste gedeelte (7) en verbonden met ten minste één gasinlaat (12) om het bed te fluïdiseren;- a bed material (9) configured in the middle section (6) and / or the lower section (7) and connected to at least one gas inlet (12) to fluidize the bed;

- een gasuitlaat (16), in fluïdumverbinding met het bovenste gedeelte (5) van het inwendige volume (4); en- a gas outlet (16), in fluid communication with the upper part (5) of the internal volume (4); and

- ten minste één plasmasysteem (8), geconfigureerd in het bovenste gedeelte (5) zodat gas dat de vergasser (1) via de gasuitlaat (16) verlaat door een zone verwarmd door het ten minste ene plasmasysteem (8) gaat.- at least one plasma system (8) configured in the upper part (5) so that gas leaving the gasifier (1) through the gas outlet (16) passes through a zone heated by the at least one plasma system (8).

2. Vergasser volgens verklaring 1, waarbij het plasmasysteem (8) een door microgolven geïnduceerd plasmasysteem is.A gasifier according to statement 1, wherein the plasma system (8) is a microwave-induced plasma system.

3. Vergasser volgens één van de verklaringen 1-2, waarbij de één of meer inlaten (2) voor koolstofhoudend materiaal in fluïdumverbinding met het bovenste gedeelte (5) van het inwendige volume (4) staan en zodanig geconfigureerd zijn dat het koolstofhoudende materiaal door de zone die door het ten minste ene plasmasysteem (8) verwarmd wordt gaat voordat het bed (9) ingegaan wordt.A gasifier according to any of claims 1-2, wherein the one or more carbonaceous material inlets (2) are in fluid communication with the upper portion (5) of the internal volume (4) and are configured such that the carbonaceous material is the zone heated by the at least one plasma system (8) passes before the bed (9) is entered.

4. Vergasser volgens één van de verklaringen 1-3, waarbij ten minste één filter (17), bij voorkeur een katalytisch filter, met meer voorkeur een filter dat een op nikkel gebaseerde of een op ijzer gebaseerde katalysator omvat, ten minste gedeeltelijk de gasuitlaat afdekt. (16), bij voorkeur in het inwendige volume (4) geconfigureerd is.Gasifier as claimed in any of the claims 1-3, wherein at least one filter (17), preferably a catalytic filter, more preferably a filter comprising a nickel-based or iron-based catalyst, at least partially the gas outlet covers. (16), is preferably configured in the internal volume (4).

BE2018/5108BE2018 / 5108

5. Vergasser volgens één van de verklaringen 1-4, waarbij het bedmateriaal (9) katalytische deeltjes omvat, bij voorkeur deeltjes die een op nikkel gebaseerde katalysator of een op ijzer gebaseerde katalysator omvatten.Gasifier according to any of the claims 1-4, wherein the bed material (9) comprises catalytic particles, preferably particles comprising a nickel-based catalyst or an iron-based catalyst.

6. Vergasser volgens één van de verklaringen 1-5, waarbij het onderste gedeelte (7) een kleinere doorsnede heeft dan het middengedeelte (6), en waarbij het middengedeelte (6) een kleinere doorsnede heeft dan het bovenste gedeelte (5).Gasifier according to one of the claims 1-5, wherein the lower part (7) has a smaller cross-section than the middle part (6), and wherein the middle part (6) has a smaller cross-section than the upper part (5).

7. Methanisatiesysteem (36) voor de omzetting van koolstofhoudend materiaal naar methaan, omvattende:A methanization system (36) for the conversion of carbonaceous material to methane, comprising:

een vergasser (1), geschikt voor het vergassen van koolstofhoudend materiaal naar syngas, waarbij de vergasser ten minste gedeeltelijk met stoom gevoed wordt, en waarbij de vergasser een syngasuitlaat (16) omvat;a gasifier (1), suitable for gasifying carbonaceous material to syngas, wherein the gasifier is at least partially fed with steam, and wherein the gasifier comprises a syngas outlet (16);

een eerste koeleenheid (18, 29), omvattende een heetgasinlaat (19) en een koudgasuitlaat (20), waarbij de heetgasinlaat (19) in fluidumverbinding met de syngasuitlaat (16) van de vergasser (1) staat;a first cooling unit (18, 29) comprising a hot gas inlet (19) and a cold gas outlet (20), the hot gas inlet (19) being in fluid communication with the syngas outlet (16) of the gasifier (1);

een methanisatie-eenheid (21) die geschikt is voor het produceren van ruw methaan uit syngas, omvattende een syngasinlaat (22) en een ruwmethaanuitlaat (23), waarbij de syngasinlaat (22) in fluidumverbinding met de koudgasuitlaat (20) van de eerste koeleenheid (18) staat;a methanization unit (21) suitable for producing raw methane from syngas, comprising a syngas inlet (22) and a raw methane outlet (23), wherein the syngas inlet (22) is in fluid communication with the cold gas outlet (20) of the first cooling unit (18);

een tweede koeleenheid (24, 28), omvattende een heetmethaaninlaat (25) en een koudmethaanuitlaat (26), waarbij de heetmethaaninlaat (25) in fluidumverbinding met de ruwmethaanuitlaat (23) van de methanisatie-eenheid (21) staat;a second cooling unit (24, 28) comprising a hot methane inlet (25) and a cold methane outlet (26), wherein the hot methane inlet (25) is in fluid communication with the raw methane outlet (23) of the methanization unit (21);

met het kenmerk, dat de eerste koeleenheid en de tweede koeleenheid onafhankelijk een economisator, een verdamper en/of een superverhitter voor stoomproductie voor de vergasser omvatten.characterized in that the first cooling unit and the second cooling unit independently comprise an economizer, an evaporator and / or a superheater for steam production for the gasifier.

8. Methanisatiesysteem (36) volgens verklaring 7, waarbij de methanisatie-eenheid (21) een wervel-katalysatorbed (33) omvat.The methanization system (36) according to statement 7, wherein the methanization unit (21) comprises a vortex catalyst bed (33).

9. Methanisatiesysteem (36) volgens één van de verklaringen 7-8, waarbij de tweede koeleenheid een economisator (24) en een verdamper (28) voor stoomproductie omvat en/of waarbij de eerste koeleenheid een verdamper (29) en een superverhitter (18) voor stoomproductie omvat.Methanization system (36) according to one of the declarations 7-8, wherein the second cooling unit comprises an economizer (24) and an evaporator (28) for steam production and / or wherein the first cooling unit comprises an evaporator (29) and a super heater (18) ) for steam production.

BE2018/5108BE2018 / 5108

10. Methanisatiesysteem (36) volgens één van de verklaringen 7-9, waarbij de vergasser een vergasser (1) is volgens één van de verklaringen 1-6.Methanization system (36) according to one of the statements 7-9, wherein the gasifier is a gasifier (1) according to one of the statements 1-6.

11. Elektriciteit opwekkend systeem, omvattende een vergasser (1) volgens één van de verklaringen 1-6, waarbij de gasuitlaat (16) in fluïdumverbinding met een gasturbine of een gasmotor staat.An electricity generating system, comprising a gasifier (1) according to any of claims 1-6, wherein the gas outlet (16) is in fluid communication with a gas turbine or a gas engine.

12. Proces voor het vergassen van koolstofhoudend materiaal, omvattende stappen van:12. Process for gasifying carbonaceous material, comprising steps of:

a) het toevoeren van koolstofhoudend materiaal aan een vergasser (1) via een inlaat (2) voor koolstofhoudend materiaal van de vergasser;a) supplying carbonaceous material to a gasifier (1) via an inlet (2) for carbonaceous material from the gasifier;

b) het eventueel leiden van het koolstofhoudende materiaal door een door ten minste één plasmasysteem (8) verwarmde zone, waardoor het koolstofhoudende materiaal gedeeltelijk tot een ruw syngas vergast wordt voordat dit het wervelbed (9) ingaat;b) optionally passing the carbonaceous material through a zone heated by at least one plasma system (8), whereby the carbonaceous material is partially gasified to a crude syngas before it enters the fluidised bed (9);

c) het vergassen van het koolstofhoudende materiaal in een wervelbed (9) in de vergasser, waardoor een ruw syngas geproduceerd wordt;c) gasifying the carbonaceous material in a fluidized bed (9) in the gasifier, thereby producing a crude syngas;

e) het afvoeren van het in stap d) geproduceerde gezuiverde syngas uit de vergasser via een gasuitlaat (16).e) discharging the purified syngas produced in step d) from the gasifier via a gas outlet (16).

13. Proces volgens verklaring 12, waarbij het plasmasysteem (8) een door microgolven geïnduceerd plasmasysteem is.A process according to statement 12, wherein the plasma system (8) is a microwave-induced plasma system.

14. Proces volgens één van de verklaringen 12-13, waarbij het in stap d) geproduceerde gezuiverde syngas door een filter (16) geleid wordt, bij voorkeur door een katalytisch filter, voordat het uit de vergasser afgevoerd wordt.A process according to any of claims 12-13, wherein the purified syngas produced in step d) is passed through a filter (16), preferably through a catalytic filter, before being discharged from the gasifier.

15. Proces volgens één van de verklaringen 12-14, waarbij de vergasser (1) een vergasser volgens één van de verklaringen 1-6 is.Process according to one of the statements 12-14, wherein the gasifier (1) is a gasifier according to one of the statements 1-6.

BE2018/5108BE2018 / 5108

VOORBEELDENEXAMPLES

Voorbeeld 1Example 1

Figuur 1 toont een vergasser 1 volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding. Koolstofhoudend materiaal gaat de vergasser 1 binnen via de inlaten 2 voor koolstofhoudend materiaal. Leidingen 3 verbinden de inlaten 2 voor koolstofhoudend materiaal met het inwendige volume 4 van de vergasser. Het inwendige volume 4 i is onderverdeeld in een bovenste gedeelte 5, een middengedeelte 6 en een onderste gedeelte 7. Het bovenste gedeelte 5 is verbonden met het middengedeelte 6 dooreen eerste verbindingsgedeelte 10. Het middengedeelte 6 is verbonden met het onderste gedeelte 7 door een tweede verbindingsgedeelte 11. De diameter van het bovenste gedeelte 5 is groter dan de diameter van het middengedeelte 6 en de diameter van het middengedeelte 6 is groter dan de diameter van het onderste gedeelte 7. Plasmasystemen 8 zijn geconfigureerd in het bovenste gedeelte 5. In dit voorbeeld zijn de inlaten 2 voor koolstofhoudend materiaal boven de plasmavlammen geplaatst, maar als alternatief kunnen de inlaten 2 voor koolstofhoudend materiaal op hetzelfde niveau van de plasmavlammen of onder de plasmavlammen geplaatst zijn. Het gefluïdiseerde katalytische bed 9 is gehuisvest in het middengedeelte 6 en het tweede verbindingsgedeelte 11. Stoom wordt via de primaire stoominlaat 12 toegevoerd aan het bed 9. Zuurstofrijk gas wordt aan het wervelbed 9 toegevoerd via de secundaire gasinlaat 13. Dit zuurstofrijke gas reguleert de temperatuur van het wervelbed, omdat hierdoor een deel van het koolstofhoudende materiaal kan verbranden en warmte vrij kan komen. Plasmagassen, zoals stoom, worden toegevoerd via plasmagasinlaten 14. Koolresidu kan worden verzameld in het onderste gedeelte 7 en kan worden verwijderd via koolresidu-uitlaat 15. De syngasuitlaat 16 wordt afgedekt door katalytische kaarsenfilters 17.Figure 1 shows a gasifier 1 according to an embodiment of the invention. Carbonaceous material enters gasifier 1 through inlets 2 for carbonaceous material. Pipes 3 connect the inlets 2 for carbonaceous material with the internal volume 4 of the gasifier. The internal volume 4 is subdivided into an upper part 5, a middle part 6 and a lower part 7. The upper part 5 is connected to the middle part 6 by a first connecting part 10. The middle part 6 is connected to the lower part 7 by a second connecting portion 11. The diameter of the upper portion 5 is larger than the diameter of the middle portion 6 and the diameter of the middle portion 6 is larger than the diameter of the lower portion 7. Plasma systems 8 are configured in the upper portion 5. In this example the carbonaceous material inlets 2 are placed above the plasma flames, but alternatively the carbonaceous material inlets 2 may be located at the same level of the plasma flames or below the plasma flames. The fluidized catalytic bed 9 is housed in the middle portion 6 and the second connecting portion 11. Steam is supplied to the bed 9 via the primary steam inlet 12. Oxygen-rich gas is supplied to the fluidized bed 9 via the secondary gas inlet 13. This oxygen-rich gas regulates the temperature from the fluidised bed, because this can cause part of the carbonaceous material to burn and heat to be released. Plasma gases, such as steam, are supplied via plasma gas inlets 14. Carbon residue can be collected in the lower part 7 and can be removed via carbon residue outlet 15. The syngas outlet 16 is covered by catalytic candle filters 17.

Voorbeeld 2Example 2

In een alternatief voorbeeld worden de inlaten 2 voor koolstofhoudend materiaal geplaatst in de nabijheid van het plasmasysteem 8 om te waarborgen dat het koolstofhoudende materiaal dat het bovenste gedeelte 5 ingaat verwarmd wordt door de plasmavlam, zodat het koolstofhoudende materiaal ten minste gedeeltelijk vergast wordt voordat dit het bed 9 ingaat. Een schematisch overzicht van deze vergasser wordt getoond in Figuur 2.In an alternative example, the carbonaceous material inlets 2 are placed in the vicinity of the plasma system 8 to ensure that the carbonaceous material entering the upper portion 5 is heated by the plasma flame, so that the carbonaceous material is at least partially gasified before it bed 9 enters. A schematic overview of this gasifier is shown in Figure 2.

Voorbeeld 3Example 3

Figuur 3 toont een schematisch aanzicht van een methanisatiesysteem 36 volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding. Syngas geproduceerd in de vergasser 1 van voorbeeld 1 verlaat de vergasser 1 via de syngasuitlaat 16, de temperatuur van het syngas is op dit punt ongeveer 800 °C, het hete syngas gaat door een eerste koeleenheid die een eersteFigure 3 shows a schematic view of a methanation system 36 according to an embodiment of the invention. Syngas produced in the gasifier 1 of example 1 leaves the gasifier 1 via the syngas outlet 16, the temperature of the syngas is approximately 800 ° C at this point, the hot syngas passes through a first cooling unit which first

BE2018/5108 verdamper 29 omvat, waardoor de temperatuur van het syngas tot ongeveer 500 °C verlaagd wordt, en een superverwarmer 18, waarin de temperatuur van het syngas verder tot ongeveer 350 °C verlaagd wordt wanneer het syngas de eerste koeleenheid verlaat door de koudgasuitlaat 20. Dit syngas gaat dan de methanisatie-eenheid 21 via de syngasinlaat 22 in, waar het een wervelbed 33 ingaat, dat een nikkelkatalysator omvat. Het syngas wordt omgezet in methaan en water in een exotherme reactie. Koelfaciliteiten zijn voorzien in de wand die het wervelbed 33 vasthoudt. De vaste deeltjes van het wervelbed kunnen verwijderd worden via de uitlaat 30 voor vaste stoffen aan de onderkant van de methanisatieeenheid. Een filter 31 dekt de ruwmethaanuitlaat 23 van de methanisatie-eenheid 21 af. De methanisatie-eenheid zelf heeft een bovenste gedeelte 32, een middengedeelte 33 en een onderste gedeelte 34, waarbij de diameter van het bovenste gedeelte 32 groter is dan de diameter van het middengedeelte 33 en de diameter van het middengedeelte 33 groter is dan de diameter van het onderste gedeelte 34. Het ruwe, natte methaan verlaat de methanisatie-eenheid 21 via ruwmethaanuitlaat 23 bij een temperatuur van ongeveer 400 °C en wordt geleid door een tweede koeleenheid omvattende een tweede verdamper 28, die het natte methaan tot ongeveer 100 °C afkoelt, en een condensor 24, die het water van het methaan afscheidt. Het droge methaan verlaat de tweede koeleenheid via de koudmethaanuitlaat 26.BE2018 / 5108 evaporator 29, whereby the temperature of the syngas is lowered to approximately 500 ° C, and a super heater 18, in which the temperature of the syngas is further lowered to approximately 350 ° C when the syngas leaves the first cooling unit through the cold gas outlet 20. This syngas then enters the methanization unit 21 via the syngas inlet 22, where it enters a fluidized bed 33, which comprises a nickel catalyst. The syngas is converted to methane and water in an exothermic reaction. Cooling facilities are provided in the wall that holds the fluidized bed 33. The solid particles from the fluidized bed can be removed through the solids outlet 30 at the bottom of the methanation unit. A filter 31 covers the raw methane outlet 23 of the methanation unit 21. The methanization unit itself has an upper portion 32, a middle portion 33 and a lower portion 34, the diameter of the upper portion 32 being greater than the diameter of the middle portion 33 and the diameter of the middle portion 33 being greater than the diameter of the lower portion 34. The crude wet methane leaves the methanization unit 21 via crude methane outlet 23 at a temperature of about 400 ° C and is passed through a second cooling unit comprising a second evaporator 28 which cools the wet methane to about 100 ° C and a condenser 24 separating the water from the methane. The dry methane leaves the second cooling unit via the cold methane outlet 26.

Het water dat van het methaan in de condensor 24 wordt afgescheiden ondergaat een extra koelstap en wordt teruggeleid in de condensor 24, maar als koelvloeistof. De condensor 24 functioneert als een economisator voor het water, waarbij het water tot ongeveer 90 °C verwarmd wordt. Dit water wordt vervolgens in de tweede verdamper 28 gevoerd, waar het omgezet wordt in verzadigde damp. Deze verzadigde damp wordt naar een stoomtrommel 35 geleid, waar de vloeistof wordt gescheiden van de dampfase. De vloeistof gaat de eerste verdamper 29 binnen en wordt verder omgezet in damp, die teruggevoerd wordt in de stoomtrommel 35. De dampfase in de stoomtrommel 35 wordt in de superverhitter 18 gevoerd, waar de temperatuur van de waterdamp verhoogd wordt tot ongeveer 400 °C en de waterdamp in stoom omgezet wordt. Deze stoom wordt aan de vergasser 1 toegevoerd, als primair gas om het wervelbed te creëren via gasinlaat 12, en/of als plasmagas via plasmagasinlaat 14.The water separated from the methane in the condenser 24 undergoes an additional cooling step and is returned to the condenser 24, but as a cooling liquid. The condenser 24 functions as an economizer for the water, heating the water to approximately 90 ° C. This water is then fed into the second evaporator 28, where it is converted into saturated vapor. This saturated vapor is led to a steam drum 35 where the liquid is separated from the vapor phase. The liquid enters the first evaporator 29 and is further converted into vapor, which is returned to the steam drum 35. The vapor phase in the steam drum 35 is fed into the super heater 18, where the temperature of the water vapor is raised to about 400 ° C and the water vapor is converted into steam. This steam is supplied to the gasifier 1 as primary gas to create the fluidized bed via gas inlet 12, and / or as plasma gas via plasma gas inlet 14.

Claims

1. Methanisatiesysteem (36) voor de omzetting van koolstofhoudend materiaal naar methaan, omvattende:A methanization system (36) for the conversion of carbonaceous material to methane, comprising:

- een inwendig volume (4) omvattende een bovenste gedeelte (5), een middengedeelte (6) en een onderste gedeelte (7), en eventueel een eerste verbindingsgedeelte (10) dat het bovenste gedeelte (5) en het middengedeelte (6) verbindt en optioneel een tweede verbindingsgedeelte (11) dat het middengedeelte (6) en het onderste gedeelte (7) verbindt, waarbij het bovenste gedeelte (5), middengedeelte (6) en onderste gedeelte (7) langs de lengterichting van de vergasser (1) aangebracht zijn, waarbij het bovenste gedeelte (5) bovenop het middengedeelte (6) geplaatst is dat bovenop het onderste gedeelte (7) geplaatst is;- an internal volume (4) comprising an upper part (5), a middle part (6) and a lower part (7), and optionally a first connecting part (10) connecting the upper part (5) and the middle part (6) and optionally a second connecting portion (11) connecting the middle portion (6) and the lower portion (7), the upper portion (5), middle portion (6) and lower portion (7) along the longitudinal direction of the gasifier (1) are arranged, the upper part (5) being placed on top of the middle part (6) which is placed on top of the lower part (7);

- een bedmateriaal (9) omvattende katalytische deeltjes, in het middengedeelte (6) en/of het onderste gedeelte (7) en verbonden met ten minste één gasinlaat (12) om het bedmateriaal te fluïdiseren;- a bed material (9) comprising catalytic particles, in the middle part (6) and / or the lower part (7) and connected to at least one gas inlet (12) to fluidize the bed material;

- ten minste één plasmasysteem (8) dat binnen het bovenste gedeelte (5) geconfigureerd is zodat gas dat de vergasser (1) via de gasuitlaat (16) verlaat door een zone gaat die door het ten minste ene plasmasysteem (8) verwarmd wordt;- at least one plasma system (8) configured within the upper portion (5) so that gas leaving the gasifier (1) through the gas outlet (16) passes through a zone that is heated by the at least one plasma system (8);

BE2018/5108 een tweede koeleenheid (24, 28), omvattende een heetmethaaninlaat (25) en een koudmethaanuitlaat (26), waarbij de heetmethaaninlaat (25) in fluïdumverbinding met de ruwmethaanuitlaat (23) van de methanisatie-eenheid (21) staat;BE2018 / 5108 a second cooling unit (24, 28) comprising a hot methane inlet (25) and a cold methane outlet (26), the hot methane inlet (25) being in fluid communication with the raw methane outlet (23) of the methanization unit (21);

2. Methanisatiesysteem (36) volgens conclusie 1, waarbij het ten minste ene plasmasysteem (8) van de vergasser (1) een door microgolven geïnduceerd plasmasysteem is.Methanization system (36) according to claim 1, wherein the at least one plasma system (8) of the gasifier (1) is a microwave-induced plasma system.

3. Methanisatiesysteem (36) volgens één van de conclusies 1 of 2, waarbij ten minste één filter (17), bij voorkeur een katalytisch filter, met meer voorkeur een filter omvattende een op nikkel gebaseerde of een op ijzer gebaseerde katalysator, de gasuitlaat (16) van de vergasser (1) ten minste gedeeltelijk afdekt, bij voorkeur waarbij het ten minste ene filter (17) in het inwendige volume (4) van de vergasser (1) geconfigureerd is.Methanization system (36) according to one of claims 1 or 2, wherein at least one filter (17), preferably a catalytic filter, more preferably a filter comprising a nickel-based or iron-based catalyst, the gas outlet ( 16) at least partially covers the gasifier (1), preferably wherein the at least one filter (17) is configured in the internal volume (4) of the gasifier (1).

4. Methanisatiesysteem (36) volgens één van de conclusies 1 - 3, waarbij het bedmateriaal (9) van de vergasser (1) katalytische deeltjes omvat die een op nikkel gebaseerde katalysator of op ijzer gebaseerde katalysator omvatten.Methanization system (36) according to one of claims 1 to 3, wherein the bed material (9) of the gasifier (1) comprises catalytic particles comprising a nickel-based catalyst or iron-based catalyst.

5. Methanisatiesysteem (36) volgens één van de conclusies 1 - 4, waarbij het onderste gedeelte (7) van het inwendige volume (4) van de vergasser (1) een kleinere doorsnede heeft dan het middengedeelte (6), en waarbij het middengedeelte (6) een kleinere doorsnede heeft dan het bovenste gedeelte (5).Methanization system (36) according to one of claims 1 to 4, wherein the lower part (7) of the internal volume (4) of the gasifier (1) has a smaller cross-section than the middle part (6), and wherein the middle part (6) has a smaller cross-section than the upper part (5).

6. Methanisatiesysteem (36) volgens één van de conclusies 1 - 5, waarbij de methanisatieeenheid (21) een wervelbed-methanisator is.The methanization system (36) according to any of claims 1 to 5, wherein the methanization unit (21) is a fluid bed methanizer.

7. Methanisatiesysteem (36) volgens één van de conclusies 1 - 6, waarbij de tweede koeleenheid een economisator (24) en een verdamper (28) voor stoomproductie omvat en/of waarbij de eerste koeleenheid een verdamper (29) en een superverhitter (18) voor stoomproductie omvat.Methanization system (36) according to one of claims 1 to 6, wherein the second cooling unit comprises an economizer (24) and an evaporator (28) for steam production and / or wherein the first cooling unit comprises an evaporator (29) and a super heater (18) ) for steam production.

BE2018/5108BE2018 / 5108

8. Methanisatiesysteem (36) volgens één van de conclusies 1 - 7, waarbij de tweede koeleenheid een condensor (24) voor het ten minste gedeeltelijk afscheiden van water van het ruwe methaan omvat.Methanization system (36) according to one of claims 1 to 7, wherein the second cooling unit comprises a condenser (24) for at least partially separating water from the crude methane.

9. Methanisatiesysteem (36) volgens conclusie 8, waarbij het water dat van het ruwe methaan afgescheiden is in de condensor (24) als koelvloeistof teruggevoerd wordt en ten minste gedeeltelijk in stoom omgezet wordt via het passeren door de eerste koeleenheid en de tweede koeleenheid.The methanization system (36) of claim 8, wherein the water separated from the crude methane is recycled into the condenser (24) as cooling liquid and is at least partially converted to steam via passing through the first cooling unit and the second cooling unit.

10. Methanisatiesysteem (36) volgens conclusie 9, verder omvattende een koeler voor het koelen van het water dat door de condensor (24) uit het ruwe methaan afgescheiden is voordat het water in de condensor (24) als koelvloeistof teruggevoerd wordt.The methanization system (36) of claim 9, further comprising a cooler for cooling the water separated from the crude methane by the condenser (24) before the water in the condenser (24) is recycled as a cooling liquid.

11. Proces voor het omzetten van koolstofhoudend materiaal naar methaan, dat de stappen omvat van:11. Process for converting carbonaceous material to methane, comprising the steps of:

b) het vergassen van het koolstofhoudende materiaal in een wervelbed (9) omvattende katalytische deeltjes, in de vergasser (1), waardoor een ruw syngas geproduceerd wordt;b) gasifying the carbonaceous material in a fluidized bed (9) comprising catalytic particles, in the gasifier (1), thereby producing a crude syngas;

c) het leiden van het in stap b) geproduceerde ruwe syngas door een door ten minste één plasmasysteem (8) verwarmde zone om het ruwe syngas ten minste gedeeltelijk te zuiveren;c) passing the crude syngas produced in step b) through a zone heated by at least one plasma system (8) to at least partially purify the crude syngas;

d) het eventueel passeren van het ten minste gedeeltelijk gezuiverde syngas door een filter om het syngas verder te zuiveren;d) optionally passing the at least partially purified syngas through a filter to further purify the syngas;

e) het afvoeren van het in stap c) en eventueel in stap d) geproduceerde gezuiverde syngas uit de vergasser (1) via een gasuitlaat (16);e) discharging the purified syngas produced in step c) and optionally in step d) from the gasifier (1) via a gas outlet (16);

f) het ten minste gedeeltelijk omzetten van het gezuiverde syngas naar ruw methaan in een methanisatie-eenheid (21), bij voorkeur een wervelbed-methanisator, waarbij het gezuiverde syngas dat uit de vergasser (1) afgevoerd wordt door een eerste koeleenheid geleid wordt en waarbij het ruwe methaan dat de methanisatie-eenheid (21) verlaat door een tweede koeleenheid geleid wordt, waarbij de eerste koeleenheid en de tweede koeleenheid onafhankelijk een economisator, een verdamper en/of een superverwarmer voor stoomproductie voor de vergasser (1 ) omvatten.f) at least partially converting the purified syngas to crude methane in a methanization unit (21), preferably a fluid bed methanizer, wherein the purified syngas discharged from the gasifier (1) is passed through a first cooling unit and wherein the crude methane leaving the methanization unit (21) is passed through a second cooling unit, the first cooling unit and the second cooling unit independently comprising an economizer, an evaporator and / or a super heater for steam production for the gasifier (1).

12. Proces volgens conclusie 10, waarbij het proces in een methanisatiesysteem (36) volgens één van de conclusies 1 tot 10 uitgevoerd wordt.The process of claim 10, wherein the process is performed in a methanation system (36) according to any of claims 1 to 10.

BE2018/5108BE2018 / 5108

13. Proces volgens één van de conclusies 11 of 12, verder omvattende stap van:The process of any one of claims 11 or 12, further comprising the step of:

g) het ten minste gedeeltelijk verwijderen van water uit het in stap f) verkregen ruwe methaan.g) at least partially removing water from the crude methane obtained in step f).

14. Proces volgens conclusie 13, waarbij het water dat in stap g) verwijderd wordt als koelvloeistof in het methanisatiesysteem (36) teruggevoerd wordt en in stoom omgezet wordt via het passeren door de eerste en tweede koeleenheden.The process of claim 13, wherein the water removed in step g) is recycled as cooling liquid into the methanation system (36) and converted to steam via passing through the first and second cooling units.

10 15. Proces volgens conclusie 14, waarbij het in stap g) verwijderde water verder aan een extra koelstap onderworpen wordt voordat het in het methanisatiesysteem (36) teruggevoerd wordt.15. Process according to claim 14, wherein the water removed in step g) is further subjected to an additional cooling step before it is returned to the methanation system (36).