DE102008036502A1 - Process and apparatus for producing synthesis gas from biomass - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas durch Vergasung von Biomasse, bei dem Maßnahmen getroffen werden, den Teergehalt im Synthesegas zu reduzieren, und bei dem die Teerreduzierung während des Vergasungsverfahrens innerhalb des Vergasers stattfindet.The invention relates to a method and an apparatus for producing synthesis gas by gasification of biomass, in which measures are taken to reduce the tar content in the synthesis gas, and in which the Tarred takes place during the gasification process within the gasifier.

Description

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas durch Vergasung von insbesondere Biomasse.The The invention relates to a method and an apparatus for the production of synthesis gas by gasification of biomass in particular.

Dabei erfolgt die Umwandlung der Biomasse in Synthesegas über die Reaktion mit einem Vergasungsmittel wie Wasserdampf, CO₂, Luft oder Sauerstoff, etc. bzw. einer Kombination davon, bei höheren Temperaturen durch die Bereitstellung einer entsprechenden Umwandlungsenergie. Biomasse umfasst die Gesamtheit der Masse an organischem Material, das biochemisch synthetisiert wurde. Hier sind zum Beispiel feste Bestandteile wie Holz, Stroh, Tiermehl, Schilf, Bioabfall, Brauereiabfälle wie Treber oder Hefe, sowie flüssige Bestandteile wie pflanzliche oder tierische Öle, oder auch Kunststoffe zu nennen. Synthesegas ist eine Bezeichnung für ein hauptsächlich aus CO und H₂ bestehendes Gasgemisch, das als Ausgangsprodukt für verschiedene industrielle Prozesse eingesetzt werden kann. Hier sind insbesondere die Fischer-Tropsch-Synthese, das Haber-Bosch-Verfahren, die Oxo-Synthese oder die Methanolsynthese zu nennen. Synthesegas dient insbesondere auch zur Herstellung von Wasserstoff, das z. B. als Energieträger für Kraftstoffe auf Wasserstoffbasis, etwa zum Betreiben einer Brennstoffzelle, verwendet wird. Industriell spielt die Vergasung von Biomasse eine immer größere Rolle, um flüssige Brennstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen zu gewinnen („Biomass to liquid”). Das Synthesegas kann dabei in nachfolgenden Verfahrensschritten in die gewünschten Kraftstoffe umgewandelt werden.In this case, the conversion of the biomass into synthesis gas via the reaction with a gasification agent such as water vapor, CO ₂ , air or oxygen, etc. or a combination thereof, at higher temperatures by providing a corresponding conversion energy. Biomass comprises all the mass of organic matter that has been biochemically synthesized. Here are, for example, solid ingredients such as wood, straw, animal meal, reeds, biowaste, brewery waste such as spent grains or yeast, as well as liquid ingredients such as vegetable or animal oils, or even plastics. Synthesis gas is a name for a gas mixture consisting mainly of CO and H ₂ , which can be used as starting material for various industrial processes. Particular mention should be made of the Fischer-Tropsch synthesis, the Haber-Bosch process, the oxo synthesis or the methanol synthesis. Synthesis gas is also used in particular for the production of hydrogen, the z. B. as an energy source for hydrogen-based fuels, such as for operating a fuel cell, is used. Biomass gasification plays an increasingly important role in industry in order to extract liquid fuels from renewable raw materials ("biomass to liquid"). The synthesis gas can be converted into the desired fuels in subsequent process steps.

Stand der TechnikState of the art

Verfahren zur Gewinnung von Synthesegas aus fossilen Brennstoffen sind seit langem etabliert und im großtechnischen Einsatz. Hier sind insbesondere die Kohlevergasung zur Umsetzung von Stein- oder Braunkohle, sowie das Texaco-Verfahren oder das Shell-Druckvergasungsverfahren zur Umsetzung von Erdöl oder Erdgas zu nennen. Neben fossilen Brennstoffen werden in neuerer Zeit vermehrt regenerative Rohstoffe, d. h. Biomasse, eingesetzt, die aus Umweltgesichtspunkten zu bevorzugen sind. Die Umsetzung erfolgt in Vergasern, insbesondere in Wirbelschicht-, Drehbett- oder Festbettvergasern, die entweder im Gleichstrom-, oder im Gegenstromverfahren betrieben werden. Vergasungsverfahren und Vorrichtungen sind allgemein bekannt.method for the production of synthesis gas from fossil fuels are since long established and in large-scale Commitment. Here are the coal gasification in particular for implementation of hard coal or lignite, as well as the Texaco process or the Shell-pressure gasification process for the conversion of crude oil or natural gas. In addition to fossil fuels are in recent Time increases regenerative raw materials, d. H. Biomass, used, which are preferable from an environmental point of view. The implementation takes place in carburetors, in particular in fluidized bed, rotary bed or fixed bed gasifiers operating in either the DC or countercurrent process operate. Gasification processes and devices are general known.

Mit Biomasse als Rohstoff ist eine großtechnische Umsetzung bisher nur in Nischen realisiert, da grundsätzlich das Problem auftritt, dass Synthesegas aus Biomasse noch sehr teer- und/oder staubpartikelhaltig ist, bzw. andere kohlenstoffhaltige Bestandteile außer Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid enthält, und dadurch die Qualität des Synthesegases verringert wird. So sind diese Teer- und/oder Staubpartikel z. B. bei einer anschließenden Fischer-Tropsch-Synthese für die dort eingesetzten Katalysatoren schädlich und müssen im Vorfeld aus dem Synthesegas entfernt werden.With Biomass as a raw material is a large-scale implementation so far realized only in niches, since in principle the problem occurs that synthesis gas from biomass still very tar and / or Staubpartikelhaltig or other carbonaceous ingredients other than carbon monoxide or contains carbon dioxide, and thereby the quality of the synthesis gas is reduced. So are these tar and / or Dust particles z. B. in a subsequent Fischer-Tropsch synthesis for there used catalysts harmful and must be removed in advance from the synthesis gas.

Im Stand der Technik werden verschiedene Möglichkeiten zur Reinigung des Synthesegases von Teer- oder sonstigen Partikeln beschrieben. Zum einen geschieht die Aufreinigung über Zyklone oder Multizyklone. Dabei handelt es sich um Fliehkraftabscheider, bei dem die Partikel durch die einwirkende Fliehkraft physikalisch abgetrennt werden. Weiter ist ein physikalischer Reinigungsprozess über zusätzliche Heißgasfilter oder Wäscher mit verschiedenen Medien möglich. Ein alternatives Verfahren besteht im Prinzip darin, das Synthesegas in einem Gaskühler bzw. einem Kondensator abzukühlen, wobei im Synthesegas noch vorhandener, überschüssiger Wasserdampf kondensiert, und dadurch auch Restmengen an Schadstoffen wie z. B. Staub oder Teere ausgewaschen/kondensiert werden. Insbesondere werden im Stand der Technik auch Verfahren eingesetzt, die noch vorhandene Teere in kurzkettige Molekülstrukturen aufbrechen. Dabei werden bevorzugt thermische Cracker eingesetzt, die im Bereich von ca. 800 bis 1.400°C arbeiten, und durch Zufuhr von Sauerstoff und/oder Luft, die noch vorhandenen Teere in kurzkettige Molekülstrukturen chemisch zersetzen. Weiter existiert die Möglichkeit, Restmengen von Partikeln im ppm-Bereich katalytisch über z. B. Oxidationskatalysatoren zu entfernen.in the Prior art will be various ways of cleaning the Synthesis gas described by tar or other particles. To the One is the purification via cyclones or multicyclones. These are centrifugal, in which the particles be physically separated by the acting centrifugal force. Next is a physical cleaning process with additional hot gas filters or scrubbers different media possible. An alternative method is basically the synthesis gas in a gas cooler or to cool a condenser, wherein in the synthesis gas still existing, excess water vapor condenses, and thereby also residual amounts of pollutants such. B. dust or Tars are washed out / condensed. In particular, in the state The technique also used processes that still existed tars in short-chain molecular structures set out. In this case, preference is given to using thermal crackers, which work in the range of approx. 800 to 1,400 ° C, and by supply of oxygen and / or air, the remaining tars in short-chain molecular structures chemically decompose. Furthermore, there is the possibility of residual amounts of particles in the ppm range catalytically over z. B. oxidation catalysts to remove.

Allerdings sind all diese Verfahren und Vorrichtungen aus dem Stand der Technik aufwendig und kompliziert. Dadurch resultieren hohe Anlagenkosten, große Anlagenausmaße, und eine geringe Anlageneffizienz.Indeed are all of these methods and devices of the prior art complicated and complicated. This results in high equipment costs, size Plant dimensions, and low plant efficiency.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines vereinfachten, effizienten, und kostengünstigen Verfahrens zum Herstellen von Synthesegas aus insbesondere Biomasse, das den Teer- und/oder Partikelgehalt des Synthesegases reduziert. Eine weitere, erfindungsgemäße Aufgabe ist die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Durchführung eines Vergasungsverfahrens zum Herstellen von Synthesegas aus insbesondere Biomasse, das den Teer- und/oder Partikelgehalt des Synthesegases reduziert, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen einen kompakten und vereinfachten Aufbau aufweist.The Object of the present invention is to provide a simplified, efficient, and cost-effective method of manufacturing of synthesis gas, in particular biomass containing the tar and / or Particle content of the synthesis gas reduced. Another object of the invention is the provision of a device for performing a Gasification process for producing synthesis gas in particular Biomass, the tar and / or particle content of the synthesis gas reduced, the inventive device in comparison to conventional Devices has a compact and simplified construction.

Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Diese Aufgaben werden mit einem Verfahren nach Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass innerhalb des Verfahrens zur Herstellung von Synthesegas durch Vergasung von insbesondere Biomasse Maßnahmen getroffen werden, den Teer- und/oder Partikelgehalt zu reduzieren bzw. deren Entstehung im Synthesegas zu verhindern, indem die Teer- und/oder Partikelreduzierung bzw. das Verhindern von deren Entstehung bereits während des Vergasungsverfahrens innerhalb des Vergasers stattfindet.These tasks are done with a procedure according to claim 1 according to the invention solved in that within the process for the production of synthesis gas by gasification of particular biomass measures are taken to reduce the tar and / or particle content or to prevent their formation in the synthesis gas by the tar and / or particle reduction or the prevention of their formation already takes place during the gasification process within the carburetor.

Erfindungsgemäße Ausführungsformen des Verfahrens sind in den zugehörigen Unteransprüchen definiert. Diese können sowohl einzeln oder in Kombination eingesetzt werden.Embodiments of the invention of the method are in the associated dependent claims Are defined. these can both individually or in combination.

Eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Teergehalt durch Filtern mit Aktivkohle im Vergaser reduziert werden kann. Dies hat zum Vorteil, dass Teer- und/oder Staubpartikel aus dem Synthesegas bereits während des Vergasungsverfahrens und innerhalb des Vergasers abgetrennt werden. Dadurch ist ein vereinfachtes, effizientes und kostengünstiges Verfahren möglich, da eine nachträgliche Abtrennung nicht mehr, oder lediglich in eingeschränktem Umfang nötig ist.A Embodiment of the invention Process is characterized in that the tar content by Filtering with activated carbon in the carburetor can be reduced. this has to the advantage that tar and / or dust particles from the syngas already while the gasification process and within the carburetor separated become. This is a simplified, efficient and cost effective process possible, as an afterthought Separation no longer, or only to a limited extent is necessary.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Vergaser einstellbar ist.A preferred embodiment of the method is characterized in that the pressure in the carburetor is adjustable.

Hierdurch kann die Teerreduzierung mit Aktivkohle beeinflusst werden. Durch diese gezielte Einstellung von Verfahrensparametern wie den Gasdruck im Vergaser kann somit die Aktivität der Aktivkohle optimiert werden.hereby the tar reduction can be influenced by activated carbon. By this targeted adjustment of process parameters such as gas pressure in the carburetor can thus optimize the activity of the activated carbon become.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivkohle innerhalb des Vergasungsprozesses im Vergaser aus der Biomasse generiert wird. Die Herstellung der Aktivkohle direkt innerhalb des Verfahrens und deren Verwendung als Filtermaterial hat zum Vorteil, dass sonstige, zusätzliche Abtrennungsmaßnahmen bzw. -materialen nicht mehr, oder lediglich in eingeschränktem Umfang nötig sind, und so das Verfahren vereinfacht, kostengünstig und effektiv betrieben werden kann.A preferred embodiment of the method is characterized in that the activated carbon within of the gasification process in the gasifier is generated from the biomass. The production of activated carbon directly within the process and their Use as a filter material has the advantage that other, additional Separation measures or materials, or only to a limited extent necessary, and so the process is simplified, cost-effective and effective can.

Besonders bevorzugt kann die Aktivkohle innerhalb des Vergasers, insbesondere über eine Schneckenvorrichtung, mechanisch umgeschichtet werden, so dass die Aktivkohle durch die Umschichtung in Bereiche des Vergasers transportiert wird, an denen die Filtereigenschaft bevorzugt durchgeführt werden kann, und so eine besonders effektive Filterwirkung stattfindet.Especially Preferably, the activated carbon within the carburetor, in particular via a screw device, be mechanically rearranged so that the activated carbon through the Shifting is transported into areas of the carburettor at which the filter characteristic can preferably be performed, and so on particularly effective filtering action takes place.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: Entnahme von Filtermaterial, insbesondere Aktivkohle und Zugabe des entnommenen Filtermaterials, insbesondere Aktivkohle, an einer anderen Stelle des Vergasers. Dadurch kann mit einfachen Mitteln das im Vergaser entstandene Filtermaterial umgeschichtet werden und somit eine besonders effektive Filterwirkung erzielt werden.A Another preferred embodiment of the Process is characterized in that it comprises the following steps comprises: removal of filter material, in particular activated carbon and Adding the removed filter material, in particular activated carbon, in another place of the carburetor. This can be done with simple Agents rearranged the resulting in the gasifier filter material be achieved and thus a particularly effective filtering effect become.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform beinhaltet, dass das entnommene Filtermaterial zusätzlich aktiviert wird, was eine besonders effektive Filterwirkung zur Folge hat.A particularly preferred embodiment includes that the removed filter material additionally activated which results in a particularly effective filtering effect.

Gemäß einer Variante kann die Umschichtung bzw. die Entnahme/Zugabe in der Art erfolgen, dass die Aktivkohle bzw. die Vorstufe des Filtermaterials innerhalb des Vergasers von ihrem Entstehungsort bzw. Entnahmeort im unteren Bereich der Biomasse, nach oben, d. h. in Richtung des aus der Biomasse austretenden Pyrolyse- oder Synthesegases, bewegt bzw. wieder zugegeben wird. Dadurch ist eine besonders effektive Filterwirkung erzielbar.According to one Variant can the redistribution or the removal / addition in the Art done that the activated carbon or the precursor of the filter material within the carburettor from its place of origin or place of collection in the lower part of the biomass, upwards, d. H. in the direction of from the biomass emerging pyrolysis or synthesis gas moves or added again. This is a particularly effective Filter effect achievable.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Filtermaterial, insbesondere Aktivkohle, bei der Beschickung des Vergasers mit Biomasse von außen zugegeben wird. Die Zugabe von Aktivkohle zur Biomasse von außen direkt in den Vergaser hat zum Vorteil, dass das Verfahren vereinfacht, effektiv und kostengünstig betrieben werden kann, da nachgeschaltete Filtereinrichtungen entfallen oder nur in verringertem Umfang nötig sind.A another embodiment of the invention of the method is characterized in that a filter material, in particular activated carbon, in the feed of the gasifier with biomass of Outside is added. The addition of activated carbon to the biomass directly from the outside in the carburetor has the advantage that simplifies the process effective and cost effective can be operated because downstream filter devices omitted or only to a lesser extent are needed.

Die Zugabe des entnommenen Filtermaterials, oder eines separaten, an anderer Stelle gewonnenen Filtermaterials, kann erfindungsgemäß auch in eine vorgeschaltete Biomasseversorgungseinheit, insbesondere in den Biomassebunker oder in die Zuführschnecke erfolgen.The Add the removed filter material, or a separate, on obtained elsewhere filter material, according to the invention in an upstream biomass supply unit, in particular in take the biomass bunker or in the feed screw.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet die Befeuchtung und/oder Auswaschung der Biomasse innerhalb oder außerhalb des Vergasers, um eine Kondensierung der Teeranteile (u. a. Kohlenwasserstoffgemische) im Synthesegas schon innerhalb des Vergasers zu bewirken. Dadurch erfolgt ein vereinfachtes und effektives Abtrennen der Teer- und/oder Staubpartikel, da diese durch Kondensation des Befeuchtungsmittels und/oder des Wasserdampfs, der von außen in den Vergaser eingeleitet wird, mitgerissen, und so dem Synthesegas entzogen werden. Gleichzeitig werden die kondensierten Teer- und/oder Staubpartikel wieder dem Vergasungsprozess zugeführt, was zu einer höheren Effizienz und einem kostengünstigen Verfahren führt.A another embodiment of the invention of the method involves humidification and / or leaching of the Biomass inside or outside of the carburettor, in order to obtain a condensation of the tar constituents (inter alia hydrocarbon mixtures) in the synthesis gas already within the carburetor effect. Thereby a simplified and effective separation of the tar and / or Dust particles as these are due to condensation of the humectant and / or the water vapor, which is introduced from the outside into the gasifier is entrained, and so be withdrawn from the synthesis gas. simultaneously Be the condensed tar and / or dust particles again Fed gasification process, what a higher one Efficiency and a cost-effective Procedure leads.

Die Befeuchtung und/oder Auswaschung kann über das Einbringen über eine oder mehrere Düsen erfolgen. Diese können insbesondere über der Biomasse angeordnet sein, und/oder das Verteilorgan kann mit einer oder mehreren Düsen ausgestattet sein.The Humidification and / or leaching can be achieved by introducing over a or more nozzles respectively. these can especially over the Biomass can be arranged, and / or the distributor can with a or more nozzles be equipped.

Die Befeuchtung und/oder Auswaschung kann bevorzugt mit Wasser und/oder Öl, beispielsweise Rapsöl, und/oder Wachse als Befeuchtungsmittel durchgeführt werden, die eine besonders effektive und kostengünstige Abtrennung von Teer und/oder Staubpartikeln aus dem Synthesegas bewirken. Das Befeuchtungs- und/oder Auswaschungsmittel kann alternativ auch der Biomasse bei der Beschickung des Vergasers zugegeben werden.The Moistening and / or leaching may preferably be with water and / or oil, for example Rapeseed oil, and / or waxes are performed as humectants, which is a particular effective and cost effective Separation of tar and / or dust particles from the synthesis gas cause. The moistening and / or leaching agent may alternatively also be added to the biomass in the feed of the carburetor.

Bevorzugt kann das Befeuchtungsmittel eine Verdampfungstemperatur oberhalb des Temperaturbereichs, innerhalb dessen Teer entstehen kann, aufweisen. Wird das Befeuchtungsmittel in einem Bereich des Vergasers zugegeben in dem die Temperatur etwas, insbesondere 10 bis 20°C oberhalb des Teerentstehungsbereichs liegt, kann durch den beim Verdampfen auftretenden Energieentzug der Bereich, in dem Teer entstehen kann, klein gehalten werden, wodurch wiederum die Teermenge, die im Vergaser entstehen kann, gering gehalten werden kann.Prefers The humectant may have an evaporation temperature above the temperature range within which tar can arise have. If the humectant is added in an area of the carburetor in which the temperature is something, especially 10 to 20 ° C above the tar formation area can be due to evaporation energy depletion the area in which tar can arise kept small, which in turn reduces the amount of tar in the carburetor can arise, can be kept low.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Biomasse vor der Beschickung des Vergasers in grobe und feine Bestandteile aufgetrennt wird, und anschließend die unterschiedlichen Bestandteile wechselweise in mehreren Schichten im Vergaser angeordnet werden. Dadurch wird eine gleichmäßige Durchströmung des Vergasers erzielt, und die Bildung von Nestern, Durchbrüchen, Kanalströmungen oder Kernströmungen verhindert oder zumindest reduziert. Die unterschiedlichen Schichten sorgen dafür, dass sich die heißen Gase gleichmäßig über dem Vergaserquerschnitt verteilen. Somit wird eine gleichmäßige Vergasung der Biomasse innerhalb des Vergasers gewährleistet. Dadurch wird vermieden, dass sich Bereiche mit unterschiedlicher Temperatureinwirkung ausbilden, die wiederum zu schwankenden Gasqualitäten und dadurch zu verstärkter Teerbildung führen.A another embodiment of the invention of the method is characterized in that the biomass before the carburetor feed is separated into coarse and fine components, and subsequently the different components alternately in several layers be arranged in the carburetor. As a result, a uniform flow through the Carburettor achieved, and the formation of nests, breakthroughs, channel flows or core flows prevented or at least reduced. The different layers provide for this, that's the hot ones Gases evenly over the Distribute carburetor cross section. Thus, a uniform gasification the biomass within the carburettor. This avoids that areas with different temperature effects develop, which in turn leads to fluctuating gas qualities and thus to increased tar formation to lead.

Eine damit verbundene, bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet, dass der Schichtaufbau so gestaltet ist, dass die Schichten eine unterschiedliche Dicke besitzen, insbesondere in der Art, dass die groben Bestandteile der Biomasse dickere Schichten bilden und die feinen Bestandteile dünnere Schichten. Dies führt zu einer gleichmäßigen Durchströmung des Vergasers und gleichmäßigen Vergasung der Biomasse, was ein besonders effektives Verfahren ermöglicht.A associated preferred embodiment of the method, that the layer structure is designed so that the layers have a have different thickness, in particular in the way that the coarse constituents of the biomass form thicker layers and the fine ingredients thinner ones Layers. this leads to to a uniform flow through the Carburetor and uniform gasification biomass, which allows a particularly effective method.

Eine damit verbundene, alternative Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet, dass der Schichtaufbau auch so gestaltet sein kann, dass die Schichten eine unterschiedliche Dicke besitzen, insbesondere in der Art, dass die groben Bestandteile der Biomasse dünne Schichten bilden und die feinen Bestandteile dicke Schichten. Dies führt auch zu einer gleichmäßigen Durchströmung des Vergasers und gleichmäßigen Vergasung der Biomasse, was ein besonders effektives Verfahren ermöglicht.A associated alternative embodiment of the method, that the layer structure can also be designed so that the layers have a different thickness, in particular in the way that the coarse constituents of the biomass form thin layers and the fine components thick layers. This also leads to a uniform flow through the Carburetor and uniform gasification biomass, which allows a particularly effective method.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, kann innerhalb des Vergasers ein Elektrofilter bereitgestellt werden. Dieser kann Teer- und/oder sonstige Partikel aus dem entstandenen Synthesegas direkt innerhalb des Vergasers herausfiltern und gleich wieder der Biomasse zur weiteren Umsetzung zuführen.According to one preferred embodiment, can be provided within the carburetor, an electrostatic precipitator. This can tar and / or other particles from the resulting Filter out syngas directly inside the carburetor and the same return the biomass for further implementation.

Die oben beschriebenen Aufgaben werden weiter mit einer Vorrichtung nach Anspruch 17 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas durch Vergasung von insbesondere Biomasse einen Vergaser umfasst, sowie ein Mittel zur Reduzierung des Teer- und/oder Partikelgehalts im Synthesegas, wobei das Mittel innerhalb des Vergasers angeordnet ist. Durch diese Vorrichtung ist im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen ein kompakter und vereinfachter Aufbau möglich, da zusätzliche Vorrichtungen, die dem Vergaser nachgeschaltet sind, entfallen, oder lediglich in verringertem Umfang nötig sind.The The above-described objects are further provided with a device according to claim 17 according to the invention thereby solved, that the apparatus for the production of synthesis gas by gasification of In particular biomass comprises a gasifier, as well as a means for Reduction of tar and / or particle content in the synthesis gas, wherein the agent is disposed within the carburetor. Through this device is compared to conventional devices a compact and simplified construction possible because additional Devices that are connected downstream of the carburetor, omitted, or only needed to a lesser extent.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel eine Umschichtungsvorrichtung, insbesondere eine Schneckenvorrichtung, zur mechanischen Umschichtung der Biomasse umfasst, so dass Aktivkohle, die innerhalb des Vergasungsverfahrens entstanden ist, oder bei der Beschickung des Vergasers zugegeben wurde, in Bereiche des Vergasers transportiert wird, an denen der Filtervorgang bzw. der Filterprozess bevorzugt von statten geht, und so eine effektive Filterwirkung stattfindet.A preferred embodiment the device is characterized in that the means a Umschichtungsvorrichtung, in particular a screw device, for the mechanical redeployment of biomass, so that activated carbon, which originated within the gasification process, or at the carburetor feed has been added to areas of the carburettor is transported, at which the filtering process or the filtering process preferably proceeds, and so an effective filtering effect takes place.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vergaser eine Entnahmeöffnung zum Entnehmen von im Vergaser entstandenem Filtermaterial und eine Zugabeöffnung für die Zuführung des entnommenen Filtermaterials an einer anderen Stelle umfasst, so dass Aktivkohle, die innerhalb des Vergasungsverfahrens entstanden ist, oder bei der Beschickung des Vergasers zugegeben wurde, entnommen, sowie an einer anderen Stelle wieder zugegeben werden kann, so dass eine effektive Filterwirkung stattfindet.A Another preferred embodiment of Device is characterized in that the carburetor a removal opening for Removing filter material formed in the gasifier and an addition opening for the supply of the extracted filter material at another location, so that charcoal that originated within the gasification process is, or was added to the charge of the carburetor, taken, as well as in another place can be added again, so that an effective filtering action takes place.

Diesbezüglich ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform das Mittel so ausgebildet, dass die Umschichtung und/oder die Entnahme/Wiederzugabe in der Art erfolgt, dass die Aktivkohle innerhalb des Vergasers vom Entstehungsort in Richtung des aus der Biomasse austretenden Pyrolyse- oder Synthesegases umgeschichtet wird, und so eine besonders effektive Filterwirkung ermöglicht.In this regard, in a particularly preferred embodiment, the means is designed so that the redeployment and / or the removal / How the addition is made in such a way that the activated carbon within the gasifier from the place of origin in the direction of emerging from the biomass pyrolysis or synthesis gas is rearranged, and thus allows a particularly effective filtering effect.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vergaser ein Mittel zur Befeuchtung und/oder Auswaschung der Biomasse innerhalb des Vergasers umfasst. Durch die Zugabe des Befeuchtungsmittels erfolgt ein Auswaschen der Biomasse. Dadurch erfolgt ein effektives und kostengünstiges Abtrennen der Teer- und/oder Staubpartikel aus dem Synthesegas bereits innerhalb des Vergasers, da diese durch die Kondensation und/Auswaschung mitgerissen werden, und so dem Synthesegas entzogen werden.A Another preferred embodiment of Device is characterized in that the carburetor is a means for moistening and / or leaching the biomass within the Carburetor includes. By adding the humectant takes place a washing out of the biomass. This results in an effective and cost-effective Separating the tar and / or dust particles from the synthesis gas already inside the carburetor, as this is due to condensation and / leaching be entrained, and thus be withdrawn from the synthesis gas.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung umfasst der Vergaser ein Mittel zur Regulierung des Gasdrucks innerhalb des Vergasers. Dadurch kann neben der Reaktionskinetik, auch die Effektivität der Teerreduzierung mit Aktivkohle beeinflusst werden. Durch diese gezielte Einstellung von Verfahrensparametern wie den Gasdruck im Vergaser kann die Aktivität der Aktivkohle optimiert werden. Erfindungsgemäße Ausführungsformen der Vorrichtung sind in den zugehörigen Unteransprüchen definiert. Diese können sowohl einzeln oder in Kombination eingesetzt werden.In a further preferred embodiment In the apparatus, the carburetor comprises a means for regulation the gas pressure inside the carburetor. As a result, in addition to the reaction kinetics, too the effectiveness tar reduction with activated carbon. Through this targeted adjustment of process parameters such as gas pressure in the Carburetor can increase the activity the activated carbon can be optimized. Inventive embodiments of the device are in the associated dependent claims Are defined. these can both individually or in combination.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann innerhalb des Vergasers ein Elektrofilter angeordnet sein. Dadurch werden noch innerhalb des Vergasers Teer und/oder sonstige Partikel aus dem Synthesegas herausgefiltert.According to one preferred embodiment be disposed within the carburetor, an electrostatic precipitator. Thereby are still within the carburetor tar and / or other particles filtered out of the synthesis gas.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachfolgend anhand der Zeichnungen (1 bis 6) detailliert erklärt.The invention and its advantages will be described below with reference to the drawings (in which 1 to 6 ) explained in detail.

1 ist eine schematische Schnittzeichnung des erfindungsgemäßen Verfahrens innerhalb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform als zylindrischer Gegenstrom-Flachbettvergaser. 1 is a schematic sectional view of the inventive method within a device according to the invention in a preferred embodiment as a cylindrical countercurrent flat bed gasifier.

2 ist eine schematische Schnittzeichnung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der eine mechanische Umschichtung über eine Schneckenvorrichtung erfolgt. 2 is a schematic sectional view of a preferred embodiment of the device according to the invention, in which a mechanical redeployment takes place via a screw device.

3 ist eine schematische Schnittzeichnung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, umfassend eine Entnahmevorrichtung zur Entnahme von Biomasse, insbesondere einer Vorstufe von Filtermaterial, sowie eine Zugabevorrichtung, insbesondere zur Zugabe von Filtermaterial. 3 is a schematic sectional view of a preferred embodiment of the device according to the invention, comprising a removal device for removal of biomass, in particular a precursor of filter material, and an adding device, in particular for the addition of filter material.

4 ist eine schematische Schnittzeichnung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der der Vergaser eine Vorrichtung zur Befeuchtung der Biomasse aufweist. 4 is a schematic sectional view of a preferred embodiment of the device according to the invention, in which the gasifier has a device for moistening the biomass.

5 ist eine schematische Schnittzeichnung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Biomasse vor der Beschickung des Vergasers in grobe und feine Bestandteile aufgetrennt wird, und anschließend die unterschiedlichen Bestandteile wechselweise in mehreren Schichten im Vergaser angeordnet werden. 5 is a schematic sectional view of a preferred embodiment of the method according to the invention, in which the biomass is separated into coarse and fine components before charging the carburetor, and then the different components are arranged alternately in several layers in the carburetor.

6 ist eine schematische Schnittzeichnung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung, bei der der Vergaser einen Elektrofilter aufweist. 6 is a schematic sectional view according to a fifth embodiment of the invention, in which the gasifier has an electrostatic precipitator.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren kann autotherm, allotherm, oder als Mischform betrieben werden. Beim autothermen Verfahren wird ein Teil der Ausgangsstoffe mit Hilfe von Luft und/oder Sauerstoff verbrannt, um die bei der Vergasung benötigte Energie bereitzustellen. Beim allothermen Verfahren, wird die benötigte Vergasungsenergie von außen zugeführt. Dies hat den Vorteil, dass kein Rohstoffverlust durch Verbrennung auftritt, und daher eine höhere Synthesegasausbeute erzielt wird. Als Vergasungsmittel und Energielieferant wird insbesondere erhitzter Wasserdampf und/oder Kohlendioxid verwendet. Ein Vorteil der allothermen Vergasung mit Wasserdampf besteht darin, dass der Wasserstoffanteil innerhalb des resultierenden Synthesegases im Vergleich zur autothermen Vergasung wesentlich erhöht ist.The inventive method can be autothermal, allothermic, or mixed. In the autothermal process, a part of the starting materials with Help of air and / or oxygen burned to the at gasification needed energy provide. In the allothermal process, the required gasification energy from the outside fed. This has the advantage that no raw material loss due to combustion occurs, and therefore a higher one Synthesis gas yield is achieved. As a gasifier and energy supplier In particular, heated steam and / or carbon dioxide is used. An advantage of allothermal gasification with water vapor is that that the hydrogen content within the resulting synthesis gas is significantly increased compared to the autothermal gasification.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt allotherm betrieben, d. h. die Umwandlung der Biomasse in Synthesegas erfolgt mit Wasserdampf und/oder Kohlendioxid bei erhöhten Temperaturen durch die Bereitstellung der benötigten Energie von außen über heißen Wasserdampf und/oder Kohlendioxid. Der heiße Wasserdampf bzw. das heiße Kohlendioxid wird dabei von außen in den Vergaser eingeleitet. Der Druck im Vergaser ist erfindungsgemäß nicht limitiert. Im Fall des autothermen Verfahrens ist der benötigte Sauerstoff entweder in Form von Luft bereits in der Biomasse vorhanden und/oder kann gegebenenfalls zusätzlich an geeigneter Stelle, bevorzugt an gleicher Stelle wie der heiße Wasserdampf/das Kohlendioxid, in den Vergaser von außen zudosiert werden. Luft und/oder Sauerstoff muss zugegeben werden, wenn die durch die eingeleiteten Gase ins System eingebrachte thermische Energie nicht ausreichend ist, und/oder zu wenig Kohlenmonoxid entsteht. Die Zugabe von reinem Sauerstoff ist gegenüber Luft bevorzugt, da der Luft-Stickstoff die Zusammensetzung des resultierenden Synthesegases verändert, bzw. Nebenreaktionen mit den Synthesegaskomponenten eingeht, Energie kostet, und in den folgenden Verfahrensschritten unerwünscht ist.The process according to the invention is preferably operated allothermally, ie the biomass is converted into synthesis gas with steam and / or carbon dioxide at elevated temperatures by providing the required energy from outside via hot steam and / or carbon dioxide. The hot steam or the hot carbon dioxide is introduced from the outside into the carburetor. The pressure in the carburetor is not limited according to the invention. In the case of the autothermal process, the required oxygen, either in the form of air, is already present in the biomass and / or may optionally be additionally metered into the gasifier from outside at a suitable location, preferably at the same point as the hot steam / carbon dioxide. Air and / or oxygen must be added if the introduced by the gases introduced into the system thermal energy is insufficient, and / or too little carbon monoxide is formed. The addition of pure oxygen is to air, because the air-nitrogen changes the composition of the resulting synthesis gas, or side reactions with the synthesis gas components, energy costs, and is undesirable in the following process steps.

Das Verfahren ist für alle Vorrichtungstypen, wie z. B. Wirbelschicht-, Drehbett- oder Festbettvergaser anwendbar, sowie im Gleichstromprinzip oder im Gegenstromprinzip anwendbar. Das Verfahren kann als Batch-Verfahren oder als kontinuierliches Verfahren betrieben werden. Kontinuierliche Verfahren sind erfindungsgemäß bevorzugt. Dabei erfolgt nach der Beschickung, d. h. der Befüllung des Vergasers mit Biomasse, vor dem Start der Vergasungsreaktion, eine kontinuierliche oder schrittweise Zugabe von neuer Biomasse, so dass der Füllstand des Vergasers mit Fortschreiten der Vergasungsreaktion annähernd gleich bleibt.The Procedure is for all types of devices, such as. B. fluidized bed, Drehbett- or Fixed bed gasifier applicable, as well as in the DC principle or in the Countercurrent principle applicable. The process can be used as a batch process or operated as a continuous process. continuous Methods are preferred according to the invention. It takes place after the feed, d. H. the filling of the Carburetor with biomass, before the start of the gasification reaction, a continuous or incremental addition of new biomass, so that the level of the gasifier with the progress of the gasification reaction approximately equal remains.

Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas durch Vergasung von Biomasse einen Vergaser und beinhaltet Maßnahmen, den Teergehalt im Synthesegas zu reduzieren, in der Art, dass die Teerreduktion bereits innerhalb des Vergasers stattfindet.According to the invention the apparatus for the production of synthesis gas by gasification of Biomass a carburetor and includes measures to the tar content in the To reduce syngas, in the way that tar reduction already takes place inside the carburetor.

Bevorzugt erfolgt die Umsetzung im Gegenstrom-Festbettvergaser, bevorzugt in einem zylindrischen Gegenstrom-Festbettvergaser. Eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in 1 gezeigt. Vergaser 1 ist ein Gegenstrom-Festbettvergaser mit Gaseintrittsöffnung 2 und Gasaustrittsöffnung 3 und Öffnung 3' zum Befüllen mit Biomasse 6'. Der Füllstand der Biomasse 6 reicht von Zone A bis D. Der Vergaser enthält einen Rost 4 im unteren Bereich des Vergasers zum Auffangen der Biomasse, und ein Verteilorgan 5 an der Oberseite des Vergasers zum Ausgleichen der Biomasse. Durch die Gaseintrittsöffnung 2 wird heißer Wasserdampf und/oder CO₂, sowie optional Sauerstoff und/oder Luft (oder eine Kombination daraus) als Vergasungsmittel in den Vergaser eingeleitet. Während der Vergasung der Biomasse erfolgt durch Zersetzung eine Masseströmung der Biomasse nach unten in Richtung Rost 4. Die Pfeile symbolisieren die Gas-Strömungsrichtung, bzw. die (Bio)masse-Strömungsrichtung. Bei der Vergasung entsteht Synthesegas 9, das durch die Gasaustrittsöffnung 3 aus dem Vergaser 1 entweicht. Weiter entsteht Asche 8', die durch die Ascheaustrittsöffnung 8 aus dem Vergaser 1 abgeführt wird.The reaction preferably takes place in a countercurrent fixed bed gasifier, preferably in a cylindrical countercurrent fixed bed gasifier. A schematic representation of the method according to the invention and the device according to the invention is shown in FIG 1 shown. carburettor 1 is a countercurrent fixed bed gasifier with gas inlet opening 2 and gas outlet 3 and opening 3 ' for filling with biomass 6 ' , The level of biomass 6 ranges from zone A to D. The carburetor contains a rust 4 in the lower part of the carburetor to capture the biomass, and a distributor 5 at the top of the carburetor to balance the biomass. Through the gas inlet 2 hot steam and / or CO ₂ , and optionally oxygen and / or air (or a combination thereof) as a gasification agent is introduced into the gasifier. During the gasification of the biomass decomposition causes a mass flow of the biomass downwards in the direction of rust 4 , The arrows symbolize the gas flow direction or the (bio) mass flow direction. Gasification produces synthesis gas 9 passing through the gas outlet 3 from the carburetor 1 escapes. Next comes ash 8th' passing through the ash outlet 8th from the carburetor 1 is dissipated.

Die Zusammensetzung des resultierenden Synthesegasgemisches wird insbesondere über die Wasserdampftemperatur, und/oder die Verweilzeit, und/oder die Durchlaufgeschwindigkeit, und/oder die Biomassenschichthöhe, und/oder den Gasdruck innerhalb des Vergasers, und/oder über das Wasserdampf/Sauerstoffverhältnis, und/oder über die Wasserdampf/Sauerstoffmenge und/oder über den Ort der Zudosierung der jeweiligen Komponenten bestimmt. Weitere Parameter sind die Art und/oder die Menge des zugeführten Kondensationsmittels.The The composition of the resulting synthesis gas mixture is determined in particular via the steam temperature, and / or the residence time, and / or the flow rate, and / or the biomass layer height, and / or the gas pressure within the carburettor, and / or over the Steam / oxygen ratio, and / or over the amount of water vapor / oxygen and / or the place of addition determined the respective components. Other parameters are the Type and / or amount of supplied Condensing agent.

Über Veränderungen dieser Parameter während der Vergasungsreaktion können auch variierende Biomassezusammensetzungen, die sich aufgrund verschiedenartiger Ausgangsmaterialien und veränderter Zusammensetzungen während der Vergasungsreaktion ergeben, ausgeglichen werden.About changes this parameter during the gasification reaction can Also varying biomass compositions, due to diverse Starting materials and modified Compositions during the gasification reaction, be balanced.

Bevorzugt wird innerhalb des erfindungsgemäßen Verfahrens Biomasse während des Verfahrens neu zugegeben. Dies kann sowohl kontinuierlich, als auch schrittweise geschehen. Bevorzugt ist die Menge bzw. die Geschwindigkeit der zuzugebenden Biomasse so zu wählen, dass der Füllstand der Biomasse 6 im Vergaser 1 während der Reaktion annähernd gleich bleibt. Dadurch wird gewährleistet, dass die Zusammensetzung des Synthesegases im Verlauf der Reaktion annähernd gleich bleibt.Within the method according to the invention, biomass is preferably added anew during the process. This can be done both continuously and step by step. Preferably, the amount or the speed of the biomass to be added to be selected so that the level of the biomass 6 in the carburetor 1 during the reaction remains approximately the same. This ensures that the composition of the synthesis gas remains approximately the same during the course of the reaction.

Der Vergasungsvorgang von Biomasse lässt sich dabei in vier Teilschritte untergliedern. Zunächst erfolgt eine Trocknung bei Temperaturen bis ca. 200°C (Zone A), bei der in der Biomasse enthaltendes Wasser verdampft wird. In dieser Trocknungsphase erfolgt keine chemische Zersetzung, sondern lediglich eine Veränderung der physikalischen Materialstruktur durch makro- und mikroskopische Risse. In der zweiten Stufe (Zone B) wird bei Temperaturen von ca. 200 bis 600°C die Biomasse unter weitgehendem Sauerstoffausschluss pyrolisiert. Dabei werden die makromolekularen Bestandteile der Biomasse je nach Temperatur, Aufheizgeschwindigkeit, Größe in verschiedene, niedermolekulare Bestandteile zerlegt. Innerhalb dieser Phase erfolgt auch vermehrt eine Teerbildung. Der Teer bzw. andere resultierende Kohlenwasserstoffe und Staubpartikel werden im Gasstrom mitgerissen und gelangen so in das resultierende Synthesegas. Gleichzeitig erfolgt hier, und vor allem am Ende, d. h. im Übergangsbereich zu Zone C, die Bildung von elementarem Kohlenstoff in Form von Kohle bzw. auch Aktivkohle. In der nächsten Stufe (Zone C) erfolgt eine gleichzeitige Reduktion der Oxidationsprodukte CO₂ und H₂O, die in der Oxidationszone (Zone D) entstanden sind, mit dem in Zone B entstandenen Kohlenstoff zu CO und H₂. H₂O wird parallel von außen zugeführt. Je nach Reaktionszusammensetzung laufen verschiedene andere Reaktionen, wie u. a. die Wassergasreaktion, gleichzeitig ab. Dies erfolgt bei Temperaturen von ca. 600 bis 950°C. Diese Reaktionsschritte sind endotherm, d. h. benötigen Energie. Diese Energie wird bevorzugt von außen z. B. über den heißen Wasserdampf zugeführt. In Zone C kann es zur Ausbildung von Kohle bzw. Aktivkohle kommen. In der vierten Zone (Zone D) erfolgt, im Falle eines autothermen, oder teilautothermen Reaktionsablaufs, eine teilweise Verbrennung, d. h. Oxidation des Kohlenstoffs und des Wasserstoffs, bei Temperaturen von ca. 950°C bis 1300°C in einer exothermen Reaktion. Dabei wird zusätzlich Energie erzeugt, um eventuelle Wärmeverluste des Reaktors besser ausgleichen zu können. Während dieser Oxidation wird ein Teil der Biomasse verbrannt. Dabei entsteht Kohlenmonoxid und Kohlendioxid.The gasification process of biomass can be subdivided into four sub-steps. First, it is dried at temperatures up to about 200 ° C (zone A), is evaporated in the water contained in the biomass. In this drying phase no chemical decomposition takes place, but only a change of the physical material structure by macro- and microscopic cracks. In the second stage (zone B), the biomass is pyrolyzed at temperatures of about 200 to 600 ° C under extensive exclusion of oxygen. Depending on the temperature, heating rate and size, the macromolecular constituents of the biomass are broken down into different, low-molecular constituents. Within this phase, tar formation is also increasingly occurring. The tar or other resulting hydrocarbons and dust particles are entrained in the gas stream and thus get into the resulting synthesis gas. At the same time, and especially at the end, ie in the transition zone to zone C, the formation of elemental carbon in the form of coal or activated carbon takes place. In the next stage (zone C), a simultaneous reduction of the oxidation products CO ₂ and H ₂ O formed in the oxidation zone (zone D) with the carbon formed in zone B results in CO and H ₂ . H ₂ O is supplied in parallel from the outside. Depending on the reaction composition, various other reactions, such as the water gas reaction, proceed simultaneously. This takes place at temperatures of about 600 to 950 ° C. These reaction steps are endothermic, ie require energy. This energy is preferably from the outside z. B. supplied via the hot steam. Zone C can lead to the formation of coal or activated carbon. In the fourth zone (Zone D), in the case of an autothermal or teilautothermen reaction, a partial combustion, ie oxidation of carbon and hydrogen, at temperatures of about 950 ° C to 1300 ° C in an exothermic reaction. In addition, energy is generated in order to compensate for any heat losses of the reactor better. During this oxidation, part of the biomass is burned. This produces carbon monoxide and carbon dioxide.

Im folgenden werden fünf erfindungsgemäße Ausführungsformen des Verfahrens beschrieben, die sowohl einzeln oder in Kombination eingesetzt werden können. Ferner werden erfindungsgemäße Ausführungsformen von Vorrichtungen beschrieben, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können.in the following will be five Embodiments of the invention of the method described, either individually or in combination can be used. Furthermore, embodiments according to the invention of devices used singly or in combination can be.

Eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Teergehalt durch Filtern mit Aktivkohle im Vergaser reduziert wird. Die Teer-, Kohlenwasserstoffe und/oder Staubpartikel werden durch Adsorption an der Oberfläche der Aktivkohle zurückgehalten und gelangen nicht in das aus dem Vergaser entweichende Synthesegas. Dadurch ist ein vereinfachtes, effizientes und kostengünstiges Verfahren möglich, da eine nachträgliche Abtrennung nicht mehr, oder lediglich in eingeschränktem Umfang nötig ist.A first embodiment of the invention of the method is characterized in that the tar content by Filtering with activated carbon in the carburetor is reduced. The tar, hydrocarbons and / or dust particles are adsorbed on the surface of the Activated carbon withheld and do not get into the gas escaping from the gasifier syngas. This is a simplified, efficient and cost effective Procedure possible because an afterthought Separation no longer, or only to a limited extent is necessary.

Gemäß einer Variante ist der Druck im Vergaser mit Hilfe einer entsprechenden Vorrichtung regulierbar. Damit lässt sich die Filterwirkung beeinflussen und somit auch die Teerreduzierung.According to one Variant is the pressure in the carburetor with the help of a corresponding Device adjustable. Leave it affect the filter effect and thus the tar reduction.

Innerhalb einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird dazu die Aktivkohle verwendet, die direkt im Vergaser aus der Biomasse innerhalb des Pyrolyseschrittes und/oder des Reduktionsschritts generiert wird. Die Herstellung der Aktivkohle direkt innerhalb des Verfahrens und deren Verwendung als Filtermaterial hat zum Vorteil, dass sonstige, nachgeschaltete Abtrennungsmaßnahmen bzw. -materialen nicht mehr, oder lediglich in eingeschränktem Umfang nötig sind, und so das Verfahren vereinfacht, kostengünstig und effektiv betrieben werden kann.Within a preferred embodiment The process uses activated carbon directly in the process Carburetor from the biomass within the pyrolysis step and / or of the reduction step is generated. The production of activated carbon directly within the process and their use as filter material has the advantage that other, downstream separation measures or materials, or only to a limited extent necessary, and so the process is simplified, cost-effective and effective can.

Besonders bevorzugt kann die Aktivkohle innerhalb des Vergasers, insbesondere über eine Schneckenvorrichtung, mechanisch umgeschichtet werden, so dass die Aktivkohle durch die Umschichtung in Bereiche des Vergasers transportiert wird, an denen der Filtervorgang bzw. der Filterprozess bevorzugt von statten geht, und so eine besonders effektive Filterwirkung stattfindet.Especially Preferably, the activated carbon within the carburetor, in particular via a screw device, be mechanically rearranged so that the activated carbon through the Shifting is transported into areas of the carburettor at which the filtering process or the filtering process preferably takes place, and so a particularly effective filtering action takes place.

Eine diesbezügliche, erfindungsgemäße Ausführungsform der Vorrichtung umfasst eine mechanische Umschichtungsvorrichtung zur Umschichtung der Aktivkohle innerhalb des Vergasers, insbesondere eine drehbar angeordnete Schneckenvorrichtung. Die Schneckenvorrichtung, die in den Vergaser bis insbesondere zur Zone C ragt, fördert die dort entstandene Aktivkohle an die Oberfläche, d. h. bis Zone A.A in this regard, inventive embodiment the device comprises a mechanical Umschichtungsvorrichtung for switching the activated carbon within the carburetor, in particular a rotatably arranged screw device. The snail device, which projects into the carburetor until in particular to the zone C, which promotes there resulting activated carbon to the surface, d. H. up to zone A.

Eine solche bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung ist in 2 schematisch als Schnittzeichnung dargestellt. Die Umschichtung der Aktivkohle im Vergaser 1 erfolgt über die Schneckenvorrichtung 10. Die Schnecke ist bevorzugt zentrisch in der Mitte des Vergasers angebracht und ragt in den Vergaser, d. h. in die Biomasse 6 ein. Vorzugsweise ragt die Schneckenvorrichtung 10 bis in Zone B, besonders bevorzugt bis in Zone C ein. Die Schnecke ist parallel zur Längsrichtung des Vergasers angeordnet. Aufhängung, Antrieb, und Lagerung der Schneckenvorrichtung können an einer oder an beiden Seiten des Vergasers erfolgen. Bevorzugt erfolgt sie an der oberen Seite, d. h. an der Seite der Austrittsöffnungen 3 und 3'. Die Scheckenauslegung, d. h. Parameter wie Schneckensteigung, Schneckendurchmesser, Drehzahl, oder Dicke der Schnecke sind erfindungsgemäß frei wählbar und den Vergaserauslegungen anzupassen.Such a preferred embodiment of the device is in 2 shown schematically as a sectional drawing. The redeployment of the activated carbon in the carburetor 1 takes place via the screw device 10 , The screw is preferably mounted centrally in the center of the carburetor and protrudes into the carburetor, ie in the biomass 6 one. Preferably, the screw device protrudes 10 up to zone B, more preferably up to zone C. The screw is arranged parallel to the longitudinal direction of the carburetor. Suspension, propulsion, and storage of the auger device may be on one or both sides of the carburetor. Preferably, it takes place on the upper side, ie on the side of the outlet openings 3 and 3 ' , The Scheckenauslegung, ie parameters such as screw pitch, screw diameter, speed, or thickness of the screw can be selected according to the invention and adapted to the carburetor designs.

Durch die Rotationsbewegung der Schneckenvorrichtung wird Aktivkohle, die in den Zonen B und oder C während der Vergasung entstanden ist, in Zone A, bevorzugt an die Oberfläche von Zone A befördert.By the rotational movement of the screw device becomes activated carbon, those in zones B and or C during the gasification has occurred in zone A, preferably at the surface of Zone A transported.

Die Schneckenvorrichtung 10 kann zusammen oder getrennt vom Verteilorgan 5 gelagert sein.The snail device 10 can be together or separately from the distributor 5 be stored.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die Schneckenvorrichtung 10 auch zumindest teilweise mit einem Hüllrohr umgeben sein.In a further embodiment of the invention, the screw device 10 also be at least partially surrounded by a cladding tube.

Eine alternative, bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet eine weitere Form der Umschichtung. Das Verfahren ist schematisch in 3 dargestellt und umfasst die folgenden Stufen: Zunächst erfolgt eine Entnahme des Filtermaterials 16, insbesondere Kohle und/oder Aktivkohle, aus dem Vergaser 1. Anschließend erfolgt die Zugabe des entnommenen Filtermaterials 18 in den Vergaser 1 an einer anderen, geeigneten Stelle. Durch diese Umschichtung wird das Filtermaterial in Bereiche des Vergasers transportiert, an denen der Filtervorgang bzw. der Filterprozess bevorzugt von statten geht, und so eine besonders effektive Filterwirkung stattfindet.An alternative, preferred embodiment of the method includes a further form of redeployment. The procedure is schematic in 3 and comprises the following stages: First, a removal of the filter material takes place 16 , in particular coal and / or activated carbon, from the gasifier 1 , Subsequently, the addition of the removed filter material 18 in the carburetor 1 in another, suitable place. As a result of this switching, the filter material is transported into regions of the carburetor where the filtering process or the filter process preferably takes place, and thus a particularly effective filtering action takes place.

Zwischen dem Entnahmeschritt und dem Zugabeschritt kann besonders bevorzugt eine zusätzliche Aktivierung des Filtermaterials erfolgen. Durch diese Aktivierung wird eine besonders effektive Filterwirkung erzielt. Die Aktivierung kann z. B. über einen Oxidationsprozess und/oder einen Dehydratisierungsprozess erfolgen.Between the removal step and the adding step, it is particularly preferable for additional activation of the filter material to take place. By This activation achieves a particularly effective filtering effect. The activation can z. B. via an oxidation process and / or a dehydration process.

Auch kann die Aktivierung innerhalb des Vergasers, insbesondere durch Oxidation, durch Zugabe von Sauerstoff über die Öffnung 15 erfolgen.Also, the activation within the carburetor, in particular by oxidation, by the addition of oxygen through the opening 15 respectively.

Eine diesbezügliche, erfindungsgemäße Ausführungsform der Vorrichtung ist schematisch in 3 dargestellt. Sie umfasst ein Mittel zur Reduzierung des Teergehalts im Synthesegas, das eine Entnahmeöffnung 15 zur Entnahme des Filtermaterials 16, und eine Zugabeöffnung 17 zur Zugabe des entnommenen Filtermaterials 18 aufweist.A related, inventive embodiment of the device is shown schematically in FIG 3 shown. It comprises a means for reducing the tar content in the synthesis gas, which is a discharge opening 15 for removal of the filter material 16 , and an addition opening 17 for adding the removed filter material 18 having.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Umschichtung in der Art, dass die Aktivkohle innerhalb des Vergasers in Richtung des aus der Biomasse austretenden Synthesegases umgeschichtet wird. Dies ist so zu verstehen, dass gemäß der Verfahren nach 2 und/oder 3 ein Transport nach oben, d. h. in Zone A, insbesondere an die Oberfläche von Zone A (d. h. die Austrittsebene des Synthesegases aus der Biomasse) erfolgt, so dass das effektive Abfiltern von Teer- und/oder Partikelbestandteilen aus dem Synthesegas an der Oberfläche der Biomasse vor dem Austritt des Synthesegases aus der Biomasse ermöglicht wird. Die Aktivkohle wird durch die Umschichtung in Bereiche des Vergasers transportiert, an denen die Filterwirkung besonders effektiv ist, da innerhalb des Vergasungsverfahrens die meiste Aktivkohle innerhalb Zone B und C produziert wird, und so Verunreinigungen, die z. B. in Zone A und/oder B entstehen, ohne Umschichtung nicht durch die Filterwirkung der Aktivkohle erfasst werden.In a particularly preferred embodiment of the method, the redistribution takes place in such a way that the activated carbon within the gasifier is rearranged in the direction of the synthesis gas leaving the biomass. This is to be understood that according to the method according to 2 and or 3 a transport to the top, ie in zone A, in particular to the surface of zone A (ie the exit plane of the synthesis gas from the biomass) takes place, so that the effective filtering of tar and / or particulate components from the synthesis gas at the surface of the biomass before the exit of the synthesis gas from the biomass is made possible. The activated carbon is transported by the shift in areas of the carburetor, in which the filtering effect is particularly effective, since within the gasification process most of the activated carbon is produced within zone B and C, and so impurities that z. B. in zone A and / or B, are not detected by the filter effect of the activated carbon without switching.

Insbesondere ist erfindungsgemäß in diesem Zusammenhang auch das vorzeitige Ausbringen der Asche 8', und deren Verwendung als Filtermaterial umfasst.In particular, according to the invention in this context, the premature application of the ash 8th' , and their use as filter material.

In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Verfahrens wird zusätzlich ein Filtermaterial, bevorzugt Aktivkohle, von außen bei der Beschickung des Vergasers mit Biomasse zugegeben. Dies kann über die Öffnungen 3, 3' oder 17 erfolgen, besonders bevorzugt sind die Öffnungen 3' und 17. Als Aktivkohle werden erfindungsgemäß kohlenstoffhaltige, poröse Partikel bezeichnet, die eine große innere Oberfläche aufweisen. Die innere Oberfläche beträgt bevorzugt mindestens 100 bis 2000 m²/g Kohle. Die Partikelgröße ist erfindungsgemäß nicht limitiert. Die mittlere Porengröße liegt bevorzugt im nm Bereich, besonders bevorzugt unter 10 nm. Die Porengrößen können z. B. über BET-Messungen (Tieftemperatur-Stickstoff-Adsorption nach Brunauer, Emmet und Teller) bestimmt werden.In a second embodiment of the method according to the invention, a filter material, preferably activated carbon, is additionally added from outside during the charging of the gasifier with biomass. This can be done through the openings 3 . 3 ' or 17 take place, particularly preferred are the openings 3 ' and 17 , Activated carbon according to the invention carbon-containing, porous particles are referred to, which have a large inner surface. The inner surface is preferably at least 100 to 2000 m ² / g of coal. The particle size is not limited according to the invention. The average pore size is preferably in the nm range, more preferably below 10 nm. B. on BET measurements (low-temperature nitrogen adsorption according to Brunauer, Emmet and plate) can be determined.

Sämtliche Filter, die eine Filterwirkung gegenüber Teer- und/oder Staubpartikel-Verunreinigungen besitzen, sind erfindungsgemäß umfasst und können einzeln oder in Kombination verwendet werden. Die Anordnung des Filters in der Biomasse ist so zu wählen, dass eine möglichst effektive Filterwirkung gewährleistet wird. Bevorzugt erfolgt die Filterwirkung in Zone A, besonders bevorzugt an der Oberfläche von Zone A. Das Filtermaterial wird bevorzugt in Pulverform zugegeben und gegebenenfalls mit der Biomasse vermischt. Die Pulverteilchen haben bevorzugt einen Partikeldurchmesser von 1 nm bis 1 mm. Alternativ kann der Filter auch in Form von Platten, Folien oder sonstigen Formen zugegeben werden. Der Filter kann inert sein, d. h. nicht an der Vergasungsreaktion teilnehmen und gegebenenfalls wiederholt einsetzbar sein. Bevorzugt ist die Verwendung von Filtermaterialien, die durch die Vergasungsreaktion zu Synthesegas umgesetzt werden.All Filters that have a filtering effect on tar and / or dust particles impurities own, are included according to the invention and can used singly or in combination. The arrangement of the Filters in the biomass is to be chosen so that as possible ensures effective filtering effect becomes. Preferably, the filtering action is in zone A, more preferably on the surface of zone A. The filter material is preferably added in powder form and optionally mixed with the biomass. The powder particles have preferably has a particle diameter of 1 nm to 1 mm. alternative The filter can also be in the form of plates, films or other Forms are added. The filter may be inert, d. H. Not Participate in the gasification reaction and optionally repeated be usable. Preference is given to the use of filter materials, which are converted by the gasification reaction to synthesis gas.

Die Zugabe des Filtermaterials von außen kann schon vor dem Vergasungsverfahren bei der erstmaligen Beschickung des Vergasers, oder während des Vergasungsvorgangs erfolgen.The Adding the filter material from the outside can even before the gasification process at the first loading of the carburetor, or during the Gasification process done.

Eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, die Biomasse vor und/oder während des Vergasungsprozesses innerhalb des Vergasers durch Zugabe von Befeuchtungsmitteln und/oder Auswaschungsmitteln zu befeuchten und/oder auszuwaschen. Dies bewirkt eine Reduzierung des Teergehalts unter anderem durch eine Abkühlung der Reaktionsgase und so eine Kondensation von Restwasser oder der Teere aus dem Synthesegas und/oder der Befeuchtungs- und/oder Auswaschmittel. Durch diesen Kondensationsvorgang werden Verunreinigungen im Synthesegas wie Teer und/oder sonstige Partikel dem Synthesegas schon innerhalb des Vergasers entzogen, da sie mitgerissen werden. Diese stehen dann wieder dem Vergasungsprozess zur Verfügung, was zu einem besonders effektiven Verfahren führt.A third embodiment the method according to the invention This is the biomass before and / or during the gasification process within the carburetor by adding humectants and / or To moisten and / or wash out leaching agents. this causes a reduction of the tar content among other things by a cooling of the Reaction gases and so a condensation of residual water or tars from the synthesis gas and / or the moistening and / or rinsing agent. This condensation process contaminates the synthesis gas like tar and / or other particles the synthesis gas already within removed from the carburetor, since they are carried away. These are standing then back to the gasification process, resulting in a particularly effective procedure leads.

Befeuchtungsmittel und/oder Auswaschmittel sind erfindungsgemäß insbesondere Wasser und/oder Öl, insbesondere Rapsöl und/oder Wachse, die eine besonders effektive und kostengünstige Abtrennung von Teer und/oder Staubpartikeln aus dem Synthesegas bewirken.humectants and / or washout agents according to the invention are in particular water and / or oil, in particular rapeseed oil and / or waxes, which is a particularly effective and cost effective separation of tar and / or dust particles from the synthesis gas effect.

Eine diesbezügliche erfindungsgemäße Ausführungsform der Vorrichtung ist in 4 schematisch dargestellt. Im oberen Bereich des Innenraums des Vergasers 1, bevorzugt zwischen der Gasaustrittsöffnung 3 und dem oberen Verteilorgan 5 befindet sich eine Vorrichtung 11 zur Befeuchtung/und oder Auswaschung der Biomasse 6. Aus der Vorrichtung 11 erfolgt der Austritt des Befeuchtungsmittels 12. Somit lässt sich eine einfache aber effektive Befeuchtung erzielen.A related embodiment of the device according to the invention is in 4 shown schematically. In the upper part of the interior of the carburetor 1 , preferably between the gas outlet opening 3 and the upper distributor 5 there is a device 11 for moistening / and / or leaching the biomass 6 , From the device 11 the outlet of the humidifying agent takes place 12 , Thus, a simple but effective humidification can be achieved.

In einer alternativen Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Befeuchtung der Biomasse 11 bereits im Verteilorgan 5 integriert.In an alternative embodiment, the device is for moistening the biomass 11 already in the distributor 5 integrated.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Befeuchtung der Biomasse 11 bereits im Vergaserdeckel integriert, so dass das Befeuchtungs- und/oder Auswaschungsmittel bevorzugt über Düsen, die sich im Vergaserdeckel befinden, zugegeben wird.In a further alternative embodiment, the device is for moistening the biomass 11 already integrated in the carburetor cover, so that the moistening and / or leaching agent is preferably added via nozzles which are located in the carburetor cover.

Die Befeuchtung kann während des Vergasungsprozesses, oder vorher, d. h. bei der Beschickung des Vergasers erfolgen. Eine Kombination ist erfindungsgemäß auch umfasst.The Moisturizing can during the gasification process, or before, d. H. at the loading of the carburetor. A combination is also included according to the invention.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Befeuchtung der Biomasse in Zone C und/oder B durch ein Befeuchtungsmittel wie Öl oder Wachs etc.. Die Befeuchtung kann insbesondere vor der Beschickung des Vergasers mit Biomasse erfolgen. Weiter ist die Möglichkeit umfasst, dass während des Ablaufs der Vergasungsreaktion die Biomasse dort kontinuierlich oder diskontinuierlich befeuchtet wird. Das Befeuchtungsmittel hat insbesondere eine Verdampfungstemperatur, die etwas, insbesondere 10 bis 20°C, oberhalb des Temperaturbereichs liegt, in dem Teere entstehen können. Durch die Verdampfung des Befeuchtungsmittels wird dem Teerentstehungsbereich Energie entzogen und es erfolgt eine schnellere Absenkung der Temperatur unterhalb des Temperaturbereichs, in dem üblicherweise Teere entstehen. Dadurch wird räumlich der Bereich im Vergaser, in dem die ungewollten Teere entstehen können, klein gehalten und der Teergehalt kann somit minimiert werden. Dies kann analog auch durch eine Vermischung der Biomasse in Zone A und B erreicht werden.In a further preferred embodiment the moistening of the biomass in zone C and / or B takes place a humectant like oil or wax etc. The moistening can be done especially before loading of the carburettor with biomass. Next is the possibility that includes during the course of the gasification reaction, the biomass there continuously or is moistened discontinuously. The humectant has in particular, an evaporation temperature that is something, in particular 10 to 20 ° C, above the temperature range in which tars can form. By the Evaporation of the humectant becomes the tar formation area Deprived of energy and there is a faster lowering of the temperature Below the temperature range in which tars usually arise. This becomes spatial the area in the carburetor, where the unwanted tars arise can, kept small and the tar content can thus be minimized. This can analogously also by mixing the biomass in zone A and B. be achieved.

In einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Biomasse vor dem Beschicken des Vergasers in grobe und feine Bestandteile aufgetrennt. Dies kann z. B. über einen Sieb- oder Filtervorgang erfolgen. Die Partikelgrößen der einzelnen Bestandteile sind je nach Vergasertyp und Reaktionsgegebenheiten frei wählbar. Bei der Beschickung des Vergasers werden nun die unterschiedlichen groben und feinen Bestandteile wechselweise in mehreren Schichten im Vergaser angeordnet. Die Dicke und Anzahl der Schichten ist dabei ja nach Vergasertyp und Reaktionsgegebenheiten frei wählbar.In a fourth embodiment of the invention the biomass is in coarse before loading the carburetor separated fine components. This can be z. B. via a sieving or filtering process respectively. The particle sizes of individual components are depending on the type of gasifier and reaction conditions freely selectable. When loading the carburetor are now the different coarse and fine components alternately in several layers arranged in the carburetor. The thickness and number of layers is included yes depending on carburetor type and reaction conditions freely selectable.

Durch diese Maßnahmen wird eine gleichmäßige Durchströmung des Vergasers erzielt und die Bildung von Nestern, Durchbrüchen, Kanalströmungen oder Kernströmungen verhindert oder zumindest reduziert. Die unterschiedlichen Schichten sorgen dafür, dass sich die heißen Gase gleichmäßig über dem Vergaserquerschnitt verteilen. Somit wird eine gleichmäßige Vergasung der Biomasse innerhalb des Vergasers gewährleistet. Dadurch wird vermieden, dass sich Bereiche mit unterschiedlicher Temperatureinwirkung ausbilden, die wiederum zu schwankenden Gasqualitäten und dadurch zu verstärkter Teerbildung führen.By these measures is a uniform flow of the Carburetor achieved and the formation of nests, breakthroughs, channel flows or core flows prevented or at least reduced. The different layers ensure, that's the hot ones Gases evenly over the Distribute carburetor cross section. Thus, a uniform gasification the biomass within the carburettor. This avoids that areas with different temperature effects develop, which in turn leads to fluctuating gas qualities and thus to increased tar formation to lead.

Eine bevorzugte Anordnung der Schichten ist in 5 dargestellt. In einem erfindungsgemäßen Vergaser 1 befindet sich die Biomasse 6 nach dem Beschicken zwischen Rost 4 und Verteilorgan 5. Beim Beschickungsvorgang erfolgt die Anordnung der Biomasse schichtweise abwechselnd in horizontaler Anordnung bezüglich der Strömungsrichtung im Vergaser, d. h. im Lot zur Strömungsrichtung. Der Schichtaufbau ist so gestaltet, dass die Schichten der Biomasse eine unterschiedliche Dicke besitzen, insbesondere in der Art, dass die groben Bestandteile der Biomasse dickere Schichten 13 bilden, und die feinen Bestandteile dünnere Schichten 14. Dies führt neben einer gleichmäßigen Durchströmung des Vergasers und einer gleichmäßigen Vergasung der Biomasse zu einer hohen Strömungsgeschwindigkeit, was ein besonders effektives und schnell ablaufendes Verfahren ermöglicht.A preferred arrangement of the layers is in 5 shown. In a carburetor according to the invention 1 is the biomass 6 after loading between rust 4 and distributing organ 5 , During the charging process, the arrangement of the biomass layer takes place alternately in a horizontal arrangement with respect to the flow direction in the carburetor, ie in the solder to the flow direction. The layer structure is designed so that the layers of the biomass have a different thickness, in particular in such a way that the coarse constituents of the biomass thicker layers 13 form, and the fine components thinner layers 14 , This results in addition to a uniform flow through the carburetor and a uniform gasification of the biomass to a high flow rate, which allows a particularly effective and fast-running process.

Die dünnen Schichten können zusätzlich besonders bevorzugt Öl- bzw. Wasser- getränkt sein, und/oder besonders bevorzugt hohe Mengen an Aktivkohle aufweisen, d. h. es ist bevorzugt, eine Befeuchtung und/oder Auswaschung der dünneren Schichten mit Öl durchzuführen, da dies eine besonders effektive Reinigungswirkung bewirkt.The thin Layers can additionally especially preferred oil or water-soaked be, and / or particularly preferably have high amounts of activated carbon, d. H. it is preferred to moisten and / or wash out the thinner layers with oil perform, as this causes a particularly effective cleaning effect.

In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens ist der Schichtaufbau so gestaltet, dass die groben Bestandteile der Biomasse dünne Schichten bilden, und die feinen Bestandteile dicke Schichten. Dies führt zu einer gleichmäßigen Durchströmung des Vergasers und gleichmäßigen Vergasung der Biomasse, was ein besonders effektives Verfahren ermöglicht.In an alternative embodiment the process, the layer structure is designed so that the coarse Components of biomass thin Layers form, and the fine components thick layers. This leads to a uniform flow through the Carburetor and even gasification of the Biomass, which allows a particularly effective method.

In einer weiteren, bevorzugten Anordnung werden die Randbereiche der Biomasse im Vergaser, d. h. die Bereiche der Biomasse, die an der Außenwand des Vergasers liegen, mit Feinanteilen befüllt. Bereiche, die im Vergaser-Inneren liegen, werden mit grobem Material beschickt. Dies hat zur Folge, dass sich keine Kanalströmungen, d. h. Randströmungen zwischen dem Rand der Biomasse und der inneren Oberfläche des Vergasers bilden, und so eine gleichmäßige, d. h. eine besonders effektive Vergasung, stattfindet.In In a further, preferred arrangement, the edge regions of Biomass in the gasifier, d. H. the areas of biomass that at the outer wall of the carburetor, filled with fines. Areas inside the carburetor interior lie are loaded with coarse material. As a consequence, that no channel flows, d. H. Edge flows between form the edge of the biomass and the inner surface of the carburetor, and such a uniform, d. H. a particularly effective gasification takes place.

Erfindungsgemäß sind auch kombinierte Anordnungen der Biomasse im Vergaser möglich.Also according to the invention Combined arrangements of biomass in the carburettor possible.

Gemäß einer fünften Ausführungsform, die in 6 dargestellt ist, ist innerhalb des Vergasers 1 oberhalb der Biomasse ein Elektrofilter 15 integriert. Elektrofilter dienen zur elektrischen Gasreinigung und sind Vorrichtungen zur Abscheidung von Partikeln aus Gasen, die auf dem elektrostatischen Prinzip beruhen. Der über den Elektrofilter 15 herausgefilterte Staub und Teer fällt nach unten und wird direkt wieder der Biomasse zugeführt. In der dargestellten Ausführungsform wird der Elektrofilter 15 als Modul 16 in den Vergaser 1 eingesetzt. Dadurch kann diese Ausführungsform auch einfach mit den anderen Ausführungsformen kombiniert werden. Alternativ kann die zentrisch angeordnete Welle, wie in 2 dargestellt, als Sprühelektrode dienen.According to a fifth embodiment, the in 6 is shown inside the carburetor 1 above the biomass an electrostatic precipitator 15 integrated. Electrostatic precipitators are used for electrical gas purification and are devices for the separation of particles from gases, which are based on the electrostatic principle. The over the electrostatic filter 15 filtered out dust and tar falls down and is fed back directly to the biomass. In the illustrated embodiment, the electrostatic filter 15 as a module 16 in the carburetor 1 used. As a result, this embodiment can also be easily combined with the other embodiments. Alternatively, the centrally arranged shaft, as in 2 represented, serve as a spray electrode.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Teer- bzw. Partikelreduzierung während des Vergasungsverfahrens innerhalb der Vergasungsvorrichtung stattfindet. Das resultierende Synthesegas besitzt einen geringen Teer- und/oder Partikelgehalt im Vergleich zu herkömmlichen Vergasungsverfahren von Biomasse. Dadurch ist dieses vorgereinigte Synthesegas insbesondere besser für verschiedenartige Folgeprozesse geeignet. Hier sind zum Beispiel die direkte Verstromung über einen Gasmotor oder eine Turbine, die Fischer-Tropsch-Synthese, das Haber-Bosch-Verfahren, die Oxo-Synthese oder die Methanolsynthese zu nennen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden Verunreinigungen wie Teer- und/oder Staubpartikel effektiv aus dem Synthesegas entfernt. Dadurch kann Synthesegas aus dem erfindungsgemäßen Verfahren z. B. insbesondere für die Fischer-Tropsch-Synthese eingesetzt werden, da die dabei eingesetzten Katalysatoren nicht durch Verunreinigungen mit Teer und/oder Staubpartikeln inaktiviert werden. Es ist auch eine Kombination des erfindungsgemäßen Verfahrens mit herkömmlichen, nachgeschalteten Reinigungsverfahren, wie z. B. Zyklone, Multizyklone, Heißgasfilter, Wäscher, thermische Cracker, katalytische Restoxidation, Elektrofilter, CO₂ Wäscher, Schwefelabscheider o. a. möglich, um ein besonders teer- und/oder partikelfreies Synthesegas herzustellen.The method according to the invention and the device according to the invention are characterized in that the tar or particle reduction takes place during the gasification process within the gasification device. The resulting synthesis gas has a low tar and / or particulate content compared to conventional biomass gasification processes. As a result, this pre-purified synthesis gas is particularly better suited for various subsequent processes. Examples include direct power generation via a gas engine or a turbine, the Fischer-Tropsch synthesis, the Haber-Bosch process, the oxo synthesis or the methanol synthesis. In the method according to the invention, impurities such as tar and / or dust particles are effectively removed from the synthesis gas. As a result, synthesis gas from the process according to the invention z. B. are used in particular for the Fischer-Tropsch synthesis, since the catalysts used are not inactivated by impurities with tar and / or dust particles. It is also a combination of the method according to the invention with conventional, downstream purification methods, such. As cyclones, multicyclones, hot gas filters, scrubbers, thermal cracker, catalytic residual oxidation, electrostatic precipitator, CO ₂ scrubber, sulfur separator or similar possible to produce a particularly tar and / or particle-free synthesis gas.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung haben zum Vorteil, dass die bei der Vergasung der Biomasse entstehenden Partikel bereits im Vergaser zurückgehalten werden, oder deren Entstehung reduziert wird, so dass nicht, bzw. nur in verringertem Umfang, die Notwendigkeit besteht, diese im Nachhinein durch nachgeschaltete Verfahren oder Vorrichtungen abzutrennen. Das Verfahren kann somit wirtschaftlicher betrieben werden, da im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen keine, oder nur verringerte Kosten für nachgeschaltete Reinigungsvorrichtungen und die Entsorgung von Reinigungsflüssigkeiten etc. anfallen. Somit ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein einfacherer apparativer Anlagenaufbau möglich, da zusätzliche, nachträgliche Reinigungseinheiten wegfallen oder nur in reduziertem Umfang benötigt werden. Dadurch ist es möglich das Verfahren effizienter zu betreiben, da Teer- und/oder andere Partikel in höherem Maße innerhalb des Vergasungsverfahrens zu Synthesegas umgesetzt werden. Weiter können durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen die variierenden Brennstoffeigenschaften der Biomasse ausgeglichen werden, sowie eine Vereinfachung der Vergaserregelung erzielt werden. Zusätzlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung kompakter und hat im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen einen reduzierten Platzbedarf.The inventive method and the device according to the invention have the advantage that the resulting from the gasification of biomass Particles already retained in the carburetor be, or whose emergence is reduced, so that not, or only to a lesser extent, the need exists, this in the Subsequent to be separated by downstream processes or devices. The Process can thus be operated more economically, as compared to conventional No facilities, or only reduced costs for downstream cleaning devices and the disposal of cleaning fluids, etc. incurred. Consequently is with the inventive method a simpler apparative plant construction possible because additional, subsequent cleaning units be eliminated or needed only to a reduced extent. That's it possible to operate the process more efficiently because tar and / or others Particles in higher Dimensions within of the gasification process are converted to synthesis gas. Further can by the measures according to the invention the varying fuel properties of the biomass are compensated, and a simplification of the carburetor control can be achieved. In addition is the device according to the invention more compact and has one compared to conventional devices reduced space requirements.

Claims (23)

Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Vergasung von insbesondere Biomasse, bei dem Maßnahmen getroffen werden, den Teergehalt im Synthesegas zu reduzieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Teerreduktion während des Vergasungsverfahrens innerhalb des Vergasers (1) stattfindet.Process for the production of synthesis gas by gasification of, in particular, biomass, in which measures are taken to reduce the tar content in the synthesis gas, characterized in that the tar reduction during the gasification process within the gasifier ( 1 ) takes place. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Teergehalt durch Filtern mit Aktivkohle im Vergaser (1) reduziert wird.A method according to claim 1, characterized in that the tar content by filtering with activated carbon in the gasifier ( 1 ) is reduced. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasdruck im Vergaser (1) einstellbar ist.Process according to Claim 2, characterized in that the gas pressure in the gasifier ( 1 ) is adjustable. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivkohle im Vergaser (1) innerhalb des Vergasungsprozesses aus der Biomasse generiert wird.Method according to one of claims 2 to 3, characterized in that the activated carbon in the gasifier ( 1 ) is generated from the biomass within the gasification process. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivkohle innerhalb des Vergasers (1), insbesondere über eine Schneckenvorrichtung (10), mechanisch umgeschichtet wird.Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that the activated carbon within the carburetor ( 1 ), in particular via a screw device ( 10 ), is mechanically rearranged. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, mit den Schritten: – Entnahme von Filtermaterial (16), insbesondere Aktivkohle, aus dem Vergaser (1), und – Zugabe des entnommenen Filtermaterials (18), insbesondere Aktivkohle, an einer anderen Stelle im Vergaser (1).Method according to one of claims 2 to 5, comprising the steps: - removal of filter material ( 16 ), in particular activated carbon, from the gasifier ( 1 ), and - adding the removed filter material ( 18 ), in particular activated carbon, at another point in the gasifier ( 1 ). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das entnommene Filtermaterial (16) zusätzlich aktiviert wird.Method according to claim 6, characterized in that the removed filter material ( 16 ) is additionally activated. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivkohle in Richtung des aus der Biomasse (6) austretenden Synthesegases (9) umgeschichtet wird.Method according to one of claims 2 to 7, characterized in that the activated carbon in the direction of the biomass ( 6 ) exiting synthesis gas ( 9 ) is rearranged. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filtermaterial, insbesondere Aktivkohle, bei der Beschickung des Vergasers (1) mit Biomasse von außen zugegeben wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that a filter material, in particular activated carbon, in the charging of the carburetor ( 1 ) is added with biomass from the outside. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Biomasse (6) befeuchtet und/oder ausgewaschen wird.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the biomass ( 6 ) is moistened and / or washed out. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtung und/oder Auswaschung mit Wasser und/oder Öl, beispielsweise Rapsöl und/oder Wachs, durchgeführt wird.Method according to claim 10, characterized in that that moistening and / or leaching with water and / or oil, such as rapeseed oil and / or Wax, performed becomes. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Befeuchtungsmittel eine Verdampfungstemperatur oberhalb des Temperaturbereichs, innerhalb dessen Teer entstehen kann, aufweist.Method according to claim 10 or 11, characterized the humectant has an evaporation temperature above the temperature range within which tar can arise has. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Biomasse (6) vor der Beschickung des Vergasers (1) in grobe und feine Bestandteile aufgetrennt wird, und danach die unterschiedlichen Bestandteile wechselweise in mehreren Schichten im Vergaser (1) angeordnet werden.Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that the biomass ( 6 ) before charging the carburettor ( 1 ) is separated into coarse and fine components, and then the different components alternately in several layers in the carburetor ( 1 ) to be ordered. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass, der Schichtaufbau so gestaltet ist, dass die Schichten eine unterschiedliche Dicke besitzen, in der Art, dass die groben Bestandteile der Biomasse (6) dickere Schichten bilden und die feinen Bestandteile dünnere Schichten.A method according to claim 13, characterized in that, the layer structure is designed so that the layers have a different thickness, in such a way that the coarse constituents of the biomass ( 6 ) form thicker layers and the fine components thinner layers. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtaufbau so gestaltet ist, dass die Schichten eine unterschiedliche Dicke besitzen, in der Art, dass die feinen Bestandteile der Biomasse (6) dickere Schichten bilden und die groben Bestandteile dünnere Schichten.A method according to claim 13, characterized in that the layer structure is designed so that the layers have a different thickness, in such a way that the fine constituents of the biomass ( 6 ) form thicker layers and the coarse constituents thinner layers. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Teerreduzierung ein Elektrofilter (15) innerhalb des Vergasers bereitgestellt wird.Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that for tar reduction, an electrostatic precipitator ( 15 ) is provided within the carburetor. Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas (9) durch Vergasung von insbesondere Biomasse (6), umfassend einen Vergaser (1), und ein Mittel zur Reduzierung des Teergehalts im Synthesegas, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel innerhalb des Vergasers (1) angeordnet ist.Apparatus for producing synthesis gas ( 9 ) by gasification of in particular biomass ( 6 ) comprising a gasifier ( 1 ), and a means for reducing the tar content in the synthesis gas, characterized in that the agent within the carburetor ( 1 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel eine Umschichtungsvorrichtung, insbesondere eine Schneckenvorrichtung (10), zur mechanischen Umschichtung der Biomasse (6) umfasst.Apparatus according to claim 17, characterized in that the means a Umschichtungsvorrichtung, in particular a screw device ( 10 ), for the mechanical rearrangement of the biomass ( 6 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergaser eine Entnahmeöffnung (15) zum Entnehmen von im Vergaser entstandenem Filtermaterial und eine Zugabeöffnung (17) für die Zuführung des entnommenen Filtermaterials an einer anderen Stelle umfasst.Device according to one of claims 17 to 18, characterized in that the carburettor a removal opening ( 15 ) for removing filter material produced in the gasifier and an addition opening ( 17 ) for feeding the removed filter material to another location. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel so ausgebildet ist, dass die Umschichtung in der Art erfolgt, dass Aktivkohle innerhalb des Vergasers (1) in Richtung des aus der Biomasse (6) austretenden Synthesegases (9) umgeschichtet wird.Device according to one of claims 17 to 19, characterized in that the means is formed so that the rearrangement takes place in such a way that activated carbon within the carburetor ( 1 ) in the direction of the biomass ( 6 ) exiting synthesis gas ( 9 ) is rearranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergaser (1) ein Mittel zur Befeuchtung und/oder Auswaschung (11) der Biomasse (6) innerhalb des Vergasers (1) umfasst.Device according to one of claims 17 to 20, characterized in that the carburetor ( 1 ) a means for moistening and / or leaching ( 11 ) of biomass ( 6 ) within the carburetor ( 1 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergaser (1) ein Mittel zur Regulierung des Gasdrucks innerhalb des Vergasers (1) umfasst.Device according to one of claims 17 to 21, characterized in that the carburetor ( 1 ) means for regulating the gas pressure within the carburettor ( 1 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Vergasers (1) ein Elektrofilter angeordnet ist.Device according to one of claims 17 to 22, characterized in that inside the carburetor ( 1 ) An electrostatic filter is arranged.