DE102011075438A1

DE102011075438A1 - Process and apparatus for producing synthesis gas from carbon dioxide-containing educts by gasification

Info

Publication number: DE102011075438A1
Application number: DE102011075438A
Authority: DE
Inventors: Dr. Winkler Hubertus; Hanno Tautz; Rolf Schmitt; Martin Karch
Original assignee: Linde GmbH; Bilfinger Berger Industrial Services GmbH
Current assignee: Linde GmbH; Bilfinger SE
Priority date: 2011-05-06
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2012-11-08
Also published as: EP2705121A1; WO2012152638A1; EP2705121B1

Abstract

Zur Erzeugung von Synthesegas aus kohlenstoffhaltigen Edukten durch Vergasung in einem Wirbelschichtreaktor (2) wird zunächst ein erster, tief gelegener Wirbelschicht-Bereich (7) des Wirbelschichtreaktors (2) auf eine erste Vergasungstemperatur durch externe Energiezufuhr erwärmt. Dieser tief gelegene Wirbelschicht-Bereich (7) ist in einem ersten, tief gelegenen Wirbelschicht-Gehäuseabschnitt (4) eines Gehäuses (3) des Wirbelschicht-Reaktors (2) aufgenommen. Die erste Vergasungstemperatur ist niedriger ist als eine Erweichungstemperatur der Edukte oder ihrer Asche. Diese Erwärmung auf die erste Vergasungstemperatur geschieht mit einer ersten Heizeinrichtung (12). Ein zweiter Reaktor-Gehäuseabschnitt (5), der höher liegt als der erste Wirbelschicht-Bereich, wird auf eine zweite Vergasungstemperatur durch externe Energiezufuhr erwärmt. Diese Erwärmung auf die zweite Vergasungstemperatur geschieht mit einer zweiten Heizeinrichtung (18). Die Edukte werden dem ersten Wirbelschicht-Bereich (7) über eine Zuführeinrichtung (20) zugeführt. Eine Abführeinrichtung (22) dient zum Abführen des erzeugten Synthesegases. Es resultieren ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Synthesegaserzeugung aus kohlenstoffhaltigen Edukten, wobei auch bei Einsatz von erweichungskritischen Edukten eine unerwünschte Verklebung bei ordentlichem Vergasungs-Wirkungsgrad verringert oder nach Möglichkeit ganz vermieden ist.To generate synthesis gas from carbonaceous starting materials by gasification in a fluidized bed reactor (2), a first, low-lying fluidized bed region (7) of the fluidized bed reactor (2) is first heated to a first gasification temperature by external energy supply. This low-lying fluidized bed region (7) is received in a first, low-lying fluidized bed housing section (4) of a housing (3) of the fluidized bed reactor (2). The first gasification temperature is lower than a softening temperature of the educts or their ashes. This heating to the first gasification temperature takes place with a first heating device (12). A second reactor housing section (5), which is higher than the first fluidized bed area, is heated to a second gasification temperature by external energy supply. This heating to the second gasification temperature takes place with a second heating device (18). The educts are fed to the first fluidized bed region (7) via a feed device (20). A discharge device (22) serves to discharge the synthesis gas generated. The result is a method and a device for the production of synthesis gas from carbon-containing educts, whereby even when using softening-critical educts, undesired adhesion with a proper gasification efficiency is reduced or, if possible, completely avoided.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Synthesegas aus kohlenstoffhaltigen Edukten durch Vergasung in einem Wirbelschichtreaktor.The invention relates to a method and an apparatus for producing synthesis gas from carbonaceous educts by gasification in a fluidized bed reactor.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind bekannt aus DE 10 2004 032 830 A1 . Ein weiteres Verfahren und eine Vorrichtung zur Vergasung von Biomasse sind bekannt aus der DE 102 270 74 A1 . Weitere Verfahren und Vorrichtungen im Umfeld der Erfindung sind bekannt aus der DE 10 2006 022 265 A1 , der DE 10 2009 039 845 A1 , der DE 102 58 485 A1 , der DE 10 2004 045 772 A1 , der DE 10 2007 012 452 A1 , der DE 10 2008 036 734 A1 , der EP 1 865 046 A1 , dem Fachartikel „Choren fuel® aus dem Carbo-V®-Vergaser“, Tagungsbericht Biomasse-Vergasung – Internationale Tagung Leipzig, Oktober 2003, Seiten 234 bis 238 und dem Fachartikel „Der Blaue Turm – Wasserstoff aus Biomasse“, Tagungsbericht Biomasse-Vergasung – Internationale Tagung Leipzig, Oktober 2003, Seiten 240 bis 249 .Such a method and such a device are known from DE 10 2004 032 830 A1 , Another method and apparatus for the gasification of biomass are known from the DE 102 270 74 A1 , Other methods and devices in the context of the invention are known from the DE 10 2006 022 265 A1 , of the DE 10 2009 039 845 A1 , of the DE 102 58 485 A1 , of the DE 10 2004 045 772 A1 , of the DE 10 2007 012 452 A1 , of the DE 10 2008 036 734 A1 , of the EP 1 865 046 A1 , the journal article "Choren fuel® from Carbo-V® Carburetor", Conference Report Biomass Gasification - International Conference Leipzig, October 2003, pages 234 to 238 and the technical article "The Blue Tower - Hydrogen from Biomass", Conference Report Biomass Gasification - International Conference Leipzig, October 2003, pages 240 to 249 ,

Abhängig vom zu vergasenden Edukt kommt es bei der Vergasung zu unerwünschten Verklebungen von Asche und/oder von Eduktmaterial, beispielsweise von Biomasse, mit dem Wirbelschichtmaterial und/oder mit Komponenten der Erzeugungsvorrichtung. Dies führt entweder dazu, dass bestimmte Edukte mit den Verfahren und Vorrichtungen zur Synthesegaserzeugung nach dem Stand der Technik nicht zum Einsatz kommen können, oder dass diese Verfahren und Vorrichtungen nur mit geringem und damit unwirtschaftlichem Wirkungsgrad betrieben werden können.Depending on the starting material to be gasified, the gasification leads to undesired adhesions of ash and / or starting material, for example biomass, to the fluidized bed material and / or to components of the generating device. This leads either to the fact that certain starting materials can not be used with the methods and apparatuses for synthesis gas generation according to the prior art, or that these methods and devices can only be operated with low and thus uneconomic efficiency.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas aus kohlenstoffhaltigen Edukten durch Vergasung in einem Wirbelschichtreaktor derart weiterzubilden, dass auch bei Einsatz von erweichungskritischen Edukten eine unerwünschte Verklebung bei ordentlichem Vergasungs-Wirkungsgrad verringert oder nach Möglichkeit ganz vermieden ist.It is therefore an object of the present invention to develop a process for the production of synthesis gas from carbonaceous reactants by gasification in a fluidized bed reactor such that even with the use of softening critical educts unwanted bonding with proper gasification efficiency is reduced or avoided as far as possible.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.This object is achieved by a method having the features specified in claim 1.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein Verfahren mit zwei Erwärmungsstufen zur Möglichkeit führt, zunächst einen ersten Pyrolyse-Vergasungsschritt bei der ersten, niedrigeren Vergasungstemperatur durchzuführen. Diese erste Vergasungstemperatur wird so gewählt, dass sie niedriger ist als eine Ascheerweichungstemperatur der Edukte bzw. niedriger ist als eine Erweichungstemperatur der Edukte generell. Bei dem Pyrolyse-Vergasungsschritt ergibt sich entsprechend eine Verringerung einer Agglomeration von Asche bzw. Edukten im ersten, tief gelegenen Wirbelschicht-Bereich. Durch den Pyrolyseschritt können 50 % bis 80 % der Edukte vergast werden. Durch die Vorgabe einer Höhenerstreckung einer Heizwirkung bei der Erwärmung des ersten, tief gelegenen Wirbelschicht-Bereichs kann eine entsprechende Höhenerstreckung desjenigen Wirbelschicht-Bereiches vorgegeben werden, in dem aufgrund der Erwärmung auf die erste Vergasungstemperatur der Pyrolyseschritt erfolgt. In diesem ersten, tief gelegenen und auf die erste Vergasungstemperatur erwärmten Wirbelschicht-Bereich wird nach Möglichkeit eine homogene erste Vergasungstemperatur eingestellt. Die erste Vergasungstemperatur kann im Bereich zwischen 600 °C und 770 °C liegen und kann insbesondere im Bereich zwischen 700 °C und 770 °C liegen. Die nach dem Pyrolyseschritt noch verbleibenden restlichen und leichteren Edukte-Partikel werden durch die Wirbelschicht nach oben in den zweiten Reaktor-Gehäuseabschnitt getragen und dann im zweiten Reaktor-Gehäuseabschnitt bei der höheren zweiten Vergasungstemperatur mit höherer Umsatzgeschwindigkeit vergast. In dem zweiten Reaktor-Gehäuseabschnitt können bei der zweiten Vergasungstemperatur weiterhin homogene Gasphasenreaktionen ablaufen, die im ersten, tief gelegenen Wirbelschicht-Bereich erzeugte Pyrolysegase weiter zu dem zu erzeugenden Synthesegas umsetzen. Zudem kann schon im zweiten Reaktor-Gehäuseabschnitt bei der höheren zweiten Vergasungstemperatur eine Reduktion eines unerwünschten Teergehalts im erzeugten Synthesegas erfolgen. Die zweite Vergasungstemperatur kann im Bereich zwischen 770 °C und 1000 °C oder im Bereich zwischen 770 °C und 900 °C liegen und liegt bevorzugt im Bereich zwischen 770 °C und 810 °C. Die Wirbelschicht kann bei der Synthesegaserzeugung stationär sein und kann Blasen bilden. Alternativ zu einer stationären Wirbelschicht kann im Wirbelschichtreaktor auch eine zirkulierende Wirbelschicht vorliegen. Der erste Wirbelschicht-Bereich und der zweite Reaktor-Gehäuseabschnitt können in ein und demselben Gehäuse vorliegen. Grundsätzlich können diese beiden Temperaturzonen aber auch in unterschiedlichen, durch Verbindungsleitungen voneinander getrennten Gehäusen eines Reaktors vorgesehen sein, in dem das Synthesegas-Erzeugungsverfahren abläuft. Als Edukte zur Synthesegas-Erzeugung kann Biomasse oder auch Kohle zum Einsatz kommen. Je nach Ausführung kann es sich bei dem tief gelegenen Wirbelschicht-Bereich um einen Teil der gesamten Wirbelschicht oder um die gesamte Wirbelschicht handeln. Bei der Erwärmung auf die erste Vergasungstemperatur und bei der Erwärmung auf die zweite Vergasungstemperatur handelt es sich jeweils um eine aktive Erwärmung, also um eine Erwärmung unabhängig von einer beim Erzeugungsverfahren etwa entstehenden Reaktionswärme. Das Erwärmen kann durch externe Energiezufuhr geschehen. Alternativ oder zusätzlich kann das Erwärmen durch Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Gases, durch Zufuhr eines Synthesegases und/oder durch Zufuhr von Dampf erfolgen.According to the invention, it has been recognized that a process with two heating stages leads to the possibility of first carrying out a first pyrolysis gasification step at the first, lower gasification temperature. This first gasification temperature is chosen so that it is lower than an ash softening temperature of the starting materials or lower than a softening temperature of the starting materials in general. In the pyrolysis gasification step, a corresponding reduction in the agglomeration of ash or educts in the first, deep-bed fluidized bed region results. By the pyrolysis step, 50% to 80% of the reactants can be gasified. By specifying a vertical extent of a heating effect during the heating of the first, deep-bed fluidized bed region, a corresponding vertical extent of that fluidized bed region can be predetermined, in which the pyrolysis step takes place due to the heating to the first gasification temperature. In this first, low-lying and heated to the first gasification temperature fluidized bed region, a homogeneous first gasification temperature is set as far as possible. The first gasification temperature may be in the range between 600 ° C and 770 ° C and may, in particular, be in the range between 700 ° C and 770 ° C. The remaining after the pyrolysis step remaining lighter and educt particles are carried by the fluidized bed up in the second reactor housing section and then gasified in the second reactor housing section at the higher second gasification temperature with higher turnover speed. In the second reactor housing section, homogeneous gas phase reactions can continue to proceed at the second gasification temperature, which further convert pyrolysis gases generated in the first, deep-bed fluidized bed region to the synthesis gas to be generated. In addition, even in the second reactor housing section at the higher second gasification temperature, a reduction of an undesirable tar content in the synthesis gas produced can take place. The second gasification temperature can be in the range between 770 ° C and 1000 ° C or in the range between 770 ° C and 900 ° C and is preferably in the range between 770 ° C and 810 ° C. The fluidized bed may be stationary during syngas production and may form bubbles. As an alternative to a stationary fluidized bed, a circulating fluidized bed can also be present in the fluidized-bed reactor. The first fluidized bed region and the second reactor housing section may be in one and the same housing. In principle, however, these two temperature zones can also be provided in different housings of a reactor, which are separated from one another by connecting lines, in which the synthesis gas production process takes place. As starting materials for syngas production biomass or coal can be used. Depending on the design, the deep fluidized bed area may be part of the entire fluidized bed or the entire fluidized bed. The heating to the first gasification temperature and the heating to the second gasification temperature is in each case an active heating, that is to say a heating independent of any heat of reaction which arises in the production process. The heating can be done by external energy supply. alternative or in addition, the heating may be carried out by supplying an oxygen-containing gas, by supplying a synthesis gas and / or by supplying steam.

Bei einem Verfahren nach Anspruch 2 ist die Wirbelschicht selbst in zwei Temperaturzonen, also in zwei Wirbelschicht-Bereiche unterteilt, wobei der erste, tief gelegene Wirbelschicht-Bereich auf die erste Vergasungstemperatur und der zweite, höher liegende Wirbelschicht-Bereich auf die höhere zweite Vergasungstemperatur erwärmt wird. Sowohl der Pyrolyseschritt als auch die Umsetzung der restlichen, leichteren Partikel und die homogenen Gasphasenreaktionen zur Umsetzung der zunächst erzeugten Pyrolysegase können dann innerhalb der Wirbelschicht ablaufen. Alternativ ist es möglich, den zweiten Reaktor-Gehäuseabschnitt in Form eines Flugstromreaktor-Gehäuseabschnitts zu erwärmen. Der zweite Reaktor-Gehäuseabschnitt, der auf die zweite Vergasungstemperatur erwärmt wird, muss also nicht zwingend eine Wirbelschicht beinhalten.In a method according to claim 2, the fluidized bed itself is subdivided into two temperature zones, that is to say into two fluidized bed zones, wherein the first, deep fluidized bed zone is heated to the first gasification temperature and the second, higher fluidized bed zone is heated to the higher second gasification temperature becomes. Both the pyrolysis step and the reaction of the remaining, lighter particles and the homogeneous gas phase reactions for the implementation of the pyrolysis gases initially generated can then take place within the fluidized bed. Alternatively, it is possible to heat the second reactor housing section in the form of a fly-flow reactor housing section. The second reactor housing section, which is heated to the second gasification temperature, does not necessarily include a fluidized bed.

Bei einem Verfahren nach Anspruch 3 wird oberhalb der zweiten Temperaturzone, die auf die zweite Vergasungstemperatur erwärmt ist, eine dritte Temperaturzone zur Nachreaktion vorgesehen, wobei die Nachreaktionstemperatur höher ist als die zweite Vergasungstemperatur. In diesem weiteren Reaktor-Gehäuseabschnitt wird ein unerwünschter Teergehalt im erzeugten Synthesegas durch Nachreaktion nochmals reduziert. Die Nachreaktionstemperatur kann im Bereich zwischen 830 °C und 1000 °C, kann im Bereich zwischen 830 °C und 900 °C und kann im Bereich zwischen 830 °C und 850 °C liegen. Beim erfindungsgemäßen Synthesegas-Erzeugungsverfahren können auch mehr als drei Temperaturzonen bzw. mehr als drei Temperaturstufen zum Einsatz kommen. Der weitere, auf die Nachreaktionstemperatur erwärmte Reaktor-Gehäuseabschnitt kann, soweit mehrere, unterschiedlich temperierte Wirbelschicht-Bereiche vorliegen, direkt an die Wirbelschicht angrenzen. Alternativ kann der weitere, auf die Nachreaktionstemperatur erwärmte Reaktor-Gehäuseabschnitt von der Wirbelschicht beabstandet sein. Zwischen der Wirbelschicht und dem weiteren, auf die Nachreaktionstemperatur erwärmten Reaktor-Gehäuseabschnitt kann beispielsweise der zweite, auf die zweite Vergasungstemperatur erwärmte Reaktor-Gehäuseabschnitt liegen. Beim Erwärmen auf die Nachreaktionstemperatur handelt es sich um eine aktive Erwärmung. Es gilt, was vorstehend in Bezug auf die Erwärmung auf die erste bzw. auf die zweite Vergasungstemperatur schon ausgeführt wurde.In a method according to claim 3 above the second temperature zone, which is heated to the second gasification temperature, a third temperature zone is provided for the post-reaction, wherein the post-reaction temperature is higher than the second gasification temperature. In this further reactor housing section, an undesirable tar content in the synthesis gas produced is further reduced by after-reaction. The post-reaction temperature may range between 830 ° C and 1000 ° C, may range between 830 ° C and 900 ° C and may range between 830 ° C and 850 ° C. In the synthesis gas production process according to the invention, it is also possible to use more than three temperature zones or more than three temperature stages. The further, heated to the post-reaction temperature reactor housing section can, as far as several, different tempered fluidized bed areas are present, directly adjacent to the fluidized bed. Alternatively, the further, heated to the post-reaction temperature reactor housing portion may be spaced from the fluidized bed. For example, the second reactor housing section heated to the second gasification temperature may be located between the fluidized bed and the further reactor housing section heated to the post-reaction temperature. Heating the post-reaction temperature is an active heating. It applies, what has already been stated above with respect to the heating to the first and the second gasification temperature.

Bei einem Verfahren nach Anspruch 4 können restliche Asche/Edukte-Agglomerate, die sich ggf. am Boden des Wirbelschichtreaktors anreichern, vom Boden des Wirbelschichtreaktors her entnommen werden, sodass diese Agglomerate einen Wärmeeintrag in die Wirbelschicht nicht unerwünscht erschweren. Die Entnahme der Agglomerate kann periodisch erfolgen. Diese Entnahme kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Diese Entnahme kann insbesondere geregelt, also beispielsweise abhängig von einer gemessenen Wirbelschichttemperatur oder einem gemessenen Wirbelschicht-Temperaturprofil erfolgen. Das Nachfüllen des Wirbelschicht-Bettmaterials dient dazu, dass im Wirbelschichtreaktor innerhalb vorgegebener Grenzen eine konstante Menge Wirbelschichtmaterial enthalten ist, sodass im Wirbelschichtreaktor konstante Verhältnisse herrschen. Durch das kontrollierte Entnehmen und Nachfüllen können Eduktmaterialien verwertet und Wirbelschichtmaterialien verwendet werden, die allgemein, also unabhängig von einer Erweichung der Materialien, Sinkstoffe beinhalten, die zum unerwünschten bodenseitigen Anreichern neigen. In a process according to claim 4, residual ash / educt agglomerates, which possibly accumulate at the bottom of the fluidized bed reactor, are removed from the bottom of the fluidized bed reactor, so that these agglomerates do not make undesirable heat input into the fluidized bed. The removal of the agglomerates can take place periodically. This removal can be continuous or discontinuous. This removal can be regulated in particular, that is to say, for example, depending on a measured fluidized bed temperature or a measured fluidized bed temperature profile. The refilling of the fluidized bed material serves to ensure that a constant amount of fluidized bed material is contained in the fluidized bed reactor within predetermined limits, so that constant conditions prevail in the fluidized bed reactor. By the controlled removal and refilling educt materials can be utilized and fluidized bed materials are used, which generally, ie independent of a softening of the materials, contain sediment, which tend to undesirable bottom-side enrichment.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Durchführung des Synthesegas-Erzeugungsverfahrens bereitzustellen.Another object of the invention is to provide an apparatus for carrying out the synthesis gas production process.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Synthesegas-Erzeugungsvorrichtung mit den im Anspruch 5 angegebenen Merkmalen. This object is achieved by a synthesis gas generating device having the features specified in claim 5.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Synthesegas-Erzeugungsvorrichtung entsprechen denjenigen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das erfindungsgemäße Synthesegas-Erzeugungsverfahren bereits erläutert wurden. Der erste, tief gelegene Wirbelschicht-Gehäuseabschnitt einerseits und der zweite, höher gelegene Reaktor-Gehäuseabschnitt andererseits, die auf die beiden Vergasungstemperaturen über die beiden Heizeinrichtungen erwärmt werden können, können Abschnitte ein und desselben Reaktorgehäuses sein. Dies ist aber nicht zwingend.The advantages of the synthesis gas producing apparatus of the present invention are the same as those already explained above with reference to the synthesis gas producing method of the present invention. The first, deep-bed fluidized bed housing section, on the one hand, and the second, higher-lying reactor housing section, on the other hand, which can be heated to the two gasification temperatures via the two heaters may be sections of one and the same reactor housing. This is not mandatory.

Die Vorteile der Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7 entsprechen denen, die vorstehend im Zusammenhang mit dem Verfahren nach Ansprüchen 2 und 3 erläutert wurden. The advantages of the device according to claims 6 and 7 correspond to those which have been explained above in connection with the method according to claims 2 and 3.

Eine Querschnittsabweichung innerhalb des Reaktorgehäuses nach Anspruch 8 kann zur Optimierung der Reaktionsbedingungen in den verschiedenen Reaktorgehäuseabschnitten genutzt werden. Ein Entgasungs-Gehäuseabschnitt kann beispielsweise einen größeren Querschnitt aufweisen als ein Wirbelschicht-Gehäuseabschnitt. Dies führt zu einem großen möglichen Reaktionsvolumen bei der Nachreaktion. Alternativ kann ein Entgasungs-Gehäuseabschnitt auch sich zu einem rohrförmigen Gehäuseabschnitt mit im Vergleich zum sonstigen Reaktorgehäuse geringen Rohrdurchmesser verjüngen. Dies kann zur erwünschten Beschleunigung eines Synthesegas/Feststoffgemisches genutzt werden. A cross-sectional deviation within the reactor housing according to claim 8 can be used to optimize the reaction conditions in the various reactor housing sections. For example, a degassing housing section may have a larger cross section than a fluidized bed housing section. This leads to a large potential reaction volume in the after-reaction. Alternatively, a degassing housing section can also taper to a tubular housing section with a small tube diameter compared to the other reactor housing. This can be used for the desired acceleration of a synthesis gas / solid mixture.

Ein Wärmetauscher nach Anspruch 9 kann durch einen Brenner geheizt werden. Auch eine anderweitige Beheizung des Wärmetauschers ist möglich. Als Brenngas kann ein Erdgas/Luftgemisch und/oder ein Synthesegas/Luftgemisch zum Einsatz kommen. Auch ein anderes Brenngas kann zum Einsatz kommen. Der Wärmetauscher kann die erzeugte Wärme über eine Wärmeübertragungsfläche, beispielsweise über eine Brenner-Mantelfläche, im Wirbelschicht-Gehäuseabschnitt abgeben. Die Wärmeübertragungsfläche, beispielsweise die Brenner-Mantelfläche, kann mit großer Oberfläche gestaltet sein. A heat exchanger according to claim 9 can be heated by a burner. Another heating of the heat exchanger is possible. As fuel gas, a natural gas / air mixture and / or a synthesis gas / air mixture can be used. Another fuel gas can be used. The heat exchanger can deliver the heat generated via a heat transfer surface, for example via a burner jacket surface, in the fluidized bed housing section. The heat transfer surface, for example the burner jacket surface, can be designed with a large surface area.

Eine Heizeinrichtung nach Anspruch 10 lässt sich durch Zugabe insbesondere eines sauerstoffhaltigen Gases in ihrer Heizleistung mit geringer Reaktionszeit steuern und/oder regeln. Die Zuführeinheit kann die einzige Wärmequelle der jeweiligen Heizeinrichtung sein. Die Heizeinrichtung kann auch eine Kombination eines Wärmetauschers mit einer derartigen Zuführeinheit für ein insbesondere sauerstoffhaltiges Gas darstellen.A heater according to claim 10 can be controlled and / or regulated by adding in particular an oxygen-containing gas in their heating power with a low reaction time. The feed unit may be the only heat source of the respective heating device. The heating device can also be a combination of a heat exchanger with such a feed unit for a particular oxygen-containing gas.

Die Vorteile einer Vorrichtung nach Anspruch 11 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf den Anspruch 4 bereits erläutert wurden.The advantages of a device according to claim 11 correspond to those which have already been explained above with reference to the claim 4.

Ein Wirbelschicht-Kreislauf nach Anspruch 12 kann zur Erhöhung eines Reaktor-Wirkungsgrades eingesetzt werden. In den Wirbelschicht-Kreislauf kann das Wirbelschichtmaterial einschließlich von noch nicht vergasten Kohlenstoffresten sowie Asche in einem Abscheider, insbesondere einem Zyklon, abgeschieden und mit Luft nachverbrannt werden. Dies kann dazu genutzt werden, das Wirbelschichtmaterial wieder zu erhitzen, bevor dieses innerhalb des Kreislaufs der Wirbelschicht wieder zugeführt wird. A fluidized bed circuit according to claim 12 can be used to increase a reactor efficiency. In the fluidized bed circuit, the fluidized bed material including not yet gasified carbon residues and ash in a separator, in particular a cyclone, deposited and nachverbrannt with air. This can be used to reheat the fluidized bed material before it is recycled to the fluidized bed within the cycle.

Ein Flugstromreaktor nach Anspruch 13 stellt eine Variante zur Umsetzung restlicher, leichterer Partikel nach dem Pyrolyseschritt und/oder zur Reduzierung des Teergehaltes über eine Nachreaktion dar.A flow reactor according to claim 13 represents a variant for the reaction of residual, lighter particles after the pyrolysis step and / or for reducing the tar content via an after-reaction.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In this show:

1 in einer schematischen Längsschnitt-Darstellung eine Vorrichtung zur Erzeugung von Synthesegas aus kohlenstoffhaltigen Edukten durch Vergasung; und 1 in a schematic longitudinal section illustration of an apparatus for generating synthesis gas from carbonaceous reactants by gasification; and

2 bis 6 weitere Ausführungen einer derartigen Vorrichtung. 2 to 6 further embodiments of such a device.

Eine Vorrichtung 1 dient zur Erzeugung von Synthesegas aus kohlenstoffhaltigen Edukten, beispielsweise aus Biomasse oder aus Kohle, durch Vergasung. Die Vorrichtung 1 hat einen Wirbelschichtreaktor 2. Ein Reaktorgehäuse 3 des Wirbelschichtreaktors 2 ist funktionell unterteilt in mehrere Gehäuseabschnitte 4 bis 6. Bei der Ausführung nach 1 sind diese Gehäuseabschnitte 4 bis 6 Teile ein und desselben Reaktorgehäuses 3.A device 1 is used to produce synthesis gas from carbonaceous educts, for example from biomass or coal, by gasification. The device 1 has a fluidized bed reactor 2 , A reactor housing 3 of the fluidized bed reactor 2 is functionally divided into several housing sections 4 to 6 , In the execution after 1 these are housing sections 4 to 6 Parts of one and the same reactor housing 3 ,

Der erste, tief gelegene Wirbelschicht-Gehäuseabschnitt 4 dient zur Aufnahme eines ersten, tief gelegenen Wirbelschicht-Bereichs 7 einer Wirbelschicht 8 des Wirbelschichtreaktors 2. Als Wirbelschichtmaterial kann Sand eingesetzt werden. Eine obere Phasengrenze 9 der Wirbelschicht 8 ist in der 1 durch eine geschwungene Linie angedeutet. Diese Phasengrenze liegt in etwa auf Höhe einer oberen Grenze des zweiten Reaktor-Gehäuseabschnitts 5, der oberhalb des Wirbelschicht-Gehäuseabschnitts 4 liegt und direkt an diesen angrenzt. Der zweite Reaktor-Gehäuseabschnitt 5 ist in Form eines zweiten Wirbelschicht-Gehäuseabschnitts ausgebildet und dient zur Aufnahme eines zweiten Wirbelschicht-Bereichs 10 der Wirbelschicht 8. The first, deep-bed fluidized bed housing section 4 serves to accommodate a first, deep-bed fluidized area 7 a fluidized bed 8th of the fluidized bed reactor 2 , Sand can be used as fluidized bed material. An upper phase boundary 9 the fluidized bed 8th is in the 1 indicated by a curved line. This phase boundary is approximately at the level of an upper limit of the second reactor housing section 5 located above the fluidized bed housing section 4 is located and directly adjacent to this. The second reactor housing section 5 is formed in the form of a second fluidized bed housing section and serves to receive a second fluidized bed region 10 the fluidized bed 8th ,

Oberhalb des zweiten Reaktor-Gehäuseabschnitts 5 hat der Wirbelschichtreaktor 3 den Entgasungs-Gehäuseabschnitt 6. Dieser grenzt nach oben direkt an den Reaktor-Gehäuseabschnitt 5 an. Ein Querschnitt des Entgasungs-Gehäuseabschnitts 6 vergrößert sich am Übergang zum Reaktor-Gehäuseabschnitt 5 über einen Erweiterungskonus 11. Im Bereich des Entgasungs-Gehäuseabschnitts 6 hat das Reaktorgehäuse 3 also einen Gehäuse-Querschnitt, der vom Gehäuse-Querschnitt des Wirbelbett-Gehäuseabschnitts 4 und vom Gehäuse-Querschnitt des Reaktor-Gehäuseabschnitts 5 abweicht und im Falle der Ausführung nach 1 größer ist.Above the second reactor housing section 5 has the fluidized bed reactor 3 the degassing housing section 6 , This borders upwards directly to the reactor housing section 5 at. A cross section of the degassing housing section 6 increases at the transition to the reactor housing section 5 via an expansion cone 11 , In the area of the degassing housing section 6 has the reactor housing 3 Thus, a housing cross-section, the housing-section of the fluidized bed housing section 4 and the housing cross section of the reactor housing section 5 deviates and in case of execution after 1 is larger.

Die Vorrichtung 1 hat eine erste Heizeinrichtung 12 zum Erwärmen des Wirbelschicht-Bereichs 7 im Wirbelschicht-Gehäuseabschnitt 4 auf eine erste Vergasungstemperatur. Die erste Heizeinrichtung 12 hat eine als Wärmetauscher ausgeführte Heizeinheit in Form eines Brenners 13 und eine weitere Heizeinheit in Form einer Zuführeinheit 14 für sauerstoffhaltiges Gas. Im Ausführungsbeispiel nach 1 wird über die Zuführeinheit 14 Wasserdampf und/oder Luft und/oder Sauerstoff dem Wirbelschicht-Bereich 7 zugeführt. Das sauerstoffhaltige Gas wird im Bereich eines Bodens 14a des Reaktorgehäuses 3 im Wirbelschicht-Bereich 7 über eine Mehrzahl von Düsen 14b zugeführt, die in der 1 schematisch dargestellt sind. Diese Düsen 14b können ringförmig um den Brenner 13 angeordnet sein. Die Düsen 14b strömen das sauerstoffhaltige Gas nach oben hin aus. Bei einer alternativen, nicht dargestellten Gestaltung der Zuführeinheit 14 können alternativ oder zusätzlich Düsen entsprechend den Düsen 14b vorgesehen sein, die das sauerstoffhaltige Gas nach unten hin aussströmen.The device 1 has a first heater 12 for heating the fluidized bed area 7 in the fluidized bed housing section 4 to a first gasification temperature. The first heating device 12 has a heating unit designed as a heat exchanger in the form of a burner 13 and another heating unit in the form of a feed unit 14 for oxygen-containing gas. In the embodiment according to 1 is via the feeder unit 14 Water vapor and / or air and / or oxygen in the fluidized bed area 7 fed. The oxygen-containing gas is in the area of a soil 14a of the reactor housing 3 in the fluidized bed area 7 via a plurality of nozzles 14b fed in the 1 are shown schematically. These nozzles 14b can ring around the burner 13 be arranged. The nozzles 14b the oxygen-containing gas will flow upwards. In an alternative, not shown design of the feed unit 14 may alternatively or additionally nozzles according to the nozzles 14b be provided, which flow out the oxygen-containing gas downwards.

Der Brenner 13 wird über ein brennfähiges Luft-/Gasgemisch betrieben, das über eine in der 1 schematisch durch zwei Pfeile dargestellte Zuführleitung 15 dem Brenner 13 zugeführt wird. Bei dem Gas des Luft-/Gasgemisches kann es sich um Erdgas, um Synthesegas oder um eine Mischung aus beiden handeln. Der Brenner 13 ist rohrförmig ausgeführt, wobei eine Rohr-Längsachse 15a des Brenners 13 mit einer Längsachse des ebenfalls rohrförmigen Reaktorgehäuses 3 zusammenfällt. Der Brenner 13 "steht" also zentral im Wirbelschicht-Bereich 7. Ein oberseitiger Abschluss des Brenners 13 reicht bis nahe einer Bereichsgrenze zwischen den Wirbelschicht-Bereichen 7 und 10 bzw. zwischen den Gehäuseabschnitten 4 und 5. The burner 13 is operated via a combustible air / gas mixture, which has a in the 1 schematically shown by two arrows feed line 15 the burner 13 is supplied. The gas of the air / gas mixture may be natural gas, syngas or a mixture of both. The burner 13 is tubular, with a tube longitudinal axis 15a of the burner 13 with a longitudinal axis of the likewise tubular reactor housing 3 coincides. The burner 13 So "stands" centrally in the fluidized bed area 7 , A topside of the burner 13 extends to near a range boundary between the fluidized bed areas 7 and 10 or between the housing sections 4 and 5 ,

Die Heizeinrichtung 12 hat eine Heizleistung, die es ermöglicht, den Wirbelschicht-Bereich 7 längs einer gesamten Höhenerstreckung des Brenners 13, also innerhalb des ersten, tief gelegenen Wirbelschicht-Gehäuseabschnitts 4, auf eine erste Vergasungstemperatur im Bereich zwischen 600 °C und 770 °C, insbesondere im Bereich zwischen 700 °C und 770 °C, zu bringen. Diese erste Vergasungstemperatur ist niedriger als eine Ascheerweichungstemperatur bzw. als eine Biomasse-Erweichungstemperatur. The heater 12 has a heating capacity that allows the fluidized bed area 7 along an entire height extension of the burner 13 that is, within the first, deep-bed fluidized bed housing section 4 to bring to a first gasification temperature in the range between 600 ° C and 770 ° C, in particular in the range between 700 ° C and 770 ° C. This first gasification temperature is lower than an ash softening temperature or as a biomass softening temperature.

Die Heizleistung der ersten Heizeinrichtung 12 kann zwischen dem Brenner 13 und der Zuführeinrichtung 14 gesteuert oder geregelt vorgegeben verteilt werden. Hierzu hat die Vorrichtung 1 eine schematisch dargestellte Steuer-/Regeleinrichtung 16. Diese steht mit Steuerventilen 17 einerseits der Zuführeinheit 14 und andererseits der Zuführleitung 15 in nicht dargestellter Weise in Signalverbindung. Zudem kann die Steuer-/Regeleinrichtung 16 mit in der 1 nicht dargestellten Messfühlern, beispielsweise mit Temperatur- oder Gas-Konzentrations-Sensoren, die im Reaktor 2 untergebracht sind, in Signalverbindung stehen. The heating power of the first heater 12 can be between the burner 13 and the feeder 14 be distributed controlled or regulated predetermined. For this purpose, the device has 1 a schematically illustrated control / regulating device 16 , This is available with control valves 17 on the one hand, the feed unit 14 and on the other hand, the supply line 15 in a manner not shown in signal connection. In addition, the control / regulating device 16 with in the 1 not shown, for example, with temperature or gas concentration sensors in the reactor 2 are housed in signal connection.

Die Vorrichtung 1 hat eine zweite Heizeinrichtung 18 zum Erwärmen des Reaktor-Gehäuseabschnitts 5 auf eine zweite Vergasungstemperatur, die höher ist als die erste Vergasungstemperatur. The device 1 has a second heater 18 for heating the reactor housing section 5 to a second gasification temperature higher than the first gasification temperature.

Die zweite Heizeinrichtung 18 ist, vergleichbar zur Zuführeinheit 14 der ersten Heizeinrichtung 12, als Zuführeinrichtung für ein sauerstoffhaltiges Gas ausgeführt. Komponenten der zweiten Heizeinrichtung 18, die denjenigen in der Zuführeinheit 14 entsprechen, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen erläutert. Auch die zweite Heizeinrichtung 18 kann über die Steuer-/Regeleinrichtung 16 gesteuert bzw. geregelt werden. Die zweite Vergasungstemperatur liegt im Bereich zwischen 770 °C und 1000 °C und insbesondere im Bereich zwischen 770 °C und 900 °C oder im Bereich zwischen 770 °C und 810 °C.The second heater 18 is, comparable to the feed unit 14 the first heater 12 , performed as a supply device for an oxygen-containing gas. Components of the second heater 18 that in the feeder unit 14 have the same reference numbers and will not be explained again in detail. Also the second heater 18 can via the control / regulation device 16 be controlled or regulated. The second gasification temperature is in the range between 770 ° C and 1000 ° C and in particular in the range between 770 ° C and 900 ° C or in the range between 770 ° C and 810 ° C.

Die zweite Heizeinrichtung 18 ist im Reaktor-Gehäuseabschnitt 5 nahe der Bereichsgrenze zum Wirbelschicht-Gehäuseabschnitt 4 angeordnet. The second heater 18 is in the reactor housing section 5 near the boundary of the fluidized bed housing section 4 arranged.

Im Entgasungs-Gehäuseabschnitt 6 des Reaktorgehäuses 3 ist eine weitere Heizeinrichtung in Form einer Nachreaktions-Heizeinrichtung 19 angeordnet. Die Nachreaktions-Heizeinrichtung 19 ist oberhalb der Phasengrenze 9 angeordnet. Eine strukturelle Ausführung mit der Nachreaktions-Heizeinrichtung 19 entspricht derjenigen der zweiten Heizeinrichtung 18. Die Nachreaktions-Heizeinrichtung 19 dient zum Erwärmen von oberhalb der Phasengrenze 9 vorliegenden Medien innerhalb des Reaktorgehäuses 3 auf eine Nachreaktionstemperatur, die höher ist als die zweite Vergasungstemperatur. Die Nachreaktionstemperatur kann im Bereich von 830 °C liegen, kann aber auch höher sein und im Bereich zwischen 830 °C und 1000 °C liegen und beispielsweise 850 °C, 900 °C oder 1000 °C betragen. In the degassing housing section 6 of the reactor housing 3 is another heater in the form of a post-reaction heater 19 arranged. The post-reaction heater 19 is above the phase boundary 9 arranged. A structural design with the post-reaction heater 19 corresponds to that of the second heater 18 , The post-reaction heater 19 serves to heat above the phase boundary 9 present media within the reactor housing 3 to a post-reaction temperature which is higher than the second gasification temperature. The post-reaction temperature may be in the range of 830 ° C, but may be higher and in the range between 830 ° C and 1000 ° C and be for example 850 ° C, 900 ° C or 1000 ° C.

Die Nachreaktions-Heizeinrichtung 19 ist auf Höhe des Erweiterungskonus 11 des Reaktorgehäuses 3 angeordnet. The post-reaction heater 19 is at the level of the expansion cone 11 of the reactor housing 3 arranged.

Die Zuführeinheit 14 bzw. die Heizeinrichtungen 18, 19 können ringförmige Düsen-Leitungsabschnitte aufweisen, die um die zentrale Längsachse 15a des Reaktorgehäuses 3 herumgeführt sind. The feeder unit 14 or the heating devices 18 . 19 may include annular nozzle conduit sections which are about the central longitudinal axis 15a of the reactor housing 3 are led around.

Die Vorrichtung 1 hat eine Zuführeinrichtung 20 zum Zuführen der Edukte, die vergast werden sollen, in den ersten Wirbelschicht-Bereich 7. Die Zuführeinrichtung 20 ist als Förderschnecke ausgeführt. Ein Zuführende 21 der Förderschnecke durchtritt eine Gehäusewand des Reaktorgehäuses 3 im Bereich eines unteren Drittels des Gehäuseabschnitts 4 oberhalb der Düsen 14b der Zuführeinheit 14 der ersten Heizeinrichtung 12. The device 1 has a feeder 20 for feeding the educts to be gasified into the first fluidized bed area 7 , The feeder 20 is designed as a screw conveyor. A feeder end 21 the screw conveyor passes through a housing wall of the reactor housing 3 in the area of a lower third of the housing section 4 above the nozzles 14b the feed unit 14 the first heater 12 ,

Die Vorrichtung 1 hat oberhalb des Entgasungs-Gehäuseabschnitts 6 eine Abführeinrichtung für das erzeugte Synthesegas in Form eines schematisch angedeuteten Auslasses 22. The device 1 has above the degassing housing section 6 a discharge device for the synthesis gas generated in the form of a schematically indicated outlet 22 ,

Die Vorrichtung 1 hat weiterhin eine Entnahmeeinrichtung 23 zum bodenseitigen Entnehmen eines Teils des Wirbelschicht-Betts. Die Entnahmeeinrichtung hat ein Entnahmeventil 24, das in einer Entnahmeleitung 25 angeordnet ist, welche vom Boden 14a des Reaktorgehäuses 3 nach unten ausmündet. Die Entnahmeleitung 25 führt die entnommenen Wirbelschicht-Anteile hin zu einem in der 1 schematisch angedeuteten Entnahmebehälter 26.The device 1 still has a withdrawal facility 23 for removing a part of the fluidized bed at the bottom. The removal device has a removal valve 24 that in a withdrawal line 25 which is arranged from the ground 14a of the reactor housing 3 opens downwards. The sampling line 25 leads the removed fluidized bed portions to a in the 1 schematically indicated removal container 26 ,

Die Vorrichtung 1 hat weiterhin eine Nachfülleinrichtung 27 zum Nachfüllen von Wirbelschicht-Bettmaterial, insbesondere zum Ausgleichen der Entnahme durch die Entnahmeeinrichtung 23. Die Nachfülleinrichtung 27 hat einen Nachfüllbehälter 28, der über eine Nachfüllleitung 29 mit einem oberseitigen Gehäusedeckel 30 des Reaktorgehäuses 3 verbunden ist und über diesen in den Entgasungs-Gehäuseabschnitt 6 von oben her einmündet. In der Nachfüllleitung 29 ist ein Nachfüllventil 31 angeordnet. Das Entnahmeventil 24 einerseits und das Nachfüllventil 31 andererseits kann jeweils in Form einer Schleuse mit zwei sequentiell angeordneten Ventileinheiten ausgeführt sein. Das Entnahmeventil 24 und das Nachfüllventil 31 stehen wiederum in nicht dargestellter Weise mit der Steuer-/Regeleinrichtung 16 in Signalverbindung.The device 1 also has a refill 27 for refilling fluidized bed material, in particular for compensating the removal by the removal device 23 , The refill device 27 has a refill container 28 , of the via a refill line 29 with a top-side housing cover 30 of the reactor housing 3 is connected and via this in the degassing housing section 6 from the top opens. In the refill line 29 is a refill valve 31 arranged. The extraction valve 24 on the one hand and the refill valve 31 on the other hand, each may be designed in the form of a lock with two sequentially arranged valve units. The extraction valve 24 and the refill valve 31 are again in a manner not shown with the control / regulating device 16 in signal connection.

Die Vorrichtung 1 arbeitet zur Erzeugung von Synthesegas aus kohlenstoffhaltigen Edukten durch Vergasung im Wirbelschichtreaktor 2 folgendermaßen: Der erste, tief gelegene Wirbelschicht-Bereich 7 wird mit der ersten Heizeinrichtung auf die erste Vergasungstemperatur durch externe Energiezufuhr erwärmt. Der Reaktor-Gehäuseabschnitt 5 wird mit der zweiten Heizeinrichtung 18 auf die zweite Vergasungstemperatur durch externe Energiezufuhr erwärmt. Mit der Zuführeinrichtung 20 werden die zu vergasenden Edukte in den Wirbelschicht-Bereich 7 eingeführt. Da die erste Vergasungstemperatur geringer ist als eine Ascheerweichungs- bzw. Biomassenerweichungstemperatur, ist beim ersten Vergasungsschritt im Gehäuseabschnitt 4 des Reaktorgehäuses eine Agglomeration von Asche bzw. Biomasse im Wirbelschicht-Bereich 7 verringert oder gar ganz verhindert. In dem ersten Wirbelschicht-Bereich 7 findet eine Pyrolyse statt, wobei etwa 50 % bis 80 % der Biomasse vergast werden. Im gesamten Gehäuseabschnitt 4 wird diese erste Vergasungstemperatur möglichst homogen eingestellt. Eine Ist-Vergasungstemperatur weicht dabei von einer vorgegebenen Soll-Vergasungstemperatur um maximal 30 °C bis 50 °C ab. Wenn beispielsweise eine Soll-Temperatur von 720 °C für die erste Vergasungstemperatur vorgegeben wird, liegt im gesamten Gehäuseabschnitt 4 eine Ist-Temperatur im Bereich zwischen 670 °C und 770 °C vor, bevorzugt im Bereich zwischen 690 °C und 750 °C und weiter bevorzugt mit noch kleinerer Abweichung zur Soll-Temperatur.The device 1 works to produce synthesis gas from carbonaceous reactants by gasification in the fluidized bed reactor 2 as follows: The first, deep-bed fluidized bed area 7 is heated with the first heater to the first gasification temperature by external energy supply. The reactor housing section 5 is with the second heater 18 heated to the second gasification temperature by external energy supply. With the feeder 20 become the educts to be gasified in the fluidized bed area 7 introduced. Since the first gasification temperature is less than an ash softening or biomass softening temperature, the first gasification step is in the casing section 4 the reactor housing an agglomeration of ash or biomass in the fluidized bed area 7 reduced or even completely prevented. In the first fluidized bed area 7 pyrolysis takes place, with about 50% to 80% of the biomass being gasified. In the entire housing section 4 This first gasification temperature is adjusted as homogeneously as possible. An actual gasification temperature deviates from a predetermined nominal gasification temperature by a maximum of 30 ° C to 50 ° C. If, for example, a setpoint temperature of 720 ° C. is specified for the first gasification temperature, the entire housing section is located 4 an actual temperature in the range between 670 ° C and 770 ° C before, preferably in the range between 690 ° C and 750 ° C and more preferably with even smaller deviation from the target temperature.

Bei der Pyrolyse im Gehäuseabschnitt 4 noch nicht vollständig umgesetzte, leichtere Biomassen-Partikel werden über die Wirbelschicht 8 vom Gehäuseabschnitt 4 nach oben in den Gehäuseabschnitt 5 getragen und hierdurch vom ersten, unteren Wirbelschicht-Bereich 4 örtlich abgegrenzt. Diese leichteren Partikel werden nun aufgrund der höheren zweiten Vergasungstemperatur im Wirbelschicht-Bereich 10 mit ausreichender Umsatzgeschwindigkeit vergast. Im Wirbelschicht-Bereich 10 verlaufen zudem homogene Gasphasenreaktionen ab, die zu einer weiteren Umsetzung der im Wirbelschicht-Bereich 7 erzeugten Pyrolysegase führen.During pyrolysis in the housing section 4 not fully converted, lighter biomass particles are above the fluidized bed 8th from the housing section 4 upwards into the housing section 5 carried and thereby from the first, lower fluidized bed area 4 locally demarcated. These lighter particles are now due to the higher second gasification temperature in the fluidized bed area 10 gasified with sufficient turnover speed. In the fluidized bed area 10 In addition, homogeneous gas phase reactions proceed, leading to a further implementation of the fluidized bed range 7 lead generated pyrolysis gases.

Aufgrund der höheren zweiten Vergasungstemperatur wird ein Teergehalt im erzeugten Synthesegas reduziert. Durch die Nachreaktion im Entgasungs-Gehäuseabschnitt 6 aufgrund der höheren Nachreaktionstemperatur kann der Teergehalt im erzeugten Synthesegas vor dem Auslass 22 weiter reduziert werden.Due to the higher second gasification temperature, a tar content in the generated synthesis gas is reduced. Due to the after-reaction in the degassing housing section 6 due to the higher post-reaction temperature, the tar content in the synthesis gas produced before the outlet 22 be further reduced.

Restliche Asche- und/oder Biomassen-Agglomerationen bzw. Verklebungen mit dem Bettmaterial der Wirbelschicht 8 sinken in der Wirbelschicht 8 nach unten und können über die Entnahmeeinrichtung 23 durch Ansteuerung des Entnahmeventils 24 gesteuert abgeführt werden. Ein entsprechender Verlust an Bettmaterial kann über die Nachfülleinrichtung 27 gesteuert ausgeglichen werden. Residual ash and / or biomass agglomerations or adhesions with the bed material of the fluidized bed 8th sink in the fluidized bed 8th down and over the picking facility 23 by controlling the extraction valve 24 be discharged controlled. A corresponding loss of bedding material can be achieved through the refill facility 27 be compensated controlled.

Anhand der 2 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Vorrichtung 32 zur Erzeugung von Synthesegas aus kohlestoffhaltigen Edukten durch Vergasung beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.Based on 2 Below is a further embodiment of a device 32 for the production of synthesis gas from coal-containing educts by gasification described. Components and functions corresponding to those described above with reference to FIGS 1 have the same reference numbers and will not be discussed again in detail.

Bei der Vorrichtung 32 ist anstelle der zweiten Heizeinrichtung 18 ein zweiter Brenner 33 zum Erwärmen des Reaktor-Gehäuseabschnitts 5 auf die zweite Vergasungstemperatur vorgesehen. Der Brenner 33 kann mit einem Luft/Erdgas-Gemisch betrieben werden. Anders als der erste Brenner 13 ist der zweite Brenner 33 nicht stehend, sondern liegend eingebaut und durchtritt, vergleichbar zur Zuführeinrichtung 20, eine Mantelwand des Reaktorgehäuses 3. Ein Endbereich des Brenners 33 ragt bis über die Längsachse 15a hinaus in den Wirbelschicht-Bereich 10 hinein und sorgt somit für einen guten Wärmeaustausch mit dem Wirbelbett im Bereich des Wirbelschicht-Bereichs 10. Abgesehen von der Anordnung entspricht der Aufbau des Brenners 33 dem des Brenners 13. In the device 32 is in place of the second heater 18 a second burner 33 for heating the reactor housing section 5 provided to the second gasification temperature. The burner 33 can be operated with an air / natural gas mixture. Unlike the first burner 13 is the second burner 33 not standing, but lying installed and passes, comparable to the feeder 20 , a jacket wall of the reactor housing 3 , An end of the burner 33 protrudes beyond the longitudinal axis 15a out into the fluidized bed area 10 and thus ensures good heat exchange with the fluidized bed in the fluidized bed area 10 , Apart from the arrangement corresponds to the structure of the burner 33 that of the burner 13 ,

Abgesehen davon, dass zum Erwärmen des Reaktor-Gehäuseabschnitts 5 auf die Vergasungstemperatur nun der Brenner 33 eingesetzt wird, entspricht das Erzeugungsverfahren für das Synthesegas, also die Arbeitsweise der Vorrichtung 32, demjenigen, welches im Zusammenhang mit der Vorrichtung 1 nach 1 beschrieben wurde.Except for heating the reactor housing section 5 to the gasification temperature now the burner 33 is used, corresponds to the production process for the synthesis gas, ie the operation of the device 32 , that which, in connection with the device 1 to 1 has been described.

Anhand der 3 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Vorrichtung 34 zur Erzeugung von Synthesegas aus kohlestoffhaltigen Edukten durch Vergasung beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.Based on 3 Below is a further embodiment of a device 34 for the production of synthesis gas from coal-containing educts by gasification described. Components and functions corresponding to those described above with reference to FIGS 1 and 2 have the same reference numbers and will not be discussed again in detail.

Im Unterschied zur Vorrichtung 32 hat die Vorrichtung 34 anstelle der als Zuführeinheit ausgeführten Nachreaktions-Heizrichtung 19 einen weiteren, dritten Brenner 35. Dieser ist wie der Brenner 33 quer zur Längsachse 15a des Reaktorgehäuses 3 eingebaut und durchtritt die Mantelwand des Reaktorgehäuses 3 auf Höhe des Erweiterungskonus 11. Beim Brenner 35 handelt es sich um einen offenen Brenner. Der Brenner 35 kann mit einem Sauerstoff/Erdgas-Gemisch betrieben werden. Ein Endbereich des Brenners 35 ragt in den Entgasungs-Gehäuseabschnitt 6 bis etwa zur Längsachse 15a des Reaktorgehäuses 3 hinein. Bis auf die Tatsache, dass zum Erwärmen des Entgasungs-Gehäuseabschnitts 6 auf die Nachreaktionstemperatur nunmehr der Brenner 35 zum Einsatz kommt, entspricht die Arbeitsweise der Vorrichtung 34 bei der Synthesegas-Erzeugung durch Vergasung derjenigen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 bereits erläutert wurde. Unlike the device 32 has the device 34 instead of the post-reaction heating direction executed as a feed unit 19 another, third burner 35 , This one is like the burner 33 transverse to the longitudinal axis 15a of the reactor housing 3 installed and passes through the shell wall of the reactor housing 3 at the level of the extension cone 11 , At the burner 35 it is an open burner. The burner 35 can be operated with an oxygen / natural gas mixture. An end of the burner 35 protrudes into the degassing housing section 6 to about the longitudinal axis 15a of the reactor housing 3 into it. Except for the fact that for heating the degassing housing section 6 on the Nachreaktionstemperatur now the burner 35 is used, corresponds to the operation of the device 34 in the synthesis gas production by gasification of those described above with reference to the 1 and 2 has already been explained.

In Abwandlung zur Ausführung nach 3 ist eine weitere, nicht dargestellte Ausführung der Synthesegas-Erzeugungsvorrichtung möglich, bei der anstelle des zweiten Brenners 33 wiederum eine Zuführeinheit in Form der zweiten Heizeinrichtung 18 nach 1 zum Einsatz kommt. Anstelle der Ausführungen nach den 1 bis 3 ist auch eine Ausgestaltung möglich, bei der als erste Heizeinrichtung 12 ausschließlich ein Brenner oder ausschließlich eine Zuführeinheit für ein sauerstoffhaltiges Gas zur Erwärmung des ersten, tief gelegenen Wirbelschicht-Bereichs 7 zum Einsatz kommt.In modification to the execution after 3 is another, not shown embodiment of the synthesis gas-generating device possible, in which instead of the second burner 33 in turn, a feed unit in the form of the second heating device 18 to 1 is used. Instead of the explanations after the 1 to 3 An embodiment is also possible in which as the first heating device 12 exclusively a burner or exclusively an oxygen-containing gas supply unit for heating the first, deep fluidized bed area 7 is used.

Anhand der 4 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Vorrichtung 36 zur Erzeugung von Synthesegas aus kohlestoffhaltigen Edukten durch Vergasung beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.Based on 4 Below is a further embodiment of a device 36 for the production of synthesis gas from coal-containing educts by gasification described. Components and functions corresponding to those described above with reference to FIGS 1 to 3 have the same reference numbers and will not be discussed again in detail.

Die Vorrichtung 36 nach 4 arbeitet mit einer zirkulierenden Wirbelschicht 8. Hierzu hat die Vorrichtung 36 einen Wirbelschicht-Kreislauf 37. Der Wirbelbett-Gehäuseabschnitt 4, der Reaktor-Gehäuseabschnitt 5 und der Entgasungs-Gehäuseabschnitt 6 sind Bestandteile des Wirbelschicht-Kreislaufs 37, ebenso wie der Auslass 22 für das Synthesegas. Letzterer steht mit einem Abscheider 38 in Fluidverbindung, der als Zyklon-Abscheider ausgeführt sein kann. Das im Abscheider 38 von dem Wirbelschichtmaterial getrennte Synthesegas verlässt den Abscheider 38 über einen Auslass 39. Das im Abscheider 38 abgeschiedene Wirbelschichtmaterial wird über einen Bodenauslass 40 des Abscheiders 38 und eine Rückführleitung 41 zurück in das Reaktorgehäuse 3 geführt. Hierzu mündet die Rückführleitung 41 in den Wirbelschicht-Gehäuseabschnitt 4 des Reaktorgehäuses 3 knapp oberhalb der Zuführeinheit 14 der ersten Heizeinrichtung 12 ein.The device 36 to 4 works with a circulating fluidized bed 8th , For this purpose, the device has 36 a fluidized bed circuit 37 , The fluidized bed housing section 4 , the reactor housing section 5 and the degassing housing section 6 are components of the fluidized bed cycle 37 as well as the outlet 22 for the synthesis gas. The latter stands with a separator 38 in fluid communication, which may be designed as a cyclone separator. That in the separator 38 Syngas separated from the fluidized bed material leaves the separator 38 via an outlet 39 , That in the separator 38 separated fluidized bed material is via a bottom outlet 40 of the separator 38 and a return line 41 back into the reactor housing 3 guided. For this purpose, the return line opens 41 in the fluidized bed housing section 4 of the reactor housing 3 just above the feeder unit 14 the first heater 12 one.

Grundsätzlich läuft die Vergasungsreaktion in der Vorrichtung 36 analog zu dem ab, was vorstehend im Zusammenhang mit dem Synthesegas-Erzeugungsverfahren bei der Vorrichtung 1 nach 1 erläutert wurde. Der Wirbelschichtreaktor 2 wird bei der Vorrichtung 36 so betrieben, dass zumindest ein Teil des Wirbelschichtenmaterials durch den Entgasungs-Gehäuseabschnitt 6 nach oben und über den Auslass 22 aus dem Reaktorgehäuse 3 ausgetragen wird. Das so ausgetragene Wirbelschichtmaterial wird über den Abscheider 38 und die Rückführleitung 41 dem Reaktorgehäuse 3 wieder zugeführt, sodass sich eine zirkulierende Wirbelschicht in der Vorrichtung 36 ausbildet. In principle, the gasification reaction takes place in the device 36 analogous to what was discussed above in connection with the synthesis gas production process in the apparatus 1 to 1 was explained. The fluidized bed reactor 2 gets at the device 36 operated such that at least a part of the fluidized bed material through the degassing housing section 6 up and over the outlet 22 from the reactor housing 3 is discharged. The thus discharged fluidized bed material is passed through the separator 38 and the return line 41 the reactor housing 3 fed back so that a circulating fluidized bed in the device 36 formed.

Anhand der 5 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Vorrichtung 42 zur Erzeugung von Synthesegas aus kohlestoffhaltigen Edukten durch Vergasung beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.Based on 5 Below is a further embodiment of a device 42 for the production of synthesis gas from coal-containing educts by gasification described. Components and functions corresponding to those described above with reference to FIGS 1 to 4 have the same reference numbers and will not be discussed again in detail.

Bei der Vorrichtung 42 liegt ein einziger Wirbelschicht-Gehäuseabschnitt 43 vor, der vom Boden 14a des Reaktorgehäuses 3 bis zur Phasengrenze 9 im Reaktorgehäuse 3 reicht. In the device 42 is a single fluidized bed housing section 43 in front of the ground 14a of the reactor housing 3 to the phase boundary 9 in the reactor housing 3 enough.

Die erste Heizeinrichtung 12 ist bei der Vorrichtung 42 ähnlich aufgebaut und angeordnet wie bei der Vorrichtung 1 und erwärmt die Wirbelschicht 8 auf die erste Vergasungstemperatur.The first heating device 12 is at the device 42 similarly constructed and arranged as in the device 1 and heats the fluidized bed 8th to the first gasification temperature.

Ein zweiter Reaktor-Gehäuseabschnitt ist bei der Vorrichtung 42 durch einen Auslassabschnitt 44 gebildet, der neben der Funktion des Synthesegas-Auslasses entsprechend dem Auslass 22 bei den Ausführungen nach den 1 bis 4 auch die Funktion des auf die zweite Vergasungstemperatur zu erwärmenden, zweiten Reaktor-Gehäuseabschnitts hat. Für diese Erwärmung auf die zweite Vergasungstemperatur dient eine zweite Heizeinrichtung 45 der Vorrichtung 42 in Form einer Zuführeinheit für ein sauerstoffhaltiges Gas. Bei der Ausführung nach 5 wird Luft und/oder Sauerstoff über die Zuführeinheit 45 zugeführt.A second reactor housing section is in the device 42 through an outlet section 44 formed, in addition to the function of the synthesis gas outlet corresponding to the outlet 22 in the versions after the 1 to 4 also has the function of the second reactor housing section to be heated to the second gasification temperature. For this heating to the second gasification temperature serves a second heater 45 the device 42 in the form of a feed unit for an oxygen-containing gas. In the execution after 5 is air and / or oxygen through the feed unit 45 fed.

Der Auslassabschnitt 44 verbindet das Reaktorgehäuse 3 mit einem ebenfalls rohrförmigen Entgasungsabschnitt 46. Letzterer hat die Funktion des Entgasungs-Gehäuseabschnitts 6 bei den Ausführungen nach den 1 bis 4. Im Entgasungsabschnitt 46 ist wiederum eine Zuführeinheit 47 angeordnet, die die Funktion der Nachreaktions-Heizeinrichtung der Ausführungen nach den 1 bis 4 hat. The outlet section 44 connects the reactor housing 3 with a likewise tubular degassing section 46 , The latter has the function of the degassing housing section 6 in the versions after the 1 to 4 , In the degassing section 46 is again a feeder unit 47 arranged, the function of the post-reaction heater of the embodiments according to the 1 to 4 Has.

Der Auslassabschnitt 44 und der Entgasungsabschnitt 46 haben einen Rohrquerschnitt, der deutlich geringer ist als der Querschnitt des Reaktorgehäuses 3. Der Auslassabschnitt 44 einerseits und der Entgasungsabschnitt 46 andererseits haben also einen kleineren Querschnitt als der Wirbelschicht-Gehäuseabschnitt 43. The outlet section 44 and the degassing section 46 have a tube cross section that is significantly smaller than the cross section of the reactor housing 3 , The outlet section 44 on the one hand and the degassing section 46 on the other hand, therefore, have a smaller cross section than the fluidized bed housing section 43 ,

Beim Synthesegas-Erzeugungsverfahren mit der Vorrichtung 42 nach 5 wird nach dem ersten Pyrolyseschritt im Wirbelschicht-Gehäuseabschnitt 43 das das Reaktorgehäuse 42 durch den Auslassabschnitt 44 verlassende Gemisch aus Synthesegas und restlichen, leichten Biomasse-Partikeln mit der zweiten Heizeinrichtung 45 auf die zweite Vergasungstemperatur gebracht, wodurch die zunächst noch unvergasten Partikel dann vergast werden und die weiteren homogenen Umsetzungs-Gasphasenreaktionen anlaufen. Nachfolgend durchtritt das Synthesegas mit den mitgeführten Feststoffen den Entgasungsabschnitt 46 und wird mit der dritten Heizeinrichtung 47 auf die Nachreaktionstemperatur erwärmt. Hierdurch findet dann die Nachreaktion zum Teerabbau im Synthesegas statt. Dem Entgasungsabschnitt 46 kann dann wiederum ein Abscheider nachgeordnet sein. In the synthesis gas production method with the device 42 to 5 becomes after the first pyrolysis step in the fluidized bed housing section 43 the reactor housing 42 through the outlet section 44 leaving mixture of synthesis gas and residual, light biomass particles with the second heater 45 brought to the second gasification temperature, whereby the initially unfavorable particles are then gasified and start the other homogeneous reaction gas phase reactions. Subsequently, the synthesis gas with the entrained solids passes through the degassing section 46 and comes with the third heater 47 heated to the post-reaction temperature. As a result, the post-reaction takes place for tar degradation in the synthesis gas. The degassing section 46 In turn, a separator can be arranged downstream.

Anhand der 6 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Vorrichtung 48 zur Erzeugung von Synthesegas aus kohlestoffhaltigen Edukten durch Vergasung beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.Based on 6 Below is a further embodiment of a device 48 for the production of synthesis gas from coal-containing educts by gasification described. Components and functions corresponding to those described above with reference to FIGS 1 to 5 have the same reference numbers and will not be discussed again in detail.

Im Bereich der Wirbelschicht 8 ist die Vorrichtung 48 aufgebaut wie die Vorrichtung 1 nach 1. Im Unterschied zur Vorrichtung 42 nach der 5 hat die Vorrichtung 48 nach 6 einen Brenner 49, der am Übergang zwischen dem Auslassabschnitt 44 und dem Entgasungsabschnitt 46 angeordnet ist. Der Brenner 49 sorgt für eine Erwärmung der noch nicht pyrolytisch umgesetzten restlichen, leichten Biomasse-Partikel auf die zweite Vergasungstemperatur und ggf. nachfolgend im weiteren Verlauf im Entgasungsabschnitt 46 auch auf die Nachreaktionstemperatur. Der Brenner 49 stellt also die Nachreaktions-Heizeinrichtung der Vorrichtung 48 dar. Das Synthesegas-Erzeugungsverfahren entspricht ansonsten dem, das vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 und insbesondere unter Bezugnahme auf die 5 bereits erläutert wurde.In the field of fluidized bed 8th is the device 48 built like the device 1 to 1 , Unlike the device 42 after 5 has the device 48 to 6 a burner 49 , which is at the transition between the outlet section 44 and the degassing section 46 is arranged. The burner 49 ensures heating of the not yet pyrolytically reacted residual, light biomass particles to the second gasification temperature and possibly subsequently in the further course in the degassing section 46 also on the post-reaction temperature. The burner 49 thus represents the post-reaction heater of the device 48 The synthesis gas production process otherwise corresponds to that described above with reference to FIGS 1 to 5 and in particular with reference to 5 has already been explained.

Der Auslassabschnitt 44 und der Entgasungsabschnitt 46 bilden zusammen mit den dort angeordneten Heizeinheiten einen Flugstromreaktorteil 50 der Vorrichtung 42 bzw. 48.The outlet section 44 and the degassing section 46 form together with the heating units arranged there a Flugstromreaktorteil 50 the device 42 respectively. 48 ,

Dem Flugstromreaktor 50 ist eine Abführeinrichtung 51 nachgeordnet, die in den 5 und 6 schematisch angedeutet ist und in der das Synthesegas von den mitgeführten Feststoffanteilen über einen Abscheider getrennt wird. The flow reactor 50 is a discharge device 51 subordinated to the 5 and 6 is indicated schematically and in which the synthesis gas is separated from the entrained solid components via a separator.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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DE 102006022265 A1 [0002] DE 102006022265 A1 [0002]
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DE 10258485 A1 [0002] DE 10258485 A1 [0002]
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EP 1865046 A1 [0002] EP 1865046 A1 [0002]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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„Der Blaue Turm – Wasserstoff aus Biomasse“, Tagungsbericht Biomasse-Vergasung – Internationale Tagung Leipzig, Oktober 2003, Seiten 240 bis 249 [0002] "The Blue Tower - Hydrogen from Biomass", Conference Report Biomass Gasification - International Conference Leipzig, October 2003, pages 240 to 249 [0002]

Claims

Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas aus kohlenstoffhaltigen Edukten durch Vergasung in einen Wirbelschichtreaktor (2) mit folgenden Schritten: – Erwärmen eines ersten, tief gelegenen Wirbelschicht-Bereichs (7) des Wirbelschichtreaktors (2) auf eine erste Vergasungstemperatur, wobei die erste Vergasungstemperatur niedriger ist als eine Erweichungstemperatur der Edukte oder ihrer Asche, – Erwärmen eines zweiten Reaktor-Gehäuseabschnitts (5; 44), der höher liegt als der erste Wirbelschicht-Bereich (7), auf eine zweite Vergasungstemperatur, wobei die zweite Vergasungstemperatur höher ist als die erste Vergasungstemperatur, – Zuführen der Edukte in den ersten Wirbelschicht-Bereich (7), – Abführen des erzeugten Synthesegases.Process for the production of synthesis gas from carbonaceous educts by gasification in a fluidized bed reactor ( 2 ) comprising the following steps: heating a first, deep-bed fluidized bed region ( 7 ) of the fluidized bed reactor ( 2 ) to a first gasification temperature, wherein the first gasification temperature is lower than a softening temperature of the educts or their ashes, - heating of a second reactor housing portion ( 5 ; 44 ), which is higher than the first fluidized bed area ( 7 ), to a second gasification temperature, wherein the second gasification temperature is higher than the first gasification temperature, - supplying the educts in the first fluidized bed region ( 7 ), - discharging the generated synthesis gas.

Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Erwärmen des zweiten Reaktor-Gehäuseabschnitts (5), enthaltend einen zweiten Wirbelschicht-Bereich (10) der Wirbelschicht (8) des Wirbelschicht-Reaktors (2), wobei der zweite Wirbelschicht-Bereich (10) höher liegt als der erste Wirbelschicht-Bereich (7) und an diesen angrenzt, auf die zweite Vergasungstemperatur. Method according to claim 1, characterized by heating the second reactor housing section ( 5 ) containing a second fluidized bed region ( 10 ) the fluidized bed ( 8th ) of the fluidized bed reactor ( 2 ), wherein the second fluidized bed region ( 10 ) is higher than the first fluidized bed area ( 7 ) and adjacent to these, to the second gasification temperature.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Erwärmen eines weiteren Reaktor-Gehäuseabschnitts (6; 46) oberhalb der Wirbelschicht (8) auf eine Nachreaktionstemperatur, wobei die Nachreaktionstemperatur höher ist als die zweite Vergasungstemperatur. A method according to claim 1 or 2, characterized by heating a further reactor housing section ( 6 ; 46 ) above the fluidized bed ( 8th ) to a post-reaction temperature, wherein the post-reaction temperature is higher than the second gasification temperature.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Entnehmen eines Teils des Wirbelschicht-Betts und ein Nachfüllen von Bettmaterial zum Ausgleichen der Entnahme.A method according to any one of claims 1 to 3, characterized by withdrawing a portion of the fluidized bed and refilling bed material to equalize the withdrawal.

Vorrichtung (1; 32; 34, 36; 42; 48) zur Erzeugung von Synthesegas aus kohlenstoffhaltigen Edukten durch Vergasung – mit einem Wirbelschichtreaktor (2), wobei ein Gehäuse (3) des Wirbelschichtreaktors (2) unterteilt ist in – einen ersten, tief gelegenen Wirbelschicht-Gehäuseabschnitt (4; 43) zur Aufnahme eines ersten, tief gelegenen Wirbelschicht-Bereichs (7) einer Wirbelschicht (8) des Wirbelschichtreaktors (2), – einen zweiten Reaktor-Gehäuseabschnitt (7; 44), der höher liegt als der erste Wirbelschicht-Gehäuseabschnitt (4; 43), – mit einer ersten Heizeinrichtung (12) zum Erwärmen des ersten Wirbelschicht-Bereichs (7) auf eine erste Vergasungstemperatur, – mit einer zweiten Heizeinrichtung (18; 33; 45) zum Erwärmen des zweiten Reaktor-Gehäuseabschnitts (5; 44) auf eine zweite Vergasungstemperatur, die höher ist als die erste Vergasungstemperatur, – mit einer Zuführeinrichtung (20) zum Zuführen der Edukte in den ersten Wirbelschicht-Bereich (7), – mit einer Abführeinrichtung (22; 39; 44, 51) für das erzeugte Synthesegas.Contraption ( 1 ; 32 ; 34 . 36 ; 42 ; 48 ) for the production of synthesis gas from carbonaceous educts by gasification - with a fluidized bed reactor ( 2 ), wherein a housing ( 3 ) of the fluidized bed reactor ( 2 ) is divided into - a first, deep-bed fluidized bed housing section ( 4 ; 43 ) for receiving a first, deep-bed fluidized bed area ( 7 ) a fluidized bed ( 8th ) of the fluidized bed reactor ( 2 ), - a second reactor housing section ( 7 ; 44 ), which is higher than the first fluidized bed housing section ( 4 ; 43 ), - with a first heating device ( 12 ) for heating the first fluidized bed region ( 7 ) to a first gasification temperature, - with a second heating device ( 18 ; 33 ; 45 ) for heating the second reactor housing section ( 5 ; 44 ) to a second gasification temperature which is higher than the first gasification temperature, - with a feed device ( 20 ) for feeding the educts into the first fluidized bed region ( 7 ), - with a discharge device ( 22 ; 39 ; 44 . 51 ) for the synthesis gas produced.

Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Reaktor-Gehäuseabschnitt (5) in Form eines zweiten Wirbelschicht-Gehäuseabschnitts ausgebildet ist, der höher liegt als der erste Wirbelschicht-Gehäuseabschnitt (4) oder an diesen angrenzt, zur Aufnahme eines zweiten Wirbelschicht-Bereichs (10) der Wirbelschicht (8).Apparatus according to claim 5, characterized in that the second reactor housing section ( 5 ) is formed in the form of a second fluidized bed housing section, which is higher than the first fluidized bed housing section ( 4 ) or adjacent thereto, for receiving a second fluidized bed region ( 10 ) the fluidized bed ( 8th ).

Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Wirbelschichtreaktors (2) einen Entgasungs-Gehäuseabschnitt (6; 46) oberhalb des zweiten Reaktor-Gehäuseabschnitts (5; 44) aufweist, wobei eine Nachreaktions-Heizeinrichtung (19; 35; 47; 49) zum Erwärmen des Entgasungs-Gehäuseabschnitts (6; 46) auf eine Nachreaktionstemperatur vorhanden ist, die höher ist als die zweite Vergasungstemperatur. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the housing of the fluidized bed reactor ( 2 ) a degassing housing section ( 6 ; 46 ) above the second reactor housing section (FIG. 5 ; 44 ), wherein a post-reaction heating device ( 19 ; 35 ; 47 ; 49 ) for heating the degassing housing section (FIG. 6 ; 46 ) is present at a post-reaction temperature which is higher than the second gasification temperature.

Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (2) im Bereich des Entgasungs-Gehäuseabschnitts (6; 46) einen Gehäuse-Querschnitt aufweist, der vom Gehäuse-Querschnitt des Wirbelschicht-Gehäuseabschnitts (4) abweicht.Apparatus according to claim 7, characterized in that the reactor ( 2 ) in the region of the degassing housing section ( 6 ; 46 ) has a housing cross-section, the housing of the cross-section of the fluidized-bed housing portion ( 4 ) deviates.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Heizeinrichtungen (12; 33; 35; 49) einen Wärmetauscher aufweist.Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that at least one of the heating devices ( 12 ; 33 ; 35 ; 49 ) has a heat exchanger.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Heizeinrichtungen (12; 18; 19; 45; 47) mindestens eine Zuführeinheit (14) für Wasserdampf, Luft oder Sauerstoff aufweist.Device according to one of claims 5 to 9, characterized in that at least one of the heating devices ( 12 ; 18 ; 19 ; 45 ; 47 ) at least one feed unit ( 14 ) for water vapor, air or oxygen.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, gekennzeichnet durch eine Entnahmeeinrichtung (23) zum bodenseitigen Entnehmen eines Teils des Wirbelschicht-Betts aus dem Reaktorgehäuse (2) und eine Nachfülleinrichtung (27) zum Nachfüllen von Bettmaterial zum Ausgleichen der Entnahme. Device according to one of claims 5 to 10, characterized by a removal device ( 23 ) for removing a portion of the fluidized bed from the reactor housing ( 2 ) and a refilling device ( 27 ) for refilling bedding to balance the removal.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, gekennzeichnet durch einen Wirbelschicht-Kreislauf (37), wobei der Wirbelschicht-Gehäuseabschnitt (4) und der Entgasungs-Gehäuseabschnitt (6) Teil des Wirbelschicht-Kreislaufs (37) sind und wobei im weiteren Wirbelschicht-Kreislauf (37) ein Abscheider (38) zum Abscheiden des erzeugten Synthesegases von Feststoffanteilen angeordnet ist.Device according to one of claims 5 to 11, characterized by a fluidized bed circuit ( 37 ), wherein the fluidized bed housing section ( 4 ) and the degassing housing section ( 6 ) Part of the fluidized bed circuit ( 37 ) and wherein in the further fluidized bed circuit ( 37 ) a separator ( 38 ) is arranged for separating the generated synthesis gas of solid fractions.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, gekennzeichnet durch einen dem ersten, tief gelegenen Wirbelschicht-Gehäuseabschnitt (4; 43) nachgeordneten Flugstromreaktor (50).Device according to one of claims 5 to 12, characterized by a first, deep located fluidized bed housing section ( 4 ; 43 ) downstream flow reactor ( 50 ).