DE102017009622A1

DE102017009622A1 - Process for the gasification of biomass

Info

Publication number: DE102017009622A1
Application number: DE102017009622.8A
Authority: DE
Inventors: lonela Jitariu; Ludwig Bräutigam
Original assignee: Latent Energie GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafterin Ionela Jitariu 19053 Schwerin); Latent Energie GbR Vertretungsberechtigte Ges Ionela Jitariu 19053 Schwerin
Current assignee: Latent Energie GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafterin Ionela Jitariu 19053 Schwerin); Latent Energie GbR Vertretungsberechtigte Ges Ionela Jitariu 19053 Schwerin
Priority date: 2017-10-17
Filing date: 2017-10-17
Publication date: 2019-04-18

Abstract

Verfahren zur katalytischen Vergasung von Biomasse zu Pflanzenkohle und zu einem brennbaren, hauptsächlich CO, C02 Wasserdampf, Wasserstoff, Methan und Ammoniak enthaltendem Gas unter Luftabschluss, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Synthesegasreaktor (1) die Biomasse mit einem Katalysator im Gegenstromprinzip vermischt wird, wobei
• die Biomasse auf einem Schubbodenrost (2) im Gegenstrom zu einem ebenfalls auf einem über den Schubbodenrost (2) der Biomasse liegenden Schubbodenrost (3) gelagerten Katalysator geführt und der Katalysator durch den Schubbodenrost (3) auf die Biomasse verteilt sowie mit dem aus der Verbrennung der Biomasse entstehende und in einem Überhitzer (4) aufgeheizte Synthesegas aus dem Synthesekreislauf durch Rückführung zumindest eines Teil des Synthesegases in Kontakt gebracht,
• das entstehende und nicht zur Verbrennung der Biomasse benötigte Synthesegas über einen Staubabscheider (8), über ein Filter (9), über einen mit einem lonentauscher gefüllten und als Quensche dienenden Ammoniakwäscher (10), dem Wasser zugeführt wird und über einem HG-Filter (12) einer Verwendung in Form eines Brenngases oder zum Antrieb einer Turbine oder zum Einsatz in der Fischer- Tropsch- Synthese zugeführt wird.
und
• die bei der Pyrolyse entstehende Pflanzenkohle mittels eine Austragsschnecke (7) über eine Pflanzenkohle- Quensche (5) in einen Fermenter (6) verbracht und einer biologischen Aktivierung unterzogen wird.

A process for the catalytic gasification of biomass to biochar and a combustible, mainly CO, C02 steam, hydrogen, methane and ammonia-containing gas with exclusion of air, characterized in that in a synthesis gas reactor (1) the biomass is mixed with a countercurrent catalyst, wherein
• The biomass on a sliding floor grate (2) in countercurrent to a likewise on a lying above the sliding floor grate (2) of the biomass moving soil grid (3) mounted catalyst and the catalyst through the sliding floor grate (3) distributed to the biomass and with the from the Burning the biomass resulting and heated in a superheater (4) synthesis gas from the synthesis loop brought by recycling at least a portion of the synthesis gas in contact,
The synthesis gas which is produced and not required for combustion of the biomass is fed to the water via a dust separator (8), via a filter (9), via an ammonia scrubber (10) filled with an ion exchanger and used as a quench, and via a HG filter (12) is supplied for use in the form of a fuel gas or for driving a turbine or for use in the Fischer-Tropsch synthesis.
and
• the biochar produced during the pyrolysis by means of a discharge screw (7) via a biochar quencher (5) in a fermenter (6) and subjected to a biological activation.

Description

Die Erfindung betrifft ein katalytisches Verfahren und eine Vorrichtung zur thermochemischen Herstellung von Synthesegas, Ammoniak und Ammoniumsalzen, Kohlendioxid Wasser als Brauchwasser und Trinkwasser und Pflanzen als Aktivkohle und als Düngemittel bzw. Bodensubstrat aus kohlenstoffhaltigen Energieträgern, insbesondere von Biomassen.The invention relates to a catalytic process and apparatus for the thermochemical production of synthesis gas, ammonia and ammonium salts, carbon dioxide water as process water and drinking water and plants as activated carbon and as fertilizer or soil substrate of carbonaceous energy carriers, in particular of biomass.

Unter Biomasse sind sämtliche Stoffe biologischen Ursprungs zu verstehen Synthesegas besteht überwiegend aus Wasserstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Methan Ammoniak und Ammoniumsalze entstehen bei der thermochemischen Zersetzung von Eiweißen die in der Biomasse vorhanden sind. Das Kohlendioxid entsteht bei der Verbrennung des Synthesegases. Wasser als Brauchwasser entsteht hier bei der Kondensation des Wassers aus dem Synthesegas, bei der Kondensation aus dem Abgasstrom sowie bei dem erfindungsgemäßen Einsatzes des Ammoniaks bzw. Ammoniumions als Regeneriermittel für einen Ionenaustauschprozess zur Entsalzung von Wässern insbesondere Meerwässern Überschüssiger Ammoniak wird mit mineralischen Ionentauschern oder als Magnesium-Ammonium-Phosphat als Düngemittel gewonnen. Trinkwasser ist entsalztes Wasser, das mit Calciumhydrogencarbonat durch Reaktion von Calciumcarbonat und Kohlendioxid angereichert wird. Pflanzenkohle ist die aus der Biomasse gewonnen Kohle, die bei Erreichen von 300 m2/a zur Aktivkohle wird. Wird diese Kohle biologisch aktiviert und mit Biomassen z B Melasse milchsauer fermentiert, dann erhält man Terra Preta als anthropogenes Bodensubstrat mit Düngewirkung und humusaufbauendem Effekt. Die Pyrolyse ist gerade deshalb für diese Aufgabe besser als eine Verbrennung geeignet da hierbei gezielt Kohle aus Biomasse und Aktivkohle, die später als Terra Preta do Indio ähnliches Substrat weiter Verwendung in der Landwirtschaft und im Gartenbau findet, hergestellt werden kann und so auf einfache Weise das Phosphat wieder pflanzenverfügbar gemacht werden kann.Biomass is understood to mean all substances of biological origin. Synthesis gas consists predominantly of hydrogen, carbon dioxide, carbon monoxide and methane. Ammonia and ammonium salts are formed during the thermochemical decomposition of proteins present in the biomass. The carbon dioxide is produced during the combustion of the synthesis gas. Water as service water is formed here during the condensation of the water from the synthesis gas, in the condensation from the exhaust stream and in the inventive use of ammonia or ammonium ion as a regenerating agent for an ion exchange process for desalination of water, especially seawater. Excess ammonia is with mineral ion exchangers or magnesium Ammonium phosphate obtained as fertilizer. Drinking water is desalinated water which is enriched with calcium bicarbonate by the reaction of calcium carbonate and carbon dioxide. Biochar is the coal extracted from the biomass, which becomes activated carbon when it reaches 300 m2 / a. If this coal is biologically activated and lactated with biomass, for example molasses, Terra Preta is obtained as an anthropogenic soil substrate with fertilising effect and humus-building effect. The pyrolysis is therefore better suited for this task than a combustion because this targeted coal from biomass and activated carbon, which later as Terra Preta do Indio similar substrate continues to use in agriculture and horticulture, can be produced and so in a simple way Phosphate can be made available to plants again.

Für die thermochemische Herstellung von Synthesegas aus Biomasse sind im Wesentlichen drei verfahren bekannt.Essentially, three methods are known for the thermochemical production of synthesis gas from biomass.

Die Festbettvergasung wird im kleinen Leistungsbereich für Biomassen hoher Qualität eingesetzt und vergasen hauptsächlich mit Luft, weshalb lediglich ein Gas niedriger Qualität entsteht. Ab 1 GW Leistung werden sogenannte Flugstromvergaser eingesetzt, die hauptsächlich weitgehend trockene Biomasse bei sehr hohen Temperaturen mit reinem Sauerstoff vergasen. Für dezentrale kleine Anlagen ist der Flugstromvergaser wegen der hohen Investitionskosten nicht geeignet. Wegen der hohen Temperaturen wird der Ascheschmelzpunkt unterschritten, weshalb es nur mit sehr hohem apparativem und chemischen Aufwand möglich wäre, Phosphate und andere Düngemittel zurück zu gewinnen..Zwischen 1 MW und 1 GW kann ein Wirbelschichtreaktor eingesetzt werden. Dieser wird in zwei Varianten betrieben; einmal allotherm und einmal autotherm. Bei der autothermen Vergasung wird ein Teil der Biomasse verbrannt, um die Energie für die ablaufenden endothermen Reaktionen zur Verfügung zu stellen. Bei der allothermen Vergasung wird die notwendige Energie von außen zugeführt. Dies kann durch elektrische Beheizung des Systems oder durch umlaufende Wärmeträger, wie z.B. Sand, die durch Verbrennen der Biomasse erhitzt werden geschehen. Ein solcher Vergaser wird in Güssing, Österreich betrieben. Wird als umlaufener Wärmeträger gebrannter Kalk genutzt, kann zusätzlich die Wärmetönung bei der Umwandlung zu Kalziumcarbonat genutzt werden, wie in der DE 10 2004 045 772 A1 offenbart wird. Da der Wirbelschichtreaktor unterhalb der Ascheschmelzpunktes betrieben wird, kann die Asche als Mineraldünger verwendet werden.The fixed bed gasification is used in the small power range for high quality biomass and gas mainly with air, which is why only a low-quality gas is produced. From 1 GW power so-called entrained flow gasifier are used, which mainly gas largely dry biomass gas at very high temperatures with pure oxygen. For decentralized small systems, the entrained flow gasifier is not suitable because of the high investment costs. Because of the high temperatures, the ash melting point is undercut, which is why it would be possible to recover phosphates and other fertilizers only with very high equipment and chemical effort. Between 1 MW and 1 GW, a fluidized bed reactor can be used. This is operated in two variants; once allothermic and once autothermal. In autothermal gasification, a portion of the biomass is burned to provide the energy for the ongoing endothermic reactions. In the allothermal gasification, the necessary energy is supplied from the outside. This can be done by electrical heating of the system or by circulating heat transfer media, such as sand, which are heated by burning the biomass. Such a gasifier is operated in Güssing, Austria. If burnt lime is used as a circulating heat transfer medium, the heat of reaction can be used in addition to the conversion to calcium carbonate, as in the DE 10 2004 045 772 A1 is disclosed. Since the fluidized bed reactor is operated below the ash melting point, the ash can be used as a mineral fertilizer.

Die DE 20 2012 101 271 U1 beschreibt eine Vorrichtung zur thermischen Aufarbeitung von organischen Abfällen, die aus der Materialzuführung, dem Reaktorblock), der Teerabscheidung, der Gasreinigung, dem Verdampfer und der Aktivkoksaufbereitung besteht, wobei die Materialzuführung aus einer überwiegend trichterförmigen Aufgabeeinrichtung und einer darunter angeordneten Beschickungsschnecke besteht, deren Ausgang in das untere Ende des Hauptreaktors mündet, und in die Materialzuführung weitere Einrichtungen zum Einbringen einer Zuschlagstoff-Mischung und aus dem Prozess stammendem Teer münden. Der Reaktorblock aus einer mit Synthesegas auf Temperaturen von 500 bis 550°C beheizten Brennkammer besteht, durch die sich der senkrecht angeordnete Hauptreaktor erstreckt,. der eine innenliegende Fördereinrichtung hat.The DE 20 2012 101 271 U1 describes a device for the thermal workup of organic waste, consisting of the material supply, the reactor block), the tar separation, the gas cleaning, the evaporator and the Aktivkoksaufbereitung, the material supply consists of a predominantly funnel-shaped feeding device and an underlying feed screw, the output in the lower end of the main reactor opens, and in the material supply further facilities for introducing an aggregate mixture and tar derived from the process open. The reactor block consists of a synthesis gas heated to temperatures of 500 to 550 ° C combustion chamber through which extends the vertically arranged main reactor. which has an internal conveyor.

In der DE 20 2006 016 442 U1 wird Anlage zur Durchführung eines Verfahrens zur Vergasung von Biomasse mit kontinuierlichem Eintrag, anschließender Zerkleinerung und Gasreinigung beschrieben.In the DE 20 2006 016 442 U1 An installation for carrying out a process for the gasification of biomass with continuous feed, subsequent comminution and gas purification is described.

Durch eine Stopfschnecke wird die Biomasse zugeführt und dadurch kontinuierlich so verdichtet wird, dass ein gasundurchlässiger Pfropf entsteht, wodurch Dampf und Gase nicht entgegengesetzt der Förderrichtung entweichen können. In einem Schneckenextruder wird durch eine Zerfaserungsschnecke, welche die Biomasse entweder kontinuierlich unter Druck zuführt ,und in welcher die Biomasse stufenweise durch Zugabe von Wasserdampf bzw. reinem Sauerstoff oder einer Kombination von beidem von 100°C bis auf etwa 200-250°C erwärmt wird, oder die Biomasse kurz nach dem Einlass des Schneckenextruders durch Zugabe von Wasserdampf bzw. reinem Sauerstoff oder einer Kombination von beidem auf eine Temperatur von etwa 200-250°C erwärmt und bis auf einen Druck von etwa 25-30 bar gebracht wird, wobei (in beiden Fällen) durch die Erwärmung das in der Biomasse enthaltene Lignin (Kitt zwischen den Pflanzenfasern) erweicht bzw. flüssig wird. Die Biomasse (insbesondere die Epidermishülle und die Nodien von Gräsern) wird durch den zugeführten Sauerstoff zusätzlich teilweise chemisch zersetzt. Die durch die Scherelemente der Zerfaserungsschnecke erzeugten Scherkräfte werden die Biomassefasern voneinander getrennt und Epidermishülle und Nodien aufgrund der Versprödung durch den Sauerstoff ebenfalls fein zerkleinert. Kurz vor dem Ausgang in den Schneckenextruder wird zusätzlich Wasserdampf gegeben, was aufgrund des dadurch entstehenden, größeren Volumens zu einem Auseinanderdriften des Faser-Dampfgemisches führt. Am Ausgang des Schneckenextruders wird der zur Vergasung notwendige Sauerstoff der Biomasse zugegeben. Durch eine Brennkammer wird entweder das gleichmäßig miteinander vermischte Biomasse-Sauerstoff-Gemisch zugeführt, so dass es darin zu einer homogenen Explosion (optimale partielle Verbrennung) bei ca. 900 °C kommt, oder es wird alternativ der zur Vergasung notwendige Sauerstoff erst innerhalb der Brennkammer getrennt zuzugeben, wodurch die Mischung allerdings dann inhomogen ist und deswegen ungleichmäßiger vergast. Durch einen Extruder oder eine Anordnung von mehreren Extrudern, durch den die Biomasse (bzw. das Vergasungsgemisch) der Vergasungskammer zugeführt wird, wird durch Hochtemperaturfilter (metallische Membranfilter) durch die das hierbei entstehende Gas bei 900°C geführt und hierbei in mehreren Stufen gereinigt, und durch eine katalytische Vorrichtung , in welcher zum Schluss die restlichen Schadstoffe im durchlaufenden Gas unschädlich gemacht werden.The biomass is fed through a plug screw and thereby continuously compressed so that a gas-impermeable plug is formed, whereby steam and gases can not escape opposite to the conveying direction. In a screw extruder is heated by a defibration screw, which feeds the biomass either continuously under pressure, and in which the biomass is gradually heated by the addition of water vapor or pure oxygen or a combination of both from 100 ° C to about 200-250 ° C. , or The biomass is heated shortly after the inlet of the screw extruder by the addition of water vapor or pure oxygen or a combination of both to a temperature of about 200-250 ° C and brought to a pressure of about 25-30 bar, wherein (in both Cases) by heating the lignin contained in the biomass (putty between the plant fibers) softens or becomes liquid. In addition, the biomass (in particular the epidermis shell and the nodules of grasses) is partially decomposed chemically by the oxygen supplied. The shearing forces generated by the shearing elements of the defibration screw, the biomass fibers are separated from each other and finely divided epidermis and Noden due to the embrittlement by the oxygen. Water vapor is additionally added shortly before the exit into the screw extruder, which leads to a drifting apart of the fiber-vapor mixture due to the resulting larger volume. At the outlet of the screw extruder, the oxygen required for gasification is added to the biomass. Through a combustion chamber, either the evenly mixed biomass-oxygen mixture is supplied, so that it comes to a homogeneous explosion (optimal partial combustion) at about 900 ° C, or it is alternatively necessary for the gasification of oxygen only within the combustion chamber added separately, whereby the mixture is then inhomogeneous and therefore gassed unevenly. By an extruder or an arrangement of several extruders, through which the biomass (or the gasification mixture) is fed to the gasification chamber, is passed through high-temperature filter (metallic membrane filter) through which the resulting gas at 900 ° C and thereby cleaned in several stages, and by a catalytic device in which finally the remaining pollutants in the gas passing through are rendered harmless.

In der DE 10 2015 107 491 A1 werden ein Verfahren und eine Anlage zur Schnellpyrolyse von Biomasse, insbesondere von Lignocellulose enthaltender Biomasse angegeben, bei denen die bereitgestellte Biomasse mit einem festen Wärmeträger unter Pyrolysebedingungen umgesetzt wird. Bei der nachfolgenden Auftrennung der Pyrolyseprodukte wird ein flüssiges Produkt, der Pyrolyseteer, erhalten. Erfindungsgemäß wird mindestens ein Teil des zur Aufheizung des Wärmeträgers genutzten Rauchgases oder des als weiteres Produkt erhaltenen Pyrolysegases oder Mischungen beider Gase zum Pyrolysereaktor oder in den heißen Bereich der Produktaufarbeitung zurückgeführt.In the DE 10 2015 107 491 A1 a process and a plant for rapid pyrolysis of biomass, in particular lignocellulosic biomass are given, in which the biomass provided is reacted with a solid heat carrier under pyrolysis conditions. In the subsequent separation of the pyrolysis products, a liquid product, the pyrolysis tar get. According to the invention, at least a portion of the flue gas used for heating the heat carrier or the pyrolysis gas obtained as a further product or mixtures of both gases is recycled to the pyrolysis reactor or into the hot region of the product work-up.

Die Erfindung gemäß der DE 10 2013 017854 A1 betrifft einen Reaktor sowie ein Verfahren zur Vergasung von Brennstoffen, insbesondere von Biomasse, bei dem im Reaktorinnenraum ein oberhalb des Rostes angeordnetes Muffelrohr vorgesehen ist, in dem der zu vergasende Brennstoff aufgenommen ist. Das Muffelrohr mündet in einen als autotherme Vergasungszone ausgebildeten unteren Reaktorbereich ein, in dem der zu vergasende Brennstoff oxidiert. Mit einem oberen Muffelrohrbereich ist das Muffelrohr, unter Ausbildung eines in den unteren Reaktorbereich mündenden Ringspaltes, in einem ein Muffelgehäuse ausbildenden oberen Reaktorbereich dergestalt aufgenommen, dass das in den Ringspalt eintretende Gas unter Wärmeabgabe wenigstens bereichsweise entlang und/oder um den oberen Muffelrohrbereich strömt, so dass dieser eine allotherme Vergasungszone zur Aufheizung, Pyrolyse und Reduktion des zu vergasenden Brennstoffes ausbildet.The invention according to the DE 10 2013 017854 A1 relates to a reactor and a method for the gasification of fuels, in particular of biomass, in which a muffle tube arranged above the grate is provided in the interior of the reactor, in which the fuel to be gasified is received. The muffle tube opens into a lower reactor region designed as an autothermal gasification zone in which the fuel to be gasified oxidizes. With an upper muffle tube region, the muffle tube is accommodated in an annular reactor region forming a muffle housing in such a way that the gas entering the annular gap at least partially flows along and / or around the upper muffle tube region with heat release that this forms an allothermal gasification zone for heating, pyrolysis and reduction of the fuel to be gasified.

Nach dem Stand der Technik nimmt der Synthesegasreaktor, der als Wirbelschicht ausgeprägt ist, die Biomassedirekt auf. Hier finden nebeneinander die Pyrolysereaktionen mit resultierendem Teer und Vergasungsreaktionen mit resultierendem Synthesegas statt. Folglich ist der Teergehalt im Synthesegas sehr hoch. Um Anlagenversagen zu vermeiden, muss der Teergehalt aufwändig entfernt werden.In the prior art, the synthesis gas reactor, which is pronounced as a fluidized bed, takes the biomass directly on. Here, the pyrolysis reactions with resulting tar and gasification reactions with resulting synthesis gas take place side by side. Consequently, the tar content in the synthesis gas is very high. To avoid system failure, the tar content must be removed consuming.

Aufgabe der Erfindung ist ein Vergasungsverfahren verfahren von Biomasse zu entwickeln, die die Nachteile bei der Erzeugung von Synthesegas zu vermeidet, sowie das Nutzbarmachen sämtlicher Stoffströme, die den thermochemischen Reaktor verlassen, wie

• das Brenngas oder auch Synthesegas
• das verbrannte Abgas - also hauptsächlich Kohlendioxid und Wasser, und
• Pflanzenkohle oder Kohle aus anderen Biomassen ausgeprägt als Aktivkohle (je nach Einsatzstoff)

zur erreichen.The object of the invention is to develop a gasification process of biomass, which avoids the disadvantages in the production of synthesis gas, as well as making it possible to use all material flows leaving the thermochemical reactor, such as

• the fuel gas or syngas
• the burnt exhaust gas - mainly carbon dioxide and water, and
• Biochar or coal from other biomasses pronounced as activated carbon (depending on input material)

to reach.

Die vorliegende Erfindung soll so einen Beitrag dazu leisten, Energie aus Biomasse in einer Weise zu wandeln, dass sämtliche aus einer Pyrolyse oder Vergasung kommenden Stoffströme nutzbar gemacht werden können und die Anlagen dezentral eingesetzt werden können ,um den Transport von Biomasse zu vermeiden, da die Energiedichte der Biomasse für einen weiten Transport zu gering ist.The present invention is intended to make a contribution to converting energy from biomass in such a way that all coming from a pyrolysis or gasification material flows can be harnessed and the plants can be used decentralized to avoid the transport of biomass, as the Energy density of the biomass is too low for a wide transport.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahre zu katalytischen Vergasung von Biomasse zu Pflanzenkohle und zu einem brennbaren, hauptsächlich CO, C02 Wasserdampf, Wasserstoff, Methan und Ammoniak enthaltendem Gas unter Luftabschluss, gelöst, wobei in einem Synthesegasreaktor (1) die Biomasse mit einem Katalysator im Gegenstromprinzip vermischt wird, und auf einem Schubbodenrost (2) im Gegenstrom zu einem ebenfalls auf einem über den Schubbodenrost (2) der Biomasse liegenden Schubbodenrost (3) gelagerten Katalysator geführt und der Katalysator durch den Schubbodenrost (3) auf die Biomasse verteilt wird. Mit dem aus der Verbrennung der Biomasse entstehenden und in einem Überhitzer (4) aufgeheizten Synthesegas aus dem Synthesekreislauf wird durch Rückführung zumindest eines Teils des Synthesegases mit der Biomasse in Kontakt gebracht. Das Synthesegas wird dabei im Überhitzer (4) auf eine Temperatur von 360°C bis 1000°C gebracht. Das entstehende und nicht zur Verbrennung der Biomasse benötigte Synthesegas wird über einen Staubabscheider (8), über ein Filter (9), über einen mit einem lonentauscher gefüllten und als Quensche dienenden Ammoniakwäscher (10,), dem Wasser zugeführt wird und über einem Hg- Filter (11) einer Verwendung in Form eines Brenngases oder zum Antrieb einer Turbine oder zum Einsatz in der Fischer-Tropsch- Synthese zugeführt wird.The object of the invention is achieved by a method for catalytic gasification of biomass to biochar and to a combustible, mainly CO, C02 steam, hydrogen, methane and ammonia-containing gas with exclusion of air, wherein in a synthesis gas reactor ( 1 ) the biomass is mixed with a catalyst in a countercurrent principle, and on a Sliding floor grate ( 2 ) in countercurrent to a likewise over the sliding floor grid ( 2 ) the biomass lying moving floor grid ( 3 ) carried catalyst and the catalyst through the sliding floor grid ( 3 ) is distributed to the biomass. With the resulting from the combustion of the biomass and in a superheater ( 4 ) heated synthesis gas from the synthesis loop is brought into contact by recycling at least a portion of the synthesis gas with the biomass. The synthesis gas is in the superheater ( 4 ) brought to a temperature of 360 ° C to 1000 ° C. The resulting synthesis gas, which is not required for combustion of the biomass, is passed through a dust separator ( 8th ), via a filter ( 9 ), via an ammonia scrubber filled with an ion exchanger and used as a quencher ( 10 ,), to which water is supplied and over a Hg filter ( 11 ) is supplied to a use in the form of a fuel gas or to drive a turbine or for use in the Fischer-Tropsch synthesis.

Die bei der Vergasung entstehende Pflanzenkohle wird mittels einer Austragsschnecke (7) über eine Pflanzenkohle- Quensche (5) in einen Fermenter (6) verbracht und einer biologischen Aktivierung unterzogen. Als Katalysator wird gebrannter oder ungebrannter oder halbgebrannter Dolomit, insbesondere halbgebrannt, gebrannter Kalk, Kreide, Magnesiumcarbonat, Magnesiumoxid oder Kaliumsalze wie Kaliumcarbonat Eisensalze- und -oxide, Mangansalze- und -oxide in einem Masseverhältnis von 0,1 bis 5 % bezogen auf die Biomasse oder eine Mischung aus diesen eingesetzt. Der Ammoniakwäscher (10) ist mit einem Kationentauscher befüllt und der mit Ammoniumionen beladene Kationentauscher wird einem Kalzinator (19) zugeführt und kalziniert, wobei ein mit Wasserstoffkationen beladener Kationenaustauscher entsteht. Das Wasser des Ammoniakwäschers (10) wird über einen weiteren lonentauscher (12), der als Anionenaustauscher ausgeprägt ist, geführt und der Anionentauscher wird mit Hydroxylanionen und Hydrogencarbonatanionen beladen. In dem Ammoniakwäscher (10), kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Ammoniak mit Wasser, das dem Ammoniakwäscher zugeführt wird, in Gegenwart eines Anionenaustauschers und eines Kationenaustauschers im Mischbett gewaschen,

• wobei der Kationenaustauscher den Ammoniak in Form seines Ammoniumions, das sich beim Lösen des Ammoniaks in Wasser bildet, gegen ein anderes Kation, insbesondere das Natriumion tauscht und der Anionenaustauscher, die bei der Lösung des Ammoniaks in Wasser entstehenden Hydroxylanionen gegen andere Ionen, insbesondere Chloridionen tauscht,
• die Hydrogencarbonatanionen, die durch Lösen von Kohlensäure im Ammoniakwäscher entstehen, gegen Chloridionen getauscht werden, und
• der mineralische Kationenaustauscher von dem Anionenaustauscher separiert und im Kalzinator kalziniert sowie der freiwerdende Ammoniak aus dem Kalzinator dem Ammoniakwäscher (10) wieder als Regeneriermittel des Kationenaustauschers zugeführt und recycelt wird.

Das Wasser des Ammoniakwäschers (10) wird über einen weiteren lonentauscher (12), der als Anionenaustauscher ausgeprägt ist, geführt und der Anionentauscher wird dabei mit Hydroxylanionen und Hydrogencarbonatanionen beladen.The biochar produced during the gasification is produced by means of a discharge screw ( 7 ) about a biochar quencher ( 5 ) in a fermenter ( 6 ) and subjected to biological activation. The catalyst used is calcined or unfired or semi-calcined dolomite, in particular semi-calcined, quicklime, chalk, magnesium carbonate, magnesium oxide or potassium salts such as potassium carbonate, iron salts and oxides, manganese salts and oxides in a mass ratio of 0.1 to 5% based on the biomass or a mixture of these used. The ammonia scrubber ( 10 ) is filled with a cation exchanger and the ammonium ion-exchanged cation exchanger is fed to a calciner ( 19 ) and calcined to form a cation exchanger loaded with hydrogen cations. The water of the ammonia scrubber ( 10 ) is passed through another ion exchanger ( 12 ), which is expressed as an anion exchanger, out and the anion exchanger is loaded with hydroxyl anions and bicarbonate anions. In the ammonia scrubber ( 10 ), in a further embodiment of the invention the ammonia can be washed with water which is fed to the ammonia scrubber in the presence of an anion exchanger and a cation exchanger in the mixed bed,

• wherein the cation exchanger exchanges the ammonia in the form of its ammonium ion, which forms when dissolving the ammonia in water, against another cation, in particular the sodium ion and the anion exchanger, the resulting in the solution of ammonia in water hydroxyl anions against other ions, in particular chloride ions exchanges,
• the bicarbonate anions, which are formed by dissolving carbonic acid in the ammonia scrubber, are exchanged for chloride ions, and
The mineral cation exchanger is separated from the anion exchanger and calcined in the calciner, and the liberated ammonia from the calciner is added to the ammonia scrubber ( 10 ) is recycled as a regenerating agent of the cation exchanger and recycled.

The water of the ammonia scrubber ( 10 ) is passed through another ion exchanger (12), which is pronounced anion exchanger, and the anion exchanger is loaded with hydroxyl anions and bicarbonate anions.

Der Kationentauscher ist ein schwach saurer Kationentauscher oder ein stark saurer Kationentauscher auch nicht mineralischen Ursprungs. Der mit Ammoniuminonen beladenen Kationenaustauscher bzw. das Magnesium-Ammonium-Phosphat wird als Düngemittel oder Düngemittelzusatzstoff eingesetzt. Als Anionentauscher werden sowohl schwach-basische und stark-basische Anionenaustauscher, als auch schwach-saure und stark saure Kationenaustauscher, auf mineralischer Zeolithbasis, verwendet. Das Zeolithmaterial ist ein Material, das einem der nachstehenden Strukturtypen entspricht: ABW, ACO, AEI, AEL, AEN, AET, AFG, AFI, AFN, AFO, AFR, AFS, AFT, AFX, AFY, AHT, ANA, APC, APD, AST, ASV, ATN, ATO, ATS, ATT, ATV, AWO, AWW, BCT, BEA, BEC, BIK, BOG, BPH, BRE, CAN, CAS, CDO, CFI, CGF, CGS, CHA, CHI, CLO, CON, CZP, DAC, DDR, DFO, DFT, DOH, DON, EAB, EDI, EMT, EON, EPI, ERI, ESV, ETR, EUO, EZT, FAR, FAU, FER, FRA, GIS, GIU, GME, GON, GOO, HEU, IFR, IHW, ISV, ITE, ITH, ITW, IWR, IVW, IWW, JBW, KFI, LAU, LEV, LIO, LIT, LOS, LOV, LTA, LTL, LTN, MAR, MAZ, MEI, MEL, MEP, MER, MFI, MFS, MON, MOR, MOZ, MSE, MSO, MTF, MTN, MTT, MTW, MWW, NAB, NAT, NES, NON, NPO, NSI, OBW, OFF, OSI, OSO, OWE, PAR, PAU, PHI, PON, RHO, RON, RRO, RSN, RTE, RTH, RUT, RWR, RWY, SAO, SAS, SAT, SAV, SBE, SBS, SBT, SFE, SFF, SFG, SFH, SFN, SFO, SGT, SIV, SOD, SOS, SSY, STF, STI, STT, SZR, TER, THO, TON, TSC, TUN, UEI, UFI, UOZ, USI, UTL, VET, VFL VNI, VSV, WEI, WEN, YUG und ZON.The cation exchanger is a weakly acidic cation exchanger or a strongly acidic cation exchanger, also of non-mineral origin. The ammonium ion-loaded cation exchanger or the magnesium ammonium phosphate is used as fertilizer or fertilizer additive. The anion exchangers used are both weakly basic and strongly basic anion exchangers, and weakly acidic and strongly acidic cation exchangers based on mineral zeolite. The zeolite material is a material that conforms to one of the following structural types: ABW, ACO, AEI, AEL, AEN, AET, AFG, AFI, AFN, AFO, AFR, AFS, AFT, AFX, AFY, AHT, ANA, APC, APD , AST, ASV, ATN, ATO, ATS, ATT, ATV, AWO, AWW, BCT, BEA, BEC, BIK, BOG, BPH, BRE, CAN, CAS, CDO, CFI, CGF, CGS, CHA, CHI, CLO , CON, CZP, DAC, GDR, DFO, DFT, DOH, DON, EAB, EDI, EMT, EON, EPI, ERI, ESV, ETR, EUO, EZT, FAR, FAU, FER, FRA, GIS, GIU, GME , GON, GOO, HEU, IFR, IHW, ISV, ITE, ITH, ITW, IWR, IVW, IWW, JBW, KFI, LAU, LEV, LIO, LIT, LOT, LOV, LTA, LTL, LTN, MAR, MAZ , MEI, MEL, MEP, MER, MFI, MFS, MON, MOR, MOZ, MSE, MSO, MTF, MTN, MTT, MTW, MWW, NAB, NAT, NES, NON, NPO, NSI, OBW, OFF, OSI , OSO, OWE, PAR, PAU, PHI, PON, RHO, RON, RRO, RSN, RTE, RTH, RUT, RWR, RWY, SAO, SAS, SAT, SAV, SBE, SBS, SBT, SFE, SFF, SFG , SFH, SFN, SFO, SGT, SIV, SOD, SOS, SSY, STF, STI, STT, SZR, TER, THO, TONE, TSC, TUN, UEI, UFI, UOZ, USI, UTL, VET, VFL VNI, VSV, WEI, WEN, YUG and ZON.

Der aus der Kalzinierung erhaltene Kationenaustauscher und der mit Hydroxylanionen und Hydrogencarbonatanionen beladene Anionenaustauscher tauscht in einer Meerwasserentsalzungsanlage, in dem das Meerwasser bevorzugt in einem Mischbett aus Kationen- und Anionenaustauscher durch Austausch der im Meerwasser enthaltenen Anionen und Kationen gegen Wasserstoffkationen und Hydroxylanionen, die im Moment des Freiwerdens im Wasser zur Entsalzung des Meerwasser reagieren. Das Kohlendioxid aus der Verbrennung des Synthesegases wird in das aus der Entsalzung stammenden Wassers gelöst und über ein Bett aus Calciumcarbonat geleitet, wobei das Wasser durch Lösen des Calciumcarbonats als Calciumhydrogencarbonat zu Trinkwasser aufgehärtet wird.The cation exchanger obtained from the calcination and the anion exchanger loaded with hydroxyl anions and bicarbonate anions exchanged in a seawater desalination plant in which the seawater is preferably mixed in a mixed bed of cation and anion exchangers by exchanging the anions and cations contained in the seawater for hydrogen cations and hydroxyl anions Getting released in the water to desalinate the seawater. The carbon dioxide from the combustion of the synthesis gas is dissolved in the desalting water and over a bed of calcium carbonate passed, wherein the water is hardened by dissolving the calcium carbonate as calcium bicarbonate to drinking water.

Das salzhaltige Wasser wird mit der Pflanzenkohle vorgereinigt und das Abgas aus der Verbrennung des Synthesegases wird. bevor es zur Aufhärtung des salzhaltigen Wasser dient, ebenfalls über die Pflanzenkohle gereinigt. Das Synthesegas wird im Filter (9) von langkettigen Kohlenwasserstoffen, Teeren, Salzsäure, Schwefeldioxid- und -trioxid durch ein Bett aus gebranntem Dolomit, gebranntem Kalk, Magnesiumoxid oder Kaliumsalze oder einer Mischung davon geführt und die langkettigen Kohlenwasserstoffe und Teere werden zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff gecrackt, sowie die Salzsäure zu Calciumchlorid und/oder als Magnesiumchlorid, die Schwefeloxide als Calciumsulfat und der Schwefelwasserstoff als Calciumsulfid abgeschieden.The salty water is pre-cleaned with the biochar and the waste gas from the combustion of the synthesis gas is. before it serves to harden the saline water, also purified over the biochar. The synthesis gas is in the filter ( 9 ) of long-chain hydrocarbons, tars, hydrochloric acid, sulfur dioxide and trioxide passed through a bed of calcined dolomite, quicklime, magnesia or potassium salts or a mixture thereof and the long chain hydrocarbons and tars are cracked to carbon monoxide and hydrogen, and the hydrochloric acid to calcium chloride and / or as magnesium chloride, the sulfur oxides as calcium sulfate and the hydrogen sulfide as calcium sulfide deposited.

Der Ammoniak kann in einer weiteren Ausfertigung der Erfindung einen nicht sinterbaren Kationenaustauscher beladen und dass beim Erzeugen von entsalztem Wasser Ammoniumionen gegen Natriumionen tauschen und die Ammoniumionen werden durch Zugabe von Magnesiummonohydrogenphophat oder Magensiumdihydrogenphosphat als Magnesium-Ammonium-Phosphat gefällt und das erhaltene Magnesium-Ammonium-Phosphat wird gesintert, wobei sich Ammoniak und Magnesiumhydrogenphosphat zurückbilden.In a further embodiment of the invention, the ammonia can load a non-sinterable cation exchanger and exchange ammonium ions for sodium ions when producing deionized water and the ammonium ions are precipitated by adding magnesium monohydrophosphate or magnesium dihydrogen phosphate as magnesium ammonium phosphate and the resulting magnesium ammonium phosphate is sintered, whereby ammonia and magnesium hydrogen phosphate regress.

Die Vergasung kann durch externen Zusatz von Wasserdampf und/oder Kohlendioxid soweit gesteuert werden, dass entweder Pflanzenkohle, Aktivkohle oder anorganischer Kohlenstoff in Form von Graphit entsteht. Die Pflanzenkohle oder Aktivkohle oder der anorganische Kohlenstoff wird mit dem überschüssigen ammoniumbeladenen Kationenaustauscher auf mineralischer Basis vereint und gemeinsam mit Biomasse, insbesondere Milchsäurebakterien milchsauer fermentiert und so entsteht ein weiteres Düngemittel bzw. ein Bodensubstrat.The gasification can be controlled by the external addition of water vapor and / or carbon dioxide to the extent that either biochar, activated carbon or inorganic carbon in the form of graphite is produced. The biochar or activated carbon or the inorganic carbon is combined with the excess ammonium-loaded cation exchanger on a mineral basis and fermented lactic acid together with biomass, in particular lactic acid bacteria, thus producing a further fertilizer or a soil substrate.

Im Falle der Vergasung von Klärschlamm hat dies zum besonderen Vorteil, wenn der Kohlenstoff vollständig anorganisch und damit elektrische leitfähig geworden ist, dass der Klärschlamm seine Klärschlammeigenschaften im Sinne der Klärschlammverordnung verlieren kann und so als Düngemittel eingesetzt werden kannIn the case of the gasification of sewage sludge, this has the particular advantage when the carbon has become completely inorganic and thus electrically conductive, that the sewage sludge can lose its sewage sludge properties in terms of sewage sludge regulation and can be used as fertilizer

An der Fermentation sind Milchsäurebakterien, Hefen, Pilze, Archaebakterien und Algen beteiligt,insbesondere Symbiosen aus diesen Mikroorganismen, wie sie z.B. in Lebensmitteln wie Kefir, Lambic (belgisches Bier), Nukazuke (japanische Pickles), Natto (fermentierte Sojabohnen), Tempeh, Wasserkefir, Kombucha, Sauerkraut, Kimchi, Joghjirt Skye, Käse, Rohwurst, Silage, Sauerteig, Brottrunk, Miso, Quark etc. wrjserrrmen, besonders bevorzugt sind die Mikroorganismen aus Kefir und Larmbic. An der Fermentation können auch Probiotika aus der Tier-und Humanernährung beteiligt sein , wie z.B. Enterococcus faecium, Enterococcus faecalis, Laktobazillen, Bifidobakterien, Escherichia coli, Saccharomyces boulardi, Saccharomyces cerevisia. Das Kohlendioxid wird in ein Wasser - Brauch-, Trink- oder auch Meerwasser eingeleitet, um Algen zu züchten.The fermentation involves lactic acid bacteria, yeasts, fungi, archaebacteria and algae, in particular symbioses of these microorganisms, e.g. in foods such as kefir, lambic (Belgian beer), nukazuke (Japanese pickles), natto (fermented soybeans), tempeh, water kefir, kombucha, sauerkraut, kimchi, yogurt Skye, cheese, raw sausage, silage, sourdough, bread drink, miso, quark etc , especially preferred are the microorganisms of kefir and larmbic. Probiotics from animal and human nutrition may also be involved in the fermentation, e.g. Enterococcus faecium, Enterococcus faecalis, Lactobacilli, Bifidobacteria, Escherichia coli, Saccharomyces boulardi, Saccharomyces cerevisia. The carbon dioxide is introduced into a water - drinking water, drinking water or seawater to grow algae.

Verfahren der Ammoniak aus der Kalzinierung oder der Pyrolyse kann zu dem Kohlendioxid gegeben werden und so zur Düngung der Algen dienen Die fermentierte Aktivkohle wird in das Wasser, das zur Algenzucht dient, gegeben, um weitere für die Algenzucht benötigte Düngestoffe wie z.B. Phosphat in das Wasser einzubringen.Process of ammonia from calcination or pyrolysis can be added to the carbon dioxide and thus serve for the fertilization of algae. The fermented activated carbon is added to the water used for algae cultivation in order to obtain further fertilizers needed for the cultivation of algae, such as e.g. To introduce phosphate into the water.

Die Erfindung soll nun an Hand eines Beispiels näher erläutert werden, wobei die 1 ein Fließschema des Verfahrens darstellt, die 1a ein Fließschema des Ammoniakwäschers (10) mit Mischbett ,2 ein Fließschema der Kalzinierung 3a ein Fließschema der Meerwasserentsalzung mit Hilfe des H+ beladenen Kationentauschers aus der Kalzinierung und des mit OH- Ionen beladenen Anionentauschers aus dem Separator (14), 4 ein Fließschema der Meerwasserentsalzung und des mit OH- Ionen beladenen Anionentauschers aus dem Separator (17), die 5 ein Fließschema der Nutzung des Kohlendioxids und die 6 ein Fließschema der Magnesiumsalzgewinnung aus dem Meerwasser zeigen, wobei

1: Synthesereaktor
2: Schubbodenrost für die Biomasse
3: Schubbodenrost fü den Katalysator
4: Überhitzer
5: Aktivkohle- Quensche
6: Fermenter
7: Austragsschnecke
8: Staubabscheider
9: Filter
10: Ammoniakwäscher
11: Hg- Filter
12: lonentauscher
13: Wasserzuführung
14: Gaseingang
15: Gasrückführungsleitung
16: Synthesegasableitung
17: Separator
18: Meerwasserentsalzung
19: Kalzinator

The invention will now be explained in more detail with reference to an example, wherein the 1 is a flow chart of the method, the 1a a flow chart of the ammonia scrubber ( 10 ) with mixed bed, 2 a flow chart of calcination 3a a flow chart of seawater desalination with the aid of the H + -loaded cation exchanger from the calcination and the OH ion-loaded anion exchanger from the separator ( 14 ) 4 a flow chart of seawater desalination and the OH ion-loaded anion exchanger from the separator ( 17 ), the 5 a flow chart of the use of carbon dioxide and the 6 show a flow chart of the magnesium salt recovery from the sea water, where

1: synthesis reactor
2: Sliding floor grate for the biomass
3: Sliding floor grate for the catalyst
4: superheater
5: Activated carbon quenching
6: fermenter
7: discharge screw
8th: dust collector
9: filter
10: ammonia scrubber
11: Hg filter
12: ion exchanger
13: water supply
14: gas input
15: Gas recirculation line
16: Synthesis gas discharge
17: separator
18: Desalination
19: calciner

Die Wassermengen, die in der Biomasse vorhanden sind, reichen aus, um ein wasserstoffreiches Gas durch Vergasung mit dem Kohlenstoff aus der Biomasse herzustellen. Führt man dieses Gas also zurück, dann kann durch das Gas die Biomasse aufgeheizt werden und das in der Pyrolyse freiwerdende und verdampfende Wasser sowie das entstehende Kohlendioxid als Vergasungsmittel in einem Synthesegasreaktor genutzt werden.The amounts of water present in the biomass are sufficient to produce a hydrogen-rich gas by gasification with the carbon from the biomass. If this gas is returned, then the biomass can be heated by the gas and the water released and evaporated in the pyrolysis and the resulting carbon dioxide can be used as a gasification agent in a synthesis gas reactor.

Auch die Nutzung von Luft, Sauerstoff und Kohlendioxid sind an sich bekannt.The use of air, oxygen and carbon dioxide are known per se.

Der Synthesegasreaktor (1) wird so ausgeprägt, dass zwei gegenläufige Schubbodenroste (2,3) übereinander angeordnet werden. Der untere z.B. von rechts nach links fördernde Schubbodenrost (2,3) wird mit Biomasse und Katalysator, der vom oberen Schubbodenrost (3) nachdem er zur Gasreinigung gedient hat, fällt, beschickt. Der obere Schubbodenrost (3) wird mit karbonathaltigen Mineralien beschickt, die durch das rezirkulierte Synthesegas, erhitzt und kalziniert werden.The synthesis gas reactor ( 1 ) is pronounced so that two opposing sliding floor grates ( 2 . 3 ) are arranged one above the other. The lower, for example, from right to left promoting sliding floor grate ( 2 . 3 ) is fed with biomass and catalyst from the upper 3 ) after serving for gas purification, falls, charges. The upper sliding floor grate ( 3 ) is charged with carbonate-containing minerals, which are heated and calcined by the recirculated syngas.

Es können aber auch bereist kalzinierte Mineralien auch in Mischung mit Karbonaten eingesetzt werden, wenn die Temperaturen es Prozesses 900 °C nicht übersteigen sollen. Das erzeugte Gas durchströmt das obere Schubbodenbett mit dem Katalysator, an dem Teere durch Cracken bis zu 99,99 % beseitigt werden, sowie durch chemische Reaktion Salzsäure und Schwefelwasserstoff als ihre Calciumsalze gebunden werden. Der Katalysator wirkt weiter, wenn er in die Biomasse fällt als Pyrolysehemmer und Katalysator für die gewünschten Vergasungsreaktionen. Teerbildung wird also weites gehend vermieden und die Synthesegasbildung gefördert. Des Weiteren wird über die Wahl und die Menge des Katalysators die Qualität der erhaltenen Pflanzenkohle, Aktivkohle oder des Graphits bestimmt, da diese andere Eigenschaften z.B. bezüglich des pH-Wertänderung bei Bewässerung als Pflanzsubstrat haben, wenn anstatt Dolomit, gebrannter oder halbgebrannter Dolomit eingesetzt wird.However, already calcined minerals can also be used in mixtures with carbonates, if the temperatures of the process do not exceed 900 ° C. The generated gas flows through the upper moving-bed bed with the catalyst where tars are eliminated by cracking up to 99.99%, and by chemical reaction, hydrochloric acid and hydrogen sulfide are bound as their calcium salts. The catalyst continues to function when it falls into the biomass as a pyrolysis inhibitor and catalyst for the desired gasification reactions. Tar formation is thus largely avoided and promoting the formation of synthesis gas. Further, the choice and the amount of catalyst determine the quality of the obtained biochar, activated carbon or graphite, since these have different properties, e.g. with regard to the change in pH when irrigated as a plant substrate, if instead of dolomite, burnt or semi-calcined dolomite is used.

Die Wärmeübertragung erfolgt durch Rezirkulieren des Synthesegases über die Biomasse und das Katalysatorbett. Das Synthesegas strömt in einen Überhitzer (4), der direkt über dem Synthesegasreaktor (1) angeordnet ist, wo das Synthesegas teilweise verbrannt wird, um das Synthesegas auf der gewünschten Temperatur zu halten. Damit ist der Prozess unabhängig von der genauen Zusammensetzung der Biomasse bezüglich der für den Prozess notwendigen Energie.Heat transfer occurs by recirculating the synthesis gas over the biomass and catalyst bed. The synthesis gas flows into a superheater ( 4 ) directly above the synthesis gas reactor ( 1 ) where the synthesis gas is partially combusted to maintain the synthesis gas at the desired temperature. Thus, the process is independent of the exact composition of the biomass with respect to the energy required for the process.

Die hier erzeugte Kohle hat durch die Gasrückführung und die zusätzliche Eindüsung von Wasser und/oder Dampf bzw. die zusätzliche Zugabe von C02 durch das Kalzinieren des Katalysators bei der es zu weiteren Vergasungsreaktionen auf der Oberfläche der Kohle kommt, eine größere innere Oberfläche (mehrere 1000 qm pro g) als übliche in Terra-Preta eingesetzte Pflanzenkohle (50 bis 300 g pro qm). Die Aktivierung dieser Kohle mit Nitrifikanten und einer Hefe-Bakterienmischung aus der Bierherstellung von Lambic zeigt hier überraschender Weise eine wesentlich höhere Aufnahme von Nitrat (bis zu 200% mehr) als übliche biologisch aktivierte Pflanzenkohlen.The coal produced here has a larger internal surface area (several thousandths of thousands) due to the gas recirculation and the additional injection of water and / or steam or the additional addition of CO.sub.2 by the calcination of the catalyst, which leads to further gasification reactions on the surface of the coal qm per g) than usual biochar used in Terra-Preta (50 to 300 g per square meter). The activation of this coal with nitrifying bacteria and a yeast-bacterial mixture from the beer production of Lambic surprisingly shows a much higher uptake of nitrate (up to 200% more) than conventional biologically activated plant carbon.

Die Pflanzenkohle , die hier auch als Aktivkohle genutzt werden kann, spielt in diesem gesamten Prozess eine zentrale Rolle: Das in dem Prozess entstehende Wasser und durch Trocknen der Biomasse verdampfende Wasser wird gezielt kondensiert und mit der eigen erzeugten Aktivkohle gereinigt, so dass es letztendlich auch als Trinkwasser mindestens aber als Brauchwasser nutzbar wird. Ebenso kann der beim Verbrennen des entstehenden Synthesegases sich bildende Wasserdampf kondensiert werden und über die Aktivkohle gereinigt werden, so dass auch hier mindestens ein Brauchwasser entsteht.The biochar, which can also be used here as activated carbon, plays a central role in this entire process: the water produced in the process and the water evaporating by drying the biomass is condensed in a targeted manner and purified with the self-generated activated carbon, so that ultimately it can as drinking water at least but as process water becomes usable. Likewise, the water vapor which forms when the synthesis gas is formed can be condensed and purified via the activated carbon, so that at least one service water is also produced here.

Eine weitere Verwendung dieses Wassers ist das Waschen des Abgasstromes in den Ammonikawäschern (10), wobei sich Ammoniak und Kohlendioxid im Wasser lösen. Zusätzlich geschieht das Lösen in Gegenwart eines Anionentauschers in der Chlorid-Form, so dass sich die Hydroxylionen und die Hydrogencarbonationen , die sich beim Lösen von Ammoniak und Kohlendioxid in Wasser bilden, an den Anionentauscher binden und so dafür sorgen, dass sich wesentlich mehr Ammoniak und Kohlendioxid in diesem Wasser lösen lassen. In einem nachfolgenden Schritt wird das aus dem Ammoniak bei der Reaktion mit Kohlendioxid und Wasser entstandene Ammoniumion mit Hilfe eines mineralischen Kationentauschers auf Zeolithbasis oder Bentonitbasis in der Natriumform aus dem Wasser entfernt. Auf diese Weise erhält man einen Anionentauscher der mit Hydroxylionen und Hydrogencarbonationen beladen ist, sowie einen Kationentauscher der mit Ammoniumionen beladen ist, sowie ein Konzentrat aus natriumchloridhaltigem Wasser.Another use of this water is the washing of the exhaust gas stream in the ammonia washers ( 10 ), whereby ammonia and carbon dioxide dissolve in the water. In addition, the dissolution in the presence of an anion exchanger occurs in the chloride form, so that the hydroxyl ions and the hydrogen carbonate ions, which form when dissolving ammonia and carbon dioxide in water, bind to the anion exchanger and thus ensure that much more ammonia and Let carbon dioxide dissolve in this water. In a subsequent step, the ammonium ion formed from the ammonia in the reaction with carbon dioxide and water is removed from the water by means of a zeolite-based or bentonite-based mineral cation exchanger in the sodium form. In this way, one obtains an anion exchanger which is loaded with hydroxyl ions and hydrogen carbonate ions, and a cation exchanger which is loaded with ammonium ions, and a concentrate of sodium chloride-containing water.

Durch das Verfahren der Pyrolyse stehen hohe Temperaturen > 360 °C zur Kalzinierung des ammoniumbeladenen Kationentauschers zur Verfügung. Daher wird es möglich auf diese Weise, den Ammoniak als Regeneriermittel für einen mineralischen Kationentauscher in der Natriumform zurückzugewinnen.Due to the pyrolysis process, high temperatures> 360 ° C are available for calcination of the ammonium-loaded cation exchanger. Therefore, it becomes possible in this way to recover the ammonia as a regeneration agent for a mineral cation exchanger in the sodium form.

Mit dem mit Hydroxylionen und Hydrogencarbonationen beladenen Anionentauscher und dem nach dem kalzinieren mit Wasserstoffkationen beladenen mineralischen Kationentauscher steht nun ein lonentauschersystem zur Vollentsalzung von Wasser zur Verfügung. With the anion exchanger loaded with hydroxyl ions and hydrogen carbonate ions and the mineral cation exchanger loaded after the calcination with hydrogen cations, an ion exchange system for the demineralisation of water is now available.

Dadurch, dass das Regeneriermittel durch die Kalzinierung wieder gewonnen werden kann, ist es nun zum ersten Mal auch möglich lonentauscher für die Entsalzung von Meerwasser einzusetzen, was bisher an der Notwendigkeit der Bereitstellung von Regeneriermitteln scheiterte, die sämtlich zu einer weiteren Aufsalzung führen würden.The fact that the regenerant can be recovered by the calcination, it is now possible for the first time to use ion exchanger for the desalination of sea water, which previously failed because of the need to provide regenerants, all of which would lead to further salification.

In einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird der Ammoniak in Wasser gelöst. Die Hydroxylionen mit einem Anionentauscher gegen Chloridionen ausgetauscht und das Ammonium gegen Natrium, das sich auf einem stark oder schwach sauren Kationentauscher, auch nicht-mineralischer Herkunft befindet, ausgetauscht. Damit sind die lonentauscher regeneriert und salzhaltiges Wasser kann darüber entsalzt werden, so dass sich im erzeugten Wasser nun Ammoniumionen und Hydroxylionen befinden. Dem Wasser wird nun Magnesiummonohydrogenphosphat zugeben und so festes Magnesium-Ammonium-Phosphat gefällt. Damit tauscht das Hydrogenkation des Phosphats mit dem Ammoniumion aus und mit dem Hydroxylanion im Wasser ergibt sich wiederum Wasser und das salzhaltige Wasser ist entsalzt. Das erhaltene Magnesium-Ammonium-Phosphat wird abfiltriert und geröstet, so dass Ammoniak als Gas frei wird und wiederum Magnesiummonohydrogenphosphat entsteht.In a further process according to the invention, the ammonia is dissolved in water. The hydroxyl ions exchanged with an anion exchanger for chloride ions and the ammonium exchanged for sodium, which is located on a strong or weakly acidic cation exchanger, also of non-mineral origin. Thus, the ion exchangers are regenerated and saline water can be desalted over it, so that in the produced water now ammonium ions and hydroxyl ions are. The water will now Magnesiummonohydrogenphosphat add and so solid magnesium ammonium phosphate precipitated. Thus, the hydrogen cation of the phosphate exchanges with the ammonium ion, and with the hydroxyl anion in the water, water again results and the salt-containing water is desalted. The resulting magnesium ammonium phosphate is filtered off and roasted so that ammonia is released as gas and magnesium monohydrogen phosphate is formed again.

In dem hier verwendeten Verfahren zur Entsalzung wird zunächst das Meerwasser über die in der Pyrolyse entstehende Kohle filtriert, um Algen, Plankton, Öl und andere Verunreinigungen zurückzuhalten. Einmal gesättigte Kohle wird der Pyrolyse wieder zugeführt.In the desalting process used here, the seawater is first filtered through the coal produced in the pyrolysis to retain algae, plankton, oil and other impurities. Once saturated coal is returned to the pyrolysis.

Das Meerwasser wird nun in einem zweiten Schritt mit Kationentauschern in der Natriumform und Anionentauschern in der Chloridform behandelt, um ein Wasser zu erhalten, in dem nur noch Natriumionen und Chloridionen vorhanden sind. Andere Ionen wie Magnesium, Kalium, Sulfat, Schwermetallionen, Barium, Strontium etc. befinden sich dann in einem Konzentrat, dass zur Gewinnung von Magnesium und anderen Stoffen weiter aufbereitet werden kann. Die lonentauscher werden z.B. durch das Konzentrat aus dem lonentausch mit ammoniumhaltigem Ammoniakwaschwasser regeneriert.The seawater is then treated in a second step with cation exchangers in the sodium form and anion exchangers in the chloride form in order to obtain a water in which only sodium ions and chloride ions are present. Other ions such as magnesium, potassium, sulfate, heavy metal ions, barium, strontium, etc. are then in a concentrate that can be further processed to obtain magnesium and other substances. The ion exchangers are e.g. regenerated by the concentrate from the ion exchange with ammonium-containing ammonia wash water.

Im dritten Schritt wird nun das Chloridion im Wasser gegen das Hydroxylion bzw das Hydrogencarbonation ausgetauscht. Die Lösung enthält nun Natronlauge bzw Natriumhydrogencarbonat. Diese Lösung wird mit dem kalzinierten Kationentauscher behandelt, der nun Wasserstoffkationen gegen Natriumionen tauscht, wodurch Wasser und Kohlensäure entsteht.In the third step, the chloride ion in the water is exchanged for the hydroxyl ion or the bicarbonate ion. The solution now contains sodium hydroxide or sodium bicarbonate. This solution is treated with the calcined cation exchanger, which now exchanges hydrogen cations for sodium ions, producing water and carbonic acid.

Im vierten Schritt gibt es die Möglichkeit, das Wasser zu verrieseln, um die Kohlensäure als Kohlendioxid auszutreiben oder aber das Wasser über ein Calciumcarbonatbett zu leiten, um Calciumhydrogencarbonat zu lösen. Hier gibt es zusätzlich die Möglichkeit das Wasser vorher mit mehr Kohlendioxid aus dem Abgas der Verbrennung des Pyrolysegases anzureichern, so dass sich mehr Calciumcarbonat als Calciumhydrogencarbonat lösen kann und das Wasser so zu Trinkwasser wird.In the fourth step, there is the possibility to trickle the water to expel the carbon dioxide as carbon dioxide or to pass the water over a calcium carbonate bed to dissolve calcium bicarbonate. Here, there is also the option to enrich the water beforehand with more carbon dioxide from the exhaust gas of the combustion of the pyrolysis gas, so that more calcium carbonate can dissolve as calcium hydrogencarbonate and the water thus becomes drinking water.

Die Menge an Kohlendioxid und der Ammoniak werden durch den Eintrag an Biomasse mehr, so dass diese Stoffe auch für andere Prozesse genutzt werden können:The amount of carbon dioxide and ammonia are more by the entry of biomass, so that these substances can also be used for other processes:

Mit Hilfe dieser Stoffe in Wasser gelöst können Algen gezüchtet werden. Algen haben einen dreifach höheren Kohlendioxidumsatz je Hektar als Mais und sind damit für die Energiegewinnung von großem Interesse. Zudem benötigen sie Phosphat. Das Phosphat aus der Biomasse in diesem Prozess steht in der Pflanzenkohle zur Verfügung, wenn man diese biologisch aktiviert und anschließend das Wasser zur Algenzucht, das mit Kohlendioxid und Ammoniumionen angereichert wurde, damit filtriert. Damit wird es möglich den Inputstoff für die Pyrolyse durch die eigenen Reststoffe Kohlendioxid, Ammoniak und Pflanzenkohle zu züchten.With the help of these substances dissolved in water algae can be bred. Algae have a threefold higher carbon dioxide turnover per hectare than maize and are thus of great interest for energy production. They also need phosphate. The biomass phosphate in this process is available in the biochar by biologically activating it and then filtering the water for algae cultivation enriched with carbon dioxide and ammonium ions. This makes it possible to grow the input material for pyrolysis through its own residues carbon dioxide, ammonia and biochar.

In leichter Weise kann das Magnesium-Ammonium-Phosphat genutzt werden. It is easy to use magnesium ammonium phosphate.

Gleiches gilt für das Betreiben von Gewächshäusern, die einerseits mit Abwärme der Pyrolyse geheizt werden können, andererseits mit der biologisch aktivierten Pflanzenkohle, dem Ammoniak und dem Kohlendioxid gedüngt werden können.The same applies to the operation of greenhouses, which can be heated on the one hand with waste heat from the pyrolysis, on the other hand, with the biologically activated biochar, the ammonia and carbon dioxide can be fertilized.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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DE 202012101271 U1 [0005]DE 202012101271 U1 [0005]
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DE 102015107491 A1 [0008]DE 102015107491 A1 [0008]
DE 102013017854 A1 [0009]DE 102013017854 A1 [0009]

Claims

Verfahren zur katalytischen Vergasung von Biomasse zu Pflanzenkohle und zu einem brennbaren, hauptsächlich CO, C02 Wasserdampf, Wasserstoff, Methan und Ammoniak enthaltendem Gas unter Luftabschluss, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Synthesegasreaktor (1) die Biomasse mit einem Katalysator im Gegenstromprinzip vermischt wird, wobei • die Biomasse auf einem Schubbodenrost (2) im Gegenstrom zu einem ebenfalls auf einem über den Schubbodenrost (2) der Biomasse liegenden Schubbodenrost (3) gelagerten Katalysator geführt und der Katalysator durch den Schubbodenrost (3) auf die Biomasse verteilt sowie mit dem aus der Verbrennung der Biomasse entstehende und in einem Überhitzer (4) aufgeheizte Synthesegas aus dem Synthesekreislauf durch Rückführung zumindest eines Teil des Synthesegases in Kontakt gebracht, • das entstehende und nicht zur Verbrennung der Biomasse benötigte Synthesegas über einen Staubabscheider (8), über ein Filter (9), über einen mit einem lonentauscher gefüllten und als Quensche dienenden Ammoniakwäscher (10), dem Wasser zugeführt wird und über einem HG-Filter (12) einer Verwendung in Form eines Brenngases oder zum Antrieb einer Turbine oder zum Einsatz in der Fischer- Tropsch- Synthese zugeführt wird. und • die bei der Pyrolyse entstehende Pflanzenkohle mittels eine Austragsschnecke (7) über eine Pflanzenkohle- Quensche (5) in einen Fermenter (6) verbracht und einer biologischen Aktivierung unterzogen wird.A process for the catalytic gasification of biomass to biochar and a combustible, mainly CO, C02 steam, hydrogen, methane and ammonia-containing gas with exclusion of air, characterized in that in a synthesis gas reactor (1) the biomass is mixed with a countercurrent catalyst, wherein • The biomass on a sliding floor grate (2) in countercurrent to a likewise on a lying above the sliding floor grate (2) of the biomass moving soil grid (3) mounted catalyst and the catalyst through the sliding floor grate (3) distributed to the biomass and with the from the Combustion of biomass resulting and heated in a superheater (4) synthesis gas from the synthesis loop brought by recycling at least a portion of the synthesis gas in contact, • the resulting and not required for combustion of the biomass synthesis gas via a dust separator (8), via a filter (9 ), via a ge with an ion exchanger filled and serving as a quenching ammonia scrubber (10), the water is supplied and via a HG filter (12) for use in the form of a fuel gas or for driving a turbine or for use in the Fischer-Tropsch synthesis is supplied. and • the biochar resulting from the pyrolysis is transported by means of a discharge screw (7) via a biochar quencher (5) into a fermenter (6) and subjected to biological activation.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ammoniakwäscher (10) mit einem Kationentauscher befüllt ist und der mit Ammoniumionen beladen Kationentauscher einem Kalzinator zugeführt und kalziniert wird, wobei ein mit Wasserstoffkationen beladener Kationenaustauscher und Ammoniak, der dem Ammoniakwäscher (10) wieder zugeführt wird, entsteht.Method according to Claim 1 characterized in that the ammonia scrubber (10) is filled with a cation exchanger and the cation exchanger loaded with ammonium ions is fed to a calciner and calcined to form a cation exchanger loaded with hydrogen cations and ammonia which is returned to the ammonia scrubber (10).

Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser des Ammoniakwäschers (10) über einen weiteren lonentauscher (12), der als Anionenaustauscher ausgeprägt ist, geführt wird und der Anionentauscher mit Hydroxylanionen und Hydrogencarbonatanionen beladen wird.Method according to Claim 1 and 2 , characterized in that the water of the ammonia scrubber (10) via a further ion exchanger (12), which is pronounced as an anion exchanger, is performed and the anion exchanger is loaded with hydroxyl anions and bicarbonate anions.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ammoniakwäscher (10) mit einem Anionentauscher und der lonentauscher (12) mit einem Kationentauscher befüllt istMethod according to Claim 1 , characterized in that the ammonia scrubber (10) is filled with an anion exchanger and the ion exchanger (12) with a cation exchanger

Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ammoniakwäscher (10) der Ammoniak mit Wasser, das dem Ammoniakwäscher zugeführt wird, in Gegenwart eines Anionenaustauschers und eines Kationenaustauschers im Mischbett gewaschen wird, • wobei der Kationenaustauscher den Ammoniak in Form seines Ammoniumions, das sich beim Lösen des Ammoniaks in Wasser bildet, gegen ein anderes Kation, insbesondere das Natriumion tauscht und der Anionenaustauscher, die bei der Lösung des Ammoniaks in Wasser entstehenden Hydroxylanionen gegen andere Ionen, insbesondere Chloridionen tauscht, • die Hydrogencarbonatanionen, die durch Lösen von Kohlensäure im Ammoniakwäscher entstehen, gegen Chloridionen getauscht werden, und • der mineralische Kationenaustauscher von dem Anionenaustauscher im Separator (17) separiert und im Kalzinator kalziniert sowie der freiwerdende Ammoniak aus dem Kalzinator dem Ammoniakwäscher (10) wieder als Regeneriermittel des Kationenaustauschers zugeführt und recycelt wird.Method according to Claim 1 characterized in that in the ammonia scrubber (10) the ammonia is washed with water supplied to the ammonia scrubber in the presence of an anion exchanger and a cation exchanger in the mixed bed, the cation exchanger containing the ammonia in the form of its ammonium ion resulting from dissolution of the ammonia forms in water, exchanged for another cation, in particular the sodium ion and the anion exchanger, which exchanges the formation of ammonia in water hydroxyl anions against other ions, in particular chloride ions, • the bicarbonate anions formed by dissolving carbonic acid in the ammonia scrubber, against chloride ions • The mineral cation exchanger is separated from the anion exchanger in the separator (17) and calcined in the calciner, and the ammonia liberated from the calciner is returned to the ammonia scrubber (10) as a regenerating agent of the cation exchanger and recycled.

Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Biomasse als Katalysator gebrannter oder ungebrannter oder halbgebrannter Dolomit in einem Masseverhältnis von 0,1 bis 5 % bezogen auf die Biomasse zugegeben wird,Method according to Claim 1 characterized in that the biomass is added as a catalyst of fired or unfired or semi-calcined dolomite in a mass ratio of 0.1 to 5% based on the biomass,

Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysator gebrannter Kalk, Kreide, Magnesiumcarbonat, Magnesiumoxid oder Kaliumsalze wie Kaliumcarbonat Eisensalze- und -oxide, Mangansalze- und - oxide oder eine Mischung aus diesen zugegeben wird.Method according to Claim 2 characterized in that the catalyst is lime, chalk, magnesium carbonate, magnesium oxide or potassium salts, such as potassium carbonate, iron salts and oxides, manganese salts and oxides or a mixture of these.

Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Synthesegas im Überhitzer (4) auf eine Temperatur von 360°C bis 1000°C gebracht wird.Method according to Claim 1 characterized in that the synthesis gas in the superheater (4) is brought to a temperature of 360 ° C to 1000 ° C.

Verfahren nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl schwach-basische und stark-basische Anionenaustauscher, als auch schwach-saure und stark saure Kationenaustauscher, auf mineralischer Zeolithbasis oder nichtmineralischer Basis verwendet werden.Method according to Claim 1 - 7 , characterized in that both weakly basic and strongly basic anion exchangers, as well as weakly acidic and strongly acidic cation exchangers, are used on a mineral zeolite base or non-mineral base.

Verfahren nach Anspruch 1-5 dadurch gekennzeichnet, dass der aus der Kalzinierung erhaltene Kationenaustauscher und der mit Hydroxylanionen und Hydrogencarbonatanionen beladene Anionenaustauscher aus dem Separator (17) in einer Meerwasserentsalzungsanlage entsalzen, in dem das Meerwasser bevorzugt in einem Mischbett aus Kationen- und Anionenaustauscher durch Austausch der im Meerwasser enthaltenen Anionen und Kationen gegen Wasserstoffkationen und Hydroxylanionen, die im Moment des Freiwerdens im Wasser zur Entsalzung des Meerwasser reagieren, tauscht.Method according to Claim 1 - 5 characterized in that the cation exchanger obtained from the calcination and the anion exchanger loaded with hydroxyl anions and bicarbonate anions desalt from the separator (17) in a seawater desalination plant in which the seawater preferably in a mixed bed of cation and anion exchangers by exchange of the anions contained in the seawater and Cations against hydrogen cations and hydroxyl anions, which react at the moment of release in the water to desalinate the sea water, exchanges.

Verfahren nach Anspruch 1-6 dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid aus der Verbrennung des Synthesegases in dem aus der Entsalzung stammenden Wassers gelöst und über ein Bett aus Calciumcarbonat geleitet wird, wobei das Wasser durch Lösen des Calciumcarbonats als Calciumhydrogencarbonat zu Trinkwasser aufgehärtet wird. Method according to Claim 1 - 6 characterized in that the carbon dioxide from the combustion of the synthesis gas is dissolved in the desalting water and passed over a bed of calcium carbonate, wherein the water is hardened by dissolving the calcium carbonate as calcium bicarbonate to drinking water.

Verfahren nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet Verfahren, dass das salzhaltige Wasser mit der Pflanzenkohle vorgereinigt und das Abgas aus der Verbrennung des Synthesegases. bevor es zur Aufhärtung des salzhaltigen Wasser dient, ebenfalls über die Pflanzenkohle gereinigt wird.Method according to Claim 1 - 7 , characterized in that the saline water pre-cleaned with the biochar and the exhaust gas from the combustion of the synthesis gas. before it is used to harden the saline water, is also purified on the biochar.

Verfahren nach Anspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass das Synthesegas im Filter (9) von langkettigen Kohlenwasserstoffen, Teeren, Salzsäure, Schwefeldioxid- und -trioxid durch ein Bett aus gebranntem Dolomit, gebranntem Kalk, Magnesiumoxid oder Kaliumsalze oder einer Mischung davon geführt wird und die langkettigen Kohlenwasserstoffe und Teere zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff gecrackt werden, sowie die Salzsäure zu Calciumchlorid und/oder als Magnesiumchlorid, die Schwefeloxide als Calciumsulfat und der Schwefelwasserstoff als Calciumsulfid abgeschieden werden.Method according to Claim 1 - 9 characterized in that the synthesis gas in the filter (9) of long chain hydrocarbons, tars, hydrochloric acid, sulfur dioxide and trioxide is passed through a bed of calcined dolomite, quicklime, magnesia or potassium salts or a mixture thereof and the long chain hydrocarbons and tars cracked to carbon monoxide and hydrogen, and the hydrochloric acid to calcium chloride and / or as magnesium chloride, the sulfur oxides as calcium sulfate and the hydrogen sulfide as calcium sulfide are deposited.

Verfahren nach Anspruch 1-10 dadurch gekennzeichnet, dass der Ammoniak einen nicht sinterbaren Kationenaustauscher belädt und dass beim Erzeugen von entsalztem Wasser Ammoniumionen gegen Natriumionen ausgetauscht werden und die Ammoniumionen durch Zugabe von Magnesiummonohydrogenphophat oder Magensiumdihydrogenphosphat als Magnesium-Ammonium-Phosphat gefällt werden und das erhaltene Magnesium-Ammonium-Phosphat gesintert wird, wobei sich Ammoniak und Magnesiumhydrogenphosphat zurückbilden.Method according to Claim 1 - 10 characterized in that the ammonia loads a non-sinterable cation exchanger and that ammonium ions are exchanged for sodium ions in the production of deionized water and the ammonium ions are precipitated by adding Magnesiummonohydrogenphophat or Magensiumdihydrogenphosphat as magnesium ammonium phosphate and the resulting magnesium ammonium phosphate is sintered , where ammonia and magnesium hydrogen phosphate regress.