DE102017219786A1

DE102017219786A1 - Process engineering arrangement and method for providing alkali-reduced synthesis gas and control device and use

Info

Publication number: DE102017219786A1
Application number: DE102017219786.2A
Authority: DE
Inventors: Domenico Pavone
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Current assignee: Gidara Energy BV
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2019-05-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine verfahrenstechnische Anordnung (10) zum Bereitstellen von Einsatzstoff (M1), insbesondere Biomasse, für eine HTW-Vergaservorrichtung (1), mit einer Vereinzelungs-Einheit (11) zum Bereitstellen des Einsatzstoffes in Partikelform, insbesondere mit einer Partikelgröße von 1 bis 10mm, für eine stromab davon angeordnete HTW-Vergaservorrichtung (1) zum Vergasen des vereinzelten Einsatzstoffes zum Herstellen von Synthesegas (M2), die verfahrenstechnische Anordnung eine Alkaliabscheidung (12) eingerichtet zum Abscheiden von Alkalien aus dem Einsatzstoff umfasst, welche Alkaliabscheidung einen Additiv-Speicher (13) für Additive (M8), insbesondere Additiven in Form von Getterkeramiken, eingerichtet zur sorptiven Abscheidung von Alkalien aufweist, der stromauf von der HTW-Vergaservorrichtung angeordnet ist, und welche Alkaliabscheidung eine Alkali-Messeinheit (21) aufweist, die in die HTW-Vergaservorrichtung integrierbar ist. Dies liefert einen nachhaltigen HTW-Prozess. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Bereitstellen von Einsatzstoff (M1) für eine HTW-Vergaservorrichtung sowie die Verwendung von Additiven in diesem Zusammenhang.

The invention relates to a process-engineering arrangement (10) for providing starting material (M1), in particular biomass, for an HTW carburettor device (1) with a singling unit (11) for providing the feedstock in particulate form, in particular with a particle size of 1 up to 10 mm, for an HTW carburettor device (1) arranged downstream thereof for gasifying the separated starting material for producing synthesis gas (M2), the procedural arrangement comprises an alkali deposition (12) arranged for separating alkalis from the starting material, which alkali deposition comprises an additive A memory (13) for additives (M8), in particular additives in the form of getter ceramics, arranged for the sorptive deposition of alkalis, which is arranged upstream of the HTW carburettor device, and which alkali deposit has an alkali measuring unit (21) which is incorporated into the HTW carburetor device is integrable. This provides a sustainable HTW process. Furthermore, the invention relates to a corresponding method for providing starting material (M1) for an HTW carburettor device and the use of additives in this context.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Erfindung betrifft eine verfahrenstechnische Anordnung und ein Verfahren jeweils zum Bereitstellen von Alkali-reduziertem Synthesegas durch einen HTW-Prozess, insbesondere bei druckaufgeladener HTW-Vergasung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen unabhängigen Anspruchs.The invention relates to a process engineering arrangement and a method, respectively, for providing alkali-reduced synthesis gas by an HTW process, in particular with pressure-charged HTW gasification. In particular, the invention relates to an apparatus and a method according to the preamble of the respective independent claim.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Bei Hochtemperatur-Winkler- (HTW)-Prozessen zur Herstellung von Synthesegas werden unvermeidbar auch korrosive Fremdstoffe freigesetzt, insbesondere Alkalien, welche die HTW-Anlage angreifen und auch die Qualität des Produktes beeinträchtigen können.In high-temperature Winkler (HTW) processes for the production of synthesis gas inevitably also corrosive impurities are released, especially alkalis, which attack the HTW plant and can also affect the quality of the product.

Der Anteil an erneuerbaren Energien am gesamten Energieverbrauch soll auch in den kommenden Jahren weiter gesteigert werden. In diesem Zusammenhang hat es sich bereits als vorteilhaft erwiesen, Biomasse mittels Vergasungsverfahren in Synthesegas zu überführen. Im Vergleich zur Verbrennung ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass eine Diversifizierung erfolgen kann, insbesondere da neben Strom und Wärme auch Chemikalien und Biokraftstoffe gewonnen werden können.The share of renewable energies in the total energy consumption will be further increased in the coming years. In this context, it has already proven to be advantageous to convert biomass by means of gasification in synthesis gas. Compared to combustion, there is the particular advantage that diversification can take place, in particular since, in addition to electricity and heat, it is also possible to obtain chemicals and biofuels.

Es hat sich als voreilhaft erwiesen, Biomasse in einer Wirbelschicht zu vergasen, insbesondere da die Anforderungen an die Zerkleinerung der Biomasse nicht so hoch sind wie bei Flugstromvergasung. Für das Verfahren der Flugstromvergasung werden Partikelgrößen im Bereich von 100µm gefordert. In einer Wirbelschicht hingegen können Partikel zwischen 1 und 10mm vergast werden.It has proved to be premature to gasify biomass in a fluidized bed, especially since the requirements for the comminution of the biomass are not as high as in entrained flow gasification. Particle sizes in the range of 100 μm are required for the flow gasification process. In a fluidized bed, particles between 1 and 10mm can be gasified.

Die Leistungsfähigkeit der Wirbelschichtvergasung wurde bereits an zahlreichen Anlagen nachgewiesen, hauptsächlich jedoch bei der Vergasung von Braunkohlen. Je nach Art der vergasten Stoffe werden Fremdstoffe oder Nebenprodukte freigesetzt, insbesondere auch Alkalien. Der Alkaligehalt in der Asche von Braunkohlen ist erheblich geringer als bei Biomassen, insbesondere selten über 5%. Biomasse-Aschen hingegen können Werte von bis zu 50% an Natrium und Kalium aufweisen, wobei der Kaliumgehalt erheblich höher liegen kann als der Natriumgehalt. Nachteilig ist jedoch insbesondere bei der Vergasung von Biomassen, dass diese Alkalien insbesondere bei Temperaturen über 800 °C verdampfen und in Poren der Anlage (in die Ausmauerung) diffundieren können. In weniger heißen Anlagenbereich erfolgt Kondensation. Durch eine solche Einlagerung der Alkalisalze wird die Struktur der Ausmauerung zerstört. Dieses Phänomen ist hinreichend als so genanntes „Alkalibursting“ bekannt, und tritt insbesondere bei der Verbrennung von alkalihaltigem Müll auf. Ebenso können dampfförmige Alkalien in nachgeschaltete, weniger heiße Anlagenbereiche gelangen, mit der Folge von Kondensation, Verstopfung, Verklebung, Zersetzung, insbesondere in Wärmetauschern und Warmgasfiltern.The efficiency of fluidized bed gasification has been demonstrated in many plants, but mainly in the gassing of lignite. Depending on the nature of the gasified substances, foreign substances or by-products are released, especially alkalis. The alkali content in the ashes of brown coal is considerably lower than in biomass, in particular rarely over 5%. By contrast, biomass ashes can contain up to 50% of sodium and potassium, although the potassium content can be significantly higher than the sodium content. A disadvantage, however, especially in the gasification of biomass that these alkalis especially at temperatures above 800 ° C evaporate and in pores of the system (in the lining) can diffuse. Condensation takes place in a less hot plant area. Such incorporation of the alkali salts destroys the structure of the lining. This phenomenon is well known as so-called "alkali bursting," and occurs particularly in the burning of alkaline waste. Likewise, vaporous alkalis can reach downstream, less hot plant areas, with the result of condensation, clogging, bonding, decomposition, especially in heat exchangers and hot gas filters.

Ein erstes Indiz für „Alkalibursting“ (entsprechend einer Art Korrosion) ist eine großflächige schalenförmige Abspaltung der feuerfesten Ausmauerung. Diese Abspaltungen bilden sich über große Bereiche der Auskleidung bzw. Oberfläche parallel zur Wandung aus. Die eingelagerten Alkalien vollziehen Phasenänderungen und damit einher gehende Volumenveränderungen, die zu Spannungen und Rissen im Werkstoffgefüge führen. Diese Rissbildung hat einerseits eine Zerstörung des Keramikgefüges zur Folge, andererseits auch eine Veränderung des thermodynamischen Verhaltens der Auskleidung. Auch die Ankerstifte, die zur Befestigung der Auskleidung eingeschweißt werden, unterliegen diesem Korrosionsangriff.A first indication of "alkali bursting" (corresponding to a type of corrosion) is a large-scale shell-shaped separation of the refractory lining. These splits form over large areas of the lining or surface parallel to the wall. The incorporated alkalis undergo phase changes and concomitant volume changes, which lead to stresses and cracks in the material structure. On the one hand, this cracking results in destruction of the ceramic structure, and on the other hand, a change in the thermodynamic behavior of the lining. The anchor pins, which are welded to attach the liner, are subject to this corrosive attack.

Speziell auch bei der Wirbelschichtvergasung von Biomassen können die Alkalien in nachgeschalteten Anlagenbereiche zu umfangreichen Problemen führen. Bisher wurde insbesondere versucht, einer Alkaliabscheidung stromab von der Vergasung mittels sorptiven Schüttungen vorzubeugen. Mittels dieser Maßnahmen können zwar die nachgeschalteten Anlagenkomponenten geschützt werden, nicht aber das bei der Vergasung im Reaktor hervorgerufene „Alkalibursting“ (Korrosion der Ausmauerung).Especially in the fluidized bed gasification of biomass alkalis in downstream plant areas can lead to extensive problems. So far, in particular, attempts have been made to prevent alkali deposition downstream of the gasification by means of sorptive beds. By means of these measures, although the downstream system components can be protected, but not in the gasification induced in the reactor "Alkalibursting" (corrosion of the lining).

Die US 7,628,969 B2 beschreibt ein Verfahren zum Abreinigen von Fremdstoffen aus Rauchgasen mittels reaktiver Aerosole.The US 7,628,969 B2 describes a process for purifying foreign substances from flue gases by means of reactive aerosols.

Die DE 195 02 069 A1 beschreibt eine Anordnung zur Bestimmung der Konzentration von Alkalien in einem Heißgasstrom. Die US 4,896,965 beschreibt ein optisches System zum Erfassen der Konzentration von Alkalien insbesondere in gasförmigen Brennstoffen.The DE 195 02 069 A1 describes an arrangement for determining the concentration of alkalis in a hot gas stream. The US 4,896,965 describes an optical system for detecting the concentration of alkalis, especially in gaseous fuels.

Bisher konnten die nachteiligen Effekte von Alkalien jedoch noch nicht auf zufriedenstellende Weise vermieden werden.So far, however, the adverse effects of alkalis have not yet been satisfactorily avoided.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den eingangs beschrieben Merkmalen zur Verfügung zu stellen, womit die HTW-Vergasung, insbesondere druckaufgeladene HTW-Vergasung auf nachhaltige Weise bei minimierter Beeinträchtigung durch Alkalien durchgeführt werden kann, insbesondere auch hinsichtlich der Anlagenkomponenten einer HTW-Vergasungsvorrichtung.The object of the invention is to provide an apparatus and a method with the features described above, whereby the HTW gasification, in particular pressure-charged HTW gasification are carried out in a sustainable manner with minimized impairment by alkalis can, in particular also with regard to the plant components of a HTW gasification device.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine verfahrenstechnische Anordnung zum Bereitstellen von Einsatzstoff, insbesondere Biomasse, für eine HTW-Vergaservorrichtung, mit einer Vereinzelungs-Einheit zum Bereitstellen des Einsatzstoffes in Partikelform, insbesondere mit einer Partikelgröße von 1 bis 10mm, für eine stromab davon angeordnete HTW-Vergaservorrichtung zum Vergasen des vereinzelten Einsatzstoffes zum Herstellen von Synthesegas, wobei die verfahrenstechnische Anordnung eine Alkaliabscheidung eingerichtet zum Abscheiden von Alkalien aus dem Einsatzstoff umfasst, welche Alkaliabscheidung einen Additiv-Speicher für Additive, insbesondere Additiven in Form von Getterkeramiken, eingerichtet zur sorptiven Abscheidung von Alkalien aufweist, der stromauf von der HTW-Vergaservorrichtung angeordnet ist, und welche Alkaliabscheidung eine Alkali-Messeinheit aufweist, die in die HTW-Vergaservorrichtung integriert/integrierbar ist. Dies ermöglicht, einen Angriff von Anlagenkomponenten durch Alkalien auf elegante Weise zu verhindern. Das Zugeben oder Zumischen von Additiven schon in einem Prozessschritt stromauf von der HTW-Vergasung, also stromauf vom Ort der Entstehung, kann dabei die Effektivität steigern und den apparativen und verfahrenstechnischen Aufwand minimieren. Es kann auch ein hoher Umsetzungsfaktor bezüglich der verwendeten Additive sichergestellt werden.This object is achieved by a procedural arrangement for providing starting material, in particular biomass, for an HTW carburetor device, with a singulation unit for providing the feedstock in particulate form, in particular with a particle size of 1 to 10mm, for a downstream of it arranged HTW Gasifier apparatus for gasifying the singulated feedstock to produce synthesis gas, the process assembly comprising an alkali metal separator arranged to separate alkalis from the feedstock, said alkali metal separator providing an additive store for additives, particularly gettering ceramic additives, arranged for sorptive deposition of alkalis which is located upstream of the HTW carburetor device, and which alkali deposit has an alkali measuring unit integrated / integrated into the HTW carburettor device. This makes it possible to elegantly prevent an attack of plant components by alkalis. The addition or addition of additives already in a process step upstream of the HTW gasification, ie upstream of the place of origin, can thereby increase the effectiveness and minimize the apparatus and process engineering effort. It is also possible to ensure a high conversion factor with regard to the additives used.

Ein effektiver Schutz insbesondere der Ausmauerung eines druckaufgeladenen HTW-Reaktionsraumes kann hohe Kostenvorteile haben, insbesondere in Hinblick auf Kosten in Höhe von bis zu 1.5Mio.Euro zum Beheben von korrosiven Schäden an der Ausmauerung.Effective protection, in particular the lining of a pressure-charged HTW reaction space, can have high cost advantages, in particular with regard to costs of up to 1.5 million euros for remedying corrosive damage to the lining.

Es hat sich gezeigt, dass dabei eine signifikante Alkaliabscheidung erfolgen kann, wenn die Alkalien direkt in Kontakt mit keramischen Additiven in Form von so genannten Gettern (Getterkeramiken) gebracht werden. Getterkeramiken sind Stoffe, die durch physikalische oder chemische Sorption Fremdstoffe in ihre Struktur einbinden. Es hat sich gezeigt, dass mittels Getterkeramiken Alkalidämpfe aus dem Produktgasstrom insbesondere bei der Biomassevergasung auf effiziente Weise eliminiert werden können. Dies liefert neue Anwendungsgebiete für die HTW-Vergasung.It has been found that a significant alkali deposition can take place when the alkalies are brought directly into contact with ceramic additives in the form of so-called getters (getter ceramics). Getter ceramics are substances that incorporate foreign substances into their structure through physical or chemical sorption. It has been shown that using getter ceramics alkali vapors from the product gas stream can be eliminated in an efficient manner, especially in biomass gasification. This provides new applications for HTW gasification.

Folgende Getterkeramiken können bevorzugt eingesetzt werden: Kaolin, Bauxit, Emathlit, Bentonit, Tonerde, Kieselgur, Bimsstein, Diatomeenerde, Attapulgit, Pyrophilit, Andalusit, Silimantin, Mullit, Bariumsulfat, Fullerde, Siliciumoxyd, aktiviertes Aluminiumoxyd, Siliciumcarbid, besonders bevorzugt Kaolin. Diese Alkalibinder können jeweils einzeln oder als Mischung eingesetzt werden.The following getter ceramics may preferably be used: kaolin, bauxite, emathlite, bentonite, alumina, kieselguhr, pumice, diatomaceous earth, attapulgite, pyrophilite, andalusite, silimantin, mullite, barium sulfate, fuller's earth, silicon oxide, activated alumina, silicon carbide, particularly preferably kaolin. These alkali binders can be used individually or as a mixture.

Als Getterkeramik mit besonders hoher Abscheidewirkung konnte Kaolin identifiziert werden. Schon bei Zugaben im Bereich von 0.1 bis 5% zum Brennstoff konnte eine umfassende Reduzierung des Alkaligehaltes im Produktgas festgestellt werden.As a getter ceramic with a particularly high separation efficiency kaolin could be identified. Already at additions in the range of 0.1 to 5% to the fuel, a comprehensive reduction of the alkali content in the product gas was found.

Für noch höhere Effektivität oder Effizienz kann ein Additivsilo eingerichtet zur Aufnahme und strömungstechnischen Anordnung der Getterkeramiken (insbesondere bereitgestellt in prozessoptimierter Konfektionierung) in eine Pelletproduktion stromauf von der HTW-Vergasung integriert werden.For even higher efficiency or efficiency, an additive silo arranged for receiving and fluidic arrangement of the getter ceramics (in particular provided in process-optimized packaging) can be integrated into a pellet production upstream of the HTW gasification.

Mittels einer Online - Alkalimessung kann die Qualität des Produktgases bzw. Synthesegases oder weiterer Medienströme erfasst werden.By means of an online - alkali measurement the quality of the product gas or syngas or other media streams can be recorded.

Die Getterkeramiken bzw. Additive können dabei auch diskontinuierlich, insbesondere Bedarfs-geregelt, zugegeben werden. Dies kann Kosten signifikant reduzieren.The getter ceramics or additives can also be added discontinuously, in particular as required. This can significantly reduce costs.

Gemäß einer Ausführungsform werden in einem dem HTW-Vergaser nachgeschalteten Warmgasfilter sich möglicherweise ansammelnder Staub und Getterkeramiken im Kreislauf in den HTW-Vergaser zurückgeführt, insbesondere bis zur Sättigung. Dazu kann die Anordnung einen Rückführkreislauf für Staub und Getterkeramiken aufweisen.According to one embodiment, in a HTG carburetor downstream hot gas filter possibly accumulating dust and getter ceramics are recycled in the circuit in the HTW carburetor, in particular to saturation. For this purpose, the arrangement may have a return circuit for dust and getter ceramics.

Neben der Messung des Alkaligehaltes im Produktgas kann auch der Einsatzstoff online auf Alkalien überwacht werden, insbesondere indem eine diesbezügliche Messung stromauf von der Vereinzelungs-Einheit erfolgt.In addition to the measurement of the alkali content in the product gas, the starting material can also be monitored online for alkalis, in particular by carrying out a measurement in this regard upstream of the singulation unit.

Die Alkali-Messeinheit ist bevorzugt eingerichtet zur Alkaligehalt-Erfassung wahlweise in wenigstens einem Gasstrom und/oder in wenigstens einem Feststoff-Strom.The alkali measuring unit is preferably set up for the detection of alkali content optionally in at least one gas stream and / or in at least one solid stream.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vereinzelungs-Einheit eine Pelletisier-Einheit eingerichtet zum Vereinzeln des Einsatzstoffes zu Pellets, insbesondere bei erhöhter Temperatur im Bereich von 70 bis 120°C, wobei der Additiv-Speicher stromauf von der Pelletisier-Einheit angeordnet ist. Hierdurch kann auch das Anwendungs-Gebiet bzw. das Spektrum verwendbarer Einsatzstoffe erweitert werden.According to one embodiment, the singulation unit comprises a pelletizer unit configured to singulate the feed to pellets, especially at elevated temperature in the range of 70 to 120 ° C, the additive reservoir being located upstream of the pelletizer unit. As a result, the field of application or the spectrum of usable starting materials can be extended.

Das Vereinzeln bzw. Pelletisieren kann insbesondere die folgenden Schritte umfassen: Zerkleinern von Einsatzstoff, insbesondere Holz; Zuführen des zerkleinerten Einsatzstoffes in einen Trockner; Zuführen des getrockneten Einsatzstoffes in ein Mahlwerk und Bereitstellen von Pulver; Zuführen des gemahlenen Pulvers zu einer Pelletisier-Einheit, insbesondere unter Zugabe von Additiven unmittelbar stromauf von der Pelletisier-Einheit; Vereinzeln/Pelletisieren des Pulvers, insbesondere bei 70 bis 120°C; Zuführen der Pellets zu einem Kühler und Kühlen, insbesondere bei oder auf 30 bis 50°C; Bereitstellen der pelletisierten Einsatzstoffes für die HTW-Vergaservorrichtung. All diese Schritte können mittels der Vereinzelungs-Einheit realisiert werden. Die der Vereinzelungs-Einheit kann auch als Aufbereitungs-Einheit beschrieben werden, wobei das Vereinzeln ein Aufbereiten bzw. Konfektionieren des Einsatzstoffes spezifische für die HTW-Vergaservorrichtung umfassen kann. Das Zuführen der Additive kann auch an einem alternativen Prozessschritt oder an einem zusätzlichen Prozessschritt erfolgen.The singulation or pelletizing may in particular comprise the following steps: comminution of feedstock, in particular wood; Feeding the shredded feed to a dryer; Feeding the dried feed into a grinder and providing powder; Feeding the milled powder to a pelletizer unit, especially with addition of additives immediately upstream of the pelletizer unit; Separating / pelletizing the powder, especially at 70 to 120 ° C; Feeding the pellets to a cooler and cooling, especially at or at 30 to 50 ° C; Providing the pelletized feedstock for the HTW gasifier device. All these steps can be realized by means of the singulation unit. The singulation unit may also be described as a conditioning unit, wherein the singulating may include conditioning the feedstock specific to the HTW gasifier device. The feeding of the additives can also take place at an alternative process step or at an additional process step.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Alkali-Messeinheit zumindest teilweise in die Vereinzelungs-Einheit integriert/integrierbar. Hierdurch kann eine Analyse bezüglich des zu erwartenden freigesetzten Alkali-Anteils bereits stromauf vom HTW-Prozess erfolgen.According to one embodiment, the alkali measuring unit is at least partially integrated / integrated in the singulation unit. This allows an analysis of the expected released alkali content already upstream of the HTW process.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Alkaliabscheidung stromauf von der Vereinzelungs-Einheit einen Mischer zum Zumischen von Additiven zum Einsatzstoff auf, insbesondere Additiven in Form von Getterkeramiken. Dies ermöglicht eine Aufbereitung des Einsatzstoffes derart, dass die Additive auf möglichst effektive Weise mit dem Einsatzstoff reagieren können, und in adäquater Menge eingesetzt werden.According to one embodiment, the alkali deposition upstream of the singulation unit has a mixer for admixing additives to the feedstock, in particular additives in the form of getter ceramics. This allows a preparation of the starting material such that the additives can react in the most effective manner possible with the starting material, and be used in an adequate amount.

Das Zumischen kann dabei einem Zugeben entsprechen. Das Zugeben kann ohne ein Vermischen erfolgen, insbesondere unabhängig vom jeweiligen Prozessschritt. Das Zumischen erfolgt bevorzugt stromauf von einer/der Pelletisier-Einheit.The admixing can correspond to a grant. The adding can take place without mixing, in particular independently of the respective process step. The admixing is preferably carried out upstream of a pelletizer unit.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Alkali-Messeinheit wenigstens eine Mess- oder Sensoreinheit zur Alkaligehalt-Erfassung in der HTW-Vergaservorrichtung oder stromab davon, insbesondere eine Mehrzahl von Messeinheiten mit Messpunkten aus der Gruppe: stromauf von der Vereinzelungs-Einheit, in der Vereinzelungs-Einheit, stromab von der Vereinzelungs-Einheit, stromab von der HTW-Vergaservorrichtung. Dies liefert eine noch detailliertere Prozess-Überwachung bzw. -Regelungsoption.According to one embodiment, the alkali measuring unit comprises at least one measuring or sensor unit for the alkali content detection in the HTW carburettor apparatus or downstream thereof, in particular a plurality of measuring units with measuring points from the group: upstream of the singulator unit, in the singulator unit downstream of the singulation unit, downstream of the HTW carburettor device. This provides an even more detailed process monitoring option.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die verfahrenstechnische Anordnung eine Additiv-Dosiereinheit (insbesondere Zellradschleuse) und eine daran gekoppelte Steuerungseinrichtung und ist eingerichtet zur dosierten Zugabe der Additive, insbesondere in Abhängigkeit von Messwerten der Alkali-Messeinheit. Dies ermöglicht beispielsweise auch eine diskontinuierliche Zugabe in Abhängigkeit der Alkali-Konzentration in einem im HTW-Prozess oder stromab davon gemessenen Medienstrom.According to one embodiment, the procedural arrangement comprises an additive metering unit (in particular rotary valve) and a control device coupled thereto and is set up for metered addition of the additives, in particular as a function of measured values of the alkali measuring unit. This also allows, for example, a discontinuous addition depending on the alkali concentration in a measured in the HTW process or downstream thereof media flow.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Alkaliabscheidung eine Regelung wenigstens eines Medienstromes, insbesondere eine Regelung zumindest bezüglich des Durchsatzes von wenigstens einem Medienstrom aus der folgenden Gruppe: Einsatzstoff, Vergasungsmedien, Additive. Hierdurch kann Einfluss auf die Fremdstoff-Konzentration genommen werden und der Verbrauch der Additive adäquat eingestellt werden.According to one embodiment, the alkali deposition comprises a regulation of at least one media stream, in particular a regulation at least with respect to the throughput of at least one media stream from the following group: feedstock, gasification media, additives. As a result, it is possible to influence the concentration of foreign substances and to adjust the consumption of the additives adequately.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel steht die Alkaliabscheidung in regelungstechnischer Kommunikation mit wenigstens einer der folgenden Komponenten: Vereinzelungs-Einheit, Additiv-Dosiereinheit, Mischer. Dies ermöglicht auch eine Regelung der Art und/oder Menge verwendeter Additive.According to one embodiment, the alkali deposition is in control engineering communication with at least one of the following components: singulation unit, additive metering unit, mixer. This also makes it possible to regulate the type and / or amount of additives used.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Alkaliabscheidung zumindest teilweise in die Vereinzelungs-Einheit integriert, insbesondere indem eine Vermischungszone bereitgestellt wird, in welcher Additive mit dem Einsatzstoff stromauf von der HTW-Vergaservorrichtung in Verbindung bringbar bzw. vermischbar sind und innerhalb der HTW-Vergaservorrichtung alkalibindend sind. Hierdurch kann der Einsatzstoff zusammen mit den Additiven konfektioniert werden, insbesondere derart, dass die Alkali-Sorption auf effektive Weise erfolgen kann. Das Vermengen von Additiven und Einsatzstoff kann in eine Pelletproduktion stromauf von der HTW-Vergaservorrichtung integriert sein.According to one embodiment, the alkali deposition is at least partially integrated into the singulation unit, in particular by providing a mixing zone in which additives are miscible with the feedstock upstream from the HTW gasifier apparatus and are alkali-binding within the HTW gasifier apparatus. In this way, the starting material can be formulated together with the additives, in particular such that the alkali sorption can be carried out in an effective manner. The blending of additives and feed may be integrated into a pellet production upstream of the HTW gasifier apparatus.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Additiv-Speicher als Silo eingerichtet zur Aufnahme und strömungstechnischen Anordnung von Additiven in Form von Getterkeramiken ausgebildet, wobei die verfahrenstechnische Anordnung ferner eine/die Dosiereinheit und einen/den Mischer eingerichtet zum dosierten Zumischen der Getterkeramiken stromauf von der HTW-Vergaservorrichtung aufweist, insbesondere dosiertes Zumischen bei einer Partikelgröße von weniger als 250µm bezüglich 90% der Getterkeramiken. Dies begünstigt das Vermischen stromauf vom HTW-Prozess.According to one embodiment, the additive store is configured as a silo for receiving and fluidic arrangement of additives in the form of getter ceramics, wherein the procedural arrangement further comprises a / the metering unit and a / the mixer arranged for metered mixing of the getter ceramics upstream of the HTW carburetor device has, in particular metered admixing with a particle size of less than 250 .mu.m with respect to 90% of the getter ceramics. This promotes mixing upstream of the HTW process.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vereinzelungs-Einheit wenigstens eine Komponente aus der folgenden Gruppe: eine Zerkleinerungs-Einheit; einen Trockner; ein Mahlwerk; eine/die Pelletisier-Einheit; einen Kühler; wobei ein/der Mischer und eine/die Dosiereinheit der verfahrenstechnischen Anordnung bevorzugt stromab vom Mahlwerk und stromauf von der Pelletisier-Einheit an die Vereinzelungs-Einheit gekoppelt ist. Hierbei kann die Additiv-Zugabe bei einer Komponente erfolgen, bei welcher ein Vermischen mit dem Einsatzstoff auf besonders praktikable Weise möglich wird.According to one embodiment, the singulation unit comprises at least one component from the following group: a comminution unit; a dryer; a grinder; a pelletizer unit; a cooler; wherein one / the mixer and one / the metering unit of the procedural arrangement is preferably coupled downstream of the grinder and upstream of the pelletizing unit to the singulator unit. In this case, the addition of additive may take place in the case of a component in which mixing with the starting material is possible in a particularly practicable manner.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch ein Verfahren zum Bereitstellen von Einsatzstoff für eine HTW-Vergaservorrichtung zum Herstellen von alkali-reduziertem Synthesegas, wobei stromauf von der HTW-Vergasung ein Vereinzeln zum Bereitstellen des Einsatzstoffes in Partikelform erfolgt, insbesondere mit einer Partikelgröße von 1 bis 10mm, wobei eine Alkaliabscheidung während der HTW-Vergasung, insbesondere bei Temperaturen größer 800°C, wobei stromauf von der HTW-Vergasung eine Zugabe von Additiven eingerichtet zur sorptiven Abscheidung von Alkalien zum Einsatzstoff erfolgt, insbesondere Additiven in Form von Getterkeramiken, wobei während der HTW-Vergasung eine Alkali-Messung erfolgt. Diese vorgeschaltete Additiv-Beimischung mit Aktivierung während der HTW-Vergasung liefert eine hohe Effizienz bzw. einen hohen Nutzungsgrad. The aforementioned object is also achieved according to the invention by a method for providing starting material for an HTW gasifier apparatus for producing alkali-reduced synthesis gas, wherein upstream of the HTW gasification, a singling to provide the feedstock in particulate form, in particular with a particle size of 1 to 10mm, wherein an alkali deposition during the HTW gasification, in particular at temperatures greater than 800 ° C, wherein upstream of the HTW gasification, an addition of additives for the sorptive deposition of alkalis is carried out to the feedstock, in particular additives in the form of getter ceramics, wherein During the HTW gasification, an alkali measurement takes place. This upstream additive admixture with activation during HTW gasification provides high efficiency and high efficiency.

Gemäß einer Ausführungsform wird Einsatzstoff in Form von Biomasse verwendet, insbesondere Stroh und/oder Abfallholz. Hierdurch lassen sich auch neue Anwendungsfelder für die HTW-Vergasung erschließen.According to one embodiment, feedstock is used in the form of biomass, in particular straw and / or waste wood. This also opens up new fields of application for HTW gasification.

Gemäß einer Ausführungsform werden Additiven in Form von Getterkeramiken ausgewählt aus der folgenden Gruppe zugegeben: Kaolin, Bauxit, Emathlit, Bentonit, Tonerde, Kieselgur, Bimsstein, Diatomeenerde, Attapulgit, Pyrophilit, Andalusit, Silimantin, Mullit, Bariumsulfat, Fullerde, Siliciumoxyd, aktiviertes Aluminiumoxyd, Siliciumcarbid, wobei die Additive bevorzugt zumindest Kaolin umfassen. Dies liefert eine besonders hohe Effektivität hinsichtlich der Alkali-Sorption, insbesondere im Zusammenhang mit der Zugabe stromauf vom HTW-Prozess.According to one embodiment, additives in the form of getter ceramics selected from the following group are added: kaolin, bauxite, emathlite, bentonite, alumina, kieselguhr, pumice, diatomaceous earth, attapulgite, pyrophilite, andalusite, silimantin, mullite, barium sulfate, fuller's earth, silica, activated alumina Silicon carbide, wherein the additives preferably comprise at least kaolin. This provides a particularly high efficiency in terms of alkali sorption, especially in connection with the addition upstream of the HTW process.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Zugabe von Additiven in Abhängigkeit von Messwerten der Alkali-Messung auf geregelte Weise in Abhängigkeit wenigstens eines online erfassten Parameters, insbesondere bei Überschreitung eines maximalen Schwellwertes und/oder bei Unterschreitung eines minimalen Schwellwertes des Parameters, umfassend die Alkalikonzentration oder den Alkaligehalt in wenigstens einem Medienstrom des HTW-Prozesses bzw. der HTW-Vergasung. Hierdurch ergeben sich zuvor beschriebene Vorteile.According to one embodiment, the addition of additives as a function of measured values of the alkali measurement takes place in a controlled manner as a function of at least one parameter recorded online, in particular if a maximum threshold value is exceeded and / or if the parameter falls below a minimum threshold, comprising the alkali concentration or the alkali content in at least one media stream of the HTW process or the HTW gasification. This results in previously described advantages.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Zugabe von Additiven auf diskontinuierliche Weise in Abhängigkeit wenigstens eines online erfassten Parameters umfassend die Alkalikonzentration in wenigstens einem Medienstrom stromab vom HTW-Prozess bei Überschreitung eines maximalen Schwellwertes der Alkalikonzentration auf dosierte Weise und/oder selektiv bezüglich der Art des zugegebenen Additivs, wobei bei Unterschreitung eines minimalen Schwellwertes der Alkalikonzentration die Additiv-Zugabe unterbrochen wird. Hierdurch ergeben sich zuvor beschriebene Vorteile.According to one embodiment, the additives are added in a discontinuous manner as a function of at least one online parameter comprising the alkali concentration in at least one media stream downstream of the HTW process when a maximum threshold value of the alkali concentration is exceeded in a metered manner and / or selectively with respect to the type of added additive , Wherein falls below a minimum threshold value of the alkali concentration, the additive addition is interrupted. This results in previously described advantages.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt während der Alkaliabscheidung eine Erfassung wenigstens eines Parameters aus der folgenden Gruppe: Alkalikonzentration oder Alkaligehalt im Einsatzstoff stromauf von der HTW-Vergasung, Art oder Menge des verwendeten Additivs, Additivkonzentration in einem aus der HTW-Vergasung gewonnenen Gas oder Feststoff, jeweils in wenigstens einem der folgenden Messpunkte: stromauf von der Vereinzelungs-Einheit, in der Vereinzelungs-Einheit, stromab von der Vereinzelungs-Einheit, stromab von der HTW-Vergasung; und/oder wobei die Alkaliabscheidung unter mengen- oder art-geregelter Zugabe der Additive erfolgt. Hierdurch ergeben sich zuvor beschriebene Vorteile.According to one embodiment, during alkali deposition, at least one parameter is detected from the following group: alkali concentration or alkali content in the feedstock upstream of HTW gasification, type or amount of additive used, additive concentration in a gas or solid recovered from HTW gasification, respectively in at least one of the following measurement points: upstream of the singulation unit, in the singulation unit, downstream of the singulation unit, downstream of the HTW gasification; and / or wherein the alkali deposition is carried out under quantitative or art-controlled addition of the additives. This results in previously described advantages.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Vereinzeln das Pelletisieren des Einsatzstoffes, wobei eine Alkali-Sorption mittels Additiven in Form von Getterkeramiken erfolgt, welche stromauf von der HTW-Vergasung beim Pelletisieren in einer Pelletisier-Einheit zugegeben wurden und bei der HTW-Vergasung freigesetzt werden. Hierdurch ergeben sich zuvor beschriebene Vorteile.According to one embodiment, the singulation comprises pelletizing the feed, wherein alkali sorption occurs by means of getter ceramics additives added upstream of the HTW gasification during pelletization in a pelletizer unit and released during HTW gasification. This results in previously described advantages.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch eine Steuerungseinrichtung eingerichtet zum Ausführen eines zuvor beschriebenen Verfahrens, wobei das Verfahren und wenigstens ein Medienstrom in Abhängigkeit wenigstens eines Messwertes wenigstens einer der folgenden Parameter gesteuert werden: Alkalikonzentration oder Alkaligehalt im Einsatzstoff stromauf von der HTW-Vergasung, Art oder Menge des verwendeten Additivs, Additivkonzentration in einem aus der HTW-Vergasung gewonnenen Gas oder Feststoff, jeweils in wenigstens einem der folgenden Messpunkte: stromauf von der Vereinzelungs-Einheit, in der Vereinzelungs-Einheit, stromab von der Vereinzelungs-Einheit, stromab von der HTW-Vergasung. Hierdurch ergeben sich zuvor beschriebene Vorteile.The aforementioned object is also achieved according to the invention by a control device configured to carry out a method described above, the method and at least one media flow being controlled as a function of at least one measured value of at least one of the following parameters: alkali concentration or alkali content in the feedstock upstream of the HTW gasification , Type or amount of additive used, additive concentration in a gas or solid recovered from HTW gasification, in each case in at least one of the following measurement points: upstream of the singulation unit, in the singulation unit, downstream of the singulation unit, downstream from the HTW gasification. This results in previously described advantages.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch Verwendung von Additiven in Form von Getterkeramiken zur Alkaliabscheidung beim Herstellen von Synthesegas, welche Additive stromauf von einer insbesondere druckaufgeladenen HTW-Vergasung dem verwendeten Einsatzstoff zugemischt werden, insbesondere beim Vereinzeln des Einsatzstoffes, insbesondere in einer zuvor beschriebenen verfahrenstechnische Anordnung und/oder bei einem zuvor beschriebenen Verfahren, wobei die Additive insbesondere ausgewählt sind aus der Gruppe: Kaolin, Bauxit, Emathlit, Bentonit, Tonerde, Kieselgur, Bimsstein, Diatomeenerde, Attapulgit, Pyrophilit, Andalusit, Silimantin, Mullit, Bariumsulfat, Fullerde, Siliciumoxyd, aktiviertes Aluminiumoxyd, Siliciumcarbid, wobei die Additive bevorzugt zumindest Kaolin umfassen. Hierdurch ergeben sich zuvor beschriebene Vorteile.The aforementioned object is also achieved by the use of additives in the form of getter ceramics for alkali deposition in the production of synthesis gas, which additives upstream of a particular pressure-charged HTW gasification are mixed with the feedstock used, in particular when separating the feedstock, in particular in a previously described Process engineering arrangement and / or in a previously described method, wherein the additives are in particular selected from the group: kaolin, bauxite, emathlite, bentonite, alumina, kieselguhr, pumice, diatomaceous earth, attapulgite, pyrophilite, andalusite, silimantin, mullite, barium sulfate, fullerde , Silica, activated alumina, Silicon carbide, wherein the additives preferably comprise at least kaolin. This results in previously described advantages.

Figurenlistelist of figures

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung wenigstens eines Ausführungsbeispiels basierend auf den folgenden Figuren. Dabei zeigt

1 eine Prinzip-Skizze eines HTW-Prozesse
2, 3 jeweils in schematischer Darstellung eine verfahrenstechnische Anordnung bzw. ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel

Further features and advantages of the invention will become apparent from the description of at least one embodiment based on the following figures. It shows

1 a schematic sketch of an HTW process
2 . 3 in each case a schematic representation of a procedural arrangement or a method according to an embodiment

Bei Bezugszeichen, die nicht explizit in Bezug auf eine einzelne Figur beschrieben werden, wird auf die anderen Figuren verwiesen.For reference numbers that are not explicitly described with respect to a single figure, reference is made to the other figures.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGURENDETAILED DESCRIPTION OF THE FIGURES

Die 1 zeigt eine HTW-Vergaservorrichtung 1 mit einem HTW-Reaktionsraum 1.1, insbesondere Druckbehälter, und mit einem Rückführ-Zyklon 1.2, und eine Bodenprodukt-Abführung 4 mit einer Kühl-/Austragschnecke 4.1 für Bodenprodukt BP, einen Rohgaskühler 5, einen Staubfilter 6 und eine Staubentladung 7 mit einer Kühl-/Austragschnecke 7.1.The 1 shows an HTW carburetor device 1 with an HTW reaction space 1.1 , in particular pressure vessels, and with a recycle cyclone 1.2 , and a bottom product discharge 4 with a cooling / discharge screw 4.1 for soil product BP , a raw gas cooler 5 , a dust filter 6 and a dust discharge 7 with a cooling / discharge screw 7.1 ,

Einsatzstoff M1 bzw. alkalibeladener Medienstrom M4 wird dem HTW-Reaktionsraum 1.1 zugeführt, ebenso Vergasungsmedien M3. Eine Staubabführung M7 und die Austragschnecken 4.1, 7.1 liefern ausgetragene Medien umfassend das Bodenprodukt BP.feedstock M1 or alkali-laden media stream M4 becomes the HTW reaction space 1.1 fed, as well as gasification media M3 , A dust removal M7 and the discharge screws 4.1 . 7.1 deliver discharged media comprising the bottoms product BP ,

Alkalien können insbesondere an den mit dem Fragezeichen (?) gekennzeichneten Stellen des Prozesses Probleme verursachen. Dabei kann in vielen Fällen nicht eindeutig erkannt werden, ob auftretende Probleme durch zu hohe Alkali-Konzentrationen verursacht worden sind.Alkalis can cause problems, especially at the points marked with the question mark (?). It can not be clearly recognized in many cases, whether occurring problems have been caused by excessive alkali concentrations.

Die 2 zeigt eine verfahrenstechnische Anordnung 10 umfassend eine Vereinzelungs-Einheit 11 und eine Alkaliabscheidung 12, einen Mischer 12.1 und einen Additiv-Speicher 13 und eine Dosiereinheit 14, insbesondere Zellradschleuse. Eine Steuerungseinrichtung 20 ist an wenigstens eine Alkali-Messeinheit 21 zur Alkali-Erfassung gekoppelt, sowie optional an weitere Mess- oder Sensoreinheiten 22 jeweils zur Erfassung wenigstens eines weiteren Parameters. Die Steuerungseinrichtung 20 ist eingerichtet, basierend auf der Auswertung einer Messkurve 23, insbesondere eines Peak 23.1, ein Additivzugabe-Steuersignal S1 an die Dosiereinheit 14 bzw. an den Mischer 12.1 zu senden.The 2 shows a procedural arrangement 10 comprising a singulation unit 11 and an alkali deposition 12 , a mixer 12.1 and an additive storage 13 and a dosing unit 14 , in particular rotary valve. A control device 20 is at least one alkali measuring unit 21 coupled to the alkaline detection, and optionally to other measuring or sensor units 22 in each case for detecting at least one further parameter. The control device 20 is set up based on the evaluation of a trace 23 , in particular a peak 23.1 , an additive addition control signal S1 to the dosing unit 14 or to the mixer 12.1 to send.

Mittels der Alkaliabscheidung 12 kann Synthesegas M2 mit reduzierter Alkali-Beladung bereitgestellt werden, bzw. ein alkalireduzierter Medienstrom M5. Die Zugabe von Additiven, insbesondere Getterkeramiken M8 kann auf bedarfsgesteuerte Weise erfolgen.By means of alkali deposition 12 can synthesis gas M2 be provided with reduced alkali loading, or an alkali-reduced media stream M5 , The addition of additives, especially getter ceramics M8 can be done on-demand.

Die Messkurve 23 ist beispielsweise ein Verlauf der massen- oder volumenbezogenen (Alkali-)Konzentration (in ppm) über der Zeit (in Minuten). Der Peak 23.1 in Phase III kann insbesondere auch als Auslöser für das Additivzugabe-Steuersignal S1 ausgewertet werden. Die einzelnen Phasen I, II, III der Messkurve 23 können dabei z.B. jeweils exemplarisch einen Betriebszustand bei der HTW-Vergasung jeweils eines spezifischen Einsatzstoffes verstanden werden. Beim illustrierten Beispiel wird nur in Phase III ein Einsatzstoff vergast, welcher die Zugabe von Additiven erfordert. Die Zugabe in Abhängigkeit eines minimalen und/oder maximalen Schwellwertes bzw. Peaks kann als diskontinuierliche, bedarfsgesteuerte Zugabe beschrieben werden.The trace 23 is, for example, a progression of the mass or volume (alkali) concentration (in ppm) over time (in minutes). The peak 23.1 in phase III can also be used in particular as a trigger for the additive addition control signal S1 be evaluated. The individual phases I, II, III of the measurement curve 23 For example, an operating state in the HTW gasification of a specific starting material can be understood in each case as an example. In the illustrated example, only in phase III is a feedstock gasified which requires the addition of additives. The addition as a function of a minimum and / or maximum threshold value or peak can be described as a discontinuous, demand-controlled addition.

In 3 ist die Alkaliabscheidung 12 umfassend die jeweiligen Medienströme und Komponenten der Vereinzelungs-Einheit 11 gezeigt. Die Vereinzelungs-Einheit 11 umfasst zumindest die folgenden in Reihe angeordneten Komponenten: Zerkleinerungs-Einheit 11.1, Trockner 11.2, Mahlwerk 11.3, Pelletisier-Einheit 11.4, Kühler 11.5. Eine Messung/Regelung mittels Steuerungseinrichtung 20, Alkali-Messeinheit 21 und den entsprechenden Mess- oder Sensoreinheiten 22 kann insbesondere zumindest an den gekennzeichneten Stellen erfolgen. In Klammern dargestellte Medienströme können optional vorgesehen sein.In 3 is the alkali deposition 12 comprising the respective media streams and components of the singulation unit 11 shown. The singulation unit 11 comprises at least the following components arranged in series: crushing unit 11.1 , Dryer 11.2 , Grinder 11.3 , Pelletizing unit 11.4 , Cooler 11.5 , A measurement / regulation by means of a control device 20 , Alkali measuring unit 21 and the corresponding measuring or sensor units 22 can be done in particular at least at the designated locations. Media streams shown in parentheses may optionally be provided.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: HTW-VergaservorrichtungHTW gasifier means
1.11.1: HTW-Reaktionsraum, insbesondere DruckbehälterHTW reaction space, in particular pressure vessel
1.21.2: Rückführ-ZyklonRecycle cyclone
44: Bodenprodukt-AbführungGround product transfer
4.14.1: Kühl-/AustragschneckeCooler / discharge screw
55: Rohgaskühlerraw gas cooler
66: Staubfilter bzw. Staubabscheidung/StaubfilterungDust filter or dust separation / dust filtering
77: Staubentladung bzw. Abführung von StaubDust discharge or removal of dust
7.17.1: Kühl-/Austragschnecke Cooler / discharge screw
1010: Verfahrenstechnische AnordnungProcess engineering arrangement
1111: Vereinzelungs-EinheitSingulation unit
11.111.1: Zerkleinerungs-EinheitCrushing unit
11.2 11.2: Trocknerdryer
11.311.3: Mahlwerkgrinder
11.411.4: Pelletisier-EinheitPelletizer unit
11.511.5: Kühlercooler
1212: Alkaliabscheidungalkali separation
12.112.1: Mischermixer
1313: Additiv-Speicher, insbesondere SiloAdditive storage, especially silo
1414: Dosiereinheit bzw. Dosierung für Additive, insbesondere Zellradschleuse Dosing unit or dosage for additives, in particular rotary valve
2020: Steuerungseinrichtung, insbesondere umfassend eine LogikeinheitControl device, in particular comprising a logic unit
2121: Alkali-Messeinheit zur Alkali-ErfassungAlkaline measuring unit for alkali detection
2222: Mess- oder Sensoreinheit zur Erfassung wenigstens eines weiteren ParametersMeasuring or sensor unit for detecting at least one further parameter
2323: Messkurvemeasured curve
23.123.1: Peak peak
BPBP: Bodenprodukt bottoms
M1M1: Einsatzstofffeedstock
M2M2: Synthesegassynthesis gas
M3M3: Vergasungsmediengasification media
M4M4: alkalibeladener Medienstromalkali-laden media stream
M5M5: alkalireduzierter Medienstromalkali-reduced media flow
M7M7: Staubabführungdust removal
M8M8: Additive bzw. Getterkeramiken Additives or getter ceramics
S1S1: Additivzugabe-SteuersignalAdditive supply control signal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 7628969 B2 [0008]US 7628969 B2 [0008]
DE 19502069 A1 [0009]DE 19502069 A1 [0009]
US 4896965 [0009]US 4896965 [0009]

Claims

Verfahrenstechnische Anordnung (10) zum Bereitstellen von Einsatzstoff (M1), insbesondere Biomasse, für eine HTW-Vergaservorrichtung (1), mit einer Vereinzelungs-Einheit (11) zum Bereitstellen des Einsatzstoffes in Partikelform, insbesondere mit einer Partikelgröße von 1 bis 10mm, für eine stromab davon angeordnete HTW-Vergaservorrichtung (1) zum Vergasen des vereinzelten Einsatzstoffes zum Herstellen von Synthesegas (M2), dadurch gekennzeichnet, dass die verfahrenstechnische Anordnung eine Alkaliabscheidung (12) eingerichtet zum Abscheiden von Alkalien aus dem Einsatzstoff umfasst, welche Alkaliabscheidung einen Additiv-Speicher (13) für Additive (M8), insbesondere Additiven in Form von Getterkeramiken, eingerichtet zur sorptiven Abscheidung von Alkalien aufweist, der stromauf von der HTW-Vergaservorrichtung angeordnet ist, und welche Alkaliabscheidung eine Alkali-Messeinheit (21) aufweist, die in die HTW-Vergaservorrichtung integrierbar ist.Process-technical arrangement (10) for providing starting material (M1), in particular biomass, for an HTW carburettor device (1), with a separating unit (11) for providing the starting material in particle form, in particular with a particle size of 1 to 10 mm, for an HTW carburettor device (1) arranged downstream therefrom for gasifying the separated starting material for producing synthesis gas (M2), characterized in that the procedural arrangement comprises an alkali deposition (12) arranged for separating alkalis from the starting material, which alkali deposition has an additive A memory (13) for additives (M8), in particular additives in the form of getter ceramics, arranged for the sorptive deposition of alkalis, which is arranged upstream of the HTW carburettor device, and which alkali deposit has an alkali measuring unit (21) which is incorporated into the HTW carburetor device is integrable.

Verfahrenstechnische Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Vereinzelungs-Einheit (11) eine Pelletisier-Einheit (11.4) eingerichtet zum Vereinzeln des Einsatzstoffes zu Pellets umfasst, insbesondere bei erhöhter Temperatur im Bereich von 70 bis 120°C, wobei der Additiv-Speicher (13) stromauf von der Pelletisier-Einheit (11.4) angeordnet ist.Process engineering arrangement according to Claim 1 wherein the separating unit (11) comprises a pelletizing unit (11.4) arranged for separating the feedstock into pellets, in particular at elevated temperature in the range of 70 to 120 ° C, the additive store (13) upstream of the pelletizer Unit (11.4) is arranged.

Verfahrenstechnische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Alkali-Messeinheit (21) zumindest teilweise in die Vereinzelungs-Einheit (11) integrierbar ist; und/oder wobei die Alkaliabscheidung (12) stromauf von der Vereinzelungs-Einheit einen Mischer (12.1) eingerichtet zum Zumischen von Additiven (M8) zum Einsatzstoff aufweist, insbesondere Additiven in Form von Getterkeramiken.Process engineering arrangement according to Claim 1 or 2 wherein the alkali measuring unit (21) is at least partially integrable in the separating unit (11); and / or wherein the alkali deposition (12) upstream of the singulation unit has a mixer (12.1) arranged for admixing additives (M8) to the starting material, in particular additives in the form of getter ceramics.

Verfahrenstechnische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Alkali-Messeinheit (21) wenigstens eine Mess- oder Sensoreinheit (22) zur Alkaligehalt-Erfassung in der HTW-Vergaservorrichtung oder stromab davon umfasst, insbesondere eine Mehrzahl von Messeinheiten mit Messpunkten aus der Gruppe: stromauf von der Vereinzelungs-Einheit, in der Vereinzelungs-Einheit, stromab von der Vereinzelungs-Einheit, stromab von der HTW-Vergaservorrichtung.Process engineering arrangement according to one of the preceding claims, wherein the alkali measuring unit (21) comprises at least one measuring or sensor unit (22) for alkali content detection in the HTW carburetor device or downstream thereof, in particular a plurality of measuring units with measuring points from the group: upstream of the singulation unit, in the singulation unit, downstream of the singulation unit, downstream of the HTW carburettor device.

Verfahrenstechnische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die verfahrenstechnische Anordnung eine Additiv-Dosiereinheit (14) und eine daran gekoppelte Steuerungseinrichtung (20) umfasst und eingerichtet ist zur dosierten Zugabe der Additive, insbesondere in Abhängigkeit von Messwerten der Alkali-Messeinheit.Process engineering arrangement according to one of the preceding claims, wherein the procedural arrangement comprises an additive metering unit (14) and a control device (20) coupled thereto and is set up for the metered addition of the additives, in particular as a function of measured values of the alkali measuring unit.

Verfahrenstechnische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Alkaliabscheidung eine Regelung wenigstens eines Medienstromes umfasst, insbesondere eine Regelung zumindest bezüglich des Durchsatzes von wenigstens einem Medienstrom aus der folgenden Gruppe: Einsatzstoff (M1), Vergasungsmedien (M3), Additive (M8); und/oder wobei die Alkaliabscheidung in regelungstechnischer Kommunikation mit wenigstens einer der folgenden Komponenten steht: Vereinzelungs-Einheit (11), Additiv-Dosiereinheit (14), Mischer (12.1).Process engineering arrangement according to one of the preceding claims, wherein the alkali metal deposition comprises a control of at least one media stream, in particular a control at least with respect to the flow rate of at least one media stream from the following group: feedstock (M1), gasification media (M3), additives (M8); and / or wherein the alkali metal deposition is in control-technical communication with at least one of the following components: separating unit (11), additive metering unit (14), mixer (12.1).

Verfahrenstechnische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Alkaliabscheidung (12) zumindest teilweise in die Vereinzelungs-Einheit (11) integriert ist, insbesondere indem eine Vermischungszone bereitgestellt wird, in welcher Additive mit dem Einsatzstoff stromauf von der HTW-Vergaservorrichtung in Verbindung bringbar sind und innerhalb der HTW-Vergaservorrichtung alkalibindend sind.Process engineering arrangement according to one of the preceding claims, wherein the alkali deposition (12) is at least partially integrated into the singulating unit (11), in particular by providing a mixing zone in which additives are associated with the feedstock upstream of the HTW carburettor device and are alkali-binding within the HTW gasifier apparatus.

Verfahrenstechnische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Additiv-Speicher (13) als Silo eingerichtet zur Aufnahme und strömungstechnischen Anordnung von Additiven in Form von Getterkeramiken ausgebildet ist, wobei die verfahrenstechnische Anordnung ferner eine/die Dosiereinheit (14) und einen/den Mischer (12.1) eingerichtet zum dosierten Zumischen der Getterkeramiken stromauf von der HTW-Vergaservorrichtung (1) aufweist, insbesondere dosiertes Zumischen bei einer Partikelgröße von weniger als 250µm bezüglich 90% der Getterkeramiken.Process engineering arrangement according to one of the preceding claims, wherein the additive store (13) is designed as a silo adapted for receiving and fluidic arrangement of additives in the form of getter ceramics, wherein the procedural arrangement further comprises a / the metering unit (14) and a / the mixer (12.1) set up for the metered mixing of the getter ceramics upstream of the HTW carburettor device (1), in particular metered admixing with a particle size of less than 250 μm with respect to 90% of the getter ceramics.

Verfahrenstechnische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vereinzelungs-Einheit (11) wenigstens eine Komponente aus der folgenden Gruppe umfasst: eine Zerkleinerungs-Einheit (11.); einen Trockner (11.2); ein Mahlwerk (11.3); eine/die Pelletisier-Einheit (11.4); einen Kühler (11.5); wobei ein/der Mischer (12.1) und eine/die Dosiereinheit (14) der verfahrenstechnischen Anordnung bevorzugt stromab vom Mahlwerk (11.3) und stromauf von der Pelletisier-Einheit (11.4) an die Vereinzelungs-Einheit gekoppelt ist.Process engineering arrangement according to one of the preceding claims, wherein the separating unit (11) comprises at least one component from the following group: a crushing unit (11); a dryer (11.2); a grinder (11.3); a pelletizer unit (11.4); a cooler (11.5); wherein one / the mixer (12.1) and one / the metering unit (14) of the procedural arrangement is preferably coupled downstream of the grinder (11.3) and upstream of the pelletizing unit (11.4) to the singulator unit.

Verfahren zum Bereitstellen von Einsatzstoff (M1) für eine HTW-Vergaservorrichtung (1) zum Herstellen von alkali-reduziertem Synthesegas (M2), wobei stromauf von der HTW-Vergasung ein Vereinzeln zum Bereitstellen des Einsatzstoffes in Partikelform erfolgt, insbesondere mit einer Partikelgröße von 1 bis 10mm, gekennzeichnet durch eine Alkaliabscheidung (12) während der HTW-Vergasung, insbesondere bei Temperaturen größer 800°C, wobei stromauf von der HTW-Vergasung eine Zugabe von Additiven (M8) eingerichtet zur sorptiven Abscheidung von Alkalien zum Einsatzstoff (M1) erfolgt, insbesondere Additiven in Form von Getterkeramiken, wobei während der HTW-Vergasung eine Alkali-Messung erfolgt.A method of providing feedstock (M1) to an HTW gasifier apparatus (1) for producing alkali-reduced synthesis gas (M2), wherein separation from the HTW gasification takes place to provide the feedstock in particulate form, especially with a particle size of one to 10mm, characterized by an alkali deposition (12) during the HTW gasification, especially at temperatures greater than 800 ° C, wherein upstream of the HTW gasification, an addition of additives (M8) is set up for the sorptive deposition of alkalis to the feedstock (M1) . in particular additives in the form of getter ceramics, during which an alkali measurement takes place during the HTW gasification.

Verfahren nach dem vorhergehenden Verfahrensanspruch, wobei Einsatzstoff in Form von Biomasse verwendet wird, insbesondere Stroh und/oder Abfallholz; und/oder wobei Additiven in Form von Getterkeramiken ausgewählt aus der folgenden Gruppe zugegeben werden: Kaolin, Bauxit, Emathlit, Bentonit, Tonerde, Kieselgur, Bimsstein, Diatomeenerde, Attapulgit, Pyrophilit, Andalusit, Silimantin, Mullit, Bariumsulfat, Fullerde, Siliciumoxyd, aktiviertes Aluminiumoxyd, Siliciumcarbid, wobei die Additive bevorzugt zumindest Kaolin umfassen.Method according to the preceding method claim, wherein feedstock is used in the form of biomass, in particular straw and / or waste wood; and / or wherein additives in the form of getter ceramics selected from the following group are added: kaolin, bauxite, emathlite, bentonite, alumina, kieselguhr, pumice, diatomaceous earth, attapulgite, pyrophilite, andalusite, silimantin, mullite, barium sulfate, fullerde, silica, activated Aluminum oxide, silicon carbide, wherein the additives preferably comprise at least kaolin.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei die Zugabe von Additiven in Abhängigkeit von Messwerten der Alkali-Messung auf geregelte Weise in Abhängigkeit wenigstens eines online erfassten Parameters erfolgt, insbesondere bei Überschreitung eines maximalen Schwellwertes und/oder bei Unterschreitung eines minimalen Schwellwertes des Parameters, umfassend die Alkalikonzentration oder den Alkaligehalt in wenigstens einem Medienstrom des HTW-Prozesses erfolgt; und/oder die Zugabe von Additiven (M8) auf diskontinuierliche Weise in Abhängigkeit wenigstens eines online erfassten Parameters umfassend die Alkalikonzentration in wenigstens einem Medienstrom stromab vom HTW-Prozess bei Überschreitung eines maximalen Schwellwertes der Alkalikonzentration auf dosierte Weise und/oder selektiv bezüglich der Art des zugegebenen Additivs erfolgt, wobei bei Unterschreitung eines minimalen Schwellwertes der Alkalikonzentration die Additiv-Zugabe unterbrochen wird.Method according to one of the preceding method claims, wherein the addition of additives in response to measured values of the alkali measurement in a controlled manner depending on at least one online recorded parameter, in particular when exceeding a maximum threshold value and / or falls below a minimum threshold value of the parameter comprising the alkali concentration or the alkali content takes place in at least one media stream of the HTW process; and / or the addition of additives (M8) in a discontinuous manner as a function of at least one online parameter comprising the alkali concentration in at least one media stream downstream of the HTW process when exceeding a maximum threshold of alkali concentration in a metered manner and / or selectively with respect to the nature of added additive is carried out, wherein falls below a minimum threshold value of the alkali concentration, the additive addition is interrupted.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei während der Alkaliabscheidung eine Erfassung wenigstens eines Parameters aus der folgenden Gruppe erfolgt: Alkalikonzentration oder Alkaligehalt im Einsatzstoff stromauf von der HTW-Vergasung, Art oder Menge des verwendeten Additivs, Additivkonzentration in einem aus der HTW-Vergasung gewonnenen Gas (M2) oder Feststoff (BP), jeweils in wenigstens einem der folgenden Messpunkte: stromauf von der Vereinzelungs-Einheit (11), in der Vereinzelungs-Einheit (11, 11.4), stromab von der Vereinzelungs-Einheit, stromab von der HTW-Vergasung (1, 1.1, 1.2); und/oder wobei die Alkaliabscheidung unter mengen- oder art-geregelter Zugabe der Additive (M8) erfolgt.Method according to one of the preceding method claims, wherein at least one parameter during alkali deposition from the following group is: alkali concentration or alkali content in the feedstock upstream of the HTW gasification, type or amount of additive used, additive concentration in a recovered from HTW gasification Gas (M2) or solid (BP), in each case in at least one of the following measuring points: upstream of the singulating unit (11), in the singling unit (11, 11.4), downstream of the singling unit, downstream of the HTW Gasification (1, 1.1, 1.2); and / or wherein the alkali deposition is carried out under quantitative or art-controlled addition of the additives (M8).

Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei das Vereinzeln das Pelletisieren des Einsatzstoffes umfasst, wobei eine Alkali-Sorption mittels Additiven (M8) in Form von Getterkeramiken erfolgt, welche stromauf von der HTW-Vergasung (1) beim Pelletisieren in einer Pelletisier-Einheit (11.4) zugegeben wurden und bei der HTW-Vergasung freigesetzt werden.Method according to one of the preceding method claims, wherein the singulation comprises the pelletizing of the feedstock, whereby an alkali sorption takes place by means of additives (M8) in the form of getter ceramics, which upstream of the HTW gasification (1) during pelletization in a pelletizer unit ( 11.4) were added and released in the HTW gasification.

Steuerungseinrichtung (20) eingerichtet zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei das Verfahren und wenigstens ein Medienstrom in Abhängigkeit wenigstens eines Messwertes wenigstens einer der folgenden Parameter gesteuert werden: Alkalikonzentration oder Alkaligehalt im Einsatzstoff stromauf von der HTW-Vergasung, Art oder Menge des verwendeten Additivs, Additivkonzentration in einem aus der HTW-Vergasung gewonnenen Gas oder Feststoff, jeweils in wenigstens einem der folgenden Messpunkte: stromauf von der Vereinzelungs-Einheit, in der Vereinzelungs-Einheit, stromab von der Vereinzelungs-Einheit, stromab von der HTW-Vergasung.Control device (20) configured to carry out a method according to one of the preceding method claims, wherein the method and at least one media flow are controlled as a function of at least one measured value of at least one of the following parameters: alkali concentration or alkali content in the feedstock upstream of the HTW gasification, type or quantity of the additive used, additive concentration in a gas or solid obtained from the HTW gasification, in each case in at least one of the following measurement points: upstream of the singulation unit, in the singulation unit, downstream of the singulation unit, downstream of the HTW gas Gasification.

Verwendung von Additiven (M8) in Form von Getterkeramiken zur Alkaliabscheidung beim Herstellen von Synthesegas (M2), welche Additive stromauf von einer insbesondere druckaufgeladenen HTW-Vergasung (1) dem verwendeten Einsatzstoff (M1) zugemischt werden, insbesondere beim Vereinzeln des Einsatzstoffes, insbesondere in einer verfahrenstechnische Anordnung und/oder bei einem Verfahren jeweils nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Additive insbesondere ausgewählt sind aus der Gruppe: Kaolin, Bauxit, Emathlit, Bentonit, Tonerde, Kieselgur, Bimsstein, Diatomeenerde, Attapulgit, Pyrophilit, Andalusit, Silimantin, Mullit, Bariumsulfat, Fullerde, Siliciumoxyd, aktiviertes Aluminiumoxyd, Siliciumcarbid, wobei die Additive bevorzugt zumindest Kaolin umfassen.Use of additives (M8) in the form of gettering ceramics for alkali deposition in the production of synthesis gas (M2), which additives are added upstream of a particular pressure-charged HTW gasification (1) to the feedstock (M1) used, in particular during singulation of the feedstock, in particular a procedural arrangement and / or in a method in each case according to one of the preceding claims, wherein the additives are in particular selected from the group: kaolin, bauxite, emathlite, bentonite, alumina, kieselguhr, pumice, diatomaceous earth, attapulgite, pyrophilite, andalusite, silimantin, Mullite, barium sulfate, fuller's earth, silica, activated alumina, silicon carbide, which additives preferably comprise at least kaolin.