DE10307438A1 - Katalytischer Reaktor - Google Patents
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Abstract
Es wird ein katalytischer Reaktor (1) beschrieben, der kompakt aufgebaut ist und durch seine Anordnung verhindert, dass sich das vorhandene Biomaterial verbackt und die Anlage außer Funktion setzt. Die Besonderheit besteht darin, dass der Reaktor vertikal angeordnet ist und aus einem Reaktorrohr (2) und einem innen liegenden Innenrohr (5) besteht. Dadurch bildet sich ein Ringspalt (7), durch den das zu behandelnde Biomaterial von einer Mischwanne (3) zu einem Konvertierungskohlensammler (4) geführt wird. In der Mischwanne (3) und im Reaktorrohr (2) erfolgt aufgrund der zugeführten Wärme eine katalytische Zersetzung des Biomaterials. Dieses wird am Gasabzug (10) abgezogen. Die zurückbleibende Konvertierungskohle wird im Konvertierungskohlensammler (4) gesammelt und teilweise über eine Transportschnecke (6) im Innenrohr (5) in die Mischwanne (3) zurückgeführt.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen katalytischen Reaktor, insbesondere thermokatalytischen Reaktor mit einem Reaktorrohr, mit einer am Anfang des Reaktorrohres angeordneten Zuführeinrichtung für die Beschickung des Reaktorrohres mit organischem Material, das mittels eines Fördersystems durch das Reaktorrohr transportiert wird und dabei katalytisch zersetzt wird, wobei die dadurch entstehende Konvertierungskohle mittels einer am Ende des Reaktorrohres angeordneten Entnahmeeinrichtung entnommen wird, und mit einer Rückführeinrichtung, die wenigstens einen Teil der Konvertierungskohle als katalytisch wirkende Aktivkohle an den Anfang des Reaktorrohres zurückführt.
- Ein derartiger Reaktor ist z. B. in der US PS 4,781,796 beschrieben.
- Dieser Reaktor dient der thermokatalytischen Vergasung von organischem Material (Biomaterial), wie z. B. Klärschlämmen, wobei das Biomaterial unter Luftausschluss langsam auf eine Konvertierungstemperatur von 200 bis 600° C erhitzt wird und dabei zum größten Teil vergast. Bei dem dabei zurückbleibenden Material handelt es sich um Konvertierungskohle. Aus dem abgeschiedenen Gas kann u. a. Rohöl gewonnen werden. Bei einer solchen thermokatalytischen Umwandlung wirken die in der Biomasse vorhandenen Spurenelemente, wie z. B. Kupfer, Kobalt und Aluminiumsilikate als Katalysatoren.
- Im Prinzip können derartige Reaktoren auch der anaeroben Fermentation dienen, z. B. für die Reinigung von Indus trieabwässern oder landwirtschaftlichen Rückständen. Die Betriebstemperatur beträgt dabei allerdings nur ca. 35° C.
- Der Reaktor gemäß der US PS 4,781,796 besitzt dazu ein liegendes Reaktorrohr, durch das hindurch das zu behandelnde organische Biomaterial zunächst mit einer Schnecke und dann mit mehreren Scharen transportiert wird.
- Das zu behandelnde Biomaterial befindet sich lediglich im Bodenbereich des Rohres und wird dort von einer außen am Rohr angebrachten Heizeinrichtung auf die entsprechende Zersetzungstemperatur gebracht. Der Wärmeübertrag ist auf die vom Biomaterial belegte Bodenfläche begrenzt. Eine stärkere Befüllung des Rohres ist nicht möglich, da das Biomaterial zum Verbacken neigt und das Fördersystem nicht mehr in der Lage ist, verdichtetes und zusammengebackenes Biomaterial durch das Reaktorrohr zu transportieren. Der Durchsatz durch liegende Rohre ist daher prinzipiell begrenzt.
- Die Erfindung beruht somit auf dem Problem, einen katalytischen Reaktor zu schaffen, der einen hohen Durchsatz und eine lange Standzeit aufweist, weil verhindert wird, dass das Biomaterial verbackt und das Reaktorrohr verstopft.
- Zur Lösung des Problems sieht die Erfindung einen katalytischen Reaktor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vor mit den weiteren Merkmalen, dass der Reaktor vertikal angeordnet ist und konzentrisch zum Reaktorrohr ein Innenrohr aufweist, wobei durch den zwischen dem Reaktorrohr und dem Innenrohr gebildeten Ringspalt das organische Material von oben nach unten transportiert wird.
- Durch diese Anordnung wird zweierlei erreicht. Zum Einen ist es durch die vertikale Anordnung möglich, dass sich das Biomaterial gleichmäßig am Innenumfang des Reaktorrohres verteilt, so dass die gesamte Mantelfläche des Reaktorrohres als Wärmeübertragungsfläche dient und das Biomaterial so von allen Seiten gleichmäßig erhitzt werden kann. Da außerdem die Materialverteilung im Reaktorrohr auf den Ringspalt begrenzt ist, ist die Wärmeübertragung in radialer Richtung auf die Breite des Spaltes begrenzt. Auch Biomaterial, das sich nahe dem Innenrohr befindet, also vom Außenrohr und damit von der Heizung entfernt ist, wird noch in ausreichendem Maße erhitzt. Da das Biomaterial außerdem von der Gewichtskraft durch das Reaktorrohr bewegt wird, kann das Fördersystem so gestaltet werden, dass es in der Lage ist, das Biomaterial aufzulockern und dadurch seiner Verdichtung und Verbackung vorzubeugen.
- Das katalytische Verfahren zersetzt das organische Material weitgehend. Zurück bleibt eine Konvertierungskohle, die zurückgefördert wird und dem dem Reaktor zugeführten Biomaterial zugesetzt wird. Die Konvertierungskohle hat mehrere Funktionen:
Die katalytisch wirkenden Spurenelemente werden an ihr gebunden und mit ihr zurückgefördert, so dass sie dem dem Reaktor neu zugeführten Biomaterial als Katalysatoren zur Verfügung stehen.
Die Konvertierungskohle bindet die bei der Konvertierung verflüssigten Stoffe, wie z. B. Fette.
Sie verdünnt die in den Reaktor eingetragene Biomasse und schafft dadurch eine große Phasengrenzefläche zwischen der Biomasse und den Katalysatoren, wodurch eine hohe Stoffumsatzrate erzielt wird.
Es wird der Rekombination von Radikalen entgegengewirkt und damit die Depolymerisation komplexer Biomoleküle unter Bildung von monomeren, kleinen Molekülen gefördert.
Es wird der Entstehung von teerartigen Produkten entgegengewirkt.
Die Verweilzeit von mit der Konvertierungskohle verbundenen und mit ihr zurückgeförderten Stoffen, wie z. B. langlebige Umweltchemikalien und Arzneimittel, wird erhöht, so dass deren Abbaurate erhöht wird. - Bei den bisher bekannten Reaktoren wird die Konvertierungskohle am Ende dem Reaktorrohr entnommen und in einem Behälter gesammelt. Von dort wird sie über ein außerhalb des Reaktors verlaufendes Rohrsystem zur Zuführeinrichtung zurückgeführt.
- Um hier eine Vereinfachung zu erzielen, sieht die Erfindung weiterhin vor, dass die Rückführeinrichtung in dem Innenrohr angeordnet ist. Die Rückführung der Konvertierungskohle erfolgt somit innerhalb des Reaktors. Dies führt zu einem äußerst kompakten Aufbau der Anlage. Außerdem beheizt die noch warme Konvertierungskohle den Reaktor von innen, was den Energieverbrauch der Anlage senkt.
- Obwohl der Reaktor vertikal angeordnet ist und damit das zu bearbeitende organische Material mit der zugefügten Konvertierungskohle unter der Schwerkraft durch das Reaktorrohr wandert, ist sowohl zur Unterstützung des Transportes als auch zur ständigen Auflockerung eine Transporteinrichtung im Ringspalt vorzusehen. Diese besteht vorzugsweise aus Scharen, die an dem Außenumfang des Innen rohres befestigt sind und bis zur Innenmantelfläche des Reaktorrohres reichen, wobei das Innenrohr mittels eines Antriebes in eine langsame Drehbewegung versetzbar ist. Hier zeigt sich auch noch einmal der Vorteil der vertikalen Anordnung. Da das organische Material im Wesentlichen durch die auf das Biomaterial wirkende Schwerkraft durch das Reaktorrohr wandert, können die Schare insbesondere so gestaltet werden, dass sie das Biomaterial auflockern und gut mit der Konvertierungskohle vermischen. Dies fördert die katalytische Zersetzung und Vergasung des Biomaterials. Da die Schare bis zum Außenumfang des Reaktorrohres reichen, wirken sie wie Kratzer oder Schaber, die Verbackungen an der Innenmantelfläche des Reaktorrohres entfernen.
- Die Rückführung der Konvertierungskohle durch das Innenrohr erfolgt mit einer Transportschnecke, die gegensinnig zum Innenrohr angetrieben ist, was die Transportgeschwindigkeit trotz einer relativ langsamen Drehbewegung der Transportschnecke erhöht.
- Zum Beschicken des Reaktorrohres mit dem organischen Material ist das obere Ende des Reaktorrohres zu einer runden Mischwanne mit einem Beschickungsanschluss und einem Gasabzug erweitert, in welchem wenigstens eine Mischschar vorhanden ist. Die Mischwanne verläuft nach unten konisch zu und wirkt damit wie ein Trichter. Die Mischschar sorgt für eine gute Durchmischung von Biomaterial und Konvertierungskohle, wobei, da die Mischwanne ebenfalls erhitzt ist, der Reaktorprozess schon einsetzt.
- Zur Zuführung der Konvertierungskohle ragt das Innenrohr in die Mischwanne hinein und weist oberhalb des Füllstandes der Mischwanne Fenster auf, durch die die durch das Innenrohr nach oben geförderte Konvertierungskohle heraustritt.
- Der Beschickungsanschluss ist seitlich angebracht. Die Mischschare sorgen für eine Mischung der von innen eintretenden Konvertierungskohle und des seitlich zugeführten Biomaterials.
- Die Mischwanne ist oben mit einem Deckel luftdicht verschlossen. Dort befindet sich ein Gasabzug.
- Am unteren Ende des Reaktorrohrs befindet sich ein trichterförmiger Konvertierungskohlensammler, in den die Transportschnecke eintaucht und der an seinem Boden einen Konvertierungskohlenabzug für die Konvertierungskohle aufweist.
- Da nur ein Teil der Konvertierungskohle zur Anreicherung des Biomaterials benötigt wird, kann die für den Prozess nicht benötigte Konvertierungskohle am Konvertierungskohlenabzug entnommen werden. Um im Bereich des Sammlers Verbackungen zu vermeiden, ist die letzte Schar im Reaktorrohr nach unten in den Sammler hinein verlängert.
- Um eine gute Durchmischung im Ringspalt des Reaktorrohres zu erreichen, sind die Schare im Reaktorrohr auf einer Schneckenlinie versetzt zueinander angeordnet. Insbesondere sind die Schare schräg angeordnet und zwar mit einer in Drehrichtung ansteigenden Schaufelfläche. Dies bewirkt, dass das Biomaterial immer wieder gegen die zum unteren Ende des Reaktors gerichtete Hauptbewegungsrichtung angehoben wird, wodurch insbesondere eine Verdichtung der Masse verhindert wird und eine stete Auflockerung erfolgt. Dies wird auch dadurch gefördert, dass die Schaufelflächen konkav gewölbt sind.
- Damit die Schare als Schaber wirken können, ist ihre Außenkante gehärtet und so geformt, dass sie einer Zylin derlinie folgt und damit praktisch spaltfrei an der Innenmantelfläche des Reaktorrohres anliegt.
- Um den Wärmeübertrag zu verbessern und eine weitere Verbesserung der Durchmischung zu erreichen, sieht die Erfindung weiterhin vor, dass scheibenförmige Bereiche des Ringspaltes von Scharen frei sind und in diesen Bereichen feststehende, an dem Reaktorrohr befestigte Ablenker hineinragen. Diese Ablenker übertragen die Wärme des Reaktorrohres radial weiter nach innen, so dass auch nahe des Innenrohres eine gute und ausreichende Erwärmung des Biomaterials erfolgt.
- Damit der Beschickungsanschluss nicht verschlossen wird, die Belastung des Reaktors mit Biomaterial nicht zu hoch wird und insbesondere die Austrittsfenster für die Konvertierungskohle frei bleibt, ist für die Mischwanne ein maximaler Füllstand vorgesehen. Um diesen einzuhalten, ist eine Füllstandsüberwachungseinrichtung in der Mischwanne vorhanden. Dabei kann der Füllstand durch die Menge des zugeführten organischen Materials, aber auch durch die Menge der am unteren Ende des Reaktors abgezogenen Konvertierungskohle kontrolliert werden. Um dies zu bewerkstelligen, befindet sich dort ein von der Füllstandsüberwachungseinrichtung gesteuertes Ventil.
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Reaktor, bei dem unabhängig von seiner Lage eine innere Rückführung der Konvertierungskohle erfolgt. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die Rückführung in einfacher Weise geregelt werden kann und dass die in der Konvertierungskohle gespeicherte Wärmeenergie den Reaktor von innen heizt.
- Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert werden. Zur Verdeutlichung zeigt die einzige Figur
einen Längsschnitt durch einen katalytischen Reaktor gemäß der Erfindung. - Ein katalytischer Reaktor
1 besteht aus einem vertikal angeordneten Reaktorrohr2 , das sich am oberen Ende zu einer Mischwanne3 erweitert. An seinem unteren Ende befindet sich ein trichterförmiger Konvertierungskohlensammler4 . Konzentrisch zum Reaktorrohr2 befindet sich in diesem ein Innenrohr5 , das sich über die Länge des Reaktorrohres2 und der Mischwanne3 erstreckt. In dem Innenrohr5 befindet sich eine Transportschnecke6 , die in den Konvertierungskohlensammler4 hineinreicht. - Das Reaktorrohr
2 und das Innenrohr5 bilden einen Ringspalt7 , durch den das zu behandelnde organische Material von oben nach unten wandert. Um diese Wanderungsbewegung zu unterstützen und gleichzeitig das Biomaterial aufzulockern und damit Verdichtungen, die zu Verbackungen führen, zu vermeiden, sind am Innenrohr5 Schare8 befestigt, die sich über die Breite des Ringspaltes7 erstrecken. - Die Mischwanne
3 ist durch einen Deckel9 verschlossen. An diesem befindet sich ein Gasabzug10 ; außerdem eine gedichtete Durchführung für eine Hohlwelle 11 zum Antrieb des Innenrohres5 und darin angeordnet eine Antriebsachse12 für die Transportschnecke6 . Die Mischwanne3 weist weiterhin seitlich einen Beschickungsanschluss13 für das zu zersetzende organische Material auf. - Die Konvertierungskohle wird durch das Innenrohr
5 mittels der Transportschnecke6 nach oben transportiert und tritt durch Fenster14 hindurch und fällt in die Mischwanne3 . Um die Konvertierungskohle und das Biomaterial gut vermischen zu können, befindet sich in der Mischwanne3 wenigstens eine Mischschar15 , das an dem Innenrohr5 befestigt ist und bis zur Wand der Mischwanne3 reicht und dort spaltfrei anliegt. Die Mischschar15 hat die Funktion, einerseits Konvertierungskohle und Material zu mischen und andererseits Verbackungen an der Innenseite der Mischwanne3 abzuschaben. - Um im Bereich des Konvertierungskohlensammlers
4 die aus dem Ringspalt7 austretende Konvertierungskohle in den Bereich der Transportschnecke6 zu führen, ist die letzte Schar8a nach unten verlängert und reicht in den Konvertierungskohlensammler4 hinein. Am unteren Ende des Konvertierungskohlensammlers4 befindet sich ein Konvertierungskohlenabzug16 mit einem hier nicht näher dargestellten Schieberventil, das füllstandsgesteuert geöffnet und geschlossen wird. - Wie schon erwähnt, befinden sich im Ringspalt
7 Schare8 . Sie sind vorzugsweise auf einer Schraubenlinie angeordnet. Sie sind, was die Figur zeigt, bezogen auf die Drehrichtung (Pfeil20 ) des Innenrohres4 schräg nach oben verlaufend angeordnet, wobei sie eine konvex verlaufende Schaufelfläche21 aufweisen. Durch die einzelnen Schare8 wird das Biomaterial gegen die Hauptwanderungsbewegung zum unteren Ende des Reaktorrohres2 immer wieder angehoben. Dies wirkt einer Verbackung entgegen. An der Innenmantelfläche des Reaktorrohres2 anhaftendes Biomaterial wird von den ggf. gehärteten Außenkanten22 der Schare8 abgeschabt. - Um die gesamte Anordnung herum befindet sich ein Heizmantel
17 (gestrichelte Linie). Dieser reicht vom Konvertierungskohlensammler über das Reaktorrohr2 zur Mischwanne3 und deren Deckel9 . Er sorgt dafür, dass sich das Biomaterial im System auf die für die Zersetzung notwendige Temperatur aufheizt. Für die Beheizung könne die ver schiedensten Techniken eingesetzt werden. Elektrische Heizungen, aber auch Gasheizungen haben sich bewährt. Die Beheizung des Konvertierungskohlensammlers4 hat auch den Vorteil, dass die dort gesammelte Konvertierungskohle auf einer hohen Temperatur bleibt und ihre Wärme über das Innenrohr5 an das zu bearbeitende Biomaterial im Ringspalt7 abgeben kann. Dies sorgt für eine gleichmäßige Erwärmung des Biomaterials. - Ein weiterer Gasabzug befindet sich – was hier nicht näher dargestellt ist – am unteren Ende des Reaktorrohres
2 . Hier können vom Biomaterial mitgerissene Gase gesammelt und entnommen werden. - Zur Durchführung des an sich bekannten Verfahrens wird das katalytisch zu zersetzende Biomaterial über den Beschickungsanschluss
13 in die Mischwanne3 gebracht. Dort wird es mit der aus dem Fenster14 austretenden Konvertierungskohle vermischt, wobei schon eine katalytische Umsetzung zu Gas erfolgt. Dieses Gas gelangt zum Gasabzug10 und kann dort einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden. Die Mischschar15 sorgt für eine innige Vermischung von Konvertierungskohle und Biomaterial. Derart gemischt gelangt es in den Ringspalt7 zwischen dem Reaktorrohr2 und dem Innenrohr5 . Die Schare8 sorgen für eine dauernde Auflockerung und Durchmischung des Biomaterials. Durch die zugeführte Wärme wird das Biomaterial weiter vergast, bis am Ende des Reaktorrohres2 lediglich Konvertierungskohle vorhanden ist, die im Konvertierungskohlensammler4 gesammelt wird und mittels einer Transportschnecke6 zum Teil wieder in die Mischwanne3 zurückgeführt wird. Um dort einen definierten Füllstand zu erhalten, ist der Konvertierungskohlenabzug16 mit einem steuerbaren Ventil versehen. Durch Abziehen von Konvertierungskohle, indem das Ventil geöffnet wird, senkt sich der Füllstand, durch Schließen kann er sich weiter erhöhen. - Folgende weitere in der Figur nicht näher dargestellte Ausgestaltungen können vorgenommen werden:
Seitlich an dem Reaktorrohr können weitere Beschickungsanschlüsse vorgesehen werden. Insbesondere kann der gezeigte Beschickungsanschluss13 unterhalb des Spiegels in der Mischwanne3 vorgesehen sein. Dadurch ergibt sich ein Schichtaufbau in der Mischwanne3 , deren obere Schicht aus Konvertierungskohle besteht, die wie ein Aktivfilter auf das nach oben abziehende Gas wirkt. - Ein Gasabzug mit einem Überdruckventil sollte am unteren Ende des Reaktorrohres vorgesehen werden, damit sich kein Überdruck bildet, falls die Biomasse im Reaktorrohr zu einem Pfropf verbacken sollte.
- Mit einer gesteuerten Rückführung der Konvertierungskohle kann das Mischungsverhältnis zur Biomasse ziemlich genau eingestellt werden. Da das Mischungsverhältnis in Abhängigkeit von der Art des zugeführten Biomaterials Einfluss auf die Art und Güte der Edukte des Reaktors hat, ergibt sich damit eine einfache Möglichkeit, darauf Einfluss zu nehmen, indem die Drehgeschwindigkeit der Rückförderschnecke entsprechend eingestellt wird.
-
- 1
- Reaktor
- 2
- Reaktorrohr
- 3
- Mischwanne
- 4
- Konvertierungskohlensammler
- 5
- Innenrohr
- 6
- Transportschnecke
- 7
- Ringspalt
- 8
- Schar
- 9
- Deckel
- 10
- Gasabzug
- 11
- Hohlwelle
- 12
- Antriebsachse
- 13
- Beschickungsanschluss
- 14
- Fenster
- 15
- Mischschar
- 16
- Konvertierungskohlenabzug
- 17
- Heizmantel
- 20
- Pfeil (Drehsinn Innenrohr)
- 21
- Schaufelfläche
- 22
- Außenkanten
Claims (17)
- Katalytischer Reaktor mit einem beheizbaren Reaktorrohr (
2 ), mit einer am Anfang des Reaktorrohres (2 ) angeordneten Zuführeinrichtung für die Beschickung des Reaktorrohres (2 ) mit organischem Material, das mittels eines Fördersystems durch das Rohr transportiert wird und dabei katalytisch zersetzt wird, wobei die dadurch entstehende Konvertierungskohle mittels eines am Ende des Reaktorrohres (2 ) angeordneten Entnahmeeinrichtung entnommen wird, und mit einer Rückführeinrichtung, die wenigstens einen Teil der Konvertierungskohle als katalytisches Material an den Anfang des Reaktorrohres (2 ) zurückführt, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (1 ) vertikal angeordnet ist und konzentrisch zum Reaktorrohr (2 ) ein Innenrohr (5 ) aufweist, wobei durch den zwischen dem Reaktorrohr (2 ) und dem Innenrohr (5 ) gebildeten Ringspalt (7 ) das organische Material von oben nach unten transportiert wird. - Katalytischer Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführeinrichtung in dem Innenrohr (
5 ) angeordnet ist. - Katalytischer Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung aus Scharen (
8 ) besteht, die an dem Außenumfang des Innenrohres (5 ) befestigt sind und bis zur Innenmantelfläche des Reaktorrohres (2 ) reichen, und dass das Innenrohr (5 ) mittels eines Antriebes in eine langsame Drehbewegung versetzbar ist. - Katalytischer Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem In nenrohr (
5 ) eine Transportschnecke (6 ) verläuft, die gegensinnig zum Innenrohr (5 ) angetrieben ist. - Katalytischer Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende des Reaktorrohres (
2 ) zu einer runden Mischwanne (3 ) mit einem Beschickungsanschluss (13 ) und einem Gasabzug (10 ) erweitert ist, in welcher wenigstens eine Mischschar (15 ) vorhanden ist. - Katalytischer Reaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (
5 ) in die Mischwanne (3 ) hineinragt und ein Fenster (14 ) aufweist, durch das die durch das Innenrohr (2 ) nach oben geförderte Konvertierungskohle heraustritt. - Katalytischer Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an das untere Ende des Reaktorrohres (
2 ) ein trichterförmiger Konvertierungskohlensammler (4 ) anschließt, in den die Transportschnecke (6 ) hineinreicht und der an seinem Boden einen Konvertierungskohlenabzug (16 ) für die Konvertierungskohle aufweist. - Katalytischer Reaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die letzte Schar (
8a ) in dem Reaktorrohr (2 ) nach unten verlängert ist und in den Konvertierungskohlensammler (4 ) hineinreicht. - Katalytischer Reaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schare (
8 ) in dem Reaktorrohr (2 ) auf einer Schneckenlinie angeordnet sind. - Katalytischer Reaktor nach Anspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schare (
8 ) schräg mit einer in Drehrichtung (20 ) ansteigenden Schaufelfläche (21 ) angeordnet sind. - Katalytischer Reaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelflächen (
21 ) konkav gewölbt sind. - Katalytischer Reaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkanten (
22 ) der Schare (8 ) einer Zylinderlinie folgen und als Schaber ausgebildet sind. - Katalytischer Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass scheibenförmige Bereiche des Ringspaltes (
7 ) von Scharen (8 ) frei sind und in diese Bereiche feststehende, an dem Reaktorrohr (2 ) befestigte Ablenker hineinragen. - Katalytischer Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Füllstandsüberwachungseinrichtung in der Mischwanne (
3 ) vorhanden ist und der Konvertierungskohlenabzug (16 ) für die Konvertierungskohle ventilgesteuert ist. - Katalytischer Reaktor mit einem Reaktorrohr (
2 ), mit einer am Anfang des Reaktorrohres (2 ) angeordneten Zuführeinrichtung für die Beschickung des Reaktorrohres (2 ) mit organischem Material, das mittels eines Fördersystems durch das Rohr transportiert wird und dabei katalytisch zersetzt wird, wobei die dadurch entstehende Konvertierungskohle mittels einer am Ende des Reaktorrohres (2 ) angeordneten Entnahmeeinrichtung entnommen wird, und mit einer Rückführeinrichtung, die wenigstens einen Teil der Konvertierungskohle als katalytisches Material an den Anfang des Reaktorrohres (2 ) zurückführt, dadurch ge kennzeichnet, dass der Reaktor (1 ) konzentrisch zum Reaktorrohr (2 ) ein Innenrohr (5 ) aufweist, wobei durch den zwischen dem Reaktorrohr (2 ) und dem Innenrohr (5 ) gebildeten Ringspalt (7 ) das organische Material von oben nach unten transportiert wird und die Konvertierungskohle durch das Innenrohr zurückgeführt wird. - Katalytischer Reaktor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass er vertikal angeordnet ist.
- Katalytischer Reaktor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass er entsprechend der Merkmale der Ansprüche 3 bis 14 ausgestaltet ist.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009015506A1 (de) * | 2009-04-02 | 2010-10-14 | Stadlbauer, Ernst A., Prof. Dr. | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Brennstoffen aus Biomasse |
DE102014105340A1 (de) * | 2014-04-15 | 2015-10-15 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Anlage und Verfahren zur thermokatalytischen Behandlung von Material und damit hergestelltes Pyrolyseöl |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3218359A1 (de) * | 1982-05-15 | 1983-11-17 | Dr. C. Otto & Co. Gmbh, 4630 Bochum | Rotationstrommelofen zur pyrolyse von muell |
DE3323675A1 (de) * | 1983-07-01 | 1985-02-28 | Richard Dipl.-Ing. 3170 Gifhorn Janesch | Einrichtung zur karbonisierung, vergasung, biooel-gewinnung und synthesegas-gewinnung |
US4781796A (en) * | 1983-09-13 | 1988-11-01 | Canadian Patents And Development Limited | Apparatus for the conversion of sludges |
JP2002327180A (ja) * | 2001-05-02 | 2002-11-15 | Nippon Steel Corp | 縦型自燃式炭化炉及び操業方法 |
-
2003
- 2003-02-20 DE DE10307438A patent/DE10307438A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3218359A1 (de) * | 1982-05-15 | 1983-11-17 | Dr. C. Otto & Co. Gmbh, 4630 Bochum | Rotationstrommelofen zur pyrolyse von muell |
DE3323675A1 (de) * | 1983-07-01 | 1985-02-28 | Richard Dipl.-Ing. 3170 Gifhorn Janesch | Einrichtung zur karbonisierung, vergasung, biooel-gewinnung und synthesegas-gewinnung |
US4781796A (en) * | 1983-09-13 | 1988-11-01 | Canadian Patents And Development Limited | Apparatus for the conversion of sludges |
JP2002327180A (ja) * | 2001-05-02 | 2002-11-15 | Nippon Steel Corp | 縦型自燃式炭化炉及び操業方法 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009015506A1 (de) * | 2009-04-02 | 2010-10-14 | Stadlbauer, Ernst A., Prof. Dr. | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Brennstoffen aus Biomasse |
DE102009015506B4 (de) * | 2009-04-02 | 2014-12-11 | Ernst A. Stadlbauer | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von flüssigen Brennstoffen aus Biomasse sowie Verwendung der nach dem Verfahren gewonnenen Brennstoffe |
DE102014105340A1 (de) * | 2014-04-15 | 2015-10-15 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Anlage und Verfahren zur thermokatalytischen Behandlung von Material und damit hergestelltes Pyrolyseöl |
US10414987B2 (en) | 2014-04-15 | 2019-09-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | System and method for thermocatalytic treatment of material and pyrolysis oil produced therewith |
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