DE19824747C2 - Verfahren zur Entfernung von Holzteer aus Holzgas unter weitestgehendem Ausschluß einer Entsorgungsproblematik - Google Patents
Verfahren zur Entfernung von Holzteer aus Holzgas unter weitestgehendem Ausschluß einer EntsorgungsproblematikInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Holzteer aus Holzgas zur Nutzung und Einbrin
gung des Holzteeres in Zündstrahl-Verbrennungsmotoren unter zusätzlicher Verwendung des Wasch-
und Kondensationswassers und weitestgehendem Ausschluß einer Entsorgungsproblematik.
Zur CO2-Reduktion und zur Einsparung fossiler Energieträger wird in Zukunft die Verwendung nach
wachsender Rohstoffe einen immer höheren Stellenwert haben. Ein möglicher Weg ist die Erzeugung
von brennfähigem Gas aus Holz. Dieses Gas kann dann in geeigneten Motoren verbrannt und somit ener
getisch umgewandelt werden.
Verfahren zur Erzeugung von Holzgas aus Holz-Biomasse sind bekannt.
Probleme bereiten bis heute die Teer- und Staubbeladung des Gases bei der Verwendung des Gases in
Verbrennungsmotoren, die zu einer sehr kurzen Betriebs- bzw. Lebensdauer der Motoren führt. Haupt
grund hierfür ist eine Auskondensation dieser Komponenten im Bereich des Gas-Luft-Mischers, der
Ansaugrohre bzw. vor oder an den Ventilen des Motors. Um eine möglichst gute Zylinderfüllung und
somit hohe Wirkungsgrade zu erzielen, muß dagegen das angesaugte Gas auf ein möglichst niedriges
Temperaturniveau gebracht werden. Aus einer Tonne Holztrockensubstanz entsteht bei der Vergasung
eine erhebliche Menge an Holzteer. Unter Berücksichtigung dieser Effekte muß eine Gasreinigung zur
Entfernung dieser störenden Teer-Komponenten erfolgen.
Bislang wurde der Teer aus dem Holzgas z. B. mittels Wasserwäsche (Rotationswäscher) oder Filterung
(Sägespänefüllung) entfernt. Als problematisch hat sich hierbei die Entsorgung der anfallenden Kompo
nenten erwiesen, da die Wasser-Teerfraktion nach der Wasserwäsche sich trennt und einerseits Wasser
mit wasserlöslichen Teerkomponenten, den sog. Extraktionsteeren, vorliegt und andererseits die schwe
ren Teerkomponenten, wie das Holzteeröl und Holzpech, sich von den Extraktionsteeren getrennt abset
zen (vgl. Römpp Chemie Lexikon, Stichwort "Teer"). Die so gewonnenen Teerkomponenten und das mit
wasserlöslichen Teerkomponenten kontaminierte Kondensat, bzw. das Waschwasser, müssen dann
getrennt entsorgt werden. Energetisch zum Teil verwendbare Komponenten (z. B. leichte Öle) stehen nur
durch nachgeschaltete Vakuumdestillation als Motorkraftstoff zur Verfügung.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, unter Bewerkstelligung einer möglichst guten Teerentfernung aus
dem Holzgas, eine Entsorgungsproblematik in der Form zu vermeiden. Diese Aufgabe wird durch das
verfahren entsprechend Anspruch 1 gelöst.
Das Holzgas wird in einer Absorptionsanlage mit Füllkörperschüttung mittels flüssiger Kohlenwasser
stoffe als Waschöl (Dieselöl, Pflanzenölmethylester, z. B. RME), welche sich zum Betrieb von Dieselmo
toren bzw. Zündstrahlmotoren eignen, einer Teerreinigung unterzogen. Das so entstandene Gemisch
kann als Kraftstoff bzw. Zündöl für Diesel- bzw. Zündstrahlmotoren unter Verwendung des Holzgases
als Hauptkraftstoff verwendet werden. Zusätzlich läßt sich das - vor der Absorption wie oben beschrie
ben - entstehende Wasch- bzw. Kondensationswasser (zur Vermeidung extern zu entsorgenden Abwas
sers) aus einer vorgeschalteten ersten Wasserwäsche des Holzgases bzw. der ersten Kühlung mittels einer
ersten Emulsionsapparatur (Mischer mit Rührwerk und Drucklufteinblasung) unter Gewährleistung einer
konstanten Zusammensetzung der Wasser-Öl-Emulsion erfindungsgemäß mittels einer zweiten Emulsi
onsapparatur
und der Einbringung von Frischwasser und falls notwendig eines Korrosionsschutzes zum
Schutz der korrosionsempfindlichen kraftstofführenden Leitungen und der Einspritzpumpe des Motors,
verarbeiten. Ein besonderes Kennzeichen dieser Erfindung ist somit auch die Einbringung von Teerölen
mit korrosionsmindernder Wirkung aus dem Waschwasser, sodaß je nach Anwendungsfall auf zusätz
lich einzubringende Korrosionsschutzmittel verzichtet werden kann.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Die Haupt-Teerwäsche wird mittels der Absorptionsanlage 11 unter Verwendung von oben erwähnten
Waschflüssigkeiten erreicht. Zuerst wird das kontaminierte Gas 1 in den Wassersprühwäscher 5 einge
leitet. Wasser 3 wird mittels einer Pumpe 4 in diesen als Wassernebel eingebracht. Das vorgereinigte
Gas 2 verläßt den Wäscher in Richtung Kühler 7. Mittels Waschöleinbringung 14 wird in der Füllkörper
kolonne der Teer aus dem vorgereinigten und gekühlten Gas 10 entfernt und in die flüssige Phase über
führt. Diese Waschöl-Teer-Flüssigkeit 16 wird nun aus dem Bodenteil unter der Füllkörperschüttung
abgepumpt und in einem externen Behälter 21 gesammelt, der als Reservoir für die Beschickung des
Absorbers mit der Waschflüssigkeit dient, solange noch keine zu hohe Teerbeladung vorliegt. Das ge
reinigte Gas 15 verläßt die Absorptionsanlage über einen Demister 12 aus Stahlwolle oder geeigneten
Füllkörpern zur Trennung von mit dem Gas mitgeführten Tröpfchen. Die entfernten Tröpfchen gelangen
wieder in die untere Füllkörperschüttung zurück, bzw. durchdringen die Füllkörperschüttung und gelan
gen in den Bodenteil. Falls Teerkomponenten an den Füllkörpern verkleben, kann bei Bedarf über eine
Zumischung in einer Mischkammer 19 von geeignetem Lösungsmittel 18 zum Waschöl vor der Ein
düsung ein reinigender Effekt erreicht werden. Ein Frischöltank 20 dient zum Nachfüllen von frischem
Waschöl 13 in den externen Behälter 21 oder das Waschöl kann direkt in die Zumischkammer 19 beför
dert werden. Bildet sich im Absorberboden Schlamm, so wird dieser über einen Schlammablaß 13 ent
fernt. Das gereinigte Gas 15 verläßt den Absorber im Gegenstrom nach oben und ist zur motorischen
Verwendung bereit. Aus dem externen Waschölbehälter 21 wird über eine Pumpe 23 die Waschöl-Teer-
Lösung herausgepumpt und in den ersten Rührtank 31 eingebracht. Das anfallende Waschwasser 6 aus
der der Absorption vorgelagerten Wassersprühwasche 5 und das Kondensat 8 aus dem nachgeschal
teten Kühler 7 wird mittels einer Pumpe 24 aus dem Wassersammeltank 9 in den Rührtank 31 einge
bracht. Um eine motorisch geeignete Emulsion zu erreichen, wird zusätzlich zum Rührwerk 26 mit Luft
33 über einen Kompressor 32 mittels Düsen ein Drall zur Durchmischung erzeugt. Falls nicht genügend
Wasser im Prozeß anfällt, wird über einen Frischwasserzulauf 29 Wasser mittels Pumpe 28 dem Behäl
ter 31 zugeführt. In diesem Fall muß ein Korossionsschutzmittel aus einem seperaten Behälter 27 über
eine Mischkammer 30 in das Wasser eingebracht werden. Um eine weitere Regelgröße zu vermeiden
(Rücklauf 36 aus dem motorischen Einspritzsystem) wird die Emulsion in einen zweiten Rührtank 37 ge
fördert, der die Emulsion 35 aus dem ersten Rührtank nochmals homogenisiert. Zusätzlich wird in die
sen Rührtank der o. e. Motor-Rücklauf 36 eingebracht, sodaß an dieser Stelle ein konstante
Zusammensetzung der Emulsion vorliegt. Die Homogenisierung erfolgt analog zum Rührtank 31 mittels
Rührwerk 34 und Lufteinblasung 39 über Kompressor 38. Das so erzeugte Gemisch 40 gelangt zum Ein
spritzsystem des Motors.
Claims (6)
1. Verfahren zur Entfernung von Holzteer aus Holzgas und zur Nutzung des Holzteeres in Verbrennungs
motoren unter zusätzlicher Verwendung des Wasch- und Kondensationswassers, dadurch gekennzeich
net, daß das Entfernen des Teeres zuerst durch Wassersprühwässche und anschließend in einer
Absorptionsapparatur mittels Ölwäsche erfolgt, wobei als Waschöl ein zum motorischen Betrieb geeig
neter flüssiger Kraftstoff, z. B. Dieselkraftstoff oder Pflanzenölmethylester, in die Absorptionsapparatur über die Fülkörperschüttung eingebracht wird, und daß das
bei der Ölwäsche entstandene Öl-Teer-Gemisch mit dem Wasch- bzw. Kondensationswasser mittels
einer Homogenisierungsapparatur (Rührtank) zu einer motorisch geeigneten Wasser-Öl-Teer-Emulsion
aufbereitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei mangelnder Absorption des Teeres ein
zusätzlicher Lösungsvermittler über eine Mischkammer mit dem Waschöl vermischt wird und in die
Absorptionsapparatur miteingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je nach Teerbeladung entweder das mit Teer
kontaminierte Waschöl aus der Absorption erneut in die Absorptionsapparatur eingeleitet wird, oder fri
sches Waschöl zum schon benutzten Waschöl zugemischt wird oder direkt in die Absorptionsapparatur
eingeleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei fehlender oder mangelnder wässriger
Fraktion Leitungswasser mit Korrosionsschutzmittel in einer Mischkammer vermischt wird und dann in
die Homogenisierungsapparatur eingebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung einer Wasser-Öl-
Teer-Emulsion mit konstanter Zusammensetzung, eine zweite Homogenisierungsapparatur verwendet
wird, in welche der Motorrücklauf eingebracht wird und aus der die benötigte Menge an Emulsion für
den Verbrennungsmotor entnommen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbrennungsmotor nach dem Zünd
strahlverfahren (Zweistoffmotor) eingesetzt wird.
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