WO2011026629A2 - Electric heating device for a fluidized bed reactor, for producing synthesis gas - Google Patents

Abstract

The invention relates to a fluidized bed reactor (5) for producing pyrolysis gas and/or syngas from substantially solid fuels, preferably biomass (12a), comprising an electric heating device (29) for heating the fluidized bed (6) of the fluidized bed reactor (5). In order to permit the simple use of a current to heat the fluidized bed, whilst simultaneously or alternately heating said bed using oxygen, the electric heating device (29) has at least one cavity (30) and a porous section (31) bordering said cavity (30).

Description

Elektrische Heizung für einen irbelschichtreaktor zur Herstellung von Synthesegas  Electric heater for an irbelschichtreaktor for the production of synthesis gas

Die Erfindung betrifft einen Wirbelschichtreaktor zur The invention relates to a fluidized bed reactor for

Herstellung von Pyrolysegas und/oder Synthesegas aus im Wesentlichen festen Brennstoffen, mit einer elektrischen Heizeinrichtung zum Aufheizen der Wirbelschicht des Production of pyrolysis gas and / or synthesis gas from substantially solid fuels, with an electric heater for heating the fluidized bed of the

Wirbelschichtreaktors. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas aus im Wesentlichen festen Brennstoffen in einem Wirbelschichtreaktor, Fluidized bed reactor. Furthermore, the invention relates to a process for the production of synthesis gas from substantially solid fuels in a fluidized bed reactor,

vorzugsweise der vorgenannten Art, mit einer elektrischen Heizeinrichtung zum Aufheizen der Wirbelschicht des preferably of the aforementioned type, with an electric heater for heating the fluidized bed of the

Wirbelschichtreaktors, wobei die Heizeinrichtung einen Fluidized bed reactor, wherein the heating means a

Hohlraum und einen an den Hohlraum angrenzenden, beheizten, porösen und gasdurchlässigen Abschnitt aufweist. Having cavity and adjacent to the cavity, heated, porous and gas-permeable portion.

Die Herstellung von Synthesegas aus Biomasse ist eine The production of synthesis gas from biomass is one

Schlüsseltechnologie für die zukünftige Key technology for the future

WasserstoffWirtschaft . Dabei wird die Energie überwiegend als Wasserstoff zu den Endverbrauchern transportiert. Bei Nutzung von Brennstoffzellen entsteht in einer Wasserstoff irtschaft ein Überschuss an Strom. Ein Stromnetz wird in dieser wärmegeführten Energiewirtschaft dann kaum noch benötigt . Die als Strom geernteten Sonnenenergien müssen dann per  Hydrogen economy. The energy is mainly transported as hydrogen to the end consumers. When using fuel cells, a surplus of electricity is generated in a hydrogen economy. A power grid is then hardly needed in this heat-controlled energy industry. The solar energy harvested as electricity must then per

Wasserelektrolyse zu Wasserstoff umgewandelt werden. Dabei entsteht zwangsläufig reiner Sauerstoff. Beides, Strom und Sauerstoff, ist für die Unterstützung der thermochemischen Vergasung verwendbar. Water electrolysis are converted to hydrogen. This inevitably creates pure oxygen. Both, electricity and oxygen, are useful for supporting thermochemical gasification.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Strom zur Bereitstellung der Energie für die endotherme Reaktion von festen Brennstoffen zu Synthesegas ist bisher nicht üblich, weil Strom eine hochwertige und teure Energie ist. In einer WasserstoffWirtschaft besitzt der Strom jedoch keinen höheren Wert als die Wärme. Das machen sich zwei neuere Erfindungen DE 10 2008 014 799 AI und CONFIRMATION COPY Power to provide the energy for the endothermic reaction of solid fuels to syngas has not been common before, because power is a high quality and expensive energy. In a hydrogen economy, however, the current has no higher value than the heat. The make up two new inventions DE 10 2008 014 799 AI and

DE 10 2008 032 166 AI zu nutze, die Wirbelschichtreaktoren elektrisch beheizen, ohne auf die Konstruktion der DE 10 2008 032 166 AI to use, the fluidized bed reactors electrically heat, without the construction of the

elektrischen Heizung näher einzugehen. to discuss electrical heating more closely.

Die Zufuhr von reinem Sauerstoff über den Düsenboden würde bei Nutzung von Biomasse den Ascheschmelzpunkt überschreiten, weil diese Reaktoren mit ca. 850°C recht nahe am The supply of pure oxygen through the nozzle bottom would exceed the ash melting point when using biomass, because these reactors at approx. 850 ° C are very close to the ash

AscheSchmelzpunkt arbeiten. Das Aufschmelzen der Asche ist unerwünscht, weil die Asche dann nicht mehr als Mineraldünger verwendbar ist. Mit aufgeschmolzener Asche ist auch der Betrieb eines Wirbelschichtreaktors unmöglich. Bei Verwendung von LuftSauerstoff ist ein Betrieb jedoch möglich, ohne den Ascheschmelzpunkt zu überschreiten, allerdings gelangt dann Stickstoff ins Synthesegas. Ein Ausweg wurde mit den Ash melting point work. The melting of the ash is undesirable because the ash is then no longer usable as a mineral fertilizer. With melted ash, the operation of a fluidized bed reactor is impossible. However, with the use of air oxygen, operation is possible without exceeding the ash melting point, but then nitrogen enters the synthesis gas. A way out was with the

Zweibett-Wirbelschichtreaktoren geschaffen, die durch einen Sandkreislauf verbunden sind. Ein Beispiel dafür ist die 8 MW Anlage in Güssing, Österreich. Hier dient die Luft nur zur Aufheizung des umlaufenden Sandbetts und wird separat abgezogen. Der Stickstoff gelangt also nicht in das  Twin-fluidized bed reactors are created, which are connected by a sand cycle. An example of this is the 8 MW plant in Güssing, Austria. Here, the air is used only for heating the circulating sand bed and is deducted separately. So the nitrogen does not get into it

Synthesegas . Synthesis gas.

Will man wahlweise Strom oder Sauerstoff nutzen, ist also jeweils eine eigene spezielle Konstruktion der If you want to use either electricity or oxygen, so each has its own special construction of

Wirbelschichtreaktoren erforderlich. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wirbelschichtreaktor und ein Verfahren zu dessen Betrieb vorzuschlagen, bei dem Strom auf einfache Weise zum Beheizen der Wirbelschicht verwendet und das Auftreten von Fluidized bed reactors required. The invention has for its object to provide a fluidized bed reactor and a method for its operation, used in the stream in a simple manner for heating the fluidized bed and the occurrence of

geschmolzener Asche vermieden werden kann. molten ash can be avoided.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 11 gelöst. Die Ansprüche 2 bis 10 und 12 bis 16 betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. The object is achieved with the features of claims 1 and 11. Claims 2 to 10 and 12 to 16 relate to further advantageous embodiments of the invention.

Vorrichtungsmäßig ist vorgesehen, dass die elektrische The device is provided that the electrical

Heizeinrichtung wenigstens einen Hohlraum und einen an den Hohlraum angrenzenden, porösen Abschnitt aufweist. Verfahrensmäßig ist dagegen vorgesehen, dass ein Gas durch den porösen Abschnitt von außen in Richtung des Hohlraums und/oder aus dem Hohlraum nach außen geleitet wird. Heater has at least one cavity and a cavity adjacent to the porous portion. The method, however, provided that a gas is passed through the porous portion from the outside in the direction of the cavity and / or out of the cavity to the outside.

Es ist also eine elektrische Heizung mit einem porösen So it's an electric heater with a porous one

Abschnitt vorgesehen, durch den Gas wahlweise in die eine oder die andere Weise durchströmen kann. Dies ermöglicht eine Erwärmung des Gases im Wesentlichen in einer räumlichen Trennung zu den Kokspartikeln in der Wirbelschicht des Provided section through which gas can flow either in one way or the other. This allows heating of the gas substantially in a spatial separation to the coke particles in the fluidized bed of the

Wirbelbettreaktors, da die Kokspartikel nicht in das Fluidized bed reactor, as the coke particles are not in the

Porensystem des porösen Abschnitts eindringen können. Dadurch wird ein direktes Aufheizen der Kokspartikel auf eine Pore system of the porous section can penetrate. This will directly heat the coke particles to one

Temperatur oberhalb des Ascheschmelzpunkts vermieden. Temperature above the ash melting point avoided.

Unter einem porösen Abschnitt wird dabei ein solcher mit einer offenen Porosität verstanden, der folglich A porous section is understood to be one with an open porosity, which consequently

gasdurchlässig ausgebildet ist. Der poröse Abschnitt der Heizeinrichtung kann dabei direkt beheizt sein oder nicht. Im letzteren Fall wirkt der poröse Abschnitt vorzugsweise als eine Art Abschirmung des is designed gas-permeable. The porous portion of the heater can be heated directly or not. In the latter case, the porous portion preferably acts as a kind of shield of the

eigentlichen beheizten Abschnitts der Heizeinrichtung, so dass Kokspartikel nicht bis zu diesem beheizten Abschnitt gelangen können. Der poröse Abschnitt ist dann vorzugsweise in einem Außenbereich zu dem beheizten Abschnitt vorsehen, um diese Funktion ausfüllen zu können. Der beheizte Abschnitt der Heizeinrichtung kann dann selbst als poröser Abschnitt ausgebildet sein, wenn ein Gasdurchtritt möglich sein soll, oder als gasundurchlässiges Bauteil vorgesehen sein, wenn ein Gasdurchtritt entbehrlich ist. actual heated section of the heater, so that coke particles can not reach this heated section. The porous portion is then preferably provided in an outer area to the heated portion to fill this function can. The heated portion of the heater may then itself be formed as a porous portion, if a gas passage is to be possible, or be provided as a gas-impermeable component, when a gas passage is unnecessary.

Es werden der Einfachheit halber und zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen die bevorzugten vorrichtungsmäßigen und verfahrensmäßigen Ausgestaltungen gemeinsam beschrieben. Es ergeben sich dabei für den Fachmann die entsprechenden jeweiligen Merkmale der bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung . For the sake of simplicity and to avoid unnecessary repetition, the preferred apparatus and procedural embodiments will be described together. For the person skilled in the art, this results in the corresponding respective features of the preferred developments of the invention.

Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der an den Hohlraum angrenzende, poröse Abschnitt beheizt ist. Insbesondere kann der beheizte, poröse Abschnitt Teil eines Heizwiderstands der Heizeinrichtung sein. Der beheizte, poröse Abschnitt bildet dann wenigstens einen Teil des Heizwiderstands der But it can also be provided that the adjacent to the cavity, porous portion is heated. In particular, the heated, porous section may be part of a heating resistor of the heating device. The heated, porous section then forms at least part of the heating resistor

Heizeinrichtung. Die Heizeinrichtung kann aber auch auf andere Weise, beispielsweise induktiv, elektrisch beheizt werden. Dann kann das Gas beim Durchströmen des beheizten, porösen Abschnitts erwärmt werden, ohne dass die Kokspartikel in das Porensystem des beheizten, porösen Abschnitts  Heating device. The heater can also be heated in other ways, for example, inductively, electrically. Then the gas can be heated as it flows through the heated, porous section without the coke particles in the pore system of the heated, porous section

eindringen können. Zur weiteren Abschirmung des beheizten, porösen Abschnitts der Heizeinrichtung kann ein weiterer poröser, nicht beheizter Abschnitt der Heizeinrichtung vorgesehen sein, der außerhalb des beheizten, porösen can penetrate. For further shielding of the heated, porous portion of the heater, another porous, unheated portion of the heater may be provided outside of the heated, porous

Abschnitts angeordnet ist. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Wirbelschichtreaktors weist die Heizeinrichtung einen Anschluss zum Zuführen eines Gases in den Hohlraum und/oder Abführen eines Gases aus dem Hohlraum auf. Auf diese Weise kann ein Gas der Section is arranged. In a preferred embodiment of the fluidized-bed reactor, the heating device has a connection for supplying a gas into the cavity and / or discharging a gas out of the cavity. In this way, a gas of

Heizeinrichtung zugeführt und mittels der Heizeinrichtung aufgeheizt werden, wobei das Gas bedarfsweise über einenHeating device supplied and heated by means of the heater, wherein the gas, if necessary, via a

Anschluss abgezogen wird. Es kann aber auch ein Gas aus dem Wirbelschichtreaktor in den Hohlraum strömen. Dabei kann das Gas erhitzt und anschließend aus dem Wirbelschichtreaktor ausgeschleust werden. Es können auch beide Connection is deducted. But it can also flow a gas from the fluidized bed reactor into the cavity. In this case, the gas can be heated and then discharged from the fluidized bed reactor. It can be both

Verfahrensprinzipien gleichzeitig oder alternierend Process principles simultaneously or alternately

angewendet werden. Dann ist es bevorzugt, wenn ein Anschluss zum Zuführen von einem Gas und ein weiterer Anschluss zum Abführen von einem, gegebenenfalls anderen, Gas vorgesehen sind. Insbesondere bei dem zuzuführenden Gas kann es sich um ein sauerstoffhaltiges Gas, etwa Luft oder um technischen Sauerstoff, handeln. Das sauerstoffhaltige Gas kann dann durch Oxidation mit einem brennbaren Gas, etwa Pyrolysegas oder Synthesegas, zu einer weiteren WärmefreiSetzung be applied. Then it is preferred if a connection for supplying a gas and a further connection for discharging one, optionally another, gas are provided. In particular, the gas to be supplied may be an oxygen-containing gas, such as air or technical oxygen. The oxygen-containing gas may then be oxidized with a combustible gas, such as pyrolysis gas or synthesis gas, for further heat release

beitragen. contribute.

Besonders bevorzugt kann es sein, wenn die Heizeinrichtung wenigstens bereichsweise eine Doppelwand aufweist und die äußere Wand der Doppelwand einen porösen Abschnitt aufweist. Auf diese Weise wird ein Zwischenraum geschaffen, der räumlich von den Kokspartikeln der Wirbelschicht des It may be particularly preferable if the heating device has a double wall at least in regions and the outer wall of the double wall has a porous section. In this way, a gap is created spatially from the coke particles of the fluidized bed of the

Wirbelschichtreaktors abgetrennt ist. Die Kokspartikel können dann beispielsweise nicht an eine beheizte innere Wand der Doppelwand gelangen, die selbst nicht porös sein muss. Der Zwischenraum kann beispielsweise auch dazu genutzt werden, um in diesem ein sauerstoffhaltiges oder ein anderes Gas, wie etwa teerhaltiges Pyrolysegas, einzubringen. Der Sauerstoff oxidiert dann vorzugsweise in dem Zwischenraum oder im Fluidized bed reactor is separated. The coke particles can then not, for example, to a heated inner wall of the Double wall, which itself must not be porous. The gap can also be used, for example, to introduce in this an oxygen-containing or another gas, such as tarry pyrolysis gas. The oxygen then preferably oxidizes in the space or in the

Porensystem des porösen Abschnitts ein brennbares Gas, um so den Wirbelschichtreaktor zusätzlich oder alternativ zur elektrischen Heizeinrichtung zu heizen. Die Teere des  Pore system of the porous section a combustible gas, so as to heat the fluidized bed reactor in addition to or as an alternative to the electric heater. The tars of the

Pyrolysegases könnten dann im Zwischenraum bei hohen Pyrolysis gases could then be in the space at high

Temperaturen gecrackt werden, ohne dass eine Ascheschmelze gebildet wird. Temperatures are cracked without an ash melt is formed.

Bedarfsweise kann die innere Wand der Doppelwand jedoch einen porösen Abschnitt aufweisen, was sich insbesondere dann anbietet, wenn in dem durch die innere Wand gebildeten However, if necessary, the inner wall of the double wall may have a porous portion, which is particularly useful when in the formed by the inner wall

Hohlraum ein Gas zugeführt werden soll. Dabei kann es sich um ein sauerstoffhaltiges Gas, ein brennbares Gas und/oder ein bedarfsweise teerhaltiges Pyrolysegas handeln. Mit dem  Cavity a gas to be supplied. This can be an oxygen-containing gas, a combustible gas and / or a pyrolysis gas containing tar by way of example. With the

Hohlraum und dem Zwischenraum stehen zwei Räume zur Cavity and the space are two rooms to

Verfügung, in die separat das sauerstoffhaltige und das brennbare Gas eingeleitet werden können, die etwa im In which separately the oxygen-containing and the combustible gas can be introduced, which is approximately in

Zwischenraum zusammengeführt werden können, um dort Interspace can be merged to get there

miteinander zu reagieren. Hierbei kann das Synthesegas auch als brennbares Gas angesehen werden. Dieses könnte aber auch ohne Sauerstoff in den Hohlraum eingeführt werden, um im porösen Abschnitt der inneren Wand enthaltene Teere to react with each other. Here, the synthesis gas can also be regarded as a combustible gas. However, this could also be introduced without oxygen into the cavity to tears contained in the porous portion of the inner wall

umzusetzen. Dies kann katalytisch erfolgen, etwa durch ein katalytisches Material an der Oberfläche des Porensystems. Die dortige Temperaturerhöhung, die dadurch weiter gesteigert wird, dass der poröse Abschnitt der inneren Wand beheizt ist, kann durch die weitere äußere Wand gegenüber den implement. This can be done catalytically, for example by a catalytic material on the surface of the pore system. The local temperature increase, which is further increased by the fact that the porous portion of the inner wall is heated, can through the other outer wall opposite the

Kokspartikeln der Wirbelschicht abgeschirmt werden. Das wenigstens teilweise von Teer entfrachtete Gas oder das wenigstens teilweise oxidierte Gas kann durch einen porösen Abschnitt der äußeren Wand in die Wirbelschicht entlassen werden. Bei der äußeren Wand kann jedoch auch auf einen porösen Abschnitt verzichtet werden, wenn das entsprechende Gas über einen entsprechenden Anschluss abgezogen wird. Coking particles of the fluidized bed are shielded. The At least partially depleted of tar or the at least partially oxidized gas may be vented through a porous section of the outer wall into the fluidized bed. In the outer wall, however, can also be dispensed with a porous section, if the corresponding gas is withdrawn via a corresponding connection.

Je nach dem beabsichtigten Betrieb des Wirbelschichtreaktors kann also die innere Wand und/oder die äußere Wand der Depending on the intended operation of the fluidized bed reactor so the inner wall and / or the outer wall of the

Doppelwand den beheizten, porösen Abschnitt aufweisen. Double wall have the heated, porous section.

Dementsprechend kann die innere Wand und/oder die äußere Wand einen Zwischenraum bilden und die Heizeinrichtung einen  Accordingly, the inner wall and / or the outer wall form a gap and the heater a

Anschluss zum Zuführen eines Gases in den Zwischenraum und/oder Abführen eines Gases aus dem Zwischenraum aufweisen. Die Ausgestaltung des Wirbelschichtreaktors kann dann an die verwendeten Gase bzw. an die gewünschte Betriebsweise des Wirbelschichtreaktors angepasst werden. Having port for supplying a gas into the gap and / or discharge of a gas from the gap. The design of the fluidized bed reactor can then be adapted to the gases used or to the desired mode of operation of the fluidized bed reactor.

Insbesondere zum katalytisehen Cracken von im Pyrolysegas oder im Synthesegas enthaltenen Teeren bietet es sich an, wenn der poröse Abschnitt der Heizeinrichtung, der inneren Wand und/oder der äußeren Wand einen Katalysator aufweist oder aus einem katalytischen Material gefertigt ist. Welcher Bereich der Heizeinrichtung das katalytische Material bevorzugt aufweist, ergibt sich anhand der jeweiligen, zuvor diskutierten, bevorzugten Betriebsweise des In particular for the catalytic cracking of tars contained in the pyrolysis gas or in the synthesis gas, it makes sense if the porous section of the heating device, the inner wall and / or the outer wall has a catalyst or is made of a catalytic material. Which region of the heating device preferably has the catalytic material results from the respective preferred operation of the previously discussed preferred embodiment

Wirbelschichtreaktors . Fluidized bed reactor.

Eine besonders einfache und kostengünstige Ausgestaltung des Wirbelschichtreaktors wird erreicht, wenn die Heizeinrichtung eine Mehrzahl von Hohlräumen aufweisende Rohre umfasst. Diese können gut in der Wirbelschicht verteilt und kostengünstig porös bzw. mit porösen Abschnitten gefertigt werden. A particularly simple and inexpensive embodiment of the fluidized-bed reactor is achieved if the heating device comprises a plurality of tubes having cavities. These can be well distributed in the fluidized bed and inexpensively porous or made with porous sections.

Im Falle einer Doppelwand ist aus den genannten Gründen vorgesehen, dass diese jeweils von einem inneren Rohr und einem konzentrischen äußeren Rohr gebildet wird. Es besteht dann vorzugsweise eine Vielzahl von Gruppen von wenigstens zwei Rohren, von denen ein Rohr ein inneres und ein anderes Rohr ein konzentrisches äußeres Rohr ist. Eines der beiden Rohre ist dann porös oder weist wenigstens einen porösenIn the case of a double wall is provided for the reasons mentioned that each of these is formed by an inner tube and a concentric outer tube. It then preferably consists of a plurality of groups of at least two tubes, of which one tube is an inner tube and another tube is a concentric outer tube. One of the two tubes is then porous or has at least one porous

Abschnitt auf. Es kann aber auch jedes Rohr porös sein oder wenigstens einen porösen Abschnitt aufweisen. Wobei nicht jeder poröse Abschnitt auch elektrisch beheizt sein muss . Zur Umsetzung von Teeren eines Pyrolysegases oder Section on. However, it is also possible for each tube to be porous or to have at least one porous section. Whereby not every porous section has to be electrically heated. For the reaction of tars of a pyrolysis gas or

Synthesegases in der Heizeinrichtung kann dem entsprechenden Gas ein katalytisch wirkendes Filterhilfsmittel zugesetzt werden, bevor es dem Hohlraum zugeführt wird. Das  Synthesis gas in the heater can be added to the corresponding gas, a catalytic filter aid before it is supplied to the cavity. The

Filterhilfsmittel wird dann an einem porösen Abschnitt der Heizeinrichtung wieder abgeschieden und kann bedarfsweise erneut verwendet werden. Filter aid is then redeposited at a porous portion of the heater and may be reused as needed.

Um dafür zu sorgen, dass das verwendete Gas in der To ensure that the gas used in the

gewünschten Weise durch den dafür vorgesehenen Hohlraum, Zwischenraum und/oder porösen Abschnitt der Heizeinrichtung strömt, kann dem Hohlraum und/oder dem Zwischenraum der Heizeinrichtung ein, vorzugsweise pulsierender, Druckwechsel aufgeprägt werden. Der Druckwechsel sorgt für die treibende Druckdifferenz der Gasströmung und ist vorzugsweise so groß, dass sich die Strömungsrichtung des Gases in dem porösendesired manner through the designated cavity, space and / or porous portion of the heater flows, the cavity and / or the gap of the heater, a preferably pulsating, pressure change can be impressed. The pressure change provides for the driving pressure difference of the gas flow and is preferably so large that the flow direction of the gas in the porous

Abschnitt beim Druckwechsel jeweils umkehrt. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn einerseits Gas aus dem Wirbelschichtreaktor, bei dem es sich um teerhaltiges Reversed section when changing pressure. This is particularly useful when on the one hand gas from the Fluidised bed reactor, which is tarry

Pyrolysegas oder teerhaltiges Synthesegas handeln kann, in die Heizeinrichtung eingesogen, anschließend aber nicht abgezogen, sondern in den Wirbelschichtreaktor zurück geleitet werden soll. Pyrolysis gas or tar-containing synthesis gas can act, sucked into the heater, but then not withdrawn, but should be directed back into the fluidized bed reactor.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Wirbelschichtreaktor mit einer elektrischen Heizung According to a preferred embodiment of the invention is the fluidized bed reactor with an electric heater

ausgerüstet, die gasdurchlässige Rohre umfasst, in die equipped, which includes gas-permeable pipes in the

Sauerstoff je nach Bedarf eingespeist werden kann, ohne die Asche in der Wirbelschicht aufzuschmelzen. Oxygen can be fed as needed without melting the ash in the fluidized bed.

Die Erfindung ist geeignet, alle Arten von Wirbelschichten in Wirbelschichtreaktoren zu beheizen, insbesondere The invention is suitable for heating all types of fluidized beds in fluidized-bed reactors, in particular

zirkulierende Wirbelschichten und stationäre Wirbelschichten mit und ohne inertem Bettmaterial. Auch die Beheizung von Gasräumen mit Kokspartikeln ist mit dieser Vorrichtung möglich. Diese Gasräume können sich über einer stationären Wirbelschicht befinden und durch Loch- oder Düsenböden unterteilt (kaskadiert) sein, so dass sich reaktionstechnisch eine Rührkesselkaskade ausbildet . circulating fluidized beds and stationary fluidized beds with and without inert bed material. The heating of gas spaces with coke particles is possible with this device. These gas chambers can be located above a stationary fluidized bed and can be subdivided (cascaded) through perforated or nozzle bottoms, so that a stirred tank cascade forms in terms of reaction technology.

Dementsprechend kann es sich bei dem Wirbelschichtreaktor alternativ oder zusätzlich um einen Pyrolysereaktor zur Pyrolyse von festen Brennstoffen, insbesondere Biomasse, handeln. Es kann sich auch um einen Wirbelschichtreaktor im Sinne eines Synthesegasreaktors zur Herstellung von Accordingly, the fluidized-bed reactor may alternatively or additionally be a pyrolysis reactor for the pyrolysis of solid fuels, in particular biomass. It may also be a fluidized bed reactor in the sense of a synthesis gas reactor for the production of

Synthesegas aus einem festen Brennstoff, wie etwa Biomasse, und zwar vorzugsweise aus dem Pyrolysegas eines Synthesis gas from a solid fuel, such as biomass, preferably from the pyrolysis of a

Pyrolysereaktors der genannten Art handeln. Es kann sich aber auch um einen bedarfsweise eine Mehrzahl von Wirbelschichten aufweisenden Gesamtreaktor zur Pyrolyse und Dampfreformierung handeln. Der Wirbelschichtreaktor umfasst dann sowohl einen Pyrolysereaktor als einen Reaktorteil als auch einen Pyrolysis of the type mentioned act. However, it may also be a need for a plurality of fluidized beds having total reactor for pyrolysis and steam reforming act. The fluidized-bed reactor then comprises both a pyrolysis reactor and a reactor part as well as a

Synthesegasreaktor als einen anderen Reaktorteil. Unter "im Wesentlichen feste Brennstoffe" im Sinne der Synthesis gas reactor as another part of the reactor. Under "essentially solid fuels" in the sense of

Erfindung werden Brennstoffe verstanden, die bei Invention are understood to mean fuels that are at

Normalbedingungen ganz oder teilweise in festem Normal conditions wholly or partly in solid

Aggregatzustand vorliegen. Vorzugsweise wird Biomasse als Brennstoff eingesetzt. Physical state present. Preferably biomass is used as fuel.

Die elektrische Heizung weist gasdurchlässige Hohlkörper, beispielsweise aus porösen gesinterten elektrisch leitfähigen Rohren auf. Damit die Temperaturdifferenz zwischen den Rohren und den Kokspartikeln der Wirbelschicht in Grenzen bleibt, wird vorzugsweise eine große Anzahl dieser Rohre in der Wirbelschicht angeordnet. Die Rohre können auch aus einem Verbund eines bedarfsweise perforierten Metallrohres mit einem porösen Rohr bestehen, wobei die Joulsche Wärme im Metallrohr erzeugt wird. Die Beheizung der Wirbelschicht kann beispielsweise mit Joulscher Wärme durch Anlegen einer elektrischen Spannung an den Enden der Rohre und/oder durch Zuführung von Sauerstoff und Durchströmen der porösen Rohre erfolgen. Bevorzugt ist es, wenn das metallische Rohr oder die metallischen Rohre der Heizeinrichtung als Heizwiderstand der Heizeinrichtung dienen. Es wäre jedoch auch eine The electric heater has gas-permeable hollow bodies, for example of porous sintered electrically conductive tubes. So that the temperature difference between the tubes and the coke particles of the fluidized bed remains limited, a large number of these tubes is preferably arranged in the fluidized bed. The tubes can also consist of a composite of a perforated metal tube as required with a porous tube, wherein the Joule heat is generated in the metal tube. The heating of the fluidized bed can be done, for example, with Joule heat by applying an electrical voltage to the ends of the tubes and / or by supplying oxygen and flowing through the porous tubes. It is preferred if the metallic tube or the metallic tubes of the heating device serve as a heating resistor of the heating device. But it would be one too

induktive Erwärmung der Rohre denkbar. inductive heating of the pipes conceivable.

Im Folgenden wird der Einfachheit halber teilweise lediglich von Rohren gesprochen, da die Heizeinrichtung aus In the following, the sake of simplicity is sometimes only spoken of tubes, as the heater off

Kostengründen vorzugsweise eine Vielzahl Rohre aufweist. Auch wenn dies nicht stets erwähnt wird, ist die Ausgestaltung der Heizeinrichtung umfassend eine Vielzahl von Rohren nicht zwingend. Es können auch andere Strukturen zur Anwendung kommen. Cost reasons, preferably having a plurality of tubes. Although not always mentioned, the configuration of the heater including a plurality of pipes is not mandatory. Other structures may be used.

Für den Betrieb mit Sauerstoff weist vorzugsweise mindestens ein Rohrende einen Gasanschluss auf. Der Sauerstoff führt zur Oxidation oder Teiloxidation der in der Wirbelschicht enthaltenen Gase. Mit Sauerstoff ist vorzugsweise technisch reiner Sauerstoff gemeint. Da diese Reaktion mit Sauerstoff in den Poren der äußeren Rohrschicht oder an der Grenzschicht unmittelbar am Rohr ablaufen kann, wird nicht der in der Wirbelschicht enthaltene Koks durch Sauerstoff oxidiert, sondern das Rohr erhitzt, das seine Wärme durch Strahlung, Leitung und Konvektion an die Wirbelschicht abgibt. Da die Kokspartikel in der Wirbelschicht, beispielsweise durch eine endotherme Reaktion, vergast werden, sind die Kokspartikel in der Regel kälter als die Rohre und/oder die Wirbelschicht . For operation with oxygen, preferably at least one pipe end has a gas connection. The oxygen leads to oxidation or partial oxidation of the gases contained in the fluidized bed. By oxygen is preferably meant technically pure oxygen. Since this reaction can proceed with oxygen in the pores of the outer tube layer or at the boundary layer directly on the tube, the coke contained in the fluidized bed is not oxidized by oxygen, but the tube is heated, which transfers its heat by radiation, conduction and convection to the fluidized bed emits. Since the coke particles are gasified in the fluidized bed, for example by an endothermic reaction, the coke particles are usually colder than the tubes and / or the fluidized bed.

Beim Betrieb der Heizeinrichtung kann die Strömungsrichtung des beteiligten Gases oder der beteiligten Gase durch die Druckdifferenz zwischen dem Hohlraum und der Wirbelschicht oder die Druckdifferenzen zwischen dem Hohlraum und dem Zwischenraum einerseits und der Wirbelschicht andererseits vorgegeben werden. Durch Anlegen eines entsprechenden During operation of the heating device, the direction of flow of the gas or of the gases involved can be predetermined by the pressure difference between the cavity and the fluidized bed or the pressure differences between the cavity and the intermediate space on the one hand and the fluidized bed on the other hand. By creating an appropriate

Differenzdrucks strömt dann Gas aus dem Wirbelschichtreaktor in das Rohr und wird dann von dem Sauerstoff des dem Hohlraum des Rohrs über einen entsprechenden Anschluss zugeführten, sauerstoffhaltigen Gases an der Rohrinnenwand oxidiert. Differential pressure then flows gas from the fluidized bed reactor into the tube and is then oxidized by the oxygen of the cavity of the tube via a corresponding port supplied, oxygen-containing gas at the tube inner wall.

Bedarfsweise weist jedes Rohr zwei Anschlüsse auf, einen für die Zufuhr von Sauerstoff und einen für die Ableitung der oxidierten Gase. Für diesen Fall ist auch Luft als If necessary, each pipe has two connections, one for the supply of oxygen and one for the discharge of the oxidized gases. For this case is also air as

sauerstoffhaltiges Gas gut geeignet, weil das Synthesegas aufgrund der Abführung der oxidierten Gase nicht mit Stickstoff verdünnt wird. Dieses Verfahren ist vorteilhaft in Wirbelschichten mit inertem Bettmaterial, weil das inerte Bettmaterial dann eine entstehende Feinstaubschicht im Sinne eines Filterkuchens sofort durch Abreiben wieder entfernen würde . oxygen-containing gas well because the synthesis gas due to the discharge of the oxidized gases not with Nitrogen is diluted. This method is advantageous in fluidized beds with inert bed material, because the inert bed material would then remove a resulting fine dust layer in the sense of a filter cake immediately by rubbing again.

Mit der Heizeinrichtung kann bei entsprechender Ausgestaltung der Wirbelschichtreaktor bedarfsweise mit Strom, mit With the heater can, if necessary, with the appropriate design of the fluidized bed reactor with power, with

Sauerstoff oder beidem parallel geheizt werden. Oxygen or both are heated in parallel.

Beim elektrischen Betrieb kann das wenigstens eine poröse Rohr auch zur katalytischen Reduzierung von Teeren genutzt werden. Teerhaltiges Gas kann beispielsweise in einem vorgelagerten Prozess der Synthesegaserzeugung, wie der Pyrolyse, entstehen. Eine Vorstufe, die Pyrolysegas erzeugt, ist in DE 198 07 988 AI und in DE 10 2008 032 166 AI In electrical operation, the at least one porous tube can also be used for the catalytic reduction of tars. Tar-containing gas can be produced, for example, in an upstream process of synthesis gas production, such as pyrolysis. A precursor which produces pyrolysis gas is described in DE 198 07 988 A1 and in DE 10 2008 032 166 A1

beschrieben. Leitet man entstaubtes Pyrolysegas durch die porösen Rohre, wird aufgrund der höheren Temperatur in diesen Rohren bereits ein großer Teil der Teere gecrackt. Bei described. If dedusted pyrolysis gas is passed through the porous pipes, a large portion of the tars is already cracked due to the higher temperature in these pipes. at

Verwendung von Biomasse als Einsatzstoff darf die Temperatur der Rohre je nach Art der Biomasse eine Temperatur von 700 °C bis 1200°C aber nicht überschreiten. Für Depending on the type of biomass, however, the temperature of the pipes may not exceed 700 ° C to 1200 ° C if biomass is used as feedstock. For

temperaturempfindliche Biomassen ist daher eine Vorrichtung vorteilhaft, bei der das stromleitende, d.h. das beheizte, Rohr konzentrisch von einem weiteren porösen Rohr umgeben ist. Das äußere poröse Rohr wirkt dann wie ein temperature-sensitive biomasses, therefore, a device is advantageous in which the current-conducting, i. the heated, tube is concentrically surrounded by another porous tube. The outer porous tube then acts like a

Wärmewiderstand. Die Wirkung kann noch erhöht werden, wenn zwischen den Rohren ein kleiner Spalt verbleibt. Dadurch kann das Innenrohr sehr heiß werden, ohne dass es zu Anbackungen von Asche am äußeren Rohr kommt. Das jeweils äußere Rohr muss nicht beheizt und damit nicht elektrisch leitend sein. Die Rohre können also aus Keramik bestehen, und beispielsweise in Form von Hülsen ausgebildet sein, die über das jeweils innere Rohr geschoben sind. Thermal resistance. The effect can be further increased if a small gap remains between the tubes. As a result, the inner tube can be very hot, without causing caking of ash on the outer tube. The respective outer tube does not have to be heated and therefore not be electrically conductive. The tubes can therefore consist of ceramic, and for example in Form of sleeves may be formed, which are pushed over the respective inner tube.

Wegen seiner hohen Temperaturfestigkeit in reduzierender Atmosphäre ist für das Innenrohr Siliciumcarbid besonders geeignet. Auch die Ausrüstung mit einem teerspaltenden Because of its high temperature resistance in a reducing atmosphere, silicon carbide is particularly suitable for the inner tube. Also the equipment with a teerspaltenden

Katalysator ist hilfreich. Geeignet sind beispielsweise nickelbasierte Katalysatoren der Gruppe VIII des Catalyst is helpful. For example, nickel-based Group VIII catalysts are suitable

Periodensystems, die zugleich auch Ammoniak zerstören. Periodic table, which also destroy ammonia at the same time.

Innenrohre der geschilderten Art sind beispielsweise in DEInner tubes of the type described are, for example, in DE

101 09 983 AI beschrieben. Auch die Dotierung nickelbasierter Katalysatoren mit MgO, Zr0₂ oder Zr0₂-Al₂0₃ ist vorteilhaft. 101 09 983 AI described. The doping of nickel-based catalysts with MgO, Zr0 ₂ or Zr0 ₂ -Al ₂ 0 ₃ is also advantageous.

Wird der Heizeinrichtung Pyrolysegas zugeführt, etwa um den darin enthaltenen Teer umzusetzen, kann es zweckmäßig sein, das Pyrolysegas in an sich bekannter Weise vorher grob zu entschwefeln, beispielsweise wird dazu Calciumoxid (CaO) bei 500°C bis 700°C verwendet. Aufgrund der Entschweflung kann die Temperatur des Innenrohres abgesenkt werden. Calciumoxid ist auch als Filterhilfsmittel (Precoat) für das Innenrohr geeignet, um Staubreste aus dem Pyrolysegas aufzunehmen. Das Filterhilfsmittel wird vorzugsweise periodisch durch Anlegen eines Unterdrucks und/oder Überdrucks entfernt. Dieses If the heater pyrolysis gas supplied, as to implement the tar contained therein, it may be appropriate to previously coarsely desulfurize the pyrolysis gas in a conventional manner, for example, calcium oxide (CaO) is used at 500 ° C to 700 ° C. Due to the desulfurization, the temperature of the inner tube can be lowered. Calcium oxide is also suitable as a filter aid (precoat) for the inner tube to absorb dust residues from the pyrolysis gas. The filter aid is preferably removed periodically by applying a negative pressure and / or overpressure. This

Prozedere ist vom Betrieb von Kerzenfiltern bekannt. Dabei ist es günstig, wenn die Innenrohre in verschiedene Gruppen mit eigenem Gasanschluss unterteilt sind. Damit wird ein quasi kontinuierlicher Betrieb ermöglicht, weil immer nur einzelne Rohre entsprechenden Druckstößen zu Procedure is known from the operation of candle filters. It is advantageous if the inner tubes are divided into different groups with their own gas connection. This allows a quasi-continuous operation, because always only individual pipes corresponding pressure surges

Reinigungszwecken ausgesetzt sind. Cleaning are exposed.

Weil Calciumoxid die Teerspaltung unterstützt, kann es anstelle oder in Ergänzung zu einer Katalysatorbeschichtung der Innenrohre eingesetzt werden. Calciumoxid kann auch bei höheren Temperaturen Chlor und Schwefel binden. Da Chloride und Sulfide aber einen Schmelzpunkt von 750 °C beziehungsweise 772°C haben, kann bei den meisten Biomassearten nicht auf die oben genannte Grobentschwefelung verzichtet werden. AlsBecause calcium oxide promotes tar splitting, it can be used instead of or in addition to a catalyst coating the inner tubes are used. Calcium oxide can bind chlorine and sulfur even at higher temperatures. However, since chlorides and sulfides have a melting point of 750 ° C and 772 ° C respectively, most of the types of biomass can not dispense with the abovementioned coarse desulphurisation. When

Filterhilfsmittel sind auch andere Stoffe, wie beispielsweise Olivine geeignet, die anstelle oder zusammen mit Calciumoxid verwendet werden können. Wenn Pyrolysegas aus einer dem Wirbelschichtreaktor Filter aids are also other substances, such as olivines suitable, which can be used instead of or together with calcium oxide. When pyrolysis gas from a fluidized bed reactor

vorgeschalteten Pyrolyse vollständig oder jedenfalls upstream pyrolysis completely or at least

teilweise durch die Hohlkörper der Heizungseinrichtung geleitet werden soll, kann unter Umständen nicht genügend Wirbelgas zur Verfügung stehen. Wenn beispielsweise der für die Reformierung benötigte Wasserdampf und etwaige may be partially passed through the hollow body of the heating device, under certain circumstances, not enough fluidizing gas may be available. If, for example, the water vapor required for the reforming and any

zusätzliche Gase die benötigte Wirbelgasmenge unterschreiten, kann ein Teil des im Wirbelschichtreaktor erzeugten Gases (z.B. Synthesegas) im Kreis geführt, d.h. am Kopf des For example, if additional gases are less than the amount of fluid needed, part of the gas (e.g., synthesis gas) produced in the fluidized bed reactor may be recirculated, i. at the head of the

Wirbelschichtreaktors abgezogen und dem Boden desselben wieder zugeführt werden. In diesem Fall ist ein sich konisch verengender Düsenboden bevorzugt, durch den das Wirbelgas und das Kreislaufgas geleitet werden. Withdrawn fluidized bed reactor and fed back to the bottom thereof. In this case, a conically narrowing nozzle bottom is preferred, through which the fluidizing gas and the circulating gas are passed.

Die Rohre können auch in Gruppen so angeordnet werden, dass nur ein Teil der Rohre dem katalytischen Cracken von The tubes may also be arranged in groups such that only a portion of the tubes are capable of catalytic cracking

teerhaltigen Gasen dient und eine andere Rohrgruppe mit Sauerstoff beheizt wird. Das kann in der gleichen tar-containing gases is used and another group of tubes is heated with oxygen. That can be in the same

Wirbelschicht geschehen, aber auch in vor- oder Fluidized bed happen, but also in forward or

nachgelagerten Wirbelschichten des Prozesses. Auch andere Kombinationen verschieden ausgebildeter und/oder betriebener Rohrgruppen sind denkbar Wenn die Rohre mit einem Katalysator zur Teerspaltung ausgerüstet sind, ist es vorteilhaft, den Innenraum der Rohre mit pulsierenden Druckwechseln von 0,1 Hz bis 10.000 Hz, vorzugsweise zwischen 5 und 500 Hz, zu beaufschlagen. Die Druckwechsel fördern den Stoffaustausch in den porösen downstream fluidized beds of the process. Other combinations of differently designed and / or operated pipe groups are conceivable If the tubes are equipped with a catalyst for tar splitting, it is advantageous to pressurize the interior of the tubes with pulsating pressure changes of 0.1 Hz to 10,000 Hz, preferably between 5 and 500 Hz. The pressure changes promote the mass transfer in the porous

Rohren. Sie können auch, je nach Amplitude, für kurze Zeit das Produktgas zur katalytischen Umsetzung in die Poren saugen. Diese Druckwechsel können in an sich bekannter Weise durch Membranschwingungen erzeugt werden.  Pipes. You can also suck, depending on the amplitude, for a short time, the product gas for catalytic conversion into the pores. These pressure changes can be generated in a conventional manner by membrane vibrations.

Die Erfindung ermöglicht die wahlweise Beheizung mit Strom und/oder Sauerstoff je nach zeitlichem und regionalem The invention allows the optional heating with electricity and / or oxygen depending on temporal and regional

Angebot. Das macht es möglich, die nicht verwertbaren regionalen Stromerzeugungsspitzen aus Wind- oder Offer. This makes it possible for the non-exploitable regional power generation peaks from wind or

Photovoltaikstrom zu nutzen und bei kleiner und mittlerer Erzeugung aus diesen Quellen den Sauerstoff aus den Photovoltaic current to use and in small and medium generation from these sources, the oxygen from the

Elektrolyseuren zu nutzen. To use electrolyzers.

Eine vorteilhafte Nutzung der Erfindung besteht darin, Teere im Wirbelschichtreaktor zu cracken oder ein Pyrolysegas, etwa einer vorgelagerten Vergasungsstufe, in der elektrischen Heizeinrichtung zu cracken, ohne dass es dafür eines An advantageous use of the invention is to crack tars in the fluidized bed reactor or to crack a pyrolysis gas, such as an upstream gasification stage in the electric heater, without it for one

aufwendigen verlustbehafteten zusätzlichen Prozesses bedarf . Nachfolgend wird die Erfindung anhand von einer lediglichelaborate lossy additional process is required. The invention is based on a merely

Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Exemplary embodiments illustrative drawing explained in more detail. In the drawing shows

Fig. 1 einen Wirbelschichtreaktor mit stationärer Fig. 1 a fluidized bed reactor with stationary

Wirbelschicht und erfindungsgemäßer Heizung, Fig. 2 den Querschnitt einer rohrförmigen Heizung gemäß Fig. 1, Fluidized bed and heating according to the invention, 2 shows the cross section of a tubular heater according to FIG. 1,

Fig. 3 den Querschnitt einer rohrförmigen Heizung als Fig. 3 shows the cross section of a tubular heater as

Werkstoffverbünd gemäß Fig. 1,  Werkstoffverbünd shown in FIG. 1,

Fig. 4 einen Wirbelschichtreaktor mit mehreren 4 shows a fluidized bed reactor with several

Wirbelschichten und einer Heizeinrichtung zum Zerstören von Teeren,  Fluidized beds and a heater for destroying tars,

Fig. 5 einen Querschnitt eines Heizrohres zum Zerstören von Fig. 5 shows a cross section of a heating tube for destroying

Teeren und  Tars and

Fig. 6 einen Längsschnitt von Fig. 5. 6 is a longitudinal section of Fig. 5th

Fig. 1 zeigt einen Wirbelschichtreaktor 5 mit stationärer Wirbelschicht 6 mit einem oberen Ende 7 und einem durch den Düsenboden 11 begrenzten unteren Ende. Das 1 shows a fluidized-bed reactor 5 with stationary fluidized bed 6 with an upper end 7 and a lower end bounded by the nozzle bottom 11. The

Wirbelschichtgehäuse 10 weist am unteren Ende einen Gasraum 9 zur Verteilung des eingespeisten Wirbelgases 13 auf. Über der Fluidized bed housing 10 has at the lower end a gas space 9 for distributing the injected fluidizing gas 13. Above the

Wirbelschicht 6 befindet sich ein Freiraum 8, aus dem dasFluidized bed 6 is a free space 8, from which the

Produktgas 14 abgeleitet wird. Je nach Betriebsweise kann es sich um ein Pyrolysegas oder ein Synthesegas handeln. Product gas 14 is derived. Depending on the mode of operation, it may be a pyrolysis gas or a synthesis gas.

Biomasse 12a wird durch eine hier nicht dargestellte  Biomass 12a is represented by a not shown here

Fördereinrichtung in den Wirbelschichtreaktor eingebracht.Conveyor introduced into the fluidized bed reactor.

Wirbelschichtreaktoren sind üblicherweise mit feuerfestemFluidized bed reactors are usually refractory

Zement ausgekleidet. Cement lined.

Um die endotherme Reaktion zu Synthesegas zu ermöglichen, wird der Wirbelschichtreaktor durch eine Heizeinr chtung 29 umfassend eine Vielzahl von gasdurchlässigen einen Hohlraum 30 bildenden Rohren 1 beheizt. Die Rohre 1 selbst sind für eine elektrische Widerstandsheizung geeignet oder aus einem elektrisch leitenden Rohr lb im Verbund mit einem weiteren Rohr la, beispielsweise aus einem keramischen Rohr, gebildet. Die Rohre bilden poröse Abschnitte 31 der Heizeinrichtung 29. In order to enable the endothermic reaction to synthesis gas, the fluidized bed reactor by a Heizeinr rectifier 29 comprising a plurality of gas-permeable a cavity 30 forming tubes 1 is heated. The tubes 1 themselves are for an electrical resistance heating suitable or from an electrically conductive tube lb in combination with another tube la, for example, formed from a ceramic tube. The tubes form porous sections 31 of the heater 29.

Gemäß Fig. 3 ist zwischen den beiden Rohren ein According to Fig. 3 is a between the two tubes

Abstandshalter 27 angeordnet, damit ein eingebrachtes Gas, das durch die Löcher des perforierten Rohres lb strömt, sich besser verteilen kann. Die Rohre 1 haben einen Anschluss 3 und am Ende einen Verschluss 4. Die Wirbelschicht 6 kann man durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Enden der Rohre 1 und/oder durch Zuführung von Sauerstoff 15a beheizen. Spacer 27 is arranged so that a gas introduced, which flows through the holes of the perforated tube lb, can spread better. The tubes 1 have a connection 3 and at the end a closure 4. The fluidized bed 6 can be heated by applying an electrical voltage to the ends of the tubes 1 and / or by supplying oxygen 15a.

Bei der Zuführung von Sauerstoff wird das in der In the supply of oxygen in the

Wirbelschicht befindliche Gas zum Teil oxidiert, um damit den Wärmebedarf zu decken. Die Oxidation findet in der porösen Schicht oder unmittelbar an der Grenzschicht der Rohre 1 statt . Die Kokspartikel glühen durch den Sauerstoff nicht auf, weil er verbraucht ist, ehe er die Kokspartikel Partially oxidized gas in order to cover the heat demand. The oxidation takes place in the porous layer or directly at the boundary layer of the tubes 1. The coke particles do not glow by the oxygen because it is consumed before it releases the coke particles

erreicht. Die Wärme wird durch Strahlung, Leitung und reached. The heat is transmitted by radiation, conduction and

Konvention von den Rohren 1 auf die Wirbelschicht 6 Convention of the tubes 1 on the fluidized bed 6

übertragen. Die Oberfläche der Rohre und die Güte der transfer. The surface of the tubes and the quality of the

Wärmeübertragung bestimmt die Temperaturdifferenz zwischen den Rohren und dem Wirbelbett, das aus Koks und inertem Heat transfer determines the temperature difference between the tubes and the fluidized bed, which consists of coke and inert

Bettmaterial bestehen kann. Bedding material can exist.

In einer Wirbelschicht mit inertem Bettmaterial, wie Sand, ist die Wärmeübertragung besser als in einer Koks- und In a fluid bed with inert bed material, such as sand, the heat transfer is better than in a coke and

Aschewolke. Die Wirbelschicht 6 kann mit Strom allein, Ash cloud. The fluidized bed 6 can be powered by electricity alone,

Sauerstoff allein oder mit beiden Verfahren gleichzeitig beheizt werden. Fig. 4 zeigt einen Wirbelschichtreaktor 5 mit mehreren Oxygen alone or heated with both methods simultaneously. Fig. 4 shows a fluidized bed reactor 5 with several

Wirbelschichten übereinander, die in einem gemeinsamen Fluidized beds on top of each other, in a common

Gehäuse 10 angeordnet sind. Im unteren Teil befindet sich eine stationäre Wirbelschicht 6 mit inertem Bettmaterial, in die Koks aus einem vorgelagerten Prozess eingebracht wird, beispielweise aus einem Pyrolysereaktor. Der Koks wird in der Wirbelschicht fein gemahlen und durch eine elektrische Housing 10 are arranged. In the lower part is a stationary fluidized bed 6 with inert bed material, is introduced into the coke from an upstream process, for example, from a pyrolysis reactor. The coke is finely ground in the fluidized bed and by an electric

Beheizung der Rohre 1 teilweise zu Pyrolysegas oder Heating the tubes 1 partly to pyrolysis gas or

Synthesegas umgesetzt. Der verbliebene Koks steigt mit dem Gas nach oben. Im oberen Teil des Gehäuses 10 befinden sich zwei Wirbelschichten 28, die durch Lochböden 23, 24 und 25 begrenzt werden. Die Wirbelschichten bestehen aus nicht umgesetzten Koks- und Aschepartikeln. Die Lochböden sollen eine Rückströmung von Gas und Partikeln vermeiden und damit eine Pfropfenströmung oder das Strömungsbild einer Synthesis gas implemented. The remaining coke rises with the gas upwards. In the upper part of the housing 10 there are two fluidized beds 28 which are bounded by perforated plates 23, 24 and 25. The fluidized beds consist of unreacted coke and ash particles. The hole bottoms are to avoid a backflow of gas and particles and thus a plug flow or the flow pattern of a

Rührkesselkaskade ausbilden. Train stirred tank cascade.

Eine solche Strömung ist besonders geeignet, die noch im Gas vorhandenen Teere an und in den Rohren 1 katalytisch zu cracken und den Teergehalt des Synthesegases 14 am Ausgang zu minimieren. Die katalytische Wirkung kann verstärkt werden, wenn an der Zuleitung des Sauerstoffs 15a mit einer Membran oder einem Kolben eine Pulsation 10 bis 500 Herz (Hz) erzeugt wird. Dieser obere Teil des Wirbelschichtreaktors 10 kann entweder mit Strom allein, mit Sauerstoff 15a allein oder mit beiden gleichzeitig betrieben werden. Sauerstoff 15a wird dem gasdichten Anschluss 3 über den Zwischenboden 26 zugeführt. Such a flow is particularly suitable for catalytically cracking the tars still present in the gas on and in the tubes 1 and for minimizing the tar content of the synthesis gas 14 at the outlet. The catalytic effect can be enhanced if at the supply of oxygen 15a with a membrane or a piston, a pulsation of 10 to 500 Herz (Hz) is generated. This upper part of the fluidized-bed reactor 10 can be operated either with electricity alone, with oxygen 15a alone or with both at the same time. Oxygen 15a is supplied to the gas-tight connection 3 via the intermediate bottom 26.

Der untere Teil der Fig. 4 zeigt eine elektrische Heizung 1 mit einer Doppelwand 33 umfassend eine innere Wand 1 in Form von dem elektrisch leitenden und beheizten Rohr 1 und eine äußere Wand in Form von einem nicht elektrisch leitenden Rohr 2, das das elektrisch leitende Rohr 1 umgibt. Das Rohr 2 kann beispielweise aus kurzen Keramikhülsen bestehen, die The lower part of Fig. 4 shows an electric heater 1 with a double wall 33 comprising an inner wall 1 in the form of the electrically conductive and heated tube 1 and an outer wall in the form of a non-electrically conductive tube 2, which surrounds the electrically conductive tube 1. The tube 2 may for example consist of short ceramic sleeves, the

übereinander angeordnet sind und durch eine Feder are arranged one above the other and by a spring

zusammengepresst werden. Zwischen den Rohren 1 und 2 wird durch einen Abstandshalter 27 ein Zwischenraum 34 in Form eines Ringraums gebildet. Bei dieser Anordnung wird bei Anlegen einer elektrischen Spannung an den Enden des Rohres 1 dieses Rohr 1 heißer als das Rohr 2 , das durch eine gute Wärmeübertragung in der Wirbelschicht 6 gekühlt wird. be pressed together. Between the tubes 1 and 2, a gap 34 is formed by a spacer 27 in the form of an annular space. In this arrangement, when an electrical voltage is applied to the ends of the tube 1, this tube 1 becomes hotter than the tube 2, which is cooled by good heat transfer in the fluidized bed 6.

Diese Doppelrohranordnung ist besonders geeignet zur This double tube arrangement is particularly suitable for

thermisch katalytischen Zerstörung von Teeren. Das thermally catalytic destruction of tars. The

teerhaltige Pyrolysegas 15b aus einem Vorprozess wird in den aus den Platten 16 und 17 gebildeten Hohlraum eingeleitet und den Rohren zugeführt . Durch den Verschluss 4 am Ende der Rohre 1 wird das Pyrolysegas gezwungen, durch die porösen Rohre 1 und 2 zu strömen. Zur Unterstützung der Teerspaltung können beide Rohre katalytisch beschichtet sein. Falls das Pyrolysegas 15b nicht ganz staubfrei ist, empfiehlt es sich, die Anordnung wie einen Kerzenfilter zu betreiben, bei dem durch kurzzeitige Umkehr des Druckgefälles der Staub von den Rohren entfernt wird und in diesem Fall in den als Hohlkörper ausgebildeten Düsenboden fällt. Der Staub wird durch eine von einem Gas 21 betriebene pneumatische Rüttelverrichtung 20 an die tiefste Stelle der Platte 17 befördert. Von hier wird der Staub durch eine Schleuseneinrichtung 22 aus dem Prozess entfernt. Um den Betrieb möglichst wenig durch das Abreinigen zu stören, sollte der Hohlraum zwischen den Platten 16 und 17 segmentiert sein und mit mehreren Anschlüssen zur Einspeisung von Pyrolysegas 15b versehen sein. Vorteilhaft ist auch der Einsatz eines Filterhilfsmittels (Precoat) wie Calciumoxid, das auch allein eine gute Teerspaltung bewirkt . Calciumoxid kann dem Pyrolysegas 15b beigegeben werden. Dieses Tar-containing pyrolysis gas 15b from a pre-process is introduced into the cavity formed by the plates 16 and 17 and fed to the tubes. By the closure 4 at the end of the tubes 1, the pyrolysis gas is forced to flow through the porous tubes 1 and 2. To promote tar splitting, both tubes can be catalytically coated. If the pyrolysis gas 15b is not completely dust-free, it is advisable to operate the arrangement as a candle filter, in which the dust is removed from the tubes by a short-term reversal of the pressure gradient and in this case falls into the nozzle bottom designed as a hollow body. The dust is conveyed to the lowest point of the plate 17 by a pneumatic vibrator 20 operated by a gas 21. From here, the dust is removed by a lock device 22 from the process. In order to disturb the operation as little as possible by the cleaning, the cavity should be segmented between the plates 16 and 17 and be provided with a plurality of terminals for feeding pyrolysis gas 15b. Also advantageous is the use of a filter aid (precoat) such as calcium oxide, which also causes good tar splitting alone. calcium oxide can be added to the pyrolysis gas 15b. This

Hilfsmittel verhindert auch Anbackungen von geschmolzener Asche. Die einzelnen Düsen 18 müssen bei dieser Anordnung durch die beiden Platten 16 und 17 geführt werden. Die Düsen 18 sind üblicherweise mit Rücklaufsperren 19 versehen. Aids also prevent caking of molten ash. The individual nozzles 18 must be guided by the two plates 16 and 17 in this arrangement. The nozzles 18 are usually provided with backstops 19.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1 Heizrohr 1 heating tube

la Heizrohr, stromtragend la heating pipe, current carrying

lb Heizrohr, nicht stromtragend lb heating pipe, not current carrying

2 Wärmewiderstandsrohr  2 thermal resistance tube

3 Anschluss  3 connection

4 Verschlussstopfen  4 sealing plugs

5 Wirbelschichtreaktor  5 fluidized bed reactor

6 Wirbelschicht  6 fluidized bed

7 oberes Ende der Wirbelschicht  7 upper end of the fluidized bed

8 Freiraum über der Wirbelschicht (Freeboard) 8 free space above the fluidized bed (Freeboard)

9 Gasraum zur Verteilung des Wirbelgases9 gas space for distribution of the fluidizing gas

10 Wirbelschichtgehäuse 10 fluidized bed housing

11 Düsenboden  11 nozzle bottom

12a Biomasse  12a biomass

12b Koks aus der teilumgesetzten Biomasse 12b Coke from the partially converted biomass

13 Wirbelgas 13 fluidizing gas

14 Synthesegas  14 synthesis gas

15a Sauerstoff  15a oxygen

15b Pyrolysegas  15b pyrolysis gas

16 obere Platte des Düsenbodens  16 upper plate of the nozzle bottom

17 untere Platte des Düsenbodens  17 bottom plate of the nozzle bottom

18 Düsenrohr  18 nozzle tube

19 Rücklaufsperre des Düsenrohrs  19 Backstop of the nozzle tube

20 pneumatische Vibratoren  20 pneumatic vibrators

21 Gaszufuhr für Vibratoren  21 Gas supply for vibrators

22 Austragsvorrichtung für Staub  22 Discharge device for dust

23 Lochboden, unten  23 hole bottom, bottom

24 Lochboden, Mitte  24 hole bottom, middle

25 Lochboden oben  25 hole bottom at the top

26 Zwischenboden Abstandshalter 26 intermediate floor spacer

Kokswolken-Wirbelschicht Heizeinrichtung Coconut cloud fluidized bed heating device

Hohlraum cavity

poröser Abschnitt porous section

Doppelwand double wall

Zwischenraum gap

Claims

Pat entansprüche Pat claims

1. Wirbelschichtreaktor (5) zur Herstellung von Pyrolysegas und/oder Synthesegas aus im Wesentlichen festen 1. fluidized bed reactor (5) for the production of pyrolysis gas and / or synthesis gas from substantially solid

Brennstoffen, vorzugsweise Biomasse (12a) , mit einer elektrischen Heizeinrichtung (29) zum Aufheizen der  Fuels, preferably biomass (12a), with an electric heater (29) for heating the

Wirbelschicht (6) des Wirbelschichtreaktors (5) ,  Fluidized bed (6) of the fluidized bed reactor (5),

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die elektrische Heizeinrichtung (29) wenigstens einen Hohlraum (30) und einen an den Hohlraum (30) angrenzenden, porösen Abschnitt (31) aufweist.  That is, the electric heater (29) has at least one cavity (30) and a porous portion (31) adjacent to the cavity (30).

2. Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 1, 2. fluidized bed reactor according to claim 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der an den Hohlraum (30) angrenzende, poröse Abschnitt (31) beheizt, vorzugsweise Teil eines Heizwiderstands der Heizeinrichtung (29), ist.  d a d u r c h e k e n e z e n e s, the s t a s of the cavity (30) adjacent, porous portion (31) heated, preferably part of a heating resistor of the heater (29) is.

3. Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 1 oder 2, 3. fluidized bed reactor according to claim 1 or 2,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Heizeinrichtung (29) wenigstens einen Anschluss (3) zum Zuführen eines Gases (15a, 15b) in den Hohlraum (30) und/oder Abführen eines Gases (15a, 15b) aus dem Hohlraum (30) aufweist.  That is, the heater (29) has at least one port (3) for supplying a gas (15a, 15b) into the cavity (30) and / or discharging a gas (15a, 15b) from the cavity (30).

4. Wirbelschichtreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Heizeinrichtung (29) wenigstens bereichsweise eine Doppelwand (33) aufweist und dass die äußere Wand der Doppelwand einen porösen Abschnitt (31) aufweist. 4. fluidized bed reactor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heating device (29) at least partially a double wall (33) and that the outer wall of the double wall has a porous portion (31).

5. Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 4, 5. fluidized bed reactor according to claim 4,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die innere Wand der Doppelwand (33) einen porösen  In other words, the inner wall of the double wall (33) is a porous one

Abschnitt (31) aufweist.  Section (31).

6. Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 6 oder 5, 6. fluidised bed reactor according to claim 6 or 5,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die innere Wand und/oder die äußere Wand der Doppelwand (33) den beheizten, porösen Abschnitt (31) aufweist.  In other words, the inner wall and / or the outer wall of the double wall (33) has the heated, porous portion (31).

7. Wirbelschichtreaktor nach einem der Ansprüche 4 bis 6 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die innere Wand und/oder die äußere Wand einen 7. The fluidized bed reactor according to claim 4, wherein the inner wall and / or the outer wall is one

Zwischenraum (34) bilden und dass die Heizeinrichtung (29) einen Anschluss (3) zum Zuführen eines Gases (15a, 15b) in den Zwischenraum und/oder Abführen eines Gases (15a, 15b) aus dem Zwischenraum aufweist.  Forming a space (34) and in that the heating device (29) has a connection (3) for supplying a gas (15a, 15b) into the intermediate space and / or discharging a gas (15a, 15b) from the intermediate space.

8. Wirbelschichtreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der poröse Abschnitt (31) der Heizeinrichtung (29) , der inneren Wand und/oder der äußeren Wand einen Katalysator aufweist oder aus einem katalytischen Material gefertigt ist . 8. The fluidized-bed reactor according to claim 1, wherein the porous section of the heating device, the inner wall and / or the outer wall has a catalyst or is made of a catalytic material.

9. Wirbelschichtreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Heizeinrichtung (29) eine Mehrzahl von Hohlräumen (30) aufweisenden Rohren (1,2) umfasst. 9. The fluidized-bed reactor according to claim 1, wherein the heating device (29) comprises a plurality of tubes (1, 2) having cavities (1, 2).

10. Wirbelschichtreaktor nach einem der Ansprüche 4 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Doppelwand (33) jeweils von einem inneren Rohr (1) und einem konzentrischen äußeren Rohr (2) gebildet wird. 10. fluidized bed reactor according to one of claims 4 to 9, characterized in that the double wall (33) is formed in each case by an inner tube (1) and a concentric outer tube (2).

Verfahren zur Herstellung von Synthesegas aus im Process for the production of synthesis gas from im

Wesentlichen festen Brennstoffen, insbesondere Biomasse, in einem Wirbelschichtreaktor, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einer elektrischen Heizeinrichtung zum Aufheizen der Wirbelschicht des Wirbelschichtreaktors, wobei die Heizeinrichtung einen Hohlraum und einen an den Hohlraum angrenzenden, beheizten, porösen Abschnitt aufweist, bei dem ein Gas durch den beheizten, porösen Abschnitt von außen in Richtung des Hohlraums und/oder aus dem Hohlraum nach außen geleitet wird. Substantially solid fuels, in particular biomass, in a fluidized-bed reactor, preferably according to one of claims 1 to 10, with an electrical heating device for heating the fluidized bed of the fluidized bed reactor, the heating device having a cavity and a heated, porous section adjacent to the cavity a gas is passed through the heated, porous portion from the outside in the direction of the cavity and / or out of the cavity to the outside.

Verfahren nach Anspruch 11, Method according to claim 11,

bei dem dem Hohlkörper Sauerstoff oder ein in which the hollow body oxygen or a

sauerstoffhaltiges Gas zugeführt wird. oxygen-containing gas is supplied.

Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, Method according to claim 11 or 12,

bei dem dem Hohlkörper ein, vorzugsweise teerhaltiges, Pyrolysegas zugeführt wird. in which the hollow body a, preferably tar-containing, pyrolysis gas is supplied.

Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, Method according to claim 12 or 13,

bei dem dem Hohlraum zugeführten, teerhaltigen, in which the cavity supplied, tarry,

Pyrolysegas ein katalytisch wirkendes Filterhilfsmittel zugesetzt wird. Pyrolysis gas is added a catalytically active filter aid.

Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14 , Method according to one of claims 12 to 14,

bei dem das teerhaltige Pyrolysegas durch einen porösen Abschnitt der Heizeinrichtung strömt und dabei an einem katalytischen Material des porösen Abschnitts katalytisch umgesetzt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem dem Hohlraum und/oder dem Zwischenraum de Heizeinrichtung ein, vorzugsweise pulsierender, Druckwechsel aufgeprägt wird. wherein the tar-containing pyrolysis gas flows through a porous section of the heater and is thereby catalytically reacted on a catalytic material of the porous section. Method according to one of claims 11 to 15, wherein the cavity and / or the space de heating means a, preferably pulsating, pressure change is impressed.