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Die
Erfindung betrifft ein Pyrolysesystem für kohlenstoffhaltige Einsatzstoffe,
insbesondere regenerative Biomasse wie pflanzliche Stoffe, gemäß Anspruch
1.
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In
einem Pyrolysesystem der eingangs genannten Art erfolgt eine Pyrolyse,
d. h. eine thermische Behandlung unter Sauerstoffausschluss an kohlenstoffhaltigen
Einsatzstoffen wie Biomasse (z. B. Energiepflanzen, Lignocellulose
etc.) oder auch Abfallstoffe wie Kunststoffe etc., die sich dabei
zu Pyrolyseprodukten, d. h. zu festen Pyrolysekoks, flüssigen oder
dampfförmigen
Pyrolysekondensat und gasförmigen
Pyrolysegas zersetzt.
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Die
Anteile der vorgenannten Pyrolyseprodukte sind durch die Zusammensetzung
und Restfeuchte der Einsatzstoffe in Kombination mit verschiedenen
Verfahrensparametern, insbesondere der Pyrolysetemperatur, der Pyrolysezeit
(Reaktionszeit) sowie den Aufheiz- und Abkühlparametern, beeinflussbar.
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Die
Pyrolysetemperatur ermittelt sich aus der Zersetzungstemperatur
und Zersetzungskinematik der Einsatzstoffe und liegt im Bereich
zwischen 400 und 600°C.
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Bei
der Pyrolysezeit (Reaktionszeit ohne Aufheiz- und Abkühlperioden)
werden Bereiche unterschieden die jeweilig einer Verfahrensführung zuordnungsfähig sind.
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Eine
Schnellpyrolyse – auch
als Blitzpyrolyse bekannt – umfasst
eine Pyrolysezeit unterhalb ca. 10 Sekunden reine Reaktionszeit.
Sie dient der Umsetzung von kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen wie
Biomasse mit einer besonders hohen Ausbeute an flüssigem Pyrolysekondensat
(Pyrolyseöl,
Bioöl)
und geringen Anteilen an festem Pyrolysekoks und Pyrolysegas. Eine
Schnellpyrolyse erfolgt beispielsweise mit Biomasse als Einsatzstoff
vorzugsweise um 500°C,
wobei sich typischerweise ein Anteil an Pyrolysekondensat von 40
bis 80 Gew.-% und an Biokoks (Pyrolyse koks) von nur 10 bis 30 Gew.-%
einstellt. Insbesondere lassen sich Holz und Stroh (Lignocellulose)
zu über
50% bis zu 80% zu Bioöl
(Pyrolysekondensat) verflüssigen.
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Ab
ca. 10 Sekunden Reaktionszeit geht die Schnellpyrolyse in den Bereich
der sog. intermediate-Pyrolyse über,
bei der sich mit zunehmender Pyrolysezeit die Anteile des festen
Pyrolysekokses und der Pyrolysegase zuungunsten der flüssigen Bestandteile
erhöhen.
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Üblicherweise
wird das Pyrolysegas von den anderen beiden Pyrolyseprodukten, dem
Pyrolysekoks und dem Pyrolysekondensat abgetrennt und wird damit
z. B. als Heizbrennstoff für
den vorgenannten Pyrolysevorgang nutzbar.
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Das
verbleibende flüssige
Pyrolysekondensat und der Pyrolysekoks werden als Mischung dieser
Komponenten zu einem Ölschlamm
(Bioölschlamm,
Slurry) von der Schnellpyrolyse einer Flugstromvergasung zugeführt, wo
die genannten Produkte in einem unterstöchiometrischen Sauerstoffstrom
zerstäubt
und vergast werden. Beispielsweise lassen sich mit einer Flugstrom-Vergasung
bei hohen Temperaturen und Drucken ein praktisch teer- und methanfreies
Rohsynthesegas bei hohem Umsatz herstellen, was vor allem bei einer
anschließenden
Synthese zu Kraftstoffen und/oder chemischen Grundstoffen vorteilhaft
ist.
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Pyrolysesysteme
der eingangs genannten Art umfassen einen Pyrolysereaktor, in dem
die Einsatzstoffe eingegeben werden und wie vorgenannt thermisch
zu Pyrolyseprodukten umgewandelt werden.
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In
der
EP 1 217 318 A1 wird
eine Anlage zur thermischen Behandlung von Materialien beschrieben,
umfassend mindestens eine Reaktionszone in einem mit Heizmitteln
beheizten Drehofen mit zumindest einer Drehschnecke. Die Drehschnecke
wird durch ein eigenes integriertes Heizmittel beheizt und dient
dem Transport der zu behandelnden Materialien sowie von zusätzlichen
wärmeleitenden
Partikeln durch den Drehofen. Die Partikel dienen je doch nicht einem
Wärmeeintrag
in die Reaktionszone, sondern einer möglichst effizienten Wärmeübertragung
von den beiden Heizmitteln auf die zu behandelnden Materialien in
der Reaktionszone.
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Dagegen
ist in der
DE
10 2005 037 917 A1 ein Verfahren zur Schnellpyrolyse von
Lignocellulose beschreiben, bei der die vorgenannten Partikel nicht nur
zur Wärmeverteilung
in der Reaktionszone, sondern insbesondere für den Wärmeeintrag, d. h. den Wärmetransport
in die Reaktionszone vorgesehen sind. Die Partikel werden extern
aufgeheizt und mit der Lignocellulose in die Reaktionszone eingeleitet, wobei
die Lignocellulose in der Reaktionszone von Partikeln erhitzt wird.
Für eine
externe Aufheizung der Partikel wird ein Gegenstromwärmetauscher
vorgeschlagen, wobei diesen die Partikel und ein Rauchgasstrom in
entgegen gesetzter Richtung durchströmen.
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Die
genannten Anlagen, insbesondere die Aufheizvorrichtungen für eine nicht
in der Reaktionszone stattfindende Erwärmung der vorgenannten Partikel,
weisen bei einer Auslegung im industriellen Maßstab eine Baugröße auf,
die für
einen Transport und/oder einen mobilen Einsatz z. B. als LKW-Aufbau
zu groß sind.
Insbesondere die bislang eingesetzten Gegenstromwärmetauscher
werden als Fallturm für
die Partikel realisiert und weisen meist mindestens 3 m Bauhöhe auf.
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Davon
ausgehend liegt die Aufgabe der Erfindung darin, ein Pyrolysesystem
der eingangs genannten Art für
kohlenstoffhaltige Einsatzstoffe so zu modifizieren, dass es sich
bereits vom Konzept her für
die Realisierung kompakter dezentral einsetzbarer Systeme eignet.
Ferner soll durch die Modifikation eine bessere Einstell- und Regelbarkeit
des Wärmeenergiestroms über die
Wärmeübertragungspartikel in
den Pyrolysereaktor und damit eine Herstellung von Pyrolysekoks
mit einstellbarer Partikelgröße ermöglicht werden.
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Die
Aufgabe wird mit einem Pyrolysesystem mit den Merkmalen des ersten
Patentanspruchs gelöst.
Die auf diesen rückbezogene
Unteransprüche geben
vorteilhafte Ausgestaltungen des Pyrolysesystems wieder.
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Das
Pyrolysesystem umfasst zumindest einen Pyrolysereaktor sowie eine
Aufheizstrecke für Wärmeübertragungspartikel,
die in einem geschlossenen Kreislauf durch den Pyrolysereaktor und
die Aufheizstrecke geleitet werden. Wesentlich ist jedoch, dass
die Aufheizstrecke zur Erwärmung
der Wärmeübertragungspartikel
Brenner aufweist, wobei die Brenner mit Pyrolysegas beheizbar und
sauerstoffarme Abgase aus der Verbrennung in den Pyrolysereaktor
einleitbar sind. Die Abgase bilden im Pyrolysereaktor eine sauerstoffarme
Pyrolyseatmosphäre,
indem sie z. B. vorzugsweise als Abgasstrom durch den Pyrolysereaktor
geleitet werden. Die Aufheizstrecke wird, sofern nicht eine Ummantelung
das gesamte Pyrolysesystem umschließt, durch ein Volumen in einem
Gehäuse
gebildet. Ferner ist zwischen Gehäuse und Pyrolysereaktor eine
Verbindung vorgesehen. Das Gehäuse
sowie die Verbindung zum Pyrolysereaktor bilden eine Gasbarriere
und verhindern einen Gasaustausch mit der Umgebung und damit ein
Einströmen
von Sauerstoff über
die Aufheizstrecke in den Pyrolysereaktor.
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Die
Pyrolyseprodukte verlassen nach der Pyrolyse den Pyrolysereaktor
bevorzugt in zwei Stoffströmen,
d. h. in einem ersten fluidischen Stoffstrom als Pyrolysekondensat
und Pyrolysegas einerseits und in einem zweiten soliden Stoffstrom
als Pyrolysekoks mit den Wärmeübertragungspartikeln
andererseits. Es folgt in einem Kondensator eine Trennung des ersten
Stoffstroms in flüssiges
oder aerosolförmiges
Pyrolysekondensat und gasförmiges
Pyrolysegas. Das Pyrolysegas wird dann bevorzugt den Brennern des
Pyrolysesystems als Brennstoff zugeführt. Ebenso erfolgt eine Trennung
von Pyrolysekoks und Wärmeübertragungspartikel,
bevorzugt mittels Sieben oder Magnetabscheidern. Das Pyrolysekondensat
und der Pyrolysekoks werden anschließend miteinander zu einer Suspension
(Slurry) vermischt.
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Vorzugsweise
ist mindestens einer der Brenner in das Innere der Aufheizstrecke
oder in den Bereich unmittelbar vor der Aufheizstrecke gerichtet, wobei
die heißen
Brenngase die Wärmeübertragungspartikel
in der Aufheizstrecke aufheizen. Weiter vorzugsweise ist mindestens
einer dieser Brenner direkt auf die Wärmeübertragungspartikel gerichtet. Weiter
bevorzugt führt
der Kreislauf der Wärmeübertragungspartikel
in oder vor der Wärmeübertragungsstrecke
durch mindestens eine Flamme eines Brenners, d. h. alle Wärmeübertragungspartikel
durchlaufen in der Aufheizstrecke oder unmittelbar davor im Kreislauf
mindestens einen Einflussbereich der Flamme eines Brenners. Damit
wird auch der möglicherweise
an den Wärmeübertragungspartikeln
anheftende Sauerstoff erfasst und verbraucht.
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Die
Brenngase durchlaufen gemeinsam mit den Wärmeübertragungspartikeln die Aufheizstrecke, übertragen
dabei weiter Wärme
an die Wärmeübertragungspartikel
und werden anschließend
als sauerstoffarme (da verbrannte) Abgase gemeinsam mit den Wärmeübertragungspartikeln
in den Reaktor eingeleitet.
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Nach
Durchlaufen der Aufheizstrecke und vor Eintritt der Abgase (und
der Wärmeübertragungspartikel)
in den Pyrolysereaktor erfolgt eine Messung des Restsauerstoffs
im Abgas durch eine Lambdasonde. Daraus wird der Sauerstoffverbrauch
durch die Verbrennung bestimmt und als Regelgröße der Verbrennungssteuerung
(Regeleinheit) zugeführt. Diese
Anordnung dient der permanenten Verbrennungssteuerung, wodurch sich
in vorteilhafter Weise Inhomogenitäten des Brennerbrennstoffs,
d. h. dem Pyrolysegas erfassbar und in der Regelung berücksichtigbar
sind. Die Inhomogenitäten
beruhen z. B. auf einer nicht homogenen Zusammensetzung der kohlenstoffhaltigen
Einsatzstoffe, die bei der Pyrolyse schwankende Verhältnisse
der Pyrolyseprodukte, d. h. Pyrolysegas, Pyrolysekoks und Pyrolysekondensat
hervorrufen können.
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Eine
optionale Temperaturmessvorrichtung (z. B. Thermoelement oder Pyrometer)
im Bereich der Lambdasonde misst die Temperatur von Abgas und/oder
Wärmeübertragungspartikel
vor dem Eintritt in den Pyrolysereaktor. Auch die Temperatur, die die
Pyrolysetemperatur vorgibt und damit für die Konfektionierung der
Pyrolyseprodukte (z. B. in der laufenden Einstellung der Partikelgröße) heranziehbar ist,
fließt
optional in die Regelung der Verbrennung mit ein.
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Eine
Verbrennungssteuerung erfolgt über eine
Steuerung der Brenner. Sind die Brenner in das Innere der Aufheizstrecke
oder in den Bereich unmittelbar vor der Aufheizstrecke gerichtet,
erfolgt eine Steuerung zusätzlich über eine
Zugabe von Sauerstoff in das Innere oder unmittelbar vor der Aufheizstrecke,
d. h. es erfolgt eine Verbrennungssteuerung über das Verbrennungsgemisch
Sauerstoff oder Luft zu Brennstoff (Pyrolysegas).
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Erfindungsgemäß umfasst
die Aufheizstrecke Zwangsfördermittel
für die
Wärmeübertragungspartikel,
weiter bevorzugt mindestens eine Förderschnecke. Damit werden
die Wärmeübertragungspartikel
in besonders vorteilhafter Weise in der Aufheizstrecke zwangsgeführt und
im Rahmen des vorgenannten Kreislaufs in einer einstellbaren definierten
Zeit aufgewärmt.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Aufheizung der Wärmeübertragungspartikel
als Schüttung
oder zumindest in ständigen
Kontakt mit jeweils anderen Wärmeübertragungspartikel,
womit zwischen den Partikeln untereinander Wärme bevorzugt austauschbar
ist und die Wärmeübertragungspartikel
mit gleicher oder nahezu gleicher Temperatur die Wärmeübertragungsstrecke
verlassen und in die Reaktionszone des Pyrolysereaktors eintreten.
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Ebenso
gibt die Förderschnecke
im Pyrolysereaktor die Pyrolysezeit exakt vor.
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Im
Ergebnis ergibt sich ein Pyrolysesystem, das sich durch eine exakte
Verfahrensführbarkeit
und damit exakt konfektionierbare Pyrolyseprodukte wie z. B. eine
reproduzierbare Partikelgröße des Pyrolysekokses
auch bei inhomogenen Einsatzstoffen auszeichnet Durch den Einsatz
der beschriebenen Aufheizstrecke wird die Realisierung einer kompakten Bauform
ermöglicht.
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Das
Pyrolysesystem eignet sich für
die Durchführung
von Pyrolyseverfahren mit kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen mit
praktisch allen im Stand der Technik bekannten Pyrolysetemperaturen
und -zeiten, insbesondere zwischen 400 und 600°C, bevorzugt zwischen 500 und
550°C sowie
Pyrolysezeiten zwischen bevorzugt 1 und 200 Sekunden, weiter bevorzugt
zwischen 5 und 100 Sekunden, weiter bevorzugt zwischen 10 und 120
Sekunden. Das Verfahren umfasst einen Kreislauf für Wärmeübertragungspartikel,
wobei diese in einem ersten Schritt in der Aufheizstrecke durch
eine mit dem erzeugten Pyrolysegas betriebenen Brennerflamme sowie
in dessen Abgas aufgeheizt wird, in einem zweiten Schritt gemeinsam
mit dem Abgas und den kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen in den
Pyrolysereaktor eingebracht werden, wobei die Abgase die sauerstoffarme
Pyrolyseatmosphäre
bilden. Die Einsatzstoffe pyrolysieren dann zu Pyrolyseprodukten,
wobei das Pyrolysegas als Brennstoff für die Brennerflamme herangezogen
wird.
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Die
Erfindung wird im Folgenden mit Ausführungsbeispielen anhand von
Figuren näher
erläutert. Es
zeigen
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1 eine
erste Ausführungsform
des Pyrolysesystems mit indirekter Beheizung der Aufheizstrecke,
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2 eine
zweite Ausführungsform
des Pyrolysesystems mit indirekter Beheizung der Aufheizstrecke,
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3 eine
Detailansicht der Trenneinrichtung für eine Trennung von Pyrolysekoks
und Wärmeübertragungspartikel
gemäß 1 und 2 sowie
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4 eine
alternative Trenneinrichtung für eine
Trennung von Pyrolysekoks und Wärmeübertragungspartikel
in der in 3 entsprechenden Detailansicht.
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Das
Pyrolysesystem der Ausführungsformen gem. 1 und 2 umfasst
einen Pyrolysereaktor 1 sowie eine Aufheizstrecke 3 der
vorgenannten Art, jeweils ausgestattet mit Zwangsfördermitteln.
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Der
Pyrolysereaktor weist je eine Zuführung für Wärmeübertragungspartikel 5 und
Einsatzstoffe 6 sowie je eine Ableitung für fluidische
und solide Pyrolyseprodukte 7 bzw. 8 sowie je
eine Förderschnecke 2 als
Fördermittel
für die
Wärmeübertragungspartikel und
die Einsatzstoffe auf. Die Förderrichtung 9 weist in
Richtung der Ableitungen 7 und 8, wo eine Auftrennung
des Stoffstroms in einen soliden und einen fluidischen Stoffteilstrom 12 bzw. 32 erfolgt.
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Die
Aufheizstrecke 3 umfasst ebenfalls eine Förderschnecke 4 für Wärmeübertragungspartikel 10 sowie
Brenner 11, 20 als Aufheizmittel. Die Förderschnecke
verbindet einen Sammelbehälter 18 über eine
gasdichte Zuführung 5 für Wärmeübertragungspartikel.
Der Sammelbehälter
weist einen eigenen Brenner 20 für Wärmeübertragungspartikel 10 auf. Ferner
ist im Bereich der gasdichten Zuführung eine Lambdasonde 33 zur
Erfassung des Restsauerstoffs im Abgas, vorzugsweise auch eine Temperaturmessung
eingesetzt.
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Die
Wärmeübertragungspartikel 10 umfassen
vorzugsweise mindestens zwei Wärmeübertragungspartikelfraktionen,
die sich in ihrem Partikeldurchmesser unterscheiden. Dies hat gegenüber Wärmeübertragungspartikeln
mit nur einer Größe mehrere
Vorteile. Zum einen nehmen die Wärmeübertragungspartikel
in der Aufheizstrecke eine dichtere Packungsdichte (Schüttdichte)
ein und beinhalten damit grundsätzlich
eine höhere
spezifische Wärmeenergiedichte,
lassen sich aber auch aufgrund der höheren Kontaktflächen untereinander
homogener aufheizen. Andererseits weisen sie eine unterschiedliche
Wärmeaufnahme-
und Wärmeabgabedynamik (Wärmekapazität und Wärmeübertragungsgeschwindigkeit)
auf, womit die Wärmeabgabegeschwindigkeit
von den Wärmeübertra gungspartikeln auf
das Einsatzgut im Pyrolysereaktor steuerbar und hinsichtlich einer
möglichst
isothermen Pyrolyse optimierbar ist. Die letztgenannte Wirkung ist
im Rahmen der Erfindung auch durch Wärmeübertragungspartikelfraktionen
realisierbar, die sich im themischen Materialverhalten, insbesondere
der Wärmekapazität und/oder
der Wärmeleitfähigkeit
anstelle oder zusätzlich
zur Partikelgröße unterscheiden
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Die
in 1 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich
von der in 2 offenbarte Ausführung in
der Anordnung der Brenner 11 zu der Aufheizstrecke. Während die
Brenner in 1 unterhalb der Aufheizstrecke 3 angeordnet
das Gehäuse
desselbigen von außen
anstrahlen und erhitzen, sind die Brenner gem. 2 in
der Gehäusewandung
der Aufheizstrecke eingesetzt, wobei die Flammen der Brenner von
oben in das Volumen der Aufheizstrecke gerichtet sind und auch deren
Abgase von der Aufheizstrecke über
die Zuführung
für Wärmeübertragungspartikel 5 in
das Innere des Pyrolysereaktors 1 gelangen.
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Dagegen
weist die in 1 dargestellte Ausführungsform
nur einen in den Sammelbehälter 18 gerichteten
Brenner 20 auf, durch den Brenngase in das Volumen der
Aufheizstrecke 3 gelangen können. Da die Wärmeübertragungspartikel 10 im
Sammelbehälter 18 bereits
aufgeheizt werden, zählt
im Rahmen zumindest dieser Ausführungsform
der Sammelbehälter 18 zu
der Aufheizstrecke 3.
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Die
soliden Pyrolyseprodukte liegen als Pyrolysekoks vor, die von der
Ableitung 8 zunächst
als Feststoffpartikelmischung mit den Wärmeübertragungspartikeln 10 im
fluidischen Stoffteilstrom 12 gemeinsam einer Trenneinrichtung
zum Trennen von Wärmeübertragungspartikeln
und soliden Pyrolyseprodukten zugeführt werden.
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Im
Beispiel findet eine erste Trennung in einem Sieb 34 statt.
Auf diesem erfolgt eine erste Abtrennung einer ersten Wärme übertragungspartikelfraktion 13,
umfassend die Wärmeübertragungspartikel
mit einem Partikeldurchmesser oberhalb der Maschenweite. Zur Sicherstellung,
dass mit der ersten Wärmeübertragungspartikelfraktion
kein oder nur geringe Mengen an Pyrolysekoks 14 mit abgesondert wird,
ist die Maschenweite dieses Siebs 34 größer als der größte Partikeldurchmesser
des Pyrolysekokses 14 einzustellen. Da das Pyrolysesystem
als mobile Anlage und für
unterschiedliche Einsatzstoffe konzipiert wird und damit die Partikelgrößen des
Pyrolysekokses variieren, ist die Maschenweite des Siebes vorzugsweise
variabel einstellbar zu gestalten.
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Sind
wie in den Ausführungsbeispielen
vorgesehen mindestens zwei Wärmeübertragungspartikelfraktionen 13, 19 mit
unterschiedlichen Partikelgrößen vorgesehen,
ist dem Sieb 34 für
das Abscheiden der nachfolgenden Wärmeübertragungspartikelfraktionen
ein zweites Sieb, in den Beispielen ein Rotationssieb 16 nachzuschalten.
In diesem werden die Fraktionen mit kleineren Partikelgrößen aus
dem nicht abgeschiedenen Teil des Stoffteilstroms 15 abgesondert
und als zweite Partikelfraktion 19 in einen zweiten Sammelbehälter 22 zugeführt. Der
separierte Pyrolysekoks 14 wird dagegen einer Mischkammer 28 zugeführt.
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Die
zweite Wärmeübertragungspartikelfraktion 19 wird
dann über
eine beispielsweise schneckenbetriebene Transporteinheit 17 vom
zweiten Sammelbehälter 22 in
den ersten Sammelbehälter 18 umgesetzt,
dort mit der ersten Wärmeübertragungspartikelfraktionen 13 vermischt
und unter Einfluss des Brenners 20 und einer Verbrennungsluftzufuhr 21 vorgewärmt (vgl. 3).
Dabei wird in vorteilhafter Weise auch ein möglicherweise noch an den Wärmeübertragungspartikeln
anheftenden Reste an Pyrolyseprodukten und/oder Sauerstoff mit verbrannt.
Die Abgase werden dann gemeinsam mit den Wärmeübertragungspartikeln 10,
umfassend alle Wärmeübertragungspartikelfraktionen 13, 19 von
der Förderschnecke 4 durch
die Aufheizstrecke 3 gefördert.
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Ist
eine der Wärmeübertragungspartikelfraktionen 13, 19 magnetisch,
ist die Trennvorrichtung für die
Abtrennung der magnetischen Fraktion vorzugsweise eine magnetische
Abscheidungsvorrichtung für
magnetische Wärmeübertragungspartikel
anstelle eines Siebs.
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Weisen
alle Wärmeübertragungspartikelfraktionen
eine Partikelgröße oberhalb
der Maschenweite des Siebs 34 auf, ist ein nachgeschaltetes
Rotationssieb nicht erforderlich. Der Pyrolysekoks kann direkt der
Mischkammer zugeführt
werden.
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Weisen
alle Wärmeübertragungspartikelfraktionen
eine Partikelgröße unterhalb
der maximalen Partikelgrößen des
Pyrolysekokses auf, eigenen sich bevorzugt magnetische Abscheidevorrichtungen
in Verbindung mit magnetischen Wärmeübertragungspartikeln
oder ausschließlich
ein oder mehrere hintereinander geschaltete Rotationssiebe 16 der
vorgenannten Art anstelle eines verstellbaren Siebs 34. Aus
diesen wird dann der Pyrolysekoks der Mischkammer zugeführt.
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Die
Ableitung für
fluidische Pyrolyseprodukte 7 dient dem Abzug des fluidischen
Stoffteilstroms aus dem Pyrolysereaktor 1 zu einem Kondensator 23, vorzugsweise
eine Membrantrennvorrichtung für eine
Flüssig/Gastrennung.
In diesem erfolgt eine Trennung der flüssigen und gasförmigen Pyrolyseprodukte,
dem Pyrolysekondensat von dem Pyrolysegas. Die Temperatur der fluidischen
Pyrolyseprodukte ist zur Vermeidung von Verdampfungseffekten, die
eine zuverlässige
Trennung stören
könnten,
unterhalb der Siedetemperatur des Pyrolysekondensats zu wählen, vorzugsweise
zwischen 30 und 90°C, bevorzugt
zwischen 40 und 80°C,
weiter bevorzugt zwischen 50 und 70°C einzustellen.
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Das
Pyrolysegas verlässt
den Kondensator über
eine Gasleitung 24 und wird entweder einer weiteren Verwendung
wie z. B. einer Kreisgasauskopplung 26 zugeführt und/oder
für die
Energieversorgung des Pyrolysesystems, d. h. für die Verbrennung als Brenn stoffstrom 25 für die Brenner 11 und 20 abgezweigt.
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Das
Pyrolysekondensat wird wiederum vom Kondensator 23 über eine
Kondensatleitung 27 in die Mischkammer 28 geleitet,
wo es mit dem Pyrolysekoks zu einer Suspension, dem sog. Slurry
vermischt wird und als Slurrystrom 29 einer Weiterleitung (Transport
oder Lagerung) zu einer anschließenden bevorzugten Flugstromvergasung
weitergeleitet wird.
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Die
Pyrolyse findet im Pyrolysereaktor 1 statt, der vorzugsweise
waagerecht zumindest aber maximal 10° zur Horizontalen geneigt angeordnet
ist (vgl. 1 und 2). Dagegen
dient die Aufheizstrecke 3, in der keine nennenswerte chemische
Reaktion (allenfalls der Verbrennung) stattfinden soll, der Überbrückung eines
Höhenunterschieds
von dem Sammelbehälter 18 zur
Zuführung
für Wärmeübertragungspartikel 5 für die Wärmeübertragungskörper. Folglich überbrücken die
Wärmeübertragungspartikel
beim Durchlaufen der Aufheizstrecke eine Steigung; die Aufheizstrecke
weist eine entsprechende Neigung zur Horizontalen auf, vorzugsweise zwischen
10 und 60°,
weiter bevorzugt zwischen 20 und 50°, weiter bevorzugt zwischen
30 und 40° auf. Sofern
die platzlichen Verhältnisse
es zulassen und die vorgenannte Neigung damit nicht zu groß wird, lassen
sich die beiden Sammelbehälter 18 und 22 gem. 3 auch
zu einem Sammelbehälter 18 gem. 4 zusammenfassen,
wobei die Lage dieses gemeinsamen Sammelbehälters dem des zweiten Sammelbehälters gem. 1 bis 3 entspricht. Eine
Transporteinheit 17 wäre
dann nicht mehr erforderlich, jedoch weist die Aufheizstrecke eine
höhere Neigung
zur Horizontalen auf.
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- 1
- Pyrolysereaktor
- 2
- Förderschnecke
des Pyrolysereaktors
- 3
- Aufheizstrecke
- 4
- Förderschnecke
der Aufheizstrecke
- 5
- Zuführung für Wärmeübertragungspartikel
- 6
- Zuführung für Einsatzstoffe
- 7
- Ableitung
für fluidische
Pyrolyseprodukte
- 8
- Ableitung
für solide
Pyrolyseprodukte
- 9
- Förderrichtung
- 10
- Wärmeübertragungspartikel
- 11
- Brenner
- 12
- solider
Stoffteilstrom
- 13
- erste
Wärmeübertragungspartikelfraktion
- 14
- Pyrolysekoks
- 15
- nicht
abgeschiedene Teil des Stoffteilstroms
- 16
- Rotationssieb
- 17
- Transporteinheit
- 18
- Sammelbehälter
- 19
- zweite
Wärmeübertragungspartikelfraktion
- 20
- Brenner
im Sammelbehälter
- 21
- Verbrennungsluftzufuhr
- 22
- zweiter
Sammelbehälter
- 23
- Kondensator
- 24
- Gasleitung
- 25
- Brennstoffstrom
- 26
- Kreisgasauskopplung
- 27
- Kondensatleitung
- 28
- Mischkammer
- 29
- Slurrystrom
- 30
- Drehrichtung
der Förderschnecke
in der Aufheizstrecke
- 31
- Drehrichtung
der Förderschnecke
im Pyrolysereaktor
- 32
- fluidischer
Stoffteilstrom
- 33
- Lamdasonde
- 34
- Sieb