DE102016006884A1 - Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Pflanzenkohle sowie mit diesem Verfahren hergestellte Pflanzenkohle - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Pflanzenkohle sowie mit diesem Verfahren hergestellte Pflanzenkohle Download PDFInfo
- Publication number
- DE102016006884A1 DE102016006884A1 DE102016006884.1A DE102016006884A DE102016006884A1 DE 102016006884 A1 DE102016006884 A1 DE 102016006884A1 DE 102016006884 A DE102016006884 A DE 102016006884A DE 102016006884 A1 DE102016006884 A1 DE 102016006884A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- biochar
- biomass
- reactor
- heating
- heating element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
- C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B1/00—Retorts
- C10B1/02—Stationary retorts
- C10B1/04—Vertical retorts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B19/00—Heating of coke ovens by electrical means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
- C10B47/18—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion with moving charge
- C10B47/20—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion with moving charge according to the moving bed type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
- C10B57/16—Features of high-temperature carbonising processes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Coke Industry (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Pflanzenkohle durch Pyrolyse von Biomasse unter Sauerstoffabschluss, mit mindestens einem vertikal aufgestellten Reaktor, der eine obere Abdeckung mit einer Zuführvorrichtung für Biomasse, eine untere Entnahmevorrichtung für Pflanzenkohle, eine Ausleiteinrichtung für Pyrolysegas sowie eine innenliegende Heizeinrichtung aufweist. Erfindungsgemäße ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung als mindestens ein innerhalb des Reaktors vertikal angeordneter Heizstab ausgebildet ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Pflanzenkohle durch Pyrolyse von Biomasse unter Sauerstoffabschluss, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: a) Bereitstellen mindestens einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; b) Befüllen des mindestens einen Reaktors mit Biomasse mittels der Zuführvorrichtung; c) Erhitzen des mindestens einen Heizstabes auf mindestens 700°C unter Sauerstoffabschluss und pyrolytische Umsetzung der Biomasse zu Pflanzenkohle; d) kontinuierliche Entnahme der Pflanzenkohle in einer definierten Menge pro Zeiteinheit durch die Entnahmevorrichtung bei gleichzeitiger kontinuierlicher Zufuhr von Biomasse in einer definierten Menge pro Zeiteinheit durch die Zuführvorrichtung und gleichzeitiger kontinuierlicher Ausleitung des entstehenden Pyrolysegases durch die Ausleiteinrichtung.
Description
- Die vorliegende Patentanmeldung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Pflanzenkohle nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Pflanzenkohle nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
- Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der
DE 44 13 668 A1 bekannt. Dieser Reaktor ist Teil einer Anlage zur Strom- und Wärmeversorgung, die zur Herstellung von Synthesegas dient, welches einem Verbrennungsmotor zugeführt wird, der mit einer Elektromotor/Generator-Einheit zur Erzeugung elektrischer Energie zusammenwirkt. Die heißen Abgase des Verbrennungsmotors werden zur Beheizung des Reaktors über ein im Inneren des Reaktors von unten nach oben verlaufende Heizrohrwendel geführt. Die anfallende Holzkohle wird dem Reaktor als Nebenprodukt entnommen und ist nicht näher beschrieben. Bei dieser Anordnung kann die Temperatur im Inneren des Reaktors nicht zuverlässig kontrolliert und auf einem vorbestimmten konstanten Niveau gehalten werden. - Ein herkömmlicher Wanderbettreaktor ist bspw. in der
DE 2005 038 135 B3 beschrieben. Die Beheizung des Reaktors erfolgt durch herkömmliche Verbrennung eines Teils der Biomasse über einem Gitterrost. Mit dieser Vorrichtung bzw. diesem Verfahren kann Holzkohle mit einem Kohlenstoffgehalt von lediglich bis zu 85 Gew.-% erzeugt werden. - Zunehmend wird Pflanzenkohle zur Bodenverbesserung und Tierernährung, aber auch zur Verwendung als Lebensmittelfarbstoff E153 (mit einem Kohlenstoffgehalt von 95%) nachgefragt. Als Vorbild dient die Erforschung der sog. „Terra preta” im Amazonasgebiet.
- Dabei handelt es sich um einen anthropogenen, also von Menschenhand geschaffenen Boden, der sich vor allem durch seinen hohen Gehalt an Pflanzenkohle sowie durch seine Fähigkeit zur Speicherung hoher Nährstoffmengen auszeichnet. Damit wirkt die Terra preta als natürlicher Bodenverbesserer, d. h. dieser Boden ist fruchtbarer als andere Wald- und Ackerböden.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur effizienten und wirtschaftlichen Herstellung von Pflanzenkohle bereitzustellen.
- Die Lösung besteht zum Einen in einer Weiterentwicklung der gattungsgemäßen Vorrichtung dahingehend, dass die Heizeinrichtung als mindestens ein innerhalb des Reaktors vertikal angeordneter Heizstab ausgebildet ist. Die Lösung besteht zum Anderen in einem Verfahren mit den folgenden Verfahrensschritten: a) Bereitstellen mindestens einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; b) Befüllen des mindestens einen Reaktors mit Biomasse mittels der Zuführvorrichtung; c) Erhitzen des mindestens einen Heizstabes auf mindestens 700°C unter Sauerstoffabschluss und pyrolytische Umsetzung der Biomasse zu Pflanzenkohle; d) kontinuierliche Entnahme der Pflanzenkohle in einer definierten Menge pro Zeiteinheit durch die Entnahmevorrichtung bei gleichzeitiger kontinuierlicher Zufuhr von Biomasse in einer definierten Menge pro Zeiteinheit durch die Zuführvorrichtung und gleichzeitiger kontinuierlicher Ausleitung des entstehenden Pyrolysegases durch die Ausleiteinrichtung.
- Überraschenderweise hat es sich herausgestellt, dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren gegenüber herkömmlichen Wanderbettreaktoren zuverlässig, effizient und wirtschaftlich Pflanzenkohle hoher Qualität (je nach Verfahrensführung mit einem Kohlenstoffgehalt von bis zu 95 Gew.-%) erzeugt werden kann.
- Es wurde herausgefunden, dass pro Tonne erzeugter Pflanzenkohle etwa 1/3 weniger Biomasse als Ausgangsstoff benötigt wird als bei herkömmlichen Wanderbettreaktoren und dass die Beheizung durch mindestens einen innenliegenden Heizstab besonders energiesparend ist. Auch wird zur Erzeugung derselben Menge Pflanzenkohle nur ein Bruchteil der Betriebszeit von herkömmlichen Wanderbettreaktoren benötigt. Alle diese Faktoren machen das erfindungsgemäße Verfahren besonders effizient und wirtschaftlich, so dass die Pflanzenkohle in industriellem Maßstab erzeugt und zu konkurrenzfähigen Preisen vermarktet werden kann.
- Schlussendlich fallen schädliche Nebenprodukte wie bspw. polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe in geringeren Konzentrationen an als bei herkömmlichen Wanderbettreaktoren.
- Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren nunmehr mögliche wirtschaftliche Herstellung großer Mengen von Pflanzenkohle in industriellem Maßstab eröffnete vielfältige neue Möglichkeiten insbesondere im Bereich Umwelt- und Naturschutz.
- Seit der Nutzung fossiler Energieträger wie Erdgas, Erdöl, Braun- und Steinkohle steigt die Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre stetig an. Die Folge ist einerseits eine Erhöhung der globalen Temperaturen, andererseits eine spontan erfolgende Begrünung von Wald- und Ackerflächen, da der Pflanzenwelt mehr Kohlendioxid für ihr Wachstum und ihre Entwicklung zur Verfügung steht. Grundsätzlich ist es denkbar, die Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre durch zusätzliche anthropogene intensive Begrünung von Wald- und Ackerboden wirksam zu reduzieren. Diesen Begrünungsmaßnahmen ist allerdings dadurch eine Grenze gesetzt, dass viele Wald- und Ackerböden dafür nicht in ausreichendem Maße fruchtbar, d. h. mineral- und nährstoffreich, sind. Aufgrund der Beobachtung, dass die Terra preta ein fruchtbarer Boden ist, die Pflanzen und Mikroorganismen wie Bakterien und Pilzen an sich bindet, ohne dass die Pflanzenkohle aufgebraucht wird, kann wenig fruchtbarer Boden durch gezielte Anreicherung mit Pflanzenkohle fruchtbarer gemacht werden. Hierzu muss die Pflanzenkohle zunächst mit Nähr- und Mineralstoffen angereichert werden, da sie diese stark bindet und zu geringe Mengen an die Böden abgibt, um ein ausreichendes Pflanzenwachstum zu gewährleisten. Dies kann bspw. durch Mischen mit Kompost oder Verfütterung der Pflanzenkohle an Nutztiere und Verwendung des Mists dieser Tiere zur Anreicherung und Düngung der Böden geschehen. In Versuchsprojekten in Westafrika wurde die vorteilhafte Wirkung der Anreicherung von Wald- und Ackerböden mit Pflanzenkohle bereits erfolgreich erprobt.
- Da für ein derartiges weltweites Projekt sehr viel Pflanzenkohle benötigt wird, können mehrere nützliche Wirkungen gleichzeitig erzielt werden: Reduzierung des Kohlendioxidgehalts der Atmosphäre durch dauerhafte Bindung des Kohlenstoffs in Pflanzenkohle (vorzugsweise aus Agrarabfällen) bzw. in Wald- und Ackerböden; höhere landwirtschaftliche Erträge bei geringerem Bedarf an Kunstdünger durch die Fruchtbarmachung von Ackerböden; Refinanzierung der Pflanzenkohleherstellung durch damit einhergehende höhere Gewinne aus der Landwirtschaft.
- Die Verwirklichung eines solchen globalen Projekts rückt nun durch die erstmals mögliche industrielle Herstellung von Pflanzenkohle in großen Mengen gemäß der vorliegenden Erfindung in den Bereich des Möglichen.
- Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Die Anzahl der verwendeten Heizstäbe hängt im Wesentlichen von den Abmessungen des Reaktors ab. Vorzugsweise sind mindestens vier, besonders bevorzugt mindestens acht Heizstäbe vorgesehen, um die Biomasse effektiv auf die zur Pyrolyse notwendige Temperatur aufzuheizen.
- Eine bevorzugte Weiterbildung besteht darin, dass der mindestens eine Heizstab an der oberen Abdeckung des Reaktors befestigt angeordnet ist. Auf diese Weise wird zumindest der obere Teil des Reaktors beheizt. Im Ergebnis ist ein besonders effizienter, energiesparender kontinuierlicher Betrieb des Reaktors möglich, weil die entstandene Pflanzenkohle dem Reaktor kontinuierlich entnommen wird, die von oben kontinuierlich eingefüllte Biomasse mit der Schwerkraft entlang des mindestens einen Heizstabs nach unten in Richtung der unteren Entnahmevorrichtung wandert, dabei zu Pflanzenkohle pyrolysiert wird und nach Passieren des mindestens einen Heizstabs auf eine die gefahrlose Entnahme der Pflanzenkohle ermöglichende Temperatur (bspw. 150°C) abkühlt.
- Besonders bevorzugt entspricht die Länge l des mindestens einen Heizstabes im Wesentlichen der halben Höhe H des Reaktors. Unter diesen Bedingungen wird die Biomasse besonders zuverlässig zu reiner Pflanzenkohle pyrolysiert.
- Zur effizienten Nutzung der bei der Pyrolyse der Biomasse freiwerdenden Energie wirkt die Ausleiteinrichtung für Pyrolysegas mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von Energie zusammen. Besonders bevorzugt ist dies eine Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie, mit der wiederum der mindestens eine Heizstab beheizt werden kann. Selbstverständlich können auch zwei oder mehr erfindungsgemäße Reaktoren vorgesehen sein, deren Ausleiteinrichtungen für Pyrolysegas gemeinsam mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von Energie zusammenwirken. Besonders bevorzugt können deren Heizstäbe mit der erzeugten elektrischen Energie beheizt werden, so dass im Ergebnis wird ein effizienter und sparsamer Energiekreislauf erhalten.
- Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass zur Inbetriebnahme des Reaktors dieser in Schritt b) mit Kohle und einer darüber liegenden Lage aus Biomasse befüllt wird. Diese Maßnahme ist zweckmäßig, um zu vermeiden, dass bei der Inbetriebnahme des Reaktors Abfälle in Form von nicht oder nur teilweise in Pflanzenkohle umgewandelter Biomasse erzeugt werden.
- Besonders bevorzugt wird der Reaktor in Schritt b) zu etwa 4/5 mit Kohle und zu etwa 1/5 mit Biomasse befüllt. Auf diese Weise wird bei der Inbetriebnahme des Reaktors die Biomasse besonders zuverlässig vollständig zu Pflanzenkohle pyrolysiert.
- Eine Beheizung des mindestens einen Heizstabs auf mindestens 900°C führt in vorteilhafter Weise zur Entstehung von Pflanzenkohle mit einem Kohlenstoffgehalt von 95 Gew.-%.
- Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen, in einer schematischen, nicht maßstabsgetreuen Darstellung:
-
1 : eine schematische Gesamtdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. -
2 : die Vorrichtung gemäß1 in einer Darstellung im Schnitt; -
3 : eine vergrößerte perspektivische Teildarstellung des oberen Bereichs der Vorrichtung gemäß der1 und2 ; -
4 : die Vorrichtung in einer Darstellung gemäß2 mit einer schematischen Darstellung der Befüllung zu ihrer Inbetriebnahme gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. - Die
1 bis4 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung10 zur Herstellung von Pflanzenkohle aus Biomasse unter Sauerstoffausschluss. Ein im wesentlichen rohrförmiger Reaktor11 , in dem im Betrieb die Umsetzung von Biomasse zu Pflanzenkohle erfolgt, ist vertikal aufgestellt, stützt sich mittels einer Bodensäule12 auf einer Bodenplatte13 ab und ist mittels Stützstreben14 in der Vertikalen gehalten. Die Stützstreben14 greifen an der äußeren Mantelfläche des Reaktors11 an und erstrecken sich bis zur Bodenplatte13 . - Der Reaktor
11 weist eine obere Abdeckung15 auf, die mit einer verschließbaren Zuführvorrichtung16 für Biomasse verbunden ist. Die Zuführvorrichtung16 kann bspw. in an sich bekannter Weise eine Rohrleitung17 mit einer innenliegenden Förderschnecke18 zum Transport der Biomasse bspw. aus einem Vorratsbehälter aufweisen. Die Rohrleitung17 mündet in eine in der oberen Abdeckung15 vorgesehene Öffnung15a , die mit einem Verschlusselement19 verschlossen ist, um den Sauerstoffausschluss im Reaktor11 zu gewährleisten. - In der oberen Abdeckung
15 des Reaktors11 sind im Ausführungsbeispiel acht Heizstäbe20 mittels außerhalb des Reaktors11 vorgesehenen Montageköpfen21 befestigt, die vertikal in den Reaktor hineinragen und mittels elektrischer Energie beheizt werden. Die Montageköpfe21 dienen auch zur Aufnahme der elektrischen Anschlüsse (nicht dargestellt) zur Beheizung der Heizstäbe20 . Im Ausführungsbeispiel weist der Reaktor11 eine Höhe H von 5 Metern und einem Durchmesser von 1 Meter auf. Die Heizstäbe20 weisen innerhalb des Reaktors11 eine Länge l von 2,5 Metern auf, so dass sie sich im Wesentlichen in der oberen Hälfte des Reaktors11 erstrecken. - Unterhalb der oberen Abdeckung
15 ist in der Mantelfläche des Reaktors11 in an sich bekannter Weise eine nur schematisch angedeutete Ausleiteinrichtung22 für das bei der Umsetzung der Biomasse zu Pflanzenkohle entstehende Pyrolysegas angebracht. - Am unteren Ende des Reaktors
11 ist eine untere, gegen den Zutritt von Luftsauerstoff verschließbare, Entnahmevorrichtung23 zur Entnahme der bei der Umsetzung der Biomasse entstehenden Pflanzenkohle vorgesehen. Die Pflanzenkohle kann bspw. mittels einer Förderschnecke24 zu einem Verschlussschieber25 transportiert und über den Verschlussschieber25 entnommen werden. -
4 zeigt das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung10 mit einer schematisch angedeuteten Befüllung des Reaktors11 , um diesen in Betrieb zu nehmen. Es ist zweckmäßig, den Reaktor11 vor Inbetriebnahme nicht vollständig mit Biomasse zu befüllen, da die Heizstäbe20 sich im Ausführungsbeispiel nur über die obere Hälfte des Reaktors11 erstrecken, so dass die untere Hälfte des Reaktors11 nicht oder nicht ausreichend beheizt wird, so dass in diesem Bereich die Biomasse nicht oder nicht vollständig in Pflanzenkohle umgesetzt werden könnte. - Der Reaktor
11 wird daher zumindest bis zu den Heizstäben20 , im Ausführungsbeispiel zu 4/5, also bis etwa 1 Meter unter der oberen Abdeckung15 , mit Kohle, Holzkohle oder Pflanzenkohle27 befüllt. Auf diese Masse wird eine etwa 1 Meter dicke Lage aus Biomasse26 (Holzschnitzel, Holzabfälle, Agrarabfälle etc.) geschichtet. Dann werden die Heizstäbe20 auf eine Betriebstemperatur geheizt, die ausreichend ist, um diese Lage aus Biomasse unter Sauerstoffausschluss vollständig in Pflanzenkohle umzuwandeln. Im Ausführungsbeispiel beträgt diese Betriebstemperatur 900°C. - Im weiteren Verlauf des Verfahrens wird die Kohle bzw. Pflanzenkohle
27 kontinuierlich über die untere Entnahmevorrichtung23 abgezogen. Gleichzeitig rückt die aus der Biomasse26 entstandene Pflanzenkohle27 nach unten in Richtung der unteren Entnahmevorrichtung23 und neue Biomasse26 wird über die Zuführvorrichtung16 und die Öffnung15a in der oberen Abdeckung15 in den Reaktor11 nachgefüllt. Dadurch entwickelt sich im laufenden Betrieb der Vorrichtung10 ein kontinuierlicher Prozess der Herstellung von Pflanzenkohle27 aus Biomasse, bei dem stetig eine definierte Menge pro Zeiteinheit an Pflanzenkohle27 entnommen und dementsprechend eine definierte Menge pro Zeiteinheit an Biomasse26 in den Reaktor11 nachgefüllt wird. Diese Koordinierung kann bspw. durch entsprechende Steuerung der Förderschnecken18 ,24 vorgenommen werden. - Das bei der Herstellung von Pflanzenkohle
27 aus Biomasse26 entstehende Pyrolysegas wird kontinuierlich über die Ausleiteinrichtung22 aus dem Reaktor11 abgezogen und in an sich bekannter Weise zur Erzeugung von Energie verwendet. Vorzugsweise kann elektrische Energie zur Beheizung der Heizstäbe20 erzeugt werden. - Im Ergebnis konnte bei einem kontinuierlichen Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung
10 über mehrere Tage Pflanzenkohle mit einem Kohlenstoffgehalt von 95 Gew.-% gewonnen werden. - Selbstverständlich ist es möglich, zwei oder mehr erfindungsgemäße Vorrichtungen
10 zu einer Reaktorbatterie zusammenzuschalten. In diesem Fall kann das anfallende Pyrolysegas gesammelt und besonders effizient zur Erzeugung elektrischer Energie, bspw. mittels einer Turbine, verwendet werden. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Vorrichtung
- 11
- Reaktor
- 12
- Bodensäule
- 13
- Bodenplatte
- 14
- Stützstrebe
- 15
- obere Abdeckung
- 15a
- Öffnung in
15 - 16
- Zuführvorrichtung
- 17
- Rohrleitung
- 18
- Förderschnecke
- 19
- Verschlusselement
- 20
- Heizstäbe
- 21
- Montageköpfe
- 22
- Ausleiteinrichtung
- 23
- untere Entnahmevorrichtung
- 24
- Förderschnecke
- 25
- Verschlussschieber
- 26
- Biomasse
- 27
- Kohle
- H
- Höhe des Reaktors
11 - l
- Länge der Heizstäbe
20 - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 4413668 A1 [0002]
- DE 2005038135 B3 [0003]
Claims (15)
- Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Pflanzenkohle durch Pyrolyse von Biomasse unter Sauerstoffabschluss, mit mindestens einem vertikal aufgestellten Reaktor, der eine obere Abdeckung mit einer Zuführvorrichtung für Biomasse, eine untere Entnahmevorrichtung für Pflanzenkohle, eine Ausleiteinrichtung für Pyrolysegas sowie eine innenliegende Heizeinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung als mindestens ein innerhalb des Reaktors vertikal angeordneter Heizstab ausgebildet ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens vier, bevorzugt mindestens acht Heizstäbe vorgesehen sind.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Heizstab an der oberen Abdeckung des Reaktors befestigt angeordnet ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge l des mindestens einen Heizstabes im Wesentlichen der halben Höhe H des Reaktors entspricht.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausleiteinrichtung für Pyrolysegas mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von Energie, bevorzugt einer Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie zusammenwirkt.
- Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Heizstab mittels der erzeugten elektrischen Energie beheizbar ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Reaktoren vorgesehen sind, deren Ausleiteinrichtungen für Pyrolysegas gemeinsam mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von Energie zusammenwirken.
- Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Pflanzenkohle durch Pyrolyse von Biomasse unter Sauerstoffabschluss, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: a) Bereitstellen mindestens einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Pflanzenkohle durch Pyrolyse von Biomasse unter Sauerstoffabschluss, mit mindestens einem vertikal aufgestellten Reaktor, der eine obere Abdeckung mit einer Zuführvorrichtung für Biomasse, eine untere Entnahmevorrichtung für Pflanzenkohle, eine Ausleiteinrichtung für Pyrolysegas sowie eine innenliegende Heizeinrichtung aufweist, die als mindestens ein innerhalb des Reaktors vertikal angeordneter Heizstab ausgebildet ist, nach einem der Patentansprüche 1 bis 7; b) Befüllen des mindestens einen Reaktors mit Biomasse mittels der Zuführvorrichtung; c) Erhitzen des mindestens einen Heizstabes auf mindestens 700°C unter Sauerstoffabschluss und pyrolytische Umsetzung der Biomasse zu Pflanzenkohle; d) kontinuierliche Entnahme der Pflanzenkohle in einer definierten Menge pro Zeiteinheit durch die Entnahmevorrichtung bei gleichzeitiger kontinuierlicher Zufuhr von Biomasse in einer definierten Menge pro Zeiteinheit durch die Zuführvorrichtung und gleichzeitiger kontinuierlicher Ausleitung des entstehenden Pyrolysegases durch die Ausleiteinrichtung.
- Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Inbetriebnahme des Reaktors dieser in Schritt b) mit Kohle und einer darüber liegenden Lage aus Biomasse befüllt wird.
- Verfahren nach Anspruch 9, dass der Reaktor in Schritt b) zu etwa 4/5 mit Kohle und zu etwa 1/5 mit Biomasse befüllt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) der mindestens eine Heizstab auf mindestens 900°C erhitzt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das in Schritt d) entnommene Pyrolysegas zur Erzeugung von Energie verwendet wird.
- Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das in Schritt d) entnommene Pyrolysegas zur Erzeugung von elektrischer Energie, vorzugsweise zur Beheizung des mindestens einen Heizstabs, verwendet wird.
- Pflanzenkohle erhalten durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13.
- Pflanzenkohle nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Kohlenstoffgehalt von 95 Gew.-%.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102016006884.1A DE102016006884A1 (de) | 2016-06-03 | 2016-06-03 | Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Pflanzenkohle sowie mit diesem Verfahren hergestellte Pflanzenkohle |
| PCT/EP2017/000654 WO2017207104A1 (de) | 2016-06-03 | 2017-06-02 | Vorrichtung und verfahren zur kontinuierlichen herstellung von pflanzenkohle sowie mit diesem verfahren hergestellte pflanzenkohle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102016006884.1A DE102016006884A1 (de) | 2016-06-03 | 2016-06-03 | Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Pflanzenkohle sowie mit diesem Verfahren hergestellte Pflanzenkohle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102016006884A1 true DE102016006884A1 (de) | 2017-12-07 |
Family
ID=59021448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102016006884.1A Withdrawn DE102016006884A1 (de) | 2016-06-03 | 2016-06-03 | Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Pflanzenkohle sowie mit diesem Verfahren hergestellte Pflanzenkohle |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102016006884A1 (de) |
| WO (1) | WO2017207104A1 (de) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3919586B1 (de) | 2020-06-04 | 2023-09-13 | Schuster, Reimund | Vorrichtung zur herstellung von pflanzenkohle durch pyrolyse von biomasse |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD249820A3 (de) * | 1985-05-31 | 1987-09-23 | Staatlicher Forstwirtschafts B | Verfahren zur herstellung von holzkohle und verfahrensgemaesser schachtofen |
| DE4413668A1 (de) | 1994-04-20 | 1995-10-26 | Franz Austermann | Vorrichtung zur Vergasung von Spänen, Schnitzeln und dergleichen aus verkohlbaren Stoffen, wie z. B. Holz und Gasfördereinrichtung hierfür |
| DE10348987A1 (de) * | 2003-10-17 | 2005-05-25 | Peggy Diana Berndt | Vorrichtung zur Niedrigtemperaturpyrolyse |
| DE102005038135B3 (de) | 2005-08-11 | 2007-03-08 | Schottdorf, Bernd, Dr. | Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Holzkohle |
| DE102009026895A1 (de) * | 2009-06-10 | 2010-12-16 | Heinz Bergmann Maschine für die Abfallwirtschaft e.K. | Vorrichtung zur Erzeugung brennbarer Gase aus organischen Stoffen |
| DE102011114140A1 (de) * | 2011-09-23 | 2013-03-28 | GreenC GmbH i. G. | Durch hydrothermale Carbonisierung hergestellte Biokohle und deren Verwendung |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US846958A (en) * | 1907-01-02 | 1907-03-12 | Samuel B Sheldon | Process of coking coal. |
| US3377266A (en) * | 1964-10-12 | 1968-04-09 | Ivan S. Salnikov | Electrothermal pyrolysis of oil shale |
| US5089457A (en) * | 1991-01-04 | 1992-02-18 | Gaylard E Mervyn J | Process for activation of carbon by electrical resistance heating in the presence of steam |
| FR2772043A1 (fr) * | 1997-12-10 | 1999-06-11 | Mdr Ingenierie | Dispositif formant four pour la destruction en l'absence d'air de matieres organiques |
| WO2014198180A1 (zh) * | 2013-06-09 | 2014-12-18 | 山东汉菱电气有限公司 | 有机物料干馏裂解气化炉、处理系统和方法 |
-
2016
- 2016-06-03 DE DE102016006884.1A patent/DE102016006884A1/de not_active Withdrawn
-
2017
- 2017-06-02 WO PCT/EP2017/000654 patent/WO2017207104A1/de not_active Ceased
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD249820A3 (de) * | 1985-05-31 | 1987-09-23 | Staatlicher Forstwirtschafts B | Verfahren zur herstellung von holzkohle und verfahrensgemaesser schachtofen |
| DE4413668A1 (de) | 1994-04-20 | 1995-10-26 | Franz Austermann | Vorrichtung zur Vergasung von Spänen, Schnitzeln und dergleichen aus verkohlbaren Stoffen, wie z. B. Holz und Gasfördereinrichtung hierfür |
| DE10348987A1 (de) * | 2003-10-17 | 2005-05-25 | Peggy Diana Berndt | Vorrichtung zur Niedrigtemperaturpyrolyse |
| DE102005038135B3 (de) | 2005-08-11 | 2007-03-08 | Schottdorf, Bernd, Dr. | Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Holzkohle |
| DE102009026895A1 (de) * | 2009-06-10 | 2010-12-16 | Heinz Bergmann Maschine für die Abfallwirtschaft e.K. | Vorrichtung zur Erzeugung brennbarer Gase aus organischen Stoffen |
| DE102011114140A1 (de) * | 2011-09-23 | 2013-03-28 | GreenC GmbH i. G. | Durch hydrothermale Carbonisierung hergestellte Biokohle und deren Verwendung |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| BABU, B. V.: Biomass pyrolysis: a state-of-the-art-review. In: Biofuels, Bioproducts and Biorefining, 2008, Vol. 2, S. 393-414. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2017207104A1 (de) | 2017-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102012024108B4 (de) | Verfahren und Einrichtung zum Betrieb einer Biogasanlage mit aquatischen Pflanzen | |
| DE2800666A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum behandeln von mikrobiologisch abbaufaehigem brei, dickstoff o.dgl. schlamm | |
| WO2009149944A2 (de) | Ökotechnische anlage und verfahren zur herstellung von kultursubstraten und bodenhilfsstoffen und organischen düngern mit eigenschaften anthropogener terra preta | |
| WO2022179764A1 (de) | Anlage und verfahren zur reduktion des kohlenstoffdioxidanteils in atmosphärischer luft | |
| DE102007012438A1 (de) | Verfahren zum ökologischen Anbau und zur Bearbeitung von Biomasse | |
| WO2022096614A1 (de) | Anlage und verfahren zum erhalt eines vorbestimmten kohlenstoffdioxid/sauerstoff-verhältnisses in der atmosphäre | |
| CH710738A2 (de) | Verfahren und System zur Nutzung der Abwärme einer Datenverarbeitungsanlage. | |
| DE102016006884A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Pflanzenkohle sowie mit diesem Verfahren hergestellte Pflanzenkohle | |
| DE3305624A1 (de) | Vorrichtung zur erzeugung von biogas aus guelle | |
| DE102014119248A1 (de) | Verfahren zur Herstellung nährstoffreicher Böden oder Bodensubstrate | |
| DE102008006772A1 (de) | Verfahren zur Karbonisierung organischer Substanzen | |
| EP2417242B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur beseitigung von co2, sowie verwendungen hierfür | |
| DE2639165A1 (de) | Verfahren und einrichtung zur wirtschaftlichen und umweltfreundlichen verwertung von stoffen organischen ursprunges | |
| DE3219430A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum erzeugen von agrar- und forstprodukten und/oder zum biologischen aufbereiten von erde fuer die landwirtschaftliche nutzung | |
| DE8304514U1 (de) | Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas aus Gülle | |
| DE102007018875A1 (de) | Vorrichtung zur Verringerung des CO2-Gehalts in der Luft | |
| DE102006032039A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Methangas und Reaktor zu dessen Durchführung | |
| AT519208B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung von Hydrothermalsynthesen | |
| DE923539C (de) | Verfahren zur Erzeugung von brennbarem Gas auf biologischem Wege | |
| DE102012024463A1 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Abwasser- oder Prozesswasserbehandlung, oder Prozesswasserbehandlung aus der hydrothermalen Karbonisierung | |
| DE202008014199U1 (de) | Einrichtung zur photosynthesegestützten Erzeugung stark-/schnellwüchsiger Biomasse | |
| Dommain | Late Quaternary evolution and carbon cycling of tropical peatlands in equatorial Southeast Asia | |
| DE714958C (de) | Waermeerzeugende Packungen fuer Fruehbeetkaesten | |
| Moser | Plant-herbivore interactions in temperate lowland forests: diet selection by roe deer and plant tolerance to herbivory | |
| DE2044821A1 (de) | Verfahren zur Anzucht von physiologisch und morphologisch hochwertigen Pflanzen in Gewächshäusern |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |