Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Vergasung einer Biomasse in einer Wirbelschicht, wobei die Biomasse einem Wirbelschichtvergaser zugeführt wird. Zudem betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der DE 10 2010 006 192 AI ist ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt, bei dem eine deutliche Verbesserung des Kohlenstoffumsatzes bei der Vergasung von Biomasse erreicht wird .

Aus der DE 10 2006 005 626 B4 ist die Konditionierung von Biomasse durch Zugabe eines alkalibindenden Tonminerals im Rahmen von Verfahren zur Wirbelschichtvergasung bekannt.

Ein Problem der vorbekannten Technologie zur Vergasung von Biomassen in einer Wirbelschicht ist der nicht geringe Alkaligehalt in der Biomasse. Diese Alkalien verdampfen nämlich bei Temperaturen ab 800° C bei der Vergasung und diffundieren teilweise in die Poren der Ausmauerung des Wirbelschichtvergasers. Durch die Einlagerung der Alkalien wird die Struktur der Ausmauerung zerstört. Dieses Phänomen ist als sogenanntes Alkalibursting bekannt. Ein weiterer Teil der bei der Vergasung einer Biomasse in einer Wirbelschicht entstehenden dampfförmigen

Alkalien gelangt in einen dem Wirbelschichtvergaser nachgeschalteten, kälteren Anlagenbereich, in dem es zur Kondensation und Verstopfung sowie zur Verklebung und Zersetzung beispielsweise der Wärmetauscher und Warmgasfilter kommen kann.

Hier setzt die Erfindung an, deren Aufgabe darin besteht, die dampfförmigen Alkalien die in einem Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Vergasung einer Biomasse in einer Wirbelschicht entstehen zu eliminieren.

Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass das Synthesegas mit Getterkeramiken in Kontakt gebracht wird .

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es hat sich gezeigt, dass eine signifikante Alkaliabscheidung erfolgt, wenn die Alkalien direkt in Kontakt mit Getterkeramiken bzw. Alkalibinder in Kontakt gebracht werden. In einer hier verwendeten Terminologie sind Getterkeramiken bzw. Alkalibinder Stoffe, die durch physikalische oder chemische Sorption Alkalien in ihrer Struktur einbinden können. Getterkeramiken sind also Alkalibinder. Somit können unerwünschte, im Rahmen der Vergasung einer Biomasse in einer Wirbelschicht entstehende Alkalidämpfe aus dem Produktgasstrom der Biomassevergasung eliminiert werden. Vergleichsrechnungen ergeben zudem, dass der Einsatz von Getterkeramiken für die Vermeidung des Alkalibursting sehr kostengünstig ist.

Als Getterkeramiken bzw. Alkalibinder eignen sich beispielsweise folgende Stoffe :

Kaolin, Bauxit, Bentonit, Tonerde, Kieselgur, Bimsstein, Diatomeenerde, Attapulgit, Pyrophilit, Andasulit, Sillimantin, Mullit, Bariumsulfat, Fullerde, Siliciumoxyd, akt. Aluminiumoxyd, Siliciumcarbid .

Diese Alkalibinder bzw. Getterkeramiken können einzeln oder als Mischung eingesetzt werden.

Eine praktikable Variante der Erfindung sieht vor, dass die Getterkeramiken mit der Biomasse mit einer dem Wirbelschichtvergaser vorgeschalteten Vorrichtung in Kontakt gebracht werden. Vorgeschaltete Vorrichtungen sind beispielsweise ein Wiegebehälter, eine Eintragsschleuse oder ein Vorlagebehälter.

Vorzugsweise können die Getterkeramiken auch direkt in den Wirbelschichtvergaser geleitet und dort mit dem Synthesegas in Kontakt gebracht werden.

Untersuchungen haben ergeben, dass in Anwesenheit von Wasserdampf die Einbindefähigkeit von Alkalien in die Getterkeramiken signifikant erhöht werden kann, da Wasserdampf die molekularen Netzwerke der Getterkeramiken derart auflockert, dass eine Einbindung, insbesondere von großen Alkalien, in den Zwischenräumen des Netzwerkes erleichtert wird .

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht daher vor, dass in dem Synthesegas enthaltene dampfförmige Alkalien mit Wasserdampf in Kontakt gebracht werden.

Um den Alkaligehalt des Produktgases, d.h. des aus dem Wirbelschichtvergaser kommenden Synthesegases zu überprüfen sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass das Synthesegas von einer dem Wirbelschichtvergaser nachgeschalteten Messsonde erfasst wird, die den Alkaligehalt messen kann.

Um die Kosten der Zugabe der Getterkeramiken weiter signifikant zu reduzieren, ist im Rahmen der Erfindung auch eine diskontinuierliche Zugabe der Getterkeramiken gewährleistet. Hierzu ist es von Vorteil, dass die in einem dem Wirbelschichtvergaser nachgeschalteten Warmgasfilter sich ansammelnden Getterkeramiken in den Wirbelschichtvergaser zurückgeführt werden. Die Getterkeramiken werden dabei bis zur Sättigung in dem Warmgasfilter gemeinsam mit dem Staub separiert und im Kreislauf gefahren, d .h. zurück in den Vergaser geführt. Untersuchungen haben gezeigt, dass durch diese Art der diskontinuierlichen Zugabe der Getterkeramiken eine nicht unerhebliche Kosteneinsparung erzielt werden kann.

Schließlich sieht die Erfindung auch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens vor, wobei die Anlage Speichermöglichkeiten für die Getterkeramiken, d .h. ein Getterkeramiksilo, umfasst.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung . Diese zeigt in der einzigen Figur ein Anlagenschaltbild mit Prozessfluss zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die allgemein mit 1 bezeichnete Anlage zur Vergasung einer Biomasse 2 in einer Wirbelschicht eines Wirbelschichtvergasers 3 wird im Wesentlichen von den nachfolgend beschriebenen Anlageelementen gebildet:

Eine Lagerungsvorrichtung 4 lagert die Biomasse 2. Über eine Schleuse, z. B. eine Zellenradschleuse 5, wird das zu verarbeitende Material zunächst einem Wiegebehälter 6, anschließend einer Eintragsschleuse 7 und schließlich einem Vorlagebehälter 8 zugeführt.

Das Material aus dem Vorlagebehälter 8 wird wiederum über eine Zellenradschleuse 9 und wenigstens eine Schnecke 10, in den dargestellten Ausführungsformen sind zwei Schnecken 10 dargestellt, dem Wirbelschichtvergaser 3 zugeführt und dort im Rahmen des Wirbelschichtverfahrens vergast. Die Biomasse 2 wird dabei in dem Wirbelschichtvergaser 3 zu einem mit Alkalien beladenen Synthesegas umgesetzt.

Das Synthesegas wird von den Alkalien befreit, indem sie in dem Wirbelschichtvergaser 3 mit Getterkeramiken 11 in Kontakt gebracht werden. Hierzu werden die Getterkeramiken 11 zunächst in einem Getterkeramiksilo 12 gespeichert und über eine Zuführleitung in Gestalt von steuerbaren Zellenradschleusen 13 sowie über eine weitere Zellenradschleuse 14 und Schnecke 15a, d .h. in das Eintragssystem des Wirbelschichtvergasers 3 und somit in den Wirbelschichtvergaser 3 geleitet.

Alternativ können die in dem Getterkeramiksilo 12 gespeicherten Getterkeramiken 11 über die Zellenradschleusen 13 den dem Wirbelschichtvergaser 3 vorgeschalteten Vorrichtungen, d .h. dem Wiegebehälter 6, der Eintragsschleuse 7 sowie dem Vorlagebehälter 8, zugeführt und somit in den Wirbelschichtvergaser 3 geleitet werden. Das alka Ii befreite Synthesegas wird einem Rückführzyklon 14 zugeleitet, wodurch die Zirkulation der für das Wirbelbett geeigneten Feststoffpartikel zurück in den Wirbelschichtvergaser 3 gewährleistet ist. Von dem Rückführzyklon 14 wird das Synthesegas schließlich dem Rohgaskühler 15 und über den Warmgasfilter 16 der weiteren Verwendung zugeführt. In der in Fig . 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage und des erfindungsgemäßen Verfahrens ist hinter dem Warmgasfilter 16 ein Staubsilo zur Teilentnahme des Staubes angeordnet, das mit dem Bezugszeichen 17 versehen ist. Zwischen dem Warmgasfilter 16 und dem Eintragssystem führt eine Rückführleitung 18, durch die durch die Schwerkraft der Staub aus dem Warmgasfilter 16 dem Wirbelschichtvergaser 3 wieder zugeführt werden kann, wobei die Rückführleitung 18 in Form einer Schnecke vorliegen kann. Wesentlich ist auch, dass die Getterkeramiken 11 bis zur Sättigung in den Warmgasfilter 16 geführt werden können und dort mit den Methoden der Staubabscheidung gemeinsam mit dem Staub separiert und zurück über die Rückführleitung 18 in den Wirbelschichtvergaser 3 geführt werden können.

Zwischen dem Rückführzyklon 14 und dem Rohgaskühler 15 ist eine Messsonde 19 geschaltet, mit deren Hilfe der Alkaligehalt des Synthesegases und somit die Qualität des Synthesegases erfasst werden kann.

Mit dem Bezugszeichen 20 ist schließlich der Bodenaustrag aus dem Wirbelschichtvergaser 3 bezeichnet, wobei die dort anfallenden Produkte wiederum über eine Schnecke 21 entsprechenden Aufnahmen 22 zugeführt werden.

Natürlich ist die beschriebene Ausführungsform der Erfindung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen, insbesondere was die Rückführung des Staubes bzw. der Getterkeramiken aus dem Warmgasfilter 16 angeht. In dem Warmgasfilter 16 können beispielsweise Kerzenfilter eingesetzt werden, um den Staub bzw. die Getterkeramiken 11 zu separieren. Auch existieren weitere Möglichkeiten, die Getterkeramiken 11 in den Wirbelschichtvergaser 3 zu transferieren. Beispielsweise können im Falle des Vorhandenseits einer Torrefizierung, oder von Pellets, die Getterkeramiken 11 der Torrefizierungsvorrichtung bzw. der Pelletpresse zugeführt werden. Bezuaszeichenliste:

1 Anlage

2 Biomasse

3 Wirbelschichtvergaser

4 Lagerungsvorrichtung

5 Zellenradschleuse

6 Wiegebehälter

7 Eintragsschleuse

8 Vorlagebehälter

9 Zellenradschleuse

10 Schnecke

11 Getterkeramiken

12 Getterkeramiksilo

13 Zellenradschleuse

14 Rückführzyklon

15 Rohgaskühler

15a Schnecke

16 Warmgasfilter

17 Staubsilo

18 Rückführleitung

19 Messsonde

20 Bodenaustrag

21 Schnecke

22 Aufnahmen