DE102008032957A1

DE102008032957A1 - Verfahren zur Gewinnung von synthetischem Diesel

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Publication number: DE102008032957A1
Application number: DE102008032957A
Authority: DE
Inventors: Theodore Piastunovich; Oleg Graur; Eckart A. Dr. Pelz
Original assignee: Dinano Ecotechnology LLC
Current assignee: Dinano Ecotechnology LLC
Priority date: 2008-07-12
Filing date: 2008-07-12
Publication date: 2010-01-14
Also published as: WO2010006584A2; WO2010006584A3

Abstract

Verfahren zur Gewinnung von synthetischem Diesel aus beliebigen kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffen, wie z. B. Hausmüll, Gummiabfällen und biogenem Material. Besonders hohe Ausbeuten werden bei einer Verwertung von hochkalorischen Fraktionen von Müll und von Altreifen erzielt. Die Ausgangsstoffe werden bei 86 bis 90 kPa zuerst bei 1200-1450°C unter Zugabe eines Sauerstoff-Wasserdampf-Gemischs verbrannt und anschließend bei 1100-1200°C vergast. Das hierdurch gebildete Gas wird gereinigt und einer dreistufigen Fischer-Tropsch-Synthese unterzogen. In jeder Stufe wird von den Syntheseprodukten Diete werden einer weiteren Verbrennung/Vergasung unterzogen. Das benötigte Prozesswasser wird meist vollständig aus den Ausgangsstoffen gewonnen. Verschmutztes Prozesswasser wird wieder aufbereitet. Schwefel und CO2, die beim Prozess anfallen, werden separiert, gereinigt und gelagert. Beim Verfahren werden, abgesehen von Asche aus dem mineralischen Anteil der Ausgangsstoffe, keinerleit Abfallprodukte gebildet. Der gewonnene Dieselkraftstoff ist hochwertig und kann problemlos für den Fahrzeugbetrieb eingesetzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von synthetischem Diesel aus beliebigen kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffen, wie z. B. Hausmüll, Gummiabfällen und biogenem Material. Besonders hohe Ausbeuten werden bei einer Verwertung von hochkalorischen Fraktionen von Müll und von Altreifen erzielt. Abgesehen von Asche, die aus dem mineralischen Anteil der Ausgangsstoffe besteht, fallen bei dem Verfahren keine Abfallstoffe an.
Aufgrund der Erdölverknappung und der damit verbundenen steigenden Treibstoffpreise gewinnen Verfahren zur Gewinnung von Treibstoff aus kohlenstoffhaltigem Müll oder aus biogenen Stoffen immer mehr an Bedeutung. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene derartige Verfahren bekannt.
So wird in EP 0 863 197 A1 ein Verfahren zur Erzeugung von Benzin, Diesel und Carbon Black (Kohlenschwarz) aus Gummi- und/oder Kunststoffabfällen beschrieben. Die Abfälle werden zuerst einer Pyrolyse unterzogen. Die entstehenden Produkte werden gereinigt, katalytisch gecrackt und schließlich fraktioniert.
Der erzeugte Kraftstoff ist jedoch nicht sortenrein. Auch wird durch die Bildung des Carbon Black die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens herabgesetzt, da der im Carbon Black gebundene Kohlenstoff nicht für die Treibstoffherstellung zur Verfügung steht.
In den Schriften DE 10 2005 058 534 A1 , DE 10 2005 050 526 A1 und DE 10 2005 035 921 A1 werden jeweils Teile eines Verfahrens offenbart, bei dem kohlenstoffhaltige Ausgangsstoffe zuerst pyrolysiert werden und anschließend das Pyrolysegas einer Fischer-Tropsch-Synthese unterzogen wird.
Das Verfahren liefert zwar hochwertigen Dieselkraftstoff, es ist jedoch auf biogene Ausgangsstoffe beschränkt. Nachteilig ist außerdem, dass es bei der Herstellung des Kraftstoffs einen hohen CO₂-Ausstoß verursacht; des Weiteren fallen vergleichsweise hohe Herstellungskosten an.
In JP 2007 246 685 A wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem Abfälle bestehend aus Kunststoffen, Schmiermitteln, Autoreifen, Speiseölen oder Lösungsmitteln als erstes erhitzt, geschmolzen und pyrolysiert werden. Danach wird das Pyrolysegas aufgefangen, zu Pyrolyseöl kondensiert und fraktioniert. Die leichte Fraktion des Öls wird abgetrennt, mittels eines Wärmetauschers über heiße Verbrennungsgase erhitzt und in die Pyrolysekammer zurückgeleitet.
Das Verfahren ist auf Ausgangsstoffe beschränkt, die bereits einen hohen Anteil an Kohlenwasserstoffen beinhalten. Nachteilig ist auch der hohe CO₂-Ausstoß.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu finden, mit dem aus beliebigen kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffen kostengünstig hochwertiger Dieseltreibstoff erzeugt werden kann. Bei der Treibstoffherstellung sollen außer mineralischer Asche keine Abfallstoffe entstehen; insbesondere sollen keine giftigen Gase oder Treibhausgase in die Umwelt gelangen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 5.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Gewinnung von synthetischem Diesel werden zuerst kohlenstoffhaltige Ausgangsstoffe im Beladungssystem mit einem Schredder zerkleinert und anschließend über trichterförmige Vorkammern und Schließvorrichtungen derart in den Vergaser eingebracht, dass der Vergaser gegenüber der Umgebungsluft immer abgeschlossen bleibt. Hierdurch werden in der Einspeisphase einerseits die Wärmeverluste minimiert, anderseits wird vermieden, dass umweltschädliche Gase aus dem Vergaser entweichen.
Die Temperatur der Reststoffe wird vor dem Einbringen in den Vergaser auf einer Temperatur von 50 bis 60°C gehalten, z. B. durch eine Luftkühlung.
Die Ausgangsstoffe werden bei einem Druck von 86 bis 90 kPa in Pyrolysegas überführt, indem sie im Vergaser zuerst bei einer Temperatur von 1200–1450°C ver brannt, anschließend bei einer Temperatur von 1100–1200°C vergast und schließlich bei einer Temperatur von 850–900°C aus dem Vergaser entnommen werden.
Da die Verbrennung in einem Vakuum von 86 bis 90 kPa und bei Temperaturen kleiner als 1500°C erfolgt, bildet sich vergleichsweise wenig unerwünschtes Methan.
Bei der Verbrennung wird den Ausgangsstoffen unter Verwendung eines Sauerstofferzeugers ein Gemisch aus Wasserdampf und Sauerstoff gepulst zugegeben. Das Gemisch wird mit einem Druck von 0,13 MPa über eine Düse, vor der sich eine rotierende Gitterblende befindet, in die Verbrennungszone des Vergasers eingeleitet. Die Gitterblende befindet sich im Vergaser und bewirkt gleichzeitig die Zerkleinerung von gesinterter Schlacke.
Zur Verringerung der Schlackenbildung ist vorgesehenen, dem Gemisch aus Wasserdampf und Sauerstoff ca. 20% Stickstoff zuzugeben. Der erforderliche Anteil von Stickstoff ist abhängig vom Ausgangsmaterial; er kann ggf. durch einen Probebetrieb mit ca. 1 t des entsprechenden Ausgangsmaterials genauer ermittelt werden.
Das Pyrolysegas wird mittels thermisch isolierten Zyklonen von Aschepartikeln gereinigt. Die Temperatur des Gases wird vor der Einleitung in die Zyklonen immer auf einer Temperatur von 850 bis 900°C gehalten, um die Bildung von Dioxinen und Furanen weitestgehend zu verhindern. Die thermische Isolation der Zyklonen muss so hochwertig sein, dass die Temperatur des Gases während der Reinigung um höchstens 10°C gesenkt wird.
Anschließend wird das Gas in einem Gaskühler unter Ausschluss von Luftsauerstoff innerhalb von ca. 5 ms von 850 bis 900°C auf 130°C abgekühlt. Die dabei abgegebene Wärme wird zur Erzeugung von Prozessdampf mit einer Temperatur von 435°C und 3,4 MPa genutzt, der zum Antrieb einer Gasturbine eingesetzt wird. Durch die schnelle Abkühlung wird die Bildung von Dioxinen und Furanen – wie gewünscht – weitestgehend verhindert.
Mittels Venturi-Gaswäschern wird das Gas von HCl und NH₃ sowie teilweise von H₂S gereinigt und gleichzeitig auf 50–60°C abgekühlt. Es schließt sich eine weitere Reini gung mittels Fliehkraftabscheidern und elektrischen Filtern an. Für die Venturi-Gaswäscher wird überwiegend aus dem Prozess gewonnenes Wasser verwendet.
Danach wird das Gas mittels Druckgebläsen und Gaskompressoren verdichtet und jeweils in separaten Gaswäschern von H₂S, CO₂ und SO₂ gereinigt. Schließlich werden mittels eines Fliehkraftabscheiders Harze, Wasser und sonstige flüssige Reagenzien entfernt.
Das Gas wird auf eine Temperatur von 250–255°C erhitzt, durch einen CO₂-Wäscher sowie anschließend durch einen Fliehkraftabscheider nachgereinigt und in die Synthesesäule der ersten Stufe, in der eine Temperatur von 250–255°C herrscht, eingeleitet. Die Synthesesäule arbeitet nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren, wobei ein eisenbasierter Katalysator verwendet wird, der in schweren Kohlenwasserstoffen mit einem Siedepunkt von größer 350°C suspendiert ist. Falls das Verhältnis von CO zu H₂ im Gas größer als 1,5 ist, wird das Gas vor dem Einleiten in die Synthesesäule noch einem Konverter zugeführt, in dem CO mit Wasser katalytisch zu CO₂ und H₂ umgesetzt wird.
Von den bei der Fischer-Tropsch-Synthese der ersten Stufe gebildeten Reaktionsprodukten wird mittels eines Kühlturms Diesel und Benzin abgetrennt. Die schweren Fraktionen wie Schweröl und Masut werden in der Synthesesäule der ersten Stufe gesammelt. Sobald sich eine ausreichende Menge angesammelt hat, werden die schweren Fraktionen mit einem CO₂-Wäscher sowie einem Fliehkraftabscheider gereinigt und in die Synthesesäule der zweiten Stufe geleitet, die nach demselben Prinzip wie die Säule der ersten Stufe arbeitet, jedoch (geometrisch) kleiner als diese ist und bei Temperaturen von 280–300°C betrieben wird.
Die bei der Fischer-Tropsch-Synthese der zweiten Stufe gebildeten Reaktionsprodukte werden in analoger Weise getrennt und gereinigt. Die schwere Fraktion wird dann in die Synthesesäule der dritten Stufe geleitet, die kleiner als die Säule der zweiten Stufe ist und bei gleichen oder leicht höheren Temperaturen wie die zweite Stufe betrieben wird.
Von den bei der Fischer-Tropsch-Synthese der dritten Stufe entstandenen Reaktionsprodukten wird wieder der Anteil an Diesel und Benzin abgetrennt und mit dem in den anderen Stufen gewonnenen Diesel und Benzin in einem Brennstoffsammeltank zusammengeführt. Darin enthaltenes Restwasser wird mittels eines Fliehkraftabscheiders separiert und schließlich wird der Diesel vom Benzin sowie von Teerresten mittels einer Rektifikationskolonne getrennt.
Das Benzin, der Teer sowie die nach dem dreistufigen durchgeführten Fischer-Tropsch-Verfahren übriggebliebenen schweren Fraktionen werden in die Verbrennungszone des Vergasers zurückgeleitet. Das CO, H₂, CH₄, C_nH_n und N₂ enthaltende Restgas wird einer Stickstoffreinigung unterzogen und anschließend ebenfalls dem Vergaser zugeführt. Als Alternative kann das Gas nach der Stickstoffreinigung auch für gasbetriebene Elektrogeneratoren eingesetzt oder verkauft werden.
Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird überwiegend Wasser verwendet, das bei der Prozessführung gebildet wird. Dabei kann ein großer Teil des Wassers aus der Restfeuchtigkeit des Ausgangsmaterials gewonnen werden, weiteres Wasser wird bei den chemischen Reaktionen, die während des Verfahrens ablaufen, gebildet. Verschmutztes Prozesswasser, das insbesondere beim Einsatz in den Venturi-Gaswäschern entsteht, wird vollständig wiederaufbereitet. Auf diese Weise kann das Verfahren regelmäßig ohne Zuführung von externem Wasser durchgeführt werden. Überschüssiges Wasser wird in Form von destilliertem Wasser abgefüllt, das für später auftretende Engpässe gelagert oder auch verkauft werden kann. Die Zuführung von externem Wasser ist nur in Ausnahmefällen, nämlich wenn aus den Ausgangsstoffen zu wenig Feuchtigkeit gewonnen werden kann, erforderlich.
Dem Wesen der Erfindung folgend ist vorgesehen, dass zur Reinigung und Aufbereitung des in den Venturi-Gaswäschern verwendeten Wassers dieses in einem ersten Schritt mittels eines Hydrozyklons von Kohlenwasserstoffen gereinigt wird. Dabei sammeln sich die Kohlenwasserstoffe mit höherer Dichte als Wasser in der unteren und diejenigen mit geringerer Dichte in der oberen Zone des Hydrozyklons. Die separierten Kohlenwasserstoffe werden der Verbrennungszone des Vergasers zugeführt; die Einleitung erfolgt innerhalb von den Zeitfenstern, in denen kein Gemisch aus Sauerstoff, Wasserdampf und Stickstoff in die Verbrennungszone eingeleitet wird.
Danach wird aus dem Wasser H₂S mit Hilfe eines H₂S-Gaswäschers entfernt. Anschließend wird es zur zweiten Reinigung von Kohlenwasserstoffen in einen Ausgleichstank geleitet. Die Kohlenwasserstoffe mit höherer Dichte sammeln sich im unteren und diejenigen mit geringerer Dichte im oberen Bereich des Ausgleichstanks; die Kohlenwasserstoffe werden in analoger Weise wie die bei der ersten Reinigung abseparierten Kohlenwasserstoffe in den Vergaser eingeleitet.
Mittels eines Membranfilters werden noch verbliebene Kohlenwasserstoffe sowie andere Verunreinigungen aus dem Wasser entfernt und dem Vergaser zugeführt. Schließlich wird das Wasser von den letzten Spuren von Kohlenwasserstoff, von gelösten Gasen und von Ammoniak mit Hilfe einer üblichen Wassereinigungseinheit gereinigt und in einem Speichertank gesammelt. Das gespeicherte Wasser kann als Prozesswasser für den Gaswäscher sowie zur Bildung des Prozessdampfs für den Vergaser oder für den Betrieb von Dampfturbinen verwendet werden. Bei Wasserüberschuss kann es zudem als Kondenskühlwasser für externe Anlagen verwendet werden.
Für eine Reinigung des Pyrolysegases von H₂S ist vorgesehen, einen Gaswäscher mit einer 30%igen (CH₃)₂NCH₂CH₂OH-Lösung zu verwenden. Das H₂S aus dem Pyrolysegas wird mittels einer Claus-Apparatur in reinen Schwefel umgewandelt und abgepackt.
Um das Gas von CO₂ zu reinigen, wird als CO₂-Gaswäscher bevorzugt ein Schaumabsorber verwendet, in dem das CO₂ durch eine wässrige K₂SO₃-Lösung unter Bildung von K₂CO₃ absorbiert wird. Das in der wässrigen Lösung gebundene CO₂ wird anschließend in einem Trennturm wieder ausgetrieben, mittels eines Kompressors komprimiert und in Flaschen abgefüllt.
Zur Reinigung des Gases von SO₂ wird ein SO₂-Gaswäscher verwendet, in dem sich eine 10%igen Kalkmilch-Lösung befindet.
Beim Verfahren entstehen, abgesehen von Asche aus dem mineralischen Anteil der Ausgangsstoffe, keinerlei Abfallprodukte. Dies wird durch die konsequente Rückführung der kohlenwasserstoffhaltigen Reaktionsprodukte, die neben Diesel gebildet werden, durch das weitgehend geschlossene Wassersystem und durch die Trennung, Reinigung und Lagerung des Schwefels sowie des CO₂ erreicht. Der gewonnene Dieselkraftstoff kann problemlos für den Fahrzeugbetrieb eingesetzt werden; insbesondere übertrifft er die Anforderungen D590.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert; hierzu zeigen:
Fig. Teil A: Ablaufdiagramm mit Darstellung der Pyrolyse, Vorreinigung des Pyrolysegases und Reinigung des Prozesswassers;
Fig. Teil B: Ablaufdiagramm mit Darstellung der Reinigung des Pyrolysegases;
Fig. Teil C: Teil eines Ablaufdiagramms mit Darstellung der dreistufig ausgeführten Fischer-Tropsch-Synthese.
Wie aus Fig. Teil A ersichtlich, werden die kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffe über das Beladungssystem 1 den vier Vergasern 2 zugeführt. Im Beladungssystem werden die Ausgangsstoffe einerseits zerkleinert und andererseits sorgt es über ein Schleusensystem dafür, dass kein Luftaustausch zwischen Vergaser und Umgebung stattfinden kann. Außerdem verhindert es eine übermäßige Erwärmung der Ausgangsstoffe vor dem Einbringen in den Vergaser.
Im Vergaser durchlaufen die Ausgangsstoffe die drei Temperaturzonen der Verbrennung, der Vergasung und der Gasabtrennung. In die Verbrennungszone des Vergasers 2 wird ein Gemisch aus Sauerstoff und Wasserdampf sowie ca. 20% Stickstoff eingeleitet. Der hierzu benötigte Sauerstoff wird durch den Sauerstofferzeuger 3 bereitgestellt.
Das im Vergaser aus den Ausgangsstoffen erzeugte Pyrolysegas wird auf einer Temperatur von 850 bis 950°C gehalten und in einem der vier Gaskühler 4 innerhalb von ca. 5 ms auf 130°C abgekühlt. Auf diese Weise wird die Bildung von Dioxinen und Furanen minimiert. Die bei der Abkühlung abgegebene Wärme wird zur Erzeugung von Prozessdampf verwendet, mit der die Dampfturbine 39 betrieben wird.
Das Gas wird zur Reinigung zuerst einem der vier Venturi-Gaswäscher 5, danach einem der Fliehkraftabscheider 6 und schließlich einem der elektrischen Filter 7 zugeführt.
Anschließend durchläuft das Gas zu dessen Komprimierung zuerst das Druckgebläse 8 und danach den Gaskompressor 9. Das komprimierte Gas wird nacheinander jeweils von H₂S, CO₂ und SO₂ mit dem H₂S-, CO₂- und SO₂-Gaswäscher 10; 11; 12 gereinigt (Fig. Teil B). Im Fliehkraftabscheider 13 der ersten Synthesestufe erfolgt schließlich eine Abtrennung von Harzen und Wasser.
Aus dem aus dem Gas entnommen H₂S wird mit der Claus-Anlage 35 reiner Schwefel gewonnen, der mit der Verpackungsmaschine 36 abgepackt wird. CO₂, das im CO₂-Gaswäscher 11 von einer Absorberlösung aufgenommen wurde, wird mit dem Trennturm 37 wieder aus der Lösung ausgetrieben. Das freiwerdende CO₂ wird mit Hilfe des CO2-Gaskompressors 38 in Gasflaschen abgefüllt.
Falls das Verhältnis von CO zu H₂ im Synthesegas größer als 1,5 ist, wird dieses zuerst dem Konverter 15 zugeführt, in dem CO zusammen mit Wasser katalytisch zu CO₂ und H₂ umgesetzt wird. Ist das Verhältnis kleiner als 1,5, wird das Gas über den CO₂-Gaswäscher 21 der Fischer-Tropsch-Synthesesäule 14 der ersten Stufe zugeführt (Fig. Teil C). Mit dem Kühlturm 16 wird von den Reaktionsprodukten Diesel und Benzin absepariert, die restlichen Reaktionsprodukte, die im Wesentlichen aus der schweren Fraktion und gasförmigen Komponenten bestehen, werden über den CO₂-Gaswäscher 22 und den Fliehkraftabscheider 23 der Synthesesäule 17 der zweiten Stufe zugeführt. Die dort gebildeten Reaktionsprodukte werden analog zur ersten Stufe im Kühlturm 18 getrennt und die Reststoffe über den CO₂-Gaswäscher 24 und den Fliehkraftabscheider 25 der Synthesesäule 19 der dritten Stufe zugeführt. Mit dem Kühlturm 20 wird wieder Diesel und Benzin von den Reaktionsprodukten sepa riert, und zusammen mit dem Diesel und Benzin, das in den ersten zwei Stufen gebildet wurde, in den Brennstoffsammeltank 27 geleitet. Im Gemisch enthaltenes Restwasser wird mittels des Fliehkraftabscheiders 28 separiert und schließlich wird der Diesel vom Benzin sowie von Teerresten mit der Rektifikationskolonne 29 getrennt.
Das Benzin, der Teer sowie die nach dem dreistufigen durchgeführten Fischer-Tropsch-Verfahren nicht umgesetzten schweren Fraktionen werden in die Verbrennungszone des Vergasers 2 eingebracht. Das CO, H₂, CH₄, C_nH_n und N₂ enthaltende Restgas, wird durch den CO₂-Gaswäscher 26 sowie den Stickstoffreiniger 40 geleitet und anschließend ebenfalls dem Vergaser zugeführt.
Zur Wiederaufbereitung des in den Venturi-Gaswäschern 5 mit Kohlenwasserstoffen und anderen Reststoffen verunreinigten Prozesswassers durchläuft es nacheinander das Hydrozyklon 30, den Ausgleichstank 31, den Membranfilter 32 und die Wasserreinigungseinheit 33. Das gereinigte Wasser wird schließlich in den Sammeltank 34 geleitet.

1: Beladungssystem
2: Vergaser
3: Sauerstofferzeuger
4: Gaskühler
5: Venturi-Gaswäscher
6: Fliehkraftabscheider (Gasreinigung)
7: elektrischer Filter
8: Druckgebläse
9: Gaskompressor
10: H₂S-Gaswäscher
11: CO₂-Gaswäscher
12: SO₂-Gaswäscher
13: Fliehkraftabscheider (erste Stufe)
14: Synthesesäule (erste Stufe)
15: Konverter
16: Kühlturm (erste Stufe)
17: Synthesesäule (zweite Stufe)
18: Kühlturm (zweite Stufe)
19: Synthesesäule (dritte Stufe)
20: Kühlturm (dritte Stufe)
21: CO₂-Gaswäscher (erste Stufe)
22: CO₂-Gaswäscher (zweite Stufe)
23: Fliehkraftabscheider (zweite Stufe)
24: CO₂-Gaswäscher (dritte Stufe)
25: Fliehkraftabscheider (dritte Stufe)
26: CO₂-Gaswäscher (Nachreinigung)
27: Brennstoffsammeltank
28: Fliehkraftabscheider (vor Rektifikation)
29: Rektifikationskolonne
30: Hydrozyklon
31: Ausgleichstank
32: Membranfilter
33: Wasserreinigungseinheit
34: Sammeltank
35: Claus-Anlage
36: Verpackungsmaschine
37: Trennturm
38: CO₂-Gaskompressor
39: Dampfturbine
40: Stickstoffreiniger

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0863197 A1 [0003]
- DE 102005058534 A1 [0005]
- DE 102005050526 A1 [0005]
- DE 102005035921 A1 [0005]
- JP 2007246685 A [0007]

Claims

Verfahren zur Gewinnung von synthetischem Diesel aus kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffen, vorzugsweise aus der hochkalorischen Fraktion von Müll, das die Schritte – Einführen von zerkleinerten kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffen in mindestens einen Vergaser (2) mittels eines Beladungssystems (1) bestehend aus einem Schredder, trichterförmigen Vorkammern und aus Schließvorrichtungen derart, dass der Vergaser (2) gegenüber der Umgebungsluft immer abgeschlossen ist, wobei die Temperatur der Ausgangsstoffe in den Vorkammern, auf 50 bis 60° Celsius durch Luftkühlung gehalten wird, – Erzeugung von Gas aus den Ausgangsstoffen bei einem Druck von 86 bis 90 kPa, wobei die Ausgangsstoffe im Vergaser zuerst zur Verbrennung einer Temperatur von 1200–1450°C, anschließend zur Vergasung einer Temperatur von 1100–1200°C und schließlich während der Gasentnahme einer Temperatur von 850–900°C ausgesetzt werden, und während der Verbrennung den Ausgangsstoffen mittels eines Sauerstofferzeugers (3) ein Gemisch aus Wasserdampf, Sauerstoff sowie 0 bis 30% Stickstoff gepulst zugegeben wird, indem dieses mit einem Druck von 0,13 MPa über eine Düse, vor der sich eine rotierende Gitterblende befindet, in die Verbrennungszone des Vergasers (2) eingeleitet wird, – Reinigung des Gases von Aschepartikeln mittels thermisch isolierter Zyklone, wobei die Temperatur des Gases vor der Einleitung in die Zyklone auf einer Temperatur von 850 bis 900°C gehalten wird und die Temperatur des Gases in den Zyklonen um höchstens 10°C gesenkt wird, – Abkühlung des Gases von 850 bis 900°C auf 130°C unter Ausschluss von Luftsauerstoff innerhalb von 5 ms in Gaskühlern (4), wobei die abgegebene Wärme zur Erzeugung von Prozessdampf mit einer Temperatur von 435°C und 3,4 MPa verwendet wird, der zum Antrieb einer Gasturbine (29) eingesetzt wird, – Reinigung des Gases von HCl und NH₃ sowie teilweise von H₂S bei gleichzeitiger Abkühlung des Gases auf 50–60°C mittels Venturi-Gaswäschern (5), anschließend weitere Reinigung mittels Fliehkraftabscheidern (6) und elektrischen Filtern (7), wobei für die Venturi-Gaswäscher (5) aus dem Prozess gewonnenes Wasser verwendet wird, von dem nach seiner Verwendung in den Venturi-Gaswäschern (5) Verunreinigungen in Form von Kohlenwasserstoffen abgetrennt werden und das anschließend zur Wiederverwendung aufbereitet wird, – Verdichten des Gases mittels Druckgebläsen (8) und Gaskompressoren (9), – Reinigen des Gases von H₂S, CO₂ und SO₂ jeweils in separaten Gaswäschern (10, 11, 12), – Entfernen von flüssigen Reagenzien, Harzen und Wasser mittels eines Fliehkraftabscheiders (13), – Erhitzen des Gases auf eine Temperatur von 250–255°C, Reinigung von CO₂ mittels eines CO₂-Wäschers (21) sowie Einleiten in eine Synthesesäule (14) einer ersten Stufe, die nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren bei 250–255°C unter Verwendung eines eisenbasierten Katalysators arbeitet, der in schweren Kohlenwasserstoffen mit einem Siedepunkt von größer 350°C suspendiert ist, wobei, wenn vor der Durchführung der Fischer-Tropsch-Synthese das Verhältnis von CO zu H₂ im Synthesegas größer als 1,5 ist, ein Teil des Gases vor der Synthese in einen Konverter (15) geleitet wird, in dem CO zusammen mit Wasser katalytisch zu CO₂ und H₂ umgesetzt wird, – Abtrennen des in der Synthesesäule (14) gebildeten Diesels und Benzins von den restlichen Syntheseprodukten mittels eines Kühlturms (16), wobei die schweren Fraktionen wie Schweröl und Masut in der Synthesesäule (14) vorerst gesammelt werden, und, wenn sich eine größere Menge angesammelt hat, nach einer Reinigung mittels eines CO₂-Wäschers (22) sowie eines Fliehkraftabscheiders (23) in die Synthesesäule (17) einer zweiten Stufe geleitet werden, die nach demselben Prinzip wie die Säule (14) der ersten Stufe arbeitet, jedoch geometrisch kleiner als diese ist und bei höheren Temperaturen von 280–300°C betrieben wird, – Abtrennen des in der Synthesesäule (17) gebildeten Diesels und Benzins von den restlichen Syntheseprodukten mittels eines Kühlturms (18), wobei die schweren Fraktionen in der Synthesesäule (17) gesammelt werden, und, sobald sich eine größere Menge angesammelt hat, nach einer Reinigung mittels eines CO₂-Wäschers (24) sowie eines Fliehkraftabscheiders (25) in die Synthesesäule (19) einer dritten Stufe geleitet werden, die nach demselben Prinzip wie die anderen Säulen arbeitet, jedoch kleiner als die Säule (17) der zweiten Stufe ist und bei denselben oder leicht höheren Temperaturen wie die zweite Stufe betrieben wird, – Abtrennen des in der Synthesesäule (19) gebildeten Diesels und Benzins von den restlichen Syntheseprodukten mittels eines Kühlturms (20), Zusammenführung des in allen drei Stufen gewonnenen Diesels und Benzins im Brennstoffsammeltank (27), Abscheiden von Restwasser in einem Fliehkraftabscheider (28) und Trennung des Diesels vom Benzin sowie von Teerresten mittels einer Rektifikationskolonne (29), – Zurückführen des Benzins, des Teers und der nach dem dreistufigen Fischer-Tropsch-Verfahren verbleibenden schweren Fraktionen sowie des CO, H₂, CH₄, C_nH_n und N₂ enthaltenden Restgases, nachdem dieses einer Stickstoffreinigung unterzogen wurde, in die Verbrennungszone des Vergasers (2), umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung und Aufbereitung des in den Venturi-Gaswäschern (5) verwendeten Wassers die Schritte – erste Trennung von Kohlenwasserstoffen vom Wassers mittels eines Hydrozyklons (30), wobei sich die Kohlenwasserstoffe mit höherer Dichte als Wasser in der unteren und diejenigen mit geringerer Dichte in der oberen Zone des Hydrozyklons sammeln, und Rückführung der abgetrennten Kohlenwasserstoffe in die Verbrennungszone des Vergasers (2), innerhalb von Zeitfenstern, in denen kein Wasserdampf-Sauerstoffgemisch in die Verbrennungszone eingeleitet wird, – Reinigung des Wassers von H₂S mit Hilfe eines H₂S-Gaswäschers, – zweite Trennung von Kohlenwasserstoffen vom Wasser durch Einleiten in einen Ausgleichstank (31), wobei sich die Kohlenwasserstoffe mit höherer Dichte im unteren und diejenigen mit geringerer Dichte im oberen Bereich des Ausgleichstanks (31) sammeln, und Rückführung der abgetrennten Kohlenwasserstoffe in die Verbrennungszone des Vergasers (2), innerhalb von Zeitfenstern, in denen kein Wasserdampf-Sauerstoffgemisch in die Verbrennungszone eingeleitet wird, – Separieren der verbliebenen Kohlenwasserstoffe und von anderen Verunreinigungen mittels eines Membranfilters (32), – Reinigung des Wassers von Spuren von Kohlenwasserstoffen, von gelösten Gasen und von gebundenen Ammoniak mittels einer Wassereinigungseinheit (33) und Sammeln des Wassers in einem Sammeltank (34) zur weiteren Verwendung als Prozesswasser für den Gaswäscher (5), zur Bildung des Prozessdampfs für den Betrieb von Dampfturbinen (39) oder bei Wasserüberschuss als Kondenskühlwasser für externe Anlagen, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigen des Gases von H₂S im H₂S-Gaswäscher (10) unter Verwendung einer 30%igen (CH₃)₂NCH₂CH₂OH-Lösung erfolgt, wobei das entzogene H₂S mittels einer Claus-Anlage (35) in Schwefel umgewandelt, und mit einer Verpackungsmaschine (36) abgepackt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für das Reinigen des Gases von CO₂ als CO₂-Gaswäscher (11) ein Schaumabsorber verwendet wird, in dem das CO₂ durch eine wässrige K₂SO₃-Lösung unter Bildung von K₂CO₃ absorbiert wird, und anschließend das gebundene CO₂ aus der K₂SO₃-Lösung mit Hilfe eines Trennturms (37) wieder ausgetrieben wird, wobei das hierdurch gewonnene CO₂ mittels eines Gaskompressors (38) in Flaschen abgefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für das Reinigen des Gases von SO₂ im SO₂-Gaswäscher (12) unter Verwendung einer 10%igen Kalkmilch-Lösung erfolgt.