Anmischung eines Slurries aus Pyrolyseprodukten

Eine wichtige Motivation für die Entwicklung des Verfahrens war neben einer zuverlässigen Feedeinspeisung für den Flugstrom-Hochdruckvergaser, eine wirtschaftliche Lösung zu finden, wie das regional anfallende Getreidestroh ohne ausufernde Kosten zu einer Großanlage transportiert werden kann. Die Schnellpyrolyseanlage befindet sich in räumlicher Nähe zur Landwirtschaft. Dort werden Pyrolysekondensate und -kokse werden zu einem flüssigen Slurry (Schlamm) zusammengemischt, der dann per Bahn effizient über weite Entfernungen zu zentralen Gaserzeugungs- und Syntheseanlagen transportiert werden kann. Der ideale Slurry für die Karlsruher Bioslurryvergasung hat einen hohen Energieinhalt um 5kWh/kg, eine hohe Dichte um 1300 kg/m3, und ist chemisch und physikalisch über viele Wochen ausreichend stabil, damit die Pumparkeit und Zerstäubbarkeit im Gaserzeuger gegeben ist.

Hochkonzentrierter Slurry

Hochkonzentrierte Slurries aus Pyrolyseteer und-koks haben bei Zimmertemperatur eine Viskosität von einigen Pascalsekunden.

Der Heizwert solcher Slurries ist geringfügig grösser als derjenige der Ausgangsbiomasse und die Energiedichte kann in günstigen Fällen 60 bis 65% derjenigen von Heizöl erreichen. Der Energieinhalt der Slurries kann bis zu 90% der ursprünglichen Biomasseenergie ausmachen und ist insgesamt wegen des Koksanteils deutlich (bis zu 50%) höher als für Pyrolyseöl allein.

Slurryherstellung im Labor

Ein entscheidender Parameter für die Anmischbarkeit von fließbaren Slurries ist das minimale Leervolumen einer Schüttung, das sich zusammensetzt aus der inneren Porosität von Einzelpartikeln, und der äußeren Porosität, d.h. dem Zwischenraum zwischen dicht anliegenden Einzelpartikeln von Agglomeraten. Anschaulich kann man sich vorstellen, dass ein Slurry gerade noch fließbar ist, wenn das Leervolumen einer lockeren Partikelschüttung durch Flüssigkeit ausgefüllt wird.

Inzwischen gibt es bei uns weitreichende Erfahrung mit Kolloidmischern, mit deren Hilfe schon beim Einmischen von Koksstaub die Partikelagglomerate im Slurry zerstört werden und dadurch das Zwischenkornvolumen gesenkt wird.

Optische Mikroskopie

Optische Mikroskopie
A) Kokspulver in Methanol aufgerührt.
B) Slurry nach kolloidalem Aufschluss mit Methanol verdünnt.
C) resultierende Kornverteilungskurven

Slurryherstellung in technischem Maßstab

Der maximale Koksanteil in den pumpbaren Slurries kann je nach Einsatzmaterial erheblich schwanken. Mit Hilfe der neuen Mischertechnologie konnte der Feststoffanteil von Slurries im technischen Versuchsbetrieb bei unseren Vergasungsversuchen von 20% bis auf 33% erhöht werden. Dazu wurde ein kontinuierlicher Kolloidmischer eingesetzt, der auf den Durchsatz einer 3-5 MW Vergasungsanlage (bis 1t/h Slurry) passt .

Kolloidmischer

Kontinuierlicher Kolloidmischer für 1t/h Durchsatz