Stephan Lange

Systemanalytische Untersuchung zur Schnellpyrolyse
als Prozessschritt bei der Produktion von Synthesekraftstoffen aus Stroh und Waldrestholz

Karlsruhe: Universitätsverlag Karlsruhe 2008, ISBN 978-3-86644-262-7, 159 Seiten, 28,90 Euro
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INHALTSVERZEICHNIS

Tabellenverzeichnis V
Abbildungsverzeichnis IX
Größen- und Abkürzungsverzeichnis XI
1 EINLEITUNG 1
  1.1 Ausgangslage und Problemstellung 1
  1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise 7
2 SCHNELLPYROLYSE VON STROH UND WALDRESTHOLZ STAND DER TECHNIK 11
  2.1 Grundprinzipien 11
  2.2 Reaktortypen 14
  2.3 Bewertung der Schnellpyrolyse von Stroh und Waldrestholz 20
3 AUFBAU DER MODELLANLAGE ZUR SCHNELLPYROLYSE VON STROH UND WALDRESTHOLZ 23
  3.1 Einordnung in das Gesamtsystem zur Produktion von Synthesekraftstoffen 23
  3.2 Bereitstellung von Stroh und Waldrestholz frei Anlage 24
  3.2.1 Eigenschaften und Aufkommen von Stroh und Waldrestholz 24
  3.2.2 Bereitstellung von Stroh und Waldrestholz frei Anlage 24
  3.3 Schnellpyrolyse-Modellanlage 26
  3.3.1 Anlieferung von Stroh und Waldrestholz 27
  3.3.2 Konditionierung Zerkleinerung und Trocknung 29
  3.3.3 Pyrolyseeinheit 29
  3.3.3.1    Zuführsysteme 33
  3.3.3.2    Doppelschnecken-Reaktor 34
  3.3.3.3    Sandkreislauf inkl. Aufheizung 34
  3.3.3.4    Produktgewinnung und Slurryherstellung 39
  3.3.4 Slurryauslieferung 39
  3.3.5 Hilfsbetriebsanlagen 39
  3.3.6 Bewertung 40
4 METHODISCHE ANSÄTZE FÜR DIE PROZESSKETTEN ANALYSE 41
  4.1 Massen- und Energiebilanzierung 41
  4.1.1 Kenngrößen von festen Brennstoffen 41
  4.1.2 Anlagenleistung 43
  4.1.3 Gleichungen für die Massen- und Energiebilanzierung 43
  4.2 Berechnung der Produktkosten 46
  4.2.1 Kapitalgebundene Kosten 47
  4.2.2 Verbrauchsgebundene Kosten 50
  4.2.3 Betriebsgebundene Kosten 51
  4.2.4 Sonstige Kosten 51
  4.3 Größendegressionen 52
  4.4 Lernen in Produktionssystemen 53
  4.4.1 Lernkurven 55
  4.4.2 Beispiel Entschwefelungsanlagen für Kohlekraftwerke 57
  4.4.3 Beispiel Methanolproduktion 58
  4.4.4 Fortschrittsfaktoren aus der Literatur 58
  4.4.5 Bewertung und Einsatz von Lernkurven 63
  4.5 Bewertung der methodischen Ansätze 64
5 PROZESSKETTENANALYSE ZUR SCHNELLPYROLYSE 65
  5.1 Massen- und Energiebilanz der Schnellpyrolyse 65
  5.1.1 Kenngrößen für die Massen- und die Energiebilanz 65
  5.1.2 Ergebnisse der Massen- und der Energiebilanz 68
  5.2 Ökonomische Kenngrößen der Schnellpyrolyse 73
  5.2.1 Kapitalgebundene Kosten 73
  5.2.2 Verbrauchs-, betriebsgebundene und sonstige Kosten 79
  5.3 Produktionskosten von Slurry aus Stroh und Waldrestholz 81
  5.4 Sensitivitätsanalyse 85
  5.5 Lernpotenzial der Schnellpyrolyse-Anlage 89
  5.5.1 Schnellpyrolyse-Szenario 2020 für Deutschland 89
  5.5.1 Mittelfristige Slurrykosten 89
6 PRODUKTION VON SYNTHESEKRAFTSTOFFEN AUS PYROLYSESLURRY 93
  6.1 Stand der Technik und Modellanlage 93
  6.1.1 Slurryaufbereitung für die Flugstrom-Druckvergasung 93
  6.1.2 Synthesegaserzeugung aus Slurrys 94
  6.1.2.1    Grundprinzipien 95
  6.1.2.2    Flugstrom-Vergaser 96
  6.1.2.3    Synthesegasreinigung und -konditionierung inkl. Wärmerückgewinnung 98
  6.1.2.4    Fließbilder der Modellanlage 102
  6.1.2.5    Thermischer Wirkungsgrad und Sauerstoffbedarf 105
  6.1.2.6    Entwicklung der weltweiten Synthesegaskapazität 105
  6.1.3 Fischer-Tropsch-Synthese 106
  6.1.3.1    Grundprinzipien 106
  6.1.3.2    Reaktoren 108
  6.1.3.3    Produktaufbereitung 109
  6.1.3.4    Thermische Wirkungsgrade 109
  6.1.3.5    Entwicklung der FT-Synthese 110
  6.1.4 Hilfsbetriebsanlagen 111
  6.1.5 Bewertung 111
  6.2 Kenngrößen zur Produktion von Synthesekraftstoffen aus Pyrolyseslurry 111
7 ZUSAMMENFASSUNG 117
8 LITERATURVERZEICHNIS 123
Literatur zu Kapitel 1 123
Literatur zu Kapitel 2 124
Literatur zu Kapitel 3 128
Literatur zu Kapitel 4 129
Literatur zu Kapitel 5 132
Literatur zu Kapitel 6 133
Literatur Anhang 135
A ANHANG 137
  A.1 Bereitstellungskosten von Stroh und Waldrestholz frei Anlage 137
  A.1.1 Bestimmung der mittleren Transportentfernung 138
  A.2 Transportkosten von Slurry frei Anlage 139
  A.3 Ökonomische Basiskenngrößen 140
  A.3.1 Basiskenngrößen zur Bestimmung der Annuität 140
  A.3.2 Preise für Energie- und Betriebsstoffe 141
  A.4 Parameter der benutzten Brennstoffe 142
  A.5 Wärmezufuhr im Schnellpyrolyse-Reaktor 147
  A.6 Bedarf an Brennstoffen für die Sandaufheizung im Steigrohr 149
  A.7 Bedarf an Brennstoffen für die Trocknung von Stroh und Waldrestholz 152
  A.8 Kenngrößen für die 50-MWin-Schnellpyrolyse-Anlage 156

 

Erstellt am: 01.12.2008 - Kommentare an: webmaster