Wood Pellets are well known and a part of the global trading. But the main problems are the high costs, the energy needed, the high quality of wood, leads to a product, without any industrial application. For industrial application we need larger pellets up to 25 mm diameter and higher, with a very low ash production, with low limits in pollution like metals and organic compounds. Those industrial pellets can substitute fossil coal, and fossil crude oil. Beside the application of industrial pellets we are now in the position to recycle municipal waste and to produce pellets as secondary fuel or pellets as refused fuel. The classical pellets can be used in combustion chambers with attached boilers, this technology is well known. The industrial pellets can be used in gasifiers to produce a weak gas and charcoal. secondary fuel and RDF pellets can be used in advanced gasifiers to generate weak gas and charcoal. Again we have to recycle and separate the wood and waste wood and municipal waste into metals, plastics and biogenic waste. The biogenic waste has to be separated into used natural wood, used coated wood, in biogenic waste and in biogenic waste with plastic foils. Metals and plastics will be recycled in the industrial processes. With the separation and recycling process we now in the position to qualify the wood waste and to generate weak gas and charcoal or to generate a strong syngas for dimethyl ether production.
Inhaltsverzeichnis
1. Introduction
2. Biomass and Waste
3. Refuse derived fuel (RDF)
4. Solid recovered fuel (SRF)
5. Dimethyl ether
6. Industrial Pellets
7. Bottom Cycle and Top Cycle
8. Conclusion
Zielsetzung und Themen der Arbeit
Die vorliegende Arbeit untersucht die technologische Machbarkeit der Gewinnung von Dimethylether aus industriellen Pellets, die aus recyceltem kommunalem Abfall sowie verschiedenen Holzabfällen hergestellt werden. Ziel ist es, ein "Waste-to-Liquid"-Verfahren zu validieren, das durch die Umwandlung von Abfallstoffen in einen hochwertigen, synthetischen Kraftstoff einen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft leistet.
- Charakterisierung von Biomasse und verschiedenen Abfallqualitäten
- Vergleich von Refuse Derived Fuel (RDF) und Solid Recovered Fuel (SRF)
- Prozessschritte der industriellen Pelletierung aus recycelten Stoffen
- Verfahrenstechnik der Gasvergasung mittels Bottom- und Top-Cycle
- Synthese von Dimethylether als nachhaltiger Kraftstoff
Auszug aus dem Buch
Dimethyl ether
Dimethyl ether is well known. It is the simplest ether consisting of two carbon atoms, one oxygen atom and six hydrogen atom, molar mass MZ~ 46 g/mol [ 11 ]. It is certificated by ISO 16 681: 2013 by the IDA. At a pressure of 6 bar Dimethyl ether is in liquid phase at an environment temperature of 25°C [ 11 ]. The simplest ether is synthetic and can produced with two pathways: the production in two steps in the first step over the intermediate product methanol ( methanol synthesis ) CO + 2H2 CH3OH+ Q (- 225 kJ/mol) and in the second step over dehydration ( water removal ) 2CH3OH CH3OCH3 + H2O + Q (- 15kJ/mol), or in the direct synthesis in one step 3CO + 3H2 CH3OCH3 + CO2 + Q (- 254 kJ/mol). The difference between both chemical processes is the energy (heat generated and needed) the resulting mass flows generated by the processes. The caloric heat value of dimethyl ether is given caloric combustion enthalpy Hc=1460 kJ/mol [ 11 ], the formation standard formation enthalpy Hf=184 kJ/mol [11]. The combustion of dimethyl ether in diesel engines leads to nearly no soot, dust, a reduction of carbon monoxide and nitrogen oxide [ 10 ].
Zusammenfassung der Kapitel
Introduction: Einführung in die Problematik der Holzpellet-Produktion und das Potenzial zur Nutzung von kommunalen Abfällen für die industrielle Pelletierung.
Biomass and Waste: Klassifizierung von Abfallarten, insbesondere Unterscheidung zwischen natürlichen und beschichteten Holzabfällen sowie deren Eignung als Rohstoff.
Refuse derived fuel (RDF): Definition und Herausforderungen bei der Nutzung von aus Siedlungsabfällen gewonnenen Ersatzbrennstoffen für die energetische Verwertung.
Solid recovered fuel (SRF): Erläuterung hochwertiger Ersatzbrennstoffe, die durch zusätzliche Aufbereitungsschritte aus gewerblichen Abfällen gewonnen werden.
Dimethyl ether: Chemische Grundlagen, Eigenschaften und Synthesewege zur Herstellung von Dimethylether als Kraftstoffalternative.
Industrial Pellets: Beschreibung des Produktionsprozesses, von der Materialtrennung und Zerkleinerung bis hin zur Pelletierung unter Berücksichtigung definierter Parameter.
Bottom Cycle and Top Cycle: Darstellung des technologischen Konzepts zur Vergasung der Pellets, um Syngas für die weitere chemische Synthese zu gewinnen.
Conclusion: Zusammenfassende Betrachtung der Eignung von Abfällen als nachhaltiger Rohstoff für die Produktion von synthetischen Kraftstoffen.
Schlüsselwörter
Dimethylether, industrielle Pellets, Abfallverwertung, Biomasse, Gasvergasung, Synthesegas, Waste-to-Liquid, Kreislaufwirtschaft, Ersatzbrennstoffe, RDF, SRF, thermische Verwertung, Pelletierung, Energiegewinnung, Emissionsreduktion.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die Umwandlung von industriellen Pellets, die aus recyceltem Abfall und Holzresten hergestellt werden, in den synthetischen Kraftstoff Dimethylether.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen umfassen die Abfallaufbereitung, die Pelletierungstechnologie, Gasvergasungsprozesse sowie die chemische Synthese von Dimethylether.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist der Nachweis, dass durch definierte Recyclingprozesse minderwertige Abfälle in hochwertige Pellets überführt werden können, die als Basis für die Produktion von Dimethylether dienen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird ein technischer Analyseansatz gewählt, der auf Materialklassifizierungen, chemischen Reaktionsgleichungen und der Prozessmodellierung (Bottom- und Top-Cycle) basiert.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil analysiert die Qualität von Abfallstoffen, die Spezifikationen für industrielle Pellets und beschreibt detailliert die zweistufige Synthese von Dimethylether aus Syngas.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Waste-to-Liquid, industrielle Pellets, Dimethylether, Gasvergasung und Kreislaufwirtschaft.
Wie unterscheidet sich die Qualität von RDF und SRF?
RDF ist ein unspezifischer Ersatzbrennstoff aus gemischtem Abfall, während SRF ein hochwertiger, durch zusätzliche Prozesse aufbereiteter Brennstoff ist, der spezifizierte Anforderungen erfüllt.
Welche Rolle spielen die DIN-Normen in diesem Prozess?
DIN-Normen dienen der Sicherstellung der Materialqualität bei der Pelletierung und definieren Anforderungen an die Struktur und Widerstandsfähigkeit der Pellets.
Warum ist die Abscheidung von Metallen und Kunststoffen essenziell?
Die Trennung ist notwendig, um die Schadstoffbelastung (wie Chlor oder Metalle) in den Pellets zu minimieren und eine saubere, effiziente Vergasung zu gewährleisten.
Welche Vorteile bietet Dimethylether als Kraftstoff?
Dimethylether zeichnet sich bei der Verbrennung in Dieselmotoren durch eine erhebliche Reduktion von Ruß, Feinstaub sowie Stickoxiden aus.
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- Dr. techn. Johann Gruber-Schmidt (Author), 2018, Dimethyl ether from Industrial Pellets as a rural smart fuel, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/434512
