Mikrowellen-Pyrolyseanlage mf200B – Single Unit
Die mf200B ist eine kontinuierlich betriebene Mikrowellen-Pyrolyseanlage zur Umwandlung von Holzpellets in Biochar und fraktionierte Kondensate (Bioöl-/Aromaten-/Säure-/Wasser-Fraktionen). Der Anlagenaufbau ist auf Prozessstabilität, reproduzierbare Produktqualität und Betriebssicherheit ausgelegt: inertisierte Feststoffführung, geregelte Druck-/Vakuumlage, gestufte Kondensation, definierte Flüssigphasenseparation sowie kontrollierte Nutzung nicht-kondensierbarer Gase (NCG) über einen Low-NOx-Brenner.
Inhalt
At-a-glance
Einsatzstoff
- Holzpellets (Feuchte typischerweise im Feed berücksichtigt)
- Optionale Additive in geringen Anteilen (z. B. Zeolith/Stärke, abhängig von Fahrweise/Zielprodukten)
Hauptprodukte
- Biochar (Feststoff, abfüllfertig über Big-Bags)
- Fraktionierte Kondensate (z. B. schwere phenolische Anteile, Phenol/Kresole, BTX-/Leichtöl-Fraktionen)
- Säure-/Wasserfraktionen (z. B. essigsäure-/methanolhaltig, Prozesswasser)
- NCG (nicht-kondensierbare Gase) zur kontrollierten Energienutzung
Typische Betriebsfenster
- Reaktionstemperatur: 275–450 °C (häufiger Fahrpunkt z. B. um 330 °C)
- Mikrowellen: 2,45 GHz, typ. 200 kW Average / 300 kW Pulse
- Auslegungsdurchsatz (Single Unit): 1.000 kg/h Biomasse (Referenz je Linie)
Prozesskette in 10 Schritten
- Annahme, Lagerung, Fördertechnik
Holzpellets werden in Silos/Behältern bevorratet und über geschlossene Fördertechnik der Prozesslinie zugeführt. Eine vorgelagerte Entstaubung reduziert Feinanteile. - Vorwärmung & Konditionierung (Input-Silo)
Das Material wird in einem beheizten Puffersilo typischerweise auf 60–65 °C konditioniert, um einen stabilen Eintrag und reproduzierbare Reaktionsbedingungen zu unterstützen. - Inertisierung & luftdichter Eintrag
Kritische Bereiche sind mit N₂-Blanket geführt; die Dosierung erfolgt über Schnecken/Feeder und Absperrorgane, um Luftzutritt in den heißen/inerten Bereich zu vermeiden. - Mikrowellen-Reaktor (Kernumwandlung)
Im Rotorreaktor wird die Biomasse pyrolysiert. Temperatur, Verweilzeit und Drucklage sind regelbar und bestimmen Produktverteilung und Qualität. Mikrowellen liefern die Energie direkt ins Material (2,45 GHz). - Biochar-Austrag – gasdicht und sicher
Der Biochar-Abzug ist vakuum-/gasdicht ausgeführt und nutzt eine N₂-Barriere. Eine gekühlte Austragsstrecke reduziert Temperatur und Glutrisiko. - Biochar-Kühlung, Überwachung, Abfüllung
Biochar wird über gekühlte Förderschnecken geführt. Hot-Spot/Glut-Detektion und definierte Eingriffslogik (z. B. Wasserinjektion) erhöhen die Betriebssicherheit. Abfüllung in Big-Bags. - Heißgas-Entstaubung (Zyklon-Stufe)
Der Gas-/Dampfstrom aus dem Reaktor wird über Zyklon(e) von Partikeln entlastet. Das schützt Kondensation und nachgeschaltete Aggregate vor Fouling. - Fraktionierte Kondensation (Quench + Kondensator-Kaskade)
Eine gestufte Abkühlung kondensiert Produktklassen in definierten Temperaturfenstern (schwere Anteile → mittlere Fraktionen → Leichtöle/Säure-/Wasseranteile). Ergebnis: fraktionierte, besser separierbare Produkte. - Aerosolabscheidung (WESP)
Ein Wet-Electrostatic-Precipitator (WESP) entfernt verbleibende Aerosole/Feinsttröpfchen aus dem Gasstrom und stabilisiert Produktqualität und Gasführung. - Vakuum-/Gasführung & NCG-Energienutzung
Ein Liquid-Ring-Vakuumsystem stabilisiert die Drucklage und bereitet den Gasstrom auf (Kondensation/Trocknung/Koaleszenz). Nicht-kondensierbare Gase werden kontrolliert einem Low-NOx-Gasbrenner zugeführt.
Komponentenübersicht (Single Unit)
| Modulgruppe | Komponenten (typisch) | Funktion / Nutzen |
|---|---|---|
| Feedstock Handling | Lager/Silos, Förderer, Dosierschnecken, Entstaubung | Konstanter Massenstrom, reduzierte Staubbelastung |
| Vorwärmung & Inertisierung | Beheiztes Input-Silo, N₂-Blanket, Druck-/Vakuumanbindung | Reproduzierbare Bedingungen, O₂-Ausschluss |
| Eintrag & Dosierung | Luftdichte Feeder-/Schleusenstufe, Absperrorgane | Minimiert Luftzutritt, stabiler Eintrag |
| Reaktormodul | Mikrowellen-Rotorreaktor, Waveguides, Temperatur-/Drucksensorik | Kernumwandlung Biomasse → Gas/Dampf + Biochar |
| Biochar-Handling | Gasdichter Austrag, N₂-Barriere, Kühlung, Glutdetektion, Siebung/Entstaubung, Big-Bag-Abfüllung | Sichere Feststoffkette, definierte Qualität |
| Entstaubung Heißgas | Zyklon(e), ggf. Feinstaub-Stufe | Schutz der Kondensation, weniger Wartung/Fouling |
| Kondensation | Quench + mehrere Kondensatoren, Temperaturstabilisierung, Produktabzug | Fraktionierte Kondensate statt Mischprodukt |
| Aerosolreinigung | WESP inkl. Medienführung | Abscheidung feinster Tröpfchen/Aerosole |
| Flüssigphasenseparation | Dekanter, Koaleszer/Boot, Tanklager (teilweise beheizt), N₂-Blanket | Phasentrennung, lagerfähige Produkte |
| Säure/Wasser | Säure-Recovery (z. B. Essigsäure-Konzentrat), Neutralisation (NaOH), pH-Regelung | Nebenprodukte nutzbar machen, Wasserpfad beherrschen |
| Vakuum & Gasaufbereitung | Liquid-Ring-Vakuum, Gas-Kondensator/Trockner/Koaleszer, Regelarmaturen | Prozessstabilität, Schutz nachgelagerter Systeme |
| Energienutzung | Low-NOx-Gasbrenner, Flammensperre/Backflash-Schutz, Druckregelung | Sichere Verwertung des NCG-Energiepotenzials |
| Utilities | Thermalöl, Kühlwasser (redundante Pumpen), N₂-System (Generator + Backup), Druckluft | Verfügbarkeit und stabile Medienversorgung |
| Automation/Analytics | DCS, Online-Analytik (O₂/CO/CO₂/CxHx/N₂), optional GC-MS | Qualitätssicherung, Nachvollziehbarkeit, Optimierung |
Safety-by-Design
Die mf200B setzt auf eine mehrschichtige Schutzphilosophie über Prozessführung, Konstruktion und Automationslogik. Ziel ist ein robustes, kontrollierbares Verhalten auch bei Abweichungen (z. B. Feed-Schwankungen, Kondensationslast, Druckänderungen).
- Inertisierung (N₂): Minimierung von O₂-Eintrag in heißen Bereichen (Reaktor, Austrag, Tanks).
- Gasdichte Feststoffführung: Schleusen/Feeder trennen Umgebung und Prozessatmosphäre.
- Biochar-Sicherheitskette: Kühlung, Glut-/Hot-Spot-Detektion und definierte Eingriffsmöglichkeiten.
- Druck-/Vakuumführung: kontrollierte Strömungsrichtung und stabile Prozessbedingungen.
- NCG-Handling: Regelarmaturen und Flammensperren für sichere Energienutzung.
Mess-, Steuer- und Regeltechnik
Für reproduzierbare Qualität und sichere Fahrweisen ist die Anlage für durchgängige Überwachung und Regelung ausgelegt. Ein zentrales Automationssystem führt Feed, Reaktor, Kondensation, Separation und Utilities. Online-Analytik im Gasweg (z. B. O₂/CO/CO₂/CxHx/N₂) unterstützt Überwachung, Qualitätstracking und Interlocks.
Transparenz im Betrieb
- Trend-/Ereignisprotokollierung (Fahrweise, Alarme, Zustände)
- Chargen-/Produktzuordnung für Dokumentation und Audits
Regelkreise (Beispiele)
- Temperaturführung (Reaktor/Kondensationsstufen)
- Druck-/Vakuumregelung
- Medienversorgung (Thermalöl, Kühlwasser, N₂, Druckluft)
Produkte & Schnittstellen
- Biochar: Abfüllung in Big-Bags; Klassierung/Entstaubung optional integriert.
- Kondensate: fraktionierte Ströme in definierte Tanks; organische und wässrige Phasen separiert.
- Säure-/Wasserpfad: Säurekonzentrat optional; Wasserpfad mit Neutralisation/pH-Regelung.
- NCG: Nutzung über Low-NOx-Brenner; Wärmeintegration projektabhängig.
Technische Eckdaten (Kurzformat)
| Auslegungsdurchsatz | 1.000 kg/h Holzpellets (Referenz) |
|---|---|
| Temperaturfenster Reaktor | 275–450 °C (häufiger Fahrpunkt z. B. 330 °C) |
| Mikrowellen | 2,45 GHz, typ. 200 kW Average / 300 kW Pulse |
| Kondensation | Quench + mehrstufige Kondensationskaskade + WESP |
| Separation | Dekanter/Koaleszer; Tanklager (teilweise beheizt, N₂-Blanket) |
| Gasführung | Liquid-Ring-Vakuum + Gasaufbereitung; Low-NOx-Brenner für NCG |
FAQ
Welche Biomasse kann verarbeitet werden?
Primär Holzpellets. Andere pelletierte Biomassen sind grundsätzlich möglich, erfordern jedoch den Abgleich von Feuchte, Ascheanteil, Schüttdichte sowie die Anpassung von Temperaturprofil und Kondensationsstrategie.
Warum fraktionierte Kondensation statt „Mischöl“?
Unterschiedliche Stoffklassen kondensieren in unterschiedlichen Temperaturfenstern. Die gestufte Kondensation verbessert Separierbarkeit, Lagerfähigkeit und die spätere Vermarktungsoption (statt eines schwer handhabbaren Mischkondensats).
Wie wird Biochar sicher gehandhabt?
Über gasdichten Austrag mit N₂-Barriere, kontrollierte Kühlung sowie Glut-/Hot-Spot-Überwachung mit definierter Eingriffslogik. Das reduziert das Risiko von Luftzutritt und Schwelbrand im Feststoffpfad.
Was passiert mit den nicht-kondensierbaren Gasen (NCG)?
Der Gasstrom wird aufbereitet und über einen Low-NOx-Brenner kontrolliert genutzt. Druckregelung und Flammensperre unterstützen ein robustes, sicheres Betriebsverhalten.
Wie wird Produktqualität abgesichert?
Durch stabile Fahrweisen (DCS), Online-Analytik, reproduzierbare Temperatur-/Druckführung sowie definierte Separation (Dekanter/Koaleszer, Tankkonzept). Damit sind Prozesseinstellungen und Produktchargen nachvollziehbar dokumentierbar.
Kontakt / Nächste Schritte
Für projektspezifische Auslegung (Feedstock-Daten, Zielprodukte, Utilities-Konzept, Layout) stellen wir auf Anfrage eine technische Kurzbeschreibung, Schnittstellenliste und ein projektspezifisches Massen-/Energiebilanz-Set bereit.
Optionale Unterlagen: Factsheet (PDF), Anlagenlayout (Single Unit), Utility-Spezifikation, Sicherheits-/Interlock-Übersicht.