AT396367B - METHOD FOR CONTINUOUSLY introducing a MIXTURE WITH PLASTICS TO BE GASIFIED AND LIQUID TO GASIFY - Google Patents
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Description
AT 396 367 BAT 396 367 B
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Einbringen einer Mischung mit zu vergasenden Feststoffen und zu vergasender Flüssigkeit in einen Reaktor, welcher, bezogen auf den Atmosphären· druck, unter Überdruck steht.The invention relates to a process for the continuous introduction of a mixture with solids to be gasified and liquid to be gasified into a reactor which is under pressure, based on the atmospheric pressure.
Aus der DE-C-2 629 182 wird ein Verfahren zum Beschicken eines Vergasungsreaktors bekannt, bei welchem feinteilige Kohle, insbesondere mit einer Korngröße unter 3 mm, in einem Mischgerät mit einem wasserlöslichen Bindemittel, beispielsweise Melasse, Stärke oder Sulfitzellstoffablauge, vermischt wird. Diese Mischung wird sodann einem Extruder zugegeben, der über eine Lochplatte unmittelbar in den Vergasungsreaktor, welcher unter Druck steht, einspeist.DE-C-2 629 182 discloses a process for charging a gasification reactor, in which finely divided coal, in particular with a grain size of less than 3 mm, is mixed in a mixer with a water-soluble binder, for example molasses, starch or sulfite pulp waste liquor. This mixture is then added to an extruder, which feeds directly into the gasification reactor, which is under pressure, via a perforated plate.
Aus der EP-B1-0 011 151 wird eine Vorrichtung zum Einträgen von festen Brennstoffen in einen Druckvergasungsreaktor bekannt. Hiebei wird die zu vergasende Kohle in einem ersten Schritt mit einem Bindemittel, z. B. Wasser oder Kohlenwasserstoffe, vermischt und anschließend in den Gängen zwischen Gehäuse und einer in diesen angeordneten Förderschnecke zu ein»' gasdichten Masse kompaktiert. Diese gasdichte Masse wird sodann kontinuierlich in einen Druckreaktor eingebracht. Bei Störungen im Extruder wird die Austragsöffnung durch einen von außen wirkenden Stempel oder Kolben verschlossen. Dieser Stempel oder Kolben ist entweder hydraulisch oder pneumatisch betätigtFrom EP-B1-0 011 151 a device for introducing solid fuels into a pressure gasification reactor is known. Hiebei is the coal to be gasified in a first step with a binder, for. As water or hydrocarbons, mixed and then compacted in the aisles between the housing and a screw conveyor arranged in this to a »'gastight mass. This gas-tight mass is then continuously introduced into a pressure reactor. In the event of faults in the extruder, the discharge opening is closed by a stamp or piston acting from the outside. This plunger or piston is operated either hydraulically or pneumatically
Derartige bekannte Verfahren weisen den Nachteil auf, daß keine beliebig verschmutzten Mischungen verarbeitet werden können, da diese Verunreinigungen hohe Reibungen zwischen der Schnecke und der zylindrisch»! Innenwandung des Förderorganes bedingen und damit einen überhöht»! Verschleiß an Schnecke und Innenwandung bedingen. Gleichzeitig wird durch die erhöhte Energieaufnahme des Förderorganes die Energiebilanz des gesamten Verfahrens wesentlich verschlechtertKnown processes of this type have the disadvantage that mixtures of any kind can be processed, since these contaminants cause high friction between the screw and the cylindrical »! Condition the inner wall of the conveyor element and thus make it too high »! Wear on the screw and inner wall. At the same time, the energy balance of the entire process is significantly deteriorated by the increased energy consumption of the funding body
Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, ein Verfahren zu schaffen, das es erlaubt Kunststoffabfälle, wie sie beispielsweise im Hausmüll oder auch im Industriemüll vorliegen können, einer weiteren Verwertung zuzuführen. Diese weitere Verwertung soll jedoch nicht, wie an sich bekannt, in der Verbrennung der Kunststoffabfälle liegen, sondern Kunststoffe stellen einen hochwertigen Ausgangsstoff für anschließende Synthesen oder auch zur Herstellung von energiereichen Gasen dar, die nicht unmittelbar sofort sondern am Ort des Wärmebedarfes oxidiert werden können.The present invention has set itself the goal of creating a method that allows plastic waste, such as may be present in household or industrial waste, for further recycling. However, this further recycling should not, as is known per se, involve the incineration of plastic waste, but plastics are a high-quality starting material for subsequent syntheses or for the production of high-energy gases, which cannot be oxidized immediately but at the location of the heat requirement.
Voraussetzung für eine gezielte Umsetzung derartiger Kunststoffabfälle ist, daß diese einerseits unter Druck vergast werden und daß dieses Druckvergasen kontinuierlich durchgeführt werden kann. Bei einem diskontinuierlichen Verfahren müßte der Druckreaktor jeweils diskontinuierlich beschickt werden, womit jeweils nach der Beschickung desselben, sowohl ein Druck- als auch Temperaturaufbau wieder erforderlich wäre, so daß die pro Zeiteinheit und pro Apparateeinheit umgesetzte Menge wesentlich geringer als bei einem kontinuierlichen Verfahren sind.A prerequisite for the targeted implementation of such plastic waste is that it is gasified under pressure on the one hand and that this pressure gasification can be carried out continuously. In the case of a batch process, the pressure reactor would have to be fed batchwise, which means that both pressure and temperature build-up would be required after the batch was charged, so that the amount converted per unit of time and per unit of apparatus would be significantly less than in a continuous process.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum kontinuierlichen Einbringen einer Mischung mit zu vergasenden Feststoffen und zu vergasender Flüssigkeit, wobei die Mischung mit einem Druck, der über dem eines Reaktors liegt, über ein Förderorgan, das zumindest eine drehend angetriebene Schnecke aufweist, in den Reaktor gefördert wird, welcher auf einen Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck gehalten wird, besteht im wesentlichen darin, daß dem Förderorgan als Feststoff partikulierter, insbesondere thermoplastischer, Kunststoff, z. B. Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyester od. dgl., eine Flüssigkeit, die bei Fördertemperatur zwischen 50° und 150 °C, insbesondere 70° und 130 °C, eine Viskosität von zumindest 300 cSt, insbesondere 500 cSt aufweist, z. B. einen bei Fürdertemperatur flüssigen Erdölrückstand und gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe, z. B. Altgummi od. dgl., zugegeben werden, und diese im Förderorgan über die Schnecke durchmischt werden, und die Mischung in den Reaktor, in welchem ein Druck, vorzugsweise von 15 bis 35 bar, insbesondere von 20 bis 30 bar, aufrecht erhalten wird, gegebenenfalls über eine weitere Mischkammer, kontinuierlich eingebracht wird. Dadurch, daß der Kunststoff vor der Zugabe zum Förderorgan partikuliert wird, kann eine gleichmäßigere Benetzung der Kunststoffpartikelchen mit der Flüssigkeit erfolgen, wobei gleichzeitig ein stetiger Durchsatz von neuen Kunststoffpartikelchen durch das Förderorgan gewährleistet ist, da kein Umschlingen der Förderschnecke oder ein anderer Formschluß des zu verarbeitenden Kunststoffes mit der Förderschnecke auftritt. Durch die bei Fördertemperatur höher viskose Flüssigkeit kann die Abdichtung zwischen der Zylinderinnenwandung und der Schnecke durch die Flüssigkeit vorgenommen werden, so daß zu enge Toleranzen zwischen Schnecke und Innenwand vermieden werden können, wobei gleichzeitig auch keine erhöhte Knetarbeit zwischen Schnecke und Zylinderwandung erforderlich ist, die insbesondere bei Verunreinigungen, wie beispielsweise Sande oder andere harte Stoffe, zu erhöhtem Abrieb führen. Als weitere Zuschlagsstoffe können bevorzugt solche verwendet werden, die ebenfalls zum Vergasen geeignet sind. Beispiele hiefür: zerkleinerte PKW- und LKW-Reifen, auch mit Stahlgewebe, Rinden, Klärschlämme aus biologischen Abwässerreinigungsanlagen u. dgl. Trotz dieses inhomogenen Gemisches kann aufgrund der höher viskosen Flüssigkeit im Förderorgan ein Druck, beginnend vom Raumdruck auf 20 und über 30 bar aufgebaut werden, so daß eine kontinuierliche Förderung der Mischung in einen Druckreaktor, in welchem mit einem derartigen Druck gearbeitet wird, ermöglicht wird.The process according to the invention for the continuous introduction of a mixture with solids to be gasified and liquid to be gasified, the mixture being conveyed into the reactor at a pressure which is above that of a reactor, via a conveying element which has at least one rotatingly driven screw is maintained at an overpressure relative to atmospheric pressure, consists essentially in that the conveying member as a solid particulate, in particular thermoplastic, plastic, for. B. polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyester or the like., A liquid which has a viscosity of at least 300 cSt, in particular 500 cSt at conveying temperature between 50 ° and 150 ° C, in particular 70 ° and 130 ° C, e.g. B. a liquid petroleum residue at the temperature and optionally other additives, e.g. B. old rubber or the like., And these are mixed in the conveyor via the screw, and the mixture in the reactor, in which a pressure, preferably from 15 to 35 bar, in particular from 20 to 30 bar, is maintained , optionally via a further mixing chamber, is introduced continuously. Because the plastic is particulated before being added to the conveyor, the plastic particles can be wetted more evenly with the liquid, while at the same time a constant throughput of new plastic particles through the conveyor is ensured, since the conveyor screw does not wrap around or any other form fit of the material to be processed Plastic occurs with the screw conveyor. Due to the more viscous liquid at the conveying temperature, the seal between the inner wall of the cylinder and the screw can be carried out by the liquid, so that too narrow tolerances between the screw and the inner wall can be avoided, and at the same time no increased kneading work between the screw and the cylinder wall is required, which in particular lead to increased abrasion in the case of contaminants such as sands or other hard substances. Other additives which are also suitable for gasification are preferably used as additives. Examples include: shredded car and truck tires, also with steel mesh, bark, sewage sludge from biological wastewater treatment plants and the like. Despite this inhomogeneous mixture, a pressure can be built up, starting from the room pressure to 20 and above 30 bar, due to the more viscous liquid in the delivery member, so that the mixture can be continuously conveyed into a pressure reactor in which such a pressure is used becomes.
Wird die Mischung im Förderorgan auf eine Fördertemperatur bei teilkristallinem thermoplastischem Kunststoff bzw. diesem als gewichtsmäßige Hauptkomponente bei Kunststoffgemischen, wie z. B. Hochdruckpolyäthylen, Niederdruckpolyäthylen, Polypropylen etc. unterhalb des Kristallitschmelzbereiches, insbesondere unterhalb von 100 °C, und bei duroplastischem bzw. nichtkristallinem thermoplastischem Kunststoff bzw. -2-If the mixture in the delivery member to a delivery temperature for partially crystalline thermoplastic or this as the main component by weight in plastic mixtures, such as. B. high-pressure polyethylene, low-pressure polyethylene, polypropylene etc. below the crystallite melting range, in particular below 100 ° C, and with thermosetting or non-crystalline thermoplastic or -2-
AT 396 367 B diesem als gewichtsmäßige Hauptkomponente bei Kunststoffgemischen, wie z. B. Polystyrol, Hartpolyvinyl-chlorid unterhalb der Erweichungstemperatur gemäß Vicat B DIN 53.460 gehalten, so kann dadurch eine besonders niedrige Energieaufnahme bei dem Fördervorgang erreicht werden, wodurch die Gesamtenergiebilanz des Vergasungsverfahrens besonders günstig gesteuert werden kann.AT 396 367 B this as the main component by weight in plastic mixtures, such as. B. polystyrene, hard polyvinyl chloride kept below the softening temperature according to Vicat B DIN 53.460, so a particularly low energy consumption can be achieved during the conveying process, whereby the total energy balance of the gasification process can be controlled particularly favorably.
Wird die Mischung im Förderorgan, insbesondere über eine gekühlte Schnecke und/oder Hohlzylinder, gekühlt, so kann besonders günstig auf die inhomogene Zusammensetzung der Abfallkunststoffniischung eingewirkt werden. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, daß Fraktionen mit unterschiedlichen Erweichungstemperaturen bzw. Kristallitschmelzbereichen nacheinander in das Förderorgan gelangen, so daß beispielsweise vorerst bei höheren Temperaturen eine geringere Energieaufnahme vorliegt, als in der nachfolgenden Fraktion, wobei durch Kühlung der Schnecke und/oder des Zylinders aufgrund der hohen Wärmeleitzahlen derselben mit besonders geringer Zeitverzögerung die Energieaufnahme verringert werden kann, wobei weiters von Vorteil ist, daß jene Teile der Mischung, die eine Erhöhung der Energieaufnahme bewirken, jeweils im unmittelbaren Kontakt mit der Schnecken- und der Hohlzylinderoberfläche stehen, so daß hier durch Änderung der Kühlung eine unmittelbare Steuerung ohne wesentliche zeitliche Verzögerung erreicht werden kann.If the mixture is cooled in the conveying element, in particular by means of a cooled screw and / or hollow cylinder, the inhomogeneous composition of the waste plastic mixture can be influenced particularly favorably. For example, there is the possibility that fractions with different softening temperatures or crystallite melting areas successively get into the conveying member, so that, for example, initially at higher temperatures there is less energy consumption than in the subsequent fraction, by cooling the screw and / or the cylinder due to the high thermal conductivities of the same, the energy consumption can be reduced with a particularly short time delay, with the further advantage that those parts of the mixture which increase the energy consumption are in direct contact with the screw and the hollow cylinder surface, so that here by change the cooling can be controlled directly without a significant delay.
Eine weitere, gegebenenfalls zusätzliche Möglichkeit, zur Steuerung der Kühlung der Mischung besteht darin, daß der Mischung im Förderorgan Flüssigkeit zugegeben wird. Durch diese Zugabe der Flüssigkeit im Förderorgan wird ebenfalls die Schichte zwischen dem teilchenförmigen Kunststoff und der Zylinderwandung bzw. Schneckenwandung gekühlt, sodaß auch hier eine schnelle Steuerung, zumindest der Energieaufnahme, des Mischorganes erreicht werden kann.A further, possibly additional possibility for controlling the cooling of the mixture consists in adding liquid to the mixture in the conveying member. This addition of the liquid in the conveying element also cools the layer between the particulate plastic and the cylinder wall or screw wall, so that fast control, at least of the energy consumption, of the mixing element can also be achieved here.
Eine besonders vorteilhafte Steuerung ergibt sich dann, wenn bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes der Energieaufnahme im Förderorgan gekühlt wird. Die Energieaufnahme im Förderorgan ist der Erwärmung der Mischung, insbesondere des Kunststoffes äquivalent, so daß keine eigenen Temperaturfühler im Mischer vorgesehen werden müssen, sondern die Temperaturdifferenz der Kühlflüssigkeit, die in den Hohlzylinder ein- und austritt und der Geschwindigkeit derselben, bestimmt werden kann.A particularly advantageous control is obtained if the energy consumption in the conveyor element is cooled when a predetermined value is exceeded. The energy consumption in the conveyor element is equivalent to the heating of the mixture, in particular the plastic, so that no separate temperature sensors have to be provided in the mixer, but the temperature difference of the cooling liquid that enters and exits the hollow cylinder and the speed of the latter can be determined.
Die Energieaufnahme im Förderorgan kann besonders einfach durch die Energieaufnahme des elektrischen Antriebsmotors bestimmt werden, wobei in diesem Falle, da bereits elektrische Eingangsgrößen vorliegen, eine Steuerung besonders betriebssicher und einfach durchgeführt werden kann.The energy consumption in the conveyor element can be determined particularly simply by the energy consumption of the electric drive motor, in which case, since electrical input variables already exist, control can be carried out in a particularly reliable and simple manner.
Wird in das Förderorgan eine Mischung mit partikuliertem Kunststoff und der Flüssigkeit eingebracht, so kann die Förderstrecke des Förderorganes besonders gering gehalten werden, wobei gleichzeitig die Volumskontraktion der Mischung im Förderorgan geringer ist, so daß die Förderwirkung des Förderorganes besonders hoch gehalten werden kann.If a mixture with particulate plastic and the liquid is introduced into the conveying member, the conveying distance of the conveying member can be kept particularly short, at the same time the volume contraction of the mixture in the conveying member is lower, so that the conveying effect of the conveying member can be kept particularly high.
Wird in das Förderorgan die Flüssigkeit eingebracht, so kann, wenn die gesamte Flüssigkeit in das Förderorgan eingebracht wird, ein vorgeschalteter Arbeitsgang, u. zw. das Benetzen der Mischung mit der Flüssigkeit und die dazugehörige Vorrichtung, eingespart werden, und es liegt eine besonders einfache Steuerung des Verhältnisses zwischen partikuliertem Kunststoff und Flüssigkeit vor.If the liquid is introduced into the conveying element, then if the entire liquid is introduced into the conveying element, an upstream operation, u. between the wetting of the mixture with the liquid and the associated device can be saved, and there is a particularly simple control of the relationship between particulate plastic and liquid.
Wird im Bereich des Austrages des Förderorganes und/oder danach, jedoch vor dem Reaktor, der Mischung Wasserdampf und/oder sauerstoffhaltiges Gas unter Überdruck gegenüber dem Reaktor zugegeben, so kann die Mischung beim Eintritt in den Reaktor besonders vorteilhaft zerteilt werden, so daß eine höhere Umsatzgeschwindigkeit der Mischung im Reaktor erzielt werden kann.If steam and / or oxygen-containing gas are added to the mixture under excess pressure relative to the reactor in the region of the discharge of the conveying member and / or thereafter, but upstream of the reactor, the mixture can be divided up particularly advantageously when entering the reactor, so that a higher one Conversion rate of the mixture can be achieved in the reactor.
Wird als Feststoff eine Fraktion mit einem spezifischen Gewicht von 0,05 bis 0,3 f/m^ aus Müll, insbesondere aus Haushaltsmüll, verwendet, so liegt zwar eine Mischung von Kunststoffabfällen mit anderen Müllbestandteilen vor, jedoch wird dadurch eine besonders geringe Anzahl an vorgeschalteten Arbeitsvorgängen erforderlich, wodurch auch dann derartige Müllfraktionen eingesetzt werden können, wenn sie nicht so reich an Kunststoffen mit verwertbaren bzw. energiereichen Rohstoffen verfügen, da der vorgeschaltete Energieaufwand geringer ist.If a fraction with a specific weight of 0.05 to 0.3 f / m ^ from waste, in particular from household waste, is used as the solid, a mixture of plastic waste with other waste components is present, but this results in a particularly small number upstream operations required, so that such waste fractions can be used even if they are not so rich in plastics with recyclable or high-energy raw materials, since the upstream energy consumption is lower.
Wird vor dem Einbringen in das Förderorgan der Kunststoff auf eine Korngröße < 30 mm, insbesondere < 10 mm, zerkleinert, so ist ein besonders geringer Anteil an Flüssigkeit zur druckdichten Abdichtung erforderlich, wobei noch ein geringer Energieaufwand bei der Zerkleinerung des Kunststoffes erforderlich ist.If the plastic is brought to a grain size < 30 mm, especially < 10 mm, crushed, a particularly small proportion of liquid is required for the pressure-tight seal, with a small amount of energy being required for the crushing of the plastic.
Werden als Flüssigkeit schwere Erdölrückstände mit einer Viskosität von 200 bis 500.000 cSt, insbesondere 5.000 bis 100.000 cSt, bei 100 °C dem Feststoff zugemischt, so tritt ein teilweises Erweichen bzw. Aufquellen des Kunststoffes an seiner Oberfläche auf, wobei durch den Knetvorgang im Förderorgan feste Teilchen, wie beispielsweise Sand od. dgl., in der Oberfläche aufgenommen werden, so daß diese Teilchen in den Spalt zwischen Schnecke und Hohlzylinderwandung nicht gelangen, wodurch der Abrieb und auch die Energieaufnahme des Förderorganes besonders gering gehalten werden kann.If heavy petroleum residues with a viscosity of 200 to 500,000 cSt, in particular 5,000 to 100,000 cSt, are mixed with the solid at 100 ° C as a liquid, the plastic will partially soften or swell on its surface, with solid kneading in the production element Particles, such as sand or the like, are taken up in the surface, so that these particles do not get into the gap between the screw and the hollow cylinder wall, as a result of which the abrasion and also the energy consumption of the conveying member can be kept particularly low.
Werden die partikulierten Kunststoffe und die Flüssigkeit im Verhältnis 5 :1 bis 1:5, insbesondere 3 :1 bis 1:1, gemischt, so liegt eine optimale Beladung der Kunstsoffe mit der Flüssigkeit vor, bei welcher einerseits der Druckaufbau innerhalb des Förderorganes gewährleistet ist und andererseits die Flüssigkeit als Abdichtungsorgan zwischen Schnecke und Zylinderwandung besonders günstig wirken kann.If the particulate plastics and the liquid are mixed in a ratio of 5: 1 to 1: 5, in particular 3: 1 to 1: 1, there is an optimal loading of the plastics with the liquid, in which, on the one hand, the pressure build-up within the conveyor element is guaranteed and on the other hand, the liquid can act as a sealing element between the screw and the cylinder wall in a particularly favorable manner.
Wird der partikulierte Kunststoff vor dem Einbringen in das Förderorgan mit der Flüssigkeit besprüht, so kann eine besonders starke Kontraktion des erforderlichen Volumens für den Kunststoff erreicht werden, so daß entweder der Kunststoff bereits mit einem geringen Volumensbedarf zwischengelagert werden kann oder auch das -3-If the particulate plastic is sprayed with the liquid before it is introduced into the conveying member, a particularly strong contraction of the required volume for the plastic can be achieved, so that either the plastic can already be stored with a low volume requirement or the -3-
AT396 367 B dem Förderer vorgeschaltete Mischorgan Ideinvolumig gehalten weiden kann.AT396 367 B the mixing element upstream of the conveyor can be kept in volume.
Wird die Schnecke bei Druckabfall im Förderorgan dichtend gegen die Austragsöffnung gedrückt, so können Druckschwankungen im Förderorgan besonders vorteilhaft vom unter Druck stehenden Reaktor femgehalten werden.If the screw is pressed sealingly against the discharge opening in the event of a pressure drop in the conveying element, pressure fluctuations in the conveying element can be kept particularly advantageously by the pressurized reactor.
Wird bei derartigen Druckschwankungen die Schnecke weiter in Drehbewegung gehalten, so kann sich besonders schnell der erforderliche Arbeitsdruck im Fördcroigan wieder auf bauen.If the screw continues to rotate in the event of such pressure fluctuations, the required working pressure in the conveying croigan can build up again particularly quickly.
Ln folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung und der Beispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing and the examples.
In der Zeichnung ist ein Fließschema des Verfahrens zur kontinuierlichen Einbringung einer Mischung in einen Druckreaktor dargestellt.The drawing shows a flow diagram of the process for the continuous introduction of a mixture into a pressure reactor.
Die mit einer Temperatur von ca. 150 bis 250 °C durch die Leitung (1) gepumpten schweren Erdölrückstände werden in zwei Teilströme (2) und (3) aufgeteilt. Der Teilstrom (3) wird über ein Abhitzesystem (4) auf niedrige Temperaturen gebracht, und der dadurch zähflüssig gewordene Rückstand wird sodann über eine Dickstoffpumpe (5) (beispielsweise eine Mohnopumpe) in den vorderen als Mischschnecke ausgebildeten Teil des Förderorganes (6) (ein Extruder) zudosiert. Teilstrom (2) wir über den Wärmetauscher (7) in geringerem Ausmaß abgekühlt und der erhaltene noch heiße und dadurch niederviskos eingestellte Strom (8) über ein Düsensystem (9) auf die in den Aufgabeschacht über die Leitung (10) fallenden Kunststoffabfälle aufgesprüht. Bei Einsatz zu hochviskoser Erdölrückstände kann die Viskosität auch durch Zugabe von Fluxkomponenten über die Leitung (11) eingestellt werden. Zur Erzielung eines störungsfreien Schneckeneinzuges ist eine Rühr- und Knetvorrichtung (12) mit Motor (Ml) im Aufgabeschacht des Förderorganes (Extruders) (6) vorgesehen. Das Förderorgan ist so ausgestaltet, daß sowohl eine Kühlung des Gehäuses und der über einen Motor (M2) drehbaren Schnecke (13) möglich ist. Der vordere Schneckenteil ist als Mischschnecke konzipiert. Werden die Kunststoffabfälle gemeinsam mit den Erdölrückständen in einen Wirbelschichtvergaser eingebracht, so wird im Bereich (14) des Austrittes aus dem Mischorgan die ausgestoßene Mischung mit einem Strahl des Vergasungsmittels aus Leitung (15), im vorliegenden Fall Wasserdampf mit Luft gemischt, verteilt. Bei der Dosierung in einem Festbettvergasungsreaktor wird der Einsatzstoff unzerteilt über eine Formgebungsplatte, gegebenenfalls mit nachfolgender mechanischer Zerteilung, in den Reaktor gedrückt.The heavy oil residues pumped through line (1) at a temperature of approx. 150 to 250 ° C are divided into two partial flows (2) and (3). The partial flow (3) is brought to low temperatures via a waste heat system (4), and the residue which has become viscous is then fed into the front part of the conveying element (6), which is designed as a mixing screw, via a thick matter pump (5) (for example a poppy seed pump) Extruder) metered. Partial stream (2) is cooled to a lesser extent via the heat exchanger (7) and the stream (8) obtained, which is still hot and therefore low-viscosity, is sprayed via a nozzle system (9) onto the plastic waste falling into the feed shaft via line (10). If excessively viscous petroleum residues are used, the viscosity can also be adjusted by adding flux components via line (11). A stirring and kneading device (12) with a motor (Ml) is provided in the feed shaft of the conveyor element (extruder) (6) to achieve trouble-free screw feed. The conveying element is designed in such a way that cooling of the housing and of the screw (13) rotatable via a motor (M2) is possible. The front part of the screw is designed as a mixing screw. If the plastic waste is introduced into a fluidized bed gasifier together with the petroleum residues, the ejected mixture is distributed in the region (14) of the outlet from the mixing element with a jet of the gasification agent from line (15), in the present case water vapor mixed with air. When metering in a fixed bed gasification reactor, the feedstock is pressed into the reactor undivided via a shaping plate, possibly with subsequent mechanical division.
Nicht dargestellt ist eine Meßeinrichtung zur Aufnahme der elektrischen Leistung durch den Motor (Ml), welcher die Schnecke antreibt. Übersteigt die Energieaufnahme des Motors einen vorgegebenen Wert, so wird der Kühlwasserstrom durch den Zylinder des Förderorganes und gegebenenfalls durch die Schnecke erhöht, so daß die Kühlleistung hinaufgesetzt wird. Gleichzeitig oder anstelle dieser Maßnahme kann auch der Mischung im Extruder ein höherer Anteil an gekühlten Eidölrückständen über die Mohnopumpe (5) zugefühlt werden.Not shown is a measuring device for recording the electrical power by the motor (Ml) which drives the screw. If the energy consumption of the motor exceeds a predetermined value, the cooling water flow through the cylinder of the conveying element and possibly through the screw is increased, so that the cooling capacity is increased. At the same time or instead of this measure, the mixture in the extruder can also be fed a higher proportion of chilled oat oil residues via the poppy seed pump (5).
Beispiel 1:Example 1:
Zusammensetzung mit 0,24 t/m^:Composition with 0.24 t / m ^:
Eine durch hündisches Aussortieren gewonnene Kunststoffmüllfraktion aus Hausmüll mit folgender 65 Gew.-% 10 Gew.-% 10 Gew.-% 5 Gew.-% 5 Gew.-% 5 Gew.-%A plastic waste fraction obtained from domestic waste with the following 65% by weight 10% by weight 10% by weight 5% by weight 5% by weight 5% by weight
PolyäthylenPolyethylene
PolypropylenPolypropylene
PolystyrolPolystyrene
PolyvinylchloridPolyvinyl chloride
Polyester, Polyamide, Polyacrylate und Polyurethan Nichtkunststoffe, vorwiegend anorganischen Charakters, wurden auf eine Korngröße von < 10 mm zerkleinert 100 Gewichtsteile dieser Mischung wurden mit 25 Gewichtsteile eines Visbreaker Vakuumrückstandes (Erdölrückstandes) eines Erdöls Arab. Heavy mit 170 °C folgender Eigenschaften im Aufgabebehälter gemischt:Polyesters, polyamides, polyacrylates and polyurethane non-plastics, predominantly of an inorganic character, were reduced to a grain size of < 10 mm crushed 100 parts by weight of this mixture were mixed with 25 parts by weight of a Visbreaker vacuum residue (petroleum residue) of a petroleum Arab. Heavy mixed with 170 ° C of the following properties in the feed container:
Dichte bei 15 °C Viskosität bei 100 °C 1,06 (g/cm^) 13.100 (cSt).Density at 15 ° C Viscosity at 100 ° C 1.06 (g / cm ^) 13.100 (cSt).
Der Erdölrückstand wies folgende Viskositäten auf:The petroleum residue had the following viscosities:
Bei 80 'CAt 80 'C
90 °C 100 150 °C 180 200 °C 220 °C 240 °C 100.000 cSt 30.000 cSt 13.100 cSt 400 cSt 110 cSt 55 cSt 30 cSt 18 cSt. -4-90 ° C 100 150 ° C 180 200 ° C 220 ° C 240 ° C 100,000 cSt 30,000 cSt 13,100 cSt 400 cSt 110 cSt 55 cSt 30 cSt 18 cSt. -4-
AT 396 367 BAT 396 367 B
Die Förderschnecke im Förderorgan wurde mit 35 U/min von einem Getriebe mit drehzahlgeregelten Elektromotor angetrieben. Für Versuchszwecke wurde im Bereich des Austragsendes ein Thermoelement und ein Druckaufnehmer zur Messung des Druckes im Endbereich des Förderorganes vorgesehen. Für Versuchszwecke wurde die Umlaufgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit im Zylinder so weit verringert, daß die Temperatur am Ende des Förderorganes von ca. 80 °C auf ca. 135 °C angestiegen ist. Gleichzeitig mit dem Temperaturanstieg wurde die Energieaufnahme des Motors (M2) auf das 3,4-fache erhöht. Durch Überschreiten des Grenzwertes der Energieaufnahme von dem 1,5-fachen vom Normalwert wurde die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit auf das 2-fache erhöht und gleichzeitig wurde eine auf 70 °C abgekühlte Mischung des Erdölrückstandes mit 15 Gew.-% Altöl als Fluxkomponente zwischen Förderschnecke und Zylinderhohlmantel eingebracht. Die Temperatur am Ende des Förderorganes ist innerhalb von 15 Minuten auf 91 °C gesunken, wodurch die Energieaufnahme des Motors auf den Normalwert abgesunken ist Der Druck betrug während des Fördervorganges 21 bar. Bei Abfall des Druckes unter 20 bar wurde die Schnecke in Schneckenachsenlängsrichtung zur Austragsöffnung verschoben, wodurch die Austragsöffnung verschlossen wurde. Innerhalb des Förderorganes wurde durch Weiterdrehen der Schnecke der Druck wieder aufgebaut, wonach die Schnecke bei Erreichen des erwünschten Betriebsdruckes wieder von der Austragsöffnung weggefahren wird, worauf die normale Förderung aus dem Organ weiter erfolgt ist Unmittelbar am Austragsende wurde über eine Leitung unter Druck von 22 bar stehender Wasserdampf, dem Luft beigemischt war, eingeleitet Die Austragsöffnung des Förderorganes mündete in einen den Reaktor simulierenden Hohlraum der unter 19 bar gestanden ist und auf 250 °C gehalten wurde, in welchem das Extrudat durch Entspannung des Wasserdampfes, dem auch Luft beigegeben war, fein zerstäubt wurde. Wie obigen Ausführungen zu entnehmen, ist bei Erhitzung der Kunststoffmischung mit der Haupt· komponente Polyäthylen oberhalb des Kristallitschmelzbereiches von 105 und 135 °C eine wesentlich erhöhte Energieaufnahme des Förderorganes bedingt die durch den erhöhten Reibungswiderstand zwischen Schnecke und Zylinderhohlwandung verursacht wird. Dadurch gelangen auch die anorganischen Teilchen, wie Sand od. dgl., in den Zwischenraum, wodurch neben der erhöhten Energieaufnahme auch eine verstärkte Abnützung gegeben istThe screw conveyor in the conveyor element was driven at 35 rpm by a gearbox with a speed-controlled electric motor. For test purposes, a thermocouple and a pressure sensor for measuring the pressure in the end area of the conveyor element were provided in the area of the discharge end. For experimental purposes, the circulating speed of the coolant in the cylinder was reduced to such an extent that the temperature at the end of the delivery element rose from approximately 80 ° C. to approximately 135 ° C. At the same time as the temperature rose, the energy consumption of the motor (M2) was increased 3.4 times. By exceeding the limit value of the energy consumption of 1.5 times the normal value, the flow rate of the cooling liquid was increased twice and at the same time a mixture of the petroleum residue cooled to 70 ° C with 15% by weight waste oil as a flux component between the screw conveyor and Hollow cylinder jacket introduced. The temperature at the end of the conveyor element dropped to 91 ° C within 15 minutes, causing the energy consumption of the motor to drop to normal. The pressure during the conveying process was 21 bar. When the pressure dropped below 20 bar, the screw was moved in the longitudinal direction of the screw axis to the discharge opening, whereby the discharge opening was closed. Within the conveying element, the pressure was built up again by turning the screw further, after which the screw is moved away from the discharge opening again when the desired operating pressure is reached, after which normal conveyance from the element has continued. Immediately at the end of the discharge was a line under pressure of 22 bar Standing water vapor, to which air had been added, was introduced. The discharge opening of the conveying element opened into a cavity that simulated the reactor and was below 19 bar and was kept at 250 ° C., in which the extrudate was fine by releasing the water vapor, to which air was also added was atomized. As can be seen from the above statements, when the plastic mixture with the main component polyethylene is heated above the crystallite melting range of 105 and 135 ° C., a significantly increased energy consumption of the conveying element is caused, which is caused by the increased frictional resistance between the screw and the hollow wall of the cylinder. As a result, the inorganic particles, such as sand or the like, also get into the intermediate space, which means that in addition to the increased energy absorption, there is also increased wear
Bei verkleinerter Austragsöffnung konnte im Förderorgan ein Druck von 29 bar bei störungslosem Betrieb aufgebaut werden.With a smaller discharge opening, a pressure of 29 bar could be built up in the conveyor system with trouble-free operation.
Beispiel 2: 3 Gewichtsteile des Kunststoffabfalles gemäß Beispiel 1 wurden auf eine Korngröße < 15 mm zerkleinert und mit einem Gewichtsteil getrockneten Klärschlamm der folgenden Zusammensetzung:Example 2: 3 parts by weight of the plastic waste according to Example 1 were reduced to a grain size < 15 mm crushed and with a part by weight of dried sewage sludge of the following composition:
Dichte 0,74 g/cm3Density 0.74 g / cm3
Wasser 3,2 Gew.-% Körnung < 3 mm vermengtWater 3.2 wt% grain < 3 mm blended
Die erhaltene Feststoffmischung wurde im Aufgabeschacht der Fördereinrichtung im Gewichtsverhältnis 4:1 mit einem Erdölrückstand B 200 der Firma ÖMV Aktiengesellschaft von 120 °C der folgenden Eigenschaften vermischtThe solid mixture obtained was mixed in the feed shaft of the conveyor in a weight ratio of 4: 1 with a petroleum residue B 200 from ÖMV Aktiengesellschaft of 120 ° C. having the following properties
Dichte (25 °C) 1,0156 g/cm3Density (25 ° C) 1.0156 g / cm3
Viskosität bei 60 °C 62.800 cStViscosity at 60 ° C 62,800 cSt
Viskosität bei 130 °C 141 cStViscosity at 130 ° C 141 cSt
Die Förderschnecke wurde mit 50 U/min wie im Beispiel 1 drehzahlgeregelt angetrieben. Im vorderen Schneckenteil wurde eine gleiche Menge wie B 200 Massenanteil eines schweren Erdölrückstandes von 150 °C folgender Eigenschaften über eine Mohnopumpe zudosiert:The screw conveyor was driven at 50 rpm in a speed-controlled manner as in Example 1. In the front part of the screw, the same amount as B 200 mass fraction of a heavy oil residue of 150 ° C with the following properties was metered in via a poppy seed pump:
Dichte bei 15 °C 1,50 g/cm3Density at 15 ° C 1.50 g / cm3
Viskosität 100 °C 400.000 cStViscosity 100 ° C 400,000 cSt
Dieser Erdölrückstand wies folgendes Viskositäts/Temperatur-Verhalten auf: 150 °C 3.500 cSt 180 °C 600 cSt 200 °C 230 cSt 220 °C 110 cSt 240 °c 60 cSt 5-This petroleum residue had the following viscosity / temperature behavior: 150 ° C 3,500 cSt 180 ° C 600 cSt 200 ° C 230 cSt 220 ° C 110 cSt 240 ° c 60 cSt 5-
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RER | Ceased as to paragraph 5 lit. 3 law introducing patent treaties | ||
| ELJ | Ceased due to non-payment of the annual fee |