AT396880B

AT396880B - Verfahren zur abfallzersetzung

Info

Publication number: AT396880B
Application number: AT0090986A
Authority: AT
Original assignee: Skf Steel Eng Ab
Priority date: 1985-05-03
Filing date: 1986-04-07
Publication date: 1993-12-27
Also published as: ATA90986A; ZA862683B; DK166517C; JPS61254285A; DK156686D0; IL78448A0; NO161759B; NO161759C; NO861346L; FI861794A0; IT1188649B; DK156686A; IT8620054A0; JPH0649186B2; NZ215734A; IT8620054A1; ES8704614A1; AU585332B2; AU5577486A; DK166517B

Description

AT396880B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abfallzersetzung unter Ausbildung einer nicht auslaugbaren Schlacke und eines nur Ü2 und CO als brennbare Bestandteile enthaltenden Gases, wobei der Abfall in einen Schachtofen von oben und gleichzeitig Energie in Form eines heißen Oxidationsgases am Boden des Schachtofens eingebracht, vom Boden des Schachtofens flüssige Schlacke abgezogen und das erzeugte Gas an der Ofengicht entnommen wird.

Heutzutage wird Abfall wie Haushalts- oder Industrieabfall bzw. -müll außer durch Abkippen auf Deponien fast ausschließlich durch vollständige Verbrennung beseitigt. In der Verbrennungsstufe wird infolge des geringen Wärmewertes, des hohen Wassergehaltes und der ungleichmäßigen Zusammensetzung eine relativ niedrige Temperatur erzielt. Dies bedeutet, daß die Verbrennung unvollständig ist und daß schwerere Kohlenwasserstoffe gebildet werden. Nicht brennbare Bestandteile werden als Asche ausgestoßen, in welcher die Bestandteile gelöst sind oder doch nicht insgesamt gebunden sind, was naturgemäß beim Deponieren der Asche infolge der Staubbildung und infolge der Tatsache, daß schädliche Substanzen leicht aus der Asche ausgelaugt werden können, Probleme mit sich bringt.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu schaffen, welches die vorgenannten Nachteile ausschaltet und insofern umweltfreundlich ist, als das Restprodukt im wesentlichen von irgendwelchen ungebundenen Verunreinigungen frei ist und ein Brenngas entsteht, in welchem die brennbaren Bestandteile im wesentlichen nur H2 und CO sind.

Gekennzeichnet ist das einleitend genannte Verfahren zur Abfallzersetzung erfindungsgemäß dadurch, daß das erzeugte Gas in eine nachgeschaltete Reaktionskammer eingeleitet und gleichzeitig Energie in Form eines heißen Gases zugeführt wird.

Das im Schachtofen erzeugte Gas enthält Verunreinigungen wie beispielsweise schwere Kohlenwasserstoffe. Die Energiezufuhr zur nachgeschalteten Reaktionskammer und das Vorhandensein von Wasser, welches aus dem Abfall verdampft wurde, läßt die Kohlenwasserstoffe thermisch kracken und CO und H2 entstehen.

Gemäß einem Durchführungsbeipiel der Erfindung wird in einem Plasmagenerator erhitztes Oxidationsgas, vorzugsweise Luft, verwendet, um am Boden des Schachtofens Energie zuzuführen. Die Temperatur läßt sich infolgedessen je nach den Schwankungen in der Zusammensetzung des Abfalls genau und sehr schnell auf den gewünschten Wert steuern.

Zweckmäßigerweise wird das der nachgeschalteten Reaktionskammer zugeführte heiße Gas mittels eines Plasmagenerators erhitzt. Die Verwendung eines Plasmagenerators zur Erhitzung gibt diesem eine extrem hohe Energiedichte, sodaß das Volumen des für die gewünschte Energiemenge erforderlichen Gases relativ klein ist.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird feinpulverisierter Koks und/oder Wasserdampf in die nachgeschaltete Reaktionskammer eingeblasen, um einen zu geringen Gehalt an C und/oder H2O auszugleichen.

Vorzugsweise wird das Gas auch katalytisch gereinigt, um irgendwelche Restbestandteile an schweren Kohlenwasserstoffen zu entfernen. Dabei wird das Gas durch eine einen Katalysator enthaltende Kammer hindurchgeleitet. Als Katalysator wird vorzugsweise Kalk oder Dolomit verwendet, doch können auch andere Katalysatoren wie beispielsweise Nickel verwendet werden.

Vorzugsweise wird das Verfahren derart gesteuert, daß die Temperatur des den Schachtofen verlassenden Gases mindestens 800 °C beträgt und daß die die nachgeschaltete Reaktionskammer verlassende Gasmischung mehr als 1000 °C vorzugsweise annähernd 1200 °C heiß ist. Die hohe Temperatur in der nachgeschalteten Reaktionskammer erzeugt im wesentlichen eine vollkommene thermische Zersetzung von im Gas vorhandenen schweren Kohlenwasserstoffen.

Im unteren Teil des Schachtofens wird eine den Schmelzpunkt der Schlacke übersteigende Temperatur eingehalten. Wenn die Schlacke fest wird, werden die unbrennbaren Bestandteile von Glas umschlossen, sodaß diese Schlacke völlig sicher, ohne die Umwelt zu belasten, abgekippt werden kann.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung werden Chlorverbindungen aus dem Gas dadurch entfernt, daß das Gas nach der Abkühlung durch eine Ätzkalk enthaltende Kammer geleitet wird. Der Ätzkalk wird vorzugsweise einer vorhergehenden katalytischen Reinigung entnommen, bei welcher infolge der hohen Ausgangstemperatur des Gases Kalkstein oder Dolomit kalziniert wurde.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnung; es zeigt

Fig. 1 eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung; und

Fig. 2 eine Einrichtung zur katalytischen Zersetzung von schweren Kohlenwasserstoffen und zur Entfernung von Chlorverbindungen aus dem bei der Pyrolyse des Abfalls erzeugten Gas.

Der Abfall wird durch geeignete Schleusen (2) in einen Schachtofen (1) eingefüllt. Energie und Oxidationsmittel werden am Boden des Schachtofens mittels einer oder mehrerer Anordnungen für die Zufuhr von Heißluft bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zugeführt. Bei diesen Anordnungen kann es sich beispielsweise um Plasmageneratoren handeln. Das durch Pyrolyse entstandene Gas wird durch eine Ringleitung (5) entnommen, welche bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel daart angeordnet ist, daß das Gas unter dm1 Oberfläche (7) des Abfalles (6) im Schachtofen abgezogen wird. -2-

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Das auf diese Weise erzeugte Gas wird dann in eine nachgeschaltete Reaktionskammer (8) eingeleitet. Energie wird durch ein Heißgas zugeführt, welches in dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel in einem Plasmagenerator (9) erhitzt wird. Die Gesamtheit des Gases oder ein Teil desselben kann durch den Plasmagenerator hindurchgeleitet werden. Feinpulverisierter Koks und/oder Wasserdampf können ebenfalls erforderlichenfalls zugeführt werden, wozu Lanzen (10) verwendet werden, welche nahe dem Einlaß (11) für das im Plasmagenerator erhitzte Gas liegen. Verunreinigungen, hauptsächlich von schweren Kohlenwasserstoffen, worden in dieser Reaktionskammer thermisch zersetzt

Nach der thermischen Zersetzung kann das Gas einer weiteren Reinigung in einer Einrichtung (12) unterworfen werden, welche in der Zeichnung nur schematisch angedeutet ist und die Form einer leeren Kammer besitzt. Feinpulverisierter Kalk beispielsweise kann in diese Kammer eingeblasen werden, um irgendwelche im Gas verbleibende schwere Kohlenwasserstoffe katalytisch zu zersetzen. Altonativ kann das Gas auch durch eine Füllung aus stückigem Kalk hindurchgeleitet werden, wobei auch irgendwelche anderen Katalysatoren für den Zersetzungsprozeß verwendet werden können.

Das Gas kann dann einer Entchlorung unterwerfen werden, welche im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert wird. Quecksilber kann dem Gas durch Kondensierung in einer Abschlußstufe entzogen werden.

Die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung zur Gasreinigung besteht aus einem ersten Schacht (13), welcher eine Füllung (14) aus Kalkstein und Dolomit enthält, welche dem Schacht durch eine Schleuse (15) zugeführt wird. Das Gas aus der nachgeschalteten Reaktionskammer wird nach eventuellem Wärmeaustausch durch einen Gaseinlaß (16) am Boden des Schachtes zugeführt und durch einen Auslaß (17) oben am Schacht nach Durchlaufen der Füllung entzogen. Am Boden des Schachtes ist ein Austragtisch oder dergleichen vorgesehen, um teilweise oder insgesamt kalzinierten Kalkstein, der durch eine gasdichte Schleuse (18) entnommen wird, aufzunehmen.

Dieser teilweise oder insgesamt kalzinierte Kalkstein wird dann auf einem Förderband (19) oder dgL durch eine Schleuse (21) in einen zweiten Schacht (20) eingebracht, um dort eine Füllung (22) zu bilden.

Das den Schacht (13) verlassende Gas strömt durch eine Rohrleitung (23) zu einem Wärmetauscher (24) und wird dort vorzugsweise mit Luft abgekühlt, damit die physikalische Wärme des Gases für die vorhergehenden Verfahrensschritte oder für irgendwelche anderen Zwecke ausgenutzt werden kann. Das Gas wird dann durch die Leitung (25) einem unteren Gaseinlaß (26) im zweiten Schacht (20) zugeführt und läuft durch die Füllung (22), bevor es durch einen Gasauslaß (27) unter der Decke des Schachtes (20) entnommen wird. Am Boden des Schachtes ist ein Austragtisch oder dgl. angeordnet, um das während der Entchlorung entstandene Produkt über eine gasdichte Schleuse (28) aufzunehmen.

Die Temperatur des am Boden des ersten Schachtes eingeleiteten Gases soll etwa 800 °C übersteigen. Bei diesen Temperaturen wird der Kalkstein kalziniert und bildet CaO + CO2. Der Gehalt an schweren Kohlenwasserstoffen des Gases wie beispielsweise Teere oder dgl. wird mit Hilfe von H2O und/oder CO2 unter Verwendung von CaO als Katalysator gekrackt. Die Qualität des Kalksteins sollte entsprechend der herrschenden Gastemperatur ausgewählt werden, da unterschiedliche Kalksteinarten bei unterschiedlichen Temperaturen kalziniert werden. In dieser ersten Stufe wirkt daher der Kalk lediglich als Katalysator beim Kracken und wird nicht durch die chemische Zusammensetzung des Gases beeinflußt Der entnommene kalzinierte Kalkstein ist zwar noch in stückiger Form, jedoch wesentlich poröser.

Wenn die Teere oder die schweren Kohlenwasserstoffe aus dem Gas entfernt sind, kann dasselbe ohne Schwierigkeiten abgekühlt werden. Dies erfolgt vorzugsweise unter Verwendung von kalter Luft und die erwärmte Luft kann dann in einem oder mehreren der vorhergehenden Verfahrensschritte verwendet werden.

Der kalzinierte Kalkstein wird weiter dem zweiten Schacht zugeführt, um für diesen eine Füllung zu bilden, welche verwendet wird, um das Gas von Chlorverbindungen und/oder Chlor zu reinigen. CaO und 2HC1 reagieren hier, im beispielsweise CaCl2 zu bilden. Diese Reaktion sollte bei einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt von CaCl2 in der vorhandenen Form erfolgen.

Das die Anlage verlassende Gas ist daher frei von Kohlenwasserstoffverbindungen und Chlorverbindungen, und nach eventueller Auskondensierung von Quecksilber bestehen die einzigen brennbaren Bestandteile aus CO und H2. Infolgedessen kann das Gas, welches nach Verbrennung nur noch CO2, H2O und N2 enthält, ohne Umweltbelastung in die Atmosphäre abgelassen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es daher, daß alle schädlichen, umweltbelastenden Bestandteile, welche normalerweise bei den herkömmlichen Verfahren, wie sie allgemein im Gebrauch sind, große Probleme verursachen, in harmlose und eventuell sogar brauchbare Produkte wie beispielsweise CaCl2 umgewandelt werden. -3-

Claims

AT396880B PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Abfallzersetzung unter Ausbildung einer nicht auslaugbaren Schlacke und eines nur H2 und CO als brennbare Bestandteile enthaltenden Gases, wobei der Abfall in einen Schachtofen von oben und gleichzeitig Energie in Form eines heißen Oxidationsgases am Boden des Schachtofens eingebracht, vom Boden des Schachtofens flüssige Schlacke abgezogen und das erzeugte Gas an der Ofengicht entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das erzeugte Gas in eine nachgeschaltete Reaktionskammer (8) eingeleitet und gleichzeitig Energie in Form eines heißen Gases zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anbruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der nachgeschalteten Reaktionskamm» (8) zugeführte heiße Gas mittels eines Plasmagenerators (9) erhitzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das der nachgeschalteten Reaktionskammer (8) zugeführte heiße Gas aus Luft, Umlaufgas oder Stickstoffgas besteht
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die nachgeschaltete Reaktionskammer (8) Wasserdampf eingeblasen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die nachgeschaltete Reaktionskammer (8) fein verteilter Koks eingeblasen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das am Boden des Schachtofens (1) zugeführte heiße Gas mittels eines Plasmagenerators (3; 4) erhitzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das am Boden des Schachtofens (1) zugeführte heiße Gas aus Luft besteht
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in einem weiteren Schritt katalytisch gereinigt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas durch eine aus stückigem Kalk bestehende Füllung (14) geleitet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß pulverisierter Kalk in das Gas eingeblasen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß irgendwelche im Gas vorhandene Chlorverunreinigungen dadurch gekrackt werden, daß das Gas durch eine Ätzkalk enthaltende Kammer (20) geleitet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß in katalytischer Zersetzung entstandener Ätzkalk für den Krackprozeß verwendet wird.
13. Verfahren nach Anbruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren derart gesteuert wird, daß die Temperatur des den Schachtofen (1) verlassenden Gases höchstens 850 °C beträgt.
14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die der nachgeschalteten Kammer (8) zugeführte Energiemenge derart gesteuert wird, daß die Temperatur des in der nachgeschalteten Reaktionskammer erzeugten Gasgemisches über etwa 1000 °C beträgt Hiezu 1 Blatt Zeichnung -4-