DE102008058772A1 - Process for the thermal conversion of organic residue and apparatus for carrying out the process - Google Patents
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Abstract
Bei einem bekannten Verfahren zur thermischen Konvertierung von kohlenstoffreichem Reststoff in ein kohlenwasserstoffhaltiges Endprodukt, wird der Reststoff einem kesselförmigen Reaktor zugeführt und darin unter Ausschluss von Sauerstoff in Kontakt mit einer Metallschmelze erhitzt, so dass sich ein kohlenwasserstoffhaltiger Produktgasstrom bildet, der dem Reaktor entnommen und zu dem Endprodukt weiterverarbeitet wird. Um hiervon ausgehend ein Verfahren zur thermischen Konvertierung von kohlenstoffreichem Reststoff anzugeben, welches bei geringem Energieeintrag ein reproduzierbares Ergebnis der Konvertierung gewährleistet, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Metallschmelze auf eine Temperatur im Bereich von 180°C bis 450°C aufgeheizt wird, und dass die Metallschmelze und der in die Metallschmelze eingebrachte Reststoff mittels eines in die Metallschmelze vollständig eintauchenden Mischelements kontinuierlich homogenisiert werden.In a known process for the thermal conversion of carbonaceous residue into a hydrocarbonaceous end product, the residue is fed to a kettle-shaped reactor and heated therein in exclusion of oxygen in contact with a molten metal to form a hydrocarbon-containing product gas stream which is withdrawn from the reactor and added to the reactor Final product is further processed. In order to provide a method for the thermal conversion of carbon-rich residue, which ensures a reproducible result of the conversion with low energy input, the invention proposes that the molten metal is heated to a temperature in the range of 180 ° C to 450 ° C, and that the Molten metal and introduced into the molten metal residue are continuously homogenized by means of a completely immersed in the molten metal mixing element.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Konvertierung von kohlenstoffreichem Reststoff in ein kohlenwasserstoffhaltiges Endprodukt, wobei der Reststoff einem kesselförmigen Reaktor zugeführt und darin unter Ausschluss von Sauerstoff in Kontakt mit einer Metallschmelze erhitzt wird, so dass sich ein kohlenwasserstoffhaltiger Produktgasstrom bildet, der dem Reaktor entnommen und zu dem Endprodukt weiterverarbeitet wird.The The invention relates to a process for the thermal conversion of carbon-rich Residue in a hydrocarbon-containing end product, wherein the Residue fed to a vessel-shaped reactor and in the absence of oxygen in contact with a molten metal is heated so that a hydrocarbon-containing product gas stream forms, which removed from the reactor and further processed to the final product becomes.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung für die thermische Konvertierung von kohlenstoffreichem Reststoff in ein kohlenwasserstoffhaltiges Produkt, umfassend einen Reaktor, in dem eine Metallschmelze vorgesehen ist, eine Zuführeinrichtung für die Zufuhr des Reststoffes zu der Metallschmelze, eine Heizeinrichtung zum Erhitzen der Metallschmelze, und eine Gasentnahmeeinrichtung zur Abfuhr eines kohlenwasserstoffhaltigen Produktgasstroms aus dem Reaktor.Farther the invention relates to a device for the thermal Conversion of high-carbon residue into a hydrocarbon-containing residue A product comprising a reactor in which a molten metal is provided is a feeder for the supply of Residue to the molten metal, a heater for heating the molten metal, and a gas sampling device for the removal of a hydrocarbon-containing product gas stream from the reactor.
Stand der TechnikState of the art
Zur
umweltschonenden Verwertung von kohlenstoffhaltigen Reststoffen,
insbesondere von Altreifen und Kunststoffprodukten, sind eine Vielzahl
von Verfahren beschrieben worden. Beispielsweise wird in der
Der Produktgasstrom wird zu dem gewünschten End- oder Zwischenprodukt aufbereitet, etwa durch Kondensation, Hydrierung, Produktauftrennung, Ansammeln in einem Speicher oder dergleichen. Beim Endprodukt handelt es sich um ein kohlenwasserstoffhaltiges Gas, ein Gasgemisch oder um Öl.Of the Product gas stream becomes the desired final or intermediate product treated by condensation, hydrogenation, product separation, Accumulating in a memory or the like. The end product is it is a hydrocarbon-containing gas, a gas mixture or around oil.
Die Erzeugung und Aufrechterhaltung der Glas- oder Roheisenschmelze erfordern hohe Temperaturen und damit einen großen Energieaufwand. Bei hohen Temperaturen besteht die Gefahr einer Verkokung des organischen Reststoffes und damit der Bildung von Feststoff im Reaktorinnenraum, der abtransportiert werden muss und der in aller Regel nicht erwünscht ist.The Generation and maintenance of glass or pig iron melt require high temperatures and therefore a large amount of energy. at high temperatures there is a risk of coking of the organic Residue and thus the formation of solid in the reactor interior, which must be transported away and usually not desired is.
Diesen
Nachteil vermeidet ein Verfahren gemäß der
Dabei kommt es zu einer katalytisch unterstützten thermischen Konvertierung des Reststoffs und zur Bildung von gasförmigem Kohlenwasserstoff und Kohlendioxid, wobei diese Gase aus der Schmelzwanne abgezogen und etwaige Feststoffe entfernt werden.there it comes to a catalytically supported thermal Conversion of the residue and the formation of gaseous Hydrocarbon and carbon dioxide, these gases from the melting tank deducted and any solids removed.
Die Bereitstellung des Schmelzbades und die Bewegung des Reststoffes durch die Metallschmelze erfordern eine konstruktiv aufwändige Vorrichtung. Darüber hinaus ist eine kontinuierliche Zufuhr des Reststoffes mittels Ballenpresse und Kompressionsstempel nur schwierig realisierbar.The Provision of the molten bath and the movement of the residue Due to the molten metal require a structurally complex Contraption. In addition, a continuous feed of the residue by means of baler and compression punch only difficult to realize.
Eine
Vorrichtung und ein Verfahren dieser Art sind auch aus der
Die Bleischmelze wird mittels Heizrohren, die im unteren Bereich des Metallbades angeordnet sind auf einer Temperatur zwischen 454°C bis 510°C aufgeheizt. Der organische Reststoff wird dem Metallbad unterhalb der Schmelzoberfläche mittels einer hydraulischen Presse zugeführt, steigt nach oben und wird von dort mittels der kontinuierlich rotierenden Förderschnecke vom vorderen Ende zum hinteren Ende der Schmelzwanne befördert. Oberhalb der Förderschnecke ist ein Sieb mit halbkreisförmigem Querschnitt angeordnet, das zur Rückhaltung des Reststoffes dient und das die daraus freigesetzten Gase passieren lässt.The Lead smelting is achieved by means of heating pipes located in the lower part of the Metal baths are arranged at a temperature between 454 ° C heated to 510 ° C. The organic residue is the Metal bath below the melt surface by means of a hydraulic Fed to the press, rises to the top and is from there by means the continuously rotating auger from the front End conveyed to the rear end of the melting tank. Above the auger is a sieve with a semicircular cross-section arranged, which serves for the retention of the residue and that allows the released gases to pass through.
Die beiden zuletzt beschriebenen Verfahren, bei denen der Reststoff von einem Ende zum anderen Ende des Metallbades bewegt wird und sich dabei allmählich zersetzt, sind typisch für einen sogenannten „Durchlaufreaktor" Dabei kommt es entlang eines Fließweges zu einer Stoffumwandlung, so dass sich die Konzentrationen der Stoffe entlang des Fließweges ändern. Außerdem bilden sich über die Länge der Schmelzwanne leicht Temperaturgradienten aus, die eine gleichmäßige Einwirkung der Metallschmelze auf den Reststoff verhindern, so dass ein reproduzierbarer Produktgasstrom kaum zu erreichen ist.The both methods last described, in which the residue is moved from one end to the other end of the metal bath and is gradually decomposing, are typical of a so-called "continuous reactor" It comes along a Flow path to a material conversion, so that the concentrations change the substances along the flow path. Furthermore Form easily over the length of the melting tank Temperature gradient, which is a uniform Prevent the action of molten metal on the residue so that a reproducible product gas stream is difficult to achieve.
Häufig wird jedoch ein ganz bestimmtes Endprodukt erwünscht, beispielsweise eine bestimmte Fraktion an Kohlenwasserstoffen.Often However, a very specific end product is desired, for example a certain fraction of hydrocarbons.
Technische AufgabenstellungTechnical task
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren zur thermischen Konvertierung kohlenstoffreicher Reststoffe dahingehend zu optimieren, dass ein Produktgasstrom erhalten wird, der reproduzierbar eine bestimmte, vorgegebene Fraktion an Kohlenwasserstoffen enthält.Of the The invention is therefore based on the object, the known methods for the thermal conversion of carbon-rich residues to the effect to optimize that a product gas stream is obtained which is reproducible contains a certain, predetermined fraction of hydrocarbons.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache und betriebssichere Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, die auch einen kontinuierlichen Betrieb erlaubt.Farther The invention is based on the object, a structurally simple and reliable device for carrying out the method which also allows continuous operation.
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Metallschmelze auf eine Temperatur im Bereich von 180°C bis 450°C aufgeheizt wird, und dass die Metallschmelze und der in die Metallschmelze eingebrachte Reststoff mittels eines in die Metallschmelze vollständig eintauchenden Mischelements kontinuierlich homogenisiert werden.Regarding of the method, this object is based on the above-mentioned Method solved according to the invention, that the molten metal to a temperature in the range of 180 ° C. is heated to 450 ° C, and that the molten metal and the introduced into the molten metal residue by means of a completely immersed in the molten metal mixing element be homogenized continuously.
Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich vom eingangs genannten Stand der Technik insbesondere in drei Maßnahmen:
- • Die Metallschmelze wird auf einer vergleichsweise niedrigen Temperatur gehalten.
- • Diese niedrige Temperatur wird zeitlich und örtlich möglichst konstant gehalten, indem die Metallschmelze kontinuierlich homogenisiert wird.
- • Der Reststoff wird im Volumen der Metallschmelze möglichst homogen verteilt, um eine gleichmäßige Temperatureinwirkung auf ihn zu erzielen.
- • The molten metal is kept at a comparatively low temperature.
- • This low temperature is kept as constant as possible in terms of time and place by continuously homogenizing the molten metal.
- • The residual material is distributed as homogeneously as possible in the volume of the molten metal in order to achieve a uniform temperature effect on it.
Dadurch, dass die Temperatur der Metallschmelze vergleichsweise niedrig ist, wird eine Verkokung des Reststoffs weitgehend vermieden. Geeignete Metalle und Metalllegierungen mit ausreichend niedriger Liquidustemperatur enthalten Zinn und/oder Blei und gegebenenfalls geringe Beimengungen anderer Metalle.Thereby, that the temperature of the molten metal is comparatively low, Coking of the residue is largely avoided. suitable Metals and metal alloys with sufficiently low liquidus temperature contain tin and / or lead and possibly small admixtures other metals.
Die homogene Temperaturverteilung wird erfindungsgemäß durch den Einsatz eines vollständig in die Metallschmelze eintauchenden Mischelements erreicht. Hierbei handelt es sich beispielsweise um einen oder mehrere Rührer, Rakel, Schieber, Schwenkeinrichtungen und dergleichen. Die Metallschmelze stellt ein Volumen gleichmäßig hoher Prozesstemperatur dar und wirkt insoweit wie eine „voluminöse, flüssige Herdplatte" für den zu verarbeitenden Reststoff in und auf der Metallschmelze.The homogeneous temperature distribution according to the invention the use of a completely immersed in the molten metal Achieved mixing element. For example, this is a or several stirrers, squeegees, slides, pivoting devices and the same. The molten metal makes a volume evenly high process temperature and acts insofar as a "voluminous, liquid hotplate "for the to be processed Residue in and on the molten metal.
Die Metallschmelze bildet ein Schmelzbad mit homogener Temperaturverteilung. Dadurch wird gewährleistet, dass der Reststoff weitgehend dieselbe Maximal-Temperatur erfährt. Im Idealfall wird jedes Reststoffpartikel mit derselben Wär memenge und Temperatur beaufschlagt. Hierzu ist eine innige Durchmischung und Homogenisierung des Reststoffes mit der Metallschmelze erforderlich. Da der Reststoff aufgrund seiner geringeren spezifischen Dichte zur Oberfläche der Metallschmelze strebt und sich dort ansammeln würde, ist die Wirkung des Mischelements darauf gerichtet, eine dem Auftrieb entgegenwirkende Strömung innerhalb der Metallschmelze zu erzeugen und gleichzeitig den Reststoff homogen zu verteilen.The Molten metal forms a molten bath with a homogeneous temperature distribution. This ensures that the residue is largely experiences the same maximum temperature. Ideally will each residual particle with the same amount of heat and temperature applied. This is an intimate mixing and homogenization of the residue with the molten metal required. As the residue due to its lower specific density to the surface the molten metal strives and would accumulate there, is the effect of the mixing element directed to the buoyancy counteracting flow within the molten metal to produce and at the same time to distribute the residual homogeneous.
Die genannten Maßnahmen führen zu einem Produktgasstrom mit weitgehend einheitlichen Crackprodukten und sie vermeiden Temperaturspitzen mit der Gefahr einer Verkokung.The mentioned measures lead to a product gas stream with largely uniform cracking products and they avoid temperature peaks with the risk of coking.
Es wird eine Verfahrensvariante bevorzugt, bei der der Reststoff der Metallschmelze unterhalb des Schmelzspiegels zugeführt wird.It a process variant is preferred in which the residue of the Molten metal supplied below the melt level becomes.
Der Reststoff wird dabei in das Schmelzbad eingetragen und dadurch gleichmäßig auf die Temperatur der Metallschmelze erhitzt. Wegen der homogenen Temperaturverteilung innerhalb des Schmelzbades wird eine gleichmäßige Temperaturbeaufschlagung erreicht und ein Produktgasstrom mit einheitlicher Zusammensetzung erzeugt.Of the Residue is thereby introduced into the molten bath and thereby evenly heated to the temperature of the molten metal. Because of the homogeneous Temperature distribution within the molten bath becomes uniform Temperaturbeaufschlagung achieved and a product gas stream with uniform Composition produced.
Es hat sich besonders bewährt, wenn als Mischelement ein oder mehrere Rührer eingesetzt werden, mittels dem oder denen die Metallschmelze gerührt wird.It has proven particularly useful when as a mixing element on or several stirrers are used, by means of which or which the molten metal is stirred.
Bei einem Rührer handelt es sich um eine konstruktiv einfache und robuste Art einer Durchmischungseinrichtung. Durch seine Formgebung und seinen Einsatzort ist ein Rührer variabel an die spezifischen Erfordernisse anpassbar. Erfindungsgemäß können ein oder mehrere Rührer eingesetzt werden. Wesentlich ist, dass mindestens ein Rührer für die Homogenisierung der Metallschmelze vorgesehen ist und vollständig in diese eintaucht. Vorzugsweise weist der Rührer eine vertikale Rührachse auf und erzeugt eine nach unten gerichtete Strömung der Metallschmelze.A stirrer is a structurally simple and robust type of mixing device. Due to its shape and its place of use, a stirrer can be variably adapted to the specific requirements. According to the invention, one or more stirrers can be used. It is essential that at least one stirrer is provided for the homogenization of the molten metal and completely immersed in it. Preferably, the stirrer has a vertical stirring axis and produces a downward flow of the molten metal.
Das Rühren bewirkt erfindungsgemäß nicht nur eine homogenere Temperaturverteilung innerhalb der Metallschmelze, sondern es fördert auch die homogene Verteilung des Reststoffes in der Metallschmelze und bewirkt so eine gleichmäßige Temperaturbeaufschlagung des Reststoffs im Schmelzbad. Diese Maßnahme trägt daher zu einem einheitlichen Produktgasstrom mit zeitlich etwa konstanter Zusammensetzung bei. Wichtig ist dabei, dass bei Einsatz eines Rührers mit vertikaler Drehachse durch den Rühreffekt eine nach unten wirkende Strömung erzeugt wird, die den nach oben aufschwimmenden Reststoff kontinuierlich wieder nach unten befördert und in der Metallschmelze homogen verteilt. Eine derartige Strömung ist häufig anhand einer sogenannten „Trombe" erkennbar, die sich jedoch nur bei schnellem Rühren und dementsprechend starker Strömung ausbildet.The Stirring not only effects according to the invention a more homogeneous temperature distribution within the molten metal, but it also promotes the homogeneous distribution of the residue in the molten metal and thus causes a uniform temperature of the residue in the molten bath. This measure contributes therefore to a uniform product gas stream with temporally approximately constant Composition at. It is important that when using a stirrer with vertical axis of rotation by the stirring effect one after down-acting flow is generated, which is the upward Floating residue continuously transported down again and homogeneously distributed in the molten metal. Such a flow is often recognizable by a so-called "Trombe", but only with rapid stirring and accordingly strong current trains.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn der Rührer mindestens ein sich in Richtung senkrecht zur Rührerachse erstreckendes Rührelement aufweist, das in einem Abstand von weniger als 10 cm entlang der Reaktor-Innenwandung bewegt wird.It has proved to be favorable when the stirrer at least one in the direction perpendicular to the stirrer axis extending stirring element, which at a distance of less than 10 cm along the reactor inner wall is moved.
Der kurze Abstand zur Reaktor-Innenwandung erleichtert die Homogenisierung des gesamten Volumens der Metallschmelze und verhindert die Ausbildung einer dicken Strömungsgrenzschicht mit veränderten Bedingungen der thermischen Konvertierung am Rand der Kessel-Innenwandung.Of the short distance to the reactor inner wall facilitates the homogenization the entire volume of molten metal and prevents the formation a thick flow boundary layer with altered Conditions of thermal conversion at the edge of the boiler inner wall.
Im Hinblick auf eine möglichst gleichmäßige Temperatureinwirkung auf den Reststoff hat sich auch bewährt, wenn die sich über eine Schmelzbadhöhe erstreckende Metallschmelze derart homogenisiert wird, dass sich innerhalb der Metallschmelze in der oberen Hälfte der Schmelzbadhöhe ein Temperaturgradient von maximal 10°C, vorzugsweise ein Temperaturgradienten von maximal 5°C ausbildet.in the With regard to the most uniform temperature effect possible on the residue has also been proven when the over a molten bath level extending molten metal such is homogenized that within the molten metal in the upper half of the molten bath height a temperature gradient of at most 10 ° C, preferably a temperature gradient of a maximum of 5 ° C.
In dem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft erweisen, wenn sich die Metallschmelze über eine Schmelzbadhöhe erstreckt, wobei das Rühren der Metallschmelze zwischen dem unteren Fünftel und dem oberen Fünftel der Schmelzbadhöhe erfolgt.In the context has proven to be particularly advantageous when the molten metal is above a molten bath level extending, wherein the stirring of the molten metal between the lower fifth and the upper fifth of the Schmelzbadhöhe he follows.
Dadurch wird eine Verfahrensweise ermöglicht, bei der die Zufuhr des Reststoffs in die Metallschmelze und die Anordnung des Rührers beziehungsweise der Rührer in etwa auf gleicher Schmelzbadhöhe, so dass der Reststoff beim Eintrag un mittelbar erfasst, verteilt und auf die gewünschte Temperatur gebracht wird. Je nach Art der Beheizung der Metallschmelze – zum Beispiel von unten – kann die Metallschmelze in Bodennähe eine etwas höhere Temperatur aufweisen als darüber. Dadurch, dass das Metallbad im oberen Bereich gerührt wird, ergibt sich dort eine homogene Temperaturverteilung und eine innige Durchmischung des Reststoffs. Besonders bevorzugt erfolgen das Rühren der Metallschmelze und die Zufuhr des Reststoffes oberhalb des unteren Drittels der Schmelzbadhöhe.Thereby is a procedure in which the supply of the residue in the molten metal and the arrangement of the stirrer or the stirrer at about the same molten bath level, so that the residue at the entry un indirectly detected distributed and brought to the desired temperature. Depending on Type of heating of molten metal - for example of below - can the molten metal near the bottom one slightly higher temperature than above. By stirring the metal bath at the top, there is a homogeneous temperature distribution and an intimate one Mixing of the residue. Particular preference is given to stirring the molten metal and the supply of the residue above the lower Third, the Schmelzbadhöhe.
Die Metallschmelze wird von einer Seite oder allseitig erhitzt. Vorzugsweise wird das Metallbad jedoch mindestens von unten erhitzt. Das Erhitzen des Metallbades von unten erleichtert ohne großen konstruktiven Aufwand – unterstützt durch die Thermik der Schmelze – die Einstellung und Einhaltung einer homogenen Temperaturverteilung über der Schmelzbadhöhe.The Metal melt is heated from one side or all sides. Preferably however, the metal bath is heated at least from below. The heating the metal bath from the bottom facilitates without great constructive Effort - supported by the thermals of the melt - the Setting and maintaining a homogeneous temperature distribution over the melt pool height.
Es hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn als kesselförmiger Reaktor ein Rührkessel mit einem – in Richtung einer Rührachse gesehen – kreisförmigen Innenraum eingesetzt wird.It has proved to be particularly favorable, if as kesselelförmiger Reactor a stirred tank with a - in the direction seen a circular axis - circular Interior is used.
Durch den kreisförmigen Innenraum lassen sich Bereiche geringer Durchmischung innerhalb der Metallschmelze und „tote Winkel" weitgehend vermeiden.By The circular interior can be areas smaller Mixing within the molten metal and "dead angles" largely avoided.
Dabei hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn das Rühren der Metallschmelze und die Zufuhr des Reststoffes oberhalb des unteren Fünftels der Schmelzbad-Höhe erfolgen.there It has proved to be particularly favorable when stirring the molten metal and the supply of the residue above the lower fifth the melt pool height done.
Dabei hat sich besonders bewährt, wenn die Metallschmelze im unteren Teil des Reaktors vorgesehen ist, der einen nach außen gewölbten Boden aufweist.there has proven particularly useful when the molten metal in the lower part of the reactor is provided, one to the outside having arched bottom.
Der gewölbte Boden erleichtert die Einstellung und Einhaltung einer homogenen Temperaturverteilung unter Einsatz eines oberhalb des Wölbungsbereiches wirkenden Mischelements, insbesondere eines Rührers, so dass diese Modifikation in Richtung eines „idealen Rührkessels" geht. „Tote Winkel"; wie etwa bei einem Reaktor mit flachem Boden werden so vermieden. Der gewölbte Boden ist vorzugsweise als „Klöpperboden" ausgebildet.Of the arched bottom facilitates adjustment and compliance a homogeneous temperature distribution using an above the bulge acting mixing element, in particular a stirrer, so that this modification in the direction of an "ideal Stirred tank "goes." Dead Angle "; like at a flat bottom reactor are thus avoided. The arched Soil is preferably designed as a "dished bottom".
Bevorzugt wird der Reststoff der Metallschmelze in Form von stückigem und vorverdichtetem Feststoff kontinuierlich zugeführt.Prefers the remainder of the molten metal is in the form of lumpy and pre-compressed solid fed continuously.
Dies erlaubt eine kontinuierliche Verfahrensweise, wobei durch das Vorverdichten (Pressen) des Reststoffs auch ein unerwünschter Sauerstoffeintrag in den Reaktor vermindert wird. Anstelle oder ergänzend zu einer Verdichtung wird Luft aus dem Reststoff abgesaugt.This allows a continuous procedure, wherein the pre-compression (Pressing) of the residue also an undesirable oxygen input in the reactor is reduced. Instead of or in addition to A compression is sucked air from the residue.
Das Verdichten erfolgt vorzugsweise mittels einer Schneckenpresse. Diese erlaubt eine kontinuierliche Verfahrensweise, ohne dass durch Reibung hervorgerufene Temperaturspitzen – wie etwa bei Einsatz eines Extruders – auftreten.The Compression is preferably carried out by means of a screw press. These allows a continuous procedure, without being caused by friction Temperature peaks - such as when using an extruder - occur.
Zur weiteren Verdrängung von Sauerstoff kann dem Reststoff Öl zugeführt werden. Das Öl wird vorzugsweise aus dem Produktgasstrom des Prozesses oder dem Endprodukt entnommen, und er kann zusätzlich erwärmt sein.to Further displacement of oxygen can make the residual oil be supplied. The oil is preferably made taken from the product gas stream of the process or the final product, and it can be additionally heated.
Es ist vorteilhaft, dem Reaktor den Reststoff in vorgewärmter Form zuzuführen und dabei vor der Zufuhr zur Metallschmelze auf eine Temperatur von mindestens 100°C vorzuerwärmen.It is advantageous to the reactor, the residue in preheated Form supply and thereby before the supply to the molten metal Preheat to a temperature of at least 100 ° C.
Das Vorwärmen des Reststoffs trägt zu einer Verringerung des Temperaturgradienten in der Metallschmelze bei. Die Heizenergie zum Vorwärmen kann durch Verbrennen des Produktes gewonnen werden oder durch Wärmetausch aus dem warmen Endprodukt oder einem anderen Energieträger. Vorzugsweise wird der Reststoff vor der Zufuhr zum Metallbad auf eine Temperatur von mindestens 150°C vorerwärmt.The Preheating the residue contributes to a reduction the temperature gradient in the molten metal at. The heating energy for preheating can be obtained by burning the product or by heat exchange from the warm end product or a other energy sources. Preferably, the residue before feeding to the metal bath to a temperature of at least Preheated to 150 ° C.
Im Hinblick auf einen hohen Konversionsgrad bei möglichst niedriger Temperatur wird dem Reststoff vor Zufuhr in die Metallschmelze und/oder der Metallschmelze und/oder auf der Metallschmelze aufschwimmendem Reststoff ein die Konvertierung fördernder Katalysator fortlaufend zugeführt.in the With regard to a high degree of conversion as possible low temperature is the residue before feeding into the molten metal and / or the molten metal and / or floating on the molten metal Residue a conversion promoting catalyst fed continuously.
Als Katalysator sind beispielsweise Aluminium, eine Aluminiumlegierung, um Aluminiumoxid oder um aluminiumhaltige mineralische Verbindungen geeignet.When Catalyst are, for example, aluminum, an aluminum alloy, aluminum oxide or aluminum-containing mineral compounds suitable.
Vorzugsweise wird sich oberhalb des Metallbades ansammelnder Feststoff fortlaufend aus dem Reaktor ausgetragen.Preferably becomes solid above the metal bath accumulating solid discharged from the reactor.
Das Entfernen des Feststoffes kann kontinuierlich, in regelmäßigen Zeitintervallen oder nach Bedarf erfolgen, so dass eine kontinuierliche Verfahrensweise ermöglicht wird. Bei einer besonders geeignete Vorrichtung zum Austrag des Feststoffes rotiert über der Metallschmelze ein Ausschaber mit Evolventenform.The Removal of the solid can be continuous, on a regular basis Time intervals or as needed, so that a continuous Procedure is enabled. In a particularly suitable Device for discharging the solid rotates over the Molten metal a scraper with involute.
Üblicherweise wird der kohlenwasserstoffhaltige Produktgasstrom in eine flüssige Fraktion und in eine gasförmige Fraktion aufgeteilt, wobei es sich als günstig erwiesen hat, wenn die flüssige Fraktion mindestens einem Flüssigkeitstank und die gasförmige Fraktion mindestens einem Gasspeicher zugeführt wird.Usually the hydrocarbon-containing product gas stream is converted into a liquid Fraction and divided into a gaseous fraction, wherein it has proved to be beneficial when the liquid Fraction at least one liquid tank and the gaseous Fraction is fed to at least one gas storage.
Die flüssige Fraktion wird dabei in der Regel als Kondensat aus dem insgesamt gasförmigen Produktgasstrom abgezweigt.The Liquid fraction is usually called condensate branched off from the total gaseous product gas stream.
Dabei hat es sich bewährt, wenn der Gasspeicher und der Flüssigkeitstank fluidisch miteinander verbunden sind, wobei der Gasspeicher ein Innenvolumen aufweist, das größer ist als das Innenvolumen des Flüssigkeitstanks.there it has proven useful if the gas storage and the liquid tank fluidly connected to each other, wherein the gas storage a Inner volume that is greater than that Inner volume of the liquid tank.
Das größere Volumen des Gasspeichers dient als Puffer und zur Druckkompensation bei Entnahme und Befüllen des Flüssigkeitstanks und vermeidet Emissionen des Endprodukts.The larger volume of the gas storage serves as a buffer and for pressure compensation when removing and filling the Liquid tanks and avoids emissions of the final product.
Vorzugsweise ist der Gasspeicher mit einem Heizbrenner zum Aufheizen des Metallbades verbunden, wobei als Brenngas für den Heizbrenner ein Teil des Produktgasstroms oder ein Teil des Endprodukts als Energieträger genutzt wird.Preferably is the gas storage with a heating burner for heating the metal bath connected, as a fuel gas for the heating burner part of the Product gas stream or part of the final product as energy source is being used.
Diese Maßnahme verringert den Kostenaufwand für die Bereitstellung der Heizenergie für das Erzeugen und Aufrechterhalten der Metallschmelze. Der Heizbrenner ist hierbei vorzugsweise auch mit einem anderen Energieträger zu betreiben (Dual Fuel-Brenner), für den Fall, dass kein Produktgasstrom oder Endprodukt als Energieträger zur Verfügung steht.These Measure reduces the cost of the Provision of heating energy for generating and maintaining the molten metal. The heating burner is preferably also to operate with another energy carrier (dual fuel burner), in the event that no product gas stream or final product as an energy source is available.
Es hat sich besonders bewährt, wenn die Metallschmelze auf eine Temperatur im Bereich von 220°C bis 450°C, vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich von 250 bis 400°C eingestellt wird.It has proven particularly useful when the molten metal on a temperature in the range of 220 ° C to 450 ° C, preferably at a temperature in the range of 250 to 400 ° C is set.
Es hat sich gezeigt, dass bei dieser Temperatur der Produktgasstrom einen besonders hohen Anteil an Kohlenwasserstoffen enthält, die für die Heizöl- oder Treibstoffherstellung (Diesel) sowie für die Herstellung chemischer Grundstoffe geeignet sind.It has been shown that at this temperature the product gas flow contains a particularly high proportion of hydrocarbons, those for fuel oil or fuel production (Diesel) as well as for the production of basic chemical substances are suitable.
Geeignete Metalllegierungen mit niedriger Liquidustemperatur sind in der Elektrotechnik als Lote bekannt. Bevorzugt werden im Rahmen der Erfindung Metallschmelzen aus Zinn oder einer Zinn-Blei-Legierung eingesetzt, besonders bevorzugt die eutektische Legierung Sn62Pb38, oder auch Zinn-Blei-Legierungen mit zusätzlichen Komponenten wie Kupfer oder Phosphor, die sich durch besonders niedrige Schmelztemperaturen auszeichnen, und von denen im Folgenden einige mit ihrer spezifischen Solidustemperatur (Ts)- und Liquidustemperatur (Tl) beispielhaft genannt werden: Sn50PbCu (1,2–1,6% Kupfer; 183°C Ts, 215°C Tl); Sn60PbCu (0,1–0,2% Kupfer; 183°C Ts, 190°C Tl); Sn60PbCu2 (1,6–2% Kupfer; 183°C Ts, 190°C Tl); Sn50PbAg (178°C Ts, 210°C Tl); Sn60PbAg (178°C Ts, 180°C Tl); Sn63PbAg (178°C Ts und Tl); Sn50PbP (0,001–0,004% Phosphor; 183°C Ts, 215°C Tl); Sn60PbP (0,001–0,004% Phosphor; 183°C Ts, 190°C Tl); Sn63PbP (0,001–0,004% Phosphor; 183°C Ts und Tl); Sn60PbCuP (0,001–0,004% Phosphor, 0,1–0,2% Kupfer; 183°C Ts, 190°C Tl).Suitable metal alloys with a low liquidus temperature are known in electrical engineering as solders. For the purposes of the invention, preference is given to using metal melts of tin or a tin-lead alloy, particularly preferably the eutectic alloy Sn62Pb38, or tin-lead alloys with additional components such as copper or phosphorus, which are distinguished by particularly low melting temperatures, and of hereinafter, some with their specific solidus temperature (Ts) and liquidus temperature (Tl) are exemplified: Sn50PbCu (1.2-1.6% copper, 183 ° C Ts, 215 ° C Tl); Sn60PbCu (0.1-0.2% copper, 183 ° C Ts, 190 ° C T1); Sn60PbCu2 (1.6-2% copper, 183 ° C Ts, 190 ° C T1); Sn50PbAg (178 ° C Ts, 210 ° C T1); Sn60PbAg (178 ° C Ts, 180 ° C T1); Sn63PbAg (178 ° C Ts and Tl); Sn50PbP (0.001-0.004% phosphorus, 183 ° C Ts, 215 ° C T1); Sn60PbP (0.001-0.004% phosphorus, 183 ° C Ts, 190 ° C Tl); Sn63PbP (0.001-0.004% phosphorus, 183 ° C Ts and Tl); Sn60PbCuP (0.001-0.004% phosphorus, 0.1-0.2% copper, 183 ° C Ts, 190 ° C T1).
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die oben angegebene Aufgabe ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Metallschmelze mittels der Heizeinrichtung auf eine Temperatur im Bereich von 180°C bis 450°C aufheizbar ist, und dass ein in die Metallschmelze vollständig eintauchendes Mischelement vorgesehen ist, mittels dem die Metallschmelze kontinuierlich homogenisierbar ist.Regarding the device is the above-mentioned object starting from a Device of the aforementioned type according to the invention thereby solved that the molten metal by means of the heater to a temperature in the range of 180 ° C to 450 ° C is heatable, and that one in the molten metal completely immersion mixing element is provided by means of which the molten metal continuously is homogenizable.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen kesselförmigen Reaktor, der beispielsweise als konstruktiv einfacher Rührkessel ausführbar ist. Es genügt, die Heizeinrichtung so auszulegen, dass die Metallschmelze auf eine vergleichsweise geringe Temperatur im Bereich von 180°C bis 450°C aufheizbar ist, was mit einem vergleichsweise geringen konstruktiven Aufwand zu bewerkstelligen ist.The Device according to the invention comprises a kettle-shaped Reactor, for example, as a structurally simple stirred tank is executable. Suffice the heater be interpreted so that the molten metal to a comparatively low temperature in the range of 180 ° C to 450 ° C. is heatable, which with a comparatively small constructive Effort to accomplish is.
Allerdings erfordert das erfindungsgemäße Verfahren ein thermisch homogenes Metallbad und damit den Einsatz eines mechanischen Mischelements, das in die Metallschmelze vollständig eintaucht. Dadurch wird der Reststoff homogen in der ebenfalls homogenen Metallschmelze verteilt und zeitlich und örtlich mit weitge hend derselben Wärmemenge und Temperatur beaufschlagt. Gleichzeitig werden Temperaturspitzen mit der Gefahr einer Verkokung vermieden, so dass sich ein Produktgasstrom mit weitgehend einheitlichen Crackprodukten bildet.Indeed the process of the invention requires a thermal homogeneous metal bath and thus the use of a mechanical mixing element, which is completely immersed in the molten metal. Thereby the residual material becomes homogeneous in the likewise homogeneous molten metal distributed and temporally and locally largely the same Amount of heat and temperature applied. At the same time Temperature peaks avoided with the risk of coking, so that a product gas stream forms with substantially uniform cracking products.
Die homogene Temperaturverteilung innerhalb der Metallschmelze wird erfindungsgemäß durch den Einsatz eines in die Metallschmelze vollständig eintauchenden Mischelements erreicht, das eine dem Auftrieb des Reststoffes entgegenwirkende Strömung erzeugt. Das Mischelement umfasst beispielsweise einen oder mehrere Rührer, Rakel, Schieber, Schwenkeinrichtungen und dergleichen.The homogeneous temperature distribution within the molten metal is according to the invention by the use of a in the Molten metal completely immersed mixing element achieved, which is the buoyancy of the residue counteracting flow generated. The mixing element comprises, for example, one or more Stirrer, squeegee, slider, pivoting devices and the like.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gut geeignet.The Device according to the invention is in particular for carrying out the method according to the invention well suited.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Soweit in den Unteransprüchen angegebene Ausgestaltungen der Vorrichtung den in Unteransprüchen zum erfindungsgemäßen Verfahren genannten Verfahrensweisen nachgebildet sind, wird zur ergänzenden Erläuterung auf die obigen Ausführungen zu den entsprechenden Verfahrensansprüchen verwiesen.advantageous Embodiments of the device according to the invention emerge from the dependent claims. As far as in the dependent claims specified embodiments of the device in the subclaims Procedures mentioned for the method according to the invention are reproduced, will be for supplementary explanation to the above statements on the corresponding method claims directed.
Ausführungsbeispielembodiment
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigtfollowing The invention is based on an embodiment and a drawing explained in more detail. In the drawing shows
Das
Metallbad
Der
Reaktor
Der
Rührer
Oberhalb
des Metallbades
Für
die Zufuhr eines die Konvertierung fördernden Katalysators
in die Metallschmelze
Alternativ
dazu wird der pulverförmige Katalysator direkt dem zu verarbeitenden
Reststoff beigefügt. Dadurch erübrigt sich der
in den Reaktor
Die
aus dem Reaktorinnenraum
Bei
einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung ist
die Leitung
Der
Gasspeicher
Das
erfindungsgemäße Verfahren wir nachfolgend anhand
der vergrößerten Darstellung des Reaktors in
Mittels
der Zuführeinrichtung
Das
Metallbad
Gleichzeitig
wird dem Metallbad
Das
zu verarbeitende Stückgut wird dabei unterhalb der Schmelzoberfläche
in die Metallschmelze eingeführt und strebt wegen seines
im Vergleich zur Metallschmelze geringeren spezifischen Gewichts
allmählich an die Oberfläche des Metallbades
Oberhalb
des Metallbades
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SENVIPRO GMBH, 63500 SELIGENSTADT, DE |
|
8181 | Inventor (new situation) |
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