DE102020002533A1

DE102020002533A1 - Schachtofen zur Behandlung von Straßenaufbruchmaterial

Info

Publication number: DE102020002533A1
Application number: DE102020002533.1A
Authority: DE
Inventors: Franz Wilbois
Original assignee: Grenzebach BSH GmbH
Current assignee: Grenzebach BSH GmbH
Priority date: 2020-04-27
Filing date: 2020-04-27
Publication date: 2021-10-28

Abstract

Ein Verfahren zur Aufbereitung eines mineralischen Feststoffgemisches, insbesondere von Straßenaufbruchmaterial, das Verunreinigungen mit aromatischen und/oder aliphatischen Kohlenwasserstoffen enthält, wobei das Feststoffgemisch auf eine Temperatur unterhalb von 570 °C erwärmt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Feststoffgemisch in mindestens einem beheizten Schachtofen (3) erwärmt wird und wenigstens durch einen Behälter (4a, 5, 5b) hindurchgeführt wird und dass das Feststoffgemisch während des Erwärmens oder nach dem Erwärmen einem Unterdruck ausgesetzt wird und dass die Kohlenwasserstoffe dem erwärmten Feststoffgemisch durch den Unterdruck entzogen werden und durch thermische Verbrennung unschädlich gemacht werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung eines mineralischen Feststoffgemisches, insbesondere von Straßenaufbruchmaterial, das Verunreinigungen mit aromatischen und/oder aliphatischen Kohlenwasserstoffen enthält, wobei das Feststoffgemisch auf eine Temperatur unterhalb von 570 °C erwärmt wird. Ebenso betrifft die Erfindung auch eine Anordnung zur Behandlung eines mineralischen Feststoffgemisches, insbesondere von Straßenaufbruchmaterial.
Asphalt stellt das wichtigste Baumaterial für den Straßenbau dar.
Wenn alter Asphalt, z. B. Straßenaufbruchmaterial, durch Erhitzen und nachfolgendes Vermischen in neuem Asphalt wiederverwertet werden soll, stellt sich das Problem, dass nur alter Asphalt ausreichend hoher Qualität verwendet werden kann. Wenn Asphaltsorten von geringer Qualität benutzt werden, führen diese zu einer Verschlechterung der Qualität des Recycling-Asphalt-Produkts. Vor allem ist zu beachten, dass eine Wiederverwertung von Asphalt nicht möglich ist, wenn dieser schädliche Bestandteile wie Pech, Teer enthält. Teer- und pechhaltiger Asphalt ist noch bis ins letzte Jahrzehnt des zwanzigsten Jahrhunderts eingesetzt worden. Teerhaltiger Asphalt hat den Nachteil, dass er unter anderem polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK's) enthält, die schädliche Substanzen sind, für welche mittlerweile strenge gesetzliche Beschränkungen gelten. Es ist nicht gestattet, teerhaltigen Asphalt durch heißes Mischen mit neuem Asphalt wiederzuverwerten, weil dann die PAK's in die Umwelt entweichen könnten. Asphaltabfälle, die PAK's oberhalb des zulässigen Grenzwertes enthalten, dürfen nach den neuesten gesetzlichen Vorgaben nicht mehr unbehandelt in Umlauf gebracht werden. Unter Berücksichtigung des Kreislaufwirtschaftsgesetzes sollen derartige Abfälle bevorzugt einer thermischen Behandlung unterzogen werden, um auf diese Weise die schädlichen PAK-Bestandteile zu entfernen oder auf einen Wert unterhalb des zulässigen Grenzwerts zu reduzieren.
Aus DE 600 10 533 T2 ist bereits ein Verfahren zum Recycling von in Asphalt enthaltenem Teer bekannt. Dabei wird ein Asphalt-Zuschlag enthaltendes Material thermisch in einen mineralischen Rückstand und heiße Gase umgewandelt. Die heißen Gase werden einer Asphaltmischanlage zugeführt.
Aus DE 10 2004 055 474 A1 geht ein Verfahren zur Herstellung von bituminösem Mischgut unter Einsatz eines Drehrohrofens hervor, in dem Feuchtigkeit aus den Mineralstoffen ausgetrieben und das Material auf eine Temperatur im Bereich zwischen 200 °C und 350 °C erhitzt wird. Zur Herstellung des Mischguts wird dem Asphaltgranulat ein Addukt auf Ölbasis zugesetzt.
In der aus EP 1 785 202 A1 bekannten Vorrichtung zur Reinigung kontaminierter Materialien kommt eine Kondensatoreinheit mit einem Strahlwäscher, einem Kondensatsammelbehälter für die Abscheidung des am Strahlwäscher entstehenden Kondensats, einem Demistor, und einem Wärmetauscher zum Einsatz.
EP 2 661 475 B1 offenbart einen Thermalreaktor zum kontinuierlichen thermolytischen Recycling von Altreifen-, Vulkanisationsrückstands- und Altkunststoffgranulaten und ähnlichen Produkten, wobei der Thermalreaktor ein Einlaufteil, ein Heizzonenmittelteil und ein Auslaufteil aufweist, die vertikal untereinander angeordnet sind.
Andererseits sind auch aus EP 2 427 533 B1 ein mehrstufiges und kontinuierlich arbeitendes Pyrolyseverfahren zur fraktionierten Rückgewinnung von Wertstoffen und Energie aus rieselfähigen, hochmolekular vernetzten organischen Verbindungen, insbesondere aus Altreifen und Kunststoffgranulaten, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ressourcenschonendes Verfahren zur Wiederverwertung von teer- und pechhaltigem Straßenaufbruchmaterial zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst, wie in Patentanspruch 1 angegeben.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das die Wiederverwertung von teer-, pech- und/oder bitumenhaltigem Material minderer Qualität gestattet, welches insbesondere PAK's enthält.
Ein weiteres Ziel ist es, teer- und/oder bitumenhaltiges Material in Verbindung mit der Herstellung von Asphalt so wiederzuverwerten, dass es zu einer Einsparung von Energie und Ausgangsmaterialien kommt.
Es ist außerdem Ziel der Erfindung, ein Verfahren für die möglichst vollständige Wiederverwertung von Asphalt in einer wirkungsvollen und wirtschaftlichen Art und Weise zur Verfügung zu stellen.
Gleichzeitig wird erfindungsgemäß angestrebt, die in dem Material enthaltenen polyzyklischen Kohlenwasserstoffe dadurch zu entsorgen, dass sie verbrannt werden und die Energie dieses Verbrennungsprozesses wieder dazu eingesetzt wird, den Prozess zum Entzug der polyzyklischen Kohlenwasserstoffe aus dem Straßenaufbruchmaterial thermisch zu unterstützen. Zusätzlich lässt sich durch die Verbrennung der polyzyklischen Kohlenwasserstoffe in einem Verbrennungsmotor oder in einer Turbine auch elektrischer Strom erzeugen. Dieser lässt sich wieder elektrischen Verbrauchern zuführen, die in dem Pyrolyseprozess eingesetzt werden, beispielsweise zur Drehung eines Drehrohrofens Dies geschieht vorzugsweise dadurch, dass die heißen Abgase dieses Verbrennungsprozesses in einen Außenmantel eines Schachtofens zurückgeführt werden und dadurch dazu beitragen, den Schachtofen auf den gewünschten Temperaturbereich zu erwärmen, der geeignet ist, dem Straßenaufbruchmaterial die PAK's zu entziehen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur thermischen Behandlung schadstoffhaltiger Schüttgüter, insbesondere zur Entfernung oder Reduzierung der schädlichen Substanzen aus teerhaltigem Material, und damit gleichzeitig zur Wiederverwertung von des darin enthaltenem mineralischen Materials zur Verfügung.
Die Erfindung stellt somit ein Verfahren zur Verfügung, welches die thermische Aufbereitung des Asphalts bei niedrigen Temperaturen ermöglicht, einen geringen Aufwand zur Reinigung der entweichenden Gase und Dämpfe aufweist, zudem einen geringen apparativen Aufwand aufweist und überdies einen günstigen Energieverbrauch sowie geringe Betriebskosten hat.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die zu behandelnden Asphaltabfälle in einem oder in mehreren Schritten erhitzt und durch Absenkung des Gasdrucks in wenigstens einem Behälter, nämlich in einem Schachtofen, , in dem sie sich befinden, über einen definierten Zeitraum extrahiert werden können.
Neben dem Schachtofen ist in weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen der Einsatz wenigstens eines weiteren Behälters, insbesondere auch eines zusätzlichen Drehrohrofens, vorgesehen, der dem Schachtofen in Förderrichtung des zu verarbeitenden Materials vorgeordnet ist und in dem ebenfalls der Gasdruck abgesenkt wird. Dabei lässt sich vorsehen, dass in Förderrichtung der Gasdruck beim Durchlaufen der verschiedenen Behältnisse, einschließlich des Schachtofens, immer stärker abgesenkt wird. Wenn sich zeigt, dass das Straßenaufbruchmaterial nahezu keine niedrig siedenden PAK's enthält, weil diese bereits beim Einbau dieses Materials in den Straßenbelag verdunstet sind, wird das Straßenaufbruchmaterial zunächst in einer Trommel und/oder in einem Drehrohrofen bei Normaldruck oder geringem Unterdruck auf eine Temperatur erwärmt, die noch unterhalb von 200 °C liegt, beispielsweise bei 160 °C, um jegliche Feuchtigkeit aus dem Straßenaufbruchmaterial zu entfernen. Erst anschließend wird das auf diese Weise vorbehandelte Straßenaufbruchmaterial weiter zu einem Schachtofen transportiert, wo es bei größerem Unterdruck, d.h. niedrigerem Absolutdruck, auf eine höhere Temperatur, beispielsweise bis oberhalb von 500 °C erwärmt wird, um PAK's aus dem Straßenaufbruchmaterial zu entziehen.
Bei Umgebungsdruck erschweren die hohen Siedepunkte der insbesondere im Asphalt enthaltenen PAK-Verbindungen deren Entfernung und erfordern verhältnismäßig hohe Temperaturen bei der Behandlung. So weist beispielsweise die Verbindung Indeno(1,2,3-c,d)pyren bereits einen Siedepunkt von 536 °C auf.
Erfindungsgemäß wird das PAK-haltige Gemisch oder Straßenaufbruchmaterial beispielsweise in einem ersten Verfahrensschritt bei Umgebungsdruck bis zu einer Temperatur von etwa 300 °C bis 570 °C erwärmt, um auf diese Weise bereits einen Anteil der PAK's aus dem Material herauszulösen.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den grundsätzlichen Vorteil, dass die thermische Aufbereitung des teerhaltigen Materials insbesondere autothermisch abläuft; das bedeutet, dass der thermische Aufbereitungsprozess wenig Energiezufuhr von außen benötigt und daher zu einer Einsparung von Energie bei der Asphaltaufbereitung führt.
Das in dem teerhaltigen Asphalt enthaltene mineralische Material , das ein Asphaltmaterial oder einen Asphaltzuschlag darstellt, wird für den Einsatz in hochwertigen Anwendungen wiederverwertet, d. h., in der Herstellung von neuem oder Recycling-Asphalt, und führt daher zu Einsparungen beim Ausgangsmaterial. Wenn die heißen Gase noch Staubpartikel enthalten, werden diese durch das Filtersystem der Anlage entfernt. Die entstehenden Abgasströme werden über eine Abgasreinigung, insbesondere eine thermische, regenerative oder katalytische Nachverbrennung, gereinigt. Das teerhaltige Material, das mineralische Materialien und Binder enthält, wird ohne weitere Rückstände vollständig wiederverwertet. Verflüchtigte polyzyklische oder sonstige schädliche Kohlenwasserstoffe wie Phenole werden beispielsweise in wenigstens einem Brenner verbrannt; die dabei entstehende Abwärme wird beispielsweise genutzt, um diese wieder dem Schachtofen und/oder einem nachgeordneten Behälter, Mischer und/oder einem Umwälzaggregat oder einem Silo zuzuführen.
Soweit die unerwünschten Kohlenwasserstoffe sich in dem Strahlwäscher ansammeln, werden sie in dem Fluid gelöst, mit dem der Strahlwäscher betrieben wird, beispielsweise einem flüssigen Kohlenwasserstoff oder Kohlenwasserstoffgemisch wie Benzin, Heizöl oder Petroleum. Anschließend lässt sich das mit den dem teerhaltigen Asphalt entzogenen Kohlenwasserstoffen angereicherte Fluid des Strahlwäschers einem Brenner zuführen, der seinerseits den Schachtofen und/oder einen weiteren Behälter und/oder Mischer erwärmt, in dem sich das Straßenaufbruchmaterial befindet. In dem Fluid des Strahlwäschers wird ein Abscheider eingesetzt, um die angesammelten Kohlenwasserstoffe und allfällig anfallende Feststoffe aus dem Fluid abzuscheiden.
In der vorliegenden Anmeldung schließt der Begriff „Recycling“ die erneute Verwendung wiedergewonnener Materialien ein. Wenn „Recycling von Asphalt“ erwähnt wird, schließt dieser Begriff die thermische Behandlung von Asphalt und der nachfolgenden Verwendung der Rückstände und des Energiegehalts für die Asphaltherstellung sowie das Mischen des wiedergewonnenen Asphalts zusammen mit neuem mineralischem Zuschlag und neuem Bitumen ein, um ein neues Asphaltprodukt („Recycling-Asphalt“) zu erhalten.
Unter dem Begriff „Asphalt“ wird beispielsweise Asphalt verstanden, der zumindest zum Teil frisches Bitumen enthält und der auch Bitumen von wiedergewonnenem Asphalt enthalten kann. Dieser Begriff umfasst also auch den so genannten Recycling-Asphalt, der frische wie auch aus wiedergewonnene mineralische Stoffe oder Gesteine umfasst.
Die Wiederverwendung von teerhaltigem Ausbauasphalt bedeutet eine Substitution von mineralischen Stoffen oder Gesteinen, was wesentlich zur Schonung der natürlichen Gesteinsvorkommen beiträgt.
Der in dem Straßenaufbruchmaterial enthaltene Quarz wandelt sich bei einer Temperatur von 573 °C in die Modifikation von Hochquarz oder Beta-Quarz um. Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet daher bei Temperaturen unterhalb von 570 °C, um die Gesteinsqualität der in dem Ausbruchasphalt enthaltenen Materialien zu erhalten und diese uneingeschränkt wiederverwenden zu können. Ebenfalls ist das Brennen der tonhaltigen Inhaltsstoffe zu vermeiden, da diese, nachdem sie in einer Asphaltschicht eingebaut sind, diesem Wasser entziehen und bei Frost aufbrechen könnten.
Diese Vorgehensweise wird erheblich durch den Einsatz von Unterdruck unterstützt, da die Siedetemperaturen der aus dem Ausbruchsmaterial herauszulösenden Kohlenwasserstoffe abgesenkt werden und somit bei niedrigeren Temperaturen gearbeitet werden kann. Gleichzeitig muss weniger Wärmeenergie eingesetzt werden. Je nach Unterdruck wird der Temperaturbereich, bei dem sich die Kohlenwasserstoffe aus dem Aufbruchmaterial herauslösen lassen, erheblich herabgesetzt, beispielsweise auf 450 °C, vorzugsweise auf eine Temperatur unterhalb von 400 °C. Eine derartig niedrige Siedetemperatur wird erfindungsgemäß erreicht, wenn während und/oder nach der Erwärmung des PAK-haltigen Asphalts ein sehr geringer absoluter Druck über einen ausreichenden Zeitraum eingehalten wird. Auf diese Weise wird eine Schädigung der mineralischen Zusammensetzung des aufbereiteten Gutes durch zu hohe Temperaturen vermieden.
Durch die Wiederaufbereitung des Straßenaufbruchmaterials einschließlich des PAK-haltigen Asphalts nahe der Verwendungsstelle muss bei der Erneuerung einer von Asphalt bedeckten Fläche, insbesondere beim Straßenbau, nur in geringem Umfang neues Straßenbaumaterial, wie beispielsweise Schotter eingesetzt werden, so dass in erheblichem Umfang Transportkosten eingespart werden, wie sie anfielen, wenn PAK-haltiger Asphalt zur Ablagerung auf Deponien weggeschafft werden müsste.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und der Beschreibung, insbesondere in Verbindung mit den Zeichnungen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Aufbereitung eines mineralischen Feststoffgemisches ist dadurch gekennzeichnet, dass das Feststoffgemisch in mindestens einem Schachtofen erwärmt wird und wenigstens durch einen Behälter hindurchgeführt wird und dass das Feststoffgemisch während des Erwärmens oder nach dem Erwärmen einem Unterdruck ausgesetzt wird und dass die Kohlenwasserstoffe dem erwärmten Feststoffgemisch mit Hilfe des Unterdrucks entzogen werden.
Vorzugsweise ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Feststoffgemisch nach dem Durchlaufen des mindestens einen Schachtofens ein zweites Mal erwärmt wird oder dass mindestens die Temperatur gehalten wird.
Von Vorteil ist es, wenn das Feststoffgemisch in dem Behälter, insbesondere einem Mischer, nach dem Durchlaufen des mindestens einen Schachtofens ein weiteres Mal erwärmt oder mindestens auf dem gleichen Temperaturniveau gehalten wird.
Vorzugsweise durchläuft das Feststoffgemisch den mindestens einen Schachtofen bei Unterdruck. Alternativ wird der Unterdruck aber erst nach dem Durchlaufen des mindestens einen Schachtofens an das Feststoffgemisch angelegt.
Beispielsweise und mit Vorteil durchläuft das Feststoffgemisch den Behälter, insbesondere den Mischer oder das Umwälzaggregat, ebenfalls bei Unterdruck.
Das Verfahren wird mit Vorteil dadurch ausgeübt, dass dem Feststoffgemisch wenigstens niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe als Gase, insbesondere in dem mindestens einen Schachtofen, entzogen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise so durchgeführt, dass dem Feststoffgemisch hochsiedende Kohlenwasserstoffe nach dem Durchlaufen des mindestens einen Schachtofens in dem Behälter, insbesondere in dem Mischer oder dem Umwälzaggregat bei Unterdruck entzogen werden.
Vorzugsweise werden die Kohlenwasserstoffe, insbesondere die hochsiedenden Kohlenwasserstoffe, einem Kondensator, insbesondere einem Strahlwäscher, zugeführt. Der Unterdruck wird durch wenigstens eine Vakuumpumpe, insbesondere durch eine Strahlpumpe, erzeugt. Eine Vakuumpumpe und eine Strahlpumpe lassen sich auch kombiniert einsetzen.
Mit Vorteil wird der Strahl des Strahlwäschers, von einem brennbaren Fluid gebildet, in dem die hochsiedenden Kohlenwasserstoffe während des Waschvorgangs emulgiert oder suspendiert werden.
Wenn das Fluid zusammen mit den in ihm befindlichen Kohlenwasserstoffen einem Brenner zugeführt wird, der den mindestens einen Schachtofen und/oder den Behälter, insbesondere den Mischer oder das Umwälzaggregat, erwärmt, lassen sich die Kohlenwasserstoffe, die dem Straßenaufbruchmaterial entzogen wurden, restlos und ohne umweltschädliche Überreste zu hinterlassen, entsorgen.
Vorzugsweise wird das bei der Verbrennung in dem Brenner entstehende Abgas in mindestens einen Schachtofen und/oder den Behälter, insbesondere den Mischer oder den Umwälzaggregat, geleitet, um das Straßenaufbruchmaterial unmittelbar zu erwärmen, und/oder es erwärmt den Schachtofen und den Behälter, insbesondere den Mischer, von außen. Auch können die je nach Witterung nassen, beispielsweise nicht ausreichend trocken gelagerten mineralischen Stoffe, vor Verwendung in diesem Prozess oder in einem Asphaltmischwerk mit den Abgasen vorgewärmt und/oder getrocknet werden.
Wenn das heiße Abgas in das Innere eines Drehrohrofens oder eines Trommeltrockners oder eines Schachtofens eingeleitet wird, wird die Herauslösung von Kohlenwasserstoffen gefördert, zunächst von solchen, die einen niedrigen Schmelz- und Siedepunkt haben. Auf diese Weise wird bereits durch ständige oder chargenweise (diskontinuierliche) Einbringung von Abgasen der Anteil der Kohlenwasserstoffe reduziert, so dann in einem nachgeordneten Behälter, der ebenfalls ein Schachtofen sein kann, bei einem noch niedrigeren Absolutdruck und beispielsweise höheren Temperaturen weitere, höhersiedende Kohlenwasserstoffe entzogen werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zur Aufbereitung eines mineralischen Feststoffgemisches, insbesondere von Straßenaufbruchmaterial, das Verunreinigungen mit aromatischen und/oder aliphatischen Kohlenwasserstoffen enthält, mit einer Brennvorrichtung zum Erhitzen des Feststoffgemischs auf eine Temperatur unterhalb von 570 °C. Die Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Schachtofen und mindestens einen dem mindestens einen Schachtofen in Transportrichtung des Feststoffgemisches vorgeordneten Behälter oder Mischer sowie eine Anordnung zur Erzeugung eines Unterdrucks umfasst und dass das Feststoffgemisch während des Erwärmens oder nach dem Erwärmen dem Unterdruck aussetzbar ist.
In jedem der Schachtöfen wird der Druck so eingestellt, dass eine Selbstentzündung der Kohlenwasserstoffe verhindert wird. Dazu dient beispielsweise ein Heraufsetzen des Anteils eines Inertgases wie Stickstoff oder Rauchgase am gesamten Gasvolumen. Auch eine Absenkung des Drucks wird erfindungsgemäß vorgesehen, um eine Selbstentzündung zu verhindern. Dabei lässt sich beispielsweise vorsehen, dass, wenn mehrere Schachtöfen in Reihe geschaltet sind, der Druck in Bearbeitungsrichtung immer niedriger gewählt wird. Ebenso lässt sich vorsehen, dass die Temperatur in Bearbeitungsrichtung immer höher gewählt wird.
Parallele Anordnungen der Schachtöfen sind besonders geeignet, wenn das zu behandelnde Straßenaufbruchmaterial chargenweise angeliefert wird.
Auch im Falle parallel angeordneter Schachtöfen können diesen jeweils weitere Schachtöfen nachgeordnet werden, wenn die Zusammensetzung der in dem Straßenaufbruchmaterial enthaltenden PAK's dies erforderlich macht.
Mit Vorteil wird vorgesehen, dass die Brennvorrichtung einen ersten Brenner umfasst und dass in dem mindestens einen Schachtofen erhitzte und in den Gaszustand überführte Kohlenwasserstoffe dem Brenner zuführbar sind.
Alternativ lässt sich vorsehen, dass die Brennvorrichtung der Anlage einen zweiten Brenner umfasst und dass in dem mindestens einen Behälter, insbesondere einem Mischer, erwärmte Kohlenwasserstoffe gasförmig oder flüssig, dem wenigstens einen Brenner zuführbar sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Anlage ist vorgesehen, dass sie mindestens eine Anordnung zur Entstaubung der Rauchgase und der aus dem mindestens einen Schachtofen entweichenden gasförmigen Kohlenwasserstoffe umfasst. Soweit erforderlich, werden erfindungsgemäß weitere Einrichtungen zur Abgasnachbehandlung vorgesehen, wie beispielsweise zur thermischen, regenerativen oder katalytischen Nachverbrennung, Entschwefelungs- und Entstickungseinrichtungen, die dem Schachtofen jeweils in Behandlungsrichtung nachgeordnet sind.
Nachstehend wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Anlage zur Aufbereitung eines mineralischen Feststoffgemisches in Verbindung mit einer Einrichtung zur thermischen und/oder katalytischen Nachverbrennung von Abgasen, die in einem Schachtofen anfallen,
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Anlage, die zusätzlich zu dem Schachtofen einen diesem vorgelagerten Drehrohrofen umfasst, und
3a - c schematische Darstellungen der Wandung Inneren des Schachtofens gemäß 1 mit an der Innenseite der Wandung angebrachten Elementen zur Verhinderung des Zusammenklumpens des Feststoffgemisches oder der Bildung von Brücken des Feststoffgemisches.

Über eine Zuflussleitung 1a (1) wird einem mit einer Brennkammer ausgestatteten Brenner 1 ein Brennstoff, beispielsweise Heizöl, zugeführt. Heiße Abgase werden von der Brennkammer über eine Leitung 20 in das Innere eines Schachtofens 3 oder in einen den Schachtofen 3 umgebenden Hüllkörper 3a geleitet. In dem Schachtofen 3 wird Straßenaufbruchmaterial, insbesondere polyzyklische Kohlenwasserstoffe enthaltendes Material, das über eine Zuführleitung 30 oder ein Becherwerk in den Schachtofen 3 in zerkleinerter, vorzugsweise rieselfähiger Form von oben eingebracht wird, den heißen Abgasen ausgesetzt, wobei bevorzugt Temperaturen von bis zu 400 °C erreicht werden. Der Schachtofen 3 ist von einem Hüllkörper 3a umgeben, in dem sich die über die Leitung 20 zugeführten heißen Abgase ausbreiten und den Schachtofen 3 auf die gewünschte Temperatur erwärmen. Das asphalthaltige Straßenaufbruchmaterial durchläuft den Schachtofen 3 von oben nach unten, wobei es wenigstens einen Teil der in ihm enthaltenen Kohlenwasserstoffe in Gasform abgibt. Über eine Leitung 4, beispielsweise ein geschlossenes Rohr mit einem Förderer oder einer Schurre, wird das erhitzte Material einem Silo 4a zugeführt, das als Zwischenlager dient und beispielsweise eine elektrische Begleitheizung oder eine Heißgas-Mantelheizung umfasst. Der Austrag des Schachtofens 3 bzw. des Silos 4a kann mittels einer aktiven Austragvorrichtung, beispielsweise mittels eines Räumarms sowie eines zentral in dem Schachtofen 3 angeordneten Kegels, unterstützt oder gesteuert werden, um gleichzeitig auch den gesamten Schachtofeninhalt gleichmäßig in Bewegung zu halten und die Bildung eines Schachts in dem Schachtofen 3 oder einen Kernfluss und tote Zonen zu verhindern. Aus dem Silo 4a gelangt das Material in einen Mischer 5, der über eine Leitung 10 mit einer Einrichtung 8 zur Erzeugung eines Unterdrucks verbunden ist und in dem mittels der Einrichtung 8 ein Unterdruck erzeugbar ist. An die Einrichtung 8 sind ein Kondensator, ein Wärmetauscher sowie eine Pumpe angeschlossen. In dem Kondensator ist beispielsweise ein fluides Medium, etwa ein Öl wie Heizöl, gelagert, in dem aus dem Straßenaufbruchmaterial entziehbare Kohlenwasserstoffe löslich, emulgierbar oder suspendierbar sind. In der Einrichtung 8 wird bevorzugt mittels einer mit dem Öl betriebenen Strahlpumpe ein Unterdruck erzeugt. Das Öl nimmt unter dem Unterdruck Kohlenwasserstoffe aus dem Straßenaufbruchmaterial auf. Gleichzeitig dient der Wärmetauscher dazu, das Öl der Einrichtung 8 zu erwärmen oder zu kühlen; vorteilhaft dient der Wärmetauscher 8 dazu, die Öltemperatur auf eine optimale Temperatur zu regeln.
Über eine Leitung 12 ist der Wärmetauscher mit einem Tank 12a verbunden, der als Pufferspeicher dient. Dieser ist über eine Pumpe 12b, insbesondere über eine Flüssigkeitsstrahlpumpe oder ein anderes Mittel zur Erzeugung eines Unterdrucks, mit dem Brenner 1 verbunden; auf diese Weise lässt sich Öl, das Kohlenwasserstoffe aus dem in dem Schachtofen 3 und dem Silo 4a oder dem Mischer 5 erwärmten Material enthält, in dem Brenner 1 verbrennen, so dass der in dem Material enthaltene Teer vollständig entsorgt wird. Von der Einrichtung 8 führt eine Leitung 11 mit PAK's beladenes Gas in den Brenner 1. Die Pumpe 12b ist ebenfalls über eine Leitung 15 mit dem Brenner 1 verbunden. Anstelle der Flüssigkeitsstrahlpumpe kann auch ein anderer Vakuumerzeuger vorhanden sein.
Aus dem Mischer 5 lässt sich ein Teil des Materials oder das gesamte, von den PAK's gereinigte Material einem Silo 5b zuführen. Von dort lässt es sich zu einem Kühlapparat 6 überführen. Von diesem Kühlapparat 6 aus wird es dann auf einer Halde zur Zwischenlagerung zugeführt, bevor es wieder zum Straßenbau verwendet wird.
Aus dem Schachtofen 3 zusammen mit einer ersten Fraktion der aus dem Straßenaufbruchmaterial unter dem Einfluss der darin angewandten Temperatur (und einem bereits in dem Schachtofen 3 ansetzbaren Unterdruck) entweichende kohlenwasserstoffhaltige Heißgase 9 werden über eine Leitung 9a zur Vorentstaubung geleitet. Zusätzlich können sie auch noch einer weiteren (hier nicht dargestellten) Einrichtung zur thermischen und/oder katalytischen Nachbehandlung geleitet werden. Deren Abgase oder die aus der Leitung 9a werden zu einem Wärmetauscher 13a geleitet, der seine Wärme an die Umgebungsluft abgibt, welche über eine Leitung 17 und einen Ventilator 17a zugeführt wird; die Abgase werden über eine Leitung 14 an eine weitere Anlage 14a zur Entstaubung und Nachbehandlung der Abluft geleitet. Von dieser aus wird das Abgas über eine Leitung 14b und einem Ventilator 14c zu einem Schornstein 14d weitergeleitet. Von dem Wärmetauscher 13a wird vorgewärmte Sekundärluft 19 über eine Leitung zu der Brennkammer 1 geführt.
Der entweder direkt oder indirekt über einen äußeren Hüllkörper 3a beheizte Schachtofen 3 wird vorzugsweise im Gegenstrom betrieben. Der Schachtofen 3 kann zusätzlich mit innenliegenden Förderorganen, beispielsweise Schneckeneinbauten, ausgestattet sein. Zusätzlich kann im Inneren des Schachtofens 3 auch wenigstens ein Stauwehr bzw. verdrängende Einbauten vorzugsweise dach- oder kegelförmig vorgesehen werden, um den Füllgrad und die Verweildauer des zu behandelnden Materials zu beeinflussen sowie bzw. Brückenbildung und Schachtbildung zu verhindern.
Der Schachtofen 3 bildet einen vertikalen Thermalreaktor, der beispielsweise als mehrteilig geflanschtes, vorzugsweise mit einem Hüllkörper 3a ausgestattetes Druckgefäß ausgebildet ist. Er besteht beispielsweise aufgrund seiner hohen Temperaturbelastung aus einem wärmebeständigen Stahl oder einer wärmebeständigen Stahllegierung, beispielsweise aus einer der Legierungen 1.4828, 1.4841, AVESTA 253 MA, Nicrofer 45 TM oder ähnlichen Werkstoffen.
Um ein für die Thermolysetechnologie unerwünschtes Eindringen von Sauerstoff in den Schachtofen 3 zu minimieren und gleichzeitig das Anlegen eines Unterdrucks zu ermöglichen, erfolgen der Granulatein- und -austrag des Straßenaufbruchmaterials in und aus diesem erfindungsgemäß jeweils über ein geschlossenes Materialeintrags- und -austragssystem. Hierzu wird jeweils ein Abschlussorgan eingesetzt, beispielsweise jeweils eine Doppelschleuse. Es besteht vorzugsweise aus einem demontierbarem Rotor oder einem Räumarm, einem frequenzumgerichteten Antriebsmotor oder einem hydraulischem Antrieb für den Rotor mit einer Drehzahlregelung und mit Absperrschiebern für Schüttgüter.
Von einem oberhalb des Schachtofens 3 befindlichen Granulatvorratsbehälter werden die Granulate über einen Feststoffeintrittsstutzen in den Schachtofen 3 dosiert eingetragen. Ein Materialverteiler bewirkt eine gleichmäßige Verteilung der Granulate über den gesamten kreisförmigen Querschnitt des Schachtofens 3. Je nach Korngröße und Materialart bildet sich im Inneren des Schachtofens 3 eine Schüttschichtsäule aus, die sich in Folge der Gravitation kontinuierlich von oben nach unten durch den diesen hindurchbewegt. Die Granulatsäule wird durch den zylindrischen Außenmantel, die nachstehend anhand von 3a bis 3c näher beschriebenen an der Innenwandung des Schachtofens angebrachten inneren Einbauten, sowie die Füllstandshöhe in dem Schachtofen 3 begrenzt.
Eine gute Durchmischung der Granulate und damit eine gleichmäßige Erwärmung dieser erfolgt einerseits durch die inneren Einbauten des Schachtofens 3, die als Verdrängungs- und Umwälzkörper ausgeführt sind und eine Vergleichmäßigung des Geschwindigkeitsprofils der Granulate im Schachtofen 3 bewirken.
Die durch die von dem Brenner 1 erzeugten Heißgase erreichten Reaktionstemperaturen werden vorzugsweise über ein Prozessleitsystem in Abhängigkeit von der Materialart, der Granulatgröße und deren Wärmeleitungseigenschaften gesteuert. Das Temperaturprofil in dem Schachtofen 3 kann dabei über den Reaktorquerschnitt variiert werden. An dem Schachtofen 3 oder an dem Hüllkörper 3a können zusätzliche Heizmittel, beispielsweise in Form elektrischer Heizungen vorhanden sein.
Die Füllstandshöhe des Granulates in dem Schachtofen 3 wird beispielsweise über eine Füllstandsmess- und Regeleinrichtung erfasst und geregelt. Die Verweilzeit der Granulate in dem Schachtofen bei einer vorgegebenen Reaktionstemperatur und damit der Aufspaltungsgrad der Mehrfachbindungen der Kohlenwasserstoffverbindungen lassen sich ebenfalls durch das Prozessleitsystem automatisch erfassen und steuern.
In der Mitte des Schachtofens 3 lässt sich auch ein zentrales Absaugrohr zum Absaugen der während des Erwärmen des Straßenaufbruchmaterials entstehenden gasförmigen PAK's anordnen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (2) ist der Brenner 1 über die Leitung 20 mit einem Drehrohrofen 3b verbunden, in den über das Förderband 30 oder das Becherwerk das Straßenaufbruchmaterial eingebracht wird. In dem Drehrohrofen 3b wird das Straßenaufbruchmaterial zunächst getrocknet und vorgewärmt. Alternativ zu dem Einsatz des Drehrohrofens 3b können auch andere Einrichtungen, beispielsweise Trommeln, zur Vorwärmung vorgesehen werden. Der Drehrohrofen 3b lässt sich bei Einsatz eines leichten Unterdrucks und unter Erwärmung jedoch auch betreiben, um dem Straßenaufbruchmaterial bereits einen Teil der PAK's zu entziehen. Aus dem Drehrohrofen 3b gelangt das vorgewärmte Straßenaufbruchmaterial über ein weiteres Fördermittel in eine oberseitige Einfüllöffnung des Schachtofens 3. In diesem Fall wird der Schachtofen 3 über einen zweiten Brenner 2 beheizt, dem seinerseits über eine Zufuhrleitung 2a Brennstoff zugeführt wird. Dabei kann über die Leitung 11 mit PAK's beladenes Gas ebenso wie dem Brenner 1 auch dem Brenner 2 zugeführt werden. Über eine Einrichtung 9c zur Vorentstaubung der aus dem Drehrohrofen 3b entweichenden Heißgase werden diese ebenso wie über die Einrichtung 9b zu dem Wärmetauscher 13a weitergeleitet. Im Übrigen weist die Ausführungsform gemäß 2 denselben Aufbau wie die in 1 dargestellte Anordnung auf.
Da das Straßenaufbruchmaterial eine Restfeuchte aufweist, wird das unmittelbare Erwärmen in dem Schachtofen 3 verzögert / erschwert. Es wird auch davon ausgegangen, daß leichtsiedende PAK's (< 160°C) nicht mehr oder nur in geringem Umfang vorhanden sind, da das Straßenaufbruchmaterial bereits bei der Erstanwendung einer Temperatur von > 160°C ausgesetzt war. In der Trocknungstrommel wird das Straßenaufbruchmaterial auf eine Temperatur erwärmt, die ausreichend, ihm wenigstens weitgehend die Feuchtigkeit zu entziehen, beispielsweise auf eine Temperatur von 160 °C. Dabei wird es im Regelfall kein Entweichen von PAK's bei dieser oder einer ähnlichen Temperatur zu erwarten sein; daher ist es im Regelfall nicht notwendig, die Trocknungstrommel bei Unterdruck zu betreiben und das aus der Trocknungstrommel entweichende Abgas aufwändig nachzubehandeln. Es versteht sich jedoch, dass erfindungsgemäß auch die Trocknungstrommel bei Unterdruck betrieben werden kann und allfällig entweichende PAK's wie die aus dem Schachtofen 3 und dem Drehrohrofen 3b entweichenden PAK's über Leitungen 9a, 9b, 9c zu dem Wärmetauscher 13a und weiteren Aggregaten weitergeleitet werden können, um die PAK's vorzugsweise in einem Verbrennungsprozess, beispielsweise in dem Brenner 1, wiederverwerten zu können.
An einer Innenwandung 40 (3a) des Schachtofens 3 sind vorzugsweise zusätzlich mit drei oder mehr Vorsprüngen 41 ausgestattete Elemente 42 (3a, b) vorhanden, die eine Brückenbildung oder das Zusammenklumpen des Straßenaufbruchmaterials verhindern, wenn dieses von oben in den Schachtofen 3 hineinrieselt oder hineinfällt. Die Vorsprünge 41 oder an diesen zusätzlich angeordnete Zacken 43 (3c) sorgen dafür, dass Straßenaufbruchpartikel in zerkleinerter Form den Schachtofen 3 durchlaufen und nicht zusammenballen. An der Innenwandung 40 sind vorzugsweise ferner unterhalb von Abdeckungen 44 Ein- oder Auslassöffnungen 45 vorgesehen; aus ihnen kann Pyrolysegas aus dem Schachtofen 3 in den Hüllkörper 3a und aus diesem beispielsweise durch Unterdruck in Richtung zu der Pumpe 12a Gas eingespeist bzw. abgesaugt werden.
Weitere Formen von verdrängenden Einbauten oder Räumaustraggeräten sind beispielsweise aus den Seiten 337 ff. des Buchs „Pulver und Schüttgüter - Fließeigenschaften und Handhabung“ von Dietmar Schulze, Berlin, Heidelberg, 2009, 2. Auflage, bekannt. Derartige Einbauten sorgen dafür, dass das Straßenaufbruchmaterial das gewünschte Fließprofil annimmt und kein unerwünschter Kernfluss oder tote Zonen entstehen.
Dem Schachtofen 3 kann ein weiterer Schachtofen zur Reduzierung von Emissionen nachgeschaltet sein, insbesondere zur thermischen und/oder katalytischen Nachbehandlung.
Um den Übergang auf den chargenweisen Betrieb zu gewährleisten, wird das aus dem Schachtofen 3 ausgeförderte, erwärmte Gut beispielsweise in ein isoliertes, gegebenenfalls beheiztes und unter atmosphärischem oder unter geringem Unterdruck gehaltenen Vorlagesilo geleitet.
Aus dem Silo wird das erwärmte Gut in einen oder mehrere gegebenenfalls beheizte isolierte Behälter abgeleitet und dort bei einem absoluten Druck von 1 bis 700 mbar, vorzugsweise von 20 bis 100 mbar, evakuiert, um die in dem Material enthaltenen polyzyklischen Kohlenwasserstoffe und andere unerwünschte Verbindungen des Kohlenstoffs vollständig aus dem Material zu entfernen oder wenigstens in dem Umfang, wie es die geltenden gesetzlichen Grenzwerte erfordern.
Die Verweilzeit kann zur Prozessoptimierung variiert werden. Vorgesehen sind beispielsweise Zeiten von 10 bis 90 Minuten.
Der Schachtofen 3 (sowie ein weiterer, nachgeschaltete Schachtofen), die Behälter wie die Silos und der Mischer arbeiten vorzugsweise im Chargenbetrieb, was die Bereitstellung des Unterdrucks erleichtert.
Jeder der Behälter oder das Silo 4a oder der Mischer 5 lassen sich mit Hilfe eines Brenners (oder einer elektrischen Begleitheizung) vorwärmen, um eine Temperaturabsenkung des Gutes beim Anfahren zu vermeiden oder während des Betriebs zu halten oder ggfs. zu erhöhen. Das in den Behältern vorhandene Mineral wird durch Bewegungsorgane bewegt oder durch innenliegende, rotierende Förder-/Mischeinrichtungen, um die Oberfläche des Schüttgutes zur Entgasung zu exponieren und um Verbackungen zu vermeiden.
Eine intermittierende Zumischung von vorzugsweise vorgewärmten Gasen oder Dämpfen ist ebenfalls möglich, um die gasförmigen PAK's aktiv auszutreiben oder auszuspülen. Beispielsweise wird gasförmiger Stickstoff in den Schachtofen eingeleitet. Der Schachtofen lässt sich im Chargenbetrieb etwa so betreiben, dass zunächst ein Unterdruck erzeugt wird, um wenigstens niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe aus dem Aufbruchmaterial herauszulösen. Sodann wird der Druck mittels eines inerten Gases, insbesondere mittels Stickstoff oder Kohlendioxid oder Umgebungsluft oder von Luft mit einem erhöhten Gehalt an Stickstoff und/oder Kohlendioxid, wieder auf etwa atmosphärischen Druck erhöht und das Gemisch dieser Gase mit den in ihnen gelösten Kohlenwasserstoffen einem Brenner zugeführt und in diesem verbrannt. Der Einsatz von Stickstoff, Argon und/oder Kohlendioxid kann notwendig sein, um, nachdem der Schachtofen erwärmt worden ist, die Möglichkeit einer Selbstentzündung der gasförmigen Kohlenwasserstoffe zu unterbinden. Dem Brenner sind Abgasnachbehandlungsanlagen vor- oder nachgeschaltet, um Stäube zu entfernen und/oder durch die Verbrennung entstehende Stickoxide und dgl. zu reduzieren. Vorzugsweise sind Filteranlagen mit entsprechenden Katalysatoren ausgestatten.
Eine entsprechende Anordnung ist auch in Verbindung mit einem Behälter möglich, der vorzugsweise ebenfalls beheizt und/oder bei einem Unterdruck betrieben wird, wobei in diesem Fall der angewandte Unterdruck vorzugsweise unterhalb des Unterdrucks liegt, der bei dem dem mindestens einen Behälter vorgeordneten Schachtofen eingesetzt wird. Auch in diesem Fall entweichen aus dem Aufbruchmaterial, das in dem Behälter zwischengelagert wird, schwersiedende Kohlenwasserstoffe in die Gasphase. Sodann wird ein inertes Gas oder Gasgemisch zugeführt, um ferner eine Entzündung der in der Gasphase gelösten Kohlenwasserstoffe zu unterbinden. Dann werden die gasförmigen Kohlenwasserstoffe einem Brenner zugeführt, der insbesondere derselbe Brenner sein kann, wie der dem mindestens einen Schachtofen beheizende Brenner. Auch in diesem Fall ist vorzugsweise eine Abgasnachbehandlung vorgesehen.
Die Kohlenwasserstoffe, die aus dem Material entweichen, können beispielsweise auch gecrackt werden. Darunter ist eine Stoffumwandlung oder Konversion zu verstehen, durch die mittel- und langkettige Kohlenwasserstoffe in kurzkettige Kohlenwasserstoffe gespalten werden. Sowohl thermisches Cracken als auch katalytisches Cracken sind geeignet.
Bevorzugt werden die aus dem Straßenaufbruchmaterial gewonnenen Kohlenwasserstoffe in dem Erwärmungsprozess wieder eingesetzt, um den mindestens einen Schachtofen und/oder den mindestens einen nachgeordneten Behälter zu erwärmen oder diese Erwärmungsprozesse zu unterstützen.
Das von dem Silo 5 abgegebene Produkt steht, nachdem es ausreichend abgekühlt ist, für die weitere Verwendung in dem Asphaltmischwerk zur Verfügung. Der Unterdruck in den Silos 4a, 5b wird beispielsweise über ein nachgeschaltetes Vakuumaggregat erzeugt.
Die abgeschiedenen gasförmigen PAK's werden vorzugsweise mit Hilfe von handelsüblichen Flüssigkeitsstrahlvakuumpumpen, in einem umlaufenden Strom aus Wasser, Wasserdampf, einem sonstigen Dampf, aus einem flüssigen Kohlenwasserstoff oder Kohlenwasserstoffgemisch wie Heizöl oder ein anderes brennbares Fluid als Treibmedium kondensiert und vorzugsweise zugleich emulgiert oder suspendiert. Ein Teilstrom wird dabei abgeschieden und kann anschließend als Brennstoff verwertet werden. Das Heizöl als Treibmittel in der Vakuumpumpe kann entweder gekühlt oder geheizt werden, um zum Beispiel seine optimale Funktion bei der Vakuumerzeugung zu erzielen.
Wenn Wasser als Treibmittel der Strahlpumpe, verwendet wird (Wasserstrahlpumpe), werden die aus dem Aufbruchmaterial entwichenen, in dem Wasser gelösten oder emulgierten oder suspendierten Kohlenwasserstoffe anschließend durch eine Zentrifuge oder einen sonstigen thermischen oder mechanischen Abscheider wieder von dem Wasser getrennt. In diesem Fall kann das Wasser in einem geschlossenen Kreislauf eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß kommt vorzugsweise eine auch als Ejektor oder Aspirator bezeichnete Strahlpumpe zum Einsatz, die einen Unterdruck erzeugt, also eine vorwiegend absaugende Wirkung hat. Erfindungsgemäß kann die Strahlpumpe gleichzeitig als Brenner, beispielsweise als Bunsenbrenner, ausgebildet sein, der an anderer Stelle der gesamten Anlage zur wenigstens teilweisen Erwärmung eines zu der Anlage zugehörigen Aggregats dient, wie beispielsweise des mindestens einen Schachtofens. Die Strahlpumpe hat somit insgesamt auch eine Entlüftungsfunktion für die Aggregate der Anlage. Jedes einzelne Aggregat der Anlage wie beispielsweise der mindestens eine Behälter wird vorzugsweise an eine Strahlpumpe angeschlossen, um gasförmige gelöste Kohlenwasserstoffe abzuführen. Entweder ist bereits die Strahlpumpe ausreichend, um den in dem jeweiligen Aggregat erforderlichen Unterdruck zu erzeugen, der ausreicht, um dem Aufbruchmaterial einen genügenden prozentualen Anteil der PAK's zu entziehen, oder es ist eine weitere Pumpe vorgesehen, um den erforderlichen Unterdruck zu erzeugen.
Entweder ist bereits eine Flüssigkeitsstrahlpumpe ausreichend, um den in einem erfindungsgemäßen Schachtofen und/oder einem Behälter, wie einem Silo oder einem Mischer, erforderlichen Unterdruck zu erzeugen, oder es werden mehrere Flüssigkeitsstrahlpumpen eingesetzt; ebenfalls ist eine Kombination unterschiedlicher Verfahren zur Erzeugung eines Unterdrucks möglich, beispielsweise mit dem Einsatz von Vakuumpumpen.
Beispielsweise lassen sich die abgeschiedenen PAK's und gasförmige Fluide über eine Vakuumpumpe direkt einer thermischen Nachverbrennung zuführen.
An einzelnen Aggregaten der in 1, 2 dargestellten Anlagen lässt sich Abwärme, beispielsweise aus Abluft, zur Verbrennungsluftvorwärmung (indirekt) oder zur direkten Asphaltvorwärmung einsetzen.
Die bei der Verbrennung entstehende Abluft wird in verschiedenen Anlagen wie beispielsweise den Anlagen 9a, 14a entstaubt; alternativ und/oder zusätzlich werden Stickoxide und/oder Schwefeloxide beseitigt, insbesondere katalytisch.
Erfindungsgemäß lässt sich auch der Einsatz eines Inertgases vorsehen, um damit beispielsweise den Mischer 5 oder einen Ofen wie den Schachtofen 3 zu spülen, beispielsweise intermittierend, um die PAK's auszutreiben, oder als Aktivgas, um Kohlenwasserstoffe zu strippen, d. h., physikalisch zu trennen, wobei diese aus einer flüssigen Phase durch Desorptionsvorgänge (unter Ausnutzung des Henryschen Gesetzes) in die Gasphase überführt werden, oder zu cracken, um auf diese Weise eine möglichst einfache Abtrennung der PAK's zu erreichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 60010533 T2 [0004]
DE 102004055474 A1 [0005]
EP 1785202 A1 [0006]
EP 2661475 B1 [0007]
EP 2427533 B1 [0008]

Claims

Verfahren zur Aufbereitung eines mineralischen Feststoffgemisches, insbesondere von Straßenaufbruchmaterial, das Verunreinigungen mit aromatischen und/oder aliphatischen Kohlenwasserstoffen enthält, wobei das Feststoffgemisch auf eine Temperatur unterhalb von 570 °C erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Feststoffgemisch in mindestens einem Schachtofen (3) erwärmt wird und anschließend wenigstens durch einen Behälter (4a, 5, 5b) hindurchgeführt wird und dass das Feststoffgemisch während des Erwärmens in dem Schachtofen (3) oder nach dem Erwärmen einem Unterdruck ausgesetzt wird und dass die Kohlenwasserstoffe dem erwärmten Feststoffgemisch entzogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Feststoffgemisch nach dem Durchlaufen des mindestens einen Schachtofens (3) erwärmt oder dass mindestens die Temperatur des Feststoffgemisches gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Feststoffgemisch in dem Behälter (4a, 5, 5b), insbesondere einem Mischer (5), nach dem Durchlaufen des mindestens einen Schachtofens (3) ein weiteres Mal erwärmt oder mindestens die Temperatur des Feststoffgemisches gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Feststoffgemisch den mindestens einen Schachtofen (3) bei Unterdruck durchläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Feststoffgemisch den Behälter (4a, 5, 5b), insbesondere den Mischer (5), bei einem Unterdruck durchläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Feststoffgemisch wenigstens niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe als Gase, insbesondere in dem mindestens einen Schachtofen (3), entzogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Feststoffgemisch hochsiedende Kohlenwasserstoffe nach dem Durchlaufen des mindestens einen Schachtofens (3) in dem Behälter (4a, 5, 5b), insbesondere in dem Mischer (5), oder in einem Silo (4a, 5b) oder in einem Schachtofen (3) mit aktiver oder passiver Bewegung des Materials, insbesondere in einem Turbinentrockner, entzogen werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenwasserstoffe, insbesondere die hochsiedenden Kohlenwasserstoffe, einem Kondensator, insbesondere einem Strahlwäscher zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl des Strahlwäschers von einem brennbaren Fluid gebildet wird, in dem die hochsiedenden Kohlenwasserstoffe während des Waschvorgangs gelöst oder emulgiert oder suspendiert werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid zusammen mit den in ihm gelösten Kohlenwasserstoffen einem Brenner (1) zugeführt wird, der den mindestens einen Schachtofen (3) und/oder den Behälter (4, 5, 5b), insbesondere den Mischer (5), erwärmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Feststoffgemisch vor der Einbringung in den Schachtofen (3) einen Drehrohrofen (3b) durchläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Feststoffgemisch in einer Trockentrommel getrocknet und vorgewärmt wird und dann in den Schachtofen (3) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das bei der Verbrennung in dem Brenner (1) entstehende Abgas in das Innere der Trocknungstrommel, des Schachtofens (3) oder des Drehrohrofens (3b) und/oder des Behälters (4a, 5, 5b), insbesondere des Mischers (5), geleitet wird und/oder den Schachtofen (3) und den Behälter (4a, 5, 5b), insbesondere den Mischer (5), von außen erwärmt.
Anlage zur Aufbereitung eines mineralischen Feststoffgemisches, insbesondere von Straßenaufbruchmaterial, das Verunreinigungen mit aromatischen und/oder aliphatischen Kohlenwasserstoffen enthält, mit einer Brennvorrichtung zum Erhitzen des Feststoffgemischs auf eine Temperatur unterhalb von 570 °C, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage mindestens einen beheizten Schachtofen (3) und mindestens einen dem mindestens einen Schachtofen (3) in Transportrichtung des Feststoffgemisches nachgeordneten Behälter sowie eine Anordnung zur Erzeugung eines Unterdrucks umfasst und dass das Feststoffgemisch während des Erwärmens oder nach dem Erwärmen dem Unterdruck aussetzbar ist.
Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennvorrichtung wenigstens einen Brenner (1, 2) umfasst und dass in dem mindestens einen Schachtofen (3) erhitzte und in den Gaszustand überführte Kohlenwasserstoffe in dem wenigstens einen Brenner (1) zuführbar sind.
Anlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mindestens einen Behälter (4a, 5, 5b), insbesondere einem Mischer (5), erwärmte und/oder in einem Fluid emulgierte oder suspendierte Kohlenwasserstoffe, dem Brenner (1) zuführbar sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage mindestens eine Anordnung (9a, 14a) zur Entstaubung der aus dem mindestens einem Schachtofen (3) entweichenden gasförmigen Kohlenwasserstoffe umfasst.
Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schachtofen (3) ein Strahlwäscher zum Entziehen gasförmiger Kohlenwasserstoffe nachgeordnet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schachtofen (3) oder dem Drehrohrofen (3b) eine Trocknungstrommel vorgeschaltet ist.