DE19623732A1

DE19623732A1 - Katalytisches Schwelverfahren für Kunststoffe und Gemischen aus Kunststoffen und organischen Materialien, wie Papier und organischen Ölen, zur Produktion von hochwertigem Brenn- oder Dieselöl

Info

Publication number: DE19623732A1
Application number: DE19623732A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Goetzelmann; Holger Dipl Ing Hahn
Original assignee: GUT GES fur UMWELTTECHNIK MBH
Current assignee: GUT GES fur UMWELTTECHNIK MBH
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 1997-12-18

Description

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umwandlung von thermoplastischen Kunststoffen und anderen mineralischen und biolo gischen Abfällen zu Heizöl oder Dieselöl. Dabei werden die thermoplastischen Kunststoffabfälle und anderen hochkalorischen Abfälle katalytisch bei Tempe raturen von 300 bis 500°C gekrackt und zu Dieselöl über die Stufen, kataly tisches Kräcken in der Flüssigphase mit anschließender Verdampfung, kataly tische Dampfreaktion, Kondensation und Nachrekation im Oberflächenreaktor aufgearbeitet.

Bekannt sind thermische Spaltanlagen bei unterschiedlichen Temperaturen zwischen 650°C und 850°C. Nachteilig bei diesen Verfahren ist die Spaltung der eingesetzten Rückstände unter Koksbildung in Gas und aromatische Kondensate. Es entsteht eine Anreicherung des Wasserstoffes im Gas und dadurch die Entstehung von wasserstoffarmen festen Rückständen in Form von Koks. Die Kondensate sind auf Grund der hohen Temperaturen meist aromatisch, was die Qualität des erzeugten Produktes einschränkt. Bekannt ist aus der Offenlegungsschrift DE 43 35 399 die katalytische Spaltung von Altölen und anderen flüssigen Abfallstoffen, wie Bioöle.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Notwendigkeit des Einsatzes von hochwertigen Katalysatoren in Wabenform, die durch die Verunreinigungen in den verwendeten Abfallstoffen vergiftet werden und damit die Betriebskosten sich hoch gestalten.

Überraschendenweise wurde nun gefunden, daß Katalysatoren aus billigen Abfallstoffen und in Schüttschicht auch bei niedrigeren Temperaturen in der Lage sind, die Moleküllängen der Kunststoffe zu verkürzen. Nachteilig bei den bekannten Katalysatoren ist die geringe Lebensdauer dieser Stoffe und die hohen Herstellungskosten und damit der Preis der Katalysatoren. Es war deshalb ebenfalls eine überraschende Entdeckung, hochaktive Katalysatoren zu finden, die als Abfallstoffe fast kostenlos zur Verfügung stehen. Dadurch bringt die Erfindung einen Durchbruch in der Wirtschaftlichkeit der katalytischen Verarbeitung von Kunststoffabfällen zu Brenn- oder Dieselölen.

Die Erfindung beschreibt deshalb diese Vorrichtung, die in der Lage ist, auch die für die Aufgabe, der Herstellung von hochwertigen Kraftstoffen, erforder lichen Prozesse durchzuführen. Dieses wird in der Fig. 1 erläutert. Mit 1 ist der Reaktionsbehälter bezeichnet. Im unteren Teil ist die elektrische Heizung 2 angebracht. Mit 3 ist die Produktleitung mit dem Magnetventil 4 bezeichnet. In dem Behälter 1 ist der Katalysator 5 enthalten. Der Katalysator ist eine Fraktion der Schlacke der Ferro-Chrom-Schmelzöfen, mit einem Mindestgehalt von 1 und maximal 10% Chrom in der Schlacke von Aluminium- und Siliziumoxid, Eisen, Mangan und Nickel. Mit 6 ist der Dampfauslaß für das Produkt bezeich net.

An dieser Leitung ist die Katalysatorkammer 7 angeschlossen. In dieser Kam mer befindet sich ein Merkaptankatalysator in Wabenform 8 mit einer Beschich tung an Platin, Rhodium und LaCoO3 in kristallisierter Form. Nach der Kammer ist ein Kondensator 9 angeordnet, der mit Luft oder Wasser gekühlt wird.

Diesem nachgeordnet ist der Oberflächenreaktor 10, in dem sich Granalien der Legierung Zinn, Kupfer und Eisen befinden. Dem Oberflächenreaktor ist der Produkttank 11 nachgeordnet. Den Kondensator 9 nachgeordnet ist auch der Abgasstrang der nicht kondensierbaren Gase 12, die in einer Abgasreinigung 13, in der sich Oxidationskatalysatoren befinden, verbrannt werden.

In einem ersten Ausführungsbeispiel wird eine Anlage beschrieben, die vor allem für Stoffe eingesetzt wird, die bei ihrer Eingabe noch fest sind und sich erst in der Anlage verflüssigen, wie das bei Abfallkunststoffen, Fetten und Teeren der Fall ist. Das Ausführungsbeispiel ist in der Fig. 2 dargestellt. Für diesen Fall ist der Reaktionsbehälter 1 mit einem Rührer 14 versehen, der über einen Getriebemotor 15 über die Dichtungen 16 mit dem Behälter 1 verbunden ist. Der Reaktorbehälter 1 hat einen Durchmesser von 650 mm und eine Höhe von 650 mm. Der zweiflügelige Rührer hat 2 Rührflügel mit 300 mm Länge und einer, dem Boden angepaßten Form mit einem Querschnitt von 3 cm2. Um den Reaktorbehälter 1 befindet sich eine Brennkammer 17 die von einem Ölbrenner 18 mit dem flüssigen Produkt der erfindungsgemäßen Anlage betrieben wird.

Der Getriebemotor 15 hat eine Leistung von 1 kW und durch das Getriebe eine Drehzahl, regelbar von 5 bis 50 1/min. Auf dem Deckel des Behälters befindet sich ein Magnetventil 19, das den Zufuhrbehälter 20 mit dem Reaktionsbehälter 1 über eine Rohrleitung 21 verbindet. In dem Reaktionsbehälter 1 befindet sich eine Schüttkatalysatormenge 5 aus Chromoxid. Aluminiumoxid und Silizium dioxid von 50 kg und einer mittleren Korngröße von 5 mm und eine Tempe raturmeßstelle 22 kurz oberhalb der Schlackenmenge, die über den Regler 23 das Magnetventil 19 öffnet. Die Rohrleitung 21 und das Magnetventil 11 haben einen Querschnitt von einem Zoll und der Vorratsbehälter für Granulat ein Fas sungsvermögen von 100 Liter.

Am unteren Ende des Reaktionsbehälter 1 befindet sich eine Brennkammer 17, die mit einem Ölbrenner 18 geheizt wird, der mit Produkt betrieben wird. Der Brenner hat eine Leistung von 20 kW und verbraucht pro Stunde maximal 2,5 l Produkt.

Die Gasleitung 6 hat einen Durchmesser von einem Zoll und endet in einer Katalysatorkammer 7, die einen inneren Querschnitt von 150 × 150 mm hat, in der 4 Katalysatorwaben 8 mit dem Querschnitt 75 × 75 × 75 mm angeordnet sind. Der Katalysatorkammer 7 ist ein Kondensator 9 nachgeordnet, der mit einem Gaseingang von einem Zoll und einem Kondensatauslaß von 0,5 Zoll, sowie einem am unteren Ende sitzenden Gasauslaß von einem halben Zoll versehen ist. Der Gasauslaß ist mit einem Ventilator 24 und einer katalytischen Abgasreinigung 13 verbunden. Der Kondensatauslaß ist mit einem Fuel- Finisher 10 der Firma GUT GmbH in 96155 Buttenheim, Typ FF 704, verbunden.

In einem 2. Ausführungsbeispiel, das in Fig. 3 gezeigt ist, wird eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben, wie sie für Abfallöle aus organi schen Produkten, wie Rapsöl, eingesetzt wird. Ein Reaktorbehälter 1 hat einen Durchmesser von 305 mm und einer Länge von 700 mm. Am unteren Ende des Reaktorbehälters befindet sich, außen angebracht, eine Elektroheizung 2, die eine Leistung von 4 kW und eine Spannung von 230 V hat.

In dem Reaktorbehälter befindet sich der Schüttkatalysator 5, der aus verbrauchten Katalysatoren aus den Abluftreinigungen zerkleinert zu Teilchen von im Mittel 5 mm besteht. Dieser Katalysator enthält die Komponenten, Perowskit aus Lanthan Kobalt und Cer, Cordierit, Aluminiumoxid und Siliziumdioxid. Oberhalb des Katalysators befindet sich eine Temperaturmeßstelle 22, die bei der eingestellten Temperatur von 400 bis 450°C über ein Stellglied den Regler 23 das Eingangsmagnetventil 19 öffnet.

Oberhalb des Reaktorbehälters 1 befindet sich ein Magnetventil 19, welches mit einem Zufuhrbehälter 20 über die Rohrleitungen 21 mit einem Durchmesser von 1/2′′ verbunden ist. Der Reaktorbehälter ist auslaßseitig mit einer Katalysatorkammer 7 über eine Rohrleitung von 3/4′′ verbunden. In der Kataly satorkammer 7 mit dem inneren Durchmesser von 144 mm ist ein Wabenkörperkatalysator 8 mit dem Durchmesser von 100 mm angebracht, der mit den Aktivkomponenten Platin und Rhodium getränkt ist.

Die Katalysatorkammer 7 ist mit einer Rohrleitung von 3/4′′ mit dem Kondensator 9 verbunden, der mit einer Wasserkühlung versehen ist. Am unteren Ende des Kondensator 9 ist die Kondensatableitung mit einem Durchmesser von 1/2′′ und der Gasableitung zu der katalytischen Abgasreinigung mit einem Durchmesser von 3/8′′ eingebracht. Die Kondensatableitung ist mit einem Fuel-Finisher 10 der Firma GUT, Typ 503, verbunden. Die Gasableitung ist mit einer Abgasreinigung 13 der Firma GUT, Typ KNV 150, verbunden. Das Produkt wird in einem Stromerzeugungsaggregat in Strom umgewandelt, wobei ein Teil des erzeugten Stromes für den Betrieb der Heizung des Reaktors verbraucht wird. Dieser Teil liegt zwischen 10 und 15%.

Bezugszeichenliste

1 Reaktionsbehälter
2 elektrische Heizung
3 Produkteingang
4 Magnetventil
5 Katalysator
6 Dampfleitung/Gasleitung
7 Katalysatorkammer
8 Merkaptankatalysator
9 Kondensator
10 Oberflächenreaktor, Fuel-Finisher, FF
11 Produkttank
12 Abgasstrang nichtkondensierbare Gase
13 Abgasreinigung
14 Rührer
15 Getriebemotor
16 Dichtungen
17 Brennkammer
18 Ölbrenner
19 Magnetventil/Magnetklappe
20 Zuführungsbehälter
21 Rohrleitung
22 Temperaturmeßstelle
23 Regler
24 Ventilator

Claims

1. Vorrichtung zur katalytischen Umwandlung von hochkalorischen Abfallstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsbehälter (1) mit einer Ölheizung oder elektrischen Heizung versehen ist, der im Reaktor enthaltene Katalysator aus aktivstoffhaltigen Schlacken und Rückständen besteht und dem Reaktor eine katalytische Dampfbehandlung, ein Kondensator und eine Aufbereitung des Produktes nachgeschaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Katalysator teilgefüllt Reaktionsbehälter (1) einen elektrisch angetriebenen Rührer besitzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Reaktions behälter (1) verwendete Aktivstoff eine Schmelzschlacke, wie die Hochofen schlacke aus der Chromstahlherstellung, ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren Behälter der verbrauchte und vergiftete Katalysator mit sauerstoffhaltigem Gas geschmolzen und als Baustoff granuliert wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Reaktions behälter (1) verwendete Katalysator als Aktivstoff Bruchstücke des verbrauchten Katalysators aus der Abluftreinigung ist mit den Aktivbestandteilen Lanthan- Cer-Kobaltit und Edelmetalle.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator, der dem Reaktorbehälter (1) nachgeschaltet ist, als Hauptaktivkomponente Platin enthält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des Reaktionsbehälters (1) durch einen Brenner erfolgt, der mit dem Produkt der An lage betrieben wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erfindungs gemäßen Anordnung eine Anlage zur Erzeugung von Strom mit Dieselmotoren nachgeordnet ist, die eine Verbindung des Stromerzeugungsaggregates mit der elektrischen Beheizung des Reaktionsbehälters (1) hat.