DE19646834A1 - Verfahren zum Recycling gebrauchter Kraftstoffbehälter aus HD-Polyethylen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Recycling gebrauchter, einer Vorbehandlung, wie Reinigen und Zerkleinern unterzogener Kraftstoffbehälter aus HD-Polyethylen.

HD-Polyethylen wird insbesondere für die Herstellung von Kraftstoffbehältern von Fahrzeugen verwendet. Bei den bekannten Verfahren beschränkt sich das Recycling gebrauchter Kraft­ stoffbehältern auf das Reinigen und Zerkleinern von entleerten Kraftstoffbehältern. Die bei der Zerkleinerung der Kraft­ stoffbehälter entstehenden Kraftstoffbehälterteilchen werden äußerlich gereinigt, so daß z. B. noch vorhandene Kraftstoff­ reste und anhaftende Fremdstoffe, wie z. B. Sand, Unter­ bodenschutz und dergleichen, von den Kraftstoffbehälterteilchen entfernt werden. Die während des Gebrauchs der Kraftstoff­ behälter in die molekulare Gefügestruktur des HD-Polyethylens eindiffundierten Kraftstoffe werden dabei nachteilig nicht entfernt. Die in die Molekülketten des HD-Polyethylens ein­ diffundierten Kraftstoffmoleküle verändern die stoffliche Zusammensetzung und damit nachteilig die Eigenschaften des Recyclats. Die veränderten Eigenschaften und die toxische Wirkung der eindiffundierten Kraftstoffe wirkt sich nachteilig auf die Qualität des Recyclats aus. Der Einsatz des mit Kraftstoffen belasteten Recyclats als Rohstoff für Neuprodukte ist damit nicht oder nur eingeschränkt möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung so weiterzubilden, daß das entstehende Recyclat als vollständig wiederverwertbarer Rohstoff vorliegt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die nach der Vorbehandlung vorliegenden Kraftstoffbehälterteilchen in wenigstens ein Reaktorgefäß gegeben werden, darin bei einem Druck von etwa 0,05-10 mbar auf etwa 120-127°C erwärmt werden, bei diesen Verhältnissen eine vorbestimmte Zeit im Reaktorgefäß verbleiben und anschließend einer Aufbereitung zu wiederverwertbarem Rohstoff zugeführt werden. Es hat sich gezeigt, daß damit ein Permeabilitätsfenster gefunden wurde und somit HD-Polyethylen gerade bei dem angegebenen Temperatur- und Druck-Intervall besonders effektiv von eindiffundierten Kraftstoffen befreit werden kann, ohne daß dabei die Gefügestruktur des HD-Polyethylens irreversibel zerstört wird. Das Verfahren zum Recycling gliedert sich in eine Vorbehandlung, eine Zwischenbehandlung und eine Endbehandlung.

Eine Möglichkeit die Zwischenbehandlung der Kraft­ stoffbehälterteilchen durchzuführen sieht vor, daß die Kraftstoffbehälterteilchen im Reaktorgefäß etwa drei Stunden einer Temperatur von 120°C bei einem Druck von 1 mbar und anschließend weitere drei Stunden einer Temperatur von 127°C bei einem Druck von 1 mbar ausgesetzt werden.

Mit besonderem Vorteil werden bei der Erwärmung der gereinigten Kraftstoffbehälterteilchen im Reaktorgefäß die eindiffundierten Kraftstoffmoleküle aus der molekularen Gefügestruktur des HD-Polyethylens entfernt, ohne dabei die Gefügestruktur zu verändern bzw. zu zerstören. Durch die Erwärmung der Kraftstoffbehälterteilchen auf eine vorbestimmte Temperatur wird die molekulare Gefügestruktur des HD-Poly­ ethylens aufgeweitet. Dabei werden die Bindungskräfte zwischen den HD-Polyethylenmolekülketten und den eindiffun­ dierten Kraftstoffmolekülen aufgehoben und die Kraftstoff­ moleküle können vorteilhaft aus den Molekülketten des HD-Poly­ ethylen entweichen. Leichtsiedende Kraftstoffe, wie z. B. Benzin, entweichen schon in den ersten drei Stunden bei einer Temperatur von 120°C. Schwersiedende Kraftstoffe, wie z. B. Diesel, entweichen dagegen erst bei einer höheren (127°C) Temperatur.

Für die Überwachung der im Reaktorgefäß erzeugten Drücke und Temperaturen ist z. B. eine programmierbare Druck- Temperatur-Regelung einsetzbar. Denn nur bei Einhaltung der angegebenen Temperaturanfahrkurve und der maximalen Temperatur im Reaktorgefäß ist die Aufweitung der Gefügestruktur des HD-Poly­ ethylens ein reversibler Prozeß, so daß die ursprüngliche Gefügestruktur des HD-Polyethylens bei der Abkühlung des Recyclats wiederhergestellt wird. Damit erhält man mit besonderen Vorteil ein Recyclat, welches als vollständig wiederverwertbarer Rohstoff für die Herstellung von Neu­ produkten einsetzbar ist.

Eine weitere Möglichkeit die Zwischenbehandlung der Kraft­ stoffbehälterteilchen durchzuführen sieht vor, daß die Kraft­ stoffbehälterteilchen in einem ersten Reaktorgefäß etwa drei Stunden einer Temperatur von 120°C bei einem Druck von 1 mbar und anschließend in einem zweiten Reaktorgefäß weitere drei Stunden einer Temperatur von 127°C bei einem Druck von 1 mbar ausgesetzt werden. Bei der Verwendung von zwei Reaktorgefäßen für die Durchführung der Zwischenbehandlung der Kraftstoff­ behälterteilchen kann z. B. ein Schneckenförderer die im ersten Reaktorgefäß behandelten Kraftstoffbehälterteilchen zum zweiten Reaktorgefäß befördern, so daß eine nächste Portion in das erste Reaktorgefäß eingegeben und behandelt werden kann, während die erste Portion im zweiten Reaktorgefäß der Behandlung unterworfen ist. Durch die zeitlich parallele Arbeitsweise der beiden Reaktorgefäße kann vorteilhaft die Gesamtdauer der Zwischenbehandlung verkürzt werden.

Um eine gleichmäßige Erwärmung der im Reaktorgefäß befind­ lichen Kraftstoffbehälterteilchen zu erreichen, werden diese mechanisch durchmischt. Die gleichmäßige Erwärmung der Kraft­ stoffbehälterteilchen im Reaktorgefäß kann z. B. durch ein Rührwerk erreicht werden, dessen Mischwerkzeuge die von den Kraftstoffbehälterteilchen bedeckte Innenoberfläche des Reaktorgefäßes vollständig überstreichen. Damit werden vorteilhaft partielle Überhitzungen der Kraftstoff­ behälterteilchen im Reaktorgefäß verhindert, denn eine Über­ hitzung der Kraftstoffbehälterteilchen kann zu bereichsweise irreversiblen Veränderungen der Gefügestruktur des HD-Poly­ ethylens führen. Durch die Gestaltung des Mischers und seiner Mischwerkzeuge und durch optimale Rotationsgeschwindigkeit kann eine maximale Einbringung von Friktionsenergie mit Vorteil erreicht werden.

Eine weitere Maßnahme vorteilhaft Überhitzungen der Kraftstoffbehälterteilchen zu vermeiden, ist die Zerkleinerung der Kraftstoffbehälter zu Kraftstoffbehälterteilchen vorbe­ stimmter etwa gleicher Dimensionierung, z. B. mit einer nach der Zerkleinerung der Kraftstoffbehälterteilchen angeordneten Siebanlage wäre eine Selektion von Kraftstoffbehälterteilchen etwa gleicher Dimensionierung möglich. Die selektierten Kraftstoffbehälterteilchen werden im Reaktorgefäß aufgrund ihrer etwa gleichen Dimensionierung gleichmäßig erwärmt. Damit wird die bei unterschiedlicher Dimensionierung der Kraftstoff­ behälterteilchen auftretenden Überhitzung einzelner, gerade kleinerer Kraftstoffbehälterteilchen vorteilhaft verhindert.

Eine vorteilhaft einfache und wirtschaftliche Arbeitsweise des Reaktorgefäßes sieht vor, daß die Kraftstoffbehälter­ teilchen portionsweise im Reaktorgefäß behandelt werden. Bei den langen Verweilzeiten der Kraftstoffbehälterteilchen im Reaktorgefäß ist eine portionsweise Eingabe der Kraftstoff­ behälterteilchen vorteilhaft, da eine Portion so bemessen sein kann, daß damit das Reaktorgefäß optimal gefüllt ist. Durch eine Aufeinanderfolge der die Kraftstoffbehälterteilchen behandelnden Reaktorgefäß in Reihe kann auch eine kontinuierliche Behandlung der Kraftstoffbehälterteilchen erreicht werden, wobei die zu behandelnden Kraftstoffbehälter­ teilchen nacheinander mehrere in Reihe befindlichen Reaktorge­ fäße so langsam durchlaufen, daß einem Kraftstoff­ behälterteilchen während des Durchlaufens durch sämtliche Reaktorgefäße eine der Gesamtverweildauer von sechs Stunden entsprechende Durchlaufzeit auferlegt ist.

Für die vorteilhafte Rückgewinnung der Kraftstoffe werden die aus den Kraftstoffbehälterteilchen entwichenen Kraftstoff­ dämpfe aus dem Reaktorgefäß abgezogen, gesammelt und wieder verflüssigt. Die entwichenen Kraftstoffdämpfe sind z. B. durch Kondensationsstufen mit unterschiedlichen Kühlmitteltem­ peraturen kondensierbar, so daß die unterschiedlichen Kraftstoffe vorteilhaft getrennt voneinander aufgefangen werden. Das verbleibende Restgas könnte z. B. durch eine Filterstufe von restlichen Schadstoffen gereinigt werden und somit unbedenklich in die Atmosphäre abgelassen werden.

Eine mögliche vorteilhafte Endbehandlung der im Reaktorgefäß behandelten Kraftstoffbehälterteilchen sieht vor, daß sie nach einer Entnahme aus dem Reaktorgefäß zu wiederverwertbarem Rohstoff eingeschmolzen werden. Durch das Einschmelzen z. B. in einer nachgeschalteten Ein­ schmelzeinrichtung werden die entnommenen Kraftstoffbe­ hälterteilchen vorteilhaft homogenisiert.

Mit Vorteil wird der eingeschmolzene Rohstoff für die Weiterverarbeitung granuliert. Das als Granulat vorliegende Recyclat steht damit für die Weiterverarbeitung zu neuen Produkten sofort zur Verfügung.

Ein Ausführungsbeispiel, aus dem sich weitere erfin­ derische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt.

Die Zeichnung zeigt ein Flußdiagramm des Recycling­ verfahrens gebrauchter Kraftstoffbehälter aus HD-Polyethylen. Die Kraftstoffbehälter werden zu Kraftstoffbehälterteilchen mit vorbestimmter etwa gleicher Dimensionierung zerkleinert und gereinigt, welche in einen Vorratsbehälter 1 gegeben werden. Die in den Vorratsbehälter 1 eingegebenen Kraftstoffbehälter­ teilchen werden mittels eines Schneckenförderers 2 in ein Reaktorgefäß 3 eingegeben, bis das Reaktorgefäß 3 mit einer vorbestimmten Portion gefüllt ist. Das Reaktorgefäß 3 weist ein Rührwerk 4 auf. Das Rührwerk 4 bewirkt eine vollständige Durchmischung der im Reaktorgefäß 3 befindlichen Portion aus Kraftstoffbehälterteilchen. Die Kraftstoffbehälterteilchen werden im Reaktorgefäß 3 etwa drei Stunden einer Temperatur von 120°C bei einem Druck von 1 mbar und anschließend weitere drei Stunden einer Temperatur von 127°C bei einem Druck von 1 mbar ausgesetzt. Für die Druck- und Temperatur-Regelung weist das Reaktorgefäß 3 eine programmierbare Druck-Temperatur- Regelung 5 auf. Während der ersten drei Stunden werden leichtsiedende Kraftstoffe, wie zum Beispiel Benzin, von den im Reaktorgefäß befindlichen Kraftstoffbehälterteilchen freige­ setzt. Anschließend werden bei weiteren drei Stunden schwersiedende Kraftstoffe, wie zum Beispiel Diesel, freigesetzt. Der Arbeitszyklus des portionsweise beschickten Reaktorgefäßes 3 beträgt damit etwa sechs Stunden. Nach dem Arbeitszyklus des Reaktorgefäßes 3 werden die Kraftstoff­ behälterteilchen mittels eines zweiten Schneckenförderers 6 aus dem Reaktorgefäß abgezogen und einer Aufbereitungsanlage 7 zugeführt. Die Aufbereitungsanlage 7 umfaßt eine nicht weiter dargestellte Einschmelzeinrichtung für die behandelten Kraftstoffbehälterteilchen und eine ebenfalls nicht weiter dargestellte Granuliereinrichtung für die eingeschmolzenen Kraftstoffbehälterteilchen. Das aus der Aufbereitungsanlage gewonnene Recyclat steht nun in Form von Granulat für die Weiterverarbeitung zu Neuprodukten zur Verfügung.

Die aus den Kraftstoffbehälterteilchen entwichenen Kraftstoffdampfe werden aus dem Reaktorbehälter 3 abgezogen und einer ersten Kondensationsstufe B zugeführt. Die Konden­ sationsstufe 8 weist einen Kühlkreislauf 9 mit einer Kühlmittelpumpe 10 auf. Bei einer Kühlmitteltemperatur von etwa -30°C werden bei der ersten Kondensationsstufe 8 die schwer siedenden Kraftstoffe, wie zum Beispiel Diesel, verflüssigt. Der wieder verflüssigte Kraftstoff und die restlichen Kraftstoffdämpfe werden einem Abscheider 11 zugeführt und dort voneinander getrennt, so daß der flüssige Kraftstoff in einem Aufnahmebehälter 12 gesammelt werden kann. Die restlichen Kraftstoffdämpfe werden einer zweiten Kondensationsstufe 13 zugeführt. Auch diese Kondensationsstufe 13 weist einen Kühlmittelkreislauf 14 mit einer Kühlmittelpumpe 15 auf. Allerdings besitzt das Kühlmittel bei der Kondensationsstufe 13 eine Temperatur von etwa -70°C, so daß hier die leicht siedenden Kraftstoffe, wie zum Beispiel Benzin, verflüssigt werden können. In einem nachgeschalteten Abscheider 16 werden die in der zweiten Kondensationsstufe 13 verflüssigten Kraftstoffe von dem Restgas getrennt. Die flüssigen Kraftstoffe können wieder in einem Aufnahmebehälter 17 gesammelt werden. Durch eine nachgeschaltete den Unterdruck für das Reaktorgefäß 3 erzeugende Vakuumpumpe 18 gelangt das Restgas in eine Filterstufe 19. In der Filterstufe 19 wird das Restgas abschließend von noch vorhandenen Schadstoffen gereinigt.

Claims (10)

1. Verfahren zum Recycling gebrauchter, einer Vor­ behandlung wie reinigen und zerkleinern unterzogener Kraftstoffbehälter aus HD-Polyethylen, dadurch gekennzeichnet, daß die nach der Vorbehandlung vorliegenden Kraft­ stoffbehälterteilchen in wenigstens ein Reaktorgefäß (3) gegeben werden, darin bei einem Druck von etwa 0,05-10 mbar auf etwa 120-127°C erwärmt werden, bei diesen Verhältnissen eine vorbestimmte Zeit im Reaktorgefäß (3) verbleiben und anschließend einer Aufbereitung zu wiederverwertbarem Rohstoff zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffbehälterteilchen im Reaktorgefäß (3) etwa drei Stunden einer Temperatur von 120°C bei einem Druck von 1 mbar und anschließend weitere drei Stunden einer Temperatur von 127°C bei einem Druck von 1 mbar ausgesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffbehälterteilchen in einem ersten Reaktorgefäß (3) etwa drei Stunden einer Temperatur von 120°C bei einem Druck von 1 mbar und anschließend in einem zweiten Reaktorgefäß weitere drei Stunden einer Temperatur von 127°C bei einem Druck von 1 mbar ausgesetzt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Reaktorgefäß (3) befindliche Kraftstoffbehälterteilchen mechanisch durchmischt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Reaktorgefäß (3) befindliche Kraftstoffbehälterteilchen mit definiertem Friktionseintrag mechanisch durchmischt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffbehälter zu Kraftstoffbe­ hälterteilchen vorbestimmter etwa gleicher Dimensionierung zerkleinert werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffbehälterteilchen portionsweise im Reaktorgefäß (3) behandelt werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Kraftstoff­ behälterteilchen entwichenen Kraftstoffdämpfe aus dem Reaktorgefäß (3) abgezogen, gesammelt und wieder verflüssigt werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im Reaktorgefäß (3) behandelten Kraftstoffbehälterteilchen nach einer Entnahme aus dem Reaktorgefäß (3) zu wiederverwertbarem Rohstoff eingeschmolzen werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeschmolzene Rohstoff granuliert wird.