DE19734488A1 - Verfahren zur vollständigen, stofflichen, emissionslosen Nutzung des beim Hochtemperaturrecycling von Abfällen aller Art gewonnenen Synthesereingases - Google Patents

Description

Alle bekannten thermischen Verfahren zur Abfallent­ sorgung zeichnen sich dadurch aus, daß gasförmige Emissionen entstehen und daß zu deponierende Rest­ stoffe verbleiben.

In DE 41 30 416 C1 wird ein thermisches Verfahren zur Abfallverwertung beschrieben, das vergleichen mit allen bekannten und großtechnisch eingesetzten Ver­ fahren wesentliche ökologische, wirtschaftliche und technische Vorteile besitzt. Das anfallende minerali­ sche Granulat ist absolut inert, die Eisenmetallegie­ rung kann metallurgisch genutzt werden. Im Anspruch 11 dieses Verfahrens wird vorgeschlagen, das gerei­ nigte Synthesegas thermisch, bzw. energetisch zu nut­ zen; hierbei entstehen zwangsläufig verbrennungsbe­ dingte Schadstoffe, die mindestens teilweise die At­ mosphäre belasten können. Die im Synthesegas enthal­ tenen Schwermetalle und Chlor- und Fluorverbindungen werden separiert, und es entsteht u. a. ein zu depo­ nierender Schwermetallsulfid- bzw. -hydroxidschlamm.

Obwohl bei diesem Verfahren nur minimale Schadstoff­ konzentrationen anfallen können, die weit unter allen Vorschriften und Normen liegen, und die zu deponie­ renden Restmengen gemessen am Input zumeist unter 1% liegen, ist auch dieses Verfahren weder emissions­ noch rückstandsfrei.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrun­ de, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem das Synthe­ sereingas vollständig stofflich genutzt wird und kei­ ne Emissionen entstehen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen die­ ser Aufgabenlösung ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Erfindungsgemäß wird somit vorgeschlagen, Synthese­ reingas, das bevorzugt aus dem Prozeß, wie in der DE 41 30 416 C1 beschrieben, stammt, mindestens teilwei­ se in CO₂ und Wasserstoff zu konvertieren. Besonders hervorzuheben ist, daß die verbleibenden Restgase in den Hochtemperaturreaktor zurückgeführt werden kön­ nen, und der Prozeß emissionslos abläuft. Die konver­ tierten Komponenten werden einer Nutzung zugeführt.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, das Syn­ thesereingas, das im wesentlichen aus Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid besteht, in einem ka­ talytischen Prozeß mit Wasserdampf zu beaufschlagen, um das im Synthesegas enthaltene Kohlenmonoxid voll­ ständig in Wasserstoff und Kohlendioxid zu konvertie­ ren (CO + H₂O → H₂ + CO₂). Die beiden Gasbestandteile Wasserstoff und Kohlendioxid können mit allgemein bekannten Verfahren (wie z. B. Preasure Swing Adsorp­ tions-Anlage) getrennt und marktlich genutzt werden.

Kohlendioxid kann verdichtet, gekühlt und als Troc­ keneis eingesetzt werden.

Wasserstoff kann energetisch und/oder stofflich ge­ nutzt werden. Wird Wasserstoff als Brenn- oder Kraft­ stoff eingesetzt, besitzt inan einen absolut emis­ sionsfreien Energieträger, da bei der energetischen Nutzung von Wasserstoff ausschließlich Wasser ent­ steht (2H₂ + O₂ → 2H₂O).

Wird Wasserstoff anstelle von fossilen Brenn- oder Kraftstoffen eingesetzt, entfällt die Belastung der Umwelt, die bei Einsatz von fossilen Brenn- oder Kraftstoffen zwangsläufig entsteht. Da die Rohstoffe, aus denen fossile Brenn- und Kraftstoffe gewonnen werden, begrenzt sind, können diese Ressourcen sinn­ voller genutzt werden.

Wasserstoff kann darüber hinaus energetisch zur Stromproduktion in Brennstoffzellen eingesetzt wer­ den. Brennstoffzellen besitzen - verglichen mit kon­ ventionellen Kraftwerken- nicht nur einen wesentlich höheren Wirkungsgrad, Brennstoffzellen produzieren darüber hinaus Strom, ohne daß hierbei irgendwelche Schadstoffe entstehen.

Wasserstoff kann zur stofflichen Nutzung beispiels­ weise in Hydrierungs- und Syntheseverfahren einge­ setzt werden. Bei der organischen Hydrierung werden bei Druck und definierten Temperaturen bestehende organische Moleküle mit Wasserstoff angereichert.

Bei der anorganischen Hydrierung werden Metalloxide mit Wasserstoff zu Metallen reduziert
(z. B. WO₃ + 3H₂ → W + 3H₂O).

Aus Wasserstoff und Stickstoff kann in einer Synthese "Ammoniak" hergestellt werden. Besonders hervorzuhe­ ben ist, daß der zur Abfallvergasung benötigte Sauer­ stoff mit einer Luftzerlegungsanlage gewonnen wird, hierbei fällt auch Stickstoff an, der für die Ammoniak­ synthese wirtschaftlich genutzt werden kann. Beson­ ders vorteilhaft ist, daß die Luftzerlegungsanlage bereits Bestandteil des Prozesses ist.

Soll Wasserstoff zur Herstellung von Methanol einge­ setzt werden, ist es sinnvoll, das im Synthesegas vorhandene Kohlendioxid durch Beaufschlagung mit Was­ serdampf nur soweit in Wasserstoff und Kohlenstoff zu konvertieren, bis Wasserstoff und Kohlenmonoxid im Verhältnis 2 : 1 im Synthesegas vorhanden sind (Teil­ konvertierung).

Anschließend wird Kohlendioxid mit allgemein bekann­ ten Verfahren separiert, Wasserstoff und Kohlenmon­ oxid werden einer Synthese unterzogen, es fällt Me­ thanol an.

Durch die stoffliche Nutzung des Wasserstoffs werden lager- und transportfähige Chemierohstoffe gewonnen, die vielfältig genutzt werden können.

Claims (6)

1. Verfahren zur vollständigen, stofflichen, emis­ sionslosen Nutzung des beim Hochtemperaturrecy­ cling von Abfällen aller Art gewonnenen Synthe­ sereingases, dadurch gekennzeichnet, daß das so gewonnene Synthesereingas unterbre­ chungslos in einem katalytischen Prozeß mit Was­ serdampf beaufschlagt wird, um das im Synthese­ gas enthaltene Kohlenmonoxid mindestens teilwei­ se in Kohlendioxid und Wasserstoff zu konvertie­ ren, die verbleibenden Restgase in den Hochtem­ peraturreaktor zurückzuführen, das gewonnene Hauptprodukt, bestehend aus Wasserstoff, Kohlen­ monoxid und Kohlendioxid, anschließend in einem bekannten Trennverfahren, wie z. B. in einer "Preasure Swing Adosorptions Anlage" in die Be­ standteile Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid zu trennen und zu nutzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das so gewonnene Synthesereingas unterbrechungslos einer solchen Teilkonvertierung unterzogen wird, bis Wasser­ stoff und Kohlenmonoxid das für die Methanolsyn­ these notwendige Volumenverhältnis von 2 zu 1 erreicht, anschließend wird Kohlendioxid durch allgemein bekannte Verfahren separiert, so daß aus dem verbleibenden Wasserstoff-Kohlenmonoxid- Gemisch in einer Synthese Methanol gewonnen wer­ den kann (2H₂ + CO → CH₃OH).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das so gewonnene Synthesereingas einer vollständigen Konvertie­ rung in Kohlendioxid und Wasserstoff unterzogen wird, und die so gewonnenen Stoffe getrennt ge­ nutzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstoff zu­ sammen mit dem bei der Sauerstofferzeugung bei der Hochtemperaturvergasung aus der Luftzerle­ gung anfallenden Stickstoff zur Ammoniaksynthese eingesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstoff be­ vorzugt als Treibstoff zum Antrieb der die ther­ mische Behandlungseinrichtung beschickende LKW-Flotte eingesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstoff in Brennstoffzellen zur Stromerzeugung eingesetzt wird.