DE19906891C2 - Process for recycling dusty and sludge-like carbonaceous substances in fixed bed gasification - Google Patents

Process for recycling dusty and sludge-like carbonaceous substances in fixed bed gasification

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Description

Die schadlose Beseitigung bzw. Verwertung bestimmter Rest­ stoffarten bereitet der Fachwelt nach wie vor Schwierig­ keiten technischer sowie kostenseitiger Art. Zu diesen Rest­ stoffarten zählen Epoxid- und Säureharze, Tank- und Teer­ rückstände, Arzneimittel, Schädlingsbekämpfungsmittel, verunreinigte Lösungsmittelschlämme, Galvanikrückstände, Stäube und stichfeste Schlämme und von denen allen insbe­ sondere solche, die schwer zu händeln, niederkalorisch und damit in vorhandenen Verbrennungsanlagen schwer ein­ setzbar sind.The harmless disposal or recycling of certain rest The types of fabric are still difficult for experts of technical and cost-related nature. About these rest Types of materials include epoxy and acid resins, tank and tar residues, pharmaceuticals, pesticides, contaminated solvent sludge, electroplating residues, Dust and puncture-proof sludge and all of them in particular especially those who are difficult to deal with, low calorific and therefore difficult in existing incineration plants are settable.

Es hat eine Reihe von Vorschlägen gegeben, derartige Stoffe in Müllverbrennungsanlagen zu verbrennen oder in Kraftwerks­ feuerungen dosiert zuzumischen. Schwierigkeiten bereitet dabei immer neben dem teilweise geringen Heizwert der zu­ zumischenden Stoffe die dosierte Zumischung an sich zu einem Hauptbrennstoff in Kraftwerksbekohlungen oder Müll­ verbrennungsanlagen, da mindestens ein Teil der genannten Stoffe während des Transports giftige oder anderweitig die Umwelt belastende Stoffe freisetzt.There have been a number of proposals for such substances to burn in waste incineration plants or in power plants to add combustion in doses. Creates difficulties always in addition to the partially low calorific value mixing substances to the metered admixture itself a main fuel in power plant coal or garbage incineration plants, since at least part of the above Substances toxic or otherwise toxic during transport Releases polluting substances.

Desweiteren kann durch die Höhe der Verbrennungstemperatu­ ren in Verbrennungsanlagen nicht sichergestellt werden, daß sich Dioxine, Furane und ähnliche Verbindungen bilden, die aufwendige Rauchgasreinigungsanlagen erfordern. Das letztere trifft auch auf Vergasungsanlagen für Reststoffe zu, die mit Temperaturen um 1000°C arbeiten, wie beispiels­ weise nach EP 0381 254 B1.Furthermore, the amount of combustion temperature cannot be ensured in incineration plants, that dioxins, furans and similar compounds are formed, that require complex flue gas cleaning systems. The the latter also applies to gasification plants for residues to work with temperatures around 1000 ° C, such as as per EP 0381 254 B1.

Es ist weiter auch vorgeschlagen worden, Restabfallstoffe einer Pyrolyse zu unterziehen und die dabei entstehenden Stoffe weiterzuverarbeiten (DE OS 196 42 161 A1 oder WO 97/15640).It has also been further suggested residual wastes undergo pyrolysis and the resulting Processing substances (DE OS 196 42 161 A1 or WO 97/15640).

Bei einer Pyrolyse entstehen in der Regel Pyrolysegase, Teere/Öle und feste Pyrolyserückstände, die einzeln aufbereitet werden müssen, wozu teure Anlagen erforderlich sind, da die entstehenden Stoffe überwiegend nicht auf direktem Wege in die Umwelt abgegeben oder direkt weiter­ verwendet werden können. Das betrifft Quencheinrichtungen, weitere Nachkühleinrichtungen und Reinigungsanlagen für das Pyrolysegas, Anlagen zur Abtrennung und Verarbeitung von Ölen und Gaswasser, wie Entphenolungs- und biologi­ sche Abwasseranlagen sowie Anlagen zur Beseitigung oder Aufarbeitung des anfallenden Teer-Öl-Feststoff-Wasser- Gemischs, worunter die Wirtschaftlichkeit des gewählten Weges erheblich leidet. Auch weist der entstehende Pyro­ lysekoks einen relativ hohen Feinkornanteil auf, der einem direkten weiteren Einsatz oft entgegensteht.Pyrolysis gases are usually generated during pyrolysis, Tars / oils and solid pyrolysis residues, individually processed  must be, for which expensive equipment is required are, since the resulting substances mostly do not emitted directly into the environment or directly on can be used. This affects quenching devices, further after-cooling devices and cleaning systems for the pyrolysis gas, plants for separation and processing of oils and gas water, such as de-phenol and biological wastewater treatment plants as well as disposal or Processing of the tar-oil-solid-water Mixture, including the economy of the chosen Path suffers significantly. The resulting pyro also points lysekoks has a relatively high proportion of fine grain, which often stands in the way of direct further use.

Ein direkter Einsatz der eingangs genannten Reststoff­ arten in einem vorhandenen Festbettvergaser wäre theore­ tisch möglich, da Festbettvergasungsanlagen mit weitaus höheren Temperaturen betrieben werden, scheidet aber durch die staubförmige oder schlammartige Konsistenz dieser Reststoffe aus, die die Ausbildung eines stabilen Festbettes behindern.A direct use of the waste mentioned at the beginning types in an existing fixed bed carburetor would be theoretical table possible, as fixed bed gasification systems are by far operated at higher temperatures, but does not due to the dusty or mud-like consistency of these residues from which the formation of a stable Hinder fixed bed.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, staubför­ mige und schlammartige Reststoffe wie Epoxid- und Säure­ harze, Teer- und Tankrückstände, Arzneimittel, Schäd­ lingsbekämpfungsmittel, Lösungsmittelschlämme, Galvanik­ rückstände, stichfeste Schlämme, Stäube und ähnliche Produkte, die auf direktem Wege nicht in der Festbett­ vergasung eingesetzt werden können, so aufzubereiten, daß ihre Beseitigung in Anlagen zur Festbettvergasung wirtschaftlich möglich wird.The object of the invention is therefore dust-free and mud-like residues such as epoxy and acid resins, tar and tank residues, pharmaceuticals, pests pesticides, solvent slurries, electroplating residues, puncture-proof sludges, dusts and the like Products that are not directly in the fixed bed gasification can be used to prepare that their disposal in fixed bed gasification plants becomes economically possible.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe gemäß der Merkmalskombination des Patent­ anspruchs.According to the invention, the object is achieved according to the combination of features of the patent entitlement.

Die in der Aufgabe der Erfindung beispielhaft genannten Stoffe werden einzeln oder als Gemisch einer Pyrolyse­ anlage zugeführt und dort bei maximal 700°C umgesetzt. Die entstehenden Pyrolysegase verlassen die Pyrolyse­ anlage mit Temperaturen bis zu 600°C. Those exemplified in the object of the invention Substances are processed individually or as a mixture of pyrolysis system fed and implemented there at a maximum of 700 ° C. The pyrolysis gases produced leave pyrolysis system with temperatures up to 600 ° C.  

Es wurde gefunden, daß die in den heißen Pyrolysegasen gasförmig vorhandenen Produkte wie Staub, Teer, Öl und Wasser, sowie deren Gemisch verträglich sind mit den analogen Produkten, die bei der Vergasung fester kohlen­ stoffhaltiger Stoffe im festen Bett entstehen und mit dem Rohgas aus dem Festbettvergaser austreten. Diese Erkenntnis legte den Schluß nahe, die heißen Pyrolyse­ gase der Pyrolyseanlage zwar in einer separaten Quench­ anlage abzukühlen, die anfallenden Produkte aber direkt den in der Festbettvergasung vorhandenen Anlagen und Kreisläufen zuzuführen und dann gemeinsam mit den aus der Festbettvergasung stammenden Produkten aufzubereiten. So wird das den Quencher der Pyrolyseanlage verlassende Gas dem drucklosen Anfallgas der Festbettdruckvergasung zugemischt und gemeinsam mit diesem gekühlt, gereinigt und in Kesselanlagen mit Rauchgasreinigung verbrannt. Das im Sumpf des Quenchers anfallende Kondensatgemisch aus Teer, Öl, Feststoff und Wasser wird mit den analogen Produkten aus der Festbettvergasung gemeinsam in Absetz- und Eindickeranlagen aufbereitet. Die Staub-Teer-Produkte gelangen zu einer Flugstromvergasungsanlage.It was found that in the hot pyrolysis gases Gaseous products such as dust, tar, oil and Water and their mixture are compatible with the analogue products that are used to gasify solid coal Substances containing substances arise in the fixed bed and with the raw gas emerge from the fixed bed gasifier. This Knowledge led to the conclusion, the hot pyrolysis gases from the pyrolysis plant in a separate quench system, but the resulting products directly the systems in fixed bed gasification and Cycle and then together with the to prepare the products from fixed bed gasification. This is how it gets out of the quencher of the pyrolysis plant Gas is the unpressurized waste gas from fixed-bed pressure gasification mixed and cooled together with this, cleaned and burned in boiler systems with flue gas cleaning. The condensate mixture obtained in the bottom of the quencher tar, oil, solid and water become analogue Products from fixed bed gasification together in sedimentation and thickener systems prepared. The dust tar products get to an entrained-flow gasification plant.

Das anfallende Gaswasser wird zusammen mit dem Gaswasser aus der Festbettvergasung aufbereitet und als Waschwasser im Kreislauf den Quenchern der Festbettvergasung und der Pyrolyse zugeführt. Ein Teilstrom des Gaswassers gelangt zu den Abwasserreinigungsanlagen.The resulting gas water is together with the gas water prepared from fixed bed gasification and as wash water in the circuit the quenchers of the fixed bed gasification and Pyrolysis fed. A partial stream of the gas water arrives to the wastewater treatment plants.

Die in der Pyrolyseanlage weiter anfallenden Kokse können, wenn sie entsprechende Korngrößen aufweisen, direkt in einen Festbettvergaser eingegeben werden. Pyrolysekokse kleinerer Korngrößen und Pyrolysekoksstäube werden nach bekannten Verfahren stückig gemacht und ebenfalls in einen Festbettvergaser eingegeben.The coke remaining in the pyrolysis plant can if they have appropriate grain sizes, directly in a fixed bed carburetor can be entered. pyrolysis cokes smaller grain sizes and pyrolysis coke dusts are after known process made lumpy and also in entered a fixed bed carburetor.

Auf diese vorgeschlagene Weise können alle kohlenstoff­ haltigen staubförmigen und schlammartigen Reststoffe wie Epoxid- und Säureharze, Teer- und Tankrückstände, Arznei­ mittel, Schädlingsbekämpfungsmittel, Lösungsmittelschlämme, Galvanikrückstände, stichfeste Schlämme, Stäube und ähnliche Produkte durch eine vorgeschaltete pyrolytische Behandlung in der Festbettvergasung eingesetzt werden, ohne daß außer einem bekannten Pyrolysereaktor und einer Quenchanlage weitere Anlagen zur Gas-, Kondensat- und Abwasserreinigung bzw. -verwertung benötigt werden und auch die Weiterverarbeitung des anfallenden Kokses in vorhandenen Anlagen erfolgt.In this proposed way all carbon can containing dusty and mud-like residues such as Epoxy and acid resins, tar and tank residues, medicine pesticides, solvent slurries,  Electroplating residues, puncture resistant sludges, dusts and similar products through an upstream pyrolytic Treatment in fixed bed gasification can be used without except for a known pyrolysis reactor and one Quench plant further plants for gas, condensate and Wastewater treatment and recycling are required and also the processing of the coke in existing systems.

Die Erfindung soll im folgenden mittels eines Ausführungs­ beispiels näher erläutert werden:
Ein Pyrolysereaktor herkömmlicher Bauart wird mit 1,3 t/h eines schlammartigen Säureharzrückstandes beschickt.The invention will be explained in more detail below by means of an embodiment example:
A pyrolysis reactor of conventional design is charged with 1.3 t / h of a sludge-like acid resin residue.

Das während des Pyrolysevorgangs entstehende Pyrolysegas wird in einem Quencher von 450 bis 500% auf unter 110°C abgekühlt. Das dazu verwendete Waschwasser entstammt den gemeinsamen Kondensations- und Aufbereitungskreisläufen nach Quenchung des Pyrolyse- und des Festbettvergasungs­ rohgases.The pyrolysis gas generated during the pyrolysis process is in a quencher from 450 to 500% to below 110 ° C cooled. The wash water used for this comes from the common condensation and treatment circuits after quenching the pyrolysis and the fixed bed gasification raw gas.

Das aus dem Sumpf des Quenchers abgezogene Teer-Öl-Fest­ stoff-Wasser-Gemisch wird gemeinsam mit dem analogen Produkt der Festbettvergasung in Absetzanlagen aufbereitet und nach dieser Aufbereitung einem Flugstromvergaser zur Vergasung zugeführt.The tar-oil festival drawn from the quench's swamp Substance-water mixture is shared with the analog Fixed bed gasification product processed in settling plants and after this treatment an entrained flow gasifier for Gasification fed.

Der Pyrolysekoks, der mit einer Temperatur von 500°C, einer Korngröße von 0 bis 100 mm und in einer Menge von ca. 0,8 t/h anfällt, wird nach dem Pyrolysereaktor einer Heißsiebung in die Fraktionen größer und kleiner 4 mm unterzogen. Beide Fraktionen werden anschließend separat gekühlt. Ca. 25% des Pyrolysekokses fallen in der Fraktion größer 4 mm und ca. 75% in der Fraktion kleiner 4 mm an. Der Pyrolysekoks der feineren Fraktion wird in Silos ge­ speichert und von dort dosiert bei der Klärschlammbriket­ tierung zugemischt. Das dabei entstehende Klärschlamm­ brikett mit Pyrolysekoksanteilen weist eine ausreichende Thermostandsfestigkeit auf und ist im Festbettvergaser einsetzbar.The pyrolysis coke, which has a temperature of 500 ° C, a grain size of 0 to 100 mm and in an amount of approx. 0.8 t / h is obtained after the pyrolysis reactor Hot sieving into the fractions larger and smaller 4 mm subjected. Both fractions are then separated cooled. Approximately 25% of the pyrolysis coke falls in the fraction greater than 4 mm and about 75% in the fraction less than 4 mm. The pyrolysis coke of the finer fraction is ge in silos stores and doses from there at the sewage sludge briquette added. The resulting sewage sludge Briquette with pyrolysis coke has sufficient Thermal stability and is in the fixed bed carburetor used.

Claims (1)

1. Verfahren zur Verwertung von staubförmigen und schlamm­ artigen kohlenstoffhaltigen Stoffen in der Festbettvergasung, wobei die staubförmigen und schlammartigen kohlenstoff­ haltigen Stoffe vorwiegend Reststoffe sind wie Epoxid- und Säureharze, Tank- und Teerrückstände, Arzneimittel, Schäd­ lingsbekämpfungsmittel, Lösungsmittelschlämme, Galvanik­ rückstände, Stäube, stichfeste Schlämme und ähnliche Pro­ dukte, gekennzeichnet dadurch, daß diese Stoffe einzeln oder im Gemisch einem an sich bekannten Pyrolysereaktor, der mit maximal 700°C betrieben wird, zugeführt werden, wobei
das anfallende Pyrolysegas einer separaten Quenchung unterzogen wird und dabei von 450 bis 550°C auf unter 100°C abgekühlt und anschließend in den heißen Anfall­ gasweg einer Festbettvergasungsanlage eingespeist und zusammen mit dem Anfallgas aus der Festbettvergasung gekühlt und von Gaswasser und Ölen getrennt in Kessel­ anlagen mit Rauchgasreinigung verbrannt wird,
das im Sumpf des Quenchers anfallende Kondensatgemisch aus Teer, Öl, Feststoff und Wasser gemeinsam mit den analogen Produkten aus der Festbettvergasung aufbereitet und das Staub-Teerprodukt einer Flugstromvergasungsanlage zugeführt wird,
das bei der Aufbereitung des oben genannten Kondensat­ gemischs anfallende Gaswasser gemeinsam mit dem Gas­ wasser aus der Festbettvergasung aufbereitet und an­ schließend als Teilstrom wieder als Waschwasser den Quenchanlagen bzw. als Teilstrom den Abwasserreinigungs­ anlagen zugeführt wird,
der bei der Pyrolyse anfallende Koks nach dem Verlassen des Pyrolysereaktors einer Heißsiebung unterzogen und in eine Fein- und eine Grobfraktion klassiert wird und die Feinfraktion über eine Brikettierung den Festbett­ vergasungsanlagen zugeführt wird, während die Grob­ fraktion direkt in der Festbettvergasung eingesetzt wird.1. Process for recycling dusty and sludge-like carbonaceous substances in fixed bed gasification, the dusty and sludgey carbonaceous substances being predominantly residues such as epoxy and acid resins, tank and tar residues, pharmaceuticals, pesticides, solvent slurries, electroplating residues, dusts, Puncture-resistant sludge and similar products, characterized in that these substances are fed individually or as a mixture to a pyrolysis reactor known per se, which is operated at a maximum of 700 ° C, wherein
the pyrolysis gas is subjected to a separate quench and is cooled from 450 to 550 ° C to below 100 ° C and then fed into the hot gas path of a fixed bed gasification plant and cooled together with the waste gas from the fixed bed gasification and separated from the gas water and oils in the boiler is burned with flue gas cleaning,
the condensate mixture of tar, oil, solid and water accumulating in the bottom of the quencher is processed together with the analog products from the fixed bed gasification and the dust-tar product is fed to an entrained-flow gasification plant,
the gas water resulting from the treatment of the above-mentioned condensate mixture is treated together with the gas water from the fixed bed gasification and then fed back to the quenching plants as a partial flow as washing water or as a partial flow to the wastewater treatment plants,
the coke obtained during the pyrolysis is subjected to a hot sieve after it leaves the pyrolysis reactor and is classified into a fine and a coarse fraction and the fine fraction is fed to the fixed bed gasification plants via briquetting, while the coarse fraction is used directly in the fixed bed gasification.
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