DE2209936C3

DE2209936C3 - Process for the thermochemical decomposition of polymeric and / or inorganic substances

Info

Publication number: DE2209936C3
Application number: DE19722209936
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Kfm. Dr. 4307 Kettwig Ramms
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-03-02
Filing date: 1972-03-02
Publication date: 1975-08-21
Also published as: DE2209936A1; DE2209936B2

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur thermo-chemischen Zerlegung von polymeren und/oder anorganischen Abfallstoffen mittels eines im Kreislauf geführten erhitzten Wärmeträgers aus feinkörnigem, hartem Material, bei welchem zwischen dem Wärmeträger und den Abfallstoffen eine Relativbewegung erfolgt.The present invention relates to a method for the thermochemical decomposition of polymers and / or inorganic waste materials by means of a circulated heated heat transfer medium fine-grained, hard material in which there is a relative movement between the heat transfer medium and the waste materials he follows.

Der ständig zunehmende Bedarf an Gütern — sowohl für industrielle als auch für private Zwecke — führt nach Beendigung ihres bestimmungsgemäßen Gebrauchs zu steigendem Entfall als Alt- und Abfallmaterialien. Entweder müssen diese Alt- und Abfallmaterialien so aufbereitet werden, daß die in ihnen enthaltenen wertvollen Rohstoffe zurückzugewinnen sind, oder sie sind bei fehlendem Materialwert so zu behandeln, daß ihre Beseitigung möglichst vollständig geschieht In beiden Fällen ist besonders wesentlich, die Verarbeitungsprozesse so ablaufen zu lassen, daß umweltschädigende Einflüsse ausgeschlossen oder wenigstens auf ein vertretbares Maß reduziert werden.The ever increasing demand for goods - both for industrial and private purposes - after the end of their intended use leads to an increasing elimination of old and waste materials. Either these old and waste materials must be processed in such a way that the ones they contain valuable raw materials are to be recovered, or they are to be treated in such a way that they are eliminated as completely as possible. In both cases, it is particularly important to allow the processing operations to run in such a way that they are environmentally damaging Influences are excluded or at least reduced to an acceptable level.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind unter polymeren und anorganischen Stoffen im weitesten Sinne organische und anorganische Stoffe sowie Kombinationen dieser Stoffe zu verstehen.In the context of the present invention, polymeric and inorganic substances are the broadest Meaning to understand organic and inorganic substances as well as combinations of these substances.

Ohne Anspruch auf Vollständigkeit sei dazu auf einige Beispiele verwiesen:Without claiming to be exhaustive, reference is made to a few examples:

Rein polymere Stoffe sind beispielsweise Kunststoffe, welche etwa in Form von Verpackungen anfallen. Als Beispiel füt Kombinationen von polymeren bzw. organischen und anorganischen Stoffen sind Autoreifen als Kombination aus metallischen Werkstoffen und Gummi sowie Elektrokabel als Kombination aus metallischen Leitern und Isolationen zu nennen. Ganz allgemein enthält weiterhin Müll die genannten Stoffe als Bestandteile.Purely polymeric substances are, for example, plastics, which occur in the form of packaging. Car tires are an example of combinations of polymeric or organic and inorganic substances as a combination of metallic materials and rubber as well as electrical cables as a combination of metallic To name ladders and insulation. In general, garbage continues to contain the substances mentioned as Components.

Als anorganische Stoffe sind beispielsweise Metallverbindungen mit verschiedenen Schmelzpunkten zu nennen.Inorganic substances are, for example, metal compounds with different melting points.

Eei uer Verarbeitung dieser Stoffe tritt nun allgemein das Problem auf, eine Zerlegung derart herbeizuführen, daß die Komponenten entweder in reiner oder in einer für eine nachfolgende — etwa chemische — Weiterverarbeitung geeigneten Form anfallen.The processing of these substances is now general the problem of bringing about a decomposition in such a way that the components are either pure or in a form suitable for subsequent - for example chemical - processing.

Handelt es sich bei dem zu verarbeitenden Gut etwa um Kabelschrott, so ist es erwünscht das metallische Leitmaterial, wie etwa Kupfer, in reiner Form zurückzugewinnen, während das Isolationsmaterial vernichtet werden soll. Dies kann so erfolgen, daß durch Erwärmung eine sowohl chemische als auch mechanische Trennung der Komponenten erfolgt Durch die mechanischen Vorgänge geschieht zunächst eine Trennung zwischen Leitmaterial und Isolation, wobei aber gleichzeitig chemische und thermische Reaktionen des Isolationsmaterials ablaufen. Die daraus anfallenden Komponenten können teils durch Verbrennung vernichtet und teils durch weitere chemische Reaktionen zu unschäcMichen Abfällen und noch verwertbaren Stoffen umgebildet werden. Derartige thermo-chemische und mechanische Zerlegungsverfahren sind an sich bekannt.If the item to be processed is cable scrap, the metallic item is desirable Recover conductive material, such as copper, in pure form while destroying the insulation material shall be. This can be done in such a way that by heating a chemical as well as mechanical Separation of the components occurs Due to the mechanical processes, a separation occurs first between conductive material and insulation, but at the same time chemical and thermal reactions of the insulation material expire. The resulting components can partly be destroyed by incineration and partly to become unsafe through further chemical reactions Waste and still usable materials are transformed. Such thermo-chemical and mechanical dismantling processes are known per se.

Fs ist weiterhin in der Technik der Kohleaufbereitung ein Kohleveredlungsverfahren mit festen Wärmeträgern bekanntgeworden. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der Zeitschrift »Erdöl und Kohle — Erdgas — Petrochemie vereinigt mit Brennstoffchemie«, 24. Jahrgang (1971), S. 149 bis 152, beschrieben. Das wesentliche eines derartigen Verfahrens besteht darin, daß die Kohle in einem festen erhitzten Medium als Wärmeträger eingebettet ist und mit diesem in einem Kreislaufprozeß transportiert wird. Während dieses Transports mit dem festen Wärmeträger erfolgt dann beispielsweise eine Entgasung und Verkokung der Kohlemischungen. Es findet aber keine Relativbewegung zwischen beiden statt, wenn man von der Ausbildung eines autogenen Wirbelbettes absieht, das von den vom eingebetteten Einsatzgut sich abspaltenden flüchtigen Bestandteilen ausgelöst wird. Bekannt ist auch die Verwendung von heißem Sand als im Kreislauf geführter Wärmeträger zur raschen und gründlichen Verbrennung von Müll und Rückständen. DieseIn coal processing technology, Fs is also a coal refining process with solid heat carriers known. Such a process is, for example, in the magazine »Erdöl und Kohlen - Natural gas - petrochemistry united with fuel chemistry ", Volume 24 (1971), pp. 149 to 152, described. The essence of such a process is that the coal is in a solid heated medium is embedded as a heat transfer medium and is transported with this in a circulatory process. While this transport with the solid heat carrier then takes place, for example, a degassing and coking of the Coal mixtures. But there is no relative movement between the two when you consider training of an autogenous fluidized bed that separates from the embedded feedstock volatile constituents is triggered. The use of hot sand as a circuit is also known guided heat transfer medium for quick and thorough incineration of garbage and residues. These

Veröffentlichung im »New Scientist« vom 24. Februar 1974 läßt erkennen, daß der Sand als Wärmeträger mittels unterschiedlich starker Luftstrahlen und einem Umlenkblech nur innerhalb eines geschlossenen Verbrennungsofens umläuft und primär den Wärmetausch S zwischen brennendem und frischem A»:fgabegut vollziehen soll. Auch müssen die zu verbrennenden Materialien vor Eintritt in den Verbrennungsofen pulverisiert sein, um Transport und schnellen Ausbtand zu ermöglichen. Publication in the "New Scientist" on February 24, 1974 shows that the sand is used as a heat transfer medium air jets of different strengths and a baffle only inside a closed incinerator and primarily carry out the heat exchange S between burning and fresh A »: fgabegut target. The materials to be incinerated must also be pulverized before entering the incinerator to enable transport and rapid deployment.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeiten derartiger Wärmeträgerverfahren für den oben angeführten Zweck nutzbar zu machen.The present invention is based on the task of exploring the possibilities of such heat transfer processes to make usable for the above-mentioned purpose.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wärmeträger für eine zusätzliche mechanische Zerlegung der Abfallstoffe unter Ausnutzung einer ihm aufgegebenen kinetischen Energie durch die Abfallstoffe hindurchgeleitet wird.In a method of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that that the heat transfer medium for an additional mechanical decomposition of the waste materials taking advantage of him abandoned kinetic energy is passed through the waste materials.

Der wesentliche Unterschied dieses erfindungsgemä-Ben Verfahrens gegenüber den aus den obengenannten Druckschriften bekanntgewordenen Verfahren besteht darin, daß der Wärmeträger durch die zu zerlegenden Stoffe hindurchgeleitet wird, so daß sowohl die Temperatur des Wärmeträgers als auch seine ihm aufgegebene kinetische Energie für die Zerlegung ausnutzbar sind.The essential difference of this invention-Ben Process compared to the process known from the above-mentioned publications in that the heat carrier is passed through the substances to be decomposed, so that both the temperature of the heat transfer medium and its kinetic energy given to it can be used for the decomposition are.

Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß sich die Abfallstoffe in Ruhe befinden.According to a particularly favorable embodiment of the method according to the invention it is provided that the waste materials are at rest.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren an Hand einer in der Figur der Zeichnung dargestellten Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens näher erläutert. Es sei darauf hingewiesen, daß die in der Figur der Zeichnung dargestellte Vorrichtung lediglich schematischer Natur ist und zur Erläuterung des erfindungsgemäß^n Verfahrens dient. Auf die Erläuterung von praktisch konstruktiven Gesichtspunkten wird daher hier verzichtet.In the following, the method according to the invention is shown in the figure of the drawing with reference to a Device for performing this method explained in more detail. It should be noted that in the figure The device shown in the drawing is only of a schematic nature and to explain the invention ^ n Process serves. The explanation of practical constructional aspects is therefore waived here.

Die Figur der Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung einen mittels einer Beschickungstüre 1 gasdicht zur Außenatmosphäre abgeschlossenen Reaktor 2. Das Einsatzgut 3 liegt in einem Korb auf einem im Reaktor 2 beweglich angebrachten Rost 4, der sich von außen betätigen läßt. Unterhalb dieses Rost s 4 enthält der Reaktor 2 einen Wärmeträger 5, wobei der Boden schräg abwärts geneigt ist und in eine mit gleichem Gefälle geführte Rohrverbindung 6 ausläuft, die ihrerseits wiederum in eine vertikal nach oben weisende Rohrleitung 7 einmündet. Innerhalb des Reaktors 2 befindet sich knapp oberhalb des schrägen Bodens parallel zu ihm eine mit öffnungen versehene Rohrleitung 8, welche innerhalb der Rohrverbindung 6 weiterläuft und außerhalb des Reaktors 2 aus dieserjiach unten austritt, wobei an ihrem Ende ein Hochdruckbrenner 16 angeschlossen ist Der schräg geneigte Roden weist noch vor Austritt der Rohrleitung 8 eine Abzweigung 9 in einem darunterliegenden Sammelbehälter 10 auf.The figure of the drawing shows a schematic representation of a gas-tight by means of a loading door 1 Reactor 2 closed off from the outside atmosphere. The charge 3 lies in a basket on top of one in the reactor 2 movably mounted grate 4, which can be operated from the outside. Below this grate s 4 contains the Reactor 2 has a heat transfer medium 5, wherein the bottom is inclined downwards and in one with the same Slope guided pipe connection 6 runs out, which in turn in a vertically upward pointing Pipeline 7 opens. Inside the reactor 2 is just above the sloping floor in parallel to him a pipeline 8 provided with openings, which continues within the pipe connection 6 and exits from this outside of reactor 2 downwards, a high-pressure burner 16 is connected to its end Before the pipeline 8 emerges, a branch 9 in a collecting container 10 located below.

Die vertikal nach oben führende Rohrleitung 7 besitzt an ihrem unteren Ende ein Gebläse oder einen Druckbrenner 11, oberhalb dessen die Rohrverbindung 6 einmündet, nimmt in ihrem weiteren Verlauf auch das von Reaktor 2 etwas oberhalb herankommende Abgasrohr 12 auf und ragt nach einer Krümmung in die Horizontale an ihrem oberen Ende in einen geschlossenen Beruhigungskasten 13, dessen Rohrleitung 14 in eine (nicht dargestellte) Gasreinigungsvorrichtung bekannter Bauart führt Die aus dem Kasten 13 austretende Rohrleitung 15 führt nach unten in den Reaktor 2. mit welchem sie gasdicht verbunden isiThe vertically upward pipeline 7 has at its lower end a fan or a pressure burner 11, above which the pipe connection 6 opens, also takes up the exhaust pipe 12 coming from reactor 2 slightly above and protrudes after a curve in the horizontal at its upper end in a closed settling box 13, the pipe leads 14 in a (not shown) gas cleaning device known design emerging from the case 13 tubular conduit 15 leading down into the reactor 2 with which it gas-tightly connected isi

An Hand dieser im einzelnen erläuterten Obersichtszeichnung läßt sich das Zerlegungsverfahren schematisch wie folgt darstellen: Die vom Hochdruckbrenner 16 erzeugten Abgase treten durch die öffnungen der Rohrleitung 8 in den ins Reaktor 2 vorrätigen Wärmeträger — z. B. Sand — ein, fluidisieren ihn und bringen ihn zum Abfließen durch die Rohrverbindung 6 in die vertikale Rohrleitung 7, wo er von der Luft des Gebläses (oder den Abgasen des Brenners) 11 ei faßt und durch die Rohrleitung 7, den Kasten 13 und die nach unten führende Rohrleitung 15 transportiert wird, um im Reaktor 2 auf das Einsatzgut zu fallen, dieses zu durchsetzen und, in das Fließbett zurückkehrend, den Kreislauf zu schließen.The dismantling process can be illustrated schematically on the basis of this overview drawing, which is explained in detail represent as follows: The exhaust gases generated by the high pressure burner 16 pass through the openings of the Pipeline 8 into the heat transfer medium in stock in the reactor 2 - z. B. Sand - a, fluidize it and bring it him to drain through the pipe connection 6 into the vertical pipe 7, where he is from the air of the fan (or the exhaust gases from the burner) 11 ei summarizes and through the pipeline 7, the box 13 and the downward pipeline 15 to to fall in the reactor 2 on the feedstock, to enforce this and, returning to the fluidized bed, the To close the loop.

Auf Grund der Temperatur des Wärmeträgers setzen nun in dem zu behandelnden Gut thermische und chemische Reaktionen ein. Weiterhin erfolgt auf Grund der kinetischen Energie, welche der Wärmeträger auf seinem Fall weg in der Rohrleitung 15 gewonnen hat, auch eine mechanische Beeinflussung des zu behandelnden Gutes.Due to the temperature of the heat transfer medium, thermal and chemical reactions. Furthermore takes place due to the kinetic energy, which the heat carrier on his fall away in the pipeline 15 has also gained a mechanical influence on the treated Good.

Dabei werden flüchtige brennbare und nichtbrennbare Reaktionsprodukte, welche auf Grund der durch die Temperatur des Wärmeträgers im Einsatzgut spontan einsetzenden thermo-chemischen Reaktion entstehen, über eine Rohrverbindung 7 in die Förderstrecke für den Wärmeträger, d.h. in die Rohrleitung 13 eingebracht. Feste und schmelzflüssige Bestandteile, welche auf Grund der durch die Temperatur des Wärmeträgers spontan einsetzenden chemischen Reaktionen sowie durch thermische und mechanische Einwirkung entstehen, werden mit dem Wärmeträger aus dem Einsatzgut abgeführt, wobei die schmelzflüssigen Bestandteile im Rückführweg in Form der Rohrverbindung 8 des Wärmeträgers zur Förderstrecke ausgetragen und die festen Bestandteile mit dem Wärmeträger in die Förderstrecke eingebracht werden. Die Möglichkeit der Austragung der schmelzflüssigen Bestandteile aus dem Rückführweg ist schematisch durch eine Abzweigung 9 und einen Sammelbehälter 10 dargestellt.Thereby volatile flammable and non-flammable reaction products, which due to the Temperature of the heat transfer medium in the charge, a spontaneous thermo-chemical reaction occurs, Introduced into the conveying path for the heat transfer medium, i.e. into the pipeline 13, via a pipe connection 7. Solid and molten components, which due to the temperature of the heat carrier spontaneous chemical reactions as well as thermal and mechanical effects arise, are removed with the heat transfer medium from the charge, whereby the molten components discharged in the return path in the form of the pipe connection 8 of the heat transfer medium to the conveyor line and the solid components are brought into the conveyor line with the heat transfer medium. The possibility the discharge of the molten components from the return path is shown schematically by a branch 9 and a collecting container 10 are shown.

Die Bemessung der Höhe der Förderstrecke, d. h. der Rohrleitung 13 erfolgt unter zwei Gesichtspunkten. Einmal soll diese Höhe ausreichend sein, daß im Scheitelpunkt des Förderweges die für den Durchsatz des Wärmeträgers durch das Einsatzgut im Reaktionsgefäß 2 erforderliche Energie gewonnen wird. Zum anderen soll diese Höhe ausreichend groß sein, damit die brennbaren flüchtigen Reaktionsprodukte sowie die fecten Bestandteile — soweit sie brennbar sind —, innerhalb der Förderstrecke vollständig verbrennen und die dabei entstehende Verbrennungswärme an den Wärmeträger abgegeben wird. Die dabei entstehenden staub- und säurehaltigen Abgase können über eine beispielsweise zu einer Waschanlage führende Rohrleitung 14 im Scheitelpunkt der Förderstrecke abgeführt werden.The dimensioning of the height of the conveyor line, d. H. the pipeline 13 takes place from two points of view. Once this height should be sufficient that the for the throughput of the at the apex of the conveying path Heat carrier through the charge in the reaction vessel 2 required energy is obtained. On the other hand this height should be sufficiently large so that the flammable volatile reaction products and the fecten Components - insofar as they are flammable - burn completely within the conveyor line, and those in the process resulting combustion heat is given off to the heat transfer medium. The resulting dust and acidic exhaust gases can be transported via a pipeline 14 leading, for example, to a washing installation be discharged at the apex of the conveyor line.

Der Wärmeträger wird in der Förderstrecke, d. h. in der Rohrleitung 13 vorzugsweise so gefördert, daß er im Scheitelpunkt des Förderweges im wesentlichen nur noch potentielle Energie besitzt. Damit ist sichergestellt, daß der Wärmeträger nicht auf Grund von noch vorhandener kinetischer Energie durch die Rohrleitung 14 entweichen kann.The heat transfer medium is in the conveyor line, i. H. in the pipeline 13 preferably promoted so that he at the apex of the conveying path essentially only has potential energy. This ensures that the heat transfer medium does not pass through the pipeline due to the kinetic energy that is still present 14 can escape.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

Ϊ. Process for thermo-chemical decomposition of polymeric and / or inorganic waste materials by means of a circulated, heated Tub support made of fine-grained, hard material, in which there is a relative movement between the heat carrier and the waste materials, thereby characterized in that the heat transfer medium for an additional mechanical breakdown of the Waste materials taking advantage of an abandoned him kinetic energy dtfrcH the waste materials passed through will

2. The method according to claim 1, characterized that the waste is at rest.

3. Process according to claims \ and 2, characterized in that the heat carrier is conveyed vertically to the waste material to and from these away pneumatically and substantially from the apex of Fö. rderweges falls on the waste material and is returned to the conveyor line after its enforcement and after passing through a collecting container, the volatile combustible and non-combustible reaction products of the waste materials being conducted into the conveyor line and the solid and molten parts of the waste materials being removed from the waste materials with the heat transfer medium .

4. The method according to claim 3, characterized in that the molten components of the Waste materials in the return path of the heat carrier to the vertical conveyor line from the heat carrier discharged and the solid components of the waste materials with the heat transfer medium in the vertical Conveyor line are introduced.

5. The method according to any one of claims 3 and 4, characterized in that the length of the vertical Conveyor line and its apex to the one required for the mechanical decomposition of the waste materials kinetic energy of the heat carrier and the complete combustion of the combustible volatile reaction products as well as the combustible solid components of the waste materials within the vertical conveyor line are adapted, the heat of combustion being given off to the heat transfer medium will.

b. Method according to one of Claims 3 to 5, characterized in that the pneumatic conveying of the heat transfer medium in the vertical conveyor line is placed on the fact that the heat transfer medium at the apex of the conveying path essentially only has potential energy.