DE2227004B2

DE2227004B2 - Verfahren zur Erzeugung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff aus festen Brennstoffen

Info

Publication number: DE2227004B2
Application number: DE2227004A
Authority: DE
Inventors: Albert Dix Hills N.Y. Brent; Charles P. Houston Tex. Teichman
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1972-06-02
Filing date: 1972-06-02
Publication date: 1980-10-30
Also published as: DE2227004C3; DE2227004A1

Description

Die Erfindung betrifft ein neues Hochtemperatur-Partialoxydationsverfahren zur Beseitigung von festem Abfall, Abwässern oder einer Mischung derselben, ohne daß eine Umweltverschmutzung eintritt. Insbesondere betrifft die Erfindung die Partialoxydation von zerkleinertem festem Abfall, Abwasserschlamm oder einer Mischung von Abwasserschlamm und Müll zur Erzeugung von Synthesegas.

Festes organisches Material, welches sich durch Sedimentation aus Sanitärabwasser absetzt, auch als Abwasserrohrschlamm bezeichnet, beginnt schnell zu faulen und kann daher nicht ohne weiteres der Luft ausgesetzt oder in Flüsse geleitet werden. Pathogene Organismen werden im Hausabfall gefunden und stellen oft die Quelle von Infektionen dar. Es werden gewöhnlich biochemische Verfahren angewendet, um einen relativ unlöslichen, inerten und stabilen organischen Rückstand herzustellen, der von der begleitenden Flüssigkeit durch Entwässerung abgetrennt werden kann. Diese Verfahren können zwischen etwa fünf Monaten und einem Jahr dauern, um eine vollständige organische Zersetzung herbeizuführen, und benötigen große Einrichtungen, um die sanitären Notwendigkeiten von Städten zu befriedigen.

Feste Abfälle werden derzeit in Städten von

annähernd einer Tonne pro Bewohner und Jahr erzeugt, und diese jährliche Rate kann sich bis zum Jahre 2000 verdoppeln.

Das hauptsächliche Verfahren zur Beseitigung von

ίο Müll und anderen festen Abfällen ist das Landauf füllen, d. h. das Beseitigen in Müllkippen, mit oder ohne offene Verbrennung in der Kippe. Jedoch beginnen sich Auffüllplätze nahe der Städte schnell zu erschöpfen. Die Kosten zur Bedeckung des Mülls mit Erde und zum

Transport derselben sind gewaltig.

Toxische Stoffe aus dem vergrabenen Müll können in die unterirdischen Wasseradern, die gewöhnlich als Frischwasserquellen dienen, einsickern und diese verschmutzen. Sowohl die Verbrennung an der Erzeu gungsstelle als auch die Beseitigung in einem Verbren nungsofen tragen stark zur Luftverschmutzung durch schädliche Gase und Ruß bei. So ist aus »Wasser, Luft und Betrieb«, 1962, Seite 651, ein Verfahren zur Beseitigung von Müll insbesondere für kleinere Siedlungsräume bekannt Nach diesem Verfahren wird der feste Abfall zerkleinert, das Grobgut direkt und das Feingut, nachdem es ggf. durch Zusatz eines Bindemittels stückig gemacht wurde, dem Vergaser zugeführt. Das Verfahren der Vergasung ist nicht offenbart. Es

jo handelt sich anscheinend um eine vollständige Verbrennung, da das erzeugte Gas ausschließlich zur Energiegewinnung eingesetzt wird.

Weiterhin ist aus der DE-OS 20 44 310 ein Synthesegasverfahren bekannt, wonach feste Brennstoffe, wie

j5 Kohle oder Petrolkoks, in feinteiliger Form in Wasser aufgeschlämmt und ggf. unter Zusatz von flüssigen Kohlenwasserstoffen in flüssiger Phase in die Reaktionszone eingebracht werden. Verfahren zur Herstellung von Sythesegas sind seit mehreren Jahrzehnten

bekannt. Eine Übertragung der Verfahrensweisen einer partiellen Oxydation von festen Kohlenstoffbrennstoffen auf die partielle Oxydation von Müll-Schlamm-Gemischen ist nicht ohne weiteres möglich, wie die Verfahrensunterschiede gegenüber dem Verfahren der j vorliegenden Erfindung aufzeigen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Beseitigen von festem Abfall und/oder Abwasser mit Hilfe eines nur geringe Kosten verursachenden kontinuierlichen Verfahrens, welches gleichzeitig brauchbare

■50 Nebenprodukte liefert.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet ein kontinuierliches Verfahren zur Beseitigung von Abwasserschlamm, Müll, festem Abfall oder Mischungen derselben in einem Suspensionsvergasungssystem ohne Verschmutzung

Vy der Umwelt. Gleichzeitig werden hierbei lohnende Produkte wie Synthesegas und Bodenverbesserer erzeugt.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Beseitigung von Müll und festem Abfall, Abwasser oder

bo Mischungen derselben gemäß dem Patentanspruch.

Abwasser aus der städtischen Kanalisation wird gesiebt und in einen flüssigen Teil und einen eingedickten Schlamm mit einem verbrennbaren Feststoffgehalt von etwa 25 bis 50 Gew.-°/o getrennt.

bi Gereinigtes Wasser wird aus dem flüssigen Teil als Nebenprodukt gewonnen und intern zum Kühlen und zur Dampferzeugung im Verfahren verwendet. Sauberes Überschußwasser kann aus dem System abgezogen

und extern für industrielle Zwecke genutzt werden.

Ein Strom eingedickten Schlammes wird mit einer Flüssigkeit wie Wasser, einem flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoff, einer Dispersion von Kohlenstoffteilchen in Wasser oder in einem flüssigen Kohlenwasser-Stoffbrennstoff, wie sie nachfolgend im Verfahren hergestellt wird, oder Mischungen derselben unter Bildung eines Ausgangsmaterialstromes vermischt Der Ausgangsmaterialstrom wird auf etwa 100 bis 315° C erhitzt um die darin enthaltenen flüchtigen Bestandteile ι ο zu verdampfen und eine Dispersion, enthaltend Abwasserteilchen, Kohlenstoffpartikel, flüssigen und verdampften Kohlenwasserstoffbrennstoff und Dampf, herzustellen. Dia Dispersion wird sodann durch Partialoxydation mit einem sauerstoffreichen Gas in einem packungs- und Strömungshindernisfreien, nicht katalytischen Synthesegasgenerator bei einer autogenen Temperatur von 815 bis 1650⁰C und einem Druck von etwa 1 bis 245 bar unter Bildung von Synthesegas, Heizgas und anderen brauchbaren Nebenprodukten umgesetzt

In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird gemahlener, angereicherter Müll durch Mischen mit eingedicktem Abwasserschlamm verarbeitet Diese Mischung wird sodann mit einer Flüssigkeit, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, unter Bildung eines Ausgangsmaterialstromes mit einem verbrennbaren Feststoffgehalt von etwa 25 bis 60 Gew.-% vermischt Die Ausgangsmaterialmischung wird vorerhitzt, um die flüchtigen, in der Mischung m enthaltenen Bestandteile zu verdampfen und o.ine Dispersion zu bilden. Die Dispersion wird sodann mit sauerstoffreichem Gas im Synthesegasgenerator in der gleichen, vorstehend beschriebenen Weise umgesetzt.

Eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform bezieht sich auf ein kontinuierliches Verfahren zur Beseitigung von Müll und festem Abfallmaterial, gemäß dem das Material zerkleinert und das zerkleinerte Material mit einem ausreichenden Anteil einer Flüssigkeit wie Wasser, einem flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoff, einer Aufschlämmung von Kohlenstoffpartikeln in einem flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoff oder in Wasser, wie sie nachfolgend im Verfahren hergestellt wird, oder Mischungen derselben unter Bildung eines pumpbaren Ausgangsmaterialstromes mit v, einem Feststoffgehalt von etwa 25 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise etwa 30 bis 50 Gew.-%, vermischt wird. Der Ausgangsmaterialstrom wird zur Bildung einer Dispersion, die Müll und feste Abfallteilchen, Kohlenstoffpartikeln, flüssigen und verdampften Kohlenwasserstoffbrennstoff und Dampf enthält, vorerhitzt, und die Dispersion wird durch Partialoxydation mit sauerstoffreichem Gas in der Reaktionszone eines Strömungshindernis- und packungsfreien, nicnt katalytischen Synthesegasgenerators bei einer autogenen Temperatur von 815 bis 1650⁰C und einem Druck von 1 bis 245 bar unter Bildung eines Stromes von Synthesegas, Heizgas und anderen brauchbaren Nebenprodukten umgesetzt.

Im Verfahren werden zuerst große Teile und bo Nichtbrennbares, wie beispielsweise Kies und grober Sand, aus dem Abwasser abgetrennt. Dieses wird dadurch erreicht, daß das Rohabwasser durch ein Sieb strömt, das aus Stangen, die etwa in 1,9 cm Abstand oder mehr voneinander angeordnet sind, besteht. Das Sieb h^r _; hält die großen Teile, welche die Kanäle verstopfen oder die Pumpen zerstören würden, zurück. Grobes, anorganisches Material, d. h. grober Sand, Schlacke, Sand, wird dann in einer Kieskammer ausgebracht Das Überstehende der Kieskammer kann durch Siebe mit öffnungen von etwa 0,6 cm oder weniger strömen. Derartige Siebe können mechanisch in der Weise betrieben werden, daß die Siebrückstände kontinuierlich entfernt und die öffnungen sauber gehalten werden.

Das Abwasser wird sodann in Schlamm und Russe getrennt Dieser Vorgang kann auf jede zur Trennung von Feststoffen und Flüssigkeiten geeignete Weise ausgeführt werden, z. B. durch Schwerkraftabsetzung, Filtration, Zentrifugieren oder durch eine Kombination derselben. Ein bevorzugtes Verfahren besteht in der Eingabe des gesiebten Überstehenden der Kieskammer in einen Hauptsedimentationstank, beispielsweise in einen kontinuierlichen Klärer. Eine Verweilzeit von etwa 1 bis 24 Stunden im Sedimentationstank ist ausreichend zur Bildung eines Schlammes mit einem Feststoff gehalt von 0,5 bis 10 Gew.-%. Der Sedimentationstank kann auch als Vorratstank dienen, um Änderungen in der Abwasserzusammensetzung auszugleichen.

Das flüssige Überstehende aus dem Hauptsedimentationstank wird in geeigneter Weise gereinigt Das gereinigte Wasser kann dann nachfolgend im Verfahren verwendet werden. Der Schlamm wird aus dem Hauptsedimentationstank entfernt und auf einen Feststoffgehalt von etwa 25 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise etwa 35 Gew.-%, mit üblichen Mitteln, d. h. Zentrifugieren oder Vakuumfiltration, eingedickt

Der Strom eingedickten Abwasserschlammes aus dem Schlammkonzentrator wird in einen Mischtank gegeben, in dem er mit einer Flüssigkeit wie H₂O, einem Kohlenwasserstoffbrennstoff, einer Aufschlämmung von Kohlenstoffteilchen in Kohlenwasserstoifbrennstoff oder in Wasser, wobei diese nachfolgend im Verfahren hergestellt wird, oder Mischungen derselben vermischt wird, so daß eine Ausgangsmaterialmischung mit einem Gehalt verbrennbarer Feststoffe von etwa 25—60 Gew.-%, vorzugsweise etwa 30—50 Gew.-%, erzeugt wird.

Das Mischen kann in einem Rohr mit Hilfe eines Mischers erfolgen. Mischtanks mit genügender Kapazität zum Ausgleich jeglicher Schwankung in der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials sind vorgesehen. Der Ausdruck »flüssiger Kohlenwasserstoffbrennstoff«, wie er hier verwendet wird, umfaßt flüssige Kohlenwasserstoffbrennstoffe, wie sie zum Beaufschlagen eines Synthesegasgenerators geeignet sind, wie Butan, Pentan, Hexan, Benzol, Toluol, Benzin, Naphtha, Gasöl, Rückstandsöl, Toprückstände, Heizöl, Rohöl, Kohleteeröl, Schieferöl, Teere und öle, sowie Mischungen derselben. Vorzugsweise weist der flüssige Kohlenwasserstoffbrennstoff eine Dichte von etwa 5—50° API und einen Heizwert von etwa 39 560 kj/kg bis 43 050 kj/kg auf. Gegebenenfalls wird Wärme benötigt, um einige Flüssigkeiten pumpbar zu machen. Der flüssige Kohlenwasserstoffbrennstoff aus einer externen Quelle kann direkt dem Ausgangsmaterialstrom vor seiner Umsetzung zugesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann der flüssige Kohlenwasserstoffbrennstoff ein Bestandteil einer Aufschlämmung von Kohlenstoffteilohen sein, wobei die Aufschlämmung nachfolgend in einer Kohlenstoffwiedergewinnungszone hergestellt wird.

Wasser kann allein oder in Kombination mit flüssigen Kohlenwassserstoffbrennstoffen eingesetzt und der Mischvorrichtung in flüssiger oder in Gasform eingespeist werden. Elei Verwendung von Dampf erleichtert

seine fühlbare Wärme das Mischen. Wahlweise kann dem Ausgangsmaterial Dampf vor, während oder nach dem Mischen des eingedickten Abwasserschlammes mit einem flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoff beigemischt werden. Wird Wasser in Kombination mit einem flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoff verwendet, beträgt das bevorzugte Gewichtsverhältnis etwa 0,2—0,5 Gewichtsteile Wasser pro Teil flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoffs. Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist Wasser Bestandteil der Aufschläm- in mung von Kohlenstoffteilchen in Wasser, wobei diese Aufschlämmung nachfolgend in der Kohlenstoff-Wiedergewinnungszone hergestellt wird.

Der genannte Ausgangsmaterialstrom wird mit Hilfe eines Fördersystems, z. B. Schlammpumpe, oder Förderschnecke, transportiert Der Ausgangsmaterialstrom wird auf 100-315^cC mit Hilfe eines Erhitzers oder Wärmetauschers unter Bildung eines Dispersionsstroms oder Suspensionsstroms mit Abwasserteilchen, Kohlenstoffteilchen, flüssigem und verdampftem Kohlenwasserstoffbrennstoff und Dampf vorgewärmt. Vorzugsweise wird ein Röhrenerhitzer mit Röhren entsprechend größerer Länge im Vergleich zur Querschnittsfläche verwendet Durch Kontrolle von Volumen und Geschwindigkeit des Ausgangsmaterialstroms, um hochturbulente Strömungsbedingungen am Röhrenerhitzer sicherzustellen, können die mitgerissenen Abwasser- und Festabfallteilchen in der Aufschlämmungsmischung weiter zerteilt werden. Es wird bevorzugt, die Geschwindigkeit des Ausgangsmaterialstromes am Eingang des Röhrenerhitzers bei etwa 3-9 m/s zu halten. Vorteilhafterweise kann Hochdruckdampf, welcher in einem Abhitzekessel durch Wärmetausch mit Produktgas hergestellt wird, zur Herstellung der Ausgangsmaterialaufschlämmung und zur Lieferung von Wärme für den Erhitzer des Ausgangsmaterials verwendet werden.

Der Ausgangsmaterialstrom verläßt den Erhitzer und wird in ein Vergasungssystem mit kontinuierlicher Strömung eingeführt Vorzugsweise wird der Ausgangsmaterialstrom in den Kopf eines senkrecht angeordneten, packungs- und Strömungshindernisfreien, nichtkatalytischen, mit einer feuerfesten Auskleidung versehenen Partialoxydation-Synthesegasg enerators eingegeben. Geeignete Synthesegasgeneratoren sind in der US-PS 28 18 326 beschrieben.

Zur Eingabe des Ausgangsmaterialstroms und eines sauerstoffreichen Gasstroms und ggf. auch von zusätzlichem Kohlenwasserstoffbrennstoff und Dampf in den Synthesegasgenerator wird ein Ringbrennertyp, wie er in der US-PS 29 28 460 beschrieben ist, benutzt Durch diese Anordnung werden Sauerstoff, Dampf und suspendierte Feststoffe innig in der Reaktionszone vermischt und wird ein Aufprallen des Sauerstoffstroms auf die Reaktorwand verhütet

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, ist das Auslaßende des Ringbrenneraufbaus in die Reaktionszone des Synthesegasgenerators eingelassen. Das Auslaßende des Ringbrenners enthalt eine Innenleitung, durch welche das Ausgangsmaterial treten kann, und μ diese Innenleitung ist von einer Ringpassage umgeben, durch welche ein Gas reich an freiem Sauerstoff treten kann. Das freien Sauerstoff enthaltende Gas kann entweder Luft, mit Sauerstoff angereichertes Gas (22Mol-% O2 und mehr) oder vorzugsweise im wesentlichen reiner Sauerstoff (95 Mol-% O₂ und mehr) zu oder aus Mischungen von Dampf mit einem der genannten sauerstoffreichen Gase bestehea Nahe der Brennerspitze läuft die Ringpassage nach innen in Gestalt eines Hohlkegels zusammen. Das sauerstoffreiche Gas wird hierdurch beschleunigt und vom Brenner als ein konischer Strom mit hoher Geschwindigkeit mit einem Spitzwinkel von etwa 30° —60° und mit einer Spitze, die etwa 0—15 cm von der Brennerstirnfläche entfernt ist, abgenommen. Wenn der oxidierende Gasstrom mit hoher Geschwindigkeit auf den relativ langsamen Ausgangsmaterialdispersionsstrom trifft, stoßen die festen Abfallteilchen gegeneinander und werden weiter zerkleinert. Die Temperatur des sauerstoffreichen Gases beträgt etwa Umgebungstemperatur bis 538° C, vorzugsweise etwa 93 - 204° C.

Die Austrittsgeschwindigkeit des Ausgangsmaterialdispersionsstroms aus dem Brenner liegt bei 1,5 — 15 m/s, und die des sauerstoffreichen Gasstroms ist größer als 30,5 m/s, vorzugsweise 61 m/s bis Schallgeschwindigkeit, an der Brennerspitze. Der Ausgangsmaterialdispersionsstrom kann auch durch die Ringpassage eintreten, während das sauerstoffreiche Gas die Innenleitung passiert.

Wird ein flüssiger Kohlenwasserstoffbrennstoff, z. B. ein Heizöl externer Herkunft mit einer 5—50° API-Dichte und einem Mindestheizwert von 39 560 kj/kg, zusammen mit dem Abwasserschlamm im Synthesegasgenerator verbrannt, kann der flüssige Kohlenwasserstoffbrennstoff mit dem Abwasser z. B. vor oder hinter dem Röhrenerhitzer, vermischt werden oder es kann eine getrennte Eingabe in die Reaktionszone über einen doppelten Ringbrenner erfolgen. Die relativen, der Reaktionszone zugegebenen Teile Abwasser, Feststoffe, flüssiger und verdampfter Kohlenwasserstoffbrennstoff, H₂O, Kohlenstoffteilchen und sauerstoffreiches Gas werden reguliert, um eine autogene Temperatur in der Gaserzeugungszone im Bereich von 815 bis 1650° C zu gewährleisten und etwa 0,1 bis 10 Gew.-o/o Kohlenstoffteilchen (bezogen auf Kohlenstoff im Ausgangsmaterial), vorzugsweise etwa 0,5 bis 4,0 Gew.-% Kohlenstoffteilchen, zu erzeugen. Die Kohlenstoffteilchen werden von dem die Reaktionszone verlassenden Produktgasstrom mitgerissen zusammen mit den nichtverbrennbaren Feststoffen. Die Wirksamkeit des Verfahrens kann durch Wiedergewinnen der Kohlenstoffteilchen und deren Rückführung in die Reaktionszone als Teil des Ausgangsmaterials gesteigert werden. Das Produktgas enthält trocken:

H₂	25 bis 55 Mol-%
CO	20 bis 40 Mol-%
CO₂	5 bis 35 Mol-%
CH₄	0,06 bis 8 Mol-%
COS-I-H₂S	0,1 bis 2,0 Mol-%

Die Betriebsbedingungen im Gasgenerator sind:

Druck 1-245 bar.

Atomverhältnis freier Sauerstoff zu Kohlenstoff im

Ausgangsmaterial 0,8 -1,4 Atome O₂ pro C-Atom, Gewichtsverhältnis Wasser zu Kohlenstoff im

Ausgangsmaterial 0,2-3,0 Teile H₂O pro Teil

Kohlenstoff und

Verweilzeit von etwa 1 — 10 Sekunden in der

Reaktionszone.

Der heiße Gasstrom aus der Reaktionszone des Synthesegasgenerators passiert eine Gas-Feststoff-

Trennzone, in welcher im wesentlichen alle nichtverbrennbaren Feststoffe, z. B. Metallbestandteile, Schlakke, Asche, aus dem Gasstrom abgetrennt werden. Die nichtverbrennbaren Feststoffe sammeln sich in de· Schlackenkammer an und werden periodisch aus dem ^ri System entfernt. Der Gasstrom passiert dann einen Gaskühler und wird schnell von der Reaktionstemperatur auf etwa 149-37 Γ C abgekühlt. Vorzugsweise wird der Gasstrom durch indirekten Wärmetausch mit Wasser in einem Abhitzekessel abgekühlt. Die mitgeris- ι ο senen Kohlenstoffteilchen können nun aus dem Synthesegasausstrom durch Umsetzen und weiteres Kühlen des den Gaskühler verlassenden Synthesegases mit einer Flüssigkeit, z. B. einem flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoff oder Wasser, in an sich bekannter Weise ausgewaschen werden. Kühlwasser für den indirekten Wärmetausch mit dem heißen Synthesegasausstrom in einem Abhitzekessel und zum Auswaschen vom Synthesegas mitgerissener Feststoffe kann vorzugsweise aus der beschriebenen Wasserreinigungsan- lage erhalten werden. Hochdruckdampf wird im Abhitzekessel mit etwa 45 bis 62 bar erzeugt. Dieser Dampf kann zum Vorwärmen der Ausgangsmaterialdispersion oder für andere Verfahren und industrielle Verwendungen eingesetzt werden, z. B. für Turbokompressoren und turboelektrische Generatoren.

Der heiße Gasstrom aus dem Synthesegasgenerator kann auch von der Reaktionstemperatur durch direktes Quenchen mit Wasser in an sich bekannter Weise herabgekühlt werden. Die nicht brennbaren Feststoffe jo wie Schlacke, Schlamm, Metallbestandteile, Asche, Metallsilicate und andere Feststoffe, welche nicht im Quenchwasser dispergiert sind, fallen auf den Boden des Quenchkessels, von wo sie periodisch durch einen Sperrtrichter abgezogen werden. Dieser Rückstand hat wirtschaftlichen Wert und kann als Bodenverbesserer verwendet werden. Er kann auch in eine Metallwiedergewinnungsanlage gegeben werden. Zusatzdampf, der für jeden nachfolgenen Verfahrensschritt benötigt wird, kann vom ausströmenden Synthesegas während des Quenchens aufgenommen werden.

Das die Kühl- und Waschzone verlassende Synthesegas kann als Ausgang für die Synthese von Kohlenwasserstoffen, sauerstoffhaltigen Verbindungen oder Ammoniak verwendet werden. Die unerwünschten Be- standteile werden entfernt mit üblichen Verfahren und zuverlässig beseitigt

Es ist erwünscht, eine Konzentration der Kohlenstoffteilchen in den Gaskühlungs- und Waschwässern unterhalb etwa 1 Gew.-% aufrechtzuerhalten. Hierdurch ist die Dispersion von Kohlenstoff im Wasser noch genügend flüssig zum leichten Pumpen durch Leitungen und zur weiteren Bearbeitung. Hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ist es wichtig, daß die Kohlenstoffteilchen aus dem Kühl- und Waschwasser entfernt werden, um das sich so ergebende Kühlwasser zurückzufahren und erneut zur Kühlung und zum Waschen weiteren Synthesegases zu verwenden. Diese Abtrennung tritt in der Kohlenstoffwiedergewinnungsanlage ein.

In der^ Kohlenstoffwiedergewinnungsanlage kann jedes übliche Verfahren zur Abtrennung von Klarwasser aus der Kohlenstoffteilchen-Wasser-Aufschl&mmung, enthaltend etwa 0,5—3 Gew.-% Feststoffe, angewendet werden. Beispielsweise kann Naphtha zur Verdrängung des Wassers aus der Kohlenstoff-Wasser-Dispersion verwendet werden. Andere Verfahren beinhalten die Klarwasserabtrennung aus der Dispersion durch Schwerkraftabsetzen, Zentrifugieren und Filtration. In einer anderen Verfahrensausführungsform wird die Kohlenstoffteilchen-Wasser-Dispersion mit einer leichten Kohlenwasserstoffbrennstoff-Flüssigkeit, wie z. B. Naphtha, unter Bildung einer Aufschlämmung von Kohlenstoffteilchen in einer leichten Kohlenwasserstoffbrennstoff-Flüssigkeit und einer geklärten Wasserphase vermischt.

Die geklärte Wasserphase wird dann von der Aufschlämmung in einem Dekanter getrennt und zur Verwendung beim Quenchkühlen und -waschen weiteren Synthesegases aus dem Gasgenerator zurückgeführt. Anschließend wird ein preiswertes Heizöl mit der Aufschlämmung vermischt und diese Mischung in eine Destillationskolonne gegeben. In dieser Kolonne wird die leichte Kohlenwasserstoffbrennstoff-Flüssigkeit abdestilliert und zur Extraktion weiteren Kohlenstoffes aus der genannten Kohlenstoffteilchen-Wasser-Dispersion zurückgeführt. Eine heiße Aufschlämmung von Kohlenstoffteilchen in Heizöl mit etwa 5 bis 20 Gew.-% Kohlenstoff wird am Boden der Destillationskolonne abgezogen, wahlweise mit weiterem Heizöl und mit eingedicktem Abwasserschlamm vermischt, bevor alles in den Brennstoffvorerhitzer des Synthesegasgenerators eingeführt wird.

Die Kohlenstoffteilchen-Wasser-Dispersion andererseits kann in eine Schwerkraftsedimentationsanlage eingeführt werden. Klarwasser wird abgezogen und der Synthesegaskühl- und -waschzone wieder zugeführt, eine eingedickte Aufschlämmung von Kohlenstoff in Wasser mit etwa 1 bis 3 Gew.-% Feststoffe zurückgeführt und mit dem eingedickten Abwasserschlamm vermischt, um das Ausgangsmaterial für den Synthesegasgenerator zu erhalten. Wahlweise kann in diesem Fall ein flüssiger Kohlenwasserstoffbrennstoff der Ausgangsmaterialaufschlämmung vor der Eingabe derselben in den Röhrenerhitzer zugesetzt werden.

In einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung wird Müll oder Müll, vermischt mit dem eingedickten Abwasserschlamm aus dem Schlammkonzentrator als Ausgangsmaterial, durch Partialoxydation mit einem sauerstoffreichen Gas und Dampf in der Reaktionszone eines Strömungshindernisfreien, nicht katalytischen Synthesegasgenerators umgesetzt Die Betriebsbedingungen im Gasgenerator sind im wesentlichen die gleichen wie vorher bei der Umsetzung des eingedickten Abwasserschlammes ohne Müll. Wahlweise kann ein flüssiger Kohlenwasserstoffbrennstoff, wie z.B. ein Heizöl, mit dem Ausgangsmaterial vermischt werden.

Tabelle 1

	Gew.-%
Verschiedenes Papier	25
Zeitungen	14
Tierische und pflanzliche Abfälle	12
Gras und Erde	10
Glas, Keramik, Steine	10
Metallisches	8
Pappe	7
Holz	7
Textilien	3
Kunststoff-Folien	2
Leder, geformter Kunststoff, Gummi	2
Gesamt	100

Tabelle II

Gew.-%

Feuchtigkeit

Kohlenstoff

Sauerstoff

Glas, Keramik, etc.

Metalle

Asche

Wasserstoff

Stickstoff

Schwefel

Gesamt

28.0

25.0

21.1

9.3

7.2

5.5

3.3

0.5

0.1

100.0

Der Ausdruck »angereicherter Müll« bezieht sich auf städtischen Müll, wie Müll und feste Abfälle mit im wesentlichen allem Nichtverbrennbaren, z. B. Metall, Glas und Keramik. Dosen und Flaschen, etc. können zuvor ausgesondert werden. Während der angereicherte Müll ein bevorzugtes Ausgangsmaterial darstellt, ist das Verfahren mit einer typischen Stadtmüllzusammensetzung, siehe Tabelle I und der Analyse in Tabelle II, durchführbar.

Die Zerkleinerung des Mülls und anderen festen Abfalls kann auf übliche Weise durch Zermahlen, Schlitzen und Zerkochen erfolgen.

Der Müll und die festen Abfälle werden auf Partikelgröße von etwa 1,6 mm und kleiner zerkleinert. Die Partikelgröße und der Anteil der Metalle und des anderen Nichtverbrennbaren im Ausgangsmaterial kann mit standardisierten Sieb-, Schwerkraftabsitzkammer- und Magnetabtrennvorrichtungen überwacht werden.

Die Müllteilchen aus eier Zerkleinerungsanlage werden nun in der beschriebenen Mischzone mit eingedicktem Abwasserschlamm aus dem Schlammkonzentrator und mit einem ausreichenden Anteil an H2O, einem flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoff, einer Aufschlämmung von Kohlenstoffteilchen in Wasser oder Mischungen derselben vermischt, so daß eine pumpbare Ausgangsmaterialaufschlämmung mit verbrennbarem Feststoffgehalt von etwa 25 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise etwa 30 bis 5OGew.-°/o, entsteht Sind nichtbrennbare Feststoffe im Ausgangsmaterial vorhanden, sollten sie nicht mehr als etwa 30 Gew-% betragen. So enthält beispielsweise eine geeignete Ausgangsmaterialaufschlämmung, in Gew.-%:

eingedickten

Abwasserschlamm

(mit25-60Gew.-%

Feststoffen) 25-45

angereicherten Müll

(1,6 mm Teilchendurchmesser) 25—45

Rest: flüssigen

Kohlenwasserstoffbrennstoff
(mit etwa 5-50°
API-Dichte, z. B.
1 j° API Heizöl)

Nun erfolgt in Verbindung mit der beschriebenen ersten Ausführungsform, in welcher der Abwasserschlamm beseitigt wird, die Eingabe der Ausgangsmaterialaufschlämmung in einem extern beheizten Röhrenerhitzer mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 — 9 m/s. Die Ausgangsmaterialaufschlämmung wird auf 100 bis 315° C erhitzt unter Bildung eines Dispersionsstromes mit Abwasser- und Müllfeststoffteilchen, Kohlenstoffteilchen, flüssigem und verdampftem Kohlenwasserstoffbrennstoff und Dampf. Dieser Dispersionsstrom wird in den Synthesegasgenerator eingeführt und hier durch Partialoxydation mit einem sauerstoffreichen Gasstrom unter Bildung von Synthesegas umgesetzt. Die Betriebsbedingungen für den Röhrenerhitzer, Brenner und Synthesegasgenerator sind im wesentlichen die gleichen, wie die vorher in Verbindung mit der ersten Ausführungsform genannten. Ebenso sind die Analyse des erzeugten Synthesegases, das Verfahren zur Entfernung der mitgerissenen Kohlenstoff teilchen und die weiteren Schritte zur Reinigung des Synthesegases oder der Umwandlung desselben in Wasserstoff gleich den in Verbindung mit der ersten Ausführungsform genannten Maßnahmen.

Eine weitere Veranschaulichung der Erfindung ergibt sich aus den schematischen Zeichnungen.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Zeichnung 1 erläutert:

Rohabwasser wird durch die Leitung 1 in die Siebund Abtrennanlage 2 geführt. In 2 wird das Rohabwas-

2) ser durch Stangensiebe mit einer Weite von 19 mm und dann in die nicht gezeigte Kiesabsetzkammer geleitet. Das Überstehende der Kiesabsetzkammer strömt durch feine Siebe mit 6,35-mm-öffnungen. Auf diese Weise kann ein vergleichsweise kleiner Anteil größerer

jo Obekte, wie z. B. Stöcke, Knüppel, Pflanzliches und Nichtverbrennbares, wie Kies, Sand und Steine, abgetrennt werden. Periodisch wird das abgetrennte Material vorzugsweise durch die Leitung 3 entfernt und zum Landauffüllen abtransportiert. Wahlweise kann das

j5 beim Sieben zurückgehaltene organische Material zermahlen und mit Müll vermischt werden.

Das Abwasser wird sodann durch die Leitung 4 in den üblichen Hauptsedimentationstank oder Klärer 5 geführt Schlamm wird aus 5 über die Leitungen 6 und 7 abgenommen. Dieser Schlammstrom tritt in den Schlammkonzentrator 8, zusammen mit dem nachfolgend im Verfahren hergestellten Schlammstrom, der aus Leitung 9 kommt Der Schlamm in 8 wird eingedickt
Flüssiges Überstehendes mit etwa 50% der Feststoffe, die zusammen über die Leitung 1 eingegeben worden waren, verlassen den Hauptsedimentationstank S durch die Leitung 10 und werden in der Leitung 11 mit flüssigem Ausstrom, welcher aus dem Schlammkonzentrator 8 durch die Leitung 12 herangeführt wird, vermischt

Wenn es notwendig ist kann der pH-Wert der Flüssigkeit in der Leitung 11 auf etwa 6 oder mehr, vorzugsweise auf etwa 6—9, durch Zugabe einer geeigneten Säure oder Alkali (durch die Leitung 13 eingeführt) eingestellt werden. Die Flüssigkeit in der Leitung 14 wird dann in eine belüftete biochemische Einrichtung 15 gegeben, wo eine biochemische Zersetzung des im Einstrom enthaltenen organischen Materials stattfindet Beispielsweise kann mit dem bekannten Aktivschlammverfahren in der Einrichtung 15 der BSB auf weniger als 20 ppm innerhalb von etwa 2 bis 4 Stunden herabgesetzt werden.

Die behandelte, die belüftete biochemische Einrichtung 15 verlassende Flüssigkeit wird durch die Leitung 17 in den Sedimentationstank oder Klarer 16 gegeben. Wahlweise kann eine geringe Koagulansmenge, z.B. Alaun, durch die Leitung 18 eingegeben werden. Der Schlamm wird aus dem Klärer 16 durch die Leitung 9

abgezogen und in den Schlammkonzentrator 8, wie beschrieben, eingeführt. Klarer Klärerausstrom strömt durch die Leitung 19 in die Filtrationseinheit 20, welche Mehrfachfilterbetten enthält und aus welcher ein verhältnismäßig geringer Feststoffteil durch die Leitung

21 abgezogen wird. Falls notwendig, kann das Wasser erneut mit Alaun behandelt und durch Filtermittel mit einer Partikelgröße von etwa 0,15-1,0 mm druckgefiltert werden. Wahlweise sind die Filter mit einem Polyelektrolyten beschichtet, was zum Ansteigen der Adsorptionskapazität der Filtermitteloberflächen führen kann. Wahlweise kann jeder Festrückstand durch Zugabe zu dem Material in der Mischeinrichtung 22 beseitigt werden.

Bas Klarwasser der Filtraiionseinheit 20 strömt durch die Leitung 23 in die Aktivkohle-Adsorptionseinrichtung 24, wo noch verbliebene Geruchsstoffe, Farbstoffe, Gase und organische Substanzen entfernt werden, indem das Wasser durch Betten mit Aktivkohlekörnern strömt. Wasser verläßt durch die Leitung 25 die Adsorptionseinrichtung 24 und kann ggf. etwa mit Chlor aus der Leitung 26 desinfiziert und gefiltert werden (nicht gezeigt).

Das Wasser tritt in die Entsalzereinrichtung 27 aus der Leitung 28 kommend ein. In der Einrichtung 27 werden Calcium und Magnesium mit bekannten Zeolith- oder Basenaustauschern und mit einem üblichen Mischbett von stark saurem Kationen- und stark basischem Anionenaustauscherharz unerwünschte Anionen und Kationen, z. B. Eisen, Kupfer, S1O2, Mangan, Sulfat, Chlorid, Nitrat und Phosphat, entfernt.

Ein Teil des die Entsalzereinrichtung 27 durch die Leitung 29 verlassenden reinen Wassers kann durch die Leitungen 30, 31 und das Ventil 32 in die Kohlenstoffwiedergewinnungseinrichtung 33 fließen zum Kühlen und Waschen heißen Produktgases und Wiedergewinnen von vom Produktgas mitgerissenen Kohlenstoffteilchen. Ein anderer Wasseranteil kann in den Gaskühler 34 über die Leitungen 29, 35 bis 38 und das Ventil 39 geführt werden und wird in Hochdruckdampf umgewandelt. Falls notwendig, kann das in den Gaskühler 34 eintretende Zusatzwasser zuerst mit üblichen Mitteln entgast und mit einem Entschäumer versetzt werden. Überschüssiges Sauberwasser kann dem System über die Leitungen 40, 41 und das Ventil 42 entnommen werden. Obwohl dieses Wasser trinkbar ist, wird es im wesentlichen für andere Verfahrenserfordernisse eingesetzt.

Eingedickter Schlamm wird in die Mischeinrichtung

22 über die Leitung 43 eingegeben und mit einer Aufschlämmung von Kohlenstoffteilchen in Heizöl, welche nachfolgend im Verfahren in der Wiedergewinnungseinrichtung 33 hergestellt wurde, vermischt Die Heizöl/Kohlenstoffteilchen-Aufschlämmung wird in die Mischeinrichtung 22 durch die Leitung 44, die Pumpe 45, die Leitungen 46, 47 und das Ventil 48 gepumpt Wahlweise kann Zusatzheizöl durch die Leitungen 49, 50 und das Ventil 51 oder Dampf durch die Leitungen 52,53 und das Ventil 54 oder beide mit der angedickten Aufschlämmung in der Mischeinrichtung 22 unter Bildung der Ausgangsmaterialaufschlämmung vermischt werden.

Aus der Leitung 55 wird die aus eingedicktem Abwasserschlamm, Kohlenstoffteilchen und Heizöl bestehende Ausgangsmaterialaufschlämmung mit der Pumpe 56 durch die Leitungen 57 bis 59 und das Ventil 60 gepumpt und in die im Ausgangsmaterialvorerhitzer 62 befindliche Heizschlange 61 gegeben. Die Ausgangsmaterialaufschlämmung wird durch indirekten Wärmeaustausch mit Hochdruckdampf, welcher im Gaskühler 34 erzeugt wurde, erhitzt. Der Dampf verläßt den Gaskühler 34, welcher ein Abhitzekessel sein kann, über ^r> die Leitung 63 und tritt in den Oberkessel 64. Der Dampf strömt dann durch die Leitungen 65, 66 und das Ventil 67 in den Ausgangsmaterialvorerhitzer 62. Dampfkondensat vom Boden des Ausgangsmaterialvorerhitzers 62 wird mit der Pumpe 68 durch die Leitungen 69, 70

in und 38 in den Gaskühler 34 zurückgeführt, zusammen mit Zusatzwasser¹ aus der Leitung 37, wie beschrieben.

Die flüchtigen Bestandteile in der Ausgangsmaterialaufschlämmung werden vorzugsweise in der Heizschlange 61 verdampft, und gleichzeitig können die

η Feststoffteilchen infolge der turbulenten Strömung in der Heizschlange weiter zerkleinert werden. Ein Ausgangsmateria.ldispersionsstrom mit Feststoffen, Heizöl, öldampf und Dampf verläßt den Vorerhitzer 62 durch die Leitungen 74, 75 und strömt beispielsweise durch die Innenleitung 76 des wassergekühlten Ringbrenners 77, der im oberen Ende eines Strömungshindernis- und packungsfreien, nicht katalytischen Synthesegasgenerators 78, wie beschrieben, angeordnet ist. Der Ausgangsniiaterialdispersionsstrom tritt in die

2j Reaktionszone 79 axial am oberen Ende ein, trifft dort auf den Sauerstoffstrom aus der Leitung 80 und den Ring 81 des Brenners 77 und reagiert mit diesem.

Der Synthesegasgenerator 78 ist frei von Einbauten und Katalysator und besteht vorzugsweise aus einem

jo zylindrischen, stählernen Druckkessel 82 mit einer hitzebeständigen Auskleidung 83. Die Partialoxydation des Ausgangsmaterialdispersionsstromes findet in der Reaktionszone 79 statt. Produktgas mit mitgerissenen Kohlenstoffteilchen und Festrückstand, bestehend aus

J5 Asche und anderen nichtverbrennbaren Feststoffteilchen, werden axial am unteren Ende der Reaktionszone 79 entnommen. Das heiße Synthesegas aus der Reaktionszone ]'9 strömt durch Ausgang 84 in den Ansatz 85 und die Übertragungsleitung 86, welche beide mit einer geeigneten hitzebeständigen Auskleidung 87 versehen sind.

Alle unbrennbaren Feststoffe, Schlacke oder im Kohlenwasserstofföl enthaltene Asche werden aus dem unteren Teil der Reaktionszone 79 als Asche oder Schlacke entnommen. Die Feststoffe werden in der Schlackenkammer 88, welche am Ansatz 85 angeordnet ist, gesammelt Alle geschmolzene Asche oder Schlacke, die aus dem Ausgang 84 der Reaktionskammer 79 austritt, fällt direkt in einen, in der Schlackenkammer 88 befindlichen Wasservorrat 89, der ein schnelles Abkühlen der heißen Asche oder Schlacke aus dem Generator bewirkt und körnige Festteilchen formt Wasser wird der Schlackenkammer 88 durch die Leitung 90 zugeführt Das Wasser fließt durch einen Wassermantel 91 in den oberen Teil der Schlackenkammer 88 und wird durch eine Vielzahl von öffnungen 92 in das Innere der Schlackenkammer 88 abgegeben. Der Wassermantel 91 verhindert ein Überhitzen des Teües der Schlackenkammer 88, welcher sich oberhalb des Wasserniveaus des Wasservorrats 89 und unterhalb der hitzebeständigen Auskleidung 87 des Ansatzes 85 befindet Angesammelte Feststoffe können aus der Schlackenkammer 88 durch die Leitungen 93, 94, vom Ventil 95 gesteuert, abgezogen werdea Das Wasserniveau in der Schlakkenkammer 88 wird in geeigneter Weise über das aus 88 durch die Leitungen 96,97 abgeführte Wasser gesteuert, wobei das Ventil 98 in Übereinstimmung mit der Flüssigkeitsniveausteuerung 99 die Steuerung vor-

nimmt Die Teilchen nichtverbrennbaren Feststoffrückstandes können Metallsilikate und andere Reaktionsprodukte, vor allem im Ausgangsmaterial enthaltenes Glas und Metalle, Asche aus dem umgesetzten Heizöl einschließlich Oxide und Sulfide, oder Schwermetallsalze des Vanadiums, des Nickels, des Eisens, des Chromes und des Molybdäns, sein. Dieser Rückstand ist als Bodenverbesserer brauchbar oder kann in eine Metallrückgewinnungszone gegeben werden.

Der heiße Rohsynthesegasausstrom des Gasgenerators 78 strömt durch die Übertragungsleitung 86 zu einem Gaskühler oder Abhitzekessel 34, in welchem der Gasstrom durch indirekten Wärmetausch mit Wasser auf eine Temperatur oberhalb seines Taupunktes, z. B. auf 204-316⁰C, unter Hochdruckdampferzeugung abgekühlt wird, wobei der Hochdruckdampf durch die Leitung 63 in den Oberkessel 64 und dann zum Ausgangsmaterialvorerhitzer 62, wie beschrieben, strömt

Dampf kann dem Oberkessel 64 über die Leitungen 100,101 und das Ventil 102 entnommen werden. Dieser Dampf kann zum Antrieb turboelektrischer Generatoren, Turbokompressoren oder für Zerkleiner-, Schlitz- und Mahlausrüstungen der Zerkleinerungsvorrichtung 111 dienen.

Das gekühlte, den Gaskühler 34 verlassende Rohsynthesegas mit etwa 0,3 Gew.-% mitgerissener Kohlenstoffteilchen strömt durch die Leitung 103 in die Kohlenstoffwiedergewinnungseinrichtung. Die mitgerissenen Festteilchen können aus dem Rohsynthesegas unter Bildung einer Aufschlämmung von Kohlenstoff-

teilchen in Wasser ausgewaschen werden. Zusatzwasser zum Auswaschen kann vorteilhafterweise vom Wasser aus der Leitung 31 erhalten werden. Ein geeigneter flüssiger Kohlenwasserstoff, z. B. Naphtha, wird mit der Kohlenstoffteilchen-Wasser-Dispersion unter Bildung einer Naphtha-Kohlenstoff-Aufschlämmung vermischt Die Aufschlämmung wird vom Wasser in einem Dekanter getrennt Schweres Heizöl wird der Naphtha-Kohlenstoff-Aufschlämmung über die Leitungen 104, 105 und das Ventil 106 zugesetzt In einer fraktionierenden Destillationskolonne wird das Naphtha zur Wiedergewinnung abgetrennt und eine vorerhitzte Aufschlämmung von Kohlenstoffteilchen in Heizöl vom Boden des Fraktionierers in die Mischeinrichtung 22

über die Leitung 44, die Pumpe 45, die Leitungen 46,47 und das Ventil 48, wie beschrieben, gepumpt

Synthesegas verläßt die Kohlenstoffwiedergewinnungseinrichtung 33 aber die Leitung 107. Dieses Gas kann als Heizgas oder in üblichen katalytischen Verfahren zur Synthese organischer Chemikalien verwendet werden, oder das Synthesegas wird weiter behandelt, um H₂ durch die übliche Wassergas-Konvertierung herzustellen. CO₂, H₂S, Ar, COS und andere Verunreinigungen können mittels

2> üblicher Verfahren entfernt werden.

Beispiel

Nachfolgend wird auf die F i g. 2 Bezug genommen. Das zu behandelnde Rohmaterial besteht aus jo 3056 kg/Stunde Müll und festem Abfallmaterial der Stadt Altoona, Pa., und hat folgende Zusammensetzung:

Zusammensetzung

Gew.-% Trocken

Trocken und Aschefrei

Kohlenstoff 34.7

Sauerstoff 47.0 Wasserstoff

Stickstoff

Schwefel

Asche, anderes N chtverbrennbares 10.0 Flüchtiges 50.2

Feuchtigkeit 30.6 Gebundener Kohlenstoff

kJ/kg 13202

Das Rohmaterial aus der Leitung 1 wird in den Zerkleinerer 2 gegeben und das feste Abfallmaterial auf Teilchen mit einer Maximumgröße von etwa 1,6 mm zerkleinert Das Ausgangsmaterial fließt dann durch die Leitung 3 in die Sieb- und Abtrennzone 4, wo 278,2 kg/Stunde Nichtverbrennbares abgetrennt und in eine Materialzurückgewinnungseinrichtung (nicht gezeigt), beispielsweise zur Rückgewinnung wertvoller Metalle, über die Leitung 5 gegeben werden. Die Müllteilchen fließen dann durch die Leitung 6 in die Misch- und Vorratszone 7, wo sie mit 2782 kg/Stunde einer Aufschlämmung von Kohlenstoffteilchen in Heizöl, welche nachfolgend im Verfahren hergestellt wurde und 1,2 Gew.-% Kohlenstoff teilchen in 9° APl Bunkerheizöl enthält, aus der Leitung 8 vermischt werden. Die Aufschlämmung von Kohlenstoffteilchen in Heizöl hat einen Wärmeinhalt vor 41 066 kJ/kg und die folgende Analyse in Gew.-%: b5

49.9

28.6

5.8

1.0

0.3

14.4

72.3

13.3 19202

N₂

Asche

58.3 33.5

6.8

1.1

0.3

84.5

15.5 22208

031

6,2

0,04

H₂

83,80 9,65

Aus der Leitung 9 wird die Mischung von Müll, Kohlenstoffteilchen und öl bei 48,2 bar mit der Pumpe 10 durch die Leitungen U bis 13 in die im Erhitzer 15 befindliche Heizschlange 14 gepumpt Etwa 1102 kg/ Stunde Dampf aus der Leitung 17 bei 316°C und 48,2 bar werden in den Ausgangsmaterialstrom gegeben. Dies entspricht einem Gewichtsverhältnis von Wasser zu Kohlenstoff von 0,6. Die flüchtigen Bestandteile im Ausgangsmaterialstrom werden in der Heizschlange 14 verdampft und die Müllteilchen gleichzeitig infolge der in der Heizschlange herrschenden Turbulenzbedingung weiter zerkleinert Eine Ausgangsmaterialdispersion von Feststoffen in öldampf und Dampf bei etwa 316° C tritt aus der Heizschlange 14 aus und strömt durch den zentralen Durchgang 18 des wassergekühlten Ringbrenners 19, der im oberen Ende eines nicht katalytischen, Strömungshindernisfreien Synthesegasgenerators 20

angeordnet ist Die Ausgangsmaterialdispersion tritt in die Reaktionszone 21 mit einer Geschwindigkeit von etwa 61 m/s ein, wo sie mit Sauerstoff zusammenstößt und reagiert Etwa 2870 NmVStunde im wesentlichen reiner Sauerstoff (99,5 MoL-%) aus der Leitung 22 werden in die Reaktionszone 21 mit 91 m/s über den Ring 23 des Brenners 19 eingegeben. Dies entspricht einem Atomverhältnis von freiem Sauerstoff zu Kohlenstoff von 0,9.

Der Synthesegasgenerator 20 ist frei von Einbauten und Katalysatoren und enthält eine kompakte, strömungshindernisfreie, hitzebeständig ausgekleidete Reaktionszone 21. Partialoxydation der Ausgangsmateriaidispersion tritt in der Reaktionszone bei einer autogenen Temperatur von etwa 1138° C und einem Druck von etwa 41,4 bar ein. Etwa 308 470 NmVTag Produktgas mit 37,2 kg/Stunde mitgerissener Kohlenstoffteilchen und 401 kg/Stunde Festrückstand mit Asche und anderen nicht verbrennbaren Feststoffteilchen treten an einem Ende der Reaktionszone 21 frei aus. Das heiße Synthesegas aus der Reaktionszone 21 wird in einen Quenchkessel 24 und in direkten Kontakt mit auf dem Boden des Quenchkessels vorhandenem Wasser gebracht

Das Rohsynthesegas mit etwa 218° C und 41,4 bar verläßt den Quenchkessel 24 durch die Leitung 25 mit folgender Zusammensetzung, trocken in MoI-%:

CO	51,18
H₂	41,58
CO₂	5,05
Methan	0,79
Argon und Edelgase	0,05
N₂ und Spurenbestandteile	0,31
H₂S	0,98
COS	0,06

Dieses Gas kann weiter in einer üblichen Gaswaschzone (nicht gezeigt) gewaschen werden, um alle zurückgebliebenen feinen Kohlenstoffteilchen zu entfernen. Je nach Endverwendung kann das rohe Synthesegas mit üblichen Verfahren, wie beschrieben, zur Entfernung von CO₂, H₂S, Ar und COS unter ■> Bildung von Hi/CO-Mischungen oder Heizgas weiterbehanadt werden.

Etwa 622 kg/Stunde Festrückstand verlassen über das Sperrtrichterauslaßsystem am Boden des Quenchkessels 24, die Leitungen 26 bis 29, die Ventile 30,31 und

ίο den Kessel 32 die Anlage.

Etwa 36,7 kg/Stunde einer Dispersion von Kohlenstoff teilchen in Wasser mit etwa 1,0 Gew.-% KoIJenstoffteilchen werden vom Quenchkesselboden 24 durch die Leitung 33 abgezogen und in die Kohlenwasserstoff- Wiedergewinnungszone 34 durch die Leitung 35 gegeben, in welcher Naphtha zur Extraktion des Kohlenstoffes aus der Kohlenstoffteilchen/Wasser-Dispersion unter Bildung einr Naphtha/Kohlenstoffteilchen-Dispersion und von Klarwasser verwendet wird.

Abtrennung infolge Schwerkraft wird in einem nicht gezeigten Dekanter vorgenommen. Etwa 3720 kg/Stunde Klarwasser aus dem Dekanter werden durch die Leitung 36 zum Quenchkessel 24 zur Synthesegaskühlung zurückgeführt

Etwa 363 kg/Stunde 9° API Bunkerheizöl werden in die Kohlenstoffwiedergewinnungszone 34 durch die Leitungen 37,38 zur Extraktion der Kohlenstoff teilchen aus der Naphtha-Kohlenstoffteilchen-Dispersion eingeführt unter Bildung einer Aufschlämmung von Kohlen-

JO Stoffteilchen in Heizöl, aus welcher das Naphtha durch Destillation in einem Naphtha-Abtreiber (nicht gezeigt) abgetrennt wird. Das Naphtha wird abdestilliert und wieder verwendet. Mit der Pumpe 39 wird die Aufschlämmung von Kohlenstoffteilchen in Heizöl von

J) den Naphtha-Abtreiberböden mit 2460 kg/Stunde 9° APl Zusatzblinkerheizöl mit einem Heizwert von 41066 kj/kg aus den Leitungen 37, 40 durch die Leitungen 41,42,8 in die Mischzone 7 gepumpt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Erzeugung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff aus festen Brennstoffen, die in Form einer Aufschlämmung in Wasser und ggf. flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoffen eingesetzt werden, in einer füllkörperfreien Reaktionszone durch nicht-katalytische Partialoxydation mit Sauerstoff und Wasserdampf bei einer autogenen Temperatur von 815 bis 1650° C und einem Druck von 1 bis bar mit nachfolgender Kühlung una Reinigung des erhaltenen Produktgases, wobei die abgetrennten Kohlenstoffteilchen in Form einer Aufschlämmung dem Einsatzmaterial wieder zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß

a) fester Abfall auf eine Teilchengröße von etwa 1,6 mm und kleiner zerkleinert oder Abwasser mit festem, ggf. zerkleinertem Abfall durch Entwässerung zu einem eingedickten Schlamm aufbereitet,

b) der zerkleinerte Abfall, der eingedickte Schlamm oder eine Mischung derselben mit Wasser, einem flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoff und/oder einer Aufschlämmung von Kohlenstoffteilchen in flüssigem Kohlenwasserstoffbrennstoff oder in Wasser unter Bildung einer pumpfähigen Aufschlämmung vermischt,

c) diese pumpfähige Aufschlämmung auf eine Temperatur /on 100 bis 315° C erhitzt und das resultierende Stoffgemisch durch die eine öffnung eines Ringbrenners mit einer Geschwindigkeit von 1,5 bis 15 m/s in die Reaktionszone eingegeben und dort mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Gasstrom, der durch die andere öffnung des Brenners mit einer Geschwindigkeit von 30,5 m/s bis Schallgeschwindigkeit in die Reaktionszone strömt, zusammengeführt und

d) in der Reaktionszone bei einem Atomverhältnis von freiem Sauerstoff zu Kohlenstoff von 0,8 bis 1,4:1 und einem Gewichtsverhältnis von Wasser zu Kohlenstoff von 0,2 bis 3,0 innerhalb von etwa 1 bis 10 s umgesetzt wird.