DE2234755A1

DE2234755A1 - Verfahren zur herstellung und wiedergewinnung von chemikalien und brennstoffen aus organische feststoffe enthaltenden abfaellen, insbesondere muell

Info

Publication number: DE2234755A1
Application number: DE2234755A
Authority: DE
Inventors: Donald E Garrett; George M Mallan
Original assignee: Occidental Petroleum Corp
Current assignee: Occidental Petroleum Corp
Priority date: 1972-07-14
Filing date: 1972-07-14
Publication date: 1974-01-24
Also published as: NL7209751A; DE2234755B2; CH552523A; FR2192163A1; FR2192163B1

Description

Verfahren zur Herstellung und Wiedergewinnung von Chemikalien und Brennstoffen aus organische Feststoffe enthaltenden Abfällen, insbesondere Müll.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und Wiedergewinnung von Chemikalien und Brennstoffen aus organische Feststoffe enthaltenden Abfällen, insbesondere Müll.
Die Abfuhr und Vernichtung von industriellen und Haushaltsabfallfeststoffen (üblicherweise Abfall oder Müll usw. genannt und in der folgenden Beschreibung als Müll bezeichnet) wächst zu einem ungeheuren Problem an. Die Kosten dieses öffentlichen Dienstes liegen in den Vereinigten Staaten von Amerika im öffentlichen Haushalt zur Zeit an dritter-Stelle hinter dem Schulwesen und dem Straßenbau. Die Kosten pro Einheit der Müllabfuhr und Vernichtung und die Anzahl der Einheiten Müll.
pro Person steigen von Jahr zu Jahr an. Es wird geschätzt, daß jedes Individuum in den USA vier bis sechs Pfund pro Tag an festen Abfällen erzeugt und daß die Abfallerzeugung der Industrie etwa 5 Pfund an Feststoffabfällen pro Person und pro Tag betragen. Die Kosten der Müllvernichtung variieren zwischen 5 und 33 Dollar pro Tonne Müll. Die bekannten Verfahren der Müllbeseitigung,wie beispielsweise -Müllkippen,werden mit der Zeit unmöglich, während andere Verfahren, wie beispielsweise die Müllverbrennung, ausgesprochen teuer sind und zu Problemen der Luftverschmutzung führen. Weniger teuere und wesentlich wirksamer arbeitende Einrichtungen und Mittel zur Vernichtung von festen Abfallstoffen scheinen ein Gebot zu sein.
Ein zweiter Gesichtspunkt dieses Problemes liegt darin, daß die Welt ihre natürlichen Vorräte mit ständig steigender Geschwindigkeit verbraucht. Bei dem normalen Zyklus der Verwendung von Materialien werden Rohmaterialien gesammelt, in zweckdienliche Produkte verarbeitet, durch die Konsumenten verschiedene Zeitspannen lang benutzt und anschließend einem kaum wieder nutzbaren Odland zugeordnet, nämlich der städtischen Müllkippe.
Aufgrund dieser Probleme sind verschiedene Vorschläge gemacht worden, um wertvolle Bestandteile aus Feststoffabfällen wiederzugewinneh. Beispielsweise kaufen Aluminiumhersteller und Glashersteller gebrauchte Blechbüchsen und Flaschen zur Wiederverarbeitung. Es sind Studien auf dem Ingenieurwesen und Entwürfe von Anlagen in Vorbereitung, um das grundsätzliche Konzept der Verwendung der durch die Müllverbrennung erzeugter Hitze zum Betreiben von Elektrizitätserzeugungsanlagen und Entsalzungsanlagen vorwärtszutreiben.
Die Wiedergewinnung von Metallwerten und Mengen aus Abfallfeststoffen ist auf diesem Gebiet der Technik seit langer Zeitbekannt und bildet einen integrierten Teil der Stahlherstellungsindustrie.
Die Technik muß jedoch nunmehr Verfahren entwickeln, um sowohl die metallischen als auch die nicht metallischen Anteile von Abfallfeststoffen als Rohmaterialien zu verwenden, da diese einen großen Anteil- der Abfallfeststoffe bilden. Die einfache-Verbrennung des organischen Teiles der Abfallfeststoffe zur Erzeugung nutzbarer Wärme stellt aus vielen Gründen nicht die richtige Lösung dar. Die während der Verbrennung erzeugten Abgase enthalten nämlich Stoffe, welche die Luft verschmutzen, so wie beispielsweise S02, N°x CO und Asche. Diese Gifte und Verunreinigungen müssen aufgefangen oder verringert werden, was ausgesprochen teure Anlagen wie beispielsweise elektrostatische Abscheider, Waschanlagen usw. bedingt, um die Luft verschmutzung zu vermeiden. Hinzu kommt; daß organische Abfallfeststoffe einen schlechten Brennstoff darstellen und sehr hohle Verbrennungstemperaturen benötigen. Gebraucht wird ein wirksames wirtschaftliches Verfahren zur Handhabung der üblichen Abfallfeststoffe, wie sie durch die Gesellschaft erzeugt werden, mittels dessen die Mengen an Chemikalien und Brennstoffen sowohl aus den anorganischen als auch organischen Anteilen der Abfallfeststoffe wiedergewonnen werden können, während das Volumen der gasförmigen Ausflüsse, die behandelt werden müssen, um die Luftverschmutzung während der Bearbeitung zu vermeiden, erheblich verringert wird.
Zur Zeit wird eine erhebliche Menge verworfener Rohmaterialien durch viele Firmen im Kreislauf der Wirtschaft zurückgeführt, die auf dem Gebiet der Sekundärmaterialienindustrie Amerikas tätig sind. Große Mengen an Metall, eine merkliche Papiermenge und ein Teil des Glases wird gesammelt, verbessert und wieder verwendet. Mit Ausnahme von Zinn-und Aluminiumbüchsen in weit gestreuten Gebieten der Nation wird jedoch lediglich ein geringer Anteil der wiederverwendbaren Quellen in den USA zurückgewonnen, nachdem sie in den Strom der öffentlichen Müllsammlung aufgenommen sind. Eine typische Aufgliederung von Stadtmüll ist in der folgenden Tabelle 1 zusammengefadt, und das schwierige Problem bestand bisher darin, wie die ungeheure Menge von verschmutzten und v9rdorbe-nen Materiaaus dieser heterogenen Masse zu trennen ist, und die potentiellen Werte, die in dieser Tabelle gezeigt sind, wiedergewonnen werden können.
Tabelle 1 Wiedergewinnbare Materialien im Stadtmüll Rohmaterial Zusammensetzung Geschätzter Wirkungs-(Gew.-%) der Wiedergewinnung (%) Gruppe 1 Magnetische Metalle 6 - 8 95 Nicht-magnetische Metalle 1 - 2 95 Glas 6 -1D 80 Schmutz und Schutt 2 - 4 D Subtotal Gruppe 2 Papierprodukte 48 - 55 50 Gruppe 3 Nicht wiedergewonnenes Papier und andere organische Stoffe v 55 100 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mittels dessen die oben angeführten Probleme überwunden werden.
Somit ist nach einem Gesichtspunkt der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung und Wiedergewinnung von Chemikalien und Brennstoffen aus organische Feststoffe enthaltenden Abfällen, insbesondere Müll, geschaffen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß teilchenförmige Abfallstoffe, die weniger als 10 % anorganische Bestandteile enthalten und hei,3e teilchenförmige Tier- oder Knochenkohle mit einem zu dem Abfallmaterial inerten trägergas zusammengebracht werden, um dadurch einen turbulenten Gasstrom zu bilden, daß der Gasstrom für eine bestimmte Verweilzeit in eine Pyrolysezone geleitet wird, so daß das Abfallmaterial erhitzt wird, um organische chemische Stoffe und Brennstoffe zu bilden, wobei die heiße teilchenförmige Tier- oder Knochenkohle eine derartige Temperatur aufweist, daß die Tier- oder Knochenkohle in der Pyrolyse-zone das Abfallmaterial in dem Gas strom auf eine Temperatur in dem Bereich zwischen 15 und 1400°C erhitzt und daß die gewonnenen organischen Chemikalien und Brennstoffe aus der Pyrolysezone abgeführt werden. Vorzugsweise werden die abge-fahrten organischen Chemikalien und Brennstoffe schnell auf eine Temperatur unter der Pyrolysetemperatur abgekühlt, so daß die thermische Zersetzung und Degradation der organischen Chemikalien und der Brennstoffe möglichst klein gehalten wird.
Durch den richtigen Betrieb wandelt das Verfahren den unbrauchbaren organischen Anteil der Abfallmaterialien in sauberbrennende Heizbrennstoffe mit niedrigem Schwefelgehalt um. Rehr als 1,6 Hektoliter eines flüssigen Heizbrennstoffes guter Qualität kann pro Tonne nassen Stadtmulls im Anlieferungazustand erzielt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Erhitzen von teilchenförmigen, beispielsweise zerrissenen organischen Abfallmaterialien in Abwesenheit von Luft unter Verwendung eines neuen Wärmetauschersystemes. Versuche im LabormaßstaD und auf Versuchsanlagen haben zu Ausbeuten an organischen Chemikalien und flüssigen Brennstoffen von mehr als 40 Gew.-% geführt, die aus im Ofen getrockneten,an anorganischen Stoffen freien Einsatzmaterialien, erzielt wurden. Der flüssige Brennstoff weist einen durchschnittlichen Heizwert-von ungefähr 6 73 kcal/kg auf und kann als Ersatz für ein Nr. 6-Heizöl mit niedrigem Schwefelgehalt verwendet werden.
Die Pyrolyse organischer Abfallstoffe erzeugt weiterhin Tier- oder Knochenkohle, Gase und eine Wasserfraktion. Die Verteilung dieser Produkte stellt den wichtigsten wirtschaftlichen Faktor im Bezug auf kommerzielle Pyrolyseanlagen dar.
Die meisten nach dem Stand der Technik bekannten Anlagen erzeugen vergleichsweise wenig organische Flüssigkeiten, falls nicht eine Hochdruckhydrierung verwendet wird. Ein Beispiel der Verteilung und Analyse der Produkte, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielbar sind, sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengefaßt Tabelle 2 Produkte der Pyrolyse Tier- oder Knochenkohle, 35 Gew.-%, Heizwert 5 300 kcal/kg 48,8 Gew.-% Kohlenstoff 3,9 " Wasserstoff 1,1 " Stickstoff 0,3 " Schwefel 31,8 " Asche 3,2 " Chlor 12,7 " Sauerstoff (Differenz) Ölfraktion, 40 Gew.-%; Heizwert 6 700 kcal/kg 63, Gew.-% Kohlenstoff 8,3 " Wasserstoff 1,0 Stickstoff 0,2 " Schwefel 0,4 " Asche 5,3 " Chlor 2D,3 " Sauerstoff (Differenz) Gasfraktion, 13 Gew.-%; Heizwert 53,4 kcal/m3 0,1 Mol-% Wasser 42,0 " Kohlenmonoxyd 27,;D Mol-% Kohlendioxyd 10,5 Wasserstoff < 0,1 " Methylchlorid 5,9 " Methan 4,5 " Äthan 8,9 " C3 bis C7 Kohlenwassegstoffe Wasserfraktion, 15 Gew.-% Enthält: Acetaldehyd Methanol Aceton Methylfurfural Ameisensäure Phenol Furfural etc.
Neben der 40 gew.-%-igen Ausbeute an organischen flüssigen Brennstoffen, der bei einem typischen Lauf erzielt wird, werden gleichzeitig ungefähr 35 % Tier- oder Knochenkohle, 13 % Gase und 15 % Wasser erzeugt. Die Gase und ein Teil der Tier- oder Knochenkohle werden als Wärmequelle zur Durchführung der Verfahrens verwendet, und die organische Flüssigkeit und die verbleibende Tier- oder Knochenkohle kann als Brennstoff oder Rohchemikalie verkauft werden.
Das Pyrolyseverfahren ist, was die Einsatzmaterialien etrifft, flexibel. Bisher wurden die folgenden Abfallprodukte in brauchbare chemische und Brennstofflüssigkeiten und Tier-oder Knochenkohlen umgewandelt: Baumrinde, Reisachalen, Abfallstoffe aus der Tierfütterung und zerkleinerte Automobilreifen. Im Falle der Automobilreifen kann die erzeugte Tier-oder Knochenkohle wieder bei der Herstellung von neuen Reifen als ein Ersatz für Ruß verwendet werden. Die Versuche zeigen, daß der Elastizitätsmodul und die Zugfestigkeit von Gummi, der mit dieser Tier- oder Knochenkohle hergestellt ist, etwR 75 bis 85 % der Wertes dieser Eigenschaften erreicht, wie sie vorhanden sind, wenn Gummi mit dem allgemeinen und üblicherweise verwendeten Ruß hergestellt wird.
Bei einer bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt die Verweilzeit der Abfallmaterialien und der heißen Tier- oder Knochenkohle in der Pyrolysezone in dem Bereich zwischen 0,J5 und nicht mehr als 19 Sekunden und die in diese Zone- in dem Gasstrom eingeführten Abfallmaterialien weisen eine Teilchengröße auf, die nicht größer ist als ungefähr 2,5 cm.
Bei dem Verfahren werden die organischen chemischen Feststoffmengen in dem Abfallmaterial mittels Wärme verflüchtigt und thermisch zersetzt, in organische chemische Stoffe umgewandelt, welche von den organischen Feststoffen in der Dampfphase abgezogen und sehr schnell entfernt werden, um die thermische Zersetzung dieser Stoffe zu minimieren. Die organischen Chemikalien und Brennstoffe, die aus der Pyrolysezone austreten, können mittels der üblichen Klassiersysteme leicht von dem anorganischen Anteil der pyrolysierten Abfallfeststoffe getrennt werden. Das Verfahren kann mit besonderem Vorteil verwendet werden, um Chemikalien von festen Abfallstoffen zu trennen, die in ihrer Natur im wesentlichen organisch sind.
Der Ausfluß organischer' Chemikalien aus der Pyrolysezone enthält ein Rohmaterial, welches für eine Weiterverarbeitun; geeignet ist, wie dies im -folgenden noch genauer beschrieben wird. D.h., die flüchtigen organischen Stoffe, welche wertvolle Rohmaterialien darstellen, können von den anderen Erzeugnissen der Pyrolysezone und von dem Trägergas getrennt und weiterbehandelt werden, um brauchbare Produkte herzustellen.
Metallische Stoffe in den zersetzten anorganischen Feststoffen können aus diesen mittels der üblichen Behandlung gewonnen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren befaßt sich insbesondere mit den üblichen festen Abfallstoffen, die orgarlische stoffe enthalten, wie sie in unserer Gesellschaft erzeugt werden. Der Stadtmüll kann die verschiedenartigsten Bestandteile enthalten, beispielsweise Glas, Metall, Wasser, organische Plwodukte wie Papier, Automobilreifen, Plastikmaterialiell ve-ge tal'ile ulld tierische Materialien usw. Die Industrieabfallstoffe schließen Gummi, Plastikmaterialien, landwirtschaftlichen Düngerabfall, Holzabfall, Abfall bei der Dosenherstellung usw. ein. Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Umwandlung und/oder Verflüchtigung des organib hen Materials in derartigen Feststoffabfällen in verwendbare organische Chemikalien und Brennstoffe, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe, oxydierte Kohlenwasserstoffe und ähnliche. Obwohl mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens die üblichen Abfallfeststoffe ohne vorherige Trennung der organischen Stoffe behandelt werden können, werden vorzugsweise die größere Menge anorganischer Materialien zunächst von den Abfallfeststoffen getrennt, und lediglich der Teil der Abfallfeststoffe, welcher im wesentlichen aus organischen (kohlenstoffhaltigen) Materialien oder Stoffen besteht, wird mittels des Verfahrens behandelt. Der Grad der Trennung von organischen Stoffen aus den ursprünglichen Abfallfeststoffen ist variabel, da die gesamte Trennung unwirtschaftliche Kostenfaktoren für das Gesamtverfahren darstellen kann.
Feste Abfallstoffe können unter Verwendung der konventionellen Abtrennanlagen und Verfahren getrennt werden. Die Anwesenheit von Wasser in den organischen Abfallstoffen wird vorzugsweise bei einem niedrigen Wert (zwischen ungefähr 0 bis 5 °ß) gehalten, da die Anwesenheit von Wasser eine wäßrige Fraktion bei den in dem Verfahren gewonnenen flüchtigen Stoffen schafft und eine zusätzliche Wärmebelastung darstellt.
Die wäßrige Phase enthält organische -Lösungsmittel wie Alkohole, Ketone, Aldehyde und Säuren, welche ein zusätzliches Problem der Abtrennung zur Wiedergewinnung darstellen. Große Wassermengen können von den Abfallfeststoffen leicht mittels üblicher Einrichtungen und Mittel entfernt werden, wie beispielsweise~Erwärmen in einem Vortrocknungsverfahren.
Die Feststoffe des Abfallmaterials, getrennt oder nicht getrennt, werden in Teilchenform zerkleinert, wobei die maximale Abmessung der Teilchen vorzugsweise nicht größer als 2,5 cm ist, und bei bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens weisen die zerkleinerten Abfallfeststoffe eine maximale Abmessung von 6,35 mm oder weniger auf. Durch, den Ausdruck "maximale Abmessung" ist die größte Abmessung bezeichnet, d.h.
entweder Länge oder Breite oder Dicke, die das einzelne Teilchen aufweist, wobei dieser Wert diese Obergrenze nicht überschreiten sollte. Die Einzelteilchen können kleinere Abmessungen aufweisen und können aus Stücken bestehen, die im wesentlichen drei Dimensionen aufweisen, oder können aus Stücken aus Papier, Plastikfolie, Pflanzenblättern und dergleichen bestehen, die im wesentlicn n zwei Dimensionen aufweisen, und/oder sie können aus Materialstreifen, beispielsweise organischen Fasern bestehe, die im wesentlichen eine Dimension aufweisen.
De Größe und Form der Teilchen wie auch deren Dichte beeinflußt den Druckabfall in dem System und die Wärmeübertragung auf die Teilchen, wodurch eine Anpassung der Verweilzeit in der Pyrolysezone erforderlich ist, um zu gewährleisten, daß die Teilchen aus organischen Stoffen auf die angestrebte Reaktionstemperatur in der Zone erhitzt werden. Aus diesen Gründen und um zu vermeiden, daß ständig eine Anpassung der Verfahrensbedingungen vorgenommen werden muß, werden die festen Abfallstoffe vorzugsweise zerkleinert und miteinander vermischt, um dadurch eine im wesentlichen gleichmäßige Mixtur herzustellen.
Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt das Erhitzen der organischen Abfallfeststoffe auf eine Temperatur in dem ungefähren Bereich zwischen 153 bis 1403°C, vorzugsweise zwischen ungefähr 315 bis ungefähr 5650C (wobei ein besonders bevorzugter Bereich zwischen ungefähr 425 bis ungefähr 51000 liegt) dar, während die Abfallfeststoffe in einem turbulenten Gasstrom mitgerissen sind, der aus einem Trägergas, festem Abfallmaterial und heißer teilchenförmiger Tier- oder Knochenkohle besteht. Die Wahl einer speziellen Temperatur hängt jedoch von den speziellen organischen Abfallfeststoffen ab, die verwendet werden, und von der Verweilzeit der Abfallfeststoffe In der Pyrolysezone. Der gasförmige Strom befindet sich in einer Pyrolysezone für eine Zeitspanne, die im, allgemeinen weniger als 10 Sekunden beträgt, vorzugsweise ungefähr 0,1 bis ungefähr 3,6 Sekunden. Im allgemeinen wurde gefunden, daß organische Feststoffabfälle aus städtischen Müllquellen in vorteilhafter Weise mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens behandelt werden können, indem die organischen Abfällfeststoffe auf eine Temperatur im Bereich zwischen ungefähr 4250 bis unge-fähr 540°C in der Pyrolysezone erhitzt werden, wobei die Verweilzeit.zwischen 0,1 und 2 Sekunden liegt. Wenn das Verfahren derartig geführt wird, daß die organischen Fest stoffe auf eine Temperatur von ungefähr 48500 in der Pyrolysezone erhitzt werden, wird eine Verweilzeit von ungefähr 3,3 bis ungefähr l,3 Sekunden bevorzugt. Wenn Abfälle verwendet werden, die mindestens 70 f/o zelluloseartige Materialien enthalten, wird vorzugsweise eine Temperatur zwischen ungefähr 4-25 und ungefähr 45500 bei einer Verweilzeit von ungefähr einer Sekunde oder weniger verwendet. Wenn aus Automobilreifenteilchen bestehende Abfälle behandelt werden, können niedrigere Temperaturen, beispielsweise zwischen ungefähr 150 und ungefähr 2630C zur Anwendung gelangen. Die Beziehung -zwischen der Temperatur und Verweilzeit kann variiert werden, um die Ausbeuten an flüssigen organischen Chemikalien und Brennstoffen zu optimieren. Fall die Temperatur und/oder die Verweilzeiten zu niedrig sind, ist die Verdampfung und Pyrolyse der organischen Feststoffe des Abfallmaterials unvollständig.
Wenn die Temperatur unu,oder die Verweilzeiten zu groß sind, werden die Pyrolyseprodukte degradiert und ergeben niedrige Ausbeuten an flüssigen Chemikalien und Brennstoffen.
Durch den Ausdruck "turbulenter Strom" ist ein durch eine Pyrolysezone fließender Gasstrom bezeichnet, beispielsweise ein rohrförmiges Reaktionsgefäß, wobei der Strom in seiner Natur turbulent ist, d.h. eine Reynolds'sche Zahl von größer als 2 000 und vorzugsweise ungefähr 2 500 aufweist.
Beim Betrieb ist lediglich ein niedriges Verhältnis von ungefähr ),2 bis ungefähr 2,'D Pfund gemischter Gase pro Pfund fester Abfälle erforderlich, um eine Reynolds'sche Zahl von 2 S oder größer zu erreichen, wenn die Pyrolysekammer einen Durchmesser von 76 mm oder mehr aufweist. Beispielsweise bei einer Kammer mit 254 mm Durchmesser sind lediglich 3,7 Pfund Gas pro Pfund Feststoffe erforderlich-, um eine turbulente Strömung in der Kammer auCrechtzuerhalten. Eine laminare Strömung in der Pyrolysezone muß vermieden werden, da ein derartiges Strömungasystem die Neigung zeigt, erheblich die Produktivität und Geschwindigkeit der Wärmeübertragung innerhalb der Pyrolysezone zu begrenzen. In der normalen Praxis nach der vorliegenden Erfindung werden das Trägergas, die heiße Tier- oder Knochenkohle und die festen Abfallstoffe in ein Ende eines Pyrolysegefäßes eingeführt und schnell miteinander vermischt und auf dynamischem Wege miteinander in Berührung gebracht, während sie durch das Gefäß geblasen werden, um zu ermöglichen, daß die erforderliche Wärmeübertragung stattfindet.
Die zur thermischen Zersetzung der organischen Stoffe und zum Entfernen der flüchtigen organischen Chemikalien erforderliche Wärme kann teilweise oder ganz durch die fühlbare Wärme der heißen Tierkohleteilchen geliefert werden, jedoch wird vorzugsweise im wesentlichen die gesamte Wärmemenge durch die heiße Tierkohle geliefert. Von ungefähr 2 Pfund bis ungefähr 1' Pfund heißer Tierkohle wird vorzugsweise pro Pfund fester Abfallstoffe verwendet. Die Verwendung heißer Tierkohle als Wärmequelle in der Pyr-olysezone hat viele Vorteile. Aufgrund ihrer Wärmekapazität und Dichte ist ein wesentlich geringeres Volumen an Tierkohle erforderlich, um die festen Abfallstoffe zu erhitzen, als dies der Fall wäre, wenn lediglich das heiße Trägergas verwendet würde. Die heiße Tierkohle kommt in innige Berührung mit den festen Abfallstoffen in dem turbulenten gasförmigen Strom und erzeugt somit eine ärmeübertragung hohen Wirkungsgrades.
Die Wahl eines optimalen Gewichtsverhältnisses zwischen Tierkohle und Abfall stoffen hängt selbstverstä:dlich von dei in dem System erforderlichen Wärmeübertragung ab. Da ein Teil der Wärme der Pyrolyse durch das Trägergas zugeführt werden kann, kann die Temperatur, die Strömungsmenge und die Verweilzeit in dem Reaktor mittels der allgemein bekannten Verfahren für das jeweils spezielle System berechnet werden.
Die Wärmeenergie kann- der Pyrolysezone weiterhin mittels indirekter Mittel wie beispielsweise elektrische Heizung durch die Zonenwandung zugeführt werden.
Die Trägergase, die sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als zweckdienlich herausgestellt haben, um die thermische Eluierung der Abfallfeststoffteilchen durchzuführen, sind diejenigen, die mit der Tierkohle, mit den organischen Stoffen und mit den organischen Chemikalien, die während der Pyrolyse gebildet werden, nicht reagieren. Der Trägergasstrom sollte im wesentlichen frei von Bunt und Sauerstoff sein, wobei der Gasstrom vorzugsweise weniger als 4 % Sauerstoff, im Idealfall weniger als 1 % Sauerstoff enthält. Die Sauerstoffmenge wird möglichst gering gehalten, um die Oxydation organischer Stoffe einschließlich der flüssigen gewonnenen Chemikalien und Brennstoffe so klein wie möglich zu halten. Beispiele von Gasen, die zur Verwendung als Trägergas geeignet sind, sind Stickstoff, Argon, CH4, H2, Kohlenmonoxyd, Rauchgase, Kohlendioxyd und irgendwelche andere Gase, die nicht in nachteiliger Weise mit dem organischen Anteil der Stoffe in dem System reagieren oder diese oxydieren. Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird das Trägergas im Umlauf wieder in die Pyrolysezone zurückgeführt, nachdem aus dieser die organischen Chemikalien entfernt wurden.
Der Ausfluß oder die Abgase aus der Pyrolysezone bestehen aus Tierkohle, verdampften organischen Brennstoffen und Chemikalien, Generatorgas und Trägergas. Bei einer bevorzugten praktischen Betriebsart werden die verdampften organischen Brennstoffe und Chemikalien anschließend auf eine Temperatur unterhalb der Pyrolysetemperatur abgekühlt, um die Degradation der chemischen organischen Stoffe zu minimieren. Die aus Tierkohle bestehenden Feststoffe können leicht durch irgendwelche üblichen Feststoff/Gasseparatoren, wie beispielsweise Zyklonabscheider oder dergleichen, abgetrennt werden. Die verdampften organischen Chemikalien und das Trägergas können voneinander mittels üblicher Trenn- und Wiedergewinnungsmittel getrennt und wiedergewonnen werden.
Wenn die Abfallfeststoffe,die durch die Pyrolysezone geleitet wurden, anorganische Stoffe, wie beispielsweise Metall und Glas, enthalten, erscheinen deren Teilchen vermischt mit der durch den organischen Anteil der Abfallfeststoffe erzeugten Tier- oder Knochenkohle in dem Ausfluß der Pyrolysezone, jedoch können die organischen und anorganischen Feststoffe leicht mittels der üblichen Luftklassierungssysteme voneinander getrennt werden. Tatsächlich vergrößert die Pyrolyse der organischen Fest stoffe den Dichteunterschied zwischen derartigen Feststoffen und den anorganischen Feststoffen, wodurch tatsächlich deren Trennung in dem Ausfluß aus der Pyrolysezone erleichtert wird. Tierkohlen- oder Knochenkohlenfeststoffe, die sowohl anorganische und organische Feststoffe enthalten, können im Umlauf erneut durch die Pyrolysezone geleitet wesen, um die erforderliche Wärmemenge zu liefern, ohne vorher getrennt zu werden. Wenn die aus der Pyrolysezone ausfließenden Feststoffe jedoch getrennt werden, kann der Wärmeinhalt der anorganischen Feststoffe in einer Weise wiedergewonnen werden, um die Wärme für die Pyrolysezone zu liefern, damit der Wirkungsgrad und die Wirtschaftlichkeit des Systemes vergrößert wird. Beispielsweise kann die in den anorganischen Feststoffen enthaltene Wärme verwendet werden, um die im Umlauf gehaltenen Gase zu erhitzen. Alternativ dazukönnen die anorganischen Feststoffe von der Tier- oder Knochenkohle mittels konventioneller Mittel getrennt werden, falls dies gewünscht ist. Dem Fachmann auf dem Gebiet ist es jedoch offensichtlich, daß heiße anorganische Feststoffe, die aus dem Ausfluß der Pyrolysezone gewonnen werden, für eine Weiterverarbeitung mittels üblicher Verfahren in ausgezeichneter Form und Zustand vorliegen, um die metallischen oder anorganischen chemischen Bestandteile aus diesen zu gewinnen. Dieser Faktor verbessert nochmals die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.
Die durch die Pyrolyse der Abfallfeststoffe erzeugten Erzeugergase enthalten im allgemeinen kondeqsierbare Kohlenwasserstoffe, die einfach durch Kondensation wiedergewonnen werden können, und nicht kondensierbare Gase, wie beispielsweise Kohlendioxyd, Kohlenmonoxyd, Wasserstoff und Methan und andere Kohlenwasserstoffgase, welche nicht mittels der üblichen Kondensation gewonnen werden können. Die Erzeugergase enthalten weiterhin unerwünschte gasförmige Produkte, wie beispielsweise RH3, HCl, H2S und Wasser, welche aus dem Erzeugergasstrom mittels üblicher Sinrichtungen, wie beispielsweise Kühlen und chemischer Waschanlagen, entfernt werden sollten.
Nachdem die kondensierbaren organischen Chemikalien und die unerwünschten gasförmigen Produkte aus den Erzeugergasen entfernt wurden, können die resultierenden Gase verwendet werden, \:Un die Wärme für das Verfahren zu liefern und als Trägergas für die Pyrolyse weiterer Abfallstoffe im Umlauf zurückgefahrt werden.
Anfänglich wird der Prozeß unter Verwendung heißer Knochenkohle aus anderen Quellen anlaufen gelassen, jedoch nachdem Abfallfeststoffe in dem Verfahren pyrolysiert wurden, wird durch die Pyrolyse mehr -als genug heiße Tierkohle erzeugt, um das Verfahren abgeschlossen und unabhängig von einer äußeren Quelle heißer Tierkohle zu machen. Überschüssige Tier oder Knochenkohle kann leicht verwendet werden, um in weiterer Behandlung zur Herstellung neuer Materialien verarbeitet zu werden, wodurch die Gesamtwirtschaftlichkeit des Verfahrens verbessert wird, wie beispielsweise als Brennstoff zur Verwendung in einer Energieerzeugungsanlage oder als Rohmaterialquelle für die chemische Industrie. Die überschüssige Tier-oder Knochenkohle kann beispielsweise mittels üblicher Einrichtungen zur Verwendung wie Koks brikettiert werden.
Die überschüssige durch das Verfahren erzeugte Tier- oder Knochenkohle kann gleichfalls, falls gewünscht, durch Erhitzen auf Temperaturen zwischen 650C und 98000 oder höher entgast werden, um ein wasserstoffreiclies Gas-abzugeben, welches als hochwertiger Brennstoff verkauft werden kann. Das Gas kann noch in reinen Wasserstoff umgewandelt oder verbessert werden oder zur Wasserstoffbehandlung der schwereren verdampften Chemikalien verwendet werden, die durch das Verfahren erzeugt wurden.
Die Tier- oder Knochenkohle-Entgasung kann durch direkte oder indirekte Erhitzung erfolgen. Bei der direkten Erwärmung wird die Knochenkohle in Berührung mit einer ausreichenden Sauerstoffmenge von einer zweckdienlichen Quelle,wie beispielsweise Luft, gebracht, um den Gasstrom durch gesteuerte Verbrennung auf die angestrebte Entgasungstemperatur zu bringen.
Dies kann in einem Transportreaktor ähnlich dem Pyrolysereaktor oder in einem Wirbelbettreaktor erfolgen.
Vorzugsweise jedoch wird die Tier- oder Knochenkohle durch indirektes Erwärmen entgast, um einen Gasstrom zu ergeben, der mehr als 7-D oder mehr Volumen-% an Wasserstoff enthält. Dies kann in einem Reaktor erfolgen, der ähnlich einem rohrförmigen Wärmetauscher ist, in welchem die Tier- oder Pflanzenkohle durch die Rohre in einer dichten oder verdünnten Phase hindurchgeblasen wird, wobei ein Brennstoff mit Luft oder einer anderen zweckdienlichen Sauerstoffquelle in benachbarten Rohren verbrennt wird, um die zur Entgasung erforderliche Wärme zu liefern. Alternativ dazu kann das gleiche Ergebnis durch Verbrennung eines Brennstoffes in Rohren erzielt werden, die in einem Wirbelbett aus Tier- oder Knochenkohle angeordnet sind.
Nach Abtrennen der verbleibenden festen, entgasten Tier- oder Knochenkohle von den freigesetzten Gasen wird die Tier- oder Knochenkohle abgekühlt, um letztlich als hochgradiger Brennstoff verwendet, zu werden.
Wenn es gewünscht ist, eine Tier- oder Knochenkohle mit niedrigem Schwefelgehalt aus Abfallfeststoffen zu erzeugen, die große Mengen an Schwefel enthalten, kann die Schwefelreduktion während der Pyrolyse oder durch überhitzen und/oder Entgasung der resultierenden Knochenkohle erfolgen.
Die Entschwefelung während der Pyrolyse kann erreicht werden, indem ein Schwefelakzeptor in Form eines Feststoffes, wie beispielsweise Kalk- odr Eisenoxyd in der Pyrolysezone während der Pyrolyse anwesend ist. Der Schwefel verbindet sich mit Eisenoxyd zu Magnetkies, welcher magnetisch ist und zusätzlich zu irgendwelchen natürlicherweise vorhandenen Eisenpyriten durch magnetische Trennung-von der erzeugten Knochenkohle entfernt werden kann. Dies kann zweckdienlicherweise unter minimaler Abkühlung der Knochenkohle geschehen, um die erforderlichen Wärmemengen zum Riickfahren im Umlauf oder zu einer weiteren thermischen Behandlung der Knochenkohle zu erhalten.
Die Entschwefelung kann weiterhin während der Pyrolyse dadurch erreicht werden, daß der Gasstrom mit Wasserstoff angereichert wird, der vorzugsweise ein Teil des während einer anschließenden Knochenkohleentgasung freigesetzten Wasser stoffgases ist. In die Pyrolysezone eingespeister Wasserstoff reagiert mit dem Schwefel und bildet Schwefelsulfit, welches zum einem späteren Zeitpunkt mittels üblicher Mittel, wie beispielsweise Waschen, entfernt werden kann. Eine Wasserstoffzugabe zu der Hydrolysezone reichert gleichzeitig die verdampften Kohlenwasserstoffe an. Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird ein Trägergas verwendet, welches mindestens 20 Volumen-% Wasserstoff auf der Basis des Gesamtvolumens des verwendeten Trägergases enthält.
Die Entschwefelung kann weiterhin dadurch erzielt werden, daß die resultierende Tier- oder Knochenkohle in einem mit Wasserstoff angereicherten Transportgas erhitzt wird. Dieses Gas reagiert mit dem Schwefel in aer Tier- oder Knochenkohle, um. eine Schwefelreduktion der erzeugten Knochenkohle zu liefern. Wie bei der Entschwefelung während der Pyrolyse kan der verwendete Wasserstoff durch Rückführung im Umlauf von Abgasen geliefert werden, die aus der Entgasung der Knochenkohle stammen, und zwar vor oder nach der Reinigung der Gase.
Wenn es gewünscht ist, den Schwefelgehalt der erzeugten Tier- oder Knochenkohle zu verringern, wird diese, die bereits bei erhöhter Temperatur befindlich ist, lediglich auf ungefähr 1350 bis 155000 bei Umgebungsdruck in einer nicht oxydierenden Atmosphäre für Zeitspannen tis ungefähr 23 Minuten lang erhitzt. Dies führt zu erheblichen Verringerungen des Schwefelgehaltes in der Tier- oder Knochenkohle.
Wenn die Knochenkohle durch indirekte Erwärmung entgast wird, unterstützt ein Druck von ungefähr 15 bis 139 psi und die Verwendung eines wasserstoffreichen Trägergases während der Entgasung das Entfernen des Schwefels. Unter diesen Bedingungen kann die Tierkohle entschwefelt und gleichzeitig entgast werden, wobei die Reaktionszeiten ungefähr 13 Minuten betragen. Diese Entschwefelung ist am besten erreichbar, wenn der anorganische Schwefel im wesentlichen durch einen Schwefelakzeptor in einer vorgeschalteten Behandlung entfernt wurde.
In der beiliegenden Zeichnung ist schematisch eine typische Ausführungsform' der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, welche lediglich als nicht einschränkendes Beispiel dienen soll, wobei die Zeichnung die Anlage zur Durchführung des Verfahrens veranschaulicht.
In der Zeichnung tritt zerrissener teilchenförmiger Müll, welcher organische Feststoffe enthält, oder Pulpe aus einer Entwässerungspresse (nicht dargestellt) in eine thermische Zersetzungseinheit durch eine Leitung 2 ein, welche einen Aufgabetrichter 4 als Zwischenspeicher aufweist. Das zugeführte Abfallmaterial wird durch ein Ventil 6 bemessen und gelangt in eine Leitung 8, wo es mit einer Mischung aus Luft von einem Gebläse 10 und im Umlauf rückgeführten Gas aus einem Mischgefäß 12~zusammengebracht wird. Die zugeführten -und gemischten Gase gelangen durch eine Leitung 14 und werden in einem Trockner 16 erforderlichenfalls oder in wirtschaftlicher Weise möglichenfalls getrocknet. Die getrockneten Feststoffe und Gase gelangen durch eine Leitung 18 in den Zyklonabscheider 20, um die getrocklleten Feststoffe von den Gasen zu trennen. Die Gase werden durch eine Leitung 74 abgeleitet und treten in eine Gasreinigungseinheit 72 ein. Die getrockneten Feststoffe verlassen den Zyklonabscheider 23 durch eine Leitung 22 und werden in einem Zwischenspeichergefäß 24 gespeichert.
Die getrockneten Abfallfeststoffe werden dann in ein allgemein mit 25 bezeichnetes Pyrolysesystem durch ein Ventil 26 zugemessen und gelangen durch eine Leitung 28 zu einer Leitung 30, wo sie mit heißem im Umlauf umgeführten Gas aus einer Leitung 99 zusammengebracht werden. Der Strom aus heißem Gas und festen Abfallstoffen werden während des Transportes durch die Leitung 33 mit heißer, im Umlauf umgeführter Tier-oder Knochenkohle und flüchtigen1, zu der Leitung 33 durch eine Leitung 63 zugeführten Gasen zusammengebracht. Der Strom aus Gasen, Tier- oder Knochenkohle und eingeführten Feststoffe gelangt dann in ein Pyrolysereaktorgefäß 32.
In dem Pyrolysereaktorgefäß 32 werden die teilchenförmigen festen Abfallstoffe bei dieser Ausführungsform auf eine Temperatur-im Bereich von ungefähr 26000 bis ungefähr 815°C durch die heiße, im Umlauf umgefihrte Knochenkohle, die flüchtigen Gase und die im Umlauf befindlichen Gase erhitzt.
Die organischen Stoffe in den Abfallfeststoffen werden in dem Pyrolysereaktorgefäß 32 thermisch zersetzt und verdampft, um Chemikalien und Brennstoffe zu erzeugen, welche bei der Pyrolysetemperatur normalerweise dampfförmig vorliegen, um die Erzeugergase zu bilden.
Ein Strom aus Gasen, Tierkohle und Erzeugergasen wird aus dem Reaktorgefäß 32 durch eine Leitung 34 zu einem Zyklonabscheider 36 abgeführt,in dem die Gase von der Tierkohle getrennt und durch eine Leitung 76 abgeführt werden. Die Gase werden in einem Löschturm -i8 abgek-ühlt. Das Kondensat aus dem Löschturm 78 verläßt diesen durch eine Leitung 80 und wird mittels einer Pumpe 82in eine Leitung 8L gepumpt, welche zu einem Ölspeichergefäß (nicht dargestelltj führt. Die nicht kondensierten Gase aus dem Löschturm 78 treten durch eine Leitung 86 auf und werden in einem Kondensator 88"weiterhin abgekühlt. Die weiter abgekühlten Gase und die kondensierten Flüssigkeiten verlassen den Kondensator 88 durch eine Leitung 90' und gelangen in einen Phasentrenner 92. An diesem Punkt sind drei Phasen vorhanden, nämlich Gas, Öl und Wasser. Das Gas verläßt den Phasentrenner dadurch eine Leitung 93 und wird zur Rückführung im Umlauf in einem Kompressor 95 komprimiert.
Die komprimierten Gase werden in das Pyrolysesystem von dem Kompressor 95 durch eine Leitung 97, vorzugsweise nach Erhitzen zurückgeführt. Ein Teil der komprimierten Gase wird direkt in den Pyrolysereaktor 32 durch die Leitung 99' und die Leitung 3J in der zuvor beschriebenen Weise eingespeist. Die verbleibenden komprimierten Gase werden in das Mischgefäß 12 geschickt und verwendet, um das eingespeiste Abfallmaterial in der zuvor beschriebenen Weise zu trocknen. Zusätzliche Brennstoffe oder andere Abfallwärme können für diesen Schritt der Trocknung gleichfalls verwendet werden.
Das Wasser aus dem Phasentrenner 92 wird durch die Leitung 94 abgeführt und durch eine Pumpe 96 in eine Leitung 98 gepumpt, um mittels üblicher Vorrichtungen und Mittel in einer Abwasserbehandlungsanlage 133 weiter verarbeitet zu werden. Das Wasser wird dann nach der Behandlung in einer üblichen Weise abgeleitet. Ein Anteil des abgetrennten Wassers wird gleichfalls im Umlauf in den Löschturm 78 als Kühlmittel zurückgeführt. Das Öl aus dem Phasentrenner 92 wird durch eine Leitung 132 abgeführt und mittels einer Pumpe 134 durch eine Leitung 106 zu der Leitung 84 und folglich zu dem Ölspeichergefäß gepumpt.
Die Tier- oder Knochenkohle aus dem Pyrolysereaktorgefäß 32 nach der beschriebenen Abtrennung von den sie führenden Gasen in dem Zyklonabscheider 36 wird durch eine Leitung 38vzu einem Tierkohleaufnehmer 40 abgetibrt. Ein Teil der Tierkohle wird verwendet, um die Verfahrenswärme zu liefern, und ein Teil der Tierkohle wird durch ein Verteilerventil 42 von dem Kohleaufnehmer 43 und über ein Meßventil 42a in eine Leitung 44 geleitet Diese Verfahrens-Tierkohle wird mit Verbrennungsluft von einem Gebläse 46 und einer Leitung 47 zusammengebracht und in einen Tierkohlewärmer 48über eine Leitung 49 eingespeist.
Ein Teil der Tierkohle wird in dem Tierkohlewärmer 48 verbrannt, um diese Gesamttemperatur der Tierkohle auf ungefähr 870°C zu erhöhen. Die erwärmte Tierkohle wird von dem Tierkohlewärmer 48 durch eine Leitung 50 zu einem Zyklonabscheider 52 geleitet, wo die Brenngase von der heißen Tierkohle getrennt werden. Die Brenngase werden durch eine Leitung 53 abgeführt und mit dem heißen komprimierten Gas in der Leitung 97 zusammengebracht, um zum Trocknen des Abfallmaterials in dem Trocknungsgefäß 16 in der beschriebenen Weise verwendet zu werden.
Die heiße Tierkohle von dem Zyklonabscheider 52 wird durch eine Leitung 54 in einen Speicher 56 für die heiße Tierkohle abgeführt, von wo sie in das Pyrolysesystem 25 durch ein Ventil 58 und die zu der Leitung 30 führende Leitung 60 zugemessen wird.
Die Tierkohle von dem Tierkohlenaufnehmer 4O, die nicht für die Verfahrenswärme verwendet wird, wird durch das Ventil 42 zu einem Meßventil 42b geleitet und gelangt in die Leitung 48.
Diese Tierkohle wird mit dem durch das Verfahren erzeugten Wasser von einer Leitung 62 vermischt, wobei sich das Wasser in Dampf verwandelt, welcher die heiße Tierkohle mitreißt und sie in einen Zyklonabscheider 64 trägt. Der sich daraus ergebende Dampf (beim Druck von 150 psi) wird aus dem Zyklonabscheider 64 durch die Leitung 70 abgeführt und zu der Gåsreinigungseinheit ?2 weitergeleitet. Die heiße Tierkohle von dem Zyklonabscheider 64 gelangt in ein Speichergefäß 6 für erzeugte Tierkohle und wird zu einer Presse oder ähnlichem (nicht dargestellt) durch ein Ventil 67 und eine Leitung 68 geleitet.
Wie oben angegeben, schließen die Abfallmaterialien, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens behandelt werden können, typischen Stadtmüll, Itdustrieabfälle, wie beispielsweise Baumrinde, Gummiabfälle, Gummimehl, alte Gummireifen, gemahlene Reifenkarkassen, Abfälle der Zuckerraffinerien, Maiskolben, Reisschalen, tierische Stoffe von Schlachthäusern oder Aufbereitungsanlagen, Sägemehl und die öligen Abfälle ein, die von Schiffen anfallen, wenn sie ihre Tanks reinigen.
Stadtmüll und die Abfälle von vegetabilen oder pflanzlichen Rohmaterialien enthalten mehr als 73 % zelluloseartige Stoffe und erzeugen ein charakteristisches Öl, wenn sie als Einsatz für das erfindungsgemä3e Verfahren verwendet werden. Beispielsweise enthält Stadtmüll zwischen 73 bis 93 % zelluloseartige Stoffe und erzeugt ein neues Öl durch das erfindungsgemäße Verfahren.
Zum Zwecke der vorliegenden Beschreibung wird mit dem Ausdruck "zelluloseartige Stoffe" ein Material bezeichent, welches Zellulose oder von Zellulose abgeleitete Produkte enthält. Typische zelluloseartige Stoffe schließen folgende Materialien ein: Papier, Baumrinde, Sägemehl, vegetabilen Abfall wie beispielsweise ausgelaugtes Zuckerrohr, ausgelaugte Zuckerrüben, Reisschalen, Karottenoberenden, Fruchtschalen, Fruchtkerngehäuse, Baumabfälle, Blätter und ähnliches. Bis zu.
40 % und in einigen Fällen bis zu 85 % des mittels des Verfahrens aus Abfallmaterial, welches nicht weniger als 70 Gew.-% zelluloseartiger oder -haltiger Materialien §Lthält, erzeugte Öl ist in Wasser löslich. Dieses Öl ist vergleichsweise unlöslich in nichtpolaren Lösungsmitteln, wie beispielsweise Kohlenstofftetrachlorid, Heptan und Decan. Das Öl enthält zwischen ungefähr 1D bis ungefähr 15 % titrierbare Carboxylsäuren; wobei die Säuren einen pH5 von ungefähr 4,5 aufweisen.
Die Viskosität des Öles liegt erheblich höher als die'eines Nr-. 6-Heizöles. Das Öl ist sowohl in Aceton wie auch in anderen organischen polaren Lösungsmitteln, wie beispielsweise Methanol, Athanol und Äthylenglykol, löslich. Das Öl weist einen vergleichweise großen pH-Wert von zwischen ungefähr 1 und 3 auf. Das Öl enthält gebräuchlicherweise von ungefähr 13 bis ungefähr 20 % Wasser, welches durch dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannte Destillations- oder Extraktionsverfahren entfernt werden kann. Das Öl enthält kleine Mengen (weniger als 5 %) der folgenden Verbindungen: Acetaldehyd, Acrolein, Furfural, 5-Methyl-2-furfuraldehyd, Pyruvaldehyd, Phenol, Acetol, Furfurylalkohol, Methyläthylketon, Aceton, Gyclohexanon, 2-Hydroxy-3-methyl-2-cyclopenten-1-on' Essigsäure, Ameisensäure, Glykolsäure, Milchsäure, Dimilchsäure, Methylformat, und 2-Methylfuran. Es wird angenommen, daß der größte Bestandteil einer chemischen Einzelkomponente des Öles Levogleucosan und andere Degradationsprodukte wie beispielsweise 5-(Hydroxymethyl)-furfuraldehyd, Glucofuranose und Glucopyranose sind, die durch Trennen der 1,4-Glykosidinglieder von Zellulose mit einer anschließenden intramolekularen Neuanordnung der Monomereinheiten erzeugt werden. Offensichtlich bewirkt das Erwärmen der Hydroxylgruppen der Zellulosestoffe während der Pyrolyse eine Degradation dieser Gruppen zu Garboxylgruppen, wodurch da resultierende Öl in Alkali löslich wird und eine Anzahl von Farbänderungen des resultierenden Öles von gelb über rötlichbraun und schließlich zu schwarz bewirkt wird. Das gesamte bisher aus Abfallstoffen, die 7 % oder mehr zelluloseartige Materialien enthalten, hergestellte Öl wies eine dunkle rötlichbraune Färbung auf und ist in Alkali ziemlich löslich. Tatsache ist, daß eine verdünnte Lösung basischer Soda sich als ideales Lösungsmittel zum Entfernen des Öles von Oberflächen, Kleidungen und der Haut herausgestellt hat.
Die Elementaranalyse der durch das erfindungsgemäße Verfahren aus Abfallstoffen, die organische Stoffe enthalten, hergestellten Öle, wie beispielsweise aus Gummireifen, Baumrinde oder zelluloseartigem Material1 zeigt, daß das Öl aus den folgenden in Gew.-% angegebenen Elementen besteht: von ungefähr 40 bis 93 % Kohlenstoff, von ungefähr 2 bis ungefähr 15 % Wasserstoff, von 0 bis ungefähr 40 % auerstoff, von D bis ungefähr 4 % Schwefel, von ungefähr X,1 bis ungefähr 3 % Stickstoff und von D bis ungefähr 1 O/o Chlor. Das Öl weist einen Heizwert von ungefähr 2 780 bis ungefähr 13 900 keal/kg und ein spezifisches Gewicht von ungefähr 1 bis ungefähr 2 auf.
Bis zu 95 Gew.- des Öles ist in Wasser löslich.
Die Elementaranalyse des aus Abfallmaterial, welches ungefähr 73 % zelluloseartiges Material enthält, hergestellten Öles zeigt, daß das Öl aus den folgenden Elementen in Gew.-% besteht: von ungefähr 52 % bis ungefähr 63 % Kohlenstoff, von ungefähr 6 bis ungefähr 8 % Wasserstoff, von ungefähr 1 V/o bis ungefähr 2 % Stickstoff, von ungefähr 29 % bis ungefähr 33 % Sauerstoff und der Rest wird durch kleine Mengen von-Schwefel, Asche und Chlor gebildet. Es ist interessant zu bemerken, daß die Elementaranalyse von typischem Stadtmüll zeigt, daß dieser ungefähr 46 % Kohlenstoff, ungefähr 6 % Wasserstoff, ungefähr 6 % Asche, ungefähr 38 % Sauerstoff und ungefähr 1 % Stickstoff enthält, wo der Rest durch kleine Mengen von Schwefel und Chlor gebildet ist. Dies zeigt an, daß während der Pyrolyse nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein größerer Teil des Sauerstoffes im Vergleich zu den anderen Elementen verlorengeht, wahrscheinlich als CO2 und H2O.
In der folgenden Tabelle 7 ist eine typische Analyse des Öles angegeben.
Tabelle 3 Eigenschaften der Pyrolyseprodukte Eigenschaften des Öls Nominell+ Versuchsbereich* Heizwert : 2,667 x 106 kcal/kg 2,667x106 - 3,75x106 (4,8 x 10 Btu/bbl) (4,8 x 106 - 6,7 x 106) Aschegehalt: 0,2 % (Gew.-%) 0,20 - 0,60 Elementaranalyse: Kohlenstoff 57,5 96 (Gewicht) 54,5 - 73,6 Wasserstoff 7,6 6,9 - 9,3 Stickstoff 0,9 0,6 - 1,5 Sauerstoff 33,4 18,9 - 33,4 Schwefel 0,1 0,10 - 0,20 Chlor 0,3 0,08 - 0,41 Feuchtegehalt: 6,3 % (Gewicht) 4,2 - 13,3 Flammpunkt: 1050C + Dichte 700F: 1,3 g/cm³ --Löslichkeits-Versuch: Gew.-% löslich in: Wasser: 84 96 Pentan: 10 % Benzen: 47 % Chinolin: 100 % Eigenschaften der Tier- oder Knochenkohle (Char) Heizwert: 5030 kcal/kg 3333 - 5388 Aschegehalt: 31,8 96 (Gewicht) 21,8 - 50 Elementaranalyse: Kohlenstoff 48,8 96 (Gewicht) 37,1 - 61,3 Wasserstoff 3,9 2,0 -4,0 Stickstoff 1,1 1,3 - 1,5 Sauerstoff 12,7 12,2 - 17,2 Schwefel 0,28 0,28 - 0,65 Chlor 0,22 0,22 - 0,45 Feuchtegehalt: 3,6 96 (Gewicht) 3,0 - 1,44 + Auf der Basis der derzeitig optimalen Bedingungen * Der Bereich hängt von den Verfahrensbedingungen ab ++ Auf der Basis der Cleveland Open Cup Technik Wie die obige Tabelle anzeigt, weist das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Öl einen Heizwert auf, der mit dem eines Nr. 6-Heizöles (6,3 x 136 Btu/42 U.S. gal. bblj vergleichbar ist. Die obige Tabelle zeigt weiterhin, daß das Öl eine Dichte erheblich größer als Wasser aufweist. Somit würde das Vergießen eines derartigen Öles nicht die gleichen ökologischen Probleme schaffen,wie dies die meisten Petroleumöle zeigen. Falls beispielsweise bei einem mit einem erfindungsgemäßen Öl gefüllten Tanker ein Tank brechen sollte oder das Öl irrtümlicherweise in die See geleitet werden sollte, das Öi schnell in dem Wassser sinken und sich gegebenenfalls mit der Zeit in dem Wasser auflösen. Obwohl die Versuche zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht abgeschlossen sind, gibt es Anzeichen dafür, daß das Öl auf biologischem Wege abbaubar ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von einigen Beispielen näher erläutert.
Beispiel 1 Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde eine Probe von Stadtmüll aus der Stadt Middletown, Ohio, USA, im Ofen bei 150C getrocknet und bei atmosphärischem Druck bei 5100C pyrolysiert. Es wurde eine vorbereitende Abfallverwertung an der Probe durchgeführt, während der nahezu das gesamte Metall, Glas und andere inerte Materialien und ungefähr 53 96 der Papierfasern entfernt wurden.
Der erste verbleibende organische Rest dieses städtischen Festmülls wurde kontinuierlich in einen Pyrolysereaktor bei einer Menge von ungefähr 3 Pfund pro Stunde eingegeben,und die Teilchengröße betrug zwischen ungefähr 53 Mesh bis ungefähr 1/2 Zoll. Die Ergebnisse und die chemische. Zusammensetzung sind in Tabelle 4- zusammengefaßt. Die Heizwerte sind aus der jeweiligen chemischen Analyse berechnet.
Tabelle 4 Thierkohle-Fraktion, 36,3 Gew.-%; Heizwert 5400 kcal/kg 61,3 Gew.-96 Kohlenstoff 2,8 " Wasserstoff 1,5 " Stickstoff 0,4 " Schwefel 21,8 " Asche 12,2 " Sauerstoff (Differenz) Öl-Fraktion, 28,8 Gew.-%; Heizwert 8230 kcal/kg 70,6 Gew.-% Kohlenstoff 9,3 " Wasserstoff 0,6 " Stickstoff 0,2 " Schwefel 3,4 " ?? Asche 18,9 " Sauerstoff (Differenz) Gas-Fraktion, 14,5 Gew.-%; Heizwert 2314 kcal/m3 0,1 Mol-% Wasser 22,2 " CO 63,2 " CO2 2,1 Wasserstoff 2,2 " Methylchlorid 6,2 " Methan 1,8 " Äthan 2,2 " C1 bis C3 Kohlenwasserstoffe Wasser-Fraktion 20,4 Gew.-%; enthält Methanol, Essigsäure etc.
Beispiel 2 Zur Erläuterung der Wirkung der Pyrolyse bei dem gleichen zerkleinerten städtischen Festmüll ohne vorheriges Entfernen der Papierfasern, wobei jedoch das Metall, Glas und die inerten Materialien wie in Beispiel 1 entfernt wurden, wurden die folgenden Ergebnisse erzielt: Tierkohlen-Fraktion 43,6 Gew.-% Öl-Fraktion 23,7 Gew.-96 Gas-Fraktion 13,5 Gew.-% Wasser-Fraktion 19,2 Gew.--9,b.
Beispiel 3 Verschiedene städtische Festmülle mit der in der folgenden Tabelle 5 angeführten Zusammensetzung wurden in die drei dort identifizierten Gruppen aufgeteilt.
Tabelle 5 Bestandteile im städtischen Festmüll Bestandteil Gesammelt durch Gesammelt durch Solid Waste Management Black Clawson, Office Middletown, Ohio, Gew.-96, trockene Basis USA Gew.-%, trockene Basis ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Basis Gruppe 1 Metalle 11 Glas 10 Schmutz 3 Gruppen-Gesamt 24 27 Gruppe 2 Speiseabfälle 17 Plastik 5 Gartenabfälle 4 Stoffe 3 Tabelle 5 (Fortsetzung) Übertrag 29 Holz 2 Gruppen-Gesamt 31 20 Gruppe 3 Papier 45 53 Gesamt 100 100 Die Gruppen 2 und 3 der Black Clawson Company Abfall-Klassifizierung wurden kombiniert und auf 24 Mesh zerrissen, woraus sich eine Ausbeute an Abfallbeschickung ergab, aus der ungefähr 90 96 anorganischer Stoffe entfernt waren. Diese Abfallbeschickung wurde im Ofen auf weniger als 5 % Feuchtigkeit getrocknet und bei ungefähr 50C und atmosphärischem Druck ohne Hydrierung pyrolysiSt, und zwar in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise, was zu einer Ausbeute an Erzeugnissen führte, wie sie in-der oben angegebenen Tabelle 2 zusammengefaßt sind.
Beispiel 4 Die Öl-Fraktion von Beispiel 3 wurde einer atmosphärischen Destillation unterzogen, was zu neun Abschnitten führte, die in der folgenden Tabelle 6 angegeben sind.
Tabelle 6 Atmosphärische Destillation von Ölen aus der Pyrolyse von Abfallfeststoffen Abschnitt Destillatiönstemperatur Erzeugnis in Gew.-% Bereich, °C 1 104 bis 132 1D,3 2 132 bis 160 9,9 3 160 bis 188 7,-) 4 188 bis 216 12,1 5 216 bis 243 3,5 6 243 bis 271 2,3 7 271 bis 299 1,3 8 299 bis 327 1,4 9 327 bis 346 0,7 Rest 32,4 Verlust + in der Apparatur verblieben 19,1 Die untersuchten Öle waren durch den Rückstand einer Vakuumdestillation gebildet, bei der Aceton abgetrieben wurde, wobei die endgültige Lösungstemperatur ungefähr 520C betrug.
Die Massenbalance für den das Öl erzeugenden Lauf betrug 80 %, und von der verbleibenden 20%igen nicht wiedergewonnenen Masse wird angenommen, daß 1/5 aufgrund der Destillationsverluste erreicht wurde. Es wird geschätzt, daß 9 bis 13 96 des Gewichtes des erzeugten Öles wegen der Fraktion mit niedrigem Siedepunkt,die unterhalb 1040C kochte, verloren wurde.
Beispiel 5 Sortierter und verkleinerter Stadtmüll (mehr als 75 96 zelluloseartiges Material, weniger als 10 % anorganische Stoffe) wurde der Pyrolyse in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise unterworfen, wobei ein turbulenter gasförmiger Strom verwendet wurde, der aus 16 2/3 Gew.-96 Trägergas, 16 2/3 96 teilchenförmigem Stadtmüll (-10 Mesh) und 66 1/3 Gew.-% teilchenförmiger Tier- oder Knochenkohle bestand. Der teilchenförmige Festmüll wurde auf eine Temperatur von ungefähr 510°C erhitzt und hatte eine Verweilzeit von ungefähr 1,1 Sekunden in der Pyrolysezone. Die flüssigen organischen Chemikalien und Brennstoffe, d.h. das erzeugte Öl, wies einen Feuchtegehalt von 23 Gew.-% auf. Die Löslichkeit des Öles wurde hinsichtlich mehrerer Lösungsmittel und Lösungen untersucht, wobei die Resultate dieser Untersuchungen in der folgenden Tabelle 7 zusammengefaßt sind.
Tabelle 7 Erzeugtes Öl bei 23 % Feuchtegehalt Lösungsmittel Löslichkeit des Öls (Gew.-96) wäßrige basische Soda ;),5 96 Methanol 95 Aceton 95 Chinolin 98 Wasser pH 4 63 pH 6 59 pH 2 67 Ammoniak (pH 10) 73 Benzol 8 Toluol 8 Hexan 2 Glycerol . 15 bis 40 % in Abhängigkeit von der Abwesenheit organischer Chemikalien und Brennstoff mit hohem Molekulargewicht Beispiel 6 Zerkleinertes Gummireifenmaterial (69 96 Kohlenstoff, 7 % Wasserstoff, X,3 96 Stickstoff, 1,1 % Schwefel, 17,5 % Sauerstoff und 4,4- 96 Asche) wurde in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise pyrolysiert, um ungefähr 33 96 teilchenförmige Tier- oder Knochenkohle, ungefahr 17 % Gase (Chemikalien und Brennstoffe) und ungefähr 50 % flüssige Chemikalien und Brennstoffe zu ergeben. Die Elementaranalyse der. flüssigen Stoffe ergab folgendes: Kohlenstoff 83 %, Wasserstoff 9 96, Stickstoff J,7 %, Schwefel 1,1 %, Sauerstoff 4,0 % und Asche weniger als 1,0 %.
Das spezifische Gewicht der Flüssigkeit lag ungefähr bei 1, und das Öl wies einen Heizwert von ungefähr 10 000 kcal/kg auf.
Beispiel z Baumrinde von Douglas-Fichten wurde auf -24 Mesh-Siebgröße zerkleinert und wie in Beispiel 1 beschrieben pyrolysiert. Die Erzeugnisse waren 18 % Kohle, 48 % Öl, 20 % Gas und 8 % Feuchtigkeit. Die Elementaranalyse der Produkte ergab die folgenden Werte: Tier- oder Knochenkohle Öl Gas Kohlenstoff 66,0 % 60,7 %-Wasserstoff 4,1 % 8,0 % 9,1 Vol-% Stickstoff 0,2 % 0,2 %-Schwefel 0,0 % 0,0 %-Asche 7,5 % 0,05%-Chlor 0,03% 0,01%-Sauerstoff 22,0 % 31,0 %-Kohlenmonoxyd --- --- 47,1 Vol-% Kohlendioxyd --- --- 21,4 Vol-% Methan --- --- 11,6 % C2H6 und C2H4 --- --- 5,8 Vol-% C3 bis C7 Kohlenwasserstoffe --- --- 5,0 % Die Erzeugnisse wiesen folgende Heizwerte auf: Kohle 6 400 kcal/kg Öl 6 730 kcal/kg Gas 4 453 kcal/m³ Beispiel 8 Reisschalen (37,7 % Kohlenstoff, 5,3 % Wasserstoff, 0,4 % Stickstoff, 0,02 % Schwefel, 0,18 % Chlor, 18,8 % Asche, von der 78,9 96 aus SiO2, 33,5 96 aus Sauerstoff und 4,1 % aus H2O bestand) wurden auf -24 Mesh-Siebgröße zerkleinert und bei 500°C in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise pyrolysiert, um eine Ausbeute an den folgenden Erzeugnissen zu ergeben: Öl 31 %, Tier- oder Knochenkohle 56 % und Gas 13 96. Die Kohle bestand aus 63,4 % Kohlenstoff, 2,0 % Wasserstoff, 2,0 % Stickstoff, 3,5 Yo Schwefel, 0,11 % Chlor, 27,4 % Asche (von der ungefähr 75 % aus SiO2 bestand) und 4,6 % Sauerstoff.
Beispiel 9 Tetracosan wurde auf -103 Mesh Siebfeinheit gemahlen und erfindungsgemäß pyrolysiert. Das Tetracosan wurde mit einem turbulenten gasförmigen Strom vereint, welcher im wesentlichen sauerstoffrei und bezüglich des Tetracosans inert war. Heiße teilchenförmige Tier- oder Knochenkohle bei 980°C wurde dem turbulenten gasförmigen Strom zugegeben (5 Pfund Kohle pro je 1 Pfund Tetracosan) und die gesamte Mischung in die Pyrolysezone für eine Verweilzeit zwischen 1 und 5 Sekunden geleitet,, um das Tetracosan auf eine Temperatur von ungefähr 8150C auf-, zuheizen, um dadurch flüssige Chemikalien und Brennstoffe zu bilden. Diese Stoffe wurden schnell nach Verlassen der Pyrolysezone auf eine Temperatur unter 260°C abgekühlt. Die Elementaranalyse der auf diese Weise erhaltenen flüssigen Chemikalien und Brennstoffe war folgendermaßen: ungefähr 85 % Kohlenstoff, ungefähr 15 % Wasserstoff und ungefähr 0 % Sauerstoff.
Beispiel 10 Das Verfahren nach Beispiel 9 wurde unter Verwendung von 2 Pfund Tier- oder Knochenkohle pro je 1 Pfund Tetracosan und einer Verweilzeit zwischen und 13 Sekurden wiederholt, u;n eine flüssige Chemikalie und Brennstoff ähnlich der zu ergeben, wie sie in Beispiel 9 wiedergewonnen wurde.
Beispiel 11 Naphthalen wurde zu Pulver gemahlen (-80 Mesh Siebfeinheit) und mit einem Trägergas, welches im wesentlichen frei von Sauerstoff und bezüglich des Naphthalens inert war, sowie mit heißer Tier- oder Knochenkohle bei 8750C in dem Gewicht sverhältnis von 1:0,2:2 (Naphthalen:Trägergas:Kohle) vereinigt, um einen gasförmigen turbulenten Strom mi einer Reynold-Zahl von mindestens 2;););) zu bilden. Der Strom wurde mit einer Verweil zeit von ungefahr einer Sekunde durch eine Pyrolysezone geleitet und anschließend weiter zu einer Kühlzone geleitet, wo das durch die Pyrolyse des Naphthalens gebildete Öl auf eine Temperatur unter 200°C abgekühlt wurde. Das Öl wies die folgende Elementaranalyse auf: ungefähr 94 % Kohlenstoff, ungefähr 6 96 Wasserstoff und ungefähr 0 % Sauerstoff.
Beispiel 12 Das Verfahren nach Beispiel 11 wurde wiederholt, wobei ein Verhältnis von Naphthalen:Trägergas:Kohle von 1:2:5 und eine Verweilzeit von weniger als ungefähr 4 Sekunden verwendet wurde, um ein Öl zu erhalten, welches dem in Beispiel 11 erhaltenen Öl sehr ähnlich war.
Beispiel 13 Sonnengetrockneter Kuhdung (3 % Feuchtigkeit) wurde auf weniger als 1/4 Zoll Siebgröße zerkleinert und mit einem Trägergas, welches ungefähr 1 Gew.-96 Sauerstoff enthielt, und heißer Tier- oder Knochenkohle, die auf eine Temperatur von 620°C erhitzt war, vereinigt, um einen turbulenten Gasstrom zu bilden (Reynolds'sche Zahl 3000). Das Gewichtsverhältnis von teilchenförmigem Dung zu Gas zu Kohle beträgt 1:1:4. Der turbulente gasförmige Strom wurde mit einer Verweilzeit von ungefähr 3,8 Sekunden durch eine Pyrolysezone geleitet, um organische flüssige Stoffe zu bilden, die schnell nach Verlassen der Pyrolysezone auf eine Temperatur unter 235°C abgekühlt wurden.
Beispiel 14 Im Ofen getrockneter Stadmüll (1 % Feuchtigkeit), der weniger als 5 % Metall, Glas oder andere anorganische Stoffe enthielt, wurde auf weniger als 1/8 Zoll Siebgröße zerkleinert und mit Stickstoff gespült, um den darin enthaltenen Sauerstoff zu entfernen. Der Müll, der weniger als 1 96 Sauerstoff enthielt, wurde in einen Pyrolysereaktor unter Stickstoffatmosphäre eingegeben, um den Zutritt von Luft zu verhindern, und mit einem Trägergas vereinigt, welches im wesentlichen frei von Sauerstoff und bezüglich des Mülls inert war, und weiterhin mit heißer Tier- oder Knochenkohle (Temperatur = 7350C), um einer turbulenten gasförmigen Strom zu bilden (Reynolds'sche Zahl 2000+). Der strom wies ein Verhältnis von Müll zu Gas zu Kohle von 1:2:2 auf. Der turbulente gasförmige Strom wurde durch eine Pyrolysezone zum Erhitzen des zerkleinerten Mülls auf eine Temperatur zwischen 425°C und ungefähr 510°C geleitet, um organische Chemikalien und Brennstoffe zu bilden. Diese Stoffe wurden nach Verlassen der Pyrolysezone schnell auf eine Temperatur unter 150°C in einem Kühlturm abgekühlt und in einem Phasentrenntank aufgenommen.
Beispiel 15 i,as Verfahren nach Beispiel 13 wurde wiederholt, wobei ein Verhältnis von zerkleinertem Dung:Gas:Kohle von 1:1:10 verwendet wurde und die Kohle auf eine Temperatur von 1550°C erhitzt wurde, um den Dung in der Pyrolysezone auf eine Temperatur von ungefähr 14;);)0C zu erhitzen.
Sämtliche der in der Beschreibung erwähnten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

Claims

Patent ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung und Wiedergewinnung vo Chemikalien und Brennstoffen aus organische Feststoffe enthaltenden Abfällen, insbesondere Müll, dadurch gekennzeichnet, daß das teilchenförmige Abfallmaterial, welches weniger als 10 96 anorganische Stoffe enthält,und heiße teilchenförmige Tier- oder Knochenkohle mit einem Trägergas vereinigt wird, welches bezüglich des Abfallmaterials inert ist, um einen gasförmigen turbulenten Strom zu bilden, daß der Strom in eine Pyrolysezone für eine bestimmte Verweilzeit geleitet wird, so daß das Abfallmaterial erhitzt wird, um organische Chemikalien und Brennstoffe zu formen, wobei die heiße teilchenförmige Tier- oder Knochenkohle bei einer derartigen Temperatur ist, daß die Kohle in der Pyrolysezone das Abfallmaterial in dem Gasstrom auf eine Temperatur in dem Bereich zwischen 153 und 1400 0C erhitzt und daß die organischen Chemikalien und Brennstoffe aus der Pyrolysezone abgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch I, gekenn'zeichnet durch den Verfahrensschritt des schnellen Kühlens der abgeführten organischen Chemikalien und Brennstoffe auf eine Temperatur unterhalb der Pyrolysetemperatur, so daß die Pyrolysierung und Degradation der organischen Chemikalien und Brennstoffe minimiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die teilchenförmige Tier- oder Knochenkohle und die organischen Chemikalien und Brennstoffe gemeinsam aus der Pyrolysezone abgeführt werden und daß die Kohle anschließend von den Chemikalien und Brennstoffen getrennt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Verweilzeit in der Pyrolysezone zwische 3,3 bis ungefähr 1D sekunden beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Verweilzeit des Abfallmaterials in der Pyrolysezone weniger als ungefähr 1 Sekunde beträgt.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Anspr-uche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfallmaterial auf eine Temperatur zwischen ungefähr 31L)OC bis ungefahr 565°C in der Pyrolysezone erhitzt wird.

j. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfallmaterial in der Pyrolysezone auf eine Temperatur vor ungefähr 425°C bis ungefähr 510°C erhitzt wird.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verfahrensschritt des Erhitzens in der Pyrolysezone das Abfallmaterial im wesentlichen frei von norganischen Stoffen ist.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfallmaterial eine maximale Abmessung der Teilchengröße von weniger als 2,5 cm aufweist.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende zusätzliche Verfahrensschritte: Trennen der teilchenförmigen Tier- oder Knochenkohle von den organischen Chemikalien und Brennstoffen; Lrhitzen eines Anteiles der abgetrennten teilchenförmigen Kohle auf eie Temperatur im Bereich zwischen ungefähr 620°C und ungefähr 980°C; und Zurückführen der heißen Kohle in den Kreislauf zur Ausbildung des turbulenten Gasstromes.

11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine ausreichende Menge Trägergas mit, dem teilchenförmigen Abfallmaterial und der heißen teilchenförmigen Tier- oder Knochenkohle vereinigt wird, um einen turbulenzen Gasstrom zu bilden, welcher eine Reynolds1sche Zahl von mindestens 2000 aufweist.

12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekerlnzeichnet, daß ungefähr zwischen 'S,2 bis ungefähr 2 Pfund Trägergas pro Pfund teilchenförmigen Abfallmaterial verwendet wird, um den turbulenten Gasstrom zu bilden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine derartige Menge teilchenförmiger-Tier- oder Knochenkohle verwendet wird, daß das'teilchenförmige Abfallmaterial auf eine Temperatur zwischen ungefähr 1530C und ungefähr 8150C in der Pyrolysezone erhitzt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 2 Pfund heißer teilchenförmiger Tier- oder Knochenkohle pro Pfund teilchenförmigem Abfallmaterial in dem turbulenten Gasstrom verwendet werden.

15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergas durch einen wasserstoffangereicherten Gasstrom gebildet ist.

16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfallmaterial ein Feststoffabfall ist, welcher Stadtmüll, Dung, Klärschlamm, Automobilreifen, rohen Ve'rfahrensabfall, Landwirtschaftsabfall, Industrieabfall, Baumrinde, Reisschalen oder Mischungen dieser Stoffe einschließt.

17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfallmaterial einen Feuchtegehalt von weniger als 5 Gew.-96 aufweist.

18. Chemikalien und Brennstoffe, die aus Abfallmaterial mittels des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche gewonnen wurden.

1. Flüssige organische Chemikalie und Brennstoff, gewonnen aus einem Abfallmaterial, welches organische Feststoffe enthält, in dem teilchenförmiges Abfallmaterial, welches weniger als 13 96 anorganische Stoffe enthält, heiße teilchenförmige Tier- oder Knochenkohle und ein Trägergas vereint wurden, welches bezüglich des Abfallmaterials im wesentlichen nicht oxydierend ist, um einen turbulenten gasförmigen Strom zu bilden, wobei der turbulente gasförmige Strom in eine Pyrolyse zone für eine bestimmte Verweilzeit geleitet wurde, so daß das Abfallmaterial erhitzt wird, um verflüssigbare organische Chemikalien und Brennstoffe zu bilden, wobei die teilchenförmige Tier- oder Knochenkohle bei einer derartigen Temperatur befindlich ist, daß in der Pyrolysezone die Kohle das Abfallmaterial in dem Gasstrom auf eine Temperatur zwischen ungefähr 153 bis 1400°C erhitzt und daß die Chemikalien und Brennstoffe kondensiert sind.

2D. Flüssige organische Chemikalie und Brennstoffkomposition mit einem Gehalt von ungefähr 40 96 bis ungefähr 90 96 Kohlenstoff, von ungefähr 2 96 bis ungefähr 13 % Wasserstoff, von ungefähr 0 bis ungefähr 40 % Sauerstoff und von D bis ungefähr 4 96 Schwefel, einer Löslichkeit in Wasser bis ungefähr 95 Gew.-96 und einen Heizwert von ungefähr 2778 bis ungefähr 14000 kcal/kg.