DE2304369B1

DE2304369B1 - Verfahren und Vorrichtung zum pyrolytischen Aufbau von Abfallstoffen

Info

Publication number: DE2304369B1
Application number: DE2304369A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Dipl.-Ing. 4000 Duesseldorf Gerstenaecker; Juergen V. Dr. 4000 Duesseldorf Klenck; Erich Dr. 4300 Essen Michel
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1973-01-26
Filing date: 1973-01-26
Publication date: 1974-05-09
Also published as: JPS49105374A; FR2215458B1; FR2215458A1; DE2304369C2; US3890908A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum pyrolytischen Abbau von Industrie- und Haushaltsmüll oder dergleichen Abfallstoffen.

Bekanntlich stellt die umweltfreundliche Beseitigung von Abfallstoffen aller Art ein erhebliches Problem dar. Vor allem bereitet die Beseitigung von Ab-

fällen, bei deren Abbau beträchtliche Mengen an zur Unterstützung der Umwälzung und zur NachSchadstoffen entstehen, große technische und wirt- krackung von noch abbaubaren Gasbestandteilen in schaftliche Schwierigkeiten. den schmelzflüssigen Wärmeträger eingeführt wird.

Neben der Müllverbrennung in Dreh-, Rost- oder Das vollständig gekrackte, brennbare Gas kann anSchachtöfen sind Verfahren bekanntgeworden, den 5 deren Nutzzwecken zugeführt werden, beispielsweise

Müll unter Luftabschluß pyrolytisch zu zersetzen. zur Reduktion von Eisenerzen, für den Betrieb von

Die Pyrolyse von Abfällen bietet sich insbesondere Stahlwerken u. dgl.

für die Beseitigung von »Problemmüll« an, weil die Als Wärmeträger für die Pyrolyse wird mit der Erhierbei entstehende Gasmenge wesentlich geringer findung die Verwendung einer schmelzflüssigen anist, als bei einer Verbrennung solcher Stoffe, und io organischen Substanz vorgesehen. Zum Beispiel einen entsprechend geringeren Gasreinigungsauf- kommt eine Schmelze eines Metalles oder von Mewand erfordert. tallgemischen, Roheisen oder eine glasähnliche

So wird beispielsweise ein Verfahren ausgeübt, bei Schmelze in Frage.

dem zerkleinerter Haushaltsmüll in einer senkrech- Mit der Erfindung wird weiterhin vorgesehen, daß ten, indirekt von außen beheizten Retorte bei hoher 15 der Wärmeträger während der Pyrolyse durch Wär-Temperatur pyrolytisch zu Koks abgebaut wird. Das mezufuhr schmelzflüssig gehalten wird. Hierfür kann hierbei entstehende Gas wird aus dem unteren Teil das sich oberhalb der Schmelze ansammelnde Zersetder Retorte abgezogen und nach Auswaschen der zungsgas verwendet werden, das in an sich bekannter Schadstoffe als Brenngas zur Beheizung der Retorte Weise, z. B. durch elektrostatische Filtration, Auswaverwendet. Gemäß der deutschen Offenlegungsschrift ao schung und Abkühlung, von den vorhandenen 2 118 850 wird der Müllkoks mit neutralisiertem Ab- Schadstoffen befreit und anschließend ganz oder teilwasserschlamm vermischt, erforderlichenfalls noch weise entweder unmittelbar oder nach einer Umgetrocknet und als Düngemittel verwertet. Wandlung in elektrische Energie für die Aufheizung

Die in der Regel schlechte Wärmeleitfähigkeit ge- der Schmelze benutzt wird. Die Aufheizung kann

schütteter Abfallstoffe bei dieser Pyrolysetechnik be- 25 auch dadurch erfolgen, daß ein Teil des schmelzflüs-

dingt einen beschränkten Querschnitt der Verko- sigen Wärmeträgers aus dem Reaktionsgefäß einem

kungsmuffel und lange Verweilzeiten, was größere Wärmetauscher zugeführt, hierin durch Zufuhr von

Durchsätze ausschließt. Fremdenergie aufgeheizt und dann dem Reaktionsge-

Weiterhin sind Verfahren bekannt, die eine Tren- faß wieder zugeführt wird. In manchen Fällen kann

nung des mineralischen, einer Verkokung nicht zu- 30 hierfür auch die in Kernreaktoren erzeugte thermi-

gänglichen Anteils solcher Abfallstoffe von den orga- sehe Energie, beispielsweise von heliumgekühlten

rüschen Anteilen vorsehen und wobei nach aufwendi- Hochtemperaturreaktoren, genutzt werden. Hierbei

gen Vorklassierungen nur die organischen Bestand- kann der Wärmetausch zwischen den Medien Helium

teile pyrolytisch zersetzt werden (deutsche Offenle- und Blei erfolgen, wobei das Blei als schmelzflüssiger

gungsschrift 2 162 436). 35 Wärmeträger und das Helium als Aufheizmittel die-

Wenn, wie bei diesen Verfahren, die Abfallstoffe nen.

in einer von außen beheizten Drehtrommel pyroly- Zum Entfernen von in der Schmelze verbleibenden

tisch zersetzt werden, entstehen neben dem Koks und Schadstoffen kann jene regeneriert werden, z. B.

einer gewissen Menge Brenngas auch Gemische von durch Einbringen solcher Substanzen, die mit den

Teeren, die nur sehr schwierig aufzuarbeiten sind. 40 Schadstoffen verschlacken und die gebildete

Mit der Erfindung werden diese Nachteile vermie- Schlacke leicht abführbar machen, oder durch Einden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren leiten von die Regeneration bewirkenden Gasen,
und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen es er- Die Erfindung weist gegenüber den bekannten möglicht wird, große Mengen von heterogen zusam- Verfahren den Vorteil auf, daß außer einem bemengesetzten Abfallstoffen ohne eine aufwendige 45 trächtlich gesteigerten Durchsatz die Schadstoffe, wie Vorklassierung in kontinuierlichem Arbeitsfluß pyro- etwa Halogene, durch die praktisch momentan einlytisch unter Luftabschluß abzubauen und in un- setzende Pyrolyse der Abfallstoffe flüchtige Verbinschädliche oder nützliche Produkte umzuformen. düngen bilden, die sich als Staubfraktion, als schwer-Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß die Abfall- flüchtige Gaskondensate und Sublimate oder als stoffe in einem Reaktionsgefäß durch direkten Kon- 50 leicht entfernbare Gase oder Dämpfe in der nachgetakt mit einem schmelzflüssigen Wärmeträger zer- schalteten Reinigung des abgehenden Gases wiedersetzt werden, finden und somit nicht in die Atmosphäre entwei-

Gemäß dem weiteren Merkmal der Erfindung chen können. Die Verkokungsrückstände sind weitkann dieses in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß gehend von Schadstoffen frei, beispielsweise wird die zweckmäßig vorgewärmten Abfallstoffe kontinu- 55 auch der Gehalt von Schwefel um ein Mehrfaches ierlich in den schmelzflüssigen Wärmeträger einge- verringert, so daß beispielsweise die Verwendung des taucht und die dabei entstehenden Zersetzungspro- Kokses als Filterhilfsmittel bei der Aufarbeitung von dukte durch Umwälzen der Schmelze zu deren Ober- Klärschlämmen und deren anschließender Verbrenfläche gefördert und von dort abgeführt werden. Zu- nung keine aufwendige Rauchgasreinigung mehr ersätzliche Maßnahmen für die Bewegung der 60 forderlich macht.

Schmelze sind im allgemeinen nicht erforderlich, weil Die für die Durchführung des erfindungsgemäßen sich durch die momentan entstehenden Zersetzungs- Verfahrens dienende Vorrichtung sieht vor, daß der produkte eine Dichteminderung des schmelzflüssigen schmelzflüssige Wärmeträger in einem feuerfest aus-Wärmeträgers ergibt, die eine vertikale Strömung be- gekleideten und mit einer Heizung ausgerüsteten, gewirkt. Zusätzlich wird erfindungsgemäß das bei der 65 schlossenen Reaktionsgefäß enthalten ist, in welchem Pyrolyse, insbesondere das bei der Vorwärmung der ein zum Einbringen der Abfallstoffe in die Schmelze Abfallstoffe und deren hierbei erfolgenden Vorentga- dienendes Zuführungsrohr angeordnet ist, das mit sung entstehende brennbare Gas oder ein Teil davon seinem oberen Ende an eine Aufgabeeinrichtung gas-

dicht angeschlossen ist und mit seinem unteren, vor- des bei der Zersetzung entstehenden Gases wird zugsweise trichterförmig ausgebildeten Ende in den schon in der untersten Zone des Zuführungsrohres schmelzflüssigen Wärmeträger eintaucht, und daß gebildet und steigt in diesem nach oben, die Trockdas Reaktionsgefäß mit einer oder mehreren Kam- nung und Vorwärmung der Abfallstoffe bewirkend, mern kommunizierend verbunden ist, eine seitliche 5 Die verschlackten und verkokten Zersetzungspro-Austragsöffnung und eine hieran angeschlossene Ab- dukte 9, die sich auf dem Schmelzenspiegel ansamtransporteinrichtung für die sich auf der Ober- mein, werden durch die seitliche Öffnung 10 ausgefläche der Schmelze ansammelnden verkokten tragen und mit der Transportschnecke 11 abgeführt, und verschlackten Zersetzungsprodukte aufweist. Zur Unterstützung der Bewegung der Abfallstoffe in

Mit dem weiteren Merkmal der Erfindung ist vor- io der Roheisenschmelze ist der diese aufnehmende gesehen, daß das Zuführungsrohr oberhalb des Raum 13 des Reaktionsgefäßes 1 kommunizierend an Reaktionsgefäßes eine oder mehrere Gasaustrittsöff- die seitliche Kammer 14 angeschlossen, die mit dem nungen aufweist, die in eine das Rohr gasdicht um- Schmelzenraum 13 über einen abgeschrägten Überschließende Gaskammer münden, welche an eine den lauf 15 in die Kammer 14 und von hier aus durch unteren Teil des Reaktionsgefäßes umgebende Ring- 15 den Kanal 16 in den Schmelzenraum zurückgelangt, leitung mit oberhalb des Austrittsendes des Zufüh- Damit ergibt sich eine Förderung und Umwälzung rungsrohres in den Schmelzenraum mündenden Gas- der Roheisenschmelze, die das Austragen der Zersetaustrittsdüsen angeschlossen ist und ferner ein Ventil zungsprodukte wesentlich unterstützt. Auf dem Wege vorgesehen ist, mit dem unvollständig gekracktes Gas von der Eintrittsstelle des Zuführungsrohres bis zum abgezogen werden kann. 20 Eintritt in die Roheisenschmelze erfahren die Abfall-

Die Aufgabeeinrichtung für die Abfallstoffe be- stoffe eine Vorwärmung, durch die sie getrocknet steht gemäß dem weiteren erfindungsgemäßen Merk- und ganz oder teilweise entgast werden. Das hierbei mal beispielsweise aus einem seitlich an einer Öff- entstehende brennbare Gas tritt durch die Schlitze 17 nung das Zuführungsrohres angeschlossenen Schnek- des Zuführungsrohres in die, dieses gasdicht umgekenförderer mit einem gasdichten Absperrorgan und 25 bende, Gaskammer 18, von wo das Gas durch die aus einem im Inneren des Zuführungsrohres ver- Leitung 19 in die den unteren Teil des Reaktionsgeschiebbar angeordneten Kolben, der zum Einsto- fäßes umgebende Ringleitung 20 geführt wird. Von ßen der von der Transportschnecke geförderten Ab- hier gelangt es durch Gasdüsen 21, welche oberhalb fallstoffe in das Reaktionsgefäß verwendet werden des Rohrendes 8 in der Wand des Schmelzenraumes kann. 30 13 angeordnet sind, in diesen hinein und unterstützt

Das Reaktionsgefäß weist an seinem oberen Ab- ebenfalls die Umwälzung der Roheisenschmelze und Schluß einen Austritt für das sich in dem Raum ober- wird selbst gegebenenfalls nachgekrackt. Falls es sich halb der Schmelze ansammelnde Zersetzungsgas auf. als wertvoll erweist, auch die Teere zu gewinnen, die

In manchen Fällen ist es notwendig, in dem bei einer unvollständigen Krackung entstehen, kann schmelzflüssigen Wärmeträger enthaltene Anteile an 35 ein Teil des Gases durch das Ventil 22 abgezogen metallischen Abfallstoffen nachzubehandeln. Hierfür und einer anderweitigen Verwertung zugeführt werwird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Reak- den.

tionsgefäß an seinem unteren Abschluß einen Das sich bei der Zersetzung der Abfallstoffe in der

trichterförmig sich verjüngenden Fortsatz aufweist, Roheisenschmelze bildende völlig gekrackte Gas der feuerfest ausgekleidet und mit einer Heizung so- 40 sammelt sich in dem Raum 23 zwischen der Oberwie einem Abstich ausgerüstet ist. fläche der Zersetzungsprodukte 9 und dem oberen

Die Erfindung ist mit den in den Zeichnungen Abschluß 24 des Reaktionsgefäßes und wird durch schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen für den hier angebrachten Austrittsstutzen 25 abgeführt, eine zum Durchführen des Verfahrens dienenden Es wird einer Reinigung zugeführt, die in an sich beVorrichtung näher erläutert. 45 kannter Weise das Gas von Stäuben, flüssigen und

Fig. 1 zeigt ein Reaktionsgefäß mit den Zu- und gasförmigen Bestandteilen, wie beispielsweise Chlor-Abführeinrichtungen im Längsschnitt und oder Schwefelwasserstoff, Wasser, flüchtigen Chlori-

F i g. 2 stellt eine Einzelheit am Boden des Gefä- den und anderem, befreit und es dadurch für die

ßes dar. Energiegewinnung — unter anderem zur Beheizung

Beispiel 1 ⁵° ^^er erfindungsgemäßen Vorrichtung — geeignet

macht.

In dem Reaktionsgefäß 1 befindet sich eine Rohei- Im Müll gegebenenfalls vorhandene Emballagen

senschmelze 2, die durch eine elektrischinduktive aus Blech schmelzen in der Roheisenschmelze unter Heizung 3 ständig flüssig gehalten wird. Die pyroly- Aufkohlung auf. Ein hierdurch entstehender Übertisch abzubauenden Abfallstoffe werden mit der 55 schuß an Eisen kann abgestochen werden, wofür der Transportschnecke 4 durch die seitliche Öffnung 5 Schlackenausfluß 29 verwendet werden kann,
des in dem Reaktionsgefäß senkrecht angeordneten . .

Zuführungsrohres 6 in dieses hineingefördert und mit Beispiel 2

dem Kolben 7, der in dem Zuführungsrohr verschieb- In einem Reaktionsgefäß 1, welches entsprechend

bar angeordnet ist, in das Reaktionsgefäß hineinge- 60 der Vorrichtung des Beispieles 1 eingerichtet ist, bestoßen. Das Absperrorgan 12 verhindert das Austre- findet sich eine Glasschmelze 2, die durch eine Heiten von Gas. Sie treten aus dem unteren Ende 8 des zung 3 ständig flüssig gehalten wird. Die Behandlung Zuführungsrohres, das beispielsweise trichterförmig der Abfallstoffe geschieht entsprechend dem im Beiausgebildet und dessen Rand vorzugsweise gezackt spiel 1 ausgeführten Verfahren. Durch die in jedem ist, um die Abfallstoffe aufzulockern, in der Nähe 65 Müll vorhandenen mineralischen Anteile wird die des Gefäßbodens in die Roheisenschmelze und stei- Menge der Glasschmelze vermehrt und fließt über gen, da spezifisch leichter, nach oben. Auf diesem den Schlackenausfluß 29 ab. Durch zusätzliche EinWege erfolgt die Pyrolytische Zersetzung. Ein Teil gäbe von geeigneten Schlackenbildern in den Müll

Trann der Schmelzpunkt der Schmelze auf gewünschter Höhe gehalten werden.

Im Müll enthaltene metallische Abfallstoffe können mit Hilfe geeigneter physikalischer, wie beispielsweise einer Magnetabscheidung, oder chemischer Trennverfahren vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entfernt werden. Beispielsweise kann aber auch die Nachbehandlung der metallischen Abfallstoffanteile bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem gemäß Fig. 2 unteren, trichterförmig sich verjüngenden und durch eine Heizung 28 mindestens auf Schmelztemperatur der metallischen Abfallstoffanteile erhitzten Fortsatzes des Reaktionsgefäßes 27 erfolgen, in dem die im Vergleich zu der Glasschmelze spezifisch

schwereren metallischen Abfallstoffanteile gesammelt, geschmolzen und über einen Abstich 30 abgestochen werden.

Beispiel 3

Zur Nutzung der thermischen Energie aus Kernreaktoren, beispielsweise heliumgekühlten Hochtemperatunreaktoren kann das Reaktionsgefäß 1, welches

ίο ohne Heizung 3 entsprechend der Vorrichtung des Beispieles 1 eingerichtet ist, mit einem Gas-Metall-Wärmetauscher verbunden werden, in dem eine Bleischmelze zur Behandlung der Abfallstoffe durch die Kemreaktorwaxme, die über einen Heliumkreis-

IS lauf herangeführt wird, schmelzflüssig gehalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409519/114

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum pyrolytischen Abbau von Industrie- und Haushaltsmüll oder dergleichen Abfallstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfallstoffe in einem Reaktionsgefäß durch direkten Kontakt mit einem schmelzflüssigen Wärmeträger zersetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweckmäßig vorgewärmten Abfallstoffe kontinuierlich in den schmelzflüssigen Wärmeträger eingetaucht und die dabei entstehenden Zersetzungsprodukte durch Umwälzen der Schmelze zu deren Oberfläche gefördert und von dort abgeführt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Pyrolyse entstehende brennbare Gas oder ein Teil so hiervon in den schmelzflüssigen Wärmeträger eingeführt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeträger eine geschmolzene anorganische Substanz verwendet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeträger eine Schmelze aus einem oder mehreren Metallen verwendet wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeträger schmelzflüssiges Roheisen verwendet wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeträger eine glasähnliche Schmelze verwendet wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger während der Pyrolyse durch Wärmezufuhr schmelzflüssig gehalten wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das sich oberhalb der Schmelze ansammelnde Zersetzungsgas in an sich bekannter Weise von Schadstoffen gereinigt und anschließend ganz oder teilweise unmittelbar oder nach einer Umwandlung in elektrische Energie zur Aufheizung der Schmelze verwendet wird.

10. Verfahren nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des schmelzflüssigen Wärmeträgers aus dem Reaktionsgefäß einem Wärmetauscher zugeführt, hierin durch Zufuhr von Fremdenergie aufgeheizt und dann dem Reaktionsgefäß wieder zugeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung mittels der in einem Kernreaktor, insbesondere einem mit Heliumgas gekühlten Hochtemperaturreaktor, erzeugten thermischen Energie vorgenommen wird.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entfernen von in dem schmelzflüssigen Wärmeträger verbleibenden Schadstoffen die Schmelze vorzugsweise kontinuierlich regeneriert wird, z.B. durch Einbringen solcher Substanzen, die mit den Schadstoffen verschlacken, oder durch Einleiten von die Regeneration bewirkenden Gasen.

13. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der schmelzfiüssige Wärmeträger (2) in einem feuerfest ausgekleideten und mit einer Heizung (3) ausgerüsteten, geschlossenen Reaktionsgefäß (1) enthalten ist, in welchem ein zum Einbringen der Abfallstoffe in die Schmelze dienendes Zuführungsrohr (6) angeordnet ist, das mit seinem oberen Ende an eine Aufgabeeinrichtung (4) gasdicht angeschlossen ist und mit seinem unteren, vorzugsweise trichterförmig ausgebildeten Ende (8) in den schmelzflüssigen Wärmeträger eintaucht, und daß das Reaktionsgefäß mit einer oder mehreren Kammern (14) kommunizierend verbunden ist, eine seitliche Austragsöffnung (10) und eine hieran angeschlossene Abtransporteinrichtung (11) für die sich auf der Oberfläche der Schmelze ansammelnden verkokten und verschlackten Zersetzungsprodukte aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführungsrohr (6) oberhalb des Reaktionsgefäßes eine oder mehrere Gasaustrittsöffnungen (17) aufweist, die in eine das Rohr gasdicht umschließende Gaskammer (18) münden, welche an eine den unteren Teil des Reaktionsgefäßes umgebende Ringleitung (20) mit oberhalb des Austrittsendes (8) des Zuführungsrohres (6) in den Schmelzenraum mündenden Gasaustrittsdüsen (21) angeschlossen ist und ferner ein Ventil (22) vorgesehen ist, mit dem unvollständig gekracktes Gas abziehbar ist.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 und

14, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabeeinrichtung aus einem seitlich an einer Öffnung (5) des Zuführungsrohres (6) angeschlossenen Schneckenförderer (4) mit einem gasdichten Absperrorgan (12) und aus einem im Inneren des Zuführungsrohres verschiebbar angeordneten Kolben (7) zum Einstoßen der von der Transportschnecke (4) geförderten Abfallstoffe in das Reaktionsgefäß besteht.

16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis

15, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgefäß an seinem oberen Abschluß (24) einen Austritt (25) für das sich in dem Raum (23) oberhalb der Schmelze ansammelnde Zersetzungsgas aufweist.

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis

16, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgefäß an seinem unteren Abschluß (26) einen trichterförmig sich verjüngenden Fortsatz (27) aufweist, der feuerfest ausgekleidet und mit einer Heizung (28) sowie einem Abstich (30) ausgerüstet ist.