DE2364660C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die kontinuierliche thermische Zerlegung polymercr und/oder anorganischer Stoffe und Stoffgemische. Zur Durchführung des Verfahrens wird beispielsweise eine Vorrichtung beschrieben, bei welcher die thermische Zerlegung durch Pyrolyse erfolgt. Als polymere und/ oder anorganische Stoffe und Stoffgemische kommen beispielsweise in Betracht:

Fe- und NE-Metalle mit Plastikbeschichtung, beschichtete und lackierte Leirhtmetallabfälle, Metallpapierfolien, isolierte Elektrokabel und Leitungen, Kapseln, Späne und metallische Gemenge mit stark voneinander abweichenden Schmelzpunkten wie z. B. Zn-Fe, Al-Fe, Pb-Fe, Pb-Al, Pb-Cu, Sn-Cu, Sn-Al sowie Altreifen, Verpackungsmaterial, Gewerbemüll, pastöse Güter u. dgl.

Es ist bekannt, polymere Stoffe in geschlossenen Behältern indirekt zu erhitzen, die sich abspaltenden Komponenten abzuziehen und die festen Rückstände nach Beendigung des Prozesses und ausreichender Abkühlung auszutragen. Bei genügender Feinzerkleinerung des Einsatzgutes ist es weiterhin bekannt, dieses mittels zum Teil dicht anliegender Förderschnekken kontinuierlich durch das Pyrolysegefäß hin-

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iurchzubewegen und die festen Rückstände stetig tragsende leicht geneigte und der Länge nach von 3der auch absatzweise in gasdicht anliegende Was- unten beheizte Reaktionsgefaß auf eine Schütthöhe ieryorlagen oder Vorratsbunker zu entleeren. Als verringert, die von der Prozeßwärme rasch durchBeispiel hierzu dienen: deutsche Patent- drangen werden kann. Es wird somit die bei senkächrift 454 205, USA.-Patentschriften 3 020 212, 5 rechten Reaktionsschächten zu beobachtende 3 362 887, deutsche Offenlegungsschrift 2 143 452. schlechtere Wärmeleitung von den indirekt beheizten

Weiterhin ist bekannt, sperriges, wolliges und mit- Außenflächen zur Mitte der Beschickungssäule — einander verfilztes Material, wie Späne von Bohr- z.B. bei der Müllpyrolyse — vermieden. Beim und Drehmaschinen, mittels langer und mit Widerha- Durchgang verliert zunächst bauschiges Material sein ken versehener Schubstangen in besonderen Unter- io Volumen; es sackt in sich zusammen. Schmelzflüssi flurkanälen durch hin- und hergehende Bewegung in ges Material fließt, unterstützt von der Dreiecksform Sammelbehälter zu befördern, wobei selbst größere der Widerhaken, innerhalb des Abgangsstutzens Förderstrecken und -hübe verhältnismäßig geringe zuerst ab, während die festen Rückstände durch den Antriebsleistungen erfordern. Eine absatzweise be- eigentlichen Autrageschacht in kleinen Teilmengen triebene Pyrolyse benötigt grundsätzlich verhältnis- 15 in eine wassergefüllte Grube fallen. Unterhalb des mäßig lange Verweiizeiten, deren Dauer bei wech- Wasserspiegels gelangen sie dann in einen Auffangsei ndem Füllungsgrad und unterschiedlichem Ein- trichter und mittels einer weiteren Zugstangen vorsatzgut noch größer sein kann unter Beriicksichti- richtung aus dem Wasser heraus auf einen (nicht gegung der einzelnen Phasen wie Beschicken, Aufhei- zeigten) Sortier- bzw. Kontrolltisch,
zen, Reaktion, Abkühlen und Entnahme. Danach 20 Das Schubgestänge kann auch aus mehreren müssen die im Ruhezustand ausreagierten Rück- Schubstangen und einzeln angebrachten Widerhaken stände im Anschluß an die Entnahme zumeist weiter- bestehen, wobei vorzugsweise entlang des Bodens inverarbeitet werden, um die gewünschten Komponen- nerhalb des liegend angeordneten Reaktionsgefäßes ten getrennt zu erhalten. Hierzu sei als Beispiel die eine Reihe höckerartig ausgebildeter Widerhaken fest Entfernung von Kohlenstoffanhaftungen an NE-Me- 45 angebracht ist, während rechts und links davon je lallen angeführt. Die demgegenüber fortschrittliche eine bewegliche, ebenfalls mit höckerartig geformten Pyrolyse mittels kontinuierlich arbeitenden Förder- Widerhaken besetzte Stange innerhalb eines definierschnecken setzt jedoch einheitliches und hinreichend ten Schubes sowohl gleichartige als auch gegenläuzerkleinertes Einsatzmaterial voraus im Gegensatz zu fige Schub- und Zugbewegungen auszuführen in der strangförmigen, wolligen Feststoffen, welche sieh in 3° Lage ist. Es wurde experimentell festgestellt, daß den Schneckenführungen einklemmen, sie blockieien sich diesen zwei Bewegungsarten eindeutige Mate- und damit zeitraubende Demontage- und Reini- rialbewegungen zuordnen lassen. Unverändert davon gungsarbeiten verursachen können. sind einzelne der höckerartig ausgebildeten Widerha-

Außerdem werden die sich abspaltenden Gase und ken jeweils an der Außenseite der beweglichen Dämpfe innerhalb der engen Schneckenrohre und 35 Schubstangen in zweckmäßigen Abständen an der -tröge an einer schnellen Trennung vom festen oder Innenwandung des Reaktionsgefäßes angebracht,
flüssigen Rückstand gehindert, wodurch möglicher- Während bei gleichlaufendem Betrieb der Schubweise unerwünschte Kondensationen auf den vielfach stangen das Einsatzgut überwiegend zum Austragsals blank angestrebten Oberflächen metallischer ende befördert wird, bewegen gegenläufig arbeitende Rückstände auftreten können. 40 Schubstangen das Einsatzgut zugleich auch quer zur

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei Förderrichtung, wobei die den Rückschub hemmeneiner Vielzahl pyrolytisch zerlegbarer Materialien in den mittleren Widerhaken unterstützend wirken, einem Durchgang unter hinreichend genau regelba- Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen ren Bedingungen kontinuierlich flüchtige Bestand- Gedankens sieht vor, die sich vom Einsatzgut abspalteile abzuspalten, flüssige bzw. schmelzflüssige An- 45 tenden Gase und Dämpfe durch ein erst innerhalb teile ablaufen zu lassen und die festen Rückstände des Reaktionsgefäßes in der Zone höchster Temperagleichzeitig dergestalt miteinander zu fördern, zu mi- tür endendes Abzugsrohr herauszuführen und einem sehen, zu zerkleinern, zu trennen und vorzureinigen, als Injektor wirkenden Hochgeschwindigkeitsbrenner daß die stetig ausgetragenen Reststoffe ohne zusatz- mit separater Brennkammer zuzuleiten, der sie mit liehe Behandlung verwendet werden können. Die 50 Zusatzluft vermischt, sie zündet und sie unter Druck Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb einer nachfolgenden Kammer verbrennt, die in einen mit gasdicht verschließbarem Klappdek- Durch einen oberhalb des Injektionsbrenners vorgekel versehenen Füllschacht bei geöffnetem Deckel sehener; Abzug strömen die ausgebrannten Abgase auf einen waagerecht den Füllschacht unten gasdicht im Gegenstrom zu den zugeführten Gasen aus und abschließenden Schieber fallenden Materialien nach 55 treten über eine Reinigungsanlage und einen Abgas-Schließen des Deckels und öffnen des Schiebers in- kamin ins Freie.

nerhalb des Reaktionsgefäßes auf ein Schubgestänge Die mit der vorliegenden Erfindung erzielten Vorgelangen, das mit geeigneten Widerhaken versehen teile bestehen insbesondere darin, daß Einsatzmateist und sich gegenüber der Anordnung von fest ange- rialien unterschiedlicher Größe, Beschaffenheit und brachten Widerhaken hin- und herbewegt. Die be- 60 Zusammensetzung ohne Vorsortierung und Zerkleiwegliche Schubstange wird über eine gasdichte Stopf- nerung kontinuierlich der Pyrolyse oder auch dem buchse von außerhalb angetrieben. Um auch Wirr- Schwelverfahren unterworfen werden und die Vermaterial befriedigend greifen und transportieren zu fahrensbedingungen nicht nur über Regelung vor können, sind die an der Antriebsseite der Schub- Temperatur, sondern auch von Hub und Geschwinstange befindlichen und zahnähnlich gestalteten 65 digkeit der Schubstangen dem Einsatzmaterial ange-Widerhaken größer als diejenigen am entgegengesetz- paßt werden können. Anhaftungen werden schor ten Ende. Das im Einfüllschacht hochgetürmte Mate- zeitig von den festen Rückständen getrennt und zer rial wird damit auf seinem Wege durch das zum Aus- kleinen; sie stören somit das nachfolgende Wasser

und Reinigungsbad nicht. Der Abzug der Pyrolyse- organ bei zugleich geschlossenem zweitem Organ ge-

gase im heißesten Bereich des Reaktionsgefäßes ver- öffnet werden kann.

hindert die Abkühlung und Kondensation derselben In F i g. 3 sind Austragsseite 11 mit als Außen-

an den ständig frisch zugeführten, kühleren Einsatz- stutzen ausgebildetem Bleiauslauf 12 und als Innen-

niaterialien. 5 stutzen ausgebildetem Materialabgang 13 sowie

Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur —unterhalb des Wasserspiegels 14 in der Grube 15 — Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist Auffangtrichter 16 mit Förderrohr 17 und Zugin der Zeichnung näher dargestellt. Es zeigt fördersystem 18, Antrieb 19 und Sortierplattform 20

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines voll- (angedeutet) nochmals im einzelnen dargestellt,

ständigen Pyrolyseofens im Längsschnitt, io Der in F i g. 4 schematisch dargestellte Schubstan-

F i g. 1 a ein Schema des Pyrolyseofens mit separa- genantrieb 8 zeigt als Grundriß die unterschiedliche

ter Brennkammer im Grundriß, Formgebung der bewegten Elemente 8 α im Gegen-

F i g. 2 eine schematische Teildarstellung der Be- satz zu den feststehenden Teilen 8 und 8 b.

schickungsseite eines Pyrolyseofens, Die Anordnung des Schubsystems beispielsweise

Fig.3 eine schematische Teildarstellung der Ent- 15 innerhalb eines zylindrischen Reaktionsgefäües 1 läßt

leerungsseite eines Pyrolyseofens, sich aus dem Schnitt A-A der F i g. 4 in F i g. 5 erse-

F i g. 4 eine schematische Teildarstellung der hen. Auch die Füllhöhe des nicht gesondert gekenn-

Schubstangenanordnung innerhalb des Reaktionsge- zeichneten Einsatzgutes ist deutlich sichtbar,

fäßes im Grundriß, Die unterschiedliche Gestaltung der in etwa halbe

Fig.5 einen Schnitt in der Ebene A-A in Fig.4, ao angenäherte Prismenform aufweisenden Zähnereihe

Fig.6 eine schematische Teildarstellung eines ist in Gnindriß und Seitenansicht sowie im Quer-

Schubstangenabschnittes. schnitt aus F i g. 6 ersichtlich.

Die Erfindung wird im folgenden in ihrem Aufbau Zur kontinuierlichen thermischen Zerlegung in dem geschildert und an Hand eines Ausführungsbeispiels als Beispiel beschriebenen Pyrolyseofen gemäß in ihrer Wirkungsweise er'äutert. Die Ausführungs- 25 F i g. 1 bis F i g. 6 werden die eingangs geschilderten form nach F i g. 1 besteht aus einem Reaktionsge- Stoffe und Stoffgemische bei offenem Verschlußdekfäß 1, einer Heizkammer 2, einem Heizbrenner 3, kel 5 auf den geschlossenen Absperrschieber 6 innereiner Einfüllvorrichtung 4 mit einem Verschlußdek- halb des Einfüllschachtes 4 so lange aufgegeben, bis kel 5 und einem Absperrschieber 6. Innerhalb des der Verschlußdeckel 5 noch eben gasdicht verschlos-Reaktionsgefäßes 1 befindet sich oben ein Gasab- 30 sen werden kann. Damit wird ein zu großes Volumen zug 7 und unten ein Schubstangensystem 8. Sein An- eingeschleuster Frischluft vermieden. Bei geschlossetrieb 9 hierfür außerhalb des Reaktionsgefäßes 1 ist nem Deckel 5 öffnet sich der Schieber 6 und gibt das lediglich angedeutet und durch Stopfbuchsen 10 mit Einsatzgut frei zum Fall auf die sich hin- und herbeden Schubstangen 8 verbunden. Das Reaktionsge- wegenden Schubstangen 8. Ihre Bewegung zieht die fäßl mündet außerhalb der Heizkammer 2 in eine 35 Beschickungssäule auseinander und transportiert sie Austragevorrichtung 11 mit einem Bleiauslauf 12 in niedriger Schütthöhe durch das innerhalb der und einem Materialabgang 13, der unterhalb des Heizkammer 2 mittels Heizbrenner 3 von unten der Wasserspiegels 14 innerhalb einer Grube 15 nach un- Länge nach erhitzte Reaktionsgefäß 1. Das inzwiten offen ist. Unter ihm öffnet sich ein Auffangtrich- sehen erwärmte Einsatzgut spaltet Gase und Dämpfe ter 16 mit seitlich angebrachtem Förderrohr 17 und 40 ab, die das Reaktionsgefäß 1 durch den innerhalb der einem Zugstangensystem 18 nebst Antrieb 19. Das heißesten Zone mündenden Gasabzug 7 verlassen in Förderrohr 17 endet außerhalb der Grube 15 ober- Richtung Injektionsbrenner 24 und Brennkammer halb einer Sortier- und Kontrollvorrichtung 20. Un- 22. Die Schubbewegung der Zähne 8 α unterstützt die terhalb des Bleiauslaufes 12 befindet sich ein beweg- Fließrichtung eventuell abschmelzender Bestandteile, lieh angebrachter Sammler 21. In Fig. 1 a liegt par- 45 die durch den Auslauf 12 das System verlassen und allel zum Reaktionsgefäß 1 innerhalb der Heizkam- im Sammelbehälter 21 als Granulat ankommen. mer2 eine Verbrennungskammer 22 mit Injektions- Feinkörnige Aschebestandteile gehen diesen Weg brennkammer 23 und daran angebrachtem Injektions- zum größten Teil, werden aber von der Wasserfülbrenner 24, die über eine Rohrleitung 25 außerhalb lung der Grube 15 als Schwebeteile infolge der notder Heizkammer 2 mit dem Reaktionsgefäß 1 an der 50 wendigen Flüssigeitsbewegung hinweggeführt. Die Einfüllöffnung 4 verbunden ist. Die Brennkammer 22 festen Rückstände werden vom Schubstangensyist über einen Abgasstutzen 26 mit der (nicht gezeig- stern 8 über die siebartige Verbindung zwischer ten) Abgasreinigung und dem (nicht gezeigten) Ab- Außen- und Innenstutzen 12 und 13 hinweggeführ gaskamin verbunden. und fallen durch den Materialabgang 13 und durcl

In F i g. 2 zeigt die Tefldarstellung die der Trans- 55 den Auffangtrichter 16 auf die Zugstangen 18, di<

portrichtung angepaßte abnehmende Größe der den Weitertransport und eine gleichzeitige Reinigunj

Zähne 8 bei sonst unveränderten Proportionen. Der durch im Gegenstrom durch das Förderrohr 17 ffie

Verschlußdeckel 5 und der Absperrschieber 6 sind so ßendes klares Wasser auf dem Wege zur Sortier- um

miteinander gekoppelt, daß jeweils nur ein Verschluß- Kontrollvorrichtung 20 bewirken.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen thermischen Zerlegung vcn polymeren und/oder anorganisehen Stoffen und Stoffgemischen, dadurch gekennzeichnet, daß die weitgehend unzerkleinerten und nicht vorsortierten Stoffe bzw. Stoffgemische auch heterogener Zusammensetzung nach unten in eine zu ihrem Alisgangsende hin schwach geneigte, feststehende Reaktionskammer fallengelassen werden, und daß sie aus der sich dabei bildenden Beschickungssäule innerhalb der Reaktionskammer mit deren Boden von unten stetig auf einstellbare Schütthöhe auseinandergezogen, befördert, in sich quer zur Förderrichtung bewegi, durch Abrieb in feste und kleiner werdende Bestandteile getrennt, zugleich von gas- und dampfförmigen Komponenten sowie schmelzflüssigen Anteilen befreit und aus der Reaktionskammer ausgetragen werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der die thermische Zerlegung beispielsweise durch Pyrolyse erfolgt, gekennzeichnet durch eine ständig gasdichte Einfülleinrichtung, durch welche die Stoffe bzw. Stoffgemische auf mindestens eine, im Bodenbereich der Reaktionskammer angeordnete und mittels gasdichter Führung von außen angetriebene Schub- bzw. Zugstange fallen und durch eine am Ausgangsende der Reaktionskammer vorgesehene, stets gasdichte Austragseinncktung zur Ausbringung der von gas- und dampfförmigen Komponenten sowie schmelzflüssigen Anteiien und weiteren Anhaftungen befreiten erwünschten festen Rückstände.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Einfüllvorrichtung aus einem gasdicht verschließbaren Klappdeckel, einem Einfülltrichter sowie einem waagerecht schließenden Absperrschieber besteht.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 unu/ oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragseinrichtung aus einer gasdichten Wasservorlage, einem Auffangtrichter, Förderrohr und mindestens einer Zugstange besteht.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Wasservorlage eintauchende Abgangsstutzen der Austragseinrichtung im Inneren einen in der öffnung kleineren Abgangsstutzen aufweist, dessen unteres Ende allein in den Auffangtrichter mit Förderrohr und Transportvorrichtung mündet, während der äußere Stutzen größerer öffnung kurz unterhalb des Wasserspiegels oberhalb eines Sammelgefäßes für die schmelzflüssigen Anteile und feinkörnigen Feststoffe endet, wobei am oberen Ende des im Boden der Reaktionskammer an ihrem Ausgangsende beginnenden Abgangsstutzens der Zwischenraum zwischen der größeren öffnung des äußeren und der kleineren öffnung des inneren Abgangsstutzen eine siebähnliche Vorrichtung die erwünschten festen Rückstände nicht schon dort hindurchfallen läßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schub- bzw. Zugstange Zähne mit in etwa angenäherter, halber Prismenfonn aufweist, deren Größe bei sonst unveränderten Proportionen entsprechend der sich ändernden Beschaffenheit und Schütthöhe des Einsatzgutes abnimmt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung zwei parallel zueinander laufende Schub- bzw. Zugstangen vorsieht mit einer dazwischen fest angebrachten Reihe hintereinander folgender Widerhaken mit ebenfalls in etwa angenäherter, halber Prismenform.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schub- bzw. Zugstangen gleichsinnig jeweils in eine Richtung bewegt werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schub- und Zugstangen gegenläufig zueinander bewegt werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Pyrolyse dem Einsatzgut entweichenden gas- und dampfförmigen Bestandteile in ein an der heißesten Stelle der Reaktionskammer endendes, an der Decke entlanggeführtes und aus der Reaktionskammer in Nähe der Einfüllrichtung herausgeführtes Rohr hineingesogen werden.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Reaktionskammer abgespaltenen gas- und dampfförmigen Bestandteile durch den Unterdruck eines als Injektor wirkenden Hochgeschwindigkeitsbrenners abgesogen und nach Vermischen mit passender Menge an Frischluft innerhalb einer von der Reaktionskammer getrennt vorhandenen Brennkammer unter Druck verbrannt werden.