DE2520152C2 - Verfahren zum trockenen Destillieren zerkleinerten organischen Abfallmaterials in einem Schneckenextruder - Google Patents

Verfahren zum trockenen Destillieren zerkleinerten organischen Abfallmaterials in einem Schneckenextruder

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum trockenen Destillieren zerkleinerten organischen Abfallmaterials gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches I sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 3.
Ein derartiges Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der DE-OS 22 22 267 bekannt. Sie dienen zur praktisch rückstandsfreien Beseitigung von hochpolymeren Abfallprodukten, die zu diesem Zweck durch Anwendung von Wärme und/oder Druck zunächst verflüssigt und sodann in flüssige oder gasförmige Brennstoffe ho solcher Zusammensetzung zersetzt werden, daß diese praktisch rückstandsfrei verbrannt werden können. Das bekannte Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung sind darauf abgestellt, daß sich die zugeführten Abfallprodukte zumindest in eine flüssige Phase umsetzen lassen, die am Austragsende des Extruders entnommen werden. Zum trockenen Destillieren von beliebigem organischen Abfailmaterial sind das Verfahren und die Vorrichtung nicht geeignet, da nicht unter Luftabschluß gearbeitet wird und da ein Austrag zurückbleibender Feststoffe nicht vorgesehen ist Nachteilig ist außerdem, daß die erzeugten Gase zwar an offenbar eher willkürlich gewählten, sich auf hinreichend unterschiedlicher Temperatur befindlichen Stellen des Schneckenextruders abgezogen, nachfolgend jedoch über eine gemeinsame Leitung abgeführt werden.
Aus der US-PS 12 37 094 ist eine Vorrichtung zur Destillation kohlenstoffhaltiger Materialien bekannt, die ebenfalls nicht unter Luftabschluß arbeitet und bei der die unterschiedlich flüchtigen, erzeugten Gase etwa in der Mitte der auf unterschiedlichen Temperaturen befindlichen, verschiedenen Heizzonen des Schneckenextruders abgezogen werden. Der verkokte Rückstand wir! am Ende des Schneckenextruder ausgetragen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, die eine verbesserte Verwertung von beliebigem, insbesondere aus Müll gewonnenem organischen Abfallmaterial ermöglichen.
Bezüglich des Verfahrens ist diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst
Bezüglich der Vorrichtung ist die Aufgabe durch die im Patentanspruch 3 angegebenen Merkmale gelöst
Die Zeichnung zeigt in Form eines Fließschemas eine Anlage und ein Verfahren zur trockenen Destillation gemäß der Erfindung.
Der von den anorganischen Materialien, wie Metallen oder Glas befreite Abfall wird getrocknet und zerkleinert So aufbereitet gelangt er über die Leitung 20 in den Materialbeschickungstrichter 50 und von dort in die Retorte 10, welche die Form eines Extruders von einer Art hat, die der in der Kunststoffindustrie verwendeten ähnlich ist, jedoch kontinuierlich als Retorte betrieben wird. Der Extruder besitzt einen langgestreckten Zylinder 32, in welchem eine Schnecke 34 zur Drehung in seiner Bohrung 36 gelagert ist. Vorzugsweise hat die Bohrung 36 des Zylinders über dessen Länge einen gleichmäßigen Durchmesser. Die Schnecke 34 weist einen Gang 38 von über die gesamte -Schneckenlänge gleichbleibender Ganghöhe und eine Welle 40 auf, deren Durchmesser von dem einen Ende der Schnecke zum anderen zunimmt. Bei einer solchen Gestaltung nimmt die Querschnittsfläche des Materialbegrenzungshohlraums 42, der durch die Innenseite der Zylinderbohrung 34 und den Fußteil der Schnecke 34 gebildet wird, von dem einen Ende der Schnecke 34 zum anderen zu. Die Querschnittsfläche braucht nicht gleichmäßig abzunehmen und es kann eine Verringerung der Querxchnittsfläche in Stufen oder Zonen vorgesehen werden.
Die Extruderschnecke 34 wird durch einen Motor 44 über ein Untersetzungsgetriebe 45 kontinuierlich zur Drehung angetrieben.
Benachbart dem getriebenen Ende der Schnecke 34 bzw. links, gesehen in der Zeichnung, ist in der Wand des Zylinders 32 eine sich radial erstreckende Beschickungsöffnung 48 vorgesehen. Die Beschickungsöffnung 48 steht mit dem Auslauf bzw. mit der Engstelle 49 eines Materialbeschickungstrichters 50 in Verbindung. Der Trichter 50 ist eingeschlossen und mit der Leitung 20 zur Aufnahme pulverförmigen Gutes verbunden, öffnungen bzw. Entlüftungen 52 im Trichter 50 dienen dazu, so viel Luft wie möglich abzuleiten, wenn das Material in die Beschickungsöffnung 48 des Extruders eintritt.
Ein kegelförmiger Verschlußkörper 54 dient zur Regelung einer Öffnung 56 im Trichter 50. Der Verschlußkörper 54 ist so ausbalanciert, daß er sich aus der
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Schließstellung bewegt, wenn der Trichter 50 leer ist, und in eine Offenstellung, wenn Material in den Trichter eingegeben wird. Der Verschluß 54 hat die Aufgabe, das Entweichen von Gasen aus dem Extruder zu verhindern, wenn die Materialbeschickung zum Trichter 50 unterbrochen wird.
Mit dem Auslauf des Trichters kann eine Rüttelvorrichtung 60 verbunden sein, um sicherzustellen, daß die Beschickung des Auslaufs 48 mit pulverisiertem organischem Material gleichmäßig ist
Das rechte Ende des Zylinders 32 ist mit einer Austrittsöffnung 62 versehen, die mit einer Vielfalt von Düsen, Formen oder Pelletizem verbunden ist, die alle allgemein mit 64 bezeichnet sind.
In der Wand des Zylinders 32 ist im axialen Abstand vom Trichterauslauf 49 eine Austritts- oder Entlüftungsöffnung 66 vorgesehen. Diese Austrittsöffnung 66 steht mit einem Rohr oder einer Leitung 68 zu einem Kondensator 70 in Verbindung, der über eine Leitung 71 mit einem Speichertank 72 in Verbindung steht. Der Kondensator 70 dient zum Kondensieren und Trennen verschiedener Gase und flüchtiger Stoffe, die von der Leitung 68 aufgenommen werden. In der Leitung. 68 kann eine Vakuumpumpe 74 vorgesehen werden, um das Abziehen der Gase von der öffnung 66 zum Kondensator 70 zu unterstützen.
Die Austrittsöffnung 66 ist mit einem Keramikfilter 76 versehen, welcher das Entweichen von Gasen aus dem Hohlraum 42 innerhalb des Zylinders 32 ermöglicht, jedoch den Austritt von festem Material verhindert
Eine zweite Austrittsöffnung 78, die der Austrittsöffnung 66 ähnlich ist, ist durch ein gesondertes Rohr bzw. eine Leitung 80 mit einem Kondensator 82 verbunden. Der Kondensator 82 ist über eine Leitung 83 mit einem Speichertank 84 verbunden und eine Vakuumpumpe 86 ist in der Leitung 80 vorgesehen, um das Wegführen der Gase von der öffnung 78 zu unterstützen. Die Öffnung 78 ist wie die Austrittsöffnung 66 mit einem Keramikfilter 88 versehen.
Der Zylin-'er des Extruders 32 zwischen der Austrittsöffnung 78 und der Austrittsöffnung 62 am rechten Ende des Extruderzylinders 32 ist mit einem Mantel 89 zur Aufnahme eines Kühlmittels, beispielsweise Wasser, zum Kühlen des Endteils des Zylinders und seines Inhalts geformt.
Jede der Leitungen 68 und 80 ist mit einer gesonderten Heizeinrichtung 90, beispielsweise mit einer Induktionsheizung, versehen, die von einer Quelle 92 mit geregelter elektrischer Energie gespeist wird. Die Heizeinrichtungen 90 dienen dazu, die Rohre oder Leitungen 68 und SiO auf Rotglut zur Verarbeitung und zum Herbeiführen chemischer Reaktionen in den durch die Leitungen hindurchtretenden Gasen zu erhitzen.
Der Extruderzylinder zwischen der Beschickungsöffnung 48 und der Austrittsöffnung 66 ist mit einer Anzahl elektrischer Heizelemente 96 versehen, durch welche der Zylinder 32 des Extruders und dessen Inhalt beheizt werden können. Diese Heizelemente sind von herkömmlicher Art und können mit den üblichen thermostatischen Regelorganen und Stromquellen betrieben werden. Ferner ist zwischen der Austrittsöffnung 66 und der Austrittsöffnung 78 eine weitere Anzahl von Heizeinrichtungen 98 angeordnet, die ähnlich wie die Heizelemente % gespeist und geregelt werden können.
Das abgetrennte organische Material, das pulverisiert und getrocknet worden ist, wird kontinuierlich über die Leitung 20 dem Trichte · 50 zugeführt. Durch das eintretende Gut wird der Verschlußkörper 54 geöffnet und der Durchtritt von Gut zum Auslauf 49 und in den Extruderzylinder 32 ermöglicht. Die Extruderschnecke 34 wird kontinuierlich zur Drehung angetrieben und fördert das Gut von der Beschickungsöffnung 48 zur Austritlsöffnung 62 am rechten Ende des Extruders. Da die Schnecke vorzugsweise von der Art ist, bei welcher das Gutaufnahmcvolunicn der Kammer 42 im Zylinder 32 bei der Annäherung an das Austrittsende des Extruders
ίο abnimmt, wird das Material innerhalb der Kammer 42 durch die Schnecke 34 verdichtet, was sich außerdem in einer Temperaturerhöhung des Materials auswirkt Die Temperaturerhöhung wird noch durch elektrische Heizbänder % ergänzt, so daß sowohl der Zylinder 32 als auch dessen Inhalt beheizt werden.
Bei der Annäherung des Materials an die erste Austrittsöffnung 66 wird es auf eine erhöhte Temperatur erhitzt, für die ein bestimmter Wert gewählt wird, der beispielsweise im Bereich von 205c—315°C (400° -600° F) liegen kann. Wenn das Material die Austrittsöffnung 66 erreicht, werden Gase aus dem organischen Material durch den KeramikfT vr 76 hindurch zur Leitung 68 und zum Kondensator 70 ι erdrängt. Das übrige feste Material im Zylinder 32 wird von der Austrittsöffnung 66 zur Austrittsöffnung 78 weitersefördert.
Die .-.üsät/lichcn Heizelemente 98, die Indukttonshei/.elumente sein können, sind in der Zone zwischen der Ausiriusöffnung 66 und der Ausiriusöffnung 78 an-
jo geordnet und dienen dazu, die Temperatur des Zylinders und seines Inhalts auf einen gewählten bestimmten Wert zu erhöhen, beispielsweise bis auf 815° C (1500° F). Wenn das beheizte Material innerhalb des Zylinders 32 die Austrittsöffnung 78 erreicht, entweichen zusätzliche Gase durch den Keramikfilter S8 und durch die Leitung 80 zum Kondensator 82. W?.gen der in dieser Zone verwendeten höheren Temperatur sind die durch die Leitung 80 austretenden Gase von einer anderen chemischen Zusammensetzung als die durch die Leitung 68 strömenden Gase.
Das im Zylinder die Austrittsöffnung 78 erreichende Material ist in seinem Volumen stark verringert, jedoch wird das Zurückgebliebene nach rechts durch die Kühlzone gefördert. Das restliche Material enthält einige flüchtige Stoffe und wird der Zylinder vorzugsweise auf eine Temperatur von beispielsweise 930C (2000F) oder niedriger abgekühlt, um sicherzustellen, daß das durch eine Düse oder einen anderen Mechanismus bei 64 extrudicrte verkohlte Material sich nicht entzündet, wenn es mil der Luft in Berührung kommt. Das durch die Ausiriusöffnung 62 extrudicrte Material kann durch Düsen oder Preßformen geformt und zur nachfolgenden Verwendung als Brennstoff gekühlt werden.
Die aus dem erhitzter, organischen Material durch die
öffnung 66 entweichenden Gase enthalten Metahn, etwas Äthan, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Es wurde festgestellt, daß sich beim Erhitzen der Leiiung 68 auf Rotglut, beispielsweise durch Induktionsheizelemente, bestimmte Gase miteinander verbinden. Die Gase, wie Methan z. B, ergeSen Olefine durch Ausscheidung von Wasserstoff unter Bildung energiereicherer Gase als diejenigen, die durch die Öffnung 66 zur Leitung 68 austreten.
In ähnlicher Weise kondensieren die an der Öffnung 78 austretenden flüchtigen Stoffe zu Flüssigkeiten, wie Essigsäure, Methyl jlkohol und Aceton. Bei Verwendung von Indukiioiisheizeiementen, um die Leitung 80 auf Rotglut zu bringen, werden die flüchtigen Stoffe.
statt zum Kondensator zur Umwandlung in Flüssigkeiten zu strömen, in der Leitung 80 auf die Gase der Olefin- und Paraffinreihe reduziert.
Die Beheizung der Leitungen 68 und 80 ist wahlweise je nach den Gasen oder Flüssigkeiten, die aus dem verarbeiteten organischen Material erhalten werden sollen. Wenn beispielsweise die aus der öffnung 78 austretenden flüchtigen Stoffe gewünscht werden, kann die Beheizung der Leitung 80 abgeschaltet werden.
In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß be- ίο heiüUe Zonen zusätzlich zu den beiden Zonen, die vorangehend beschrieben wurden, vorgesehen werden können, um das Material im Zylinder auf noch höhere Temperaturen zu erhitzen, und daß mehr als eine Aiistriltsöffnung für jede der Zonen vorgesehen werden kann. r> um Gase den Kondensatoren und Speichcrcinrichtungcn, die jeder Zone zugeordnet sind, zuzuführen.
■ Es wurde im Vorangehenden auf die Verarbeitung
von aus Abfall abgetrenntem organischem Material He-
zug genommen, jedoch können natürlich auch andere δι organische Materialien und andere kohlenstoffhaltigen Materialien, wie Kohlen- und Ölschiefer in ahnlicher Weise verarbeitet werden.
Aus dem Vorangehenden ist ersichtlich, daß eine kontinuierliche trockene Destillation in einem Extruder durchgeführt wird, der als Retorte betrieben wird, so daß fester Abfall, wie aus Müll gewonnenes organisches Material, einem kontinuierlich arbeitenden Extruder zugeführt werden kann, und daß die verschiedenen produkte in nutzbare Gase und Flüssigkeiten an gesonder- jo ten Stationen umgewandelt werden und daß der Rückstand zu einem nutzbaren marktfähigen Produkt, wie Brennstoff oder Düngemittel, geformt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen ^
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Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum trockenen Destillieren zerkleinerten organischen Abfallmaterials in einem Schneckenextruder, der das an seinem einen Ende kontinuierlich zugeführte Material unter gleichzeitiger kontinuierlicher Kompression durch Heizzonen mit in Förderrichtung ansteigender Temperatur fördert, in denen die sich bildenden Gase über getrenn- in te öffnungen abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Destillation unter Luftabschluß vorgenommen wird, da'} die in den unterschiedlichen Heizzonen getrennt abgeführten Gase getrennt gespeichert werden, daß das destillierte Abfailmaterial in einer auf die letzte Heizzone folgenden Kühlzone gekühlt wird, und daß am Ende der Kühlzone ein fester Rückstand extrudiert wird.
Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in der letzten Kühlzone auf eine unter jer Temperatur der ersten Heizzone 'liegende Temperatur gekühlt wird.
3. Vorrichtung zum trockenen Destillieren zerkleinerten organischen Abfallmaierials, bestehend aus einem Schneckenextruder mit zylindrischer Kammer, einer Beschickungsöffnung an einem und einer Austrittsöffnung am anderen Ende, sowie einer Schneckenwelle deren Durchmesser von dem einen zu dem anderen Ende stetig zunimmt, und mit getrennten, aufeinanderfolgenden Hcizeinrichlungen zur Erzeugung einer ersten und einer zweiten, höheren Temperater sowie mit Abzugsöffnungen für die entstehenden Gase, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abzugsöffnung (66) am Ende der ersten Heizeinrichtung (.-6) und die zweite Abzugsöffnung (88) am Ende der zweiten Heizeinrichtung (98) angeordnet und jede Abzugsöffnung (66, 88) über getrennte Leitungen (68, 80) mit getrennten Tanks (72, 84) verbunden ist, und daß sich an die zweite Heizeinrichtung (98) ein Kühlmantel (89) anschließt, der das Material auf eine gegenüber der durch die erste Heizeinrichtung (96) erzeugten Temperatur wesentlich niedrigere Temperatur kühlt.
DE2520152A 1974-05-06 1975-05-06 Verfahren zum trockenen Destillieren zerkleinerten organischen Abfallmaterials in einem Schneckenextruder Expired DE2520152C2 (de)

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