DE2635927A1 - Flash-pyrolyse von organischem festen abfall - Google Patents

Description

BROSE ~ BROSE

Uipicsm Ingenieure

D-8023 Munchen-Pullach, Wiener Str. 2. Tel (089) .'£).> 30 d. Teißx b2i?14/ bros J. Caoles «Patentibus» München

,hr Zeichen: Tag: 10. AUgUSt 1976

Yourref.: 603875 - 80-G-74 - 11664 ^Date:

OCCIDENTAL PETROLEUM CORPORATION, eine Firma nach den Gesetzen des Staates Kalifornien, USA, 10 889 Wilshire Boulevard, Los Angeles, Kalifornien 90 024, USA

Iflash-Pyrolyse von organischem festen Abfall

Die vorliegende Erfindung betrifft die Pyrolyse von organischem festen Abfall industrieller und städtischer Herkunft.

Die Verwendung von Abfällen sowohl industrieller als auch städtischer Herkunft, wie z.B. Abfall, Kehricht, Müll, tierische Abfälle, landwirtschaftliche Abfälle und Abfall aus Plastik-Verarbeitungsverfahren, gewinnt rasch an ungeheuerer öffentlicher Bedeutung. Die Beseitigungskosten liegen an dritter Stelle nach Unterrichts- und Straßenbaukosten als städtische Ausgaben in den Vereinigten Staaten.

Schätzungsweise erzeugt jede Einzelperson in den USA zwischen 2 und 3 kg (4 bis 6 pounds) Abfall pro Tag und entspricht der industrielle Ausstoß annähernd 2,5

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ORIGINAL INSPECTED

(5 pounds) festem Abfall pro Person und Tag. Frühere Verfahren zur Beseitigung von Massenabfall, wie z.B. Deponie im Gelände, werden unmöglich, während andere, wie z.B. Verbrennung, teuer sind und Luftverschrautzungsprobleme ergeben.

Weitaus die Hauptmenge des Abfalls, der gegenwärtig beseitigt wird, enthält Produkte, die man in das Wirtschaftssystem oder in Produkte unmittelbar zurückführen kann, in welche der Abfall zur Rückführung in das Wirtschaftssystem verwandelt werden kann. Direkt rückführbare Bestandteile sind die vorhandenen verschiedenen Metalle, wie z.B. Aluminium und Stahl, und Glas. Größtenteils kann die Fraktion des organischen festen Abfalls einer Flash-Pyrolyse als einem Verfahren unterworfen werden, das von der Rückgewinnung der direkt rückführbaren anorganischen Fraktion und j eines beliebigen organischen Anteils unabhängig ist, der als Brei gewonnen wird. Die Flash-Pyrolyse ergibt u.a. Kohle, Pyrolyseöl und Gase als Produkte.

Erfindungsgemäß haben nach der Größe ausgesuchte Fraktionen des im wesentlichen kohlenstofffreien, teilchenförmigen, anorganischen Rückstandes, der bei der Entkohlung des kohlenstoffhaltigen, festen Pyrolyserückstandes von organischem Abfall gebildet wird, welcher feine anorganische Bestandteile, speziell Glas und Metalle, enthält, die der groben Rückgewinnung anorganischer wertvoller Materialien entgehen, gegenüber dem kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstand Vorteile als Wärmequelle für die Flash-Pyrolyse. Relativ verschleißfrei hat solch ein Material ausgezeichnete Wirbelschicht-Merkmale (fluidization characteristics) für den Transport in ein Pyrolyse-Reaktionsgefäß und ein hohes Schüttgewicht. Diese letztere Eigenschaft setzt bemerkenswert die benötigte Höhe für die Wirbelschichtschenkel (fluidized legs) herab und verbessert ausschlaggebend die Durchführbarkeit von Flash-Pyrolyse-Verfahren, die auf ihrer Verwendung beruhen.

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Die Erfindung sieht demgemäß ein Verfahren zur Behandlung von festem Abfall vor, bei dem ein Abfallfeststoff in eine anorganische Fraktion und eine feste organische Fest-Abfall-Fraktion (solid waste fraction) getrennt wird, die mitgerissene teilchenförmige anorganische Bestandteile enthält, wobei man die organische Fest-Abfall-Fraktion in Teilchen zerkleinert, deren größte Ausdehnung weniger als 25 mm (1 inch) beträgt; der feste Abfall wird getrocknet, pyrolysiert und bildet einen kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstand, ein kondensierbares Pvrolyseöl und Gas; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man die genannte getrocknete, zerkleinerte organische Fest-Abfall-Fraktion, die die genannten anorganischen Teilchen enthält, ein Trägergas, das in nicht nachteiliger Weise mit den Pyrolyseprodukten reaktiv ist, und eine heiße, teilchenförmige anorganische feste Wärmequelle miteinander vereinigt, welche man durch Entkohlung des kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstandes erhält, und daß man die entstandene Mischung unter Wirbelströmungs-Transportbedingungen (transport turbulent flow conditions) durch eine Pyrolysezone führt, die man bei einer Tem· peratur von etwa 315 ⁰C (600 ⁰P) bis unter die Sintertemperatur der anorganischen festen Wärmequelle für einen Zeitraum hält, der ausreicht, aus dem organischen festen Abfall den genannten kohlenstoffhaltigen festen Rückstand und kondensierbare Pyrolyseöle und Gas zu bilden; daß man den kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstand, vermischt mit der anorganischen festen Wärmequelle, von den kondensierbaren Pyrolyseölen und Gasen trennt, und daß man zumindest einen Teil des kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstandes entkohlt und zusätzliches Material für die anorganische feste Wärmequelle bei einer Temperatur bildet, die unterhalb der Schmelztemperatur der entstehenden anorganischen festen Wärmequelle liegt.

Im'Pyrolyseverfahren dieser Erfindung liegt der feste organische AbSLl, der mitgerissene anorganische Stoffe ent-

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hält, als Einzelteilchen vor, deren maximale Teilchengröße kleiner als 25 mm (1 inch) und deren Korngröße vorzugsweise kleiner als etwa 4,00 mm (5 mesh U.S. standard) ist. Zur Erleichterung des Massen- und Wärmetransportes zum organischen festen Abfall, der der Pyrolyse unterworfen wird, hat die anorganische feste Wärmequelle eine passende kleine Teilchengröße, die vorzugsweise im Bereich von 10 bis 2000 um und höchst wünschenswerterweise im Bereich von 20 bis 1000 um liegt und ein Schüttgewicht von z.B. 560 bis 1120 kg/m⁵ (35 bis 70 lbs./cu.ft.) hat. Vorzugsweise sind mindestens pO fo der Teilchen größer als 37 pm.

Obwohl jedes Gas das nicht nachteiligerweise reaktiv (nondeleteriously reactive) ist, d.h. das nicht nachteilig mit den Pyrolyseprodukten reagiert, als Trägergas sowohl für den organischen festen Abfall als auch die heiße anorganische feste Wärmequelle verwendet werden kann, ist es erfahrungsgemäß im Verfahren vorzuziehen, als Trägergas die Gase zu verwenden, die die Nebenprodukte des Pyrolyseverfahrens selbst sind. Die Hauptbestandteile des Nebenprodukt gases sind die Kohlenstoffoxide.

Die Verweilzeit während der Plash-Pyrolyse beträgt im allgemeinen weniger als 10 Sekunden, vorzugsweise 0,1 bis 2 Sekunden, und höchst wünschenswert erweise etwa 0,1 bis .1 Sekunde.

Das Gewichtsverhältnis der anorganischen festen Wärmequelle zum organischen festen Abfall, den man der Pyrolysezone zuführt, variiert in Abhängigkeit von der Temperatur der Heizquelle und der gewünschten Temperatur in der Pyrolysezone. Im allgemeinen werden etwa 2 bis etwa 20 Gewichtsteile, vorzugsweise 4 bis 6 Gewichtsteile der anorganischen • festen Wärmequelle pro Gewichtsteil des zerkleinerten organischen festen Abfalls der Pyrolysezone zugeführt.

Die Pyrolyse ergibt sich aus der Erhitzung des festen Abfalls primär durch Fest/Fest-Wärmetransport mit etwas ge-

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legentlichem fest/Gas/Fest-Wärmetransport. Um das zu erreichen, -werden Wirbelströmungsbedingungen in der Pyrolysezone benötigt. Die Reynolds-Flußzahl (Reynolds flow index numbers) wird also im allgemeinen 2000 in der Pyrolysezone überschreiten, wobei Reynolds-Zahlen, die 50 000 überschreiten, häufig angewendet werden.

Anschließend an die Pyrolyse werden die teilchenförmige, schwerere anorganische feste Wärmequelle und der kohlenstoffhaltige feste Pyrolyserückstand von dem erhaltenen Strom hoher Temperatur abgetrennt,wobei feine kohlenstoffhaltige Teilchen, die kondensierbarenPyrolyseöle und die Pyrolysegase als ein getrennter Strom zurückbleiben. Nach Abtrennung der feinen kohlenstoffhaltigen Teilchen werden die ., Pyrolyseöle vorzugsweise unter Verwendung eines ülabschreckers (oil quench) kondensiert, und das Gas, soweit benötigt, als Trägergas für die Verwendung im Verfahren zurückgeführt. Das überschüssige Gas kann sowohl als Gas zum Trocknen als auch als Brennstoffquelle verwendet werden.

Die Mischung von anorganischer fester Wärmequelle und kohlenstoffhaltigem festen Pyrolyserüekstand, die man aus der Pyrolysezone gewinnt, wird der Entkohlung vorzugsweise durch kontrollierte Verbrennung in Gegenwart einer Quelle von Sauerstoff, normalerweise Luft, und Wasser unterworfen. Wasser hilft bei der Entkohlung, mildert die Verbrenanngstemperatur und hält die Temperatur unterhalb jener Temperatur, bei der die Verschmelzung der anorganischen Seilchen eintritt. Für die anorganischen Teilchen, die in einem typischen organischen festen Abfall mitgerissen werden, bewegt sich die Schmelztemperatur im allgemeinen zwischen etwa 775 ° Ms ⁰C (1425 bis 17OO ⁰F). Vorzugsweise wird die Entkohlung bei einer kontrollierten Temperatur unterhalb der Sintertemperatur ausgeführt und das Zusammenballen der Teilchen vermieden. Nach der Entkohlung wird die gebildete anorganische feste Wärmequelle so bearbeitet_v daß man selektiv Teilchen einer größeren Größe, z.B. von 10 um und mehr, sammelt und

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wie benötigt zur Pyrolysezone zurückführt. Die Peinteile werden als Produkt gesammelt. Wegen ihrer Glas-ähnlichen Beschaffenheit kann die überschüssige anorganische feste Wärmequelle als Asphalt-Füllmaterial für Straßenpflasterungs-Verfahren verwendet werden und hat deshalb einen unmittelbaren Wert in der städtischen Bearbeitung von festem Abfall als Teil eines weitergehenden Verfahrens.

Spezielle Torteile erzielt die erfindungsgemäße Umwandlung des kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstandes in die anorganische feste Wärmequelle jedoch durch Einsparungen im Umfang der Anlage, die für den Transport der anorganischen, festen Wärmequelle während des IFlash-Pyrolyse-Verfahrene verwendet wird. Die Bildung des kohlenstoffhaltigen festen Rückstandes aus dem organischen Abfall hat eine annähernd 50 5^-ige Reduzierung in der Teilchengröße des Abfalls zur Folge. Bei der Bildung der anorganischen festen Wärmequelle jedoch gibt es eine beträchtliche Zunahme des Schüttgewichtes in dem Bereich von 400 bis 900 $. Die anorganische feste Wärmequelle hat, wie angegeben, ein abgesessenes Schüttgewicht (settled bulk density) zwischen etwa 830 bis etwa 1120 kg/nr (55 bis 70 pounds per cubic foot) und eine Teilchengröße, die eine Wirbelschicht ohne Kanaleffekt oder Verzögerung (slugging ermöglicht und zwar mit einer Materialersparnis bei der Höhe des Steigrohres oder des Wirbelschichtschenkeis (fluidized leg)j die notwendig ist, um den Druckunterschied innerhalb des Verfahrens zugewährleistEZ].Außerdein. ist sie relativ stabil und gegen Abrieb unempfindlich, womit sie "in dieser Hinsicht ein Verhalten zeigt, das gegenüber den Katalysatoren vorteilhaft ist, die gewöhnlich beim katalytischen Kracken verwendet werden.

Außerdem erzielt man durch die Umwandlung des kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyseriiekstandes in die anorganische fest© Wärmequelle eine bessere G-esamt-Wärmebilanz für das System. Wenn man den kohlenstoffhaltigen festen Rückstand als Wärmequelle benützt und die Wärme mit einer begrenzten

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Verbrennung in Luft erzeugt, muß die Zufuhr zu einem verwendeten Brenner sauerstoffarm sein. Das erzeugt beträchtliche Mengen von Kohlenmonoxid bei einer im allgemeinen niedrigen Wärmeabgabe. Durch vollständige Entkohlung kann die Verbrennung in einem stöchiometrischen Überschuß an luft erfolgen, und die größtmögliche Wärmemenge erzeugt werden, welche in der anorganischen festen Wärmequelle in das Pyrolyse-Reaktionsgefäß zurückkehrt. Diese verschiedenen Vorteile sind bei der Verwendung des kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstandes als Wärmequelle für die Pyrolyse nicht gegeben.

Es werden also im wesentlichen kohlenstoffreie anorganische Teilchen, die bei der Entkohlung einer Kohle gebildet werden, welche einen festen Pyrolyserückstand von zerkleinertem^ organischem festen Abfall enthält, als die primäre Wärmequelle für die Pyrolyse des zerkleinerten orgaischen festen Abfalls verwendet.

Nachstehend wird die Erfindung durch die beigefügten Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Figur 1 einen graphischen Vergleich der Wirbelbett-Dichte des kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstandes einerseits mit der gebildeten anorganischen festen Wärmequelle andererseits, die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird;

Figur 2 einen Apparat, der zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann;

Figur 5 einen anderen Apparat, der zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann;

Figur 4 eine 6OX Mikrophotographie von Teilchen, die bei der Pyrolyse von festem organischem Abfall entstehen, und die größer als 0,105 mm (150 mesh),aber kleiner als 0,14#_ftn)m C100 ιρβ,ε^ in der Korngröße sind, und

welche die brennbaren 'Teilchen und anorganische ί Teilchen zeigt;

Figur 5 eine 6OX riikrophotographxe von Teilchen, die bei der Pyrolyse von festem organischen Abfall entstehen und die kleiner als 0,105 mm (15Ο mesh), aber größer al? 0,074- mn! (200 mesh) in der Korngröße sind, und die die brennbaren Teilchen und anorganische Teilchen zeigt;

Figur 6 eine 6OZ Mikrophotographie von Teilchen, die bei der Pyrolyse von festem organischen Abfall entstehen und die kleiner als 0,037 mm (400 mesh) in der Korngröße sind, und die die brennbaren Teilchen und Flugasche zeigt.

Wie oben erklärt, besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, daß man eine teilchenförmige feste Wärmequelle oder "Asche", die bei der Entkohlung des kohlenstoffhaltigen festen Rückstandes der Pyrolyse von organischem festen Abfall gebildet wird, als eine primäre Wärmequelle in der Pyrolyse des zerkleinerten organischen festen Abfalls verwendet.

In diesem Zusammenhang wird mit dem Ausdruck "organische feste Abfälle" der überwiegend organische Teil bezeichnet, der aus einer Abfallquelle häuslichen und/oder industriellen Ursprungs stammt, nachdem man die anorganischen Bestandteile wie Eisen, Aluminium, Glas und andere wertvolle Stoffe einschließlich Papierbrei aus dem Abfall grob abgetrennt hat. Infolge der verschiedenen Zerkleinerungsverfahren, die die ' Grobtrennung begleiten, erscheinen in der organischen Fest-Abfall-Fraktion feine Teilchen aus Glas und anderen anorganischen Bestandteilen, die mindestens 1 und im allgemeinen mindestens 3 Gew.-% (Trockenbasis) des organischen festen Abfalls ausmachen. Organische feste Abfälle, die viel größere Mengen an Glas und anderem anorganischen Material

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enthalten, können jedoch nach dem Verfahren der Erfindung behandelt werden, wobei der maximale Anteil dieser Materieller von der maximalen Wärmekapazität und der Dichte des festen Abfalls abhängt, der in das Pyrolysesystem eingesetzt werden

des

kann. Da diese anorganischen Stoffe außer etwas/feinen natürlichen Ascheanteils des organischen Materials, der nach der Entkohlung des Feststoffs anfällt, der die Pyrolyse verläßt, die feste teilchenförmige Wärmequelle werden, die für die Pyrolyse verwendet wird, kann die Menge des anorganischen Materials im festen Abfall so eingestellt werden, daß die gewünschte Menge der festen feinteiligen Wärmequelle gebildet wird. Z.B. kann der anorganische Anteil des festen Abfalls erhöht werden, indem man z.B. Glas, keramisches Material, feuerfestes Material, natürliche oder künstliche Siliciumdioxid-haltige oder Aluminium/Eisen-haltige (aluminiferrous) Materialien und Metalle zum festen Abfall zugibt. Andererseits kann organisches Material zugegeben werden, um den prozentualen anorganischen Anteil des Abfalls zu vermindern.

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Me organischen Bestandteile der organischen festen Abfälle umfassen Cellulosematerial, Plastik, Gummimaterial und tierischen Abfall. Mit dem Ausdruck "Cellulosematerial" sind z.B. Papier, Baumäste und -rinde, Sagemehl, Ernteabfall und Gemüse- und Obstverarbeitungsabfall eingeschlossen. "Plastik" schließt sowohl weggeworfene Haushalts-Plastikwaren wie auch den Abfall industrieller Verfahren zur Formung und Verarbeitung von Polymeren ein. "Gummimaterial" schließt Abfallreifen ein. "Tierische Abfälle" schließen z.B. Haushaltsabfälle, Schlacht hofabfälle, Geflügelzuchtabfälle und Dünger ein.

Wie die im allgemeinen bunte Mischung von Abfallmaterial nach der Grobabtrennung anorganischer wertvoller Bestandteile ergibt, kann der organische feste Abfall nach Trocknung bis zu dem Grad, der für den Transport zum Pyrolyse-Eeaktionsgefäß erforderlich ist, folgende bezeichnende A.nalysendaten haben:

	Tabelle 1	Gew.-^
Bestandteil		92,29
Organische Stoffe		0,33
Metalle		1,69
Glas		2,02
andere anorganische	Stoffe	3,62
Wasser

Wenn der organische feste Abfall pyrolysiert wird, bildet sich eine Mischung aus festem kohlenstoffhaltigen Pyrolyserückstand, der mitgerissene anorganische Bestandteile enthält, Pyrolyseölen und Gas. Das Gas umfaßt Trägergas und Gase, die aus der Pyrolyse entstehen. Das Gas besteht, bezogen auf Trockenbasis, primär aus den Kohlenoxiden und Wasserstoff.

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Der kohlenstoffhaltige feste Pyrolyserückstand kann als "Kohle" bezeichnet werden; er enthält typischerweise etwa 10 Ms etwa 60 % anorganisches Material, im allgemeinen jedoch nicht mehr als etwa 50 % anorganisches Material, wobei der Rest von kohlenstoffhaltiger Beschaffenheit und sein Hauptbestandteil Kohlenstoff ist; wenn der kohlenstoffhaltige feste Rückstand weniger als 10 % anorganisches Material enthält, kann sein anorganischer Anteil dadurch erhöht werden, daß man anorganisches Material, z.B. keramisches Material, feuerfestes Material oder Metalle, zum festen Rückstand vor der Entkohlung zugibt, um die feste feinteilige Wärmequelle zu erzeugen.

Die Figuren 4, 5 und 6 zeigen die Beschaffenheit des kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstandes. Er enthält Brennmaterial, das von kohlenstoffhaltiger Beschaffenheit ist, d.h. das Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff enthält und ein niedriges Schüttgewicht hat. Niedriges Schüttgewicht wird insbesondere den faserigen Teilchen zugeschrieben, die Fig. zeigt und die der Komprimierung widerstehen. Es sind ebenso anorganische Stoffe vorhanden, hauptsächlich Glas- und Metall teilchen, die überwiegend als einzelne, getrennte Teilchen vorliegen, und die etwas mitgerissenen Kohlenstoff enthalten können. Die Feinteile mit einer Größe von 0,037 mm (400 mesh) und darunter (siehe Fig. 6) schließen organische Feinteile (Brennstoffe) und die anorganischen Feinteile ein, die in der Zufuhr vorliegen, zusammen mit der sich natürlich ergebenden Asche des organischen Materials, das der Pyrolyse unterworfen wird. Die anorganischen Feinteile werden in diesem Zusammenhang als "Flugasche" bezeichnet. Trotz des hohen Gehalts an anorganischen Stoffen beträgt das Schüttgewicht nur etwa 56 bis etwa 200 kg/m⁵ (3,5 bis 12,5 lbs/cu ft).

Wenn man den kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstand entkohlt, werden die Brennstoffe außer der Flugasche beseitigt; das Schuttgewicht steigt bis zu einem Wert von etwa 560 bis etwa 1120 kg/m⁵ (35 bis 70 lbs/cu ft) deutlich an.

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Der Rückstand ist hart und von glasähnlicher Beschaffenheit und ein idealer anorganischer warmeubertragungs-JFeststoff (heat transfer solid), der leicht innerhalb des Verfahrens selbst erzeugt werden kann. Der anorganische Wärmeübertragungsfeststoff hat eine Sintertemperatur im Bereich von etwa 775 Ms etwa 925 ⁰C (1425 Ms 1?00 ⁰F) und eine Schmelztemperatur im Bereich von etwa 1090 bis etwa 1260 ⁰C

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(2000 bis 2300 ⁰E) und eine Teilchen- und Gerüstdichte von etwa 2400 kg/m⁵ (150 lbs./cu.ft.) und kann "Asche" genannt werden.

Das Schüttgewicht variiert mit dem Kohlenstoffgehalt, wie Tabelle 2 zeigt.

Tabelle 2

$> Kohlenstoff in der Wirbelschicht- Mittlere Teilchen anorganischen festen Schüttgewicht größe der Mischun ζ Wärmequelle in pm .

Ib./ft³ kg/m³

36 3 4-8 40

51 7 112 50

5,7 35 560 · 100

2,9 33,5 616 120

0,6 38 608 130

Einen ähnlichen Vergleich zeigt Figur 1, die zwei anorganische Fraktionen mit verschiedenem Kohlenstoffgehalt hinsichtlich des Wirbelbett-Schüttgewichtes als Funktion der Teilchengröße vergleicht. Die Wirbelbettdichte wird in kg/m angegeben, welcher Einheit 0,01602 pounds mass per cubic foot (Lb_M/FT³) entspricht. Aus diesen Überlegungen ist es klar, daß das Schüttgewicht bei einem Mnimal gehalt an Kohlenstoff am größten ist. Eine anorganische feste Wärmequelle mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als etwa 10 Gew.-^ wird speziell vorgezogen, da sie maximales Schüttgewicht und maximale Wirbelbettdichte aufweist.

Die gebildeten Pyrolyseöle sind, obwohl sie in ihrer Beschaffenheit in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des verarbeiteten Abfallmaterials und den angewendeten Pyrolysebedingungen variieren, gleichzeitig einzigartig. Man kann sie als sauerstoffhaltige komplexe, organische Flüssigkeiten -bezeichnen, die · bis zu 40 # und in einigen Fällen

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"bis zu 35 $ in Wasser, Säuren oder Basen löslich sind. Die Löslichkeit.in polaren organischen Lösungsmitteln, wie z.B. Glycerin, ist begrenzt, und die Pyrolyseöle sind in nichtpolaren organischen Lösungsmitteln, wie z.B. Dieselöl, Tetrachlorkohlenstoff, Pentan, Decan, Benzol, Toluol und Hexan, relativ unlöslich. Man kann jedoch das Pyrolyseöl mit verschiedenen Heizölen Fr. 6 vermengen und mischen. Die Verbrennungsstabilität der Mischung ist etwa die gleiche wie bei Heizöl Ur. 6 allein.

Als ein bezeichnendes Beispiel für die Elementaranalyse eines Pyrolyseöls dient jenes, das man bei der Pyrolyse eines Abfallmaterials mit einem Gehalt von etwa 70 $> Cellulosestoffen erhielt. Das so erhaltene Öl enthält etwa 52 # bis etwa 60 $> Kohlenstoff, etwa 6 $> bis etwa S fo Wasserstoff, etwa 1 io bis etwa 2 $ Stickstoff und etwa 29 $> bis etwa 53 # Sauerstoff. Die empirische !Formel, die der Pyrolyseöl-Analyse am besten entspricht, ist G^H₃O₂. Das spezifische Gewicht ist ungewöhnlich hoch und liegt im Bereich von etwa 1,1 bis etwa 1,4.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann anhand der beigefügten Figuren 2 und 3 am besten verstanden werden.

Bezüglich Figur 2 wird der organische feste Abfall nach einer Grobabtrennung der anorganischen Stoffe bis zu einer Größe, bei welcher die maximale Teilchengröße weniger als 25 mm (1 inch) beträgt, vorzugsweise bis zu einer Größe unter etwa 4,00 mm (5 mesh),noch besser unter etwa 2,33 mm (8 mesh) zerkleinert, getrocknet und als Wirbelschichtmaterial transportierbar gemacht. Den getrockneten organischen festen Abfall transportiert man unter Verwendung eines Trägergases, das bezeichnenderweise ein Produktgas des Verfahrens ist, zum Pyrolyse-Reaktionsgefäß 10, wo man es mit der fluidisierten festen anorganischen Wärmequelle vereinigt, die sich aus der Entkohlung der Kohle ergibt und mit der vertikalen Spülleitung 12 zugeführt wird. Die Pyrolyse geschieht im

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Flash-Transport-Pyrolyse-Reaktionsgefäß (flash transport pyrolysis reactor 10) 10 innerhalb eines Temperaturbereichs von etwa 315 ⁰C (600 ⁰F) bis zu einer Temperatur unterhalb der Sintertemperatur der festen anorganischen Wärmequelle, vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich .von 315 bis etwa 925 ⁰C (600 ° bis 1700 ⁰P), noch besser von etwa 4-25 ° bis etwa 760 ⁰C (300 ° bis 1400 ⁰I"). Die Fließbedingungen sind turbulent und haben Reynolds-Zahlen, die über 2000 hinausjgehen, und noch bezeichnenderweise in der Größenordnung von 50 000 oder mehr sind.

Eine bezeichnende Zufuhr zum Pyrolyse-Reaktionsgefäß 10 besteht aus etwa 2 bis etwa 20 Gew.-Teilen der festen anorganischen Wärmequelle pro Gewichtsteil des organischen festen Abfalls in Abhängigkeit von der Pyrolysetemperatur. Der bevorzugte Bereich liegt bei etwa 4 bis etwa 6 Gewichtsteilen der festen anorganischen Wärmequelle pro Gewichtsteil des organischen festen Abfalls.

Das Trägergas, das man zum Transport der festen anorganischen Wärmequelle und des zerkleinerten organischen festen Abfalls zum Pyrolyse-Reaktionsgefäß 10"verwendet, ist eines, das nicht in nachteiliger Weise mit den Pyrolyseprodukten reagiert. Der Gasstrom kann jedoch Bestandteile wie z.B. Kohlenmonoxid enthalten, das mit den Kohlenwasserstoffen reagiert und andere brauchbare Produkte bildet. Sauerstoff muß vermieden werden. Obwohl ein vollkommen inertes Trägergas, wie z.B. Stickstoff,verwendet werden kann, ist als Gas der Gasstrom vorzuziehen, der aus der Pyrolyse gebildet wird.

Bezeichnenderweise reicht die Menge des verwendeten Gases gerade aus, um die feste anorganische Wärmequelle und den organischen festen Abfall als Wirbelschichtmaterial zum Pyrolyse-Reaktionsgefäß 10 zu transportieren. Im allgemeinen wird ein I? es t/Gas-Gewichts verhältnis von etwa 1 bis etwa 4 verwendet. Das einzig Entscheidende daran ist die Aufrechterhaltung der Wirbelstrom-Bedingungen und des freien Eest-

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stoff tranrjportcc. Lie Terv.'eil^eit in der Pyrolyse zone ist kurz und beträgt weniger als 1 Ilinute, vorzugsweise etwa 0,1 bis etwa 2 Sekunden und noch bezeichnender etwa 0,2 "bis etwa 0,5 Sekunden. ;

Im wesentlichen wird die gesamte Wärme, die man für die Pyro-

benötigt, von der festen, anorganischen Wärmequelle bereitgestellt und auf den organischen festen Abfall sowohl durch Fest/lFest-Kontakt als auch als I'est/Gas/Pest-Wärmeübertragung übertragen. Die Geschwindigkeit liegt im Bereich von etwa 0,3 "bis etwa h1 m/sec (10 bis 200 ft./see).

Der Ausfluß aus dem Pyrolyse-Reaktionsgefäß 10 besteht aus der festen anorganischen Wärmequelle, dem festen kohlenstoffhaltigen Pyrolyseprodukt, einem kondensierbaren Pyrolyseöl, 'fässer in Dampfform und den normalerweise gasförmigen Bestandteilen. Der Ausfluß geht vom Pyrolyse-Reaktionsgefäß 10 in die Hochleistungs-Produkt-Zyklone (high efficiency product cyclones) 14 und 16 über. Zyklon 14- dient primär dazu, die feste anorganische Wärmequelle und größere Teilchen des kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstandes vom Ausfluß des Pyrolyse-Reaktionsgefäßes abzutrennen, während Zyklon 16 zwischen feinen Teilchen des kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstandes und feineren Teilchen der festen anorganischen Wärmequelle trennt. Der Rest des feinen kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstandes wird als Produkt im Peinstoff-Zyklon (fines cyclon) 13 abgetrennt und im Behälter 20 gesammelt. Das G-as und kondensierbare Pyrolyseöle werden zu Aufarbeitungfezonen überführt,die nicht gezeigt sind. Die anorganische Wärmequelle und kohlenstoffhaltiger fester Pyrolyserückstand sammeln sich im Abstreifer 22, der in einem Wirbelschicht-Zustand durch den Aufwärtsstrom von Produktgas als Belüftungsgas gehalten wird. Abstreifer 22 enthält ein Sieb 24, das Schlacken abweist, die zur Basis des Abstreifers absinken und durch einen mechanischen Eingriff schließlich aus dem System gewonnen werden.

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Noch, wichtiger ist, daß das Wirbelsciiichbgas Pyroly^öle von den Teilchen entfernt, und durch seine zentrale Lage in der verengten Zone 25 dazu führt, daß Teilchen einer durchschnittlichen Zusammensetzung im Abstreifer 22 gesammelt werden. Andere Standorte würden dazu führen, daß vorwiegend die anorganische Wärmequelle oder kohlenstoffhaltiger fester Pyrolyserückstand gesammelt wird. Für die Möglichkeit jedoch, das der gebildete kohlenstoffhaltige feste Pyrolyserückstand fein ist, sich nicht gut mit der anorganischen Wärmequelle vermischt und sie brennstoffarm macht, ist ein sekundäres Abzugsrohr 27 vorgesehen, das mit dem Zuführungsstrom 29 und dem Ventil 31 zusammenarbeitet und feine Teilchen des kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstandes zusammen mit anorganischer Wärmequelle aus dem Abstreifer 22 abzieht und dem Brenner 34 zuführt.

Der erweiterte Abschnitt 33 des Abstreifers ermöglicht der Hauptmenge der Teilchen, die durch das Belüftungsgas ausgewirbelt werden, wieder in die Masse zurückzukehren. Die Umgehungsleitung 26 zieht das Wirbelstromgas vom Abstreifer 22 ab, das Feinteile mit sich führt, welche im Gasraum oberhalb der gesammelten Teilchen mitgerissen werden.

Die kalte feste anorganische Wärmequelle und kohlenstoffhaltiger fester Pyrolyserückstand werden in einem halbfluidisierten Zustand gehalten, indem man das Produktgas als Belüftungsgas verwendet, treten in den Wirbelschicht-Schenkel oder das Wirbelschicht-Ausgleichsrohr 28, gehen durch das Schieberventil 30 und werden die Steig- bzw. Spülleitung 32 entlang zum Brenner 34 transportiert. Das Gas, das für den Transport verwendet wird, ist vorzugsweise Luft.

•Luft wird dem Brenner 34 in einem solchen Verhältnis zugeführt, daß mindestens 80 %, vorzugsweise 100 % des Kohlenstoffs verbrennen, der im kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstand enthalten ist. Die Verbrennungswärme dient dazu, die kalte feste anorganische Wärmequelle bis zu einer

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j Temperatur vr-r^uheiseu, die gut .tiäc; γ ir. ά.-. "'yrolyse- - Heakt ionjgo-f ?-3 10 geeignet ißt, und. erzeugt ·ιπ3 äem kohl'nctoffhaltige.-. festen Pyrolyseriu;k-i:tand zusätzliche feste anorganische Wärmequelle. Zur Kontrolle der '"Ov.oc-ratur a:id £ur Yerhütuu.r des Zusammenballen^ oder Hintemr cer festem unorganischen Wärmequelle wird Wasser mit der Luft als g-leieli-jförmiger ITebel eingeführt. Die Verwendung eir.cs I'ebels verhindert im Gegensatz zu Spritswasser lokale \b3chreckimg und macht das Nasser für die Reaktion mit Kohlenstoff verfügbarer. Die Verweilzeit im Brenner 34 reicht aus, de.ι gewünschten Verbrennungsgrad eintrete.! au lassen, und Deträgt bezeichnenderweise 0,4 bis 3 Sekunden, vorzugsweise 0,5 bis 1 Sekunde. Die !Temperatur liegt bezeichnenderweise etwa im Bereich von 675 bis etwa 900 ⁰O (1250 bis 1650 ⁰F).

Das Verbrennungsgas und teilchenförmige feste anorganische Wärmequelle verlassen Brenner 34 und gehen durch die ITiedrigleistungs-Heiz-Zyklone (low efficiency heater cyclones) 36 und 33, die Teilchen einer Teilchengröße im Bereich von 10 bis 2000 pm, vorzugsweise von 20 bis etwa 6OC pm abfangen. Etwas Flugasche und Feinteile werden stromabwärts gesammelt und ein Verbrennungsgas hoher Temperatur erzielt, das nach Verwendung seiner Eigenwärme im Gesamtverfahren abgeblasen wird. Die gewonnene feste anorganische Wärmequelle sammelt sich im Pufferbehälter (surge hopper) 40 und wird durch eine Isolierung bei einer Temperatur gehalten, die etwa die gleiche wie die Temperatur im Brenner 34 ist. Die Umgehungsleitung 42 ist sur rückführung von Feinte ilen vorgesehen, die im Wirbeistromgas, welches in den Pufferbehälter 40 eintritt, zurück zum Zyklon 36 mitgerissen werden. Wenn die Verbrennung im Kohlebrenner 34 unvollständig ist, wird die !entkohlung vervollständigt, d.h. der Kohlenstoffgehalt auf 10 $ oder weniger verringert, und awar im Pufferbehälter 40, indem man Luft als Belüftungs- oder Wirbelschichtgas und Wasser zur Temperaturkontrolle einführt.

Die Teilchen der festen anorganischen Wärmequelle, die sich

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im PufferbehK.lt er 40 sammeln, können in der T'eil-Iiengröße von etwa 2000 tun und mehr bis weniger als 10 pm variieren. TJm die Rückführung von Teilchen im gewünschten Größenbereich zum Reaktionsgefäß 10 sicherzustellen, sind kontinuierliche oder intermittierende Anpassungen der Teilchengröße nötig.

Um die Anpassung der Teilchengröße im Behälter 40 zu ermöglichen, wendet man ein Hilfsverfahren an, das der Gewinnung von überschüssiger fester anorganischer Wärmequelle angepaßt ist.

Die feste anorganische Wärmequelle wird in einer Menge erzeugt die die für die Rückführung benötigte übersteigt, wird durch das Saugrohr (siphon tube) 44· abgezogen, geht über in den Abschreckbehälter (quench hopper) 46 und schließlich in den Produktbehälter 49.

Wenn die zirkulierenden Teilchen dazu neigen, zu fein zu werden, läßt man die Wirbelbett-Oberfläche (bed level) im Pufferbehälter 4-0 ansteigen, vermehrt damit das Mitreissen der Peinteile durch die Zyklone 36 und 38 und konzentriert die größeren Teile im Pufferbehälter 40. Als eine andere Möglichkeit kann man eine kleine Gasmenge in den Unterteil von Zyklon 38 einblasen, seine Arbeit stören und die Gewinnung feiner Teilchen herabmindern.

Wenn andererseits die Teilchen zu groß werden, wird das anorganische Produkt, das der Pufferbehälter 40 enthält, mit dem abgeschirmten Saugrohr 44 in großem Ausmaß abgezogen, elutriert und die !"einteile zum Pufferbehälter 40 zurückgeführt. Das konzentriert die feinen Teilchen im Pufferbehälter 40 und verringert die durchschnittliche Teilchengröße auf etwa 50 um. Überschüssiges anorganisches Material wird kontinuierlich als Produkt abgezogen. Diese Kontrolle erzielt den Vorteil des Verfahrens, daß die anorganische Wärmequelle weniger als 50 "f° Flugasche enthält und die restliche Plugasche eine Teilchengröße von mehr als etwa 10 um hat. Im ganzen hat die anorganische feste Wärmequelle eine Teilchengrößen-Verteilung, bei

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welcher lindes ^e.:n ^ryi ': der feststoffe eii>e '■ e mshr '-Ic e',·.;-; 3Y u^ra (4^0 uesli) hftoen.

e . luidlsierte feste snorgr.nische V.T.rciequelle, die für ] j *"e -'.'^rrolys^e benötigt wird, geht; durch einen belüfteten ί ^hentel oder ein lus^leichsrohr 50 durch das L^chieoeventil Di, vird durch ein Transportgas, vorzugsweise das Produkt gas ,j aitgcrissen, und geht durch die Spülleitung 12 it das Y^ro- \ \ lyse-Realct ions gefäß 10, womit der Kreislauf geschlossen ist.

Bei der Arbeitsweise des in Figur 1 abgebildeten Apparates, bilden die Ausgleichsrohre 23 und 50 Wirbelbettschenkel, worin die Teilchen bei einem erniedrigten Schüttgewicht gehalten werden, das im allgemeinen 70 i* des Schüttgewichts (abgesetzt) beträgt. TJm den geeigneten . Sohlendruck des Schenkels (proper base leg pressure) oberhalb des Arbeits- ; dructe im Pyrolyse-Reaktionsgefäß 10 und im Kohlebrenner 34 zu erreichen, und ein Zurückfließen des Materials au verhindern, benötigt man einen Schenkel in einer Höhe, die durch die benötigten Drücke und die Dichte seines fluidisierten Peststoffes bestimmt wird. Das ist am entscheidendsten im Schenkel 50. Als Folge davon, daß der entkohlte feste Pyrolyserückstand im Vergleich zum kohlenstoffhaltigen festen Rückstand selbst als Yfärmequelle benützt wird, kann die Schenkelhöhe effektiv gesenkt werden. Die Höhenverminderung ist für manche Einrichtungen entscheidend, wenn Beschränkungen in den Ausführungsbestimmungen (design code restrictions) für chemische Komplexe entsprochen werden soll. Es wird auch eine beträchtliche Reduzierung der Anlagekosten infolge der Ersparnisse im Unterbau für den Schenkel und die Gefäße über ihm erzielt. Namentlich die Schenkeldrücke an den Ventilen betragen dasca.1,5- bis 2,5-fache des Arbeitsdruckes im Reaktionsgefäß oder im Brenner, der vom Schenkel versorgt wird.

Die Verwendung der festen anorganischen ¥ärmequelle ist in der Kontrolle der Teilchengröße verläßlicher als

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die des kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstandes. Letzterer unterliegt leicht dem Abrieb, bricht in Teilchen feiner Größe zusammen und verunreinigt das Pyrolyseöl und die Gasströme. Die feste anorganische Wärmequelle, wie sie durch effektive Entkohlung des kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyseproduktes im Gegensatz dazu erhalten wird, ist relativ abriebfrei und einer genauen Kontrolle über den Bereich der Partikelgröße, die im Pyrolyse-Reaktionsgefäß verwendet wird, unterworfen und vereinfacht stark die Gesamtreaktion.

Außerdem kann, da eine im wesentlichen vollständige Kohleverbrennung im Kohlenbrenner 34 stattfinden kann, der Kohlenmonoxid-Gehalt des Gasstromes wirksam kontrolliert werden.

Figur 3 zeigt eine Alternative zu dem Verfahren, das in Figur 2 abgebildet ist.

Bezüglich Figur 2 wird wieder der organische feste Abfall zusammen mit der anorganischen festen Wärmequelle und dem Trägergas in das Transport-Pyrolyse-Reaktionsgefäß 10 eingeführt, !fach der Pyrolyse werden die Produkte durch die Hochleistungs-Produkt-Zyklone 14 und 16 zur Gewinnung der aufgewandten festen anorganischen Wärmequelle und des kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyseproduktes geführt. Die Feinteile werden in Zyklon 13 abgetrennt und im Behälter 20 gelagert. Die Umgehungsleitung 26 erlaubt, wie oben beschrieben, daß die Feinteile, die im Abstreifer 22 mitgerissen werden, in den Produktionsstrom zurückgeführt werden.

In diesem Beispiel wird, um den Schenkel 23 zu vermeiden, die Teilchenmischung durch den Tieftemperatur-Rotaryhahn (low temperature rotary valve) 52 dem Brenner 34 zugeführt, .wo der kohlenstoffhaltige feste Pyrolyserückstand entkohlt und dem ITiedrigleistungs-Zyklon 54 zugeführt wird, wo die feste anorganische Wärmequelle mit einer Teilchengröße von etwa 10 bis etwa 2000 pm, vorzugsweise von 20 bis etwa 100 um gewonnen und dem Pyrolyse-Reaktionsgefäß zugeführt wird,

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wobei ·ϋ-:..ι Jchenkel 5" und .JpülleLtunj j der '',ufuhratraiig 12 verwendet, j ie reinen, anorganischen "leuchen oder die _|

!Flugasche werden im Zyklon LJo gesamuelt und das Verbrennungsgas nach Gewinnung der Zigeuwärme in die :..ttnosphäre ab^etla- j sen.

Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es verständlich, daß man, da die feste anorganische "wärmequelle bei den Startbedingungen nicht verfügoar ist, eine andere Wärmequelle benötigt. Diese kann man bequem in !Form von feinteiligem Glas, das im Verfahren zerkleinert wird, oder von Sand verwenden. Solch ein Startmaterial wird jedoch, sobald das Verfahren einmal im Gang ist, schließlich in den Strängen durch die feste anorganische Wärmequelle verdrängt werden, die bei der Entkohlung der kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstände gebildet wird.

Es ist auch verständlich, daß man, wo es wünschenswert ist, die Qualität des Pyrolyseöls oder den Heizwert des Produktgases aus dem Pyrolyseverfahren zu verbessern, in das Sransportgas reaktive Bestandteile oder wärmeergänzende Bestandteile einbezieht, die mit dem Pyrolyseöl oder Produktöl und/oder -gas reagieren.

Wie angegeben, dürfen jedoch die Bestandteile nicht in nachteiliger Weise mit den Pyrolyseprodukten reagieren, sondern werden zugegeben, um ihren Wert zu erhöhen.

In bezug wiederum auf Figur 4-, 5 und 6 ist die Beschaffenheit des kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstandes ein heterogenes Gemisch von anorganischen Teilchen eines Ursprungs, welchervon denen der organischen Stoffe verschieden ist, die der Pyrolyse unterzogen wurden, und von kohlenstoffhaltigen Teilchen, die aus der Pyrolyse entstehen. In zumindest beträchtlichem Grad bleiben die anorganischen Stoffe durch die Pyrolyse unverändert. Die organischen Stoffe können zusätzlich zur Bildung der Pyrolyseprodukte sonst

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untrennbare, homogen enthaltene anorganische Filter, wie z.B. Tone,freisetzen. Diese feinen Teilchen erseheinen als Flugasche (siehe Figur 6) und werden in einem bedeutenden Ausmaß aus dem Sjrstem nach der Verbrennung oder Entkohlung entfernt. Während der Entkohlung werden die Brennstoffe im wesentlichen beseitigt und hinterlassen eigentlich nur die anorganischen Stoffe, die im organischen Teil des Abfalls enthalten waren oder infolge der Pyrolyse oder Verbrennung freigesetzt wurden. Es sind die anorganischen Stoffe, die zurückbleiben, welche als die anorganische fe3te Wärmequelle dieser Erfindung dienen. Wegen der notwendigen Anwesenheit der anorganischen Stoffe unterscheidet sich der kohlenstoffhaltige feste Pyrolyserückstand von Teerkohle, wie sie im gewöhnlichen Sinn verstanden wird. Durch die Anwesenheit der anorganischen Stoffe kann eine Wärmequelle, die der Teerkohle überlegen ist, aus den verarbeiteten organischen Abfällen erzeugt werden.

Für die Herstellung zur Rückführung als Wärmequelle gemäß der vorzuziehenden Ausführungsform soll der Flugaschegehalt weniger als etwa 50 G-ew.-Tb betragen und ferner die Rest-Flugasche eine Teilchengröße von mehr als 10 um haben. Außerdem sollte die anorganische feste Wärmequelle eine Verteilung der Teilchengröße haben, bei der zumindest 50 fo der Teilchen eine Größe von mehr als 37 pm haben.

Nachstehend wird das Verfahren dieser Erfindung durch ein Beispiel erläutert.

Beispiel

Organischer fester Abfall, der sich aus der Behandlung ■von städtischem festem Abfall zur Entfernung der anorganischen Bestandteile ergab, wurde getrocknet und auf eine Teilchengröße von weniger als 2,38 mm (S mesh) zerkleinert. Der organische feste Abfall hatte die Zusammensetzung, die Tabelle 3 zeigt* und wurde mit einer Rate von 4305,3 kg

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(94.91,4 pounds) pro Stande einem ^/rjO'Fe- .ealctionsrefä.s augeführt, wobei als Trägergas ein Trcmf-rtriiG iiit der Zusammensetzung verwendet wurde, die Tabelle 4 ^eigt.

Tabelle 3

Bestandteil Gew.—-

Organische Stoffe 92,23

Metalle 0,33

Glas 1,69

anorganische Stoffe 1,40

andere Peststoffe 0,62

Wasser 3,62

Tabelle 4

Trägergaszusammensetzung YoI. —^cß>

H₂S 0,31

F₂ 0, 36

GO₂ 32,42

GO 31,13

H₂ 10,54

CH₄ 5,13

C₂H₄ 2,56

C₂Hg 0,83

C, 0,88

H₂O 15,23

Gesamt 100,00

Durchschnittliches Molekulargewicht 23,43.

Das Trägergas hatte eine Temperatur von 260 °; (500 ⁰I?),und < Ge wicht s verhält η is von organischem festen .Vb fall zu Trägergas betrug 2,0. Die Kominaltemperatur der feststoffe betrug 37 ⁰C (100 ⁰^).

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i/leior: :e:.tir warmer. 2.2 6ί.~ -£.' Λ/ -i71 ^c-iindu) pi-ο ^;:'η· einer ^e i.lchenfür^ipen festen auorjrcan i.3ohe.i .^rae Λ Ie bei Λ er ./utkol\lur.~ des !coalenstof fh; Iti.jjen festeu Pyrolyserückfitanües gebildet wurde, von etwa 21? k? (4--O poundo) pro ,'.tunde des Trägergases zum 3^lyrolyse-Reakt i.onsgefäio trannportiert. Die Heizquellentemperatur betrup etwa 730 ⁰C (1350 ⁰J?). Die durchschnittliche Austrittstemperatur in das Pyrolyse-neaktionsgefäß betrug 510 °; (950 ⁰F). Der Arbeitsdruck betrug 338 χ 10"*'' kg/cm^ (543 tamHg, 10,5 psig). Die durchschnittliche Verweilzeit betrug 0,6 see.

Nach der Pyrolyse betrug die Zusammensetzung der Ausströmmenge aus dem Reaktionsgefäß 10 5 344 ^S (12 333,6 pounds) j Gas pro Stunde, das 1660 kg (3659 pounds) pro Stunde Pyrolyseöl, 793,56 kg (1760,5 pounds) pro Stunde Wasser, 329,36 kg ' (1829,5 pounds) des kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstandes und die gesamte anorganische feste Wärmequelle ι enthielt, die dem Pyrolyse-Reaktionsgefäß zugeführt worden war. Den Ausfluß führte man in einen ersten Produkt-Zyklon, der 23 138 kg (51 120 pounds) pro Stunde an Feststoffen aus dem Gasstrom abtrennte, und in einen zweiten Zyklon, der 122 kg (269 pounds) pro Stunde an Feststoffen aus dem Gasstrom abtrennte. Der Rest des Gasstromes ging weiter zum J Feinstoff-Zyklon, der 94 kg (207 pounds) pro Stunde von im J wesentlichen feinem kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstand als Produkt aus dem Gasstrom abtrennte. Nach Abtrennung des Pyrolyseöles durch Abschrecken (quench separation), wurde der Restgasstrom mit einer Rate von 6036,9 kg (13 419 pounds) pro Stunde als Heizgas und Gas für das Verfahren verfügbar gemacht. Der Überschuß wurde in die Atmosphäre abgefackelt. Die Zusammensetzung des Pyrolyseöls und des kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstandes zeigt Tabelle 5.

BAD ORIGINAL

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■Tabelle 5

Zusammensetzung des trockenen Pyrolyseproduktes (Gew.-

kohlenstoff haltiger fester Pyrolyserückstand	Öl
4-3,3	57,0
3,3	7,7
1,1	1,1
0,2	0,2
0,3	0,2
33,0	0,2
13,3	33,6

Kohlenstoff 'wasserstoff Stickstoff Schwefel Chlor Asche Sauerstoff

Die physikalischen Eigenschaften und die Teilchengrößen-Yerteilung der anorganischen Wärmequelle und des kohlenstoffhaltigen, festen Pyrolyserückstandes, die den Produkt-Zyklonen zugeführt wurden, se igt Tabelle 6.

Aus der Mischung von fester anorganischer Wärmequelle und kohlenstoffhaltigem festei Pyrolyserückstand, die im Abstreifer gesammelt wurden, wurden feste Teilchen mit einer Rate von 23 310 kg (51 338 pounds) pro Stunde entfernt, wobei man als primäres Transportgas Luft verwendete, und dem Brenner 34 zugeführt. Luft mit einer Rate von 65,93 or (E 323 standard cubic feet) pro Minute und Wasser mit einer Rate von 2,33 m (100 standard cubic feet) pro Minute zum Abschrecken wurde mit den Peststoffen im Brenner 34 vereinigt. Die Entkohlung des kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstandes durch Oxydation trat bei einer durchschnittlichen Brennertemperatur von 730 ⁰C (1350 ⁰P) ein. Die entstandene feste anorganische Wärmequelle und die Gase wurden zu einem ersten Brenner-Zyklon,, der Feststoffe mit einer Rate von 22 641 kg (49 914 pounds) pro Stunde abtrennte, und dann zu einem zweiten Brenner-Zyklon geführt, der Feststoffe mit einer Rate von 139 kg (306 pounds) pro

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Stunde aufnahm, '-.'er kestgasstroui enthielt 54,H lc_f: (120 pounds!) pro Stunde 1: einteile und wurde zu. einem Feinte ilsaminler "geführt. Die feste anorganische V.'ärmequelle, die sich im | lagerbehälter gesammelt hatte, wurde als Produkt mit einer | Nettogewirmrate von 33,1 kg (Π4 pounds) pro Stunde abgezogen.! Bei diesem Verfahren wurde das Verbrennungsgas vom Brenner 34 zum Vorheizen der Luft verwendet, die für die Verbrennung gebraucht wurde. In diesem Beispiel wurde die Luft auf eine Temperatur von 345 ⁰C (650 ⁰P) durch indirekten Wärmeaustausch mit Verbrennungsgas erhitzt, worauf das Verbrennungsgas in die Atmosphäre ausgeblasen wurde. In dem Verfahren betrug die Nominal-Verweilzeit im Pyrolyse-L.eaktionsgeiäß 0,3 see und im Kohlebrenner 0,6 see. Die durchschnittliche Verweil zeit von Feststoffen im Abstreifer 22 betrug 3 min und im Pufferbehälter 40 5,5 min.

Die physikalischen Eigenschaften und die Teilchengröße der Feststoffe, die das Pyrolyse-Reaktionsgefäß verließen, zeigt Tabelle 6. Etwa 99,96 % der Teilchen wurden entfernt. Die Zusammensetzung der anorganischen Wärmequelle ist die, welche dem Pyrolyse-Reaktionsgefäß zugeführt wurde.

Tabelle 6

Anorganische feste Wärmequelle

Kohlenstoffhaltiger fester Pyrolyserückstand

Zusammensetzung,

Teilchendichte, kg/m (Ibs/ft⁵)

Gerüstdichte, kg/m (/)

kg/m

96,5 3,5

2400 (150,0) 1792 (112,0) 2400 (150,0) 2400 (150,0)

Schüttgewicht (abgesetzt) (lbs/ft³)

923 (53)

200 (12,5)

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OO

Größenverte	1C	l·	llung, G-ew
0	20	microns
10	40	microns
20	SO	microns
40	120	microns
30	160	microns
120	200	microns
160	400	microns
200	600	microns
400	1000	microns
600	2000	microns
1000	microns
2000 H

1,2

7,3

13,0

16,0

18,0

13,0

10,0

15,0

2,5

2,0

1,5

0,0

34,0 24,0 19,0 10,0

4,0

2,0

1,5

2,5

1,2

1,1

0,7 0,0

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Claims (1)

1. Ansprüche

   A.' Verfahren zur Behandlung von festem Abfall, wobei man einen Abfallfeststoff in eine anorganische Fraktion und eine feste organische Pest-Abfall-Fraktion (solid waste fraction) zerlegt, welche mitgerissene teilchenförmige anorganische Bestandteile enthält, und wobei die organische JPest-A.bfall-Fraktion in Teilchen zerkleinert, deren größte Größe weniger als 25 mm (1 inch) beträgt, getrocknet und pyrolysiert wird und einen kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstand, ein kondensierbares Pyrolyseöl und Gas bildet, dadurch gekennzeichnet, daß man die genannte getrocknete, zerkleinerte organische Fest-Abfall-Fraktion, die die genannten anorganischen Teilchen enthält, ein Trägergas, das in nichtnachteiliger Weise mit den Pyrolyseprodukten reaktiv ist, und eine heiße teilchenförmige anorganische feste Wärmequelle, die durch Entkohlung des kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstandes erhalten wurde, vereinigt und die erhaltene Mischung unter Transport-Wirbelstrom-Bedingungen (transport turbulent flow conditions) durch eine Pyrolysezone transportiert, die man bei einer Temperatur im Bereich von etwa 315 ⁰C (600 ⁰S¹) bis zu einer Temperatur, die geringer als die Sintertemperatur der anorganischen festen Wärmequelle ist, für einen Zeitraum hält, der ausreicht, aus dem organischen festen Abfall den genannten kohlenstoffhaltigen festen Rückstand und kondensierbare Pyrolyseöle und Gase zu bilden; daß man dan kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstand, vermischt mit der anorganischen festen Wärmequelle,von den kondensierbaren Pyrolyseölen und Gasen abtrennt; und daß man zumindest einen Teil des kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstandes entkohlt und zusätzliche anorganische feste Wärmequelle bei einer Temperatur bildet, die unterhalb der Schmelztemperatur der entstehenden anorganischen festen Wärmequelle liegt»

   2* Verfahrennach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Pyrolyse in einem Temperaturbereich von 315 ⁰G

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   (600 ⁰F) bis 925 ⁰O (1700 ⁰F) .lurchi'ührt.

   5. Verfahren nach Anspmch 2, dadurch gekennzeichnet, da^ man die Pyrolyse in einem Temperaturbereich von 425 ⁰G (300 ⁰P) bis 760 ⁰C (HOO ⁰P) durchführt.

   4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Teilchengröße der genannten anorganischen festen Wärmequelle im Bereich von 10 bis 2000 um hält.

   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Teilchengröße der anorganischen festen Wärmequelle im Bereich von 20 bis 1000 um hält.

   6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstand dux-ch eine Hochtemperatur-Oxydation in Gegenwart einer Sauerstoffquelle bei einer Temperatur entkohlt, die man durch Einführen von Wasser kontrolliert

   7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man Luft als Sauerstoffquelle verwendet.

   δ» Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet j daß man Sauerstoff in einer Menge verwendet, die ausreicht, mindestens 30 $> des Kohlenstoffs zu oxydieren, der im kohlenstoffhaltigen festen Pyrolyserückstand enthalten ist.

   9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gewichtsverhältnis von anorganischer fester Wärmequelle zum organischen festen Abfall im Bereich von 2 zu 1 bis zu 20 zu 1 anwendet.

   10. Verfahren nach Anspruch 9? dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gewichtsverhältnis von anorganischer fester Wärmequelle zum organischen festen Abfall im Bereich von 4 zu 1

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   Ms zu 6 zu 1 anwendet.

   11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verweilzeit der Feststoffe in der Pyrolysezone von 0,1 bis 2 see anwendet.

   12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verweilzeit der Feststoffe in der Pyrolysezone von 0,2 bis 0,5 see anwendet.

   13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man einen organischen, festen Abfall mit einer Teilchengröße von weniger als 4,00 mm (5 mesh) einsetzt.

   14· Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man einen organischen, festen Abfall mit einer Teilchengröße von weniger als 2,38 mm (8 mesh) einsetzt.

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