DE2646729B2

DE2646729B2 - Verfahren zum Verkoken gummihaltiger Abfälle

Info

Publication number: DE2646729B2
Application number: DE2646729A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Hirakata Tsutsumi; Nagatoshi Osaka Yoshida
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1975-10-16
Filing date: 1976-10-15
Publication date: 1981-04-23
Also published as: DE2646729A1; GB1507138A; JPS5249668A; JPS5423002B2; DE2646729C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren aim Verkoken eines festen Gummi enthaltenden organischen Abfallproduktes. Ein solches Verfahren ist bereits aus der DE-PS 22 02 903 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden unbrauchbar gewordene Kraftfahrzeugreifen dadurch beseitigt und verwertet, daß die Altreifen zerkleinert und mit einem großen Überschuß von Kokskohle in eine Ofenbatterie einer Kokerei eingesetzt und dort verkokt werden.

Dieses bekannte Verfahren ist jedoch insofern nachteilig, als es zum einen das Zerkleinern der Altreifen sowie den Zusatz beträchtlicher Kohlemengen erfordert und zum anderen zu einer beträchtlichen Umweltbelastung führt.

Aus der japanischen Patentpublikation Nr. 42 603/ ist bereits ein Verfahren bekannt, bei welchem in Industrieabfällen enthaltene Kunststoffe durch Erhitzen in einer gegenüber Luft abgeschlossenen Wasserdampfatmosphäre bei Temperaturen von 400 bis 500⁰C thermisch zersetzt weriien. Es ist auch bereits bekannt, Abfälle von gummihaltigen Formkörpern mit einem heißen Gas bei einer Temperatur von 500 bis 600⁰C zu behandeln, wobei die zu behandelnden gummihaltigen Abfälle auf eine Teilchengröße von 5 bis 50 mm zerkleinert werden müssen, um eine thermische Zersetzung zu gewährleisten (vgl. japanische Patentpublikation Nr. 76 966/1974). Die genannte Veröffentlichung erwähnt ferner, daß das bei der thermischen

ίο

Zersetzung gebildete Gas als Brennstoff zurückgewonnen wird und daß die Zersetzungsprodukte öl sowie Kohlenstoff einer Verwendung zugeführt werden. Eine Rückgewinnung des bti der thermischen Zersetzung anfallenden Wassers ist jedoch nicht möglich, weil das Wasser öl und andere Schadstoffe enthält, deren vollständige Abtrennung äußerst schwierig und nur in besonders aufwendigen Anlagen möglich ist

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung der aus der DE-PS 22 02 903 bekannten Gattung so auszubilden, daß das Aufarbeiten von gummihaltigen Abfällen ohne eine vorherige Zerkleinerung, ohne übermäßig großen Energieverbrauch und ohne eine nennenswerte Umweltbelastung durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Aufgabe durch die im Anspruch 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Anspruch 4 angegebene Erfindung gelöst.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt besteht in erster Linie darin, daß Gummi bzw. Kautschuk enthaltende feste organische Abfallprodukte wie Fahrzeugbereifungen, technische Gummiwaren, Gnlfbälle und dergleichen durch thermische Zersetzung verarbeitet werden können, ohne daß eine vorhergehende Zerkleinerung dieser Abfälle erforderlich wäre. Ferner führt das Verfahren nach der Erfindung zu einer Ausnutzung des beim Zersetzungsprozeß gebildeten Wassers, welches im Kreislauf zurückgeführt wird, so daß eine Abwasseraufbereitung praktisch überflüssig ist.

Der mit Hilfe der Erfindung erzeugte Kohlenstoff ist von guter Qualität und kann für die Herstellung technischer Gummierzeugnisse verwendet werden.

Der Generator für überhitzten Wasserdampf erhält als Speisewasser das durch Kondensation des beim Zersetzungsvorgang gebildeten Wasserdampfes gewonnene Wasser. Hinsichtlich des Generators für überhitzten Wasserdampf sei darauf hingewiesen, daß es sich bei diesem vorzugsweise um einen Wasserdampferzeuger vom Innenfeuerungs-Typ handelt, d. h. um einen solchen Generator, bei dem Wasser in einem Behälter dadurch erhitzt wird, daß es in direkten Kontakt mit einer Feuerung gebracht und dadurch in überhitzten Wasserdampf überführt wird. Ein solcher Generator besitzt eine Verbrennungskammer mit einem Brenner in ihrem Inneren und ist mit einer Wasserversprühungsdüse und einem Wasserdampfeinlaß ausgestattet. Der in einem solchen Gtnerator erzeugte überhitzte Wasserdampf besitzt während des thermischen Zersetzungsvorganges vorzugsweise eine Temperatur von etwa 500 bis etwa 900⁰C. Der überhitzte Wasserdampf weist während des thermischen Zersetzungsvorganges einen Druck von etwa 0,3 bis etwa 1,5 kg/cm² (Überdruck) auf. Dieser Arbeitsdruck ist so niedrig, daß keine besonderen technischen Vorkehrungen hinsichtlich Druckbeständigkeit getroffen werden müssen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen und unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Ausfühnrigsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 einen Vertikal-Teilschnitt durch den Verkokungsreaktorund

F i g. 3 einen Schnitt durch den Verkokungsreaktor entlang der Linie A-A in F i g. 2.

Nach der Darstellung in Fig. 1 besteht eine

Vorrichtung 1 zur thermischen Zersetzung von Reifen (Gummireifen) hauptsächlich aus einem Generator 2 für überhitzten Wasserdampf vom Innenfeuerungs-Typ, einem Reaktor 3 für die Verkokung der Reifen mit dem überhitzten Wasserdampf aus dem Generator, einem Kondensator 4 zum Kondensieren des aus dem Reaktor abgezogenen Wasserdampfes und des abgezogenen gasförmigen Produktes und einem Kondensatspeicherbehälter 5. Diese Vorrichtungen sind in der genannten Reihenfolge hintereinander angeordnet Eine Wasserrücklaufleitung 6 für das zurückgewonnene und aus dem Aufnahmebehälter 5 abgezogene Wasser erstreckt sich von dem Behälter 5 bis zu dem Wasserdampfgenerator 2.

Der Generator 2 vom Innenfeuerungs-Typ für die Erzeugung von überhitztem Wasserdampf mit einer Temperatur von etwa 500 bis etwa 900⁰C und einem Druck von etwa 0,3 bis etwa 1,5 kg/cm² (gauge) besteht hauptsächlich aus einer Verbrennungskammer 7, einer Wasserversprühungsdüse 8, die in der I.'jienwand der Kammer befestigt ist, und einem Brenner 9 innerhalb der Kammer 7. Die Wasserrücklaufleitung 6, die mit der Wasserversprühungsdüse 8 in Verbindung steht, ist mit einer Wasserzuführungsleitung 10 ausgestattet, welche die Funktion hat, zusätzliches Wasser in den Generator 2> einzuführen, wenn das zurückgewonnene Wasser unzureichend ist. Der Brenner 9 ist mit einer Brennstoffzuführungsleitung 12 und einer I Liftzuführungsleitung 13 ausgestattet. Die Leitung 12 weist einen Treibstoffbehälter 14 für die Aufnahme eines Treibstof- jo fes, wie Kerosin, einen Strömungsmesser 19 und dgl. auf, während die Leitung 13 ein Gebläse 21, einen Strömungsmesser 24 und dgl. aufweist und außerdem mit einer Luftauslaßleitung 25 zur Regulierung des Druckes der Verbrennungsluft versehen ist. Die r, Verbrennungskammer 7 ist in ihrer Innenwand mit einer Düse 27 zum Einspritzen des zurückgewonnenen Gases ausgestattet. Eine Beschickungsleitung 28 erstreckt sich von dem Generator 2 bis zu dem Verkokungsreaktor 3, durch die überhitzter Wasserdampf in den Reaktor 3 au eingeführt wird. Durch eine Leitung 29 wird der Innendruck der Verbrennungskammer 7 reguliert. Die Beschickungsleitung 28 hat vorzugsweise die kürzest mögliche Länge, um die Wärmeabgabe aus dem überhitzten Wasserdampf zu vermindern. Besonders ·»> bevorzugt ist es, die Leitung 29 wegzulassen.

In den Fig.2 und 3 besteht der Reaktor 3 hauptsächlich aus einem vertikalen zylindrischen Hauptkörper 32 und einem Rückstandsbehälter 33, der unterhalb des Hauptkörpers angeordnet ist, mit einem dazwischen angeordneten Verschluß 34, der geöffnet werden kann. Der zylindrische Hauptkörper 32 hat einen solchen Innendurchmesser, daß nicht zerkleinerte ganze Gummireifen Γ darin gestapelt werden können, und er besteht hauptsächlich aus einem äußeren Zylinder 36 mit einer Wärmeisoliereinrichtung 35 darum herum, einem Deckel 41 (vgl. Fig. 1) zum Schließen einer oberen Öffnung, durch welche die Luftreifen T eingeführt werden, einer ringförmigen Halterungseinrichtung 43 an einer Bodenöffnung zum Festhalten der Gummireifen T in einer horizontalen Lage, und einem inneren Zylinder 39, der sich etwa von der Mitte der Höhe des äußeren Zylinders 36 ab nach unten erstreckt unter Bildung eines Durchganges 37 zwischen dem äußeren Zylinder 36 und dem inneren μ Zylinder 39 für den überhitzten Wasserdampf. Der innere Zylinder 39 ist mit einer großen Anzahl von kleinen öffnungen 38, 38', 38" ... versehen für das gleichmäßige Einleiten von überhitztem Wasserdampf durch den gesamten Umfang des Zylinders in Richtung auf seine vertikale Achse. Der überhitzte Wasserdampf wird aus der Beschickungsleitung 28 durch einen Einlaß 42 in den Wasserdampfdurchgang 37 eingeführt.

Der Rückstandsbehälter 33 weist an seiner unteren seitlichen Öffnung eine Tür 45 auf, und er nimmt einen Handwagen 46 auf, der durch die Öffnung herausgezogen werden kann. Der Behälter 33 weist eine obere Öffnung auf, die mit einer Auflage 50 versehen ist, die der ringförmigen Halterungseinrichtung 43 gegenüberliegt Sowohl die Halterungseinrichtung 43 als auch die Auflage 50 weisen eine Öffnung mit einem solchen Innendurchmesser auf, daß die Wulstdrähte 44 der Reifen hindurchfallen können. Ein Stab 47 für die Aufnahme der Wulstringdrähte 44 weist ein oberes Ende, das im Zentrum der öffnung der Auflage 50 angeordnet ist, und ein unteres Ende auf, das drehbar auf der äußeren Wand des Behälters 33 aufliegt Durch einen Haken 49, der mit dem unteren Ende verbunden werden kann, wird der Stab 47 in der richtigen Position testgehalten.

Der Verschluß 34, der geöffnet werden kann, ist gleitend zwischen der Rückhalteeinrichtung 43 und der Auflage 50 angeordnet und wird während der thermischen Crackung der Gummireifen Tgeschlossen gehalten, um das Innere des Hauptkörpers 32 abzudichten. Der Verschluß ist mit einer hydraulischen Einrichtung 51 versehen.

Die in dem Reaktor 3 enthaltenen Gummireiten T können einem gleichmäßigen Spray aus dem überhitzten Wasserdampf ausgesetzt werden, der durch die kleinen öffnungen 38, 38', 38" ... in den inneren Zylinder 39 eingespritzt wird, und sie können innerhalb eines kurzer. Zeitraumes thermisch gecrackt werden. Das gebildete Gas strom nach oben, während der Rückstand von dem darunterliegenden Verschluß 34 aufgenommen wird. Wenn der Verschluß 34 nach Beendigung dür thermischen Crackung geöffnet wird, werden die Reifenwulstdrähte 44 in dem Rückstand auf dem Stab 47 festgehalten und der Rückstand (d. h. der Kohlenstoff mit einem niedrigen Gehalt an flüchtigen Materialien) fließt in den Wagen 46 ab und wird durch die seitliche öffnung abgezogen, nachdem das Tor 45 geöffnet worden ist. Wenn der Stab 47 von dem Haken 49 befreit wird, gelangen die Reifenwulstdrähte 44 in den Handwagen 46 und können auf entsprechende Weise abgezogen werden. Durch einen Auslaß 53 strömt das gebildete Gas über einen Staubsammler 54. der mit einer Leitung 55 für die Beseitigung des gesammelten Staube- ausgestattet ist, in den Kondensator^

In der Fig. 1 besteht der Kondensationspeicherbehälter 5 hauptsächlich aus einem ersten Aufnahmebehälter 57 und einem zweiten Aufnahmebehälter 59, der mit dem Aufnahmebehälter 57 in Verbindung steht und unterhalb des Bodens desselben angeordnet ist. Der erste Aufnahmebehälter 57 weist eine Leitung 60 für die Rückführung des zurückgewonnenen Gases auf, die sich von einem oberen Abschnitt des Aufnahmebehälters 57 bis zu der Gaseinführungsdüse 27 erstreckt. Die Rücklaufleitung 60 weist einen Behälter 61, der eine Waschflüssigkeit enthält (z. B. Wasser oder eine Natriumhydroxidlösung) für die Entfernung eines gii'igen Gases, wie Schwefelwasserstoff, und einen Behälter 62 für das zurückgewonnene Gas ?uf. Durch die Leitung 68 wird das überschüssige Gas abgelassen. Der zweite Aufnahmebehälter 59 ist mit einem Behälter

72 für kondensiertes (zurückgewonnenes) Wasser und einem Behälter 73 für das zurückgewonnene öl ausgestattet. Der Wasserbehälter 72 steht über die Wasserrückführungsleitung 6 mit einer Pumpe 74 mit der Wasserversprühungsdüse 8 in Verbindung. Der Ölbehälter 73 steht über eine ölrückführungsleitung 78 mil einer Pumpe 76 mit einem Abschnitt der Treibstoffzuführungsleitung 12 zwischen einem Ventil 16 und dem Strömungsmesser 19 in Verbindung. Außerdem sind vorhanden die Flüssigkeitsspiegelanzeiger 67 und 79, die manuellen oder elektromagnetischen Ventile 11, 16, 20, 22, 26, 56,58,63, 69, 70, 71, 75 und 77 sowie die Druckmesser 23,31,52,64,65 und 66.

Unter Verwendung der Vorrichtung 1 des vorstehend angegebenen Aufbaus werden unter Anwendung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens Gummireifen mit überhitztem Wasserdampf thermisch gecracki.

Zuerst wird der Deckel 41 des Reaktors 3 geöffnet und nicht zerkleinerte Gummireifen in ihrer ursprünglichen Form werden so in den Reaktor 3 eingeführt, daß sie sich innerhalb des vertikalen zylindrischen Hauptkörpers 32 stapeln.

Der Brenner 9 des Wasserdampfgenerators 2 wird in Betrieb gesetzt. Nachdem sich der stetige Betrieb eingestellt hat, wird zurückgewonnenes Wasser aus der Wasserrückführungsleitung 6 durch die Versprühungsdüse 8 in die Verbrennungskammer 7 eingespritzt (wenn die Wassermenge unzureichend ist, wird zweckmäßig durch die Wasserzuführungsleitung 10 zusätzliches Wasser in die Kammer eingespritzt). Das eingespritzte Wasser wird schnell erhitzt, wobei sich überhitzter Wasserdampf mit einer Temperatur von etwa 500 bis etwa 900⁰C und einem Druck von etwa 0,3 bis etwa 1.5 kg/cm² (gauge) bildet. Durch die Beschickungsleitung 28. den Einlaß 42 des Reaktors 3 und den Wasserdampfdurchgang 37 wird der überhitzte Wasserdampf durch die kleinen öffnungen 38, 38', 38" .... die sich in dem inneren Zylinder 39 befinden, gleichmäßig gegen die Gummireifen Γ gedrückt. Als Folge davon unterliegen die Gummireifen T einer thermischen Crackungsreaktion mit Hilfe des überhitzten Wasserdampfes und sie werden schnell in Gas und Rückstand gecrackt. Das gecrackte Produkt wird in dem Kondensator 4 kondensiert und dann in dem ersten Aufnahmebehälter 57 in Gas und Flüssigkeit getrennt. Der dabei erhaltene Gasanteil kann durch die Rückführungsleitung 60 in den Wasserdampfgenerator 2 im Kreislauf zurückgeführt werden. Der flüssige Anteil wird innerhalb des zweiten Aufnahmebehälters 59 stehen gelassen und dadurch in öl und Wasser aufgetrennt. Der ölanteil wird durch die ölrückführungsleitung 78 geführt, während der Wasseranteil durch die Wasserrückführungsleitung 6 geführt wird, wodurch sie in dem Wasserdampfgenerator 2 wiederverwendet werden. Auf diese Weise wird das rückgewonnene Wasser für die Wiederverwendung in die

ü Vorrichtung 1 im Kreislauf zurückgeführt, ohne daß die Möglichkeit besteht, daß es eine Umweltverschmutzung bewirkt, die auftreten würde, wenn das Wasser aus der Vorrichtung ablaufen gelassen würde. Der Rückstand besteht nach der Abtrennung von den Reifenwulstdrähten 44 hauptsächlich aus Ruß mit einem geringen Anteil an flüchtigen Materialien. Es hat sich in der Tat bestätigt, daß der Rückstand als Material für Gummiprodukte bzw. Kautschukprodukte wiederverwendbar ist.

2^r> Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch für die Behandlung von Abfallprodukten aus Kunststoffen verwendet werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.

Beispiel 1

Es wurden mehrere Arten von Abfällen aus Standard-Reifen für gewöhnliche Personenkraftwagen

j-, verwendet. 4 bis 5 Reifen jeder Art wurden unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens und unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung 1 behandelt. Für die Einleitung der Behandlung wurden etwa 20 I Leitungswasser in die

4(i Vorrichtung eingeführt. Anschließend wurde die erforderliche Menge Wasser durch Rückführung des zurückgewonnenen Wassers im Kreislauf bereitgestellt.

l'rohe	Menge des	Materialbilan/ ι	(%)	Reifen wulstdraht	Gas	Verkokungsbedingungen	Zeil (Std.)
	behandelten Reifens (kg)	Öl	Kohlenstoff	4,1	12,5	Temp. ( C)	5
S₁	29.5	49.5	33.9	4,1	9,5	530*)	2
S-	32.0	54,7	31,7	-	10,5	720	2,2
S.	30.4	55.9	33,6	3,4	9.3	760	2
S,	29.5	54.3	33,0		700

^J) Zusätzlich erhitzt durch eine Elektroheizung.

Der Mengenanteil des Wasserdampfes in dem in der Verbrennungskammer 7 gebildeten Gas für die Behandlung der Probe S2 und die Eigenschaften des daraus zurückgewonnenen Kohlenstoffes waren wie folgt:

Mengenanteil des Wasserdampfes:

	2,14 Mol-%
H₂O	84,65
N,	1Z90
O^	0J1

Eigenschaften des zurückgewonnenen Kohlenstoffs:

Verminderung als Folge des

Erhitzens 0,9%

flüchtige Materialien*) 22%

Asche 10,1%

Menge an absorbiertem Jod 104 mg/g

Menge an absorbiertem DBP*) 100 ml/100 g

pH-Wert 9,6

*) Der in einer konventionellen Vorrichtung zurückgewonnene Kohlenstoff enthält etwa 4.8 bis etwa 8,6% flüchtige Materialien (vgl. »Rubber Age«. Februar 1976).

Die verwendete Verkokungsvorrichtung 1 wies die folgenden Betriebsdaten auf:

Überhitzter Wasserdampfgenerator 2

angegebene Kapazität:
Treibstoff:
Abgangsverhältnis
(turn down ratio):

60 000 kcal/Std. Kerosin

1/5

Thermischer Crackungsreaktor

Innendurchmesser des
vertikalen zylindrischen Hauptkörpers:
Höhe des Hauptkörpers

*)Di-tert.-butyI-4-methylphenol.

800 mm 3000 mm

Beispiel 2

Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurden Abfälle aus speziellen Gummiprodukten (Kautschukprodukten) behandelt, wobei die folgenden Ergebnisse erhalten wurden:

Menge des Materialbilanz (%)

behandelten

Reifens (kg) _{ö| Koh},_en.

stoff Reifen-

wulsl-

drahl

Gas

Verkokungsbedingungen

Temp. Zeit

(C)

(Std.)

Kohlenstoff enthaltender

Gummi (Kautschuk)*) 30,2

+ Reifen + Polyäthylen
+ Abfallöl

Anstrichschlamm 27,9

Golfball 25,0

Reifenfüllstoff 30,0

Kohlenstoff enthaltender

Gummi (Kautschuk) *) 31,1

54,0

55,2 49,0

41,8

30,8

34,8

31,6

2,3

31,5 3,6

4,2

*) Abfallprodukt aus dem Reifenherstellungsverfahren. **) Sehr geringe Menge Öl. die durch Schwerkrafttrennung nicht abtrennbar war.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 11,6

22,5

700

65,2	730	2
13,2	730	2
48,6	730	2

770

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verkoken eines festen Gummi enthaltenden organischen Abfallproduktes, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abfallprodukt mit überhitztem Wasserdampf thermisch zersetzt und das durch Kondensieren des dabei erhaltenen gasförmigen Produkts zurückgewonnene Wasser und den Wasserdampf im Kreislauf zurückführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen überhitzten Wasserdampf mit einer Temperatur von etwa 500 bis etwa 900" C verwendet

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen überhitzten Wasserdampf unter einem Druck von etwa 0,3 bis etwa 1,5 kg/cm² verwendet.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Generator (2) für überhitzten Wasserdampf, einen thermischen Verkokungsreaktor (3) zum thermischen Zersetzen eines Gummi enthaltenden festen organischen Abfallproduktes mittels des in dem Generator erzeugten überhitzten Wasserdampfes, einen Kondensator (4) zum Kondensieren des aus dem Verkokungsreaktor abgezogenen gasförmigen Produktes sowie des abgezogenen Wasserdampfes und durch einen Kondensatspeicherbehälter (5), der durch eine Wasserrücklaufleitung (6) mit dem Generator verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verkokungsreaktor (3) in seinem unteren Abschnitt (33) mit einer Abzugseinrichtung (45) für den erzeugten Kohlenstoff versehen ist.