DE2656598A1

DE2656598A1 - Verfahren und vorrichtung zum umwandeln fester abfaelle in pipelinegas

Info

Publication number: DE2656598A1
Application number: DE19762656598
Authority: DE
Inventors: Herman F Feldmann
Original assignee: Syngas Recycling Corp
Current assignee: Syngas Recycling Corp
Priority date: 1975-12-22
Filing date: 1976-12-14
Publication date: 1977-06-30
Also published as: HK48580A; BE849668A; JPS5277107A; IT1076847B; AU1974976A; US4005994A; AU497568B2; NL7613626A; MY8100145A; FR2336351B1; DK575476A; CA1075004A; GB1557056A; FR2336351A1; CH625548A5; SE7612805L

Description

Hansmann · Ke:T!"r.artii
Postfach /OsIiOS

Syngas Recycling Corporation Columbus, Ohio, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zum Umwandeln fester Abfälle in

Pi pe line gas

Die meisten Städte der USA sehen sich derzeit einem erheblichen Mangel an Natur- oder Erdgas gegenüber, was den Betrieb von Industrieanlagen und das Industriewachstum beeinträchtigt, die Lieferung von Heizmaterial an Institutionen, wie Schulen und Krankenhäuser, reduziert und die Umfunktionierung von Haushalten für den Verbrauch teurer elektrischer Energie zum Heizen und Kochen erforderlich macht, was nicht nur höhere Kosten, sondern auch eine nur sehr niedrige Nutzungseffizienz verursacht. Wegen des stetigen Absinkens der Erdgasgewinnung wird diese Krise zunehmend ernster und wird sogar in den Gebieten der Großstädte Kanadas, die stetig wachsen und mehr Energie verbrauchen, als in der Form von Erdgas geliefert werden kann, spürbar. Um diesem Problem zu begegnen, senkt Kanada den Export von Erdgas an die USA und zieht ernsthaft die Vergasung von Kohle aus den westlichen Provinzen in Betracht, um den zu erwartenden Mangel an Erdgas abzufangen. In diesen Großstadtgebieten, wo der Mangel an

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Gas am schwerwiegendsten ist, ist andererseits aber auch die Beseitigung fester Abfallmaterialien, die bei der Behandlung von Stadt-, Industrie- und Haushaltsabwässern in ständig zunehmendem Volumen anfallen, ebenfalls ein wachsendes Problem von großer Bedeutung.

Die Auffindung eines ohne Umweltverschmutzung durchführbaren Verfahrens zur Umwandlung des festen Abfalls in ein synthetisches Erdgas würde daher zur Lösung von zwei sehr ernsten Urbanproblemen beitragen. Die Umwandlung von festem Abfall in ein gasförmiges Heizmaterial von viel niedrigerem Heizwert als Naturgas ist nach bekannten Verfahren in bekannten Anlagen möglich; die Erzeugung eines synthetischen Erdgases, das anstelle von natürlichem Erdgas verwendet werden kann, war jedoch bisher technisch nicht durchführbar. Das einzige Verfahren, nach dem derzeit feste Abfallmaterialien in synthetisches Erdgas umgewandelt werden können, ist eine biologische Digestion. Die bei einem solchen Verfahren auftretenden beiden Hauptprobleme sind:

1. Die lange Verweilzeit des Abfalls, die die Verwendung von Behältern mit außerordentlich großer Kapazität erforderlich macht, wenn große Volumina an Abfall behandelt werden sollen.

2. Die Beseitigung des als Nebenprodukt des Verfahrens anfallenden Schlamms.

Die Erfindung bietet gegenüber den bisher bekannten Verfahren die folgenden Vorteile:

1. Vor der Durchführung des Verfahrens müssen Metall und Glas nicht abgetrennt werden.

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2. Es werden höhere Ausbeuten an Methan erzielt, als es bei alternativen Verfahren möglich ist.

3. Gas wird bei dem für die Reinigung geeigneten Druck erzeugt.

4. Metall und Glas werden wiedergewonnen, weil weder Oxydation noch Sintern erfolgt.

5. Verhältnismäßig geringes Volumen an zu beseitigendem Rückstand.

Der Stand der Technik ergibt sich aus den US-PSen 3 733 187 und 3 729 298.

Aufgabe der Erfindung ist die Verwertung fester Abfallmaterialien aus Müll- und Abfallbeseitigungs-, Stadt- und Industrieabwassersammelanlagen usw. durch Umwandlung derselben in verwertbare Kohlenwasserstoffe nach einem technisch durchführbaren Verfahren, bei dessen Beendigung eine nur minimale Menge an Asche beseitigt werden muß und das eine beträchtliche Erhöhung der Ausbeute an Methan, bezogen auf eine bestimmte Menge an Abfall, gegenüber derjenigen, die bei Anwendung bekannter Umwandlungsverfahren erzielt werden konnte, ergibt.

Obwohl in den praktisch unendlich vielen verschiedenen festen Abfallmaterialien viele verschiedene chemische Bestandteile anwesend sein können, hält sich doch der mengenmäßige Unterschied der Zusammensetzung dieser gewöhnlich bei der Beförderung zu' Sammelstellen oder Behandlungsanlagen miteinander vermischten Materialien in Grenzen. Meist enthält der feste Abfall große Mengen an Kohlenstoff und beträchtliche Mengen

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ve?.

an Sauerstoff und V/assers toff. Eine Hauptaufgabe der Erfindung ist die Umwandlung des Kohlenstoffs in nutzbare gasförmige Kohlenwasserstoffe.

Bekanntlich können durch Kontakt von festem Abfall mit Wasserstoff enthaltendem Gas eine Anzahl der Kohlenstoffverbindungen in Methan, Äthan und möglicherweise andere Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden. Die Erfindung zeigt:

1. Daß es vorteilhaft ist, den der Methanproduktion dienenden Reaktor von dem Vergasungsreaktor, in dem Wasserstoff enthaltendes Synthesegas erzeugt wird, zu trennen, derart, daß die Methanproduktion in einem Reaktor durchgeführt wird, der als eine unter Druck stehende begrenzte Zone, in der der feste Abfall mit einem Wasserstoff enthaltenden Gas in Kontakt gebracht wird, ausgebildet ist, während der Vergasungsreaktor als eine Druckkammer, in der kohliger Rückstand aus dieser begrenzten Zone ntt Dampf und gasförmigem Sauerstoff in Kontakt gebracht wird, ausgebildet ist.

2. Daß es vorteilhaft ist, den Grad der Kohlenstoffumwandlung in dem Methanerzeugungsreaktor unter einem kritischen Wert zu halten, damit eine ausreichende Menge an kohligem Material an den Vergasungsreaktor abgegeben wird. Wenn geeignete Mengen an kohligem Material in den Vergasungsreaktor gelangen, enthält das darin erzeugte Synthesegas eine ausreichende Menge an fühlbarer Wärme, um die festen Abfallmaterialien auf die erforderliche Reaktionstemperatür zu bringen (sofern das Synthesegas an den Methanproduktionsreaktor abgegeben wird).

3. Bei bestimmten Zufuhrgeschwindigkeiten von Festmaterial, Dampf und Sauerstoff, Drücken und Ausbildungen der Reaktoren fm

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die Methanproduktion und die Vergasung gibt es in dem System einen Punkt, bei dem das Verfahren unter Gleichgewichtsbedingungen abläuft, derart, daß nahezu aller in dem Abfall enthaltener Kohlenstoff verbraucht oder umgewandelt wird.

4. Dieser Punkt verschiebt sich bei einer Modifikation einer oder mehrerer der oben aufgezählten Variablen.

5. Methanausbeute und Sauerstoffverbrauch hängen für eine bestimmte Menge an festem Abfall von der Lage dieses Punktes ab. Je mehr sich die Bedingungen in dem Methanerzeugungsreaktor der maximalen Kohlenstoffumwandlung nähern, um so höher \>/ird irn allgemeinen die Methanausbeute und um so niedriger der Sauerstoffverbrauch.

Vermutlich werden die Kohlenstoffverbindungen in dein festen Abfall in der begrenzten Zone unter Druck und Temperatur gekrackt, und die dem Kracken unterliegenden Kohlenstoffmoleküie reagieren mit Wasserstoff, wenn dieser verfügbar ist, unter Bildung von Methan, während es bei Abwesenheit von Viasserstoff leicht zu einer Polymerisation unter Bildung längerer Kohlenstoffketten und einer Erhöhung der Bildung gummi- und teerartiger Kohlenwasserstoffmaterialien kommt. Experimentell wurde festgestellt, daß ein Druck von etwa 18 Atmosphären geeignet ist, den gewünschten Umwandlungsgrad zu erzielen und ein Gas zu erzeugen, das sowohl reich an Methan als auch arm an Teeren ist. Die Erstellung von Reaktoren für einen solchen Druck ist wirtschaftlich, und die Kosten für die anschließende Reinigung des Produktgases des Methanerzeugungsreaktors sind viel geringer als diejenigen, die bei einer Methanerzeugung bei Atmosphärendruck anfallen würden. Außerdem kann bei diesem Druck auch die Einführung des festen Abfalls in die begrenzte Zone unter Verwendung herkömmlicher

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Schleuseneinfülltrichter erfolgen. Die experimentelle Arbeit, die für die Entwicklung des Verfahrens gemäß der Erfindung durchgeführt wurde, erfolgte daher größtenteils bei einem Druck nahe an 18 Atmosphären.

Bei Vorgabe dieses Parameters bekommt die Temperatur der Reaktionskammer Bedeutung, weil bei zu hoher Temperatur das erzeugte Methan zu Kohlenstoff und Wasserstoff gekrackt werden kann. Es wurde gefunden, daß in dem Methanerzeugungsreaktor bei Massentemperaturen von 900⁰C zufriedenstellend hohe Methanausbeuten erzielt werden können, obwohl das Wasserstoff enthaltende Gasgemisch auch bei viel höheren Temperaturen in die begrenzte Reaktionszone eingeführt werden kann, weil das thermische Gleichgewicht zwischen dem kühleren Abfall und dem heißen Wasserstoff enthaltenden Gas sehr rasch erreicht wird. Der Kohlenstoff des festen Abfalls wird in der begrenzten Zone teilweise in Methan und geringe Mengen an anderen niedrigmolekularen Kohlenwasserstoffen umgewandelt, und das gasförmige Gemisch wird in eine Reinigungszone geleitet, wo Kohlendioxid abgetrennt und weiteres Methan durch Umsetzung des überschüssigen Kohlenmonoxids mit Wasserstoff in dem Produktgas gebildet wird. Nach dieser Behandlung kann das Gas anstelle von Erdgas verwendet werden.

Aus der begrenzten Zone wird nach der Teilumwandlung kohliges Material ausgebracht, indem man es durch einen im allgemeinen vertikalen Schacht in ein Abschreckbad aus Wasser fallen läßt. An dem vertikalen Schacht ist ein Seitenarm angeordnet, der einen quer zu dem Schacht gerichteten Dampfstrahl aufnimmt, der das leichtere Abfallmaterial (hauptsächlich kohliges Material) mit sich reißt, während das schwerere feste Abfallmaterial (gewöhnlich Glas und Metall) nach unten in das Wasserbad fällt, so daß

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die in dem Metall und Glas enthaltene Wärme Wasser in Dampf umwandelt, der dann im Gegenstrom zu dem fallenden Glas und Metall nach oben strömt.

Das von dem Dampfstrahl in den Seitenarm geblasene kohlige Material wird in eine Reaktionskammer, in die gleichzeitig Sauerstoff eingeblasen wird, geführt. Die Kombination von Kohlenstoff enthaltendem Material, Dampf und Sauerstoff bei einem Druck von etwa 18 Atmosphären führt zu bekannten Vergasungsreaktionen unter Bildung von Synthesegas, das im wesentlichen aus Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserstoff und Resten von Wasserdampf besteht. Die Vergasungsreaktionen sind zusammengenommen zwar exotherm; jedoch ist eine Temperatur von über 900⁰C erforderlich,
damit sie mit technisch annehmbarer Geschwindigkeit ablaufen.
Die Wärme wird durch Verbrennen eines Teils des Kohlenstoffs mit Sauerstoff geliefert. Von dem Vergasungsreaktor wird heißes Synthesegas abgezogen und zu dem Methanproduktionsreaktor geführt, wo es als das für die Methanerzeugung erforderliche Wasserstoff enthaltende Gas dient. Die Asche, die nach der Vergasung in der Reaktionskammer zurückbleibt, bildet einen nur sehr geringen
Prozentsatz des Gewichtes an festem Abfall, der zu Beginn des
Verfahrens in die begrenzte Zone eingebracht wird.

In den Zeichnungen ist:

Figur 1 eine schematische Darstellung der Grundelemente
einer für die Durchführung des Verfahrens gemäß
der Erfindung erforderlichen Anlage, und

Figur 2 ein Graph experimenteller und berechneter Werte
für die Durchführung des Verfahrens gemäß der
Erfindung.

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' /IH.

Bei einer bevorzugten Durchführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung wird zunächst der zu verwendende feste Abfall in einer Zerkleinerungsvorrichtung 10 zerkleinert. Dann wird er durch geeignete Einfülltrichter, Dichtungen und Bemessungsmechanisnen (nicht gezeigt) durch den Kanal 12 in eine begrenzte Zone oder einen Methanerzeugungsreaktor 14 geführt.

Die begrenzte Zone 14 weist Pralleinrichtungen 16 auf, die sich von den Seiten radial nach innen erstrecken und die Abwärtsbewegung des festen Materials durch die Kammer verzögern. Gemäß der Erfindung kann sowohl nach dem Prinzip des freien Falls in Verbindung mit hierfür erforderlichen Pralleinrichtungen als auch mit einem bewegten Bett gearbeitet werden, und die Darstellung von Pralleinrichtungen 16 dient als bloßes Beispiel für Einrichtungen zur Verzögerung des Durchtritts des festen Abfalls. Statt dessen können auch Beschickungsschneeken und Bewegungseinrichtungen, wie sie für ein bewegtes Bett erforderlich sind, verwendet werden. Die erforderliche Verweilzeit des festen Abfalls in der begrenzten Zone 14 hängt von der Art des verwendeten Reaktors, der Teilchengröße, dem Druck und der Temperatur ab, wie im folgenden näher erläutert werden soll.

Durch einen Verteiler 18 wird Synthesegas in den unteren Abschnitt der begrenzten Zone 14 eingeführt und strömt im Gegenstrom zu dem nach unten fallenden festen Material nach oben. In der begrenzten Zone erfolgen, wie irn folgenden näher erläutert, chemische Umsetzungen, und die dabei gebildeten Reaktionsgase werden an dem oberen Ende der Zone 14 bei 20 abgezogen. Die durch den Auslaß 20 abgezogenen Gase werden an änderer Stelle gekühlt und gereinigt. Eine solche Reinigung kann aus einer Methanierung, Abtrennung saurer Gase, wie CO₂ und H₀S, und anderen Maßnahmen, die zur Erzeugung eines sauber

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brennenden Kohlenwasserstoffgases erforderlich sind, bestehen. Diese Reinigung ist nicht Gegenstand der Erfindung. Hierfür geeignete Vorrichtungen und Verfahren sind dem Fachmann bekannt.

Nicht-umgesetzter fester Abfall fällt weiter durch die vertikale begrenzte Zone und aus dieser durch Ventileinriehtungen in einen im allgemeinen vertikalen Schacht 22, wo dieses Material im Zustand des freien Falls gehalten wird. Ein solcher Schacht 22 für freien Fall wird unabhängig davon, ob die begrenzte Zone 14 ein bewegtes Bett enthält oder für freien Fall konzipiert ist, verwendet.

Es wird davon ausgegangen, daß das aus der Zerkleinerungseinrichtung 10 austretende Material Metall, Glas, Papier, Knochen und alle Arten von anderen festen Materialien enthält und es notwendig ist, die Kohlenstoff enthaltenden Anteile des nichtumgesetzten festen Abfalls (kohliges Material) von den Nichtkohlenstoffmaterialien abzutrennen. Daher wird an einer Seite des Schachts 22 eine Hochdruckstrahldüse 24 angeordnet und ein Dampfstrahl quer zum Weg des frei fallenden festen Abfalls gerichtet. Unmittelbar gegenüber der Strahldüse 24 ist an dem vertikalen Schacht ein Seitenarm 26, der in eine zweite Reaktionskammer 27 führt, angeordnet. Die Geschwindigkeit des Dampfstrahls und die Anordnung des Seitenarms 26 führen dazu, daß das leichtere kohlige Material in den Seitenarm 26 abgelenkt und dadurch von dem schwereren, frei fallenden Metall und Glas abgetrennt wird. Die schwereren Teilchen fallen an dem Seitenarm 26 vorbei und nach unten in eine Wärmeextraktionskammer 28, die ein Wasserbad 30 enthält. Die Wärme der Metall- und Glasteilchen wird von dem Wasser aufgenommen, und gesättigter Dampf steigt von dem Bad 30 auf und wird im Gegenstrom zu dem nach unten fallenden Glas und Metall aufwärts in den Schacht

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22 und aus diesem durch den Strahl 24 in den Seitenarm 26 geführt.

Durch das am Boden der Wärmeextraktionskammer gezeigte Ventil 32 können Metall und Glas in der Form einer wäßrigen Aufschlämmung aus dem Bad ausgebracht werden.

In den Strom von Dampf und kohligem Material wird in der zweiten Reaktionskammer 27 bei seinem Eintritt in diese Kammer bei 34 Sauerstoff eingeführt. Der Kohlenstoff in diesem Material
reagiert mit dem Dampf und dem Sauerstoff unter Bildung eines Synthesegases. Die genaue Zusammensetzung dieses Synthesegases hängt davon ab, wie der Vergasungsreaktor betrieben wird. Verschiedene Arten von Vergasungssystemen sind technisch anwendbar. Zu diesen gehört das Kontaktsystem, für das ein bewegtes Bett, ein Wirbelbett und/oder ein Mitführungssystem verwendet werden kann. Für die hier besprochene bevorzugte Durchführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung wird ein MitführungsvergasungsreaKtor bevorzugt, weil er am leichtesten mit dem
Methanerzeugungsreaktor Kombiniert werden kann. Die folgenden Berechnungen fußen daher auf Ergebnissen, die mit einem solchen Vergasungsreaktor erhalten wurden. Ein typisches Synthesegas
von einem solchen Vergasungsreaktor enthält die folgenden Hauptverbindungen in etwa den angegebenen Anteilen:

Name Prozent

Kohlenmonoxid	."55
Wasserstoff	35
Kohlendioxid	10
Wasserdampf	20

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Bei den Vergasungstemperaturen (über 90O⁰C) wird der gesamte Sauerstoff verbraucht,und praktisch der gesamte Kohlenstoff in dem kohligen Material wird in die oben angegebenen gasförmigen Produkte überführt, während nicht-umgewandeltes kohliges Material als Asche durch das Ventil 36 abgeführt wird. Die Umsetzung von Sauerstoff und Dampf mit dem kohligen Material ist exotherm und erfolgt bei dieser Durchführungsform so, daß die Temperatur des in der Reaktionskammer 27 gebildeten Synthesegases auf etwa 1245⁰C steigt. Dieses Gas wird durch den Kanal abgezogen und mit etwa dieser Temperatur an den Verteiler 18 im unteren Teil der begrenzten Zone 14 abgegeben.

Es gibt einige miteinander in Beziehung stehende Parameter, die die Bedingungen, die zu einem technisch annehmbaren Betrieb führen, vorgeben. Speziell sind es sechs Vorrichtungs- und Betriebsparameter, die eingestellt werden können und die Durchführung des Verfahrens beeinflussen. Diese sind:

1. Art des Methanproduktionsreaktors,

2. Verweilzeit des Abfalls in dem Methanproduktionsreaktor,

3. Art des Vergasungsreaktors,

4. Verweilzeit des kohligen Materials in dem Vergasungsreäktor,

5. dem Vergasungsreaktor zugeführte Mengen an Dampf und Sauerstoff,

6. Druck in dem System.

Diese Parameter werden im folgenden im einzelnen besprochen.

1. Art des Methanerzeugungsreaktors

Beide Kontaktierungssysteme, d.h. freier Fall und bewegtes Bett, wurden experimentell bewertet, und die Ergebnisse sind im Bei-

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spiel niedergelegt. Sowohl die Anwendung, eines bewegten Betts als auch des freien Falls ermöglichen eine äußerst wirksame Mutzung der in den durch den Reaktor aufsteigenden heißen Gasen enthaltenen Wärme zur Trocknung und Vorwärmung der Peststoffe. Die begrenzte Zone 14- kann als aus drei übereinander gestapelten Zonen bestehend gedacht werden. Wenn das Abfallraaterial in die begrenzte Zone eingeführt wird, muß es (1) getrocknet, (2) erwärmt und (^) umgesetzt werden. Die größte Wärmewirksarnkeit wird erzielt, wenn das Synthesegas im Gegenstrom zu dem nach unten sich bewegenden Abfall geführt wird. Heißes Synthesegas wird durch den Verteiler 18 (bei etwa 1260°C) an den Methanerzeugungsreaktor abgegeben und reagiert mit dem erwärmten und getrockneten festen Abfall unter Bildung von Methan. Die gebildeten Gase strömen in kühlerem Zustand nach oben und erwärmen den sich nach unten bewegenden Abfall auf Reaktionstemperatur. Bei weiterem Aufwärtsströmen der weiter gekühlten Gase wird der eintretende feuchte Abfall getrocknet, wonach die Gase durch den Auslaß 20 abgezogen werden. Auf diese Weise wird dem Synthesegas in drei Stufen so viel Wärme, wie technisch nutzbar ist, entzogen.

Die Austrittstemperatur des Gases bei diesen beiden alternativen Kontaktsystemen ist sehr viel geringer als beim Arbeiten mit einem Wirbelbett, bei dem das Gas mit der Reaktionstiemperatur austritt. Vorzugsweise soll das Gas am Auslaß des Methanerzeugungsreaktors eine möglichst niedrige Temperatur haben, da eine wirksame Wärmegewinnung aus dem heißen Gas außerhalb des Reaktors wegen des Gehaltes des Gases an Verunreinigungen, die für Wärmeaustauscher schädlich sind, schwierig ist.

Außerdem ist bei Anwendung eines bewegten Bettes oder freien Palis ein weiterer Bereich für den Feuchtigkeitsgehalt des

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festen Abfalls zulässig, ohne daß ein Vortrocknen des Abfalls oder eine Modifikation anderer Verfahrensparanieter notwendig ist. Ein weiterer Vorteil der beiden experimentell bewerteten Prinzipien liegt darin, daß die Urnwand lungs tempera türen bei variierendem Feuchtigkeitsgehalt des festen Abfalls verhältnismäßig konstant bleiben, während in einem Wirbelbett die Temperatur durch Variationen des Feuchtigkeitsgehalts des Abfalls beeinflußt wird. Änderungen des Feuchtigkeitsgehalts des festen Abfalls bei freiem Fall und bewegtem Bett ändern dagegen nur die Austrittstemperatur des Produktgases und nicht die Reaktionstemperatür.

2. Verweilzeit des Abfalls in dem Methanproduktionsreaktor Bei den durchgeführten Versuchen wurde die Verweilzeit des Abfalls von etwa 1 Sekunde bei freiem Fall bis zu etwa einer halben Stunde bei Verwendung eines bewegten Bettes variiert, und es wurde gefunden, daß das Verfahren zwischen beiden Extremen mit Erfolg durchführbar ist. Aus den Ergebnissen dieser Versuche ist der Schluß zu ziehen, daß eine beträchtliche Menge an Methan mit einer Geschwindigkeit, die nur durch die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung an die Teilchen begrenzt ist, gebildet wird. Beispielsweise ist die Methanausbeute bei einer Verweilzeit von 1 Sekunde, die typisch für einen Betrieb mit freiem Fall ist, etwa 80$ derjenigen, die bei Verwendung eines bewegten Bettes, bei der die Verweilzeit in der Größenordnung von 15 Minuten liegt, erzielt wird. D.h. aber, daß bei Verweilzeiten in dem ziemlich weiten Bereich von 1 Sekunde für einen Reaktor, der nach dem Prinzip des freien Falls betrieben wird, bis zu 30 Minuten für einen Reaktor mit bewegtem Bett eine ausreichende. Umwandlung des festen Abfalls möglich ist. Es soll hier auch

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schon darauf hingewiesen werden, daß bei zu starker Umwandlung in dem Methanerzeugungsreaktor der Kohlenstoffgehalt des kohlig en Materials zu niedrig wird, um den Vergasungsreaktor ausreichend zu heizen, wie im folgenden näher erläutert werden soll.

3. Art des Vergasungsreaktors

Hier wie im Falle des Methanerzeugungsreaktors besteht für.die Kontaktierung zur Umwandlung des kohligen Materials aus dem Methanerzeugungsreaktor in Synthesegas die Wahl zwischen mehreren Möglichkeiten, einschließlich bewegtes Bett, Wirbelbett, freier Fall und Gegenstrom oder Gleichstrom im Mitnahmereaktor. Wegen der Schüttdichte des kohligen Materials, die zwischen etwa 0,08 und 0,24 g/crrr (5 to I5 lbs/ft^) liegt, erscheint ein Gegenstrommitnahmesystem für den Vergasungsreaktor wegen seiner mechanischen Unanfälligkeit und der Möglichkeit, den in dem kohligen Material enthaltenen Kohlenstoff vollständig zu verwerten, besonders attraktiv.

Wenn dieses System gewählt und eine Abfallbeschickungsgeschwindigkeit und ein Druck vorgegeben werden, können die Besehickungsgeschwindigkeiten von Dampf und Sauerstoff so gewählt werden, daß das Synthesegas die gewünschte Zusammensetzung hat. Wenn die berechneten Mengen eingeführt werden, stellt sich in dem System rasch ein Gleichgewicht ein, wie im folgenden erläutert wird.

4. Verweilzeit des kohligen Materials in dem Vergasungsreaktor Die Verweilzeit, die erforderlich ist, um das kohlige Material vollständig in Synthesegas umzuwandeln., hängt weitgehend von der Temperatur in dem Vergasungsreaktor ab. Da aus oben genannten Gründen die Verwendung eines Mitnahmereaktors bevorzugt ist,

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liegt die Verweilzeit in der Größenordnung von Sekunden. D.h. es sind verhältnismäßig hohe Temperaturen erforderlich. Diese höheren Temperaturen sind auch erforderlich, um ausreichend Wärme an den Methanerzeugungsreaktor zu liefern, wie oben ausge führt.

Beispielsweise wird mit einem Synthesegas von 126o°C (2300 P) sowohl eine vollständige Umwandlung des Kohlenstoffs in dem kohligen Material in dem Vergasungsreaktor als auch eine ausreichende Wärmezufuhr für die Umwandlung des festen Abfalls in dem Methanerzeugungsreaktor möglich, vorausgesetzt, daß der rohe Abfall bis zu 20$ Feuchtigkeit enthält. Bei dieser Temperatur konnte eine fast vollständige Kohlenstoffumwandlung bei einer Verweilzeit in der Größenordnung von 1 Sekunde, die typisch für den bevorzugten MitnahmeVergasungsreaktor ist, erzielt werden.

5. Zugeführte Mengen an Dampf und Sauerstoff Die zugeführten Mengen an Dampf und Sauerstoff sind, wie oben ausgeführt, die wesentlichen Paktoren für die Einstellung der Temperatur im Vergasungsreaktor, durch die einerseits die für den Methanerzeugungsreaktor erforderliche Wärme erzeugt und andererseits die vollständige Nutzung des Kohlenstoffs in dem Vergasungsreaktor bewirkt wird.

Da der Einfluß der Mengen an Dampf und Sauerstoff auf die Kohlenstoffvergasungstemperaturen der Literatur entnommen werden können (vgl. Chemistry of Coal Utilization, John Wiley, 19^3, insbesondere Seiten 988 bis 992) und im Gegensatz zu den im Methanerzeugungsreaktor ablaufenden Umsetzungen errechnet werden können, sollen die Einzelheiten dieser Berechnungen hier nicht wiederholt werden.

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Für den Betrieb der integrierten Anlage gemäß der Erfindung
liegen die geeignetsten Temperaturen für das Synthesegas zwischen IO38 und etwa 1370⁰C (1900°F to about 2500°?), und die

zugeführte Menge an Sauerstoff muß so eingestellt werden, daß die geeignete Temperatur sich einstellt. (Die Temperatur kann durch Zufuhr von mehr Sauerstoff erhöht werden, wobei der Anteil an C0„ in dem Synthesegas steigt.) Die untere Grenze des Bereichs für die Synthesegastenperatur ergibt sich aus der
Notwendigkeit, in dem Vergasungsreaktor möglichst viel Kohlenstoff umzuwandeln, und die obere Grenze der Temperatur aus dem Feuchtigkeitsgehalt des festen Abfalls, der in den Methanerzeugungsreaktor eingebracht wird.

6. Druck in dem System

Der optimale Druck ist derjenige, bei dem die folgenden Faktoren einander angepaßt sind:

a. Die Möglichkeit, Feststoffe von Atmosphärendruck in
einen Druckbehälter einzuführen.

b. Anlagekosten für die Reaktoren.

c. Kosten der Gasreinigung.

d. Die Notwendigkeit, Methan zu erzeugen und die Erzeugung von Teeren zu unterbinden.

Da keine Angaben über den Einfluß des Druckes auf die Produkte, die in dem Methanerzeugungsreaktor gebildet werden, vorliegen, wurde für die experimentellen Untersuchungen der Druck unter Berücksichtigung der folgenden Faktoren gewählt: (a) der Möglichkeit der Einführung der Feststoffe, (b) der Kosten der
Gasreinigung und (c), in geringerem Umfang, einer Abschätzung der Kosten der Behälter. Diese Überlegungen führten zur Wahl eines Druckes von etwa 18 Atmosphären (250 psig) für die Ver-

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• te.

suche_o Wie die im Beispiel niedergelegten Werte zeigen, ermöglicht dieser Druck von 18 Atmosphären hohe Methanausbeuten und führte zu überraschend geringer Teerbildung. Bei niedrigeren Drücken steigen die Kosten für die Gasreinigung rasch an, und bei höheren Drücken nimmt die Schwierigkeit der Zufuhr der Feststoffe in die Druckbehälter zu.

Betrieb der Vorrichtung gemäß der Erfindung mit integriertem

Methanerzeugungs- und Vergasungsreaktor

Der Betrieb der Vorrichtung und die Faktoren, die die Wahl der Ausführungsform dieser Vorrichtung und der Verfahrensparameter beeinflussen, sind oben besprochen worden. Als nächstes sollen nun die für den Methanerzeugungsreaktor gewonnenen und die für den Mitnahmevergasungsreaktor errechneten Werte verwendet werden, um zu zeigen, wie die beiden Reaktorsysteme in einen Gleichgewichtszustand kommen, derart, daß aller mit dem festen Abfall eingeführte Kohlenstoff für die Erzeugung von entweder Methan oder Äthan direkt oder von Kohlenmonoxid und Wasserstoff, aus denen nach der bekannten Methanierung (CO + 3H_p—^CHk + H„0) weiteres Methan gewonnen werden kann, genutzt wird.

Beispielsweise wurde experimentell gefunden, daß der in dem Methanerzeugungsreaktor in Methan umgewandelte Kohlenstoff mit zunehmendem Wasserstoff in dem Beschickungsgas für den Methanerzeugungsreaktor zunimmt. Gleichzeitig hängt das Volumen an erzeugtem Synthesegas von der Menge an Kohlenstoff in dem dem Vergasungsreaktor zugeführten kohligen Material ab. Eine Zunahme des Kohlenstoffgehaltes führt zu einer Zunahme der Menge an Synthesegas und dadurch zu einer Zunahme des Volumens an Wasserstoff.

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In Figur 2 der Zeichnungen zeigt die Kurve 42 den Wasserstoff in dem Synthesegas aus einem Mitnahmevergasungsreaktor als Punktion des in den Vergasungsreaktor eingeführten Kohlenstoffs, berechnet unter Verwendung der in der obigen Abhandlung in "Chemistry of Coal Gasification" angegebenen Beziehungen. Die Kurven 44 und 46 wurden aus den in dem folgenden Beispiel experimentell ermittelten Werten erhalten.

Figur 2 zeigt zwei parallele Kurven 44 und 46, die aus experimentell ermittelten Werten für die Abhängigkeit des Kohlenstoffs in dem kohligen Restmaterial aus dem Methanerzeugungsreaktor von der Menge an in den Methanerzeugungsreaktor eingeführtem Wasserstoff bei Versuchen mit freiem Fall (Kurve 44) und bei Versuchen mit bewegtem Bett (Kurve 46) in dem Methanerzeugungsreaktor erhalten wurden. Außerdem zeigt Figur 2, wie die Menge an Wasserstoff in dem Synthesegas mit dem für seine Herstellung verfügbaren Kohlenstoff zunimmt. Der Schnittpunkt der Kurve 42 mit der Kurve 44 oder der Kurve 46 liegt also dort, wo das System unter Gleichgewichtsbedingungen arbeitet, d.h. dort, wo aus dem Kohlenstoff in dem kohligen Material eine ausreichende Menge an Wasserstoff erzeugt wird, um diese bestimmte Kohlenstoffumwandlung zu erzielen. Dieser Gleichgewichtspunkt ist sehr stabil, und Änderungen der Bedingungen, die sich aus Fluktuierungen der Parameter des Systems ergeben können, werden automatisch kompensiert.

Wenn beispielsweise angenommen wird, daß in dem kohligen Material zu viel Kohlenstoff enthalten ist, um dem Verhältnis Wasserstoff/ Beschickung an festem Abfall für die begrenzte Zone 14 zu genügen, so bewirkt dies automatisch, daß in dem Vergasungsreaktor mehr Wasserstoff erzeugt wird. Dieser mehr erzeugte Wasserstoff wird

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in.den Methanerzeugungsreaktor eingeführt und erhöht die Umwandlung des Kohlenstoffs in Methan nach der in Figur 2 gezeigten experimentell ermittelten Beziehung so lange, bis der Gleichgewichtspunkt, d.h. der Schnittpunkt der beiden in Figur 2 gezeigten Kurven erreicht ist. Die Kurve 46 für einen Betrieb mit bewegtem Bett fällt unter diejenige für einen Betrieb mit freiem Fall, 44, weil die Umwandlung von Kohlenstoff zu Gas für jedes Verhältnis Wasserstoff/Abfallbeschickung höher wäre, so daß in dem kohligen Material weniger Kohlenstoff für die Synthesegaserzeugung zurückbliebe.

Ein kritischer Faktor ist die Temperatur, die nicht so hoch sein darf, daß die in dem festen Abfall enthaltenen Glas- und Metallanteile zusammenschmelzen, wodurch der Durchtrittsweg für die Feststoffe aus der Wärmegewinnungskammer 28 verstopft würde. Wenn der Reaktor nach dem Prinzip des freien Falls betrieben wird, ist ein solches Zusammenschmelzen wahrscheinlich kein Problem, weil die kurze Verweilzeit der Teilchen eine Verflüssigung nicht zuläßt. Bei Anwendung eines bewegten Bettes muß dagegen die Temperatur des in den Methanerzeugungsreaktor eintretenden Synthesegases unter derjenigen, bei der Metall- und Glasanteile der festen Abfallmaterialien zusammenschmelzen, gehalten werden. Die Synthesegastemperatur wird vermutlich am besten durch Einführen von weiterem Dampf in die Synthesegasüberführungsleitung 38, beispielsweise bei 40, gesteuert.

Wie oben erwähnt, sind die Beschickungsgeschwindigkeiten von Abfall, Sauerstoff und Dampf variierbar. Nachdem aber die gewünschten Parameter eingestellt sind, sind die Beschickungsgeschwindigkeiten konstant. Leider sind die durch Figur 2 veranschaulichten Selbstregulierungsfaktoren in ihrer Anwendung bei fixierten Beschickungsgeschwindigkeiten begrenzt. Wenn

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beispielsweise die in die begrenzte Zone eingeführte Abfallbeschickung zufolge des Anfalls von speziellem Abfall kohlenstoffreich wird, wird auch das anfallende kohlige Restmaterial kohlenstoffreich. Die natürlichen Faktoren zwingen das Sj^stem längs der Kurve 42 zu einem anderen Gleichgewichtspunkt. Wenn jedoch der Grad der Änderung des Kohlenstoffgehalts in dem kohligen Material zu groß wird, arbeitet das System bei Gleichgewichtsbedingungen an einem Punkt neben der Kurve 42, der keinen optimalen Bedingungen entspricht.

Diese Bedingung kann jedoch durch Entnahme von Proben des Synthesegases aus der Überführungsleitung 38 und Bestimmen des Verhältnisses Kohlenmonoxid/Kohlendioxid entdeckt werden. Wenn dieses Verhältnis anders ist als etwa drei und ein halb zu eins, müssen die Zufuhrgeschwindigkeiten von Sauerstoff und Dampf so modifiziert werden, daß wieder die maximale Effizienz erreicht wird.

Beispiel

Die Bedingungen einiger typischer Versuche, die in einem Methanerzeugungsreaktor einer Versuchsanlage durchgeführt wurden, sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Die für diese Versuche verwendete Versuchsanlage war ein Behälter mit einem Innendurchmesser von 7,6 cm (3 inch), der mit Einrichtungen für die konstante Zufuhr von festem Abfall (zerfasert auf etwa 1 cm an einer Seite) und die Entnahme des gebildeten kohligen Materials versehen war. Die Vorrichtung war so ausgebildet, daß sie bei Temperaturen von etwa 900⁰C und Drücken bis zu 100 Atmosphären betrieben werden konnte. Wie die erhaltenen Werte zeigen, war jedoch ein Druck von 18 Atmosphären ausreichend, um ein Gas zu erzeugen, das nach Reinigung und Methanierung anstelle von Maturgas verwendet werden konnte, während gleichzeitig nur minimale Mengen an flüssigen Produkten erzeugt wurden.

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Weitere Versuche warden mit den angegebenen Ergebnissen durchgeführt. Für diese Ansätze sind jedoch nicht alle Einzelheiten zusammengestellt, weil sie von kürzerer Dauer waren*

Der für diese Versuche verwendete Abfall hatte eine Standardzusammensetzung, wie sie von der Environmental Protection Agency für Veraschungsversuehe empfohlen wird,- die aber etwas modifiziert war, um den Durchtritt durch den 7»6 cm-Reaktor ohne Brückenbildung zu ermöglichen. Typiseherweise enthielt der für diese Versuche verwendete Abfall die folgenden Bestandteile in den angegebenen Mengen.

Zusammensetzung des verwendeten festen Standardabfalls

Bestandteil Gew. -%

Kohlenstoff - 35,2

Wasserstoff 4,9

Stickstoff 0,2

Sauerstoff ."55,5

Asche 1,3

Feuchtigkeit 22,9

100,0

Tabelle 1

Zusammenfassende Werte des Betriebs eines typischen Methaner- - zeugungsreaktors einer Versuchsanlage

Versuch mit freiem Fall - Ansatz Nr.

Beschickung an festem Abfall =5,36 kg/h (11,8 lbs/hr) WasserstoffbeSchickung = 98 SCF/h Druck =18 Atm (250 psig) Reaktor tempera tür = 871⁰C (I600 F) Ungefähre Verweilzeit des festen Abfalls = 1 Sekunde Ausbeute an kohligem Restmaterial --= 0,271 kg/kg eingebrachtem

Abfall

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Versuch mit freiem Fall - Ansatz Nr. 6 (Fortsetzung)

Ölausbeute = nicht gemessen (weniger als 1$) Wasserausbeute = 0,220 kg/kg eingeführtem Abfall Produktgasausbeute =14,5 SCF/lb zugeführtem Abfall

(18,5 SCF/lb trockenem Abfall)

Produktgaszusammensetzung (VoIum-^.	—	61,1 12,9	, Trockenbasis)
H₂ CH₄	=	17,4
CO		1,5 0,1
co₂ ^c/⁶	0,6 1,8
*4^E6* N₂

100,0

Versuch mit bewegtem Bett - Ansatz Nr. 10

Beschickung an festem Abfall = 4,90 kg/h (10.8 lbs/hr)

WasserstoffbeSchickung = 50,0 SCF/h Druck = 18 Atm (250 psig)

Temperatur = 871⁰C (I600 F)

ungefähre Verweilzeit des festen Abfalls = 21 Minuten

Ausbeute an kohligem Material = 0,154 kg/kg an zugeführtem

Abfall

Ölausbeute = 0,008 kg/kg an zugeführtem Abfall Wasserausbeute = 0,248 kg/kg an zugeführtem Abfall (aus

Feuchtigkeit in festem Zustand)

Produktgasausbeute =· 8,7 SCF/lb an zugeführtem Abfall

(11,6 SCF/lb an trockenem Abfall)

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Produktgaszusammensetzung (Volum-^, Trockenbasis)

H₂ CH₄	= 32,43 = 27,34
CO	24,20
co₂	= 13,30
^C2^H6 ^C6^H6 N₂	1,50 0,50 0,74

100,00

Versuch mit bewegtem Bett - Ansatz Nr. 11

Beschickung an festem Abfall = 4,72 kg/h (10.4 lbs/hr)

Wasserstoffbeschickung = 44,2 SCP/h Druck = 18 Atm (250 psig)

Temperatur = 816⁰C (1500⁰P)

Ungefähre Verweilzeit des festen Abfalls = 1j5 Minuten

Ausbeute an kohligem Material = 0,173 kg/kg an zugeführtem

Abfall

Ölausbeute = 0,008 kg /kg an zugeführtem Abfall Wasseransbeute = 0,337 kg/kg an zugeführtem Abfall Produktgasausbeute = 7,0 SCP/lb an zugeführtem Abfall

(10,6 SCF/lb an trockenem Abfall)

Produktgaszusammensetzung (Volum-$, Trockenbasis)

H₂	= 33,ö
CH₄	= 23,8
CO	= 24,7
co₂	= 13,2
C₂H₆	1,9
C₂H₄	1,3
C₃H₈	0,2
^C6^H6	0,7
N₂	= 0,4

100,0

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Das obige Rohgas muß gereinigt und tnethaniert werden, bevor es anstelle von Erdgas verwendet werden kann. Dies ist in allen Fällen unter Anwendung bekannter Methoden möglich, und der Heizwert des als Endprodukt erhaltenen Gases liegt in einem Bereich von über 950 bis über 1000 Btu/SCP, so daß es auf allen Anwendungsgebieten anstelle von Erdgas verwendet werden kann.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Umwandlung von festem Abfall mit gegebenem Feuchtigkeitsgehalt in ein Methan enthaltendes Gas, dadurch gekennze ichne t , daß man

das Abfallmaterial unter Druck in einen Einlaß einer begrenzten Zone einbringt, wobei die Zone so ausgebildet ist, daß der Abfall sich von dem Einlaß in Längsrichtung bewegen kann;

den Abfall während dieser Bewegung im Gegenstrom mit einem Wasserstoff enthaltenden Synthesegas, das eine ausreichende Menge an theimischer Energie enthält, um den Abfall zu erwärmen und fortschreitend, während der Abfall sich von dem Einlaß wegbewegt, eine Verringerung des erwähnten Feuchtigkeitsgehalts, eine Bildung von Methan enthaltendem Gas und eine Bildung von kohligem Restmaterial zu bewirken, kontaktiert;

das Methan enthaltende Gas von der begrenzten Zone entfernt, wobei das Methan enthaltende Gas ein Gemisch von Kohlenwasserstoffen, Wasserdampf, Wasserstoff, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid ist;

den restlichen festen Abfall von der begrenzten Zone entfernt, das kohlige Material in einem von anorganischen Komponenten des Abfalls praktisch freien Zustand einem Vergasungsreaktor zuführt und mit Sauerstoff und Wasserdampf unter Bildung des Wasserstoff enthaltenden Synthesegases umsetzt, wobei das Synthesegas Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserstoff und Wasserdampf enthält; und

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das Synthesegas in die begrenzte Zone einführt, um es dort in Gegenstrom in Kontakt mit dem Abfall zu bringen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlige Material von Glas, Metall und dergleichen abgetrennt wird, bevor es dem Vergasungsreaktor zugeführt wird, indem man einen Strahl von gasförmigem Material quer zu dem vertikal nach unten fallenden festen Abfall aus der begrenzten Zone richtet, so daß das leichtere kohlige Material von dem Strahl in den Vergasungsreaktor abgelenkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichne t, daß das Material des Gasstrahls Wasserdampf ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man von dem abgetrennten Glas, Metall und dergleichen Wärme zurückgewinnt, indem man diese an ein Wasserbad abgibt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man alle nicht-urngesetzten Feststoffe von dem Vergasungsreaktor abtrennt, wobei diese Peststoffe praktisch frei von Kohlenstoff sind, da praktisch der gesamte Kohlenstoff in der begrenzten Zone und dem Vergasungsreaktor in gasförmige Produkte umgewandelt worden ist.

6. Vorrichtung zur Umwandlung von festem Abfall in ein Methan enthaltendes Gas, dadurch gekennzeichnet, daß sie

einen Reaktor zur Erzeugung eines Methan enthaltenden Gases

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mit einer Einrichtung zum Einbringen von festem Abfall mit gegebenem Feuchtigkeitsgehalt in einen Einlaß einer langgestreckten begrenzten Zone des Reaktors zur Erzeugung des Methan enthaltenden Gases, .wobei diese langgestreckte Zone und die Einlaßmittel so ausgebildet und angeordnet sind, daß der Abfall sich längs dieser Zone bewegen kann, und diese Zone unter Druck steht;

eine Einrichtung zur Einführung von Synthesegas mit bestimmter thermischer Energie in die Zone an einer von dem Einlaß entfernten Stelle, wobei das Synthesegas ein Gemisch von Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserstoff und Wasserdampf ist und diese Zone so ausgebildet und hinsichtlich der Einführung der Abfallrnaterialien und des Synthesegases so angeordnet ist, daß die Geschwindigkeit des Durchtritts des Abfalls durch die Zone gesteuert wird, die Einrichtung zur Einführung des Synthesegases so angeordnet ist, daß dieses Gas längs dieser Zone im Gegenstrom zu und in Kontakt mit dem sich bewegenden Abfall geführt wird, so daß es, während die Abfallmaterialien sich durch die Zone bewegen, zu einer fortschreitenden Verringerung ihres Feuchtigkeitsgehaltes kommt, Synthesegas und Abfall in Kontakt miteinander und unter ausreichender Temperatur und ausreichendem Druck stehen, daß der Abfall teilweise in ein Methan enthaltendes Gas umgewandelt wird, und ein kohliges Rcstmaterial erzeugt wird;

eine Einrichtung zur Entfernung des Methan enthaltenden Gases aus der Zone;

eine Einrichtung zum Abziehen des kohligen Materials aus der Zone j

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einen Vergasungsreaktor und Einrichtungen zur Zuführung von Sauerstoff und Wasserdampf und dem kohligen Material in einem von anorganischen Komponenten der Abfallmaterialien freien Zustand zu dem Reaktor unter ausreichendem Druck und ausreichender Temperatur, um einen Teil des kohligen Materials, Sauerstoff und Wasserdampf zu dem Synthesegas umzuwandeln, wobei der Reaktor die Quelle für das in die erwähnte Zone eingeführte Synthesegas darstellt; und

eine Einrichtung zur Abgabe des Synthesegases an die erwähnte Einführungseinrichtung

aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Aufrührungseinrichtung zur Steuerung eines bewegten Bettes aus dem festen Abfallmaterial bei seinem Durchtritt durch die Zone.

3. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Abtrennung des kohligen Materials von Metall, Glas und dergleichen nach dem Austritt aus der Zone.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Abziehen von Wärme aus dem abgetrennten Metall, Glas und dergleichen durch Abgabe dieser Wärme an ein Wasserbad.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennze ichne t , daß die Einrichtung zum Abtrennen des kohligen Materials von Metall, Glas und dergleichen ein sich vertikal

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erstreckender Kanal mit einer Abzweigleitung ist.

Mittel zur Einführung eines WasserdampfStrahls in den Kanal quer zur Bewegung des festen Materials in dem Kanal, um die leichteren festen Materialien, einschließlich des kohligen Materials, in die Seitenleitung zu tragen, jedoch das schwerere Metall, Glas und dergleichen Materialien an der Seitenleitung vorbei fallen zu lassen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone eine sich vertikal erstreckende Leitung ist, in der die festen Abfallmaterialien vom oberen zum unteren Ende der Leitung fallen können und wobei die Leitung so ausgebildet ist, daß sie Einrichtungen zur Verzögerung des freien Falls der Abfallmaterialien aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtungen Prallbleche sind, die sich von den Wänden der Zone quer zur Fallrichtung der Abfallmaterialien erstrecken.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennze i chne t durch ' eine Einrichtung zur Abtrennung des kohligen Materials von Metall, Glas und dergleichen nach dem Austritt aus der Zone.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13* gekennze ichne t durch eine Einrichtung zum Abziehen von Wärme von dem abgetrennten Metall, Glas und dergleichen durch Abgabe der Wärme an ein Wasserbad.

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15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einrichtung zur Abtrennung des kohligen Materials von Metall, Glas und dergleichen ein sich vertikal erstreckender Kanal mit einer Seitenleitung ist,

sowie durch eine Einrichtung, die einen Wasserdampfstrahl in diesen Kanal quer zur Bewegung des festen Materials in diesem Kanal einführt, um die leichteren festen Materialien, einschließlich des kohligen Materials, in die Seitenleitung zu führen, jedoch das schwerere Metall, Glas und dergleichen an der Seitenleitung vorbeifallen läßt.

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