DE2658371A1 - Verfahren zur pyrolyse von unzerkleinerten oder grobstueckigen altreifen - Google Patents

Verfahren zur pyrolyse von unzerkleinerten oder grobstueckigen altreifen

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DE2658371A1 DE19762658371 DE2658371A DE2658371A1 DE 2658371 A1 DE2658371 A1 DE 2658371A1 DE 19762658371 DE19762658371 DE 19762658371 DE 2658371 A DE2658371 A DE 2658371A DE 2658371 A1 DE2658371 A1 DE 2658371A1
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Description

Patentanmeldung
Anmelder: Fa. Carl Robert Eckelmann in Hamburg 2658371
Erfinder: Diplomchemiker Jörg Janning aus Hamburg, Dr.rer.nat. Walter Kaminsky aus Pinneberg, Prof.Dr.rer.nat.HansJörg Sinn aus Norderstedt, Diplomingenieur Stanislav Tysarczyk aus Hamburg
Verfahren zur Pyrolyse von unzerkleinerten oder grobstückigen Altreifen.
Das Material, aus dem Altreifen bestehen, kann nach verschiedenen Verfahren thermisch zersetzt werden. Die wertvollsten Produkte entstehen dabei bei indirekter Beheizung. Sowohl die Zersetzung in indirekt beheizten Drehtrommeln (Kobe-Steel) als auch in Sandwirbelschichten (Sinn, Menzel u. Perkow) wurden beschrieben. Aus Gründen des Produktspektrums, das sich mit der Temperatur und Verweilzeit deutlich ändert (Tabelle 1), wurden Forschungsarbeiten mit der Sandwirbelschicht weiter verfolgt. Dabei kann als Pyrolyseprodukt erhalten werden
1) ein bei Zimmertemperatur nicht kondensierbarer Gasanteil, der in der Hauptsache aus CH^, C^H45 etwas H„ und Kohlenwasserstoff besteht und von dem ein Teil durch Verbrennung die für den Prozeß notwendige Energie liefert;
2) aromatenreiches, schwefelhaltiges, wenig anoxidiertes
öl, das nach bekannten Methoden auf Chemierohstoffe verarbeitet werden kann;
3) Ruß-Fallstoff-Fraktionen,aus denen sich sowohl Ruß- als auch Füllstoff (Zinkoxid) gewinnen lassen;
M) Metallfraktion,aus den Metalleinlagen der Karkassen herrührend. Da die Pyrolyse im Pyrolyseraum reduzierende Bedingungen erzeugt, fallen die Metalle in reduzierter Form mit blanken Oberflächen an; da es sich um vergleichsweise einheitliche Metallsorten und Legierungen handelt, ergibt sich ein "Edel"-Schrott.
Von den genannten Fraktionen sammelt sich 40 am Boden des Wirbelschichtreaktors, während 1), 2) und 3) den Wirbelschichtreaktor mit dem Gasstrom verlassen; Fraktion 3) wird in einem
80982^/0128
nachgeschalteten Heißzyklon abgeschieden, während 1) und 2) durch Kühlung ggf. Wäsche und Ad- oder Absorption des Gasstroms erhalten werden.
Bei der Übertragung der Laborversuche,in die die Altreifen in stark zerkleinerter Form eingebracht worden waren, ergaben sich die üblichen Schwierigkeiten durch Stoßen der Festkörper-Gas-Wirbelschicht. Es zeigte sich jedoch überraschend, daß bei Anwendung einer Anströmtechnik, bei der das Wirbelgut nicht vom Boden der Wirbelschicht, sondern von oben her durch in die Wirbelschicht eintauchende Einleitungsrohre angeströmt wird, das Stoßen sehr weitgehend unterbleibt und daß eine so angeströmte Wirbelschicht gegen die Eingabestückgröße und gegen die durch die Zersetzu*ngsprodukte bedingte Zähigkeitsänderung des Wirbelsystems weitgehend unempfindlich wird. So können z.B. in einer Wirbelschicht von nur 3 5 cm Durchmesser Reifenstücke bis zu 3 kg Einzelgewicht,in-einer Wirbelschicht von ca. 2 qm Fläche 3 PKW-Reifen gleichzeitig gewirbelt und pyrolysiert werden.
Entscheidend ist, daß die Gasaustrittsrichtung in der Wirbelschicht nach unten (vertikal) liegt und daß alle an eine Zuleitung angeschlossenen Anströmstellen in einer Ebene der Wirbelschicht liegen. Die Lage des Bodens der Wirbelschicht kann waagerecht oder geneigt sein, was dann zu einer Ruhezone unterschiedlicher Dicke oder auch nur an der tiefsten Stelle führt (siehe Abb. 1 und 2).
Selbstverständlich ist es auch unerheblich, ob die Ebene der Anströmstellen mit nach unten gerichteter Gasaustrittsrichtung durch umgekehrte ungleichschenklige U-Rohre (Abb. 3), Tauchrohre (Abb. U) oder Winkelrohre (Abb. 5) erzeugt wird.
Während eine nach oben gerichtete Gaseintrittsrichtung dazu neigt, im Wirbelmedium einen Kegel zu bilden und damit Riesenblasen zu erzeugen (GasdurchbrucK) (Abb. 6),entsteht bei nach unten gerichteter Eintrittsrichtung im Wirbelmedium eine in ihrer Form sich ständig ändernde Kaverne,und durch nachstürzendes Wirbelgut wird der Gasstrom immer wieder abgerissen (Abb. 7)
8 0 9 8 2f/ 012 8
- 3
-/- 2558371
Dadurch entstehen viele einzelne Gaswolken, dies führt zu einem ruhigen Quallern der Wirbelschicht,, insbesondere dann, wenn der Druckverlust im Gaseinleitungsrohr größer ist als der Druckverlust der Wirbelschicht am Wirbelpunkt.
Durch die U-Rohre oder Winkelrohre werden Roste gebildet, auf denen sich sehr große Stücke, die in der Wirbelschicht nach unten sinken, bis zum Fortschreiten der Pyrolyse unter Umständen ablagern. Es ist möglich, der Wirbelschicht auch noch eine Drehbewegung zu geben, indem die Einleitungsrohre zu Gruppen zusammengefaßt werden, die aufeinanderfolgend Druckstöße erhalten, z.B. durch kurzzeitiges Schließen (1 - 3/10 Sek.) der Magnetventile 1, 2 und 3 in zyklischer Vertauschung, wie in Abbildung 8 gezeigt. Dieser Effekt wurd durch ein geringfügiges gleichsinniges Ausschwenken der Einleitungsrohre aus der Vertikalen begünstigt.
Nach dem Einbringen eines unzerkleinerten Reifens in eine auf ca. 600 - 950 C geheizte Wirbelschicht beobachtet man eine Belegung der Oberfläche mit dem Wirbelgut, wobei die Oberfläche erhitzt wird und Teile der Oberfläche mit Wirbelgut, vorzugsweise Sand, vereinigt sich ablösen, die Zähigkeit der Wirbelschicht steigernd und neue Oberfläche freilegend. Bei Wirbelschichttemperaturen von 7 8O°C beginnen nach 20 Sek. Eruptionen von Pyrolysegas, die ca. 2 Minuten anhalten und dann innerhalb 4Ό bis 60 Sek. abklingen. Die Zusammensetzung der Pyrolysegase verändert sich während dieser Zeit geringfügig (Tabelle 2).
Die Metallteile aus der Karkasse sinken in der Wirbelschicht ab und sammeln sich insbesondere bei geneigter Wirbelschicht in und über der beruhigten Zone an, von wo sie ausgetragen werden können. Die Erkenntnis, daß mit Hilfe der vorbeschriebenen Maßnahmen unzerkleinerte Reifen eingesetzt werden können, ist von großer ökonomischer Bedeutung, da die Zerkleinerung von Altreifen erhebliche Kosten verursacht (DM 20,—/t) und andererseits unzerkleinerte Altreifen besonders leicht gehandhabt und beispielsweise über ein Schleusensystem in eine Wirbelschicht eingebracht werden können (Abb. 9).
80982^-/0128
Die aus der skizzierten Wirbelschicht aufsteigenden Gase werden über einen Zyklon,in dem Ruß, Zinkoxid und andere Feststoffteile abgeschieden werden, abgezogen und, wie mehrfach beschrieben (vgl. Angew. Chem. £8 (1976) 737 und Chem.-Ing.Tech. 4j5_ (1974-) 579), in bekannter Weise aufgearbeitet.
8 0 9 8 ϊψ/0 12 8
TfIIi1.ft «tur (C) ΟΊΟ 7'»0 ClHU in Gew.Jt) 2658371
Wit bflmrdiuai ί>|> nlt{·· ! Sl-M,..
V'otsrl »toff 0.Ί6 0,78 1.35
Methan 5,05 10,20 12,21
Äthylen 1.71 2.58 2, 10
Athen 1.33 1,21 0,62
Propen 1.69 Ο.73 O.I7
ibo-Buten 0.83 0,18 -
1,3-B4tadl«n 0.49 0,26 O,O7
2-Dutcn 0.53 0,09 -
Isopren 0.95 O,12 O.O5
Cyclopentadien 0.30 0,08 O, 10
Benzol 1,42 4,22 5.90
Toluol 1.97 3.81 3.29
Xylole ♦ Athylbentol 2.32 1.93 1.09
Styrol 2.04 2.34 2,32
Inden 0,49 O.78 0,98.
Naphthalin o,i4 0,90 1.86
Me thylnaphthaline 0.38 0,68 0,90
Diphenyl O,4o 0.34 o,4i
Acenaphthylen -- 0,15 0,35
Fluoren - P, 11 0,11
Phenanthren - 0,08 0,28
Kohlenstoff 38.t2 42,80 45.45
Füllstoffe 7.24 7.85 7.08
Waasar 0,82 0.35 1,20
saure Gase (als H2S) 0,45 1.55 0.73
C, - C4 ♦ H2 12,09 16,03 16,52
Pyrolyaaöl 39.70 30.18 26.29
BllanxausHB· 98.42 98,76 97.27
davon ait GC nicht
erfaßt (ohne C) 12,59 9.64 5,89
Produkts«!**» mensatzung bei der Wirbelachicht-
He 1 Pyrolyse von Altreifen (Anxaben
I
Tabelle 2
Temperatur 		Probennahme nach
1.5 Min. 3,5 Min.(R.ende)
7 8O0C 		3,5
22,1
19,9
5,7
Gew.* 11,1 ·
Wasserstoff
Methan
Äthylen
Athan 		l.1»
20,2
18,0
1.2 		5,3
Propen 6,9 5,5
1,3 Butadien 2,7 11,5
7,9
3,1
hOhere Aliphaten 5,1 3,1
0,8
Benzol
Toluol
Xylol u. Xthylbenzol 		18,3
12,0
2,9
Styrol
Naphthalin
höhere Aromaten 		3,8
2,1
2.1· .
Zusammensetzung der gasförmigen und flüssigen Pyrolyseprodukte bei Einsatz von Altreifen
Leerse ite

Claims (11)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Pyrolyse von unzerkleinerten oder nur grob zerkleinerten Altreifen in einer direkt oder indirekt auf 600 - 950°C, vorzugsweise 650 - 90O0C5 beheizten Wirbelschicht mit Sand oder Aluminiumoxid mit Korngröße < 1mm, vorzugsweise < 0,5 mm 0 als Wirbelgut, dadurch ausgezeichnet, daß die Gaseinleitung zur Erzeugung der Wirbelschicht durch zahlreiche Einzelrohre, die in einer oder mehreren horizontalen Ebenen enden und den einzelnen Gasströmen eine vertikal nach unten weisende Richtung geben, erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gaseinleitungsrohre durch den Boden der Wirbelschicht eingeführte gemeinsam beaufschlagte U-Rohre gleichen Strömungswiderstandes benutzt werden, deren nach unten gerichtete Austrittsöffnungen in der Wirbelschicht alle in einer horizontalen Ebene liegen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gaseinleitungsrohre von der Wandung her eingeführte gemeinsam beaufschlagte Winkelrohre gleichen Strömungswiderstandes benutzt werden, deren vertikale Schenkel nach unten weisen und in einer horizontalen Ebene in der Wirbelschicht enden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, in Verbindung mit 2. und 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabfall in den Einleitungsrohren dem Druckabfall der Wirbelschicht am Wirbelpunkt vergleichbar ist, insbesondere das 1- bis 10-fache beträgt.
•0982^/0128
£058371
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelschicht eine Drehbewegung aufgezwungen wird, durch in zyklischer Vertauschungsabfolge beaufschlagende Druckstöße auf die einzelnen Einleitungsrohre, die innerhalb von Sektoren gleichgeschaltet sein können.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung durch eine geringe gleichsinnige Auslenkung der Einleitungsrohre aus der Vertikalen gefördert wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1,2 und/oder 3, H, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beheizung Strahlheizrohre verwendet werden, die in der Wirbelschicht so angeordnet sind, daß sie oberhalb der durch dieAustrittsÖffnung der Gaseinleitungsrohre definierten Ebene liegen.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Wirbelschicht als schiefe Ebene ausgebildet ist, die mindestens an ihrer tiefsten STelle von der Ebene, die durch die Austrittsöffnungen der Gaseinleitungsrohre definiert wird, so weit entfernt ist, daß dort eine Ruhezone ausgebildet wird, aus der sich ansammelndes, insbesondere metallisches Gut ausgetragen werden kann.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Pyrolysegase nach Abtrennung fester Bestandteile und Abtrennung höhersiedender verflüssigbarer Produkte komprimiert und zum größeren Teil als Wirbelgas durch Einleitungsrohre gemäß Anspruch 2 oder 3 der Wirbelschicht als Reaktionsteilnehmer zugeführt wird, während ein anderer Teil zur Beheizung der Strahlheizrohre nach Anspruch .7 Verwendung findet.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der unzerkleinerte Altreifen durch eine Mehrkammerschleuse einrollt, wodurch das Austreten von Pyrolysegas vermieden wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1 und IO, dadurch gekennzeichnet, daß der anrolLende Reifen vor der ersten Schleuse an seiner tiefsten Stelle gelocht wird, um vorhandenes Wasser vor Eintritt in das Schleusensystem ablaufen zu lassen.
Ö0982f/0i28
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