DE2751007A1

DE2751007A1 - Verfahren zur pyrolyse von muell

Info

Publication number: DE2751007A1
Application number: DE19772751007
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Ing Hillekamp; Ruediger Dr Rer Nat Schmidt
Original assignee: Babcock Krauss Maffei Industrieanlagen GmbH
Current assignee: BKMI Industrieanlagen GmbH
Priority date: 1977-11-15
Filing date: 1977-11-15
Publication date: 1979-05-17
Also published as: DE2751007C2

Description

Verfahren zur Pyrolyse von Müll
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pyrolyse von Müll aller Art, wobei zunächst der Müll in einem Drehrohrofen unter weitgehendem Luftabschluß verschwelt wird und anschließend die Schwelgase zwecks Crackuna der in ihnen enthaltenen langkettiaen organischen Bestandteile einer Hochtemperaturbehandluna zwischen 1000 und 12500C unterworfen werden.
Bei einem bekannten Verfahren zur Pyrolyse von Müll (DT-AS 24 32 504) erfolgt die Hochtemperaturbehandlunn der Schwelgase in der Weise, daß die Schwelgase durch eine von glutheißem Schwelkoks und gegebenenfalls anderen Kohlenstoffträgern gebildete Reaktionszone hindurchgesaugt werden. Dabei wird eine Umwandlung und Aufspaltung der in den Schwelgasen enthaltenen Feuchtigkeit in hochwertige Brenngase (Wassergas-Reaktion) angestrebt.
Der wesentliche Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht in der beträchtlichen Gefahr einer Verschlackung des in der Hochtemperaturzone verwendeten Kohlenstoffbettes (mit all den dadurch bedingten betrieblichen Nachteilen). Um dieser Gefahr nach Moglichkeit zu begegnen, muß bei dem bekannten Verfahren weitgehend aschearme Kohle eingesetzt werden, was die Betriebskosten dieses Verfahrens beträchtlich vergrößert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zuarunde, unter Vermeidung dieser Mängel ein Verfahren zur Pyrolyse von Müll aller Art zu entwickeln, das sich durch einen einfachen, störunqsfreien Betrieb auszeichnet und ein von langkettigen organischen Bestandteilen freies Pyrolysegas mit hohem Heizwert liefert.
Diese Aufgabe wird erfindunqsgemäß dadurch gelöst, daß die Hochtemperaturbehandlung der Schwelgase in einem von den Schwelgasen frei durchströmten, rohrförmigen Reaktor erfolgt, dessen Wand aus mindestens 60% Siliciumcarbid und höchstens aus 40% Aluminiumoxyd besteht.
Indem bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Kohlenstoffbett bei der Hochtemperaturbehandlung der Schwelgase vermieden wird, entfallen alle mit der Gefahr der Verschlackung eines solchen Bettes verbundenen Gefahren.
Auf der anderen Seite erwies sich die Materialwahl für den rohrförmigen Reaktor als außerordentlich schwierig. Die erfindungsgemäße Lösung konnte erst nach umfangreichen, von zahlreichen Fehlschlägen begleiteten Versuchen gefunden werden. Die schließlich getroffene Materialwahl erklärt sich aus folgenden Überlegungen: Zunächst leuchtet ein, daß der Werkstoff für die Wand des Reaktors einen hohen Xlärmedurchgana (bei indirekter Beheizung), eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit (häufiges An- und Abfahren der Anlage) sowie große Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständiqkeit aufweisen muß, um dem erodierenden und korrodierenden Einfluß der mit Feststoffpartikel und anorganischen Schadstoffen angereicherten Schwelgase standzuhalten.
Überraschenderweise stellte sich nun heraus, daß das verwendete Siliciumcarbid nur einen sehr geringen Gehalt von Aluminiumoxyd (Al203) aufweisen darf, da Aluminiumoxyd bei hohen Temperaturen die Blausäurebildung aus Methan und Ammoniak (beide Verbindungen sind in den Schwelgasen enthalten) katalytisch begünstigt.
Zweckmäßig besteht die Wand des Reaktors aus 60 bis °.03 Siliciumcarbid und 10 bis 30% Aluminiumoxyd und einer Dichtigkeit zwischen 1,8 und 2,0 kg pro Liter.
Die erfindungsgemäae Hochtemperaturbehandlung der Schwelgase führt zu einem PTrolysegas, das von langkettigen organischen Bestandteilen weitestgehend frei ist, so daß eine Nachwäsche zu einem Waschwasser führt, das allenfalls Spuren organischer Stoffe enthält.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindunasgemäßen Verfahrens besteht in der hohen Gasausbeute mit einem relativ hohen Heizwert des Pyrolysegases.
Dieser letztere Vorteil wird insbesondere dann erzielt, wenn gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal der Reaktor indirekt beheizt wird, was vorteilhaft nach dem Anfahren des Reaktors mit gereinigtem Pyrolysegas erfolgt.
Eine andere Variante des erfindungsqemäßen Verfahrens besteht darin, den Reaktor durch eine teilweise, unterstöchiometrische Verbrennung der Schwelgase beim Eintritt in den Reaktor zu beheizen. Durch eine entsprechende Dosierung von Luft oder reinem Sauerstoff werden hierbei die zur Crackung der langkettigen organischen Bestandteile erforderlichen Temperaturen (zwischen 1000 und 12500C) im Reaktor erzeugt.
Die Verweilzeit der Schwelgase im Reaktor wird erfindungsgemäß innerhalb eines Bereiches von 0,05 und 1,5 s acwählt, und zwar derart, daß alle in den Schwelgasen vorhandenen lanakettigen organischen Verbindungen möglichst vollständig in Wasserstoff, Kohlenstoff und evtl. Methan aufgespalten werden.
Die Schwelgase des Drehrohrofens werden zweckmäßig vor Eintritt in den Reaktor zunächst entstaubt; die aus dem Reaktor austretenden Gase durchsetzen erst einen Wärmetauscher und werden dann einer Gaswäsche unterworfen.
Das Verschwelen des Mülls im Drehrohrofen erfolgt zweckmäßig in einem Temperaturbereich zwischen 450 und 6500C, vorzugsweise zwischen 500 und 6000C.
Die Wand des Reaktors erhält erfindungsgemäß zweckmäßig einen Schutzanstrich aus Wasserglas.
Die Erfindung sei im folgenden noch anhand eines in der Zeichnung schematisch veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Anlage enthält einen indirekt beheizten Drehrohrofen 1, einen Enstaubungszyklon 2, einen indirekt beheizten Reaktor 3, einen Wärmetauscher (Rekuperator) 4 und eine Gaswascheinrichtung 5.
Der PSüll wird bei 6 aufgegeben. Der im Drehrohrofen 1 anfallende Schwelkoks (Pyrolyseschlacke) wird bei 7 abgezogen, die Schwelgase bei 8. In den Reaktor 3 treten die Schwelgase oben (bei 9) ein und unten (bei 10) aus.
Die Beheizung des Reaktors 3 erfolgt beispielsweise durch gereinigtes Pyrolysegas, das den äußeren Mantel 3a des Reaktors 3 von unten nach oben durchströmt (Pfeil 11).
Im Wärmetauscher 4 wird das Pyrolysegas abgekühlt und in der Gaswascheinrichtuna 5 einer Nachwäsche unterzogen.
Das Waschwasser wird bei 12 abgezogen; das gereiniqte Pyrolysegas wird über ein Gebläse 13 abgeführt und zum Teil zur Beheizung der Reaktoren zurückgeführt.
Der Drehrohrofen 1 besitzt zweckmäßig ein Durchmesser-Längen-Verhältnis von 1 : 6 bis 1 : 10 und wird bei etwa 500 bis 6000C unter gröZtmöslichem Ausschluß von Luft betrieben.
Bei einem Durchsatz von ca. 300 kg Müll/h im Drehrohrofen ist für die Crackung organischer Bestandteile im entstandenen Schwelgas eine Cracksäule im Reaktor 3 ausreichend. Diese Säule besteht beispielsweise aus einzelnen Keramikröhren (Außendurchmesser 440, Innendurchmesser 400 mm), die mit einem Spezialkitt miteinander verbunden sind. Die Höhe der Cracksäule beträgt insgesamt ca. 6,6m.
Am unteren Säulenende des Reaktors 3 ist ein Brenner angebracht, der beim Anfahren der Anlage mit Erdgas, anschließend mit gereinigtem Pyrolysegas betrieben wird.
Die Säule steht in einem ausgemauerten Ofenraum mit 470 mm Durchmesser.
Die Wand der vom Pyrolysegas durchströmten Cracksäule des Reaktors besteht aus Siliciumcarbid-/Aluminiumoxyd-Steinen mit einem Sic-Anteil von ca. 60% und einem Aluminiumoxyd-Anteil von 30%. Dieser Bereich ist ferner mit einem Schutzanstrich aus Wasserglas versehen.
Das mit dieser Anlage gewonnene Reingas hat, je nach Anteil organischer Besstandteile im Müll, folgeende Trockengas-Zusammensetzung: Wasserstoff 35 - 50% Kohlenmonoxyd 25 - 35% Stickstoff bis zu 5% Kohlendioxyd bus zu 4% Methan 5 - 128 Restkohlenwasserstoffe bis zu 0,5% Sauerstoff maximal 1% Es versteht sich, daß die oben zur Auslegung eines Reaktors gemachten Angaben nur als Beispielswerte zu verstehen sind, die ja nach Müllart und Durchsatz konstruktivn Abwandlungen unterliegen.
die sich bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen herausstellte, findet bei den Temperaturen der Hochtemperatur-Crackung (oberhalb 10000C) zwischen dem im Pyrolysegas enthaltenem Wasserdampf und dem unmittelbar bei der Crackung sich bildenden Kohlenstoff die Wassergasreaktion statt (C + H20 Co + H2), die einerseits zur zumindest teilweisen Umsetzung des entstehenden Kohlenstoffs führt und andererseits durch die dabei entstehenden Gase eine Vergrößerung der anfallenden Gasmenge ergibt.
Leerseite

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Pyrolyse von Müll aller Art, wobei zunächst der Müll in einem Drehrohrofen unter weitgehendem Luftabschluß verschwelt und anschließend die Schwelgase zwecks Crackung der in ihnen enthaltenen langkettigen organischen Bestandteile einer Hochtemperaturbehandlung zwischen 1000 und 12500C unterworfen werden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Hochtemperaturbehandlung der Schwelqase in einem von den Schwelgasen frei durchströmten, rohrförmigen Reaktor erfolgt, dessen Wand aus mindestens 60% Siliciumcarbid und höchstens aus 40% Aluminiumoxyd besteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochtemperaturbehandlung der Schwelgase in einem Reaktor erfolgt, dessen Wand aus 60 bis 80% Siliciumcarbid und 10 bis 30% Aluminiumoxyd besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochtemperaturbehandlung in einem Reaktor erfolgt, dessen Wand aus einem Siliciumcarbid-/ Aluminiumoxyd-Stein besteht, dessen Dichtiqkeit zwischen 1,7 und 2,1 kg pro Liter beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochtemperaturbehandlung der Schwelgase in einem Reaktor erfolgt, dessen Wand aus einem Siliciumcarbid-/Aluminiumoxyd-Stein besteht, dessen Dichtigkeit zwischen 1,8 und 2,0 kg pro Liter beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor indirekt beheizt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch qekennzeichnet, daß die indirekte Beheizung des Reaktors nach dem Anfahren mit gereinigtem Pyrolysegas erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit der Schwelgase im Reaktor innerhalb eines Bereiches von 0,05 bis 1,5 s so gro9 gewählt wird, daß alle in den Schwelgasen vorhandenen langkettigen organischen Verbindunsen möglichst vollständig in Wasserstoff, Kohlenstoff und evtl.

Methan aufgespalten werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Reaktors einen Schutzanstrich aus Wasserglas aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor durch eine teilweise, unterstöchiometrische Verbrennung der Schwelgase mit Luft beim Eintritt in den Reaktor beheizt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor durch eine teilweise, unterstöchiometrische Verbrennung der Schwelgase mit reinem Sauerstoff oder mit durch Sauerstoff angereicherter Luft beim Eintritt in den Reaktor beheizt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelgase des Drehrohrofens vor Eintritt in den Reaktor zunächst entstaubt werden und die aus dem Reaktor austretenden Gase erst einen Wärmetauscher durchsetzen und dann einer Gaswäsche unterworfen werden.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschwelung des Mülls im Drehrohrofen bei einer Temperatur zwischen 450 und 6500C, vorzugsweise zwischen 500 und 6000C, erfolgt.