DE2825429C2 - Verfahren zur Hochtemperaturbehandlung von durch Pyrolyse von Müll erhaltenen Schwelgasen - Google Patents

Verfahren zur Hochtemperaturbehandlung von durch Pyrolyse von Müll erhaltenen Schwelgasen

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Description

a) Die Temperatur in dem von den Schwelgasen durchströmten Reaktor wird so hoch gewählt, i-· daß bei einer Verweilzeit der Schwelgase im Reaktor von höchstens 10 s, vorzugsweise von 0,5 bis 4 s, ein vorgegebener Gehalt der gecrackten Schwelgase an organischen Schadstoffbestandteilen nicht Oberschritten wird;
b) die fc^cühlung der Schwelgase nach Verlassen des Reaktors erfolgt mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von mindestens 125°C/s, vorzugsweise zwischen 200 und 50O0CZs.
25
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelgase<ks Drehrohrofens vor Eintritt in den Reaktor zunächst entstaubt, nach Austritt aus dem Reaktor in einem indirekten Luftkühler rasch bis auf eine Temperatur unterhalb *> von 7000C abgekühlt und anschließend einer Gaswäsche unterworfen werden.
3. Verfahren nach Anspru h I, dadurch gekennzeichnet, daß bei «iner Verweilzeit der Schwelgase im Reaktor von etwa 03 s di Crack-Temperatur « zwischen !250und 13500C liegt
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Verweilzeit der Schwelgase im Reaktor von etwa 2 s die Crack-Temperatur zwischen 920 und H 50° C liegt. *o
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Verweilzeit der Schwelgase im Reaktor von etwa 3 s die Crack-Temperator zwischen 900 und 1000°C liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- *5 zeichnet, daß der maximal vorgegebene Gehalt der gecrackten Schwelgase an organischen Schadstoff-Bestandteilen bei Einleitung dieser Schwelgase in Waschwasser einem Verbrauch von 300 mg Kaliumpermanganat pro I Waschwasser entspricht
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hochtemperaturbehandlung von durch Pyrolyse von Müll aller Art in einem Drehrohrofen unter weitgehendem Luftabschluß erzeugten Schwelgasen zwecks Crackung der in ihnen enthaltenen langkettigen organischen Bestandteile durch teilweise, unterstöchiometrische Verbrennung M der Schwelgase.
Bei einem bekannten Verfahren zur Hochtemperaturbehandiung von durch Pyrolyse von Müll erhaltenen Schwelgasen (DE-AS 24 32 504) werden die Schwelgase durch eine von glutheißem Schwelkoks und gegebenenfalls anderen Kohlenstoffträgern gebildete Reaktion.?- zorie hindurchgesaugt. Dabei wird eine Umwandlung und Aufspaltung der in den Schwelgasen enthaltenen Feuchtigkeit in hochwertige Brenngase (Wassergas-Reaktion) angestrebt.
Ein wesentlicher Nachteil dieses bekannten Verfahrens liegt in der beträchtlichen Gefahr einer Verschlakkung des Kohlenstoffbettes (mil allen dadurch bedingten betrieblichen Nachteilen). Um dieser Gefahr nach Möglichkeit zu begegnen, muß bei dem bekannten Verfahren weitgehend aschearme Kohle eingesetzt werden, wenn man die Crack-Temperatur au-reichend hoch wählen will. Dies vergrößert die Betriebskosten erheblich. Um beispielsweise eine Crack-Temperatur von ca. 1100" C einstellen zu können, ist eine Kohle erforderlich, deren Aschegehait 3 bis 4 Gew.-% nicht überschreitet Bei höherem Aschegehait muß zur Vermeidung der Verschlackungsgefahr die Crack-Temperatur gesenkt werden. Dies verschlechtert jedoch das Crack-Ergebnis wesentlich.
Gegenstand einer älteren Anmeldung (DE-OS 27 22 767) ist ferner ein Verfahren zur Hochtemperaturbehandlung von durch Pyrolyse von Müll in einem indirekt beheizten Drehrohrofen erzeugten Schwelgasen. Zu diesem Zweck erfolgt eine partielle Oxydation (d.h. eine teilweise, unterstöchiometrische Verbrennung) der Schwelgase bei einer Temperatur von mindestens 10000C vorzugsweise von mehr als 12000C, wobei die Reaktionstemperatur durch Regelung der zugesetzten Luftnjenge bestimmt wird. Diese ältere Anmeldung enthält jedoch keine näheren Angaben über die Verweilzeit der Schwelgase in dem für die Hochtemperaturbehandlung verwendeten Reaktor, über den Zusammenhang zwischen Verweilzeit und Temperatur sowie über die zweckmäßige Behandlung der gecrackten Schwelgase.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Hochtemperaturbehandiung von durch Pyrolyse von Müll erzeugten Schwelgasen zu entwikkeln, das sich durch einen einfachen, störungsfreien Betrieb auszeichnet und ein Pyrolysegas mit einem ganz geringen Gehalt an organischen Schadstoffen und mit einem hohen Heizwert liefert
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Maßnahmen gelöst:
a) Die Temperatur in dem von den Schwelgasen durchströmten Reaktor wird so hoch gewählt, daß bei einer Verweilzeit der Schwelgase im Reaktor von höchstens 10 s, vorzugsweise von 03 bis 4 s, ein vorgegebener Gehalt der gecrackten Schwelgase an organischer/ Schadstoffbestandteilen nicht überschritten wird;
b) die Abkühlung der Schwelgase nach Verlassen des Reaktors erfolgt mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von mindestens 125°C/s, vorzugsweise zwischen 200 und 500° C/s.
Indem bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Kohlenstoffbett für die Hochtemperaturbehandlung der Schwelgase vermieden wird, entfallen alle mit der Gefahr der Verschlackung eines solchen Bettes verbundenen Nachteile. Die Crack-Temperatur kann damit frei gewählt und so eingestellt werden, daß das Ziel der Crackung am besten erreicht wird.
Bei den der Erfindung zugrundeliegenden, umfangreichen Versuchen zeigte sich, daß das Cracken der in den Schwelgasen enthaltenen langkettigen organischen Bestandteile in einfacher Weise unter Verwendung eines von den Schwelgasen durchströmten, durch teilweise Verbrennung der Schwelgase direkt beheizten
Reaktors erfolgen kam., sofern die O42k-Temperatur und die Verweilzeit geeignet gewählt werden. Zwischen der Crack-Temperatur und dem Restgehalt der gecrackten Schwelgase an organischen Schadstoffbestandteilen besteht dabei ein umgekehrter Zusammenhang: Je höher die Crack-Temperatur gewählt wird, um so niedriger liegt in den gecrnckten Schwelgasen der Gehalt an organischen Schadstoffen.
Ein weiterer, für das erfindungsgemäße Verfahren wesentlicher Zusammenhang besteht zwischen der Crack-Temperatur und der Verweilzeit der Schwelgase im Reaktor: Zur Einhaltung desselben vorgegebenen Gehaltet an organischen Schadstoffen in den gecrackten Schwelgasen kann die Crack-Temperatur um so niedriger angesetzt werden, je länger die Verweilzeit gewählt wird.
Aus verschiedenen Gründen (insbesondere mit Rücksicht auf die Anlagen- und Betriebskosten) ist an sich eine möglichst niedrige Crack-Temperatur anzustreben. Bei niedrigerer Crack-Temperatur und entsprechend langer Verweilzeit ist ein besonders hoher Anteil ungesättigter Kohlenwasserstoff im gecvackten Schwelgas festzustellen. Bei einem hohen Anteil ungesättigter Kohlenwasserstoffe und entsprechend langer Verweilzeit können diese Kohlenwasserstoffe polymerisieren, was erneut zu einem hohen Anteil an langkettigen Kohlenwasserstoffen führt Um dies zu vermeiden, beträgt die Verweilzeit der Schwelgase im Reaktor erfindungsgemäß höchstens 10 s; bevorzugt wird eine Verweilzeit zwischen 0,5 und 4 s.
Beim Crack-Vorgang entstehen ferner Radikale, die dazu neigen, sich zu ungesättigten Kohlenwasserstoffen zu verbinden, was bei genügender Verweilzeit zur Bildung langkettiger Kohlenwasserstoffe führt Um dieser Gefahr zu begegnen, ist es zweckmäßig, den beim Crack Vorgang entstandenen Zustand möglichst rasch zur Abkühlung »einzufrieren«. Hierbei setzen sich die Radikale mit dem zur Verfügung stehenden Wasserstoff zu Methan um. Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden daher die Schwelgase nach Verlassen des Reaktors rasch, und zwar mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von mindestens 125°C/s, vorzugsweise zwischen 200 und 500° C/s, abgekühlt.
Die Crack-Temperatur und die Verweilzeit der Schwelgase im Reaktor werden zweckmäßig so gewählt, daß die gecrackten Schwelgase einerseits einen Maximalgeh&k an gesättigten Kohlenwasserstoffen (CH4, CjHe, C3H8 usw.) und andererseits höchstens den vorgegebenen Gehalt an organischen Schadstoffbestandteilen aufweisen. Der Heizwert der gecrackten Schwelgase liegt dabei im allgemeinen um so höher, je niedriger die Crack-Temperatur gewählt wird.
Geht man beispielsweise davon aus, daß der maximal vorgegebene Gehalt der gecrackten Schwelgase an Schadstoffen bei Einleitung dieser Schwelgase in Waschwasser einem Verbrauch von 300 mg Kaliumpermanganat pro I Waschwasser entspricht, so hat es sich im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens als optimal erwiesen, wenn bei einer Verweilzeit der Schwelgase im Reaktor von etwa 0,5 s die Crack-Temperatur zwischen 1250 und 1350°C liegt, bei einer Verweilzeit von etwa 2 s /wischen 920 und 1150°C Und hei einer Vcrwcil/eit von J s zwischen 900 und ]000"C
Di·,· Schwelgase ties Drehrohrofens werden vor fjnti ··■ ;ri di-'i I'c·;;1' tor /wcckm.il/it· zunächst entstaubt. r\u !> A■.j-.tr■:■ · !>■■ dem Reaktor in einem indirekten ! .'iftk1';!" !er t ,:vh bis jut eine I emperatur unterhalb von 700 ( .ibri'ki:!:': .md ,nv.'ihlic!*·. nc! einer CiwJ« !>·· unterworfen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung schematisch veranschaulichten Ausführungsbeispieles näner erläutert
Die Zeichnung zeigt das Fließschema einer Pyrolyse-Pilotanlage mit einem Durchsatz von ca. 500 kg Müll pro Stunde.
Der Müll (Industrie-ZGewerbemüll, Hausmüll und/ oder organischer Sondermüll) wird in einem Zerkleinerer auf etwa Handflächengröße zerkleinert und dann zusammen mit organischen Schlämmen über ein gasdichtes Schleusensystem in einen indirekt beheizten Drehrohrofen (Länge 9 m, Durchmesser 0,8 m) eingeschleust. Dieser Drehrohrofen kann wahlweise mit
!5 Erdgas und/oder Schwelgas beheizt werden. Im Anfahrbetrieb wird der Drehrohrofen mit Erdgas beheizt; wird dann genügend Schwelgas erzeugt, so erfolgt eine Umstellung der Beheizung auf Schwelgas. Der Drehrohrofen ist in sechs unabhängig voneinander zu beheizende Zonen unterteilt wodurch es möglich ist, sich dem verschiedenen Wärmebedarf '"> den einzelnen Zonen anzupassen. Die Verweilzeit des "-ichwelgutes im Drehrohrofen ist durch Einstellung von Drehzahl und/oder Neigung des Ofens in einem weiten Bereich veränderbar.
Das aus dem Drehrohrofen abgezogene Schwelgas (Rohgas) wird zunächst in einem Zyklon entstaubt und gelangt dann zwecks Crackung der langkettigen Kohlenwasserstoffe in den Crack-Reaktor. Dieser
jo Crack-Reaktor ist rohrförmig ausgebildet (Höhe 6,6 m, Außendurchmesser 1000 mm, Innendurchmesser 470 mm). Am oberen Ende dieses von den Schwelgasen von oben nach unten durchströmten rohrförmigen Reaktors ist der Brenner bzw. die Luftzufuhr vorgesehen.
Der Crack-Reaktor steht über eine verhältnismäßig kurze Verbindungsleitung (2,5 m Länge, 0,25 m Durchmesser) mit einem indirekten Luftkühler in Verbindung. Anschließend gelangt das Gas in einen Wäscher, in dem Ruß und anorganische Schadstoffe entfernt werden. Das hierbei anfallende Abwasser wird einer Kläranlage zugeführt. Das gereinigte Pyrolysegas
verläßt die Waschanlage mit etwa 80° C.
Der Saugzug hält das Druckgefälle im Gasreinigungs-
strang aufrecht und verdichtet das Pyrolysegas für die Rückführung zum Drehrohrofen sowie -zum Crack-Reaktor auf etwa 400 mm WS. Im übrigen wird das gereinigte Pyrolysegas einem Stromerzeuger bzw. einer sonstigen externen Nutzung zugeführt.
In Abhängigkeit von Temperatur und Verweilzeit der Schwelgase im Crack-Reaktor ergibt sich für dieselbe Müllzusammensetzunfe' eine unterschiedliche Analyse des gereinigten Pyrolysegases, wie anhand von zwei Beispielen erläutert sei:
Beispiel 1
Crack-Temperatür
Verweilzeit
ΚΜΝΟ,-Verbrauch
(für Einleitung des den
Restgehalt an Schadstoffbestand-
teiien aulweisenden
in einen Vorflutci)
Ga s/u sam nie· η set /11 η g des
gen ι:'., "ι·:1 I'vrc'l· uv;;scs
ca. 12000C
ca. 2 s
ca. l20n.g/l Abwasser
co
C„H„,
Der llei/worl belriigt 1205 keal/Nm1.
12 Vr)L-1Vo 5 Vol.% 2 VoL-% 100 VoL-11Zo CC)
CO.
C„ll„,
Der Hei/wert belriigt 1418 kcal/NmJ.
V)VoL-0Zo 8 Vol.-%
'.2VoL-1Vn 6.5VoL-1Vo
Beispiel 2
Crack-Temperatur
Verweilten
KMNO^-Verbrauch
ca. 900" C
ca.4,r) s
ca. 160 mg/1 Abwasser
20.5 Vol.-% Unter »Müll« im Sinne dieser Beschreibung sind die gesamten organischen Abfallstoffe zu verstehen, wie Hausmüll. Industrie- und Gewcrbemiill, Sondermüll. Tankrückstände. Ölschlämme. ölverschmu'.ztcs F.rdreich. Kunststoff'1 Keifen etc., ferner auch Rückstände aus Textil- und /.ciilose-Fabriken.
Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentansprüche;
    J. Verfahren zur Hochtemperaturbehandlung von durch Pyrolyse von Müll aller Art in einem Drehrohrofen unter weitgehendem Luftabschluß erzeugten Schwelgasen zwecks Crackung der in ihnen enthaltenen langkettigen organischen Bestandteile durch teilweise, unterstöchiometrische Verbrennung der Schwelgase, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Maßnahmen:
DE2825429A 1977-11-15 1978-06-09 Verfahren zur Hochtemperaturbehandlung von durch Pyrolyse von Müll erhaltenen Schwelgasen Expired DE2825429C2 (de)

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