DE2844741A1

DE2844741A1 - Verfahren zur pyrolyse von muell

Info

Publication number: DE2844741A1
Application number: DE19782844741
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Ing Hillekamp; Ruediger Dr Schmidt; Franz Steininger
Original assignee: Babcock Krauss Maffei Industrieanlagen GmbH
Current assignee: BKMI Industrieanlagen GmbH
Priority date: 1978-06-09
Filing date: 1978-10-13
Publication date: 1980-04-24
Also published as: DE2844741C2; DE2825429C2; DE2825429A1

Description

Verfahren zur Pyrolyse von Müll
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pyrolyse von Müll aller Art, indem der Müll in einem Drehrohrofen unter weitgehendem Luftabschluß verschwelt und die Schwelgase zwecks Crackung der in ihnen enthaltenen langkettigen organischen Bestandteile einer Hochtemperaturbehandlung unterworfen werden, wobei a) die Hochtemperaturbehandlung der Schwelgase in einem von den Schwelgasen durchströmten Reaktor erfolgt, der durch eine teilweise, unterstöchiometrische Verbrennung der Schwelgase beheizt wird, b) die Temperatur im Reaktor so hoc.. gewählt wird, daß bei einer Verweilzi dcr Schwelgase im Reaktor von höchstens 10 s ein vorbegebener Gehalt dor gec:rarr¼ten Sc..welgase an organischen SchadstofEbestdndteilen nicht überschritten wird, und wobei c) die Abkühlung der Schwelgase nach Verlassen des Reaktors mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von mindestens 1250C/s erfolgt, gemäß P 28 25 429.7.
Ein derartiges Verfahren, wie es Gegenstand der Hauptanmeldung ist, zeichnet sich durch einen einfac#hen, störungsfreien Betrieb aus und liefert ein Pyrolysegas mit hohem Heizwert und geringem Gehalt an organischen Schadstoffen Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Verfahren gemäß der Hauptanmeldung dahin weiterzuentwickeln, daß der Gehalt des einer Nachbehandlung, insbesondere einer Naßreinigung, zuzuführenden Pyrolysegases noch weiter gesenkt und damit die Abwasserbelastung noch weiter verringert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß-vor einer Nachbehandlung, insbesondere einer Naßreinigung, der gekühlten Schwelgase der in ihnen enthaltene Ruß sowie die hieran adsorptiv gebundenen Stoffe, insbesondere Chloride, Zyanide, Sulfide und organische Verbindungen, abgeschieden werden.
Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen hat sich nämlich herausgestellt, daß in den ungereinigten Schwelgasen, die den Drehrohrofen verlassen, außer organischen Bestandteilen erhebliche Mengen an Staub enthalten sind, die zu einer starken Abwasserbelastung führen können. Diese Bestandteile sowie die bei der Crackung entstehende Blausäure, ferner auch der geringe Anteil an nicht gecrackten langkettigen Kohlenwasserstoffen können dadurch erheblich reduziert werden, daß der in den gecrackten Schwelgasen nach der Kühlung enthaltene Ruß- sowie die hieran adsorptiv gebundenen Schadstoffe vor der Naßreinigung oder einer anderen Art der Nachbehandlung aus den Schwelgasen ausgeschieden wird. Der Ruß, der aus reinem Kohlenstoff und aus wasserstoffverarmten langkettigen Kohlenwasserstoffen besteht, geht mit den anorganischen Schadstoffen, wie HCl, Nj, H2S und den organischen Schadstoffen, wie HCN, Phenole, Teer, Öle, eine adsorptive Bindung ein, die umso stärker ist, je niedriger die Adsorptionstemperatur ist.
Zweckmäßig werden die Schwelgase vor Eintritt in den Reaktor in einem Zyklon entstaubt. Auf diese Weise läßt sich schon vor der Crackstust: ein großer Teil des Staubes und der organischen Bestandteile abscheiden, durch r, je nach der Crackung und der Kühlung er Schwelgase erfolgende Rußabscheidung entlastet und au diese Weise noch wirksamer gestaltet wird.
Um eine möglichst starke adsorptive Bindung der in den gecrackten Schwelgasen enthaltenen Schadstoffe an den Ruß zu bekommen, werden die Schwelgase beim erfindungsgemäßen Verfahren vor der Rußabscheidung zweckmäßig bis auf eine Temperatur dicht oberhalb des Taupunktes der Schwelgase abgekühlt. Dadurch wird einerseits vermieden, daß die Schadstoffe in Lösung gehen; andererseits ist bei dieser niedrigen Temperatur das Adsorptionsvermögen am stärksten. Der Taupunkt der Schwelgase wird durch die Gaszusammensetzung bestimmt und kann sich daher bei Schwan- kungen in der Zusammensetzung der aufgegebenen Abfallstoffe verändern. Im allgemeinen liegt die nicht zu unterschreitende Adsorptionstemperatur zwischen 160 und 1800C. Nach oben hin ist die Temperatur durch die geringer werdende adsorptive Bindung der Schadstoffe an den Ruß begrenzt; im allgemeinen ist eine Abtrennung des Rußes aus dem Gasstrom oberhalb von 4500C nicht mehr sinnvoll.
Die Kühlung der Schwelgase nach der Crackung kann sowohl direkt (Einspritzkühlung) oder indirekt (Strahlungswärmetauscher oder konvektiver Wärmetauscher) erfolgen. Zweckmäßig werden die Schwelgase zunächst in einem Strahlungswärmetauscher auf eine Temperatur von etwa 500 - 7000C abgekühlt. Soweit die fühlbare Wärme der Schwelgase genutzt werden kann, erfolgt die weitere Abkühlung in einem konvektiven Wärmetauscher; andernfalls wird eine r.inspritzkühlung gewählt. Für die Abtrennung des Rußes aus den Schwelgasen kommen beispielsweise Zyklone, Elektrofilter, Filtertücher, Feststoff-Filter usw. in Betracht.
Durch eine solche vorgeschaltete partielle Selbstreinigung der gecrackten Schwelgase wird eine nachfolgende Naßreinigung erheblich entlastet und kann daher wesentlich wirtschaftlicher durchgeführt werden. Zweckmäßig können die Schwelgase nach Abscheidung des Rußes und vor der Gaswäsche noch adsorptiv gereinigt werden. In einer ersten Reinigungsstufe werden die Schwelgase zweckm~aßig durch ein saures Sorbens geführt, beispielsweise Aluminiumoxyd, wobei die Reste an organischen Schadstoffen und die basischen Anteile der anorganischen Schadstoffe gebunden werden. In einer zweiten Stufe werden die Schwelgase über einen basischen Absorber geführt, beispielsweise Kalziumoxyd, Magnesiumoxyd, Eisenoxyd usw., wodurch die sauren Komponenten der Sc~adstoffe, wie HCl, HCN, H2S gebunden werden.
Auch beim Durchgang der Schwelgase durch den Absorber muß darauf geachtet werden, daß der Taupunkt nicht unterschritten wird. ZweckmäSig werden daher die Schwelgase nach der Abscheidung des Rußes direkt zum Absorber geführt. Unter Umständen kann eine Zwischenerhitzung erforderlich sein.
Der erläuterte Selbstreinigungseffekt der gecrackten Schwelgase durch adsorptive Bindung der Schadstoffe läßt sich durch zusätzliches Einbringen von feinkörnigem Kohlenstoff (z.B.
fein verteilte Aktivkohle) in den Schwelgasstrom noch weiter verbessern.
Die Erfindung sei im folgenden noch anhand eines in der Zeichnung schematisch veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutern Die Zeichnung zeigt das Fließschema einer Pyrolyse-Pilotanlage mit e#inem Durchsatz von ca. 500 kg Müll pro Stunde.
Der Müll (Industrie-/Gewerbemüll, 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 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 unabhangig voneinander zu beheizende Zonen unterteilt, wodurch es möglich ist, sich dem verschiedenen Wärmebedarf in den einzelen Zonen anzupassen. Die Verweilzeit des Schwelgutes im Drehrohrofen ist durch Einstellung von Dreh'#ahl 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 langekettigen Kohlenwasserstoffe in den Crack-Reaktor. Dieser Crack-Reaktor ist rohrförmig gebildet (Höhe 6,6 m, Außendurchmesser 1000 mm, Innendurchmesser 470 mm). Am oberen Ende dieses von den Schwelgasen von oben nach unten durchströmten rohrförmigen Re-ktors 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 Rußabscheider, in dem Ruß und adsorptiv gebundene anorganische Schadstoffe entfernt werden.
Daran schließt sich eine absorptive Reinigung des Gases an, ehe die Naßreinigung in einem Wäscher erfolgt. Das hierbei anfallende Abwasser wird einer Kläranlage zugeführt.
Das gereinigte Pyrolysegas verläßt den Wäscher mit etwa 800C.
Der Saugzug hält das Druckgefälle im Gasreinigungsstrang aufrecht und verdichtet das Pyrolyse gas für die Rückführung zum Drehrohrofen sowie zum Crack-Reaktor auf etwa 400 mm NS. Im übrigen wird das gereinigte Pyrolysegas einem Stromerzeuger bzw. einer sonstigen externen Nutzung zugeführt.
Zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Selbstreinigung der Schwelgase durch Abscheidung von Staub und organischen Bestandteilen in einem Zyklon (zwischen Drehrohrofen und Crack-Reaktor) sowie durch Abscheidung von Ruß und hieran adsorptiv gebundenen Stoffen aus den gecrackten und gekühlten Schwelgasen diene folgendes Beispiel: Analyse des im Zyklon abgeschiedenen Staubes und anorganischen Materiales: Menge Zyklonstaub -15 g/m3 Schwelgas Glühverlust 50% 7,5 g anorganisches Material Al203 11% SiO2 55% CaO 10% Fe203 5% MgO 2% Mn203 1% Cr203 2% K203 1% Na20 4% ZnO 1% SnO2 1% NH4+ 1% Cl 3% S042 1% P04 1% Analyse des aus den gecrackten und gekühlten Schwelgasen abgeschiedenen Rußes sowie der hieran gebundenen Stoffe: Menge des beim Cracken entstandenen Rußes: 8 g/m3 Reingas Glühverlust 75% # 2 g anorganisches Material A1203 98 SiO2 54% CaO 10% MgO 2% Fe203 7% Mn203 2% Cr203 2% K2O3 1% Na2O 5% ZnO 1% Sn02 1% NH4 1% Cl- 3% SO, 1% P043- 1% CN 18 L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Pyrolyse von Müll aller Art, indem der Müll in einem Drehrohrofen unter weitgehendem Luftabschluß verschwelt und die Schwelgase zwecks Crackung der in ihnen enthaltenen langkettigen organischen Bestandteile einer Hochtemperaturbehandlung unterworfen werden, wobei a) die Hochtemperaturbehandlung der Schwelgase in einem von den Schwelgasen durch strömten Reaktor erfolgt, der durch eine teilweise, unterstöchiometrische cT-brennung der Schwelgase beheizt wi:c?, b) die Temperatur im Reaktor ski hoc': @ewählt wird, daß bei einer Verw@ll@@it der Schwelgase im Reaktor von hc .t ri# 10 s ein vorgegebener Gehalt der gt crackten Schwelgase an organischen Schadstoffenbestandteilen nicht überschritten wird, und wobei c) die Abkühlung der Schwelgase nach Verlassen des Reaktors mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von mindestens 1250C/s erfolgt, gemäß P 28 25 429.7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß d) vor einer Nachbehandlung, insbesondere einer Naßreinigung, der gekühlten Schwelgase der in ihnen enthaltene Ruß sowie die hieran adsorptiv gebundenen Stoffe, insbesondere Chloride, Zyanide, Sulfide und organische Verbindungen, abgeschieden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelgase vor det Rußabscheidung bis auf eine Temperatur dicht oberhalb ihres Taupunktes abgekühlt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch geknnzeihnet, daß die Schwelgase vorzugsweise unmittelbar nach Abscheidung des Rußes und vor einer Naßreinigung absorptiv gereinigt werden, wobei eine erste Reinigungsstufe ein saures Corbens und eine zweite Reinigungsstufe einen basischen Absorber enthält und die Temperatur während der absorptiven Reinigung oberhalb des Taupunktes getl2lten wird
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch qekennzeichnet, daß in die Schwelgase zusätzlich feinkörniger Kohlenstoff zur adsorptiven Bindung von Schadstoffen eingebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelgase vor Eintritt in den Reaktor in einem Zyklon entstaubt werden.