DE2844741C2 - 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

Ein derartiges Verfahren, wie es Gegenstand des Hauptpatents ist, zeichnet sich durch einen einfachen, 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 dem Hauptpatent dahin weiterzuentwickeln, daß der Gehalt des einer Nachbehandlung, insbesondere einer Naßreinigung, zuzuführenden Pyrolysegases an Schadstoffen noch weiter gesenkt und damit die Abwasserbelastung noch weiter verringert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der vorstehend genannten Art dadurch gelöst, daß
c) 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 geeckten 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, NH3, HjS, und den organischen Schadstoffen, wie HCN, Phenole, Teer, öle, eine adsorptive Bindung ein, die um so 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 Crackstufe ein großer Teil des Staubes und der organischen Bestandteile abscheiden, wodurch die nach der Crackung und der Kühlung der Schwelgase erfolgende Rußabscheidung entlastet und auf 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 Schwankungen in der
Zusammensetzung der aufgegebenen Abfallstoffe verändere Im allgemeinen liegt die nichtzu unterschreitende Adsorptions, temperatur zwischen 160 und IBO0C Nach oben hin ist. die Temperatur durch die geringer werdende adsorptive Bindung der Schadstoffe an den ί RmP begrenzt; im allgemeinen ist eine Abtrennung des Rußes aus dem Gasstrom oberhalb von 450"C nicht mehr sinnvoll.
Die Kühlung der Schwelgase nach der Cracking kann sowohl direkt (Einspritzkühlung) oder indirekt (Strah- m lungswärmetauscher oder konvektiver Wärmetauscher) erfolgen. Zweckmäßig werden die Schwelgase zunächst in einem Strahlungswärmetauscher auf eine Temperatur von etwa 500-700° C abgekühlt. Soweit die fühlbare Wärme der Schwelgase gettitzt werden kann, erfolgt \% die weitere Abkühlung in einem konvektiven Wärmetauscher; andernfalls wird eine Einspritzkühlung gewählt Für die Abtrennung des Rußes aus den Schwelgase« 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 kam; daher wesentlich wirtschaftlicher durchgeführt werden. Zweckmäßig können die Schwelgase nach Abscheidung des Rußes und vor der Gaswäsche noch adsorptiv gereinigt werden. Fn einer ersten Reinigungsstufe werden die Schwelgase zweckmäßig 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 )-, Schadstoffe, wie HCI, HCN, H2S, gebunden werden. Auch beim Durchgang der Schwelgase durch den Absorber muß darauf geachtet werden, daß der Taupunkt nicht unterschritten wird. Zweckmäßig werden daher die Schwelgase nach der Abscheidung des Rußes direkt zcm 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 feinkörni- 4-, gern Kohlenstoff (z. B. fein verteilte Aktivkohle) in den Schwelgasstrcm noch weiter verbessern
Die Erfindung sei im folgenden noch anhand eines in der Zeichnung schematisch veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutert Die Zeichnung zeigt das in Fließschema einer Pyrolye-Pilotanlage mit einem Durchsatz von ca. 500 kg Müll pro Stunde.
Der Müll (Industrie-ZGewsrhemUll, 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,? n·) eingeschleust. Dieser Drehrohrofen kann wahlweise mit Erdgas und/oder Schwelgas beheizt werden. Im bn 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, p-, sich dem verschiedennn Wärmebedarf in den einzelnen Zonen anzupassen. Die Verweilzeit des Schwelgutes im Drehrohrofen ist durch P.instellung von Drehzahl und/oder Neigung des Ofens in einem weiten Bereich veränderbar,
Das aus dem Drehrohrofen abgezogene Schwelgas (Rohgas) win* 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 Reaktors ist der Brenner bzw. die Luftzufuhr vorgesehen.
Der Crack-Reaktor steht über eine verhältnismäßig kurze Verbindungsleitung (2^ 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 W«s<:her mit etwa 8O0C.
Der Saugzug hält das Druckgefälle im Gasreinigungsstrang aufrecht und verdichtet das Pyrolysegas für die Rückführung zum Drehrohrofen sowie zum Crack-Reaktor iiiif etwa 400 mm WS. 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: 50%
15 g/m3 Schwelgas : anorganis'
Glühverlust: 11%
> 7,5 g 55%
AI2O3 10%
SiO2 5%
CaO 2%
Fe2O3 1%
MgO 2%
Mn2O3 1%
Cr2O3 4%
K2O3 1%
Na2O 1%
ZnO 1%
SnO2 3%
NH4 + 1%
Cl- 1%
SO4'-
PO4
Analyse des aus den gecrackten und gekühlten Schwelgasen abgeschiedenen Rußes sowie der hieran gebundenen Stoffe:
Menge des beim Crackrη entstandenen Rußes:
8 g/mJ Reingas
Glühverlust: 75%
9%
5 54%
> 2 ganorganisches Material 10%
AI2O3 2%
SiO2 7%
CaO 2%
MgO 2%
Fe2Oj
Mn2O3
Cr2O3
28 44 741 1%
K2OJ 5%
Na2O 1%
ZnO 1%
SnO2 1%
NH4 3%
Cl- 1%
SO4 1- 1%
PO4 3- 1%
CN-
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

  1. 28 44Z41
    Patentansprüche;
    j t Verfahren zur Hoch temperaturbehandlung von durch Pyrolyse von Moll aller Art in einem ■-> Prehrohrofen unter weitgehendem L«ft?bschlu;ß erzeugten Schwelgasen zwecks Crackung der in ihnen enthaltenen langkettigen organischen Bestandteile durch teilweise, unterstöchiometrische Verbrennung der Schwelgase, wobei w
    a) die Temperatur in dem von den Schwelgasen durchströmten Reaktor so hoch gewählt wird, daß bei einer Verweilzeit der Schwelgase im Reaktor von höchstens 10 s, vorzugsweise von i-i 0,5 bis 4 s, ein vorgegebener Gehalt der gecrackten Schwelgase an organischen Schadstoffbestandteilen nicht überschritten wird,
    b) und wobei die Abkühlung der Schwelgase nach Verlassen des Reaktors mit einer AbküMungsgeschwindigkeit von mindestens 125°C/s, vorzugsweise zwischen 200 und 500°C/s, erfolgt, gemäß Patent Nr. 28 25 429,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    c) 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. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelgase sor der Rußabscheidung bis auf eine Temperatur dicht oberhalb ihres Taupunktes abgekühlt werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelgase vorzugsweise unmittelbar nach Abscheidung des Rußes und vor einer Naßreinigung adsorptiv gereinigt werden, wobei eine erste Reinigungsstufe ein saures Sorbens und eine zweite Reinigungsstufe einen basischen Absorber enthält und die Temperatur während der absorptiven Reinigung oberhalb des Taupunktes gehalten wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schwelgase zusätzlich feinkörniger Kohlenstoff zur adsorptiven Bindung von Schadstoffen eingebracht wird. so
    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 der Schwelgase, wobei
    a) die Temperatur in dem von den Schwelgasen durchströmten Reaktor so hoch gewählt wird, 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 über
    schritten wird,
    (j) und wobei die Abkühlung der Schwelgase nach Verlassen des Reaktors mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von mindestens i25°C/sT vorzugsweise zwischen 200 und 500oC/s, erfolgt, gemäß Patent Nrr 28 25429/
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