DE2917293C2

DE2917293C2 - Verfahren zur Gewinnung von Ölen aus Abfallstoffen

Info

Publication number: DE2917293C2
Application number: DE2917293A
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl.-Chem. 7000 Stuttgart Thomanetz
Original assignee: Herko Pyrolyse & Co Recycling Kg 6832 Hockenheim De GmbH
Current assignee: Herko Pyrolyse & Co Recycling Kg 6832 Hockenheim De GmbH
Priority date: 1979-04-27
Filing date: 1979-04-27
Publication date: 1987-05-27
Also published as: JPS564685A; DE2917293A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von ölen aus Abfallstoffen, bei welchem die Abfallstoffe gegebenenfalls vorgetrocknet, danach durch einen auf eine bestimmte Temperatur mantelbeheizten rohr- bzw. trommeiförmigen Schwelreaktor gefördert und unter Luftabschluß verschwelt, die dabei entstehenden Schwelgase außerhalb des Schwelreaktors bei einer im Bereich der Rotglut liegenden Temperatur ohne Zutritt von Luft oder anderen Gasen unter indirekter Beheizung einer weiteren Wärmebehandlung unterzogen uad die so behandelten Gase einer Kondensation unterworfen werden.

Ziel der Abfallpyrolyse ist die ökonomische Gewinnung von wiederverwertbaren Stoffen und Energie aus dem Abfall unter gleichzeitiger Lösung des Abfallbeseitlgungsproblems. Die Abfallstoffe werden, meist in zerkleinerter Form in einen Schwelreaktor eingetragen, durch diesen hindurchgefördert und dabei unter Luftabschluß bei Zufuhr von Wärme allmählich zersetzt Für die Förderung des Abfallguts durch den Schwelreaktor hindurch sind bewegliche Teile erforderlich. Diese können beispielsweise durch eine den M?ntel des Schwelreaktors darstellende rotierende Trommel mit Mitnehmerelementen oder durch innerhalb eines feststehenden Reaktorrohres angeordnete Förderelemente, wie Schnecken oder dergleichen, gebildet sein. Versucht man nun, zur Gewinnung gewünschter Produkte aus dem Abfall die Verschwelungstemperatur hochzumachen, so ergeben sich Werkstoffprobleme insbesondere an den Obergängen zwischen drehenden und feststehenden Teilen, wo ja, um einen Lufteintritl in den Schwelreaktor oder einen Gasaustritt aus dem Schwelreaktor zu vermeiden, Dichtungen vorgesehen sein müssen, die zwangsläufig auch heiß werden. Abgesehen von den Dichtungen treten bei hohen Verschwelungstemperaturen auch deshalb Werkstoffprobleme auf, weil wegen der Menge des in einer bestimmten Zeit vernünftigerweise zu verarbeitenden Abfalls die Schwelreaktoren eine bestimmte Größe von mehreren Metern Länge oder 1 bis 2 Metern Durchmesser nicht unterschreiten können. Bei Verwendung unlegiener oder schwach legierter Stähle als Reaktorwerkstoff kann es bei Temperaturen von 1200 bis 1300K oder mehr zu Deformierungen des Reaktors, wie etwa einem Durchhängen oder dergleichen, kommen, hochwarmfeste Sonderstähle verbieten sich aber aus Kostengründen sowie aus Gründen der Korrosionsfestigkeit.

Aus der DE-OS 25 20 152 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei welchem allerdings der Schwelreaktor in seinem hinteren Teil auf immerhin 815°C, also rund 1085 K erwärmt wird, was zumindest bei großen Reaktorrohren zu erheblichen Werkstoffproblemen führt und die Gefahr von Rohrverformungen mit sich bringt. Ferner werden bei diesem bekannten Verfahren als Ausgangsstoffe für die Vcrschwelung auch Papier, Holz und pflanzliche Stoffe verwendet. Diese Stoffe haben die Eigenschaft, auch wenn sie absolut trocken für die Verschwelung eingebracht werden, bei ihrer Zersetzung durch Abspaltung Wasser zu bilden. Damit entsteht bei dem bekannten Verfahren Wasser, das abgeschieden und beseitigt werden muß, was aber zu erheblichen Problemen führt, wenn diese Abwasser mit biologisch nicht abbaubaren Substanzen, wie hochmolekularen und aromatischen Kohlenwasserstoffen befrachtet sind.

Die DE-OS 25 06 491 beschreibt ein Verfahren zur Verkokung von Altreifen, bei welchem die in einer ersten Verfahrensstufe erzeugten Schwelgase in einem Temperaturbereich zwischen 400°C und 900°C einer Nachbehandlung unterzogen werden. Angaben zu Parametern der Verfahrensführung in der ersten Verfahrensstufe fehlen.

Aus der US-PS 40 38 152 wiederum ist es bekannt, die gasförmigen Pyrolyseprodukte von in starkem Maße Wasser erzeugenden Abfallstoffen nach Zwischenkondensation einer herkömmlichen Crackstufe zuzuführen.

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Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines Verfahrens der eingangs genannten Art, bei welchem sich unter thermischer Schonung des Schwelreaktors für die Grundstoffindustrie wertvolle aromatische und zyklische Kohlenwasserstoffe ergeben, ohne daß ein Abwasserbeseitigungsproblem durch biologisch nicht abbaubare Substanzen entsteht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß organische Substanzen enthaltende Abfallstoffe verwendet werden, welche zumindest weitgehend bei der Verschwelung kein Wasser abspalten, daß der Schwelreaktor nicht auf eine über ungefähr 800 K liegenie Temperatur beheizt wird und die weitere Wärmebehandlung der Schwelgase außerhalb des Schwelreaktors bei einer höheren zwischen ungefähr 900 und ungefähr 1200K liegenden Temperatur vorgenommen wird. Das Abwasserbeseitigungsproblem wird also dadurch umgangen, daß bereits das Auftreten von Wasjer verhindert wird, und ebenso wird eine übermäßige thermische Belastung des Schwelreaktors dadurch vermieden, daß die für die Zykiisierung und Aromatisierung notwendigen höheren Temperaturen erst in bezug auf die Schwelgase außerhalb des Schwelreaktors erzeugt werden. Hierdurch ist außerdem in vorteilhafter Weise vermieden, daß auch die festen Rückstände der Abfallpyrolyse auf die höheren Temperaturen miterwärmt werden. Dies verhindert ein unerwünschtes Zusammenbacken dieser festen Rückstände und vermindert außerdem den Energieaufwand bei der Abfallpyrolyse.

Zu den Abfallstoffen, die bei der Verschwelung kein Wasser abspalten, gehören Thermoplast-. Duroplast-und Elastomerabfälle, beispielsweise also Altreifen, Kabelabfälle, industrielle Gummiabfälle und ähnliches. Derartige Abfallstoffe hahen außerdem den Verteil, daß sie sich, falls überhaupt nötig, leicht vortrocknen lassen, da allenfalls Haftwasser entfernt werden muß. Ein weiterer geeigneter Abfall für das erfindungsgemäße Verfahren sind beispielsweise Lackschlämmen.

Die bei der Verschwelung von trockenen Abfallstoffen dieser Art gewonnenen Schwelgase sind trocken und bestehen überwiegend aus azyklischen olefinischen Kohlenwasserstoffen. Bei der weiteren Wärmebehandlung dieser Schwelgase bei den angegebenen Temperaturen zwischen ungefähr 900 und ungefähr 1200 K reagieren die Moleküle dieser Kohlenwasserstoffe untereinander bzw. mit sich selbst, so daß es zu Aromatisierung- oder allgemein Zyklisierungsreaktionen kommen kann. Ein bevorzugter Temperaturbereich für die weitere Wärmebehandlung der Schwelgase liegt zwischen ungefähr 950 und ungefähr 1050 K. Man erhält eine besonders homogene Aufheizung mit gutem Wärmeübergang auf das Gas, wenn die Schwelgase, wie es einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung entspricht, zur weiteren Wärmebehandlung durch einen als Wärmetauscher wirkenden beheizten Rohrbündelreaktor geführt werden. Bevorzugt wird hierbei für die Beheizung des Rohrbündelreaktors aus der Umwandlung der Abfallstoffe gewonnene Energie verwendet, wobei insbesondere der Rohrbündelreaktor mit heißen Rauchgasen beheizt wird, die durch Verbrennung von bei der Kondensation des veredelten Schwelgases verbleibendem Permanentgas gewonnen werden. Vorzugsweise wird das Permanentgas vor der Verbrennung gereinigt. Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Rohrbündelreaktor durch Widerstandsbeheizung seiner Rohre beheizt. Die hierfür notwendige e'ektrische Energie wird vorzugsweise aus der Verbrennung von bei der Kondensation des veredelten Schwelgases verbleibendem und vor der Verbrennung gereinigtem Permanenigas gewonnen. ■> Zur optimalen Prozeßgestaltung wird ferner bevorzugt, daß hinsichtlich Zyklisierungs- und Aromatisierungsreäktionen katalytisch wirkende Substanzen bei der weiteren Wärmebehandlung des Schwelgases verwendet werden.

Im einzelnen ist eine bevorzugte Führung des erfindungsgemäßen Verfahrens die folgende: Die in Frage kommenden Abfallstoffe, von denen ein wirtschaftlich äußerst bedeutender Altreifen sind, werden zerkleinert und in einer Vortrocknungsstufe von dem etwa vorhandenen Haftwasser befreit. Diese Befreiung von Haftwasser ist mit einem wesentlich geringeren, vor allem wärmeenergetischen, Aufwand möglich, als die Trocknung etwa von Haushaltsmüll, der auf Grund seiner Herkunft und seines großen Anteils an die -» Feuchtigkeit speichernden papierartigen Anteiitn sehr viel Wasser enthält. Nach der Trocknung werden die Abfallstoffe in einen Schwelreaktor eingetragen, der beispielsweise durch eine Drehtrommel m·· .in der Innenwand ausgebildeten Mitnehmeielemerrxn ider -⁵ durch ein leststehendes Rohr gebildet .st, in dem sich eine Förderschnecke oder dergleichi dreht im Zuge der Drehung der Trommel oder der lörderschnecke werden die Abfallteile durch de' keaktor bew«*j»t, in dem sie unter Luftabschluß gehalic.-i «.erden. Gleithzei tig wird der Reaktor durch ν I ,ii'chgaskanäk'n mi Gegenstrom zu den Abfällen j.'· nennt von dieser geführte heiße Rauchgase behev i)ie Temperatur der beheizten Rauchgase wird so imgestellt, dal} der Schwelreaktor höchstens bis aul i:na 800 K bis ö5U K aufgeheizt wird, um Werkstoffprobleme der weiter oben beschriebenen Art zu vermeiden. Auf diese Weise kommt es zu einer fortschreitenden Verschwelung der Abfallstoffe, während sie durch den Reaktor bewegt werden. Dabei entsteht neben unter Umständen auch ■"> weiter verwendbaren Feststoffen (Buntmetalle, Koks u. ä.) ein Schwelgas, das weitgehend aus azyklischen olefinischen Kohlenwasserstoffen besteht. Das Kondensat dieses Schwelgases hat eine Zusammensetzung, die nicht den Vorstellungen der chemischen Grundstoffindustrie hinsichtlich eines Ausgangsstoffes für die Weiterverarbeitung entspricht. Daher wird dieses bei der Pyrolyse im Reaktor gewonnene Schwelgas in einer zweiten Stufe einer Veredelung unterworfen. Es wird ohne Zutritt von Luft oder anderen Gasen aus dem Schwelreaktor in einen Rohrbündelrekuperator geleitet, dessen von den Schwelgasen durchströmte Rohre durch im Querstrom dazu geführte heiße Rauchgase von außen vorzugsweise so beheizt werden, daß das Schwelgas auf eine Temperatur zwischen ungefähr 950 und 1050K gebracht wird. Die Verwendung eines Rohrbündelreaktors ermöglicht eine sehr gleichmäßige indirekte Erwärmung der Schwelgase. Am Ausgang des Rohrbündelreaktors kann überdies ein Temperaturfüh ler vorgesehen sein, über dessen Signal die Temperatur der den Rohrbündelreaktor beheizenden Rauchgase etwa durch Einwirkung auf die Brenner, mit denen sie erzeugt werden, gesteuert werden kann.

Bei Temperaturen zwischen 900 und 1200 K erfolgen die bereits angesprochenen Umlagerungs- bzw. Aromatisierungsreaktionen und es entsteht ein in seiner Zusammensetzung tiefgreifend verändertes Schwelgas. Dieses veredelte Schwelgas wird kondensiert und ergibt dabei ein öliges Produkt, das ein hochwertiges

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Ausgangsmaterial für die chemische Grundstotfindu- Schwelreaktors, des Rohrbündelreaktors und gegebe-

strie darstellt. Bei der Kondensation verbleibt ein nenfalls auch der Vortrocknungsstufe notwendig sind.

Perrnanentgas, das reich an Wasserstoff, Kohlenmono- Es ist darüber hinaus auch möglich, das gereinigte

xid, Athan, Athen, Propan, Propen und dergleichen und Permantentgas zum Teil in einem Gasmotor zu

daher brennbar ist Dieses Prozeßgas wird gereinigt und 5 verbrennen, der als Stromgenerator arbeitet, und den

dann in Gasbrennern verbrannt, um die heißen Rohrbündelreaktor durch Widerstandsheizung über die

Rauchgase zu erzeugen, die pr die Beheizung des dabei gewonnene elektrische Energie zu beheizen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Ölen aus Abfallstoffen, bei welchem die Abfallstoffe gegebenenfalls vorgetrocknet, danach durch einen auf eine bestimmte Temperatur mantelbeheizten rohr- bzw. trommelFörmigen Schwelreaktor gefördert und unter Luftabschluß verschwelt, die dabei entstehenden Schwelgase außerhalb des Schwelreaktors bei einer im Bereich der Rotglut liegenden Temperatur ohne Zutritt von Luft oder anderen Gasen unter indirekter Beheizung einer weiteren Wärmebehandlung unterzogen und die so behandelten Gase einer Kondensation unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, daß organische Substanzen enthaltende Abfallstoffe verwendet werden, welche zumindest weitgehend bei der Verschwelung kein Wasser abspalten, daß der Schwelreaktor nicht auf eine über ungefähr 800 K liegende Temperatur beheizt wird und die weitere Wärmebehandlung der Schwelgase außerhalb des SchweJreakiors bei einer höheren zwischen ungefähr 900 und ungefähr 1200 K liegenden Temperatur vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als höhere Temperatur für die weitere Wärmebehandlung eine Temperatur zwischen ungefähr 950 und 1050 K gewählt wird.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelgase zur weiteren Wärmebehandlung durch einen beheizten Rohrbündelreaktor geführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Beheizung des Rohrbündelreaktors aus der Umwandlung der Abfallstoffe gewonnene Energie verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrbündelreaktor mit heißen Rauchgasen beheizt wird, die durch Verbrennung von bei der Kondensation der veredelten Schwelgase verbleibendem Permanentgas gewonnen werden, «o

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrbündelreaktor durch Widerstandsbeheizung seiner Rohre beheizt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Energie für die Widerstandsbeheizung aus der Verbrennung von bei der Kondensation der veredelten Schwelgase verbleibendem Permanentgas in einem als Generator arbeitenden Verbrennungsmotor gewonnen wird. so

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß hinsichtlich Zyklisierungs- und Aromatisierungsreaktionen katalytisch wirkende Substanzen bei der weiteren Wärmebehanulung verwendet werden.