DE2925620A1

DE2925620A1 - Verfahren zur pyrolyse von abfallstoffen

Info

Publication number: DE2925620A1
Application number: DE19792925620
Authority: DE
Inventors: Ruediger Dr Rer Nat Schmidt; Franz Steininger
Original assignee: Babcock Krauss Maffei Industrieanlagen GmbH
Current assignee: BKMI Industrieanlagen GmbH
Priority date: 1979-06-25
Filing date: 1979-06-25
Publication date: 1981-01-15
Also published as: JPS5651280A

Description

Verfahren zur Pyrolyse von Abfallstoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pyrolyse von AbEallstofen mit einem Gehalt an Polyvinylchlorid und/oder fluorhaltigen Polymeren, wobei die Abfallstoffe bei einer Temperatur zwischen 300 und 600"C unter Umwälzen verschwelt werden.
Bei der Verschwelung von Abfallstoffen mit einem mehr oder weniger hohen Gehalt an PVC und/oder fluorhaltigen Polymeren (z.B. Kunststoff der Handelsbezeichnung Teflon) entstehen Halogen-Wasserstoffsäuren ( HF, HCl), die beträchtliche Probleme bei der Gas- und Abwasserreinigung verursachen und zum Einsatz kostspieliger Materialien für die Anlagenteile der Schwelstufe und des nachfolgenden Gasreinigungsstranges zwingen.
Zu beachten ist dabei, daß nach den neuen gesetzlichen Bestimmungen (vgl. insbesondere die allg.
Verwaltungsvorschrift zum Bundes- Immissionschutzgesetz) bei der Verbrennung von Haushaltsabfällen bezüglich der Chlor- und Fluor-Emission beispielsweise gilt, das bei Anlagen mit einem Massenstrom an Abfällen von mehr als 0,75 t/h die gasförmigen Emissionen im Abgas an anorganischen Chlorverbindungen - angegeben als Cl - 100 mg/m3 und an Fluorverbindungen - angegeben als F - 5 rng/m3 nicht überschreiten dürfen. Die Einhaltung dieser sogenannten TA-Luft (Abkürzung von "Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft") bedingt einen hohen anlagentechnischen Aufwand für die Gas-und Abwasserreinigung der bei der Pyrolyse von Abfallstoffen mit hohem Gehalt an PVC und/oder fluorhaltigen Polymeren entstehenden Schwelgase.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Pyrolyse derartiger Abfallstoffe zu entwickeln, das sich durch einen wesentlich verringerten Aufwand für die Gas- und Abwasserreinigung auszeichnet, das es insbesondere bei der Pyrolyse von Gewerbe- und Industriemüll gestattet, unter Einhaltung der TA-Luft auf eine Gaswäsche überhaupt zu verzichten und das schließlich den Einsatz billigerer Materialien bei den mit dem Schwelgas in Berührung kommenden Anlagenteilen gestattet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß den Abfallstoffen vor und/oder beim Schwelprozeß feinkörnige basische Materialien zugesetzt werden.
Durch diese basischen Materialien (wie Kalkstein, gebrannter Kalk, Kalkhydrat, Dolomit und dgl.) werden die beim Schwelprozeß entstehenden sauren Gase (insbesondere die Halogen- Wasserstoffsäuren HF und HCl) weitgehend absorbiert, wobei als Salze Calziumchlorid (CaCl2) und Calciumfluorid (CaF2) entstehen, die als Feststoffanteil über den Schweiz koks bzw. den bei einer Entstaubung der Schwelgase in einem Zyklon anfallenden Zyklonstaub mit ausgetragen werden.
Die basischen Materialien werden zweckmäßig in einem überstöchiometrischen Verhältnis - bezogen auf die beim Schwelprozeß entstehenden Halogen-Wasserstoffsäuren - zugesetzt. Wie die der Erfindung zugrundeliegenden Versuche zeigten, ergibt sich hierdurch eine Reduzierung der im Schwelgas noch ausgetragenen sauren Bestandteile um mindestens eine Zehnerpotenz. Für die nahezu quantitative Absorption der beim Schwelen entstehenden sauren Gase an die zugesetzten basischen Materialien erweisen sich dabei die im Schwelreaktor vorliegenden Verhältnisse als besonders günstig (durch das von der Schweltrommel bewirkte Umwälzen der Materialien ergibt sich ein inniger, ständig erneuerter und verhältnismäßig lang dauernder Kontakt zwischen den bei der thermischen Zersetzung der Abfallstoffe sich bildenden, gasförmigen Halogenwasserstoffsäuren und den feinkörnigen basischen Materialien).
Durch den erfindungsgemäßen Zusatz basischer Materialien kann der Anteil saurer Bestandteile in den Schwelgasen so weit reduziert werden, daß eine anschließende Gaswäsche zur Einhaltung der TA-Luft nicht mehr erforderlich ist. Dies gilt insbesondere für Gewerbe- und Industriemüll, der wegen der geringen Anteile von Eiweißstoffen keine Gaswäsche zur Beseitigung von beim Schwelprozeß freiwerdendem Ammoniak erfordert.
Bei der Pyrolyse von Gewerbe- und Industriemüll mit einem hohen Gehalt an PVC und/oder fluorhaltigen Polymeren, wie Kunststoffabfällen, blschlämmen, Altölen, Altreifen usw. können somit beim erfindungsgemäßen Verfahren die entstehenden Schwelgase ohne vorherige Gaswäsche gespeichert und verbrannt oder sofort verbrannt werden.
Durch die Reduzierung des Schadstoffaustrages ergibt sich beim erfindungsgemäßen Verfahren ferner die Möglichkeit, wegen der verminderten Korrosionsgefahr wesentlich billigere Materialen für alle mit dem Schwelgas in Berührung kommenden Anlagenteile zu verwenden.
Bei einer leicht überstöchiometrischen Zugabe der basischen Materialien ergibt sich ferner ein weiterer positiver Effekt. Die Umwälzbewegung der Materialien in der Schweltrommel hat eine sehr gute Durchmischung der Abfallstoffe mit den zugesetzten basischen Materialien in absolut trockenem Zustand zur Folge. Der entstehende Schwelkoks erhält dabei pH-Werte größer meisten als 9, wobei die Schwermetalle in Zusammensetzungen vorliegen, die keine Auslaugung des deponierten Schwelkokses (bezüglich der Schwermetalle) durch Sickerwasser ermöglichen.
Für die Menge der beim erfindungsgemäßen Verfahren zugesetzten basischen Materialien sind im wesentlichen folgende Überlegungen ausschlaggebend: Je höher der Anteil zugesetzter basischer Materialien ist, umso niedriger ist der HCl- bzw.
HF-Schadstoffaustrag über das Schwelgas. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es jedoch im allgemeinen nicht sinnvoll, bis in die Nähe einer 100 %-igen Schadstoffeinbindung zu gehen. Es genügt im allgemeinen, so viel basische Mate- rialien zuzusetzen, daß die eingangs genannten Bedingungen der TA-Luft eingehalten werden.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen folgende Beispiele: Beispiel 1 Pyrolyse von Hausmüll mit einem Gesamtgehalt an Cl von ca. 1 %, d.h. pro 1 t Hausmüll 10kg Chlor, ferner mit einem Fluorgehalt, der um eine Zehnerpotenz niedriger liegt, also etwa 1 kg F (pro t Müll).
Der Schwelprozeß erfolgt in einer Schweltrommel bei einer Schweltemperatur von 5500C und einer Verweilzeit von 45 min; Werden den Abfallstoffen beim Schwelprozeß keine basischen Materialien zugesetzt, so werden(bezogen auf 1 t Hausmüll) 7,5 kg Cl im Schwelkoks und 2,5 kg Cl als HCl im Schwelgas ausgetragen.
Aus 1 t Müll entstehen rund 1000 Nm3 Schwelgas und hieraus bei Verbrennung 2500 Nm3 Rauchgas.
Daraus ergibt sich ein Schadstoffgehalt von 3 1000 mg HCl/Nm Rauchgas, was den Grenzwert der TA-Luft um das Zehnfache übersteigt.
Wird nun dem Hausmüll vor Aufgabe in die Schweltrommel basisches Material, beispielsweise Kalk, in mindestens stöchiometrischem Verhältnis (be- zogen auf die beim Schwelprozeß frei werdenden Halogen-Wasswerstoffsäuren) zugesetzt, so erniedrigt sich der HCl-Austrag in den Schwelgasen um mindestens 90 %.
Bei Zugabe von 2,5 kg Ca(OH)2 ergibt sich ein HCl-Austrag über das Schwelgas von 250 g bezogen 3 auf 1 t Müll und damit von 100 mg HCl/Nm3 Rauchgas. Der Grenzwert für TA-Luft ist damit eingehalten.
Der Fluorgehalt im Müll wird nur zu etwa 3-5 % über das Schwelgas ausgetragen. Diese geringe Menge wird beim Hausmüll durch den zugesetzten Kalk vollständig mit eingebunden.
Das entstehende Schwelgas enthält wegen der im Hausmüll enthaltenen Eiweißstoffe eine beträchtliche Menge Ammoniak. Bezogen auf 1 t Hausmüll werden vom Schwelgas etwa 1,5 kg NH3 mitgeführt.
Zur Beseitigung dieses Ammoniaks erfolgt eine geeignete Gaswäsche der Schwelgase.
Beispiel 2 Pyrolyse von Gewerbe- und Industriemüll, insbesondere von Kunststoffabfällen mit 4 % PVC.Bezogen auf 1 t Abfall entspricht dies einem Gehalt an ca.
20 kg Cl.
Die Verfahrensbedingungen in der Schwelstufe entsprechen dem ersten Beispiel.
Wird als basisches Material 30 kg Kalkhydrat pro t Abfall (entsprechend einem stöchiometrischen Verhältnis von 1,5) zugesetzt, so wird der TA-Luft-3 Grenzwert von 100 mg HCl/Nm Rauchgas gewährleistet.
Durch ein noch höheres stöchiometrisches Verhältnis läßt sich der Wert des in den Schwelgasen bzw.
nach Verbrennung der Schwelgase in den Rauchgasen ausgetragenen HCl weiter senken.
Der Austrag an Ammoniak über das Schwelgas beträgt ca. 100 g (bezogen auf 1 t Gewerbe- oder Industriemüll). Im Hinblick auf die hohe Einbindung der Halogen-Wasserstoffsäuren kann auf eine Gaswäsche vollständig verzichtet werden.
Bei der Pyrolyse von Kunststoffabfällen mit einem höheren Gehalt an fluorhaltigen Polymeren muß der Zusatz basischer Materialien im gleichen stöchiometrischen Verhältnis erfolgen, wie oben für das Cl beschrieben.
Durch den erfindungsgemäßen Zusatz basischer Materialien zu den Abfallstoffen wird auch der Gehalt des Schwelkokses an bestimmten unerwünschten Nichtmetallen und Schwermetallen wesentlich gesenkt, wie folgende Eluatwerte des Schwelkokses (bei Verschwelung ohne und mit Kalkzusatz) zeigen: Schwelen ohne Schwelen mit Kalkzusatz Kalkzusatz S04 100-200 mg/l 20-40 mg/l F 0,44 mg/l Hg 0,01 mg/l Mn 0,1 mg/l Wie bereits erwähnt, erfolgt durch den Zusatz feinkörniger basischer Materialien beim Schwelprozeß eine Stabilisierung der Schwermetalle im Schwelkoks. Die Schwermetalle liegen weitgehend in Form wasserunlöslicher Hydroxide vor, so daß keine Auslaugung des deponierten Schwelkokses (bezüglich der Schwermetalle) durch Sickerwasser erfolgt, sofern durch die Art oder Menge des Zusatzes sichergestellt ist, daß der pH-Wert der Auslaugflüssigkeit zwischen 7,5 und 9,5 liegt.
Das bei den oben erläuterten Beispielen 1 und 2 eingesetzte basische Material (Kalkhydrat) zeigt folgende Siebanalyse: 99,5% 0,2 mm 99% 0,1 mm 98,5% 0,08 mm 96% 0,063 mm 94% 0,05 mm 91% 0,04 mm 90% 0,032 mm 50% 0,002 mm 12% 0,001 mm 99% sind kleiner als 100

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Pyrolyse von Abfallstoffen mit einem Gehalt an Polyvinylchlorid und/oder fluorhaltigen Polymeren, wobei die Abfallstoffe bei einer Temperatur zwischen 300 und 6000C unter Umwälzen verschwelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß den Abfallstoffen vor und/oder beim Schwelprozeß feinkörnige basische Materialen zugesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die basischen Materialien in einem überstöchiometrischen Verhältnis - bezogen auf die beim Schwelprozeß entstehenden Halogen-Wasserstoffsäuren - zugesetzt werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, insbesondere zur Pyrolyse von Gewerbe- und Industriemüll, enthaltend Kunststoffabfälle, ölschlämme, Altöle und/oder Altreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelgase ohne vorherige Gaswäsche verbrannt werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, insbesondere zur Pyrolyse von Hausmüll, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelgase zur Entfernung des darin enthaltenen Ammoniaks einer Gaswäsche unterworfen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelgase in einer zweiten Vefahrensstufe bei Temperaturen zwischen 1000 und 12000C gecrackt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als basische Materialien Kalkstein, gebrannter Kalk, Kalkhydrat und/oder Dolomit Verwendung finden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwelprozeß bei einer Temperatur zwischen 500 und 6000C und einer Verweilzeit der Abfallstoffe in der Schweltrommel zwischen 30 und 60 Minuten erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzten basischen Materialien bei Zugabe eine Korngröße kleiner als 1 mm besitzen.