DE3744287A1 - Arrangement and devices for gas removal and dechlorination of organic wastes - Google Patents
Arrangement and devices for gas removal and dechlorination of organic wastesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft die Anordnung geeigneter Behand lungszonen und Vorrichtungen dazu, um organische Abfäl le zu entgasen und weitestgehend zu dechlorieren. Ent gasungsanlagen dieser Art sind vor allem alle Pyrolysean lagen für Hausmüll oder Klärschlamm oder auch sogenannte Konvertierungsanlagen zur Gewinnung von Öl aus Müll und Klärschlamm.The invention relates to the arrangement of suitable treatments Processing zones and devices for the disposal of organic waste Degas and to dechlorinate as much as possible. Ent Gas plants of this type are all pyrolysis were for household waste or sewage sludge or so-called Conversion plants for extracting oil from waste and Sewage sludge.
Neueste Forschungsergebnisse haben ergeben, daß sich chlorierte Dibenzo-Dioxine und -Furane einschließlich der hochgiftigen TCDD′s und TCDF′s weitestgehend erst der Abkühlphase von Müllverbrennungsanlagen im Tempera turbereich um 300°C bilden durch den katalytischen Ein fluß der Metallverbindungen im Flugstaub des Rauchgases. Jede Müllverbrennungsanlage muß mit beträchtlichem Sauer stoffüberschuß gefahren werden, unter oxidativen Bedin gungen werden aus Resten unverbrannter aromatischer Kohlen wasserstoffe und Chlor oder Chlorwasserstoff im Rauchgas Polychlorierte Dibenzodioxine und -Furane synthetisiert.The latest research has shown that chlorinated dibenzo dioxins and furans including the highly toxic TCDD’s and TCDF’s largely only the cooling phase of waste incineration plants in tempera ture range around 300 ° C through the catalytic input flow of metal compounds in the flue dust of the flue gas. Every waste incineration plant must be considerably acidic excess material can be driven under oxidative conditions remains of unburned aromatic coals Hydrogen and chlorine or hydrogen chloride in the flue gas Polychlorinated dibenzodioxins and furans synthesized.
Umgekehrt werden etwa im gleichen Temperaturbereich zwi schen 300 und 400°C chlorierte Kohlenwasserstoffe von Chlorbenzolen bis zu PCDD′s und PCDF′s in Anwesenheit derartiger Katalysatoren in einer reduzierenden Atmosphäre dechloriert und teilweise auch abgebaut.Conversely, between about the same temperature range chlorinated hydrocarbons at 300 and 400 ° C from chlorobenzenes to PCDD's and PCDF's in the presence such catalysts in a reducing atmosphere dechlorinated and partly also degraded.
Nach diesen Forschungsergebnissen müßte jede Müllpyrolyse anlage frei von Dioxinemissionen sein, da immer unter Sauerstoffausschluß verschwelt bzw. entgast wird.According to these research results, every garbage pyrolysis would have to system must be free of dioxin emissions, as it is always below Exclusion of oxygen is polluted or degassed.
Die Praxis konnte das jedoch nicht bestätigen! Insbeson dere wenn sog. "Predioxine"=chlorierte zyclische Kohlen wasserstoffe (Holzschutzmittel, Pflanzenschutzmittel, PCB's etc.) im Abfall waren, fand man auch hinter reduzie rend betriebenen Pyrolyse-bzw. Konvertierungsanlagen PCDD's und PCDF's auch mit Spuren der hochgiftigen TCDD's und TCDF's. Practice, however, could not confirm this! In particular the so-called "predioxins" = chlorinated cyclic carbons Hydrogen (wood preservatives, pesticides, PCB's etc.) were in the waste, one also found behind reduie rend operated pyrolysis or. Conversion facilities PCDD's and PCDF's also with traces of the highly toxic TCDD's and TCDF's.
Die Erklärung dafür ist die Zeit, die der katalytische Dechlorierungs- und Zersetzungsvorgang insbesondere bei so stabilen chemischen Verbindungen wie PCDD′s und PCDF′s erfordert.The explanation for this is the time that the catalytic Dechlorination and decomposition process in particular such stable chemical compounds as PCDD’s and PCDF’s required.
Wenn das Schwelgas unter dem Einfluß der Temperatur spon tan aus den organischen Verbindungen entweicht und den Pyrolyse- Schwel- bzw. Entgasungsreaktor im "Freiraum" über dem Schwelgut sofort verläßt, ist weder genug Zeit noch genug "Berührungsintensität" mit den katalytisch dechlorierend und zersetzend wirkenden Bestandteilen des ganz oder teilweise entgasten Schwelgutes vorhanden. Chlorierte Kohlenwasserstoffe und insbesondere die stabi len PCDD's und PCDF's finden sich im Schwelgas, in ggf. kondensierten flüssigen Schwelprodukten und im Flugstaub. Die katalytische Wirksamkeit des nahezu alle Schwermetalle enthaltenden kohlehaltigen Rückstandes aus einer Abfall pyrolyseanlage ist dagegen unbestritten.If the carbonization gas spon under the influence of temperature tan escapes from the organic compounds and the Pyrolysis smoldering or degassing reactor in the "free space" Leaving immediately above the smoldering material is neither enough time still enough "touch intensity" with the catalytic dechlorinating and decomposing components of the fully or partially degassed smoldering goods available. Chlorinated hydrocarbons and especially the stabi len PCDD's and PCDF's can be found in the condensed liquid smoldering products and in flight dust. The catalytic effectiveness of almost all heavy metals containing carbonaceous residue from a waste pyrolysis plant, however, is undisputed.
Aufgabe der Erfindung ist es, diesen katalytisch dechlo rierend und teilweise zersetzend wirkenden Pyrolyse- Rückstand bzw. Schwelkoks längere Zeit und intensiver mit dem Schwelgas in Berührung zu beringen.The object of the invention is this catalytically dechlo pyrolysis and partially decomposing Residue or Schwelkoks longer and more intensely with to ring the carbonization gas in contact.
Diese Aufgabe löst die Erfindung mit einer Anordnung von der Entgasungszone nachgeschalteten Dechlorierungszonen gemäß dem Hauptanspruch.The invention solves this problem with an arrangement of Degassing zone downstream dechlorination zones according to the main claim.
Die Unteransprüche zeigen dann verschiedene Vorrichtungs beispiele, wie derartige Zonen in verschiedenen Bauarten von Entgasungsreaktoren oder in einem unmittelbar nachge schalteten Dechlorierungsreaktor verwirklicht werden kön nen.The subclaims then show various devices examples of how such zones in different designs of degassing reactors or in a directly replenished switched dechlorination reactor can be realized nen.
Die Vorteile der Erfindung liegen auf der Hand. Einer be kannten Müllpyrolyseanlage muß eine Hochtemperaturverbren nung oder eine Anlage zum cracken bei hoher Temperatur nachgeschaltet werden um z.B. PCDD's und PCDF's zu zer stören. Die erneute Synthese dieser Schadstoffe mit fast immer auch Spuren des hochgiftigen TCDD's und TCDF's in der Abkühlphase der Rauchgase, wie Anfangs am Beispiel der Müllverbrennung beschrieben, ist dann nicht ausgeschlossen. The advantages of the invention are obvious. One be Known waste pyrolysis plant must burn a high temperature or a high temperature cracking system be connected to e.g. PCDD's and PCDF's to disturb. The re-synthesis of these pollutants with almost always traces of the highly toxic TCDD's and TCDF's in the cooling phase of the flue gases, as in the beginning with the example of Waste incineration described is not excluded.
Somit unterscheidet sich dann eine Müllpyrolyseanlage von einer klassischen Müllverbrennungsanlage kaum, bestenfalls durch etwas geringere Rauchgasmengen durch weniger Luftü berschuß bei der Verbrennung der Schwelprodukte. Dafür ist der Anlagenaufwand aber beträchtlich.A waste pyrolysis plant then differs from a classic waste incineration plant, at best due to somewhat smaller amounts of flue gas due to less air Excess in the combustion of the smoldering products. For that is the investment in equipment is considerable.
Sogenannte Konvertierungsanlagen zur Gewinnung von Öl aus Müll und insbesondere Klärschlamm sind aber praktisch nicht in den Genehmigungsverfahren realisierbar, wenn in den Schwelprodukten, insbesondere in dem zur Verwertung vorge sehenen Öl CKW's und insbesondere PCDD's und PCDF's gefun den werden.So-called conversion plants for extracting oil from Garbage and especially sewage sludge are practically not realizable in the approval process if in the Smoldering products, especially in the pre-recovery Oil CKW's and especially PCDD's and PCDF's found that will.
Die Erfindung zeigt demgegenüber einen Weg auf, wie die eindeutig vorliegenden Forschungsergebnisse zur katalyti schen Dechlorierung und teilweisen Zersetzung auch so sta biler Verbindungen wie PCDD's und PCDF's in der Praxis realisiert werden können. Es ist beispielsweise vorgekom men, daß im Schwelgut vorhandenes, praktisch ungiftiges, Oktachlor-Dibenzo-Dioxin durch die zu geringe Reaktions zeit und den zu geringen Kontakt des Schwelgases mit dem festen Rückstand zu dem hochgiftigen TCDD dechloriert wur de! Daß die Dechlorierung erfolgt ist, war erkennbar. Aber nur von dem ungefährlichen Okta-CDD zum hochgiftigen Tetra- CDD, wobei offenbar das giftigste Isomer, das 2.3.7.8 TCDD vorzugsweise "übrig"bleibt.In contrast, the invention shows a way how the clearly available research results on catalyti dechlorination and partial decomposition cheaper connections like PCDD's and PCDF's in practice can be realized. For example, it has occurred that practically non-toxic Oktachlor-Dibenzo-Dioxin due to insufficient reaction time and the insufficient contact of the carbonization gas with the solid residue was dechlorinated to the highly toxic TCDD de! It was evident that the dechlorination had taken place. But only from the harmless octa-CDD to the highly toxic tetrahedral CDD, apparently the most toxic isomer, the 2.3.7.8 TCDD preferably "left" remains.
Die Figuren zeigen einige Vorrichtungsbeispiele für Anord nungen der erfindungsgemäßen Art:The figures show some examples of devices for arrangement Solutions of the type according to the invention:
Fig. 1 zeigt einen Schwelreaktor mit 2 rotierenden Wärme tauscherelementen im Querschnitt und im unterbrochenen Längsschnitt. Fig. 1 shows a smoldering reactor with 2 rotating heat exchanger elements in cross section and in interrupted longitudinal section.
Fig. 2 zeigt den Längsschnitt durch einen Tunnelreaktor mit Dechlorierungszone parallel und neben einem Schwel reaktor mit einer Kühlschnecke für den Schwelkoks. Fig. 2 shows the longitudinal section through a tunnel reactor with dechlorination zone in parallel and next to a smoldering reactor with a cooling screw for the smoked coke.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt entsprechend der Linie C-D und Fig. 4 einen Querschnitt entsprechend der Linie E-F gemäß Fig. 2. Fig. 3 4 shows a cross section along line CD and Fig. Is a cross section along the line EF in FIG. 2.
In Fig. 1 drehen sich im trog- bzw. trommelförmigen, lang gestreckten Reaktor 1 zwei beheizte Rotore 2 mit beheiz ten Schneckenflügeln 3 in dem Schwelgut 4. Im unterbro chenen Längsschnitt ist links die Entgasungszone 5 und rechts die Dechlorierungszone 6, wobei das Schwelgut 4 langsam von links nach rechts gefördert wird.In Fig. 1 reactor rotate in trough- or drum-shaped, elongated two heated rotors 1 2 beheiz th screw blades 3 in the carbonization. 4 In the interrupted longitudinal section, the degassing zone 5 is on the left and the dechlorination zone 6 on the right, the carbonization material 4 being slowly conveyed from left to right.
ln dem Freiraum 7 sammelt sich das aus dem Schwelgut 4 austretende Schwelgas 8. In der Dechlorierungszone 6 wird der Freiraum 7 im Beispiel zweimal durch eine Trennwand 9 unterbrochen die um den Betrag von etwa einem Drittel der Schütthöhe des Schwelgutes 4 in dasselbe eintaucht. Vor und hinter jeder Trennwand 9 sind die beheizten Schnecken flügel 3 unterbrochen und durch Stifte 10 ersetzt. Diese Stifte 10 sollen in diesen Bereichen das Schwelgut 4 auf lockern und den Gasdurchtritt des Schwelgases 8 unter den Trennwänden 9 hindurch durch das Schwelgut 4 erleichtern. In diesem Figurenbeispiel wird also das Schwelgas 8 in der Dechlorierungszone 6 zweimal gezwungen durch das Schwel gut 4 hindurch zu strömen um die katalytische Zersetzungs wirkung der Schwermetalle im ganz oder teilweise entgasten Schwelgut 4 auf Reste chlorierter Kohlenwasserstoffe wirk sam werden zu lassen.The carbonization gas 8 emerging from the carbonization material 4 collects in the free space 7 . In the dechlorination zone 6 , the free space 7 is interrupted twice in the example by a partition 9 which plunges into the same by about a third of the bulk height of the carbonized material 4 . In front of and behind each partition 9 , the heated screw blades 3 are interrupted and replaced by pins 10 . These pins 10 are intended to loosen the carbonization material 4 in these areas and to facilitate the passage of gas of the carbonization gas 8 under the dividing walls 9 through the carbonization material 4 . In this figure example, the carbonization gas 8 in the dechlorination zone 6 is forced twice to flow through the carbonization well 4 in order to let the catalytic decomposition effect of the heavy metals in the degassed carbonization 4, in whole or in part, on residues of chlorinated hydrocarbons become effective.
Fig. 2 stellt schematisch einen Tunnelreaktor 1 mit der Dechlorierungszone 6 im Längsschnitt dar, der parallel neben dem Schwelreaktor 1 angeordnet ist. Darin befindet sich ein gasdurchlässiges Transportband 12, beispielswei se aus hitzebeständigem Edelstahldrahtgewebe, auf das das entgaste Schwelgut, der heiße Schwelkoks 4′ durch den Über laufkanal 13 am Ende des Schwelreaktors 1 zu einer Schicht 14 aufgeschüttet wird. Nach einer Beruhigungszone für die Schicht 14 aus aufgeschüttetem Schwelkoks 4′ läuft das Transportband 12 langsam über eine erste Absaugkammer 15 und dann über eine Absaugkammer 16. Beide Absaugkammern 15 und 16 haben für das Transportband 12 eine perforierte Unterlage, z.B. aus gelochtem Stahlblech. Fig. 2 illustrates schematically a tunnel reactor 1 with the Dechlorierungszone 6 in the longitudinal section, which is arranged in parallel next to the carbonization 1. There is a gas-permeable conveyor belt 12 , for example se made of heat-resistant stainless steel wire mesh, on which the degassed char, the hot coke 4 'through the overflow channel 13 at the end of the smoldering reactor 1 to a layer 14 . After a calming zone for the layer 14 of poured coke 4 ', the conveyor belt 12 runs slowly over a first suction chamber 15 and then over a suction chamber 16th Both suction chambers 15 and 16 have a perforated base for the conveyor belt 12 , for example made of perforated steel sheet.
Fig. 3 zeigt im Querschnitt den Überlaufkanal 13, durch den der Schwelkoks 4′ aus dem Schwelreaktor 1 in den Tun nelreaktor 11 rieselt und auf dem Transportband 12 zu der Schicht 14 aufgeschüttet wird. Der Schwelreaktor 1 ist in diesem Beispiel mit einem beheizten Rotor 2 mit beheiz ten Schneckenflügeln 3 und einem über dem Schwelgut 4 an geordneten Freiraum 7 dargestellt. Fig. 3 shows in cross section the overflow channel 13 through which the Schwelkoks 4 'trickles from the Schwelreaktor 1 in the Tun nelreaktor 11 and is poured onto the conveyor belt 12 to the layer 14 . The smoldering reactor 1 is shown in this example with a heated rotor 2 with heated screw blades 3 and one above the carbonization 4 to orderly space 7 .
Durch den Überlaufkanal 13 strömt auch das Schwelgas 8 vom Freiraum 7 in den Freiraum 7′ des Tunnelreaktors 11. Aus dem Freiraum 7′ wird das Schwelgas 8 durch die Schicht 14 aus Schwelkoks 4′ und das Transportband 12 in die Absaug kammer 15 gesaugt und durch ein Gebläse 17 und eine Rohr leitung 18 wieder in den Freiraum 7′ zurückgeführt. Dann wird das Schwelgas 8 zum zweiten Mal durch die Schicht 14 aus Schwelkoks 4′ in die Absaugkammer 16 gesaugt und durch eine Gebläse 17′ und eine Rohrleitung 19 weitergefördert, z.B. zu einem Kondensationswärmetauscher für das Schwelgas 8. Der noch heiße Schwelkoks 4′ fällt am Ende des Trans portbandes 12 in eine Kühlzone 20, die im vorliegenden Beispiel als Kühlschnecke dargestellt ist. Am Ende der Kühl zone 20 wird der auf etwa 100°C abgekühlte Schwelkoks 4′′ über eine gasdichte Schleuse, im Beispiel als Zellenrad schleuse dargestellt, ausgetragen.Through the overflow channel 13 , the carbonization gas 8 flows from the free space 7 into the free space 7 'of the tunnel reactor 11. From the free space 7 ', the carbonization gas 8 is sucked through the layer 14 of carbonated coke 4 'and the conveyor belt 12 into the suction chamber 15 and through a blower 17 and a pipe line 18 ' returned to the free space 7 '. Then the carbonization gas 8 is sucked through the layer 14 of carbonization 4 'into the suction chamber 16 and conveyed further by a blower 17 ' and a pipe 19 , for example to a condensation heat exchanger for the carbonization gas 8 . The still hot coke 4 'falls at the end of the trans port belt 12 in a cooling zone 20 , which is shown in the present example as a cooling screw. At the end of the cooling zone 20 , the smoked coke 4 '' cooled to about 100 ° C is discharged via a gas-tight lock, shown in the example as a cellular wheel lock.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die in den Figuren dargestellten oder in den Unteransprüchen genannten Vor richtungsbeispiele. Zur Ausübung der Erfindung lt. An spruch 1 kann beispielsweise auch ein Drehtrommelreaktor als Entgasungsreaktor (Entgasungszone) und ein nachfol gender Dechlorierungsreaktor (Dechlorierungszone) in Form einer zirkulierenden Wirbelschicht, oder es kann ein Ent gasungsreaktor mit einer stationären Wirbelschicht und ein nachfolgender Dechlorierungsreaktor mit stationärer Wir belschicht oder ein Wirbelschichtreaktor mit einer ersten Entgasungszone und einer zweiten Dechlorierungszone, in der das Schwelgas erneut, ein oder mehrfach, durch die Wirbel schicht geleitet wird, eingesetzt bzw. angewendet werden.The invention is not limited to that in the figures presented or mentioned in the subclaims directional examples. To practice the invention according to Say 1 can, for example, a rotary drum reactor as a degassing reactor (degassing zone) and a successor gender dechlorination reactor (dechlorination zone) in the form a circulating fluidized bed, or an Ent gasification reactor with a stationary fluidized bed and a subsequent dechlorination reactor with stationary wir fluidized bed or a fluidized bed reactor with a first Degassing zone and a second dechlorination zone in which the smoldering gas again, one or more times, through the vortex layer is conducted, used or applied.
Claims (7)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8122 | Nonbinding interest in granting licences declared | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: C10J0003700000 Ipc: C10J0001213000 Effective date: 20111209 |