DE3835827A1 - Verfahren zum aufarbeiten von abfallmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abänderung des Verfahrens zum Aufarbeiten von Kohlenwasserstoffe enthaltendem Ab­ fallmaterial, insbesondere Kunststoffe enthaltendem Ab­ fallmaterial, wobei das Abfallmaterial unter Zugabe von saure Schadstoffe bindendem Zuschlagmaterial einer Pyro­ lyse unterworfen wird, und das entstehende Pyrolysegas mindestens einer Vorkühlstufe zugeführt wird und in min­ destens einer der Vorkühlstufe gasseitig nachgeschalte­ ten, weiteren Kühlstufe unter Gewinnung von leichtsie­ dendem Pyrolyseöl unter die Kondensationstemperatur von Wasserdampf gekühlt wird, wobei vom leichtsiedenden Py­ rolyseöl eine Teilmenge abgezweigt und mit Wasser, dem ein Lösungsvermittler, vorzugsweise Aceton, zugesetzt ist, gemischt wird, wobei das Gemisch einer pH-Wertmes­ sung (H⁺-Ionenkonzentrationsmessung) unterworfen wird, und wobei im Falle eines Anstieges des pH-Wertes die Zugabe von Zuschlagmaterial selbsttätig verringert, im Falle einer Abnahme dagegen selbsttätig erhöht wird, nach Patentanmeldung P 38 17 437.5-24.

Das bei der Pyrolyse vom Kohlenwasserstoffe enthaltenden Abfallmaterial, insbesondere Kunststoffabfällen, entste­ hende Pyrolysegas enthält Kohlenwasserstoffe sowie je nach Art und Zusammensetzung des Abfallmaterials mehr oder weniger Wasserdampf sowie eine Reihe von gasförmi­ gen Schadstoffen: Verbindungen des Stickstoffs, Chlors, Schwefels, Fluors und Cyanverbindungen. Von diesen Schadstoffen sind insbesondere die Halogene Chlor und Fluor äußerst aggressiv, so daß von den Pyrolysegasen beaufschlagte Metallteile besonders korrosionsfest und daher aufwendig ausgebildet sein müssen. In den Kühlstu­ fen, in denen leichtsiedendes Pyrolyseöl durch Abkühlung des Pyrolysegases unter die Kondensationstemperatur von Wasserdampf, meist auf 30 bis 80° Celsius, ungefähr bei Umgebungsdruck gewonnen wird, nimmt das aus dem Wasser­ dampf des Pyrolysegases entstehende Wasser die vorge­ nannten Schadstoffe, insbesondere jedoch die Halogene Fluor und Chlor in Form ihrer Wasserstoffverbindungen auf. Durch diese Beladung mit Schadstoffen nimmt das Wasser die Eigenschaften einer Säure an, so daß auch die mit diesem Wasser in Berührung kommenden Bauteile säure­ fest sein müssen und daher entsprechend teuer sind. Dar­ über hinaus verursacht die Beseitigung dieses schad­ stoffbeladenen Wassers zusätzliche Kosten.

Zur Verringerung der Schadstoffbildung ist es daher üb­ lich, ein basisches, feinkörniges Zuschlagmaterial, zweckmäßig Calciumcarbonat, Kalkhydrat, Calciumoxid, Magnesiumcarbonat, Magnesiumoxid, Dolomit oder Natrium­ hydroxid als Einzelstoff oder als beliebiges Gemisch dieser Einzelstoffe, während des Pyrolysevorgangs in den Pyrolysereaktor einzugeben, das heißt, die Pyrolyse in Anwesenheit dieser Stoffe durchzuführen. Hierdurch wer­ den die sauren Schadstoffe unmittelbar nach ihrer Ent­ stehung durch das basische Zuschlagmaterial weitgehend und im Grenzfall vollständig gebunden, so daß die Ag­ gressivität des Pyrolysegases und des anfallenden Was­ sers beseitigt oder doch zumindest weitgehend verringert ist. In diesem Falle liegt der pH-Wert im Bereich um den Wert 7, im Idealfall exakt bei 7.

Das Zuschlagmaterial wird, bezogen auf das Abfallmateri­ al, meist im überstöchiometrischen Verhältnis zugegeben, das heißt, es wird mehr Zuschlagmaterial zugesetzt, als für die Bindung der Schadstoffe theoretisch nötig ist. Dies ist für eine sichere Bindung dieser Schadstoffe er­ forderlich. Die Menge an Zuschlagmaterial, die für die Bindung der Schadstoffe nötig ist, hängt von der Zusam­ mensetzung des Abfallmaterials ab und wird rechnerisch anhand der Bestandteile des Abfallmaterials oder experi­ mentell ermittelt. Da sich nun insbesondere im Langzeit­ betrieb die Zusammensetzung des Abfallmaterials oft än­ dert und/oder die Pyrolysebedingungen, wie Pyrolysetem­ peratur und Durchmischung des Abfallmaterials mit dem Zuschlagmaterial, nicht konstant bleiben, ist es wün­ schenswert, solche Änderungen zu erfassen, damit die Zugabe des Zuschlagmaterials entsprechend angepaßt wer­ den kann. Da das abreagierte Zuschlagmaterial den meist nicht verwertbaren Pyrolyserückstand vergrößert, ist auch aus diesem Grunde eine Überwachung der Dosierung des Zuschlagmaterials erforderlich, um unnötige Überdo­ sierungen zu vermeiden.

Das Hauptpatent gibt daher an, wie durch eine pH-Wert­ messung das Milieu, in dem die Pyrolyse stattfindet, erfaßt wird und wie die Dosierung des Zuschlagmaterials in Abhängigkeit vom gemessenen pH-Wert beeinflußt wird.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es nun, das Verfahren gemäß dem Hauptpatent insbesondere bezüglich der pH- Wertmessung zu vereinfachen ohne Einbuße an Meßgenauig­ keit.

In Abänderung der Lehre des Hauptpatentes wird die vor­ genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Teilmenge des leichtsiedenden Pyrolyseöls nicht mit dem den Lösungsvermittler enthaltendem Wasser gemischt und das Gemisch einer pH-Wertmessung unterworfen wird, son­ dern daß die Teilmenge des leichtsiedenden Pyrolyseöls nur mit Wasser gemischt wird und von dieser Pyrolyseöl- Wassermischung das Wasser abgetrennt und der pH-Wertmes­ sung unterworfen wird.

Es wird also auf den Lösungsvermittler verzichtet und eine Probe des leichtsiedenden Pyrolyseöles lediglich mit Wasser innig gemischt. Hierbei werden die H⁺- oder OH⁻-Ionen aus der Probe gelöst, gehen in das Wasser über und bestimmen dessen pH-Wert. Dieser pH-Wert wird dann gemessen und als Basis für die Dosierung des Zuschlagma­ terials benutzt. Da hierbei kein Lösungsvermittler ein­ gesetzt wird, ist das erfindungsgemäße Verfahren gegen­ über dem Hauptpatent wesentlich einfacher, ohne daß die Meßgenauigkeit darunter leidet.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Pyrolyseöl-Wassermischung bis zur Phasentrennung der Ruhe überlassen und der pH-Wert un­ mittelbar im abgeschiedenen Wasser gemessen wird. Durch diese Maßnahme wird der Aufwand für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter verringert.

In die gleiche Richtung wirkt sich eine andere Weiter­ bildung der Erfindung aus, die darin besteht, daß die Mischung des leichtsiedenden Pyrolyseöls mit dem Wasser und die Phasentrennung im Meßraum des pH-Wertmeßgerätes durchgeführt wird.

Obwohl das Mischungsverhältnis von leichtem Pyrolyseöl und Wasser nicht kritisch ist, empfiehlt es sich doch, daß ein Volumenteil leichtsiedendes Pyrolyseöl mit dem gleichen Volumenteil Wasser gemischt wird. Hierdurch ergab sich, daß selbst bei einer kurzen Mischungszeit von nur 3 bis 5 Minuten ein ausreichendes Herauslösen der Ionen aus der Pyrolyseölprobe erreicht wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen hervor.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Pyrolyseanlage in schema­ tischer Darstellung und

Fig. 2 die Einzelheit II der Fig. 1 in größerer Dar­ stellung und im vertikalen Längsschnitt.

Gemäß Fig. 1 besitzt die Pyrolyseanlage einen stehenden Pyrolysereaktor 10 mit einem kreiszylindrischen, oberen Bereich 12 und einen sich nach unten daran anschließen­ den und sich verjüngenden kreiskegelförmigen Bereich 14. Im Pyrolysereaktor 10 wird ein Wirbelbett 16 derart aus­ gebildet, daß oberhalb des Wirbelbettes ein freier Gas­ raum 18 verbleibt, dessen Höhe ungefähr 20 bis 30% der Höhe des Pyrolysereaktors beträgt. Das Wirbelmaterial, mit dessen Hilfe das Wirbelbett erzeugt wird, ist fein­ körnig und besteht zweckmäßig aus Sand, Aluminiumoxid oder dergleichen. Die Korngröße des Wirbelmaterials be­ trägt ungefähr 0,5 mm.

Oberhalb des Pyrolysereaktors 10 ist ein Speicherbehäl­ ter 20 angeordnet, in den durch eine Rohrleitung 22 mit eingefügtem Absperrorgan 24 das vorzugsweise feinkörni­ ge, pulverförmige Zuschlagmaterial eingebracht wird. Die Korngröße des Zuschlagmaterials beträgt höchstens 0,2 mm. Der Speicherbehälter 20 ist durch die Rohrleitung 26 mit eingefügtem fernbetätigtem Absperr- und Regelorgan 28, vorzugsweise in Form eines Motorventils, mit Gefälle mit dem Pyrolysereaktor 10 verbunden, wobei die Rohrleitung 26 in das Wirbelbett 16 mündet.

Am unteren Ende des kreiskegelförmigen Bereiches 14 ist eine Abfuhrleitung 30 für den Pyrolyserückstand an den Pyrolysereaktor 10 angeschlossen, wobei ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Absperr- und Regelorgan in diese Abfuhrleitung eingefügt ist.

In den oberen, kreiszylindrischen Bereich 12 des Pyroly­ sereaktors ist mindestens ein gasbefeuertes, haarnadel­ förmiges Heizrohr 32 vom Außenraum 34 her horizontal in das Wirbelbett 16 eingeführt. Zur Gasversorgung ist die­ ses Heizrohr an die Pyrolysegasleitung 36 angeschlossen, die das in der Pyrolyseanlage erzeugte brennbare Pyroly­ segas führt. Des weiteren ist an das Heizrohr 36 noch eine nicht dargestellte Zufuhrleitung für Verbrennungs­ luft sowie eine Abgasleitung 38 für die Abfuhr des Abga­ ses in den Außenraum angeschlossen.

Im unteren, kreiskegelförmigen Bereich 14 des Pyrolyse­ reaktors münden mehrere Wirbelgasleitungen 40 in den In­ nenraum, wobei die Wirbelgasleitungen an eine Gasleitung 42 angeschlossen sind. Die Gasleitung 42 ist unter Zwi­ schenschaltung eines Absperr- und Regelorgans 44 mit der Pyrolysegasleitung 36 verbunden. Die Ausblasrichtung der Wirbelgasleitungen 40 ist im Pyrolysereaktor nach unten gerichtet und verläuft ungefähr parallel zur Wand des Pyrolysereaktors.

Vom Gasraum 18 des Pyrolysereaktors führt eine Heißgas­ leitung 46 zur Vorkühlstufe 48, wobei ein Zyklonabschei­ der 50 in die Heißgasleitung eingefügt ist.

Die Vorkühlstufe 48 ist für direkte Kühlung des Pyroly­ segases eingerichtet. Sie weist demnach einen vertikal verlaufenden, zylindrischen Wärmetauschkanal 52 auf, an dessen oberes Ende die Heißgasleitung 46 angeschlossen ist. Ebenfalls am oberen Ende des Wärmetauschkanals 52 ist eine Kühlmittelleitung 54 angeschlossen. Die Kühl­ mittelleitung ist hierbei mit einer Düse 56 versehen, mit deren Hilfe das Kühlmittel horizontal oder vertikal nach unten in den Wärmetauschkanal 52 eingesprüht wird. Das untere Ende des Wärmetauschkanals mündet in einen zylindrischen ersten Abscheidebehälter 58, dessen unte­ rer Bereich als Ölraum 60 und dessen oberer Bereich als Gasraum 62 dient. Der Ölraum 60 ist noch mit einer ab­ sperrbaren Leitung 64 versehen.

Vom Gasraum 62 des ersten Abscheidebehälters führt eine Verbindungsleitung 66 zur weiteren Kühlstufe 68. Die weitere Kühlstufe 68 arbeitet mit indirekter Kühlung und weist einen Vertikalrohrwärmetauscher 70 auf, wobei die Verbindungsleitung 66 an die oberen Enden der vertikalen Wärmetauschrohre 71 angeschlossen ist. Die unterem Enden der Wärmetauschrohre münden in einen Gasraum 72, der in einem zylindrischen zweiten Abscheidebehälter 74 ober­ halb eines Leichtölraumes 76 ausgebildet ist. An den Leichtölraum 76 ist eine mit einem Absperrventil verse­ hene Leitung 78 sowie unter Zwischenschaltung einer Pum­ pe 80 die Kühlmittelleitung 54 angeschlossen. Der Verti­ kalrohrwärmetauscher 70 ist noch mit Leitungen 82 verse­ hen, durch die Kühlwasser zu- bzw. abgeführt wird. Der Vertikalrohrwärmetauscher 70 weist eine Vielzahl von vertikalen Wärmetauschrohren 71 auf, die in einem ge­ schlossenen zylindrischen Behälter 73 angeordnet sind. In den Wärmetauschrohren strömt das abzukühlende Gas von oben nach unten, das Kühlwasser strömt im Behälter 73 von unten nach oben.

Der Gasraum 72 des zweiten Abscheidebehälters 74 ist durch eine Rohrleitung 84 mit der Saugseite eines Gas­ förderers 86 verbunden, der vorzugsweise als Verdichter ausgebildet ist. In die Leitung 84 ist zweckmäßig ein weiterer Kühler 88 eingeschaltet, in dem das Pyrolysegas in indirektem Wärmetausch weiter abgekühlt wird. Als Kühlmittel dient vorzugsweise Kühlwasser. Der weitere Kühler 88 ist in der Zeichnung nur schematisch angedeu­ tet. In der Praxis ist es zweckmäßig, den weiteren Küh­ ler 88 genauso aufzubauen wie die weitere Kühlstufe 68. In diesem Falle wird das beim Kühlen anfallende Konden­ sat, das aus Öl besteht, in einem Abscheidebehälter ab­ geschieden. Auch ist es zweckmäßig, einen in der Zeich­ nung nicht dargestellten Gaswäscher in die Leitung 84 einzufügen.

Der Ausgang des Gasförderers 86 ist an die Pyrolysegas­ leitung 36 angeschlossen. An diese Pyrolysegasleitung 36 sind, wie bereits weiter oben beschrieben, die Wirbel­ gasleitungen 40 sowie das Heizrohr 32 angeschlossen.

Des weiteren ist an die Pyrolysegasleitung 36 eine Lei­ tung 90 angeschlossen, durch die überschüssiges Pyroly­ segas abgeführt und zweckmäßig als Brenngas zur Raumhei­ zung eingesetzt wird.

Auf der Druckseite der Pumpe 80 ist an die Kühlmittel­ leitung 54 eine Entnahmeleitung 92 angeschlossen, in die ein fernbetätigtes erstes Absperrorgan 94 zweckmäßig in Form eines Magnetventils eingefügt ist. Das Absperrorgan 94 ist durch eine elektrische Steuerleitung 111 an ein elektrisches Steuer- und Verstärkergerät 144 angeschlos­ sen. Die lichte Weite der Entnahmeleitung 92 ist klein im Verhältnis zur lichten Weite der Kühlmittel- oder Quenchölleitung 54. Die Entnahmeleitung 92 führt zu ei­ nem pH-Wertmeßgerät 96 und sie ist an dessen Meßraum vorzugsweise im oberen Bereich angeschlossen (siehe Fig. 2). Im Bereich des pH-Wertmeßgeräts 96 ist ein vorzugs­ weise zylindrischer, stehender Behälter 100 für die Auf­ nahme von Wasser vorgesehen. Das untere Ende des Behäl­ ters 100 ist durch eine Rohrleitung 102 mit eingeschal­ tetem fernbetätigtem, zweiten Absperrorgan 104 zweckmä­ ßig in Form eines Magnetventils an das pH-Wertmeßgerät angeschlossen und mündet dort vorzugsweise in den unte­ ren Bereich des Meßraums. Das zweite Absperrorgan 104 ist durch eine elektrische Steuerleitung 113 mit dem Steuer- und Verstärkergerät 144 verbunden. Erforderli­ chenfalls ist eine Pumpe 101 in die Rohrleitung 102 zwi­ schen dem Behälter 100 und dem steuerbaren Absperrorgan 104 eingefügt. An der tiefsten Stelle des Meßraumes ist eine Abflußleitung 98 angeschlossen, in die ein fernbe­ tätigtes, drittes Absperrorgan 105, vorzugsweise in Form eines Magnetventils, eingefügt ist. Dieses Absperrorgan 105 ist durch die elektrische Steuerleitung 115 mit dem Steuer- und Verstärkergerät 144 verbunden.

In Fig. 2 ist das pH-Wertmeßgerät 96 im vertikalen Zen­ tralschnitt als Einzelheit und in größerem Maßstabe dar­ gestellt. Man erkennt den Meßraum 106, an dessen unteres Ende die Abflußleitung 98 ungefähr zentrisch angeschlos­ sen ist. Des weiteren erkennt man den seitlichen Anschluß der Entnahmeleitung 92 im oberen Bereich des Meßraums 106 sowie den seitlichen, unteren Anschluß der Rohrlei­ tung 102. Der Meßraum 106 ist stehend in einem Behälter 109 ausgebildet, hat eine zylindrische Form und ist oben durch einen lösbaren Deckel 108 verschlossen.

In jenem Bereich, in dem die Rohrleitung 102 in den Meß­ raum 106 mündet, ist ein Rührer 110, der ungefähr die Form eines Propellers aufweist, im Meßraum 106 angeord­ net. Dieser Rührer 110 ist am unteren Ende einer verti­ kalen Antriebswelle 112 befestigt, die ungefähr im Be­ reich der Vertikalachse 107 des Meßraums 106 verläuft. Der obere Endbereich der Antriebswelle 112 durchdringt unter Abdichtung den Deckel 108 und ist mit Hilfe einer Kupplung 114 an die Antriebswelle eines stehenden Elek­ tromotors 116 gekuppelt. Der Elektromotor 116 ist durch mehrere Füße 118 am Deckel 108 befestigt. Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich, ist der Rührer 110 und die An­ triebswelle 112 im Meßraum 106 von einer Hülse 120 umge­ ben, deren Wand 122 mit Abstand zum Rührer 110 und zur Antriebswelle 112 verläuft. Die Wand 122 der Hülse ist als Sieb ausgebildet. Durch die Hülse 120 wird erreicht, daß z.B. im Falle eines Bruches des Rührers 110 wegflie­ gende Teile aufgefangen werden und somit nicht zu einer Beschädigung der Meßelektroden des pH-Wertmeßgeräts füh­ ren. Auf der anderen Seite wird durch die Ausbildung als Sieb bewirkt, daß die Funktion des Rührers 110, nämlich das Durchmischen der im Meßraum 106 vorhandenen Flüssig­ keiten, nicht beeinträchtigt wird. Der Elektromotor 116 ist durch eine elektrische Leitung 117 mit dem Steuer- und Verstärkergerät 144 verbunden.

Seitlich der Hülse 120 sind zwei stabförmige Elektroden 124, 126 durch den Deckel 108 ungefähr diametral in den Meßraum eingeführt. Diese Elektroden haben ungefähr die Richtung der Vertikalachse 107. Die eine dieser Elektro­ den ist eine Meßelektrode 124, die andere Elektrode ist eine Referenzelektrode 126. Die beiden Elektroden 124, 126 sind durch den Deckel 108 nach außen geführt und an eine elektrische Meßleitung 128 bzw. an eine elektri­ sche Referenzleitung 130 angeschlossen. Die beiden Elek­ troden bilden den Meßwertgeber, der eine der Wasser­ stoffionenkonzentration, das heißt dem pH-Wert propor­ tionale elektrische Spannung abgibt. Die Elektroden 124, 126 sind soweit in den Meßraum 106 eingeführt, daß sich ihre meßaktiven Enden im unterem Bereich 109 des Meßraumes befinden. Anordnungen oder Geräte zur pH-Wert­ bestimmung sowie deren Elektroden sind durch den Stand der Technik bekannt und z.B. in "Meyers Lexikon der Technik und der exakten Naturwissenschaften" 1970, drit­ ter Band, Seiten 1976/77 kurz beschrieben. In den Meß­ raum 106 taucht noch ein Temperaturfühler 132 ein, der als Widerstandsthermometer oder als Thermoelement ausge­ bildet ist. Der Temperaturfühler 132 durchdringt hierbei ebenfalls den Deckel 108 des pH-Wertmeßgerätes und er­ streckt sich bis in den unteren Bereich 109 des Meßraums 106. Zur Abnahme des Temperaturmeßwertes ist der Tempe­ raturfühler mit einer elektrischen Temperaturmeßleitung 134 versehen.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, führen die Meßleitung 128, die Referenzleitung 130 und die Temperaturmeßlei­ tung 134 zu einem elektrischen Schwellwertglied 136 mit Hysterese. Das Schwellwertglied hat einen erstem Ein­ steller 138 für den oberen Grenzwert des pH-Wertes und einen zweiten Einsteller 140 für den unteren Grenzwert des pH-Wertes. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird am ersten Einsteller 138 ein pH-Wert von 9, am zweiten Einsteller ein pH-Wert von 5 eingestellt.

Der Ausgang des Schwellwertgliedes 136 ist durch eine elektrische Leitung 142 mit dem Eingang des elektrischen Steuer- und Verstärkergerätes 144 verbunden. An den Aus­ gang des Steuer- und Verstärkergerätes 144 ist eine elektrische Leitung 146 angeschlossen, die zum fernbetä­ tigten Absperr- und Regelorgan 28 führt. Hierbei ist in die elektrische Leitung 146 ein steuerbarer Schalter 150 eingefügt, der von einem Zeitglied 148 betätigt wird. Das Zeitglied 148 ist mit einem Einsteller 152 verbun­ den, der es gestattet, die Zeitintervalle einzustellen, in denen der Schalter 150 vom Zeitglied 148 vorzugsweise kurzzeitig geschlossen wird. Die Zeitspanne, in der der Schalter 150 vom Zeitglied 148 im geschlossenen Zustand gehalten wird, beträgt ungefähr 2 bis 8 Minuten. Die übrige Zeit bleibt der Schalter 150 geöffnet.

Zu bemerken ist noch, daß durch die Temperaturmeßleitung 134 die im Meßraum 106 durch den Temperaturmeßfühler 132 erfaßte Temperatur in das Schwellwertglied 136 eingege­ ben wird. Da der vom pH-Meßwertgerät 96 gemessene pH- Wert von der Temperatur des Mediums, das sich im Meßraum 106 befindet, abhängt, ist diese Maßnahme erforderlich und sie bewirkt die Kompensation des Temperatureinflus­ ses.

Vor dem Betrieb der Anlage wird am ersten Einsteller 138 ein oberer Grenzwert des pH-Wertes eingestellt, der nicht überschritten werden soll. Im vorliegenden Bei­ spiel ist dies der Wert 9. Entsprechend wird am zweiten Einsteller 140 der untere Grenzwert des pH-Wertes einge­ stellt, der nicht unterschritten werden darf. Im vorlie­ genden Fall ist dies der Wert 5.

Das Zeitglied 148 wird durch den Einsteller 152 so pro­ grammiert, daß der Schalter 150 fortlaufend in Zeitab­ ständen von vorzugsweise 20 bis 30 Minuten schließt. Der Schalter 150 muß hierbei jeweils 2 bis 8 Minuten ge­ schlossen bleiben und dann vom Zeitglied 148 wieder ge­ öffnet werden. Dieser Vorgang wiederholt sich fortlau­ fend.

Während des Betriebs wird das in den Pyrolysereaktor eingegebene Wirbelmaterial, vorzugsweise Sand, mit Hilfe von Pyrolysegas verwirbelt, so daß das Wirbelbett 16 entsteht. Das Pyrolysegas wird hierbei durch die Wirbel­ gasleitungen 40 und die Gasleitung 42 aus der Pyrolyse­ gasleitung 36 entnommen, als Wirbelgas wird somit Pyro­ lysegas verwendet, das durch den Gasförderer 86 auf ei­ nen Überdruck von 3 bis 6 bar gebracht wird. Hierbei wird der Fluß des Wirbelgases durch das Absperr- und Regelorgan 44 auf das erforderliche Maß eingestellt. Zur Beheizung des Wirbelbettes wird dem Heizrohr 32 eben­ falls Pyrolysegas aus der Pyrolysegasleitung 36 zuge­ führt und mit Hilfe von Luft verbrannt. Die Abgase strö­ men durch die Abgasleitung 38 ab, vorzugsweise in einen nicht dargestellten Kamin. Zweckmäßigerweise sind mehre­ re Heizrohre 32 vorgesehen. Das Wirbelbett 16 wird durch das Heizrohr 32 auf die vorgesehene Mindesttemperatur von 500 bis 700° Celsius aufgeheizt.

Gleichzeitig wird in Richtung des Pfeiles 154 durch nicht dargestellte Eintragvorrichtungen, zweckmäßig För­ derschnecken, das Abfallmaterial in das Wirbelbett 16 eingebracht. Das Abfallmaterial besteht zweckmäßig aus organischem Abfallmaterial, insbesondere Kunststoffab­ fällen. Das Abfallmaterial, das vor der Pyrolyse erfor­ derlichenfalls kleinstückig gemacht wurde, wird im Wir­ belbett 16 auf eine Mindesttemperatur von 500 bis 700° Celsius oder darüber erhitzt.

Hierbei wird das Abfallmaterial unter Bildung von brenn­ barem Pyrolysegas thermisch zersetzt, wobei die im Ab­ fallmaterial enthaltene Feuchte zum Teil gasförmig aus­ getrieben und Bestandteil des Pyrolysegases wird. Zu­ sätzlich werden bei der Zersetzung des Abfallmaterials, je nach dessen Beschaffenheit, de novo Wassermoleküle gebildet, die sich ebenfalls mit dem Pyrolysegas vermi­ schen.

Da sich während der Pyrolyse saure, gasförmige Schad­ stoffe bilden, wird ein basisches, vorzugsweise pulver­ förmiges Zuschlagmaterial in das Wirbelbett 16 einge­ bracht. Dies geschieht mit Hilfe der Rohrleitung 26, die dieses Zuschlagmaterial dem Speicherbehälter 20 ent­ nimmt. Dieses Zuschlagmaterial, das die eingangs genann­ ten Stoffe umfaßt, wird durch die Rohrleitung 22 mit eingefügtem Absperrorgan 24 zuvor in den Speicherbehäl­ ter 20 eingefüllt.

Der Zustrom des Zuschlagmaterials vom Speicherbehälter 20 zum Wirbelbett 16 wird hierbei durch das fernbetätig­ te Absperr- und Regelorgan 28 dosiert, das in der Rohr­ leitung 26 angeordnet ist. Dieses Absperr- und Regelor­ gan 28 erhält Öffnungs- oder Schließimpulse durch die elektrische Leitung 146, die über den steuerbaren Schal­ ter 150 zum Verstärker 144 führt.

Das Pyrolysegas sammelt sich im Gasraum 18 und wird mit Hilfe der Heißgasleitung 46 durch den Zyklonabscheider 50, in dem mitgeführte Festkörper abgeschieden werden, mit einer Temperatur von ungefähr 400 bis 800° Celsius der Vorkühlstufe 48 zugeführt, die mit direkter Kühlung arbeitet. Hier tritt das heiße Pyrolysegas in den Wärme­ tauschkanal 52 ein und strömt nach unten zum ersten Ab­ scheidebehälter 58. Zur Kühlung des heißen Pyrolysegases wird dem zweiten Abscheidebehälter 74 kaltes leichtsie­ dendes Pyrolyseöl entnommen und durch die Pumpe 80 dem Wärmetauschkanal 52 zugeführt. Die Kühlung wird dadurch bewirkt, daß das leichtsiedende Pyrolyseöl durch die Düse 56 in den Wärmetauschkanal 52 eingesprüht wird und eine teilweise Kondensation insbesondere der gasförmigen Kohlenwasserstoffanteile des Pyrolysegases zu hochsie­ dendem Pyrolyseöl bewirkt. Im Wärmetauschkanal 52 strömt das Gemisch aus hochsiedendem Pyrolyseöl und gasförmigen Komponenten nach unten zum ersten Abscheidebehälter 58. Im Ölraum 60 des ersten Abscheidebehälters 58 sammelt sich das hochsiedende Pyrolyseöl (Siedepunkt bei Atmo­ sphärendruck höher als 230°C) und wird durch die Lei­ tung 64 mit eingefügtem Absperrorgan entnommen. Über dem Ölraum 58 sammelt sich das vorgekühlte und nicht konden­ sierte Pyrolysegas im Gasraum 62. Die Temperatur des vorgekühlten Pyrolysegases wird als Vorkühltemperatur bezeichnet. Diese soll im vorliegenden Ausführungsbei­ spiel ungefähr 180° Celsius betragen. Üblicherweise liegt sie in einem Bereich von 150 bis 230° Celsius. Das sich im Ölraum 60 befindende hochsiedende Pyrolyseöl hat ungefähr die gleiche Temperatur. Überschüssiges hochsie­ dendes Pyrolyseöl wird durch die Leitung 64 abgeführt.

Während des Kühlvorgangs im Wärmetauschkanal 52 werden vom Pyrolysegas mitgeführte Ruß- und Schmutzteilchen ausgewaschen, sie werden vom hochsiedenden Pyrolyseöl aufgenommen und sind im Pyrolyseöl des Ölraums 60 ent­ halten. Jener Teil des Pyrolysegases, der in der Vor­ kühlstufe nicht kondensiert, ist daher weitgehend frei von Ruß- und/oder Schmutzteilchen.

Das im Gasraum 62 sich sammelnde, nicht kondensierte Pyrolysegas strömt durch die Verbindungsleitung 66 zur weiteren Kühlstufe 68, die mit indirekter Kühlung arbei­ tet. Hier strömt das Pyrolysegas unter Abkühlung in den vertikalen Wärmetauschrohren 71 des Vertikalrohrwärme­ tauschers 70 nach unten zum zweiten Abscheidebehälter 74. Die Kühlung wird hierbei durch Kühlwasser bewirkt, das durch die Leitungen 82 zu- und abgeführt wird. Wäh­ rend der Abkühlung des Kohlenwasserstoffe enthaltenden Pyrolysegases entsteht in der weiteren Kühlstufe 68 ein leichtsiedendes Pyrolyseöl (Siedepunkt kleiner als 100° Celsius), das sich unten im zweiten Abscheidebehälter 74, also im Leichtölraum 76 des zweiten Abscheidebehäl­ ters 74 sammelt. Das Pyrolysegas sammelt sich im darüber angeordneten Gasraum 62. Außer der Kühlmittelleitung 54 ist an den Leichtölraum 76 noch eine Leitung 78 mit ein­ gefügtem Absperrventil angeschlossen, durch welche der Überschuß an leichtsiedendem Pyrolyseöl entnommen wird.

Das Pyrolysegas wird dem Gasraum 72 durch die Leitung 84 entnommen und durch den Kühler 88 einem Gasförderer 86 zugeführt, der zweckmäßig als Verdichter oder Gebläse ausgebildet ist. Der Gasförderer 86 drückt das Pyrolyse­ gas in die Pyrolysegasleitung 36. Aus dieser Pyrolyse­ gasleitung 36 werden das Heizrohr 32 und die Wirbelgas­ leitungen 40 mit Pyrolysegas versorgt. Das Pyrolysegas weist im Gasraum 72 eine Temperatur von ungefähr 30 bis 60° Celsius auf. Nach dem Kühler 88 beträgt die Tempera­ tur des Pyrolysegases ungefähr 10 bis 20° Celsius und es ist jetzt frei von kondensierbaren Bestandteilen. Das für die Versorgumg der Anlage nicht benötigte überschüs­ sige Pyrolysegas wird durch die Rohrleitung 90 der Anla­ ge entnommen und einer Weiterverwendung, z.B. als Brenn­ gas für Heizungsanlagen, zugeführt.

Da die Kühlung des Pyrolysegases in der Vorkühlstufe 48 ungefähr bei Atmosphärendruck auf eine Temperatur höher als 150° Celsius stattfindet, bildet sich hier kein Was­ ser, dies bleibt vielmehr gasförmig und kondensiert erst in der weiteren Kühlstufe 68, deren Endtemperatur unter­ halb der Kondensationstemperatur des Wasserdampfes liegt und die ebenfalls ungefähr bei Atmosphärendruck arbei­ tet. Im leichtsiedenden Pyrolyseöl, das sich im Leich­ tölraum 76 sammelt, ist daher noch ein Anteil an Wasser enthalten.

Von jenem leichtsiedendem Pyrolyseöl, das von der weite­ ren Kühlstufe 68 durch die Kühlmittelleitung 54 der Vor­ kühlstufe 48 zuströmt, wird auf der Druckseite der Pumpe 80 leichtsiedendes Pyrolyseöl entnommen und durch die Entnahmeleitung 92 in den Meßraum 106 des pH-Wertmeßge­ rätes 96 eingeführt (vgl. auch Fig. 2). Hierzu wird vom Steuer- und Verstärkergerät 144 das erste Absperror­ gan 94 durch die Steuerleitung 111 so lange geöffnet, bis der Meßraum 106 ungefähr zur Hälfte gefüllt ist. Dann wird das erste Absperrorgan 94 durch das Steuer- und Verstärkergerät 144 wieder geschlossen. Während dieses Vorganges sind das zweite und dritte Absperrorgam 104 bzw. 105 durch das Steuer- und Verstärkerorgan 144 ge­ schlossen, auch ist der Elektromotor 116 außer Betrieb.

Jetzt wird das zweite Absperrorgan 104 vom Steuer- und Verstärkergerät 144 über die Steuerleitung 113 geöffnet, so daß Wasser aus dem Behälter 100 durch die Leitung 102 in den Meßraum 106 strömt, gegebenenfalls unter Mithilfe der Pumpe 101. Das zweite Absperrorgan 104 bleibt so lan­ ge geöffnet, bis die zweite Hälfte des Meßraumes 106 mit Wasser gefüllt ist. Dann wird das zweite Absperrorgan 104 vom Steuer- und Verstärkergerät 144 wieder geschlos­ sen. Das Volumenverhältnis von leichtsiedendem Pyroly­ seöl und Wasser ist jetzt im Meßraum 1:1.

Anschließend wird der Elektromotor 116 vom Steuer- und Verstärkergerät 144 durch die Leitung 117 in Betrieb genommen, so daß der Rührer 110 in Betrieb ist und die im Meßraum 106 vorhandenen Flüssigkeiten (Pyrolyseöl und Wasser) durchmischt. Nach einer Betriebszeit von 1 bis 3 min wird vom Steuer- und Verstärkergerät der Elektromo­ tor 116 und somit der Rührer 110 wieder außer Betrieb genommen. Die Mischung aus leichtsiedendem Pyrolyseöl und Wasser wird jetzt während einer Zeitspanne von 3 bis 10 min der Ruhe überlassen. Während dieser Zeitspanne findet eine Phasentrennung statt, das Wasser sammelt sich im unteren Bereich des Meßraums 106, das leichtsie­ dende Pyrolyseöl sammelt sich als Schicht über dem Was­ ser.

Jetzt wird von den beiden Elektroden 124 und 126, deren meßaktiver Teil sich im unteren Bereich des Meßraums 106 und daher im Wasser befindet, der pH-Wert des Wassers gemessen. Dieser pH-Wert gibt Auskunft darüber, ob wäh­ rend des Pyrolysevorganges zuviel, zuwenig oder eine ausreichende Menge an Zuschlagstoff in das Wirbelbett 16 eingebracht wird.

Von den beiden Elektroden 124 und 126 wird eine elektri­ sche Spannung, welche vom pH-Wert des Wassers abhängt, durch die elektrische Meßleitung 128 und die elektrische Referenzleitung 130 an das elektrische Schwellwertglied 136 abgegeben. Übersteigt der gemessene pH-Wert den Be­ trag des am Einsteller 138 vorgewählten oberen Grenzwer­ tes des pH-Wertes, im vorliegenden Beispiel den Wert 9, so wird ein Schließimpuls durch die elektrische Leitung 142 an das Steuer- und Verstärkergerät 144 weitergelei­ tet und dort verstärkt. Das Steuer- und Verstärkergerät leitet diesen Schließimpuls durch die elektrische Lei­ tung 146 dem fernbetätigten Regel- und Absperrorgan 28 zu, das die Zufuhr von basischem Zuschlagmaterial zum Wirbelbett 16 jetzt drosselt oder erforderlichenfalls absperrt. Der pH-Wert fällt jetzt ab.

Da in der elektrischen Leitung 146 der steuerbare Schal­ ter 150 eingefügt ist, kann das fernbetätigte Regel- und Absperrorgan 28 nur dann vom Steuer- und Verstärkergerät 144 beeinflußt werden, wenn der Schalter 150 geschlossen ist. Die Schließung dieses Schalters wird vom Zeitglied 148 veranlaßt. Durch den Einsteller 152 ist das Zeit­ glied 148 nun derart programmiert, daß der Schalter 150 in Zeitabständen von zweckmäßig 20 bis 30 Minuten ge­ schlossen wird. Der Schließzustand dauert dann ungefähr 2 bis 8 Minuten, daraufhin wird der Schalter 150 vom Zeitglied 148 wieder geöffnet zur laufenden Wiederholung des vorbeschriebenen Vorganges. Wie sich aus vorbe­ schriebenem ergibt, wird das fernbetätigte Regel- und Absperrorgan 28 nur in Zeitabständen von vorzugsweise 20 bis 30 Minuten in Abhängigkeit vom gemessenen pH-Wert beeinflußt. Dies ist vollständig ausreichend, da die Zusammensetzung des Abfallmaterials sich meist nicht plötzlich ändert. Darüber hinaus werden durch diese Maß­ nahme unerwünschte Pendelungen oder Schwankungen in der Zufuhr des Zuschlagmaterials zum Wirbelbett 16 vermie­ den.

Unterschreitet der gemessene pH-Wert im vorliegenden Beispiel den pH-Wert 5, der am zweiten Einsteller 140 eingestellt ist, so wird vom Schwellwertglied 136 ein Öffnungsbefehl an das Steuer- und Verstärkergerät 144 weitergegeben, dort verstärkt und über die elektrische Leitung 146 und den steuerbaren Schalter 150 an das fernbetätigte Absperr- und Regelorgan 28 weitergegeben. Dieses öffnet und verstärkt jetzt die Zufuhr des Zu­ schlagmaterials zum Wirbelbett 16, falls der Schalter 150, wie zuvor beschrieben, geschlossen hat. Durch die erhöhte Zufuhr von basischem Zuschlagmaterial wird eine gesteigerte Bindung von sauren Stoffen erreicht und es steigt jetzt der pH-Wert an.

Liegt der gemessene pH-Wert im Bereich zwischen den Wer­ ten 5 und 9, insbesondere beim Wert 7, so wird weder ein Öffnungsbefehl noch ein Schließbefehl an das Steuer- und Verstärkergerät weitergeleitet, da in diesem Falle die Zufuhr des Zuschlagmaterials in einem für die Bindung der Schadstoffe richtigen Maße erfolgt.

Der pH-Wert des Gemisches aus leichtsiedendem Pyrolyseöl und Wasser des zweiten Abscheidebehälters wird auf vor­ beschriebene Weise in den Grenzen zwischen den pH-Werten 5 und 9 gehalten. Durch andere Einstellungen des ersten und zweiten Einstellers 138 und 140 lassen sich diese Grenzwerte im Bedarfsfalle verändern.

Nachdem nun der vorbeschriebene Meß- und Regelzyklus abgelaufen ist, wird das dritte Absperrorgan 105 vom Steuer- und Verstärkergerät 144 mit Hilfe der Steuerlei­ tung 115 geöffnet. Das Wasser und das leichtsiedende Pyrolyseöl fließt jetzt aus dem Meßraum 106 ab und wird durch die Leitung 92 abgeleitet. Vorzugsweise werden die genannten Flüssigkeiten zusammen mit dem Abfallmaterial in den Pyrolysereaktor 10 eingegeben.

Anschließend wird das dritte Absperrorgan vom Steuer- und Verstärkergerät wieder geschlossen und der Meß- und Regelzyklus beginnt wieder von neuem.

Wie sich aus vorstehendem ergibt, wird durch das erfin­ dungsgemäße Verfahren eine weitgehende Bindung von Schadstoffen im Pyrolysereaktor auf einfache Weise er­ reicht.

Claims (4)

1. Abänderung des Verfahrens zum Aufarbeiten von Kohlenwasserstoffe enthaltendem Abfallmaterial, insbe­ sondere Kunststoffe enthaltendem Abfallmaterial, wobei das Abfallmaterial unter Zugabe von saure Schadstoffe bindendem Zuschlagmaterial einer Pyrolyse unterworfen wird, und das entstehende Pyrolysegas mindestens einer Vorkühlstufe zugeführt wird und in mindestens einer der Vorkühlstufe gasseitig nachgeschalteten, weiteren Kühl­ stufe unter Gewinnung von leichtsiedendem Pyrolyseöl unter die Kondensationstemperatur von Wasserdampf ge­ kühlt wird, wobei vom leichtsiedenden Pyrolyseöl eine Teilmenge abgezweigt und mit Wasser, dem ein Lösungsver­ mittler, vorzugsweise Aceton, zugesetzt ist, gemischt wird, wobei das Gemisch einer pH-Wertmessung (H⁺-Ionen­ konzentrationsmessung) unterworfen wird, und wobei im Falle eines Anstieges des pH-Wertes die Zugabe von Zu­ schlagmaterial selbsttätig verringert, im Falle einer Abnahme dagegen selbsttätig erhöht wird nach Patentan­ meldung P 38 17 437.5-24, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmenge des leichtsiedenden Pyrolyseöls nicht mit dem den Lösungsvermittler enthaltendem Wasser gemischt und das Gemisch einer pH-Wertmessung unterworfen wird, sondern daß die Teilmenge des leichtsiedenden Pyroly­ seöls nur mit Wasser gemischt wird und von dieser Pyro­ lyseöl-Wassermischung das Wasser abgetrennt und der pH- Wertmessung unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Pyrolyseöl-Wassermischung bis zur Phasen­ trennung der Ruhe überlassen und der pH-Wert unmittelbar im abgeschiedenen Wasser gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mischung des leichtsiedenden Pyro­ lyseöls mit dem Wasser und die Phasentrennung im Meßraum (106) des pH-Wertmeßgeräts (96) durchgeführt wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Volumenteil leichtsiedendes Pyrolyseöl mit dem gleichen Volumenteil Wasser gemischt wird.