DE3879997T2 - Verfahren zur beseitigung von festen abfallstoffen durch aufloesung in saeure und abschliessende abfallverbrennung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung von säurelöslichen, Abfall enthaltenden festen Materialien.
• Es besteht der Wunsch danach, Verfahren zu entwickeln, die zu einer wirksamen und ökonomischen Beseitigung von Abfallmaterialien und insbesondere von solchen Materialien führen, die ein gewisses Volumenausmaß besitzen, beispielsweise geformte Artikel, Gewebe u. dgl. Sind beispielsweise bestimmte Substrate, z.B. fasrige Substrate, wie Lumpen und Papierprodukte, mit Abfallmaterialien, beispielsweise Lösungsmitteln, Ölen, gefährlichen Chemikalien u. dgl., getränkt, dann ist es wünschenswert, ein Mittel zu deren ökonomischen und umweltverträglichen Beseitigung zur Hand zu haben. Gibt man derartige voluminöse Materialien auf eine Freilanddeponie, dann führt dies zu bestimmten Umweltproblemen, die eine derartige Vorgehensweise im allgemeinen als nicht wünschenswert erscheinen lassen. Obgleich derartige Materialien auch direkt einer Abfallverbrennung zugeführt werden können, ist auch eine derartige Vorgehensweise mit bestimmten Nachteilen verbunden. Einerseits ist die Vorbereitung des voluminösen Materials für die Abfallverbrennung arbeitsintensiv. Andererseits müssen hinsichtlich der Ausgestaltung der Abfallverbrennungsvorrichtung spezielle Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um die Abfallverbrennung in einer möglichst umweltverträglichen Weise durchführen zu können.
• Aus der US-A 4 008 053 ist ein Verfahren zur Behandlung der organischen Fraktion von festem Abfallmaterial mit einer Säure bei einer erhöhten Temperatur bekannt. Die Säuremenge und die Zeit sowie die Temperatur dieser Behandlung werden so gewählt, daß ein versprödetes Material gebildet wird, das schnell und einfach in eine fein verteilte Form überführt werden kann, ohne daß dabei eine wesentliche Carbonisierung, eine wesentliche Pyrolyse, eine wesentliche Zersetzung oder ein wesentlicher Verlust hinsichtlich des Trockengewichts dieser festen Abfallfraktion auftritt.
• Es besteht somit ein Bedürfnis nach einem wirksameren, ökonomischeren und umweltverträglicheren Verfahren zum Beseitigen des voluminösen Materials der zuvor genannten Art.
• Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Beseitigung von säurelöslichen, Abfall enthaltenden festen Materialien bereitgestellt, bei dem
• a) die säurelöslichen, Abfall enthaltenden Materialien in einer starken Mineralsäure unter Bildung einer das gelöste Material aufweisenden Säurelösung gelöst und
• b) die in a) erhaltene Säurelösung in einen Verbrennungsofen zur Abfallverbrennung zugeführt werden.
• Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zur Beseitigung von derartigen voluminösen Materialien gerichtet. Bei diesem Verfahren werden die Materialien zumindest teilweise in einer starken Mineralsäure gelöst, um eine Säurelösung zu bilden, die das zumindest teilweise gelöste Material aufweist. Anschließend wird die Säurelösung aus der Lösungsstufe in einen Verbrennungsofen überführt. Bei dem zur Anwendung gebrachten Verbrennungsofen handelt es sich vorzugsweise um einen Verbrennungsofen einer Säurerückgewinnungsanlage, da ein derartiger Verbrennungsofen so ausgelegt ist, daß er zum Zwecke der Abfallverbrennung verbrauchte Säurelösungen aufnehmen kann, die hinsichtlich ihrer allgemeinen Zusammensetzung mit der Säurelösung, die nach der Lösungsstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wird, zu einem großen Teil übereinstimmt. Verbrennungsöfen in Säurerückgewinnungsanlagen bzw. Säureregenerationsanlagen weisen auch die bevorzugte Art von Umweltschutzvorrichtungen (beispielsweise scrubber u. dgl.) auf, die im allgemeinen aufgrund der zum Schutz der Umwelt gedachten gesetzlichen Bestimmungen vorgeschrieben sind. Handelt es sich beispielsweise bei der zu verarbeitenden Säure um Schwefelsäure, dann entsteht in der Verbrennungsstufe Schwefeldioxid, das in keiner nennenswerten Menge in die Atmosphäre gelangen sollte. Jedoch können gewünschtenfalls auch andere Typen von Verbrennungsöfen eingesetzt werden. Dazu zählen beispielsweise Kalkbrennöfen und Zementbrennöfen. Der Ausdruck "Verbrennungsofen" im Rahmen der vorliegenden Unterlagen umfaßt auch derartige Brennöfen.
• Die vorliegende Erfindung ist für jegliches Abfallmaterial anwendbar, das zu beseitigen ist und das in einer Säure löslich ist, die in dem Verbrennungsofen, beispielsweise einer Säurerückgewinnungsanlage, regeneriert wird. Dazu zählen beispielsweise Materialien auf Cellulosebasis, wie Lumpen, die mit den ungewünschten Abfällen getränkt sein können (Öle, Lösungsmittel, Farben, gefährliche Chemikalien u. dgl.). Für die vorliegende Erfindung sind die säurelöslichen Charakteristika des Materials ausschlaggebend, das zu beseitigen ist, so daß ein flüssigeres Produkt erhalten wird, das in den Verbrennungsofen beispielsweise einer Säurerückgewinnungsanlage überführt werden kann. Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der Behandlung von säurelöslichen, mit Abfallmaterialien getränkten Substraten näher erläutert.
• Zu den Arten von mit Abfall getränkten Materialien, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden können, zählt in einer bevorzugten Ausführungsform ein säurelösliches Substrat, das mit dem Abfallmaterial getränkt ist. Repräsentative säurelösliche Materialien sind beispielswese fasrige Materialien, wie Lumpen, Gewebe, Papierprodukte u. dgl., die bisher nur schwierig in ökonomischer und umweltverträglicher Weise beseitigt werden konnten. Das fasrige Material kann beispielsweise aus einem Kohlenhydratmaterial, wie Cellulose, Nitrocellulose oder Ethylcellulose, gebildet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Substrat ein Gewebe auf, das vorwiegend aus Baumwolle oder aus einer Mischung aus Baumwolle mit einer synthetischen Faser, beispielsweise Polyester, besteht.
• Hinsichtlich der Art von Abfall, mit dem das Substrat vorzugsweise getränkt ist, besteht eine große Variationsbreite. So können beispielsweise lösungsmittelhaltige Lumpen aus verschiedenen Industriezweigen, wie der Automobil-, Luftfahrt- und Farbenindustrie, erfindungsgemäß verarbeitet werden. Die Lumpen können mit Abfallmaterialien wie Ölen, Farben, Lösungsmitteln oder Chemikalien, getränkt sein. Es ist nicht erforderlich, daß der Abfall mit der Säure reagieren kann, in der das säurelösliche, abfallhaltige Substratmaterial gelöst werden soll. Erfindungsgemäß kann jedoch gewünschtenfalls auch Abfall verarbeitet werden, der mit der Säure reagieren kann.
• Die Materialien, die erfindungsgemäß behandelt werden sollen, können in der ursprünglichen Form verarbeitet werden oder können vor der Zugabe der starken Mineralsäure, in der sie gelöst werden sollen, zerkleinert werden. Eine bevorzugte Mineralsäure zur Verwendung bei der Auflösung des Substratmaterials gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren stellt Schwefelsäure dar. Schwefelsäure macht vorzugsweise den Hauptteil des sauren Materials in den zur Anwendung gebrachten Säureauflösungsmedien dar. Erfindungsgemäß können jedoch auch geringere Mengen an anderen (beispielsweise sauren) Materialien vorhanden sein, solange ihre Anwesenheit die anschließende Verbrennungsstufe, beispielsweise die Abfallverbrennung im Verbrennungsofen einer Säurerückgewinnungsanlage, nicht nachteilig beeinflußt.
• Die Auflösung des Substratmaterials, das beispielsweise mit Abfall getränkt ist, wird vorzugsweise in einem gerührten Tankreaktor durchgeführt, in den eine konzentrierte Mineralsäure eingeleitet wird, um das notwendige Ausmaß des Lösens des Substratmaterials und des gleichzeitigen Auflösens des getränkten Abfalles in der Säure zu erzielen. In diese Lösungsstufe kann verbrauchte Säure eingesetzt werden. Die Mischung aus dem mit Abfall getränkten Substratmaterial und der Säure kann gewünschtenfalls so lange gerührt werden, bis das Substrat bis zu einem gewünschten Ausmaß gelöst ist, so daß eine ausreichend flüssige saure Zusammensetzung erhalten wird, die (beispielsweise mittels geeigneter Pumpen) in den Verbrennungsofen beispielsweise einer Säurerückgewinnungsanlage (beispielsweise sowie vorzugsweise eine Schwefelsäurerückgewinnungsanlage) überführt wird. Es wurde beispielsweise gefunden, daß etwa fünf Teile oder mehr an konzentrierter (98 %) Schwefelsäure für jeweils ein Teil an Baumwollumpen erforderlich sind, um eine in geeigneter Weise flüssige Mischung zu erhalten. Für Baumwolle/Polyestermischungen wurde gefunden, daß etwa 3 Gewichtsteiie oder mehr an konzentrierter (98 %) Schwefelsäure für jeweils einen Gewichtsteil Lumpen erforderlich sind. Die Stärke und die Art der in der Lösungsstufe zur Anwendung gebrachten Säurelösung und die Art und Menge des zu lösenden Materials beeinflussen die Menge an Säurelösung erheblich, die erforderlich ist, um den gewünschten Grad an flüssiger Konsistenz für die Beschickung des Verbrennungsofens der gewünschten Art zu erhalten. Die Mischung aus säurelöslichem Substrat und Säure kann eine Kühlung mit einer internen Kühlschlange oder mittels eines äußeren zirkulierenden Hitzeaustauschers in Abhängigkeit von der gewünschten Verarbeitungsgeschwindigkeit und den Konstruktionsmaterialien erforderlich machen.
• Bei der Auflösung des Materials, das den Abfall beispielsweise in getränkter Form enthält, in der Säure führt zu einer im allgemeinen flüssigen Säurelösung, die beispielsweise das gelöste Material und gewünschtenfalls jeglichen darin getränkten Abfall enthält, der als Beschickung für beispielsweise den Verbrennungsofen in einer üblichen Säurerückgewinnungsanlage für die Säure zur Verbrennung geeignet ist. Im Falle einer Schwefelsäurerückgewinnungsanlage können bei der Verbrennungsstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens im allgemeinen Verbrennungstemperaturen von etwa 927 ºC (1700 ºF) bis etwa 1260 ºC (2300 ºF) Anwendung finden. Diese Temperaturen stellen sicher, daß das Abfallmaterial im wesentlichen vollständig verbrannt wird, wobei gleichzeitig die mineralischen Bestandteile in der in den Verbrennungsofen zugeführten Säure zurückgewonnen werden. Mit dem Verfahren ist es möglich, das Substrat und getränkten Abfall von einer festen in eine flüssige Form zu überführen, mit der die Verbrennungsvorrichtung einer Säurerückgewinnungsanlage leichter beschickt werden kann.
• Erfindungsgemäß können die Lösungsstufe in der Säure und die Verbrennungsstufe entweder am gleichen Ort oder an zwei geografisch voneinander getrennten Orten durchgeführt werden, wobei das Produkt aus der Lösungsstufe zum Verbrennungsofen beispielsweise mit Hilfe üblicher Mittel zum Transport von verbrauchten Säurelösungen transportiert wird.
• Das erfindungsgemäße Verfahren hat verschiedene Vorteile. Der Energiewert, der mit dem Substrat, beispielsweise Celluloselumpen, sowie mit dem Abfallmaterial, das darin enthalten ist, assoziiert ist, wird in der Verbrennungsstufe zurückgewonnen. Das erfindungsgemäße Verfahren führt nach der Lösungsstufe mit Hilfe der Säure zu einer flüssigen, abfallhaltigen Beschickung, die als pumpfähige Flüssigkeit besser handhabbar ist als ein fester Abfall. Die Handhabung von festem Abfall ist hoch arbeitsintensiv und aus diesem Grunde nicht bevorzugt. Außerdem kann in der Lösungsstufe mit Hilfe der Säure jede Art von starker Mineralsäure zum Auflösen des Substrats eingesetzt werden. Dazu zählen beispielsweise verbrauchte Mineralsäure, wie verbrauchte Schwefelsäure. In diesen Fällen, in denen statt reiner Säure verbrauchte Säure in der Lösunggsstufe Anwendung findet, können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens mindestens zwei Arten von Abfällen (d.h. die Materialien, die gewünschtenfalls mit einem dritten Abfall getränkt sein können, und die verbrauchte Säure) verarbeitet werden, wobei am Schluß ein einzelner, flüssigerer Beschikkungsstrom erhalten wird, der ohne Schwierigkeiten beispielsweise in die Säurerückgewinnungsanlage zur Verbrennung gemäß üblichen Techniken zugeführt werden kann.
• Vorstehend sind lediglich einige bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert.

Claims (8)

1. Verfahren zur Beseitigung von säurelöslichen, abfallhaltigen festen Materialien, etc, bei dem

a) die säurelöslichen, abfallhaltigen Materialien in einer starken Mineralsäure unter Bildung einer das gelöste Material aufweisenden Säurelösung gelöst werden und

b) die in (a) erhaltene Säurelösung einem Verbrennungsofen zur Abfallverbrennung zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das abfallhaltige Material ein Gewebe auf Basis von Cellulose aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Säure Schwefelsäure aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Gewebe mit einem Abfallmaterial getränkt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Säure Schwefelsäure aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Verbrennungsofen Verbrennungstemperaturen von etwa 927 ºC (1700 ºF; bis etwa 1260 ºC (2300 ºF) aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Verbrennungsofen Verbrennungstemperaturen von etwa 927 ºC (1700 ºF) bis etwa 1260 ºC (2300 ºF) aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Verbrennungsofen Verbrennungstemperaturen von etwa 927 ºC (1700 ºF) bis etwa 1260 ºC (2300 ºF) aufweist.