DE4006104A1 - Verfahren zur verwertung der beim verbrennen von kohlenwasserstoffhaltigen abfaellen mit sauerstoff anfallenden kohlenoxide - Google Patents

Verfahren zur verwertung der beim verbrennen von kohlenwasserstoffhaltigen abfaellen mit sauerstoff anfallenden kohlenoxide

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Description

In der Deutschen Patentanmeldung 37 35 061 und der PCT/EPA 88/00 927 "Verfahren zur Beseitigung von Abfällen durch Verbrennen mit Sauerstoff" ist ein Verfahren beschrieben worden, bei dem Abfälle anstatt mit Ver­ brennungsluft mit hochprozentigem Sauerstoff verbrannt werden. Unter Abfällen sind dort u. a. Hausmüll, Sonderabfälle, Shredderschutt u. dergl. erwähnt worden.
Die Abfälle werden in einem geeigneten Ofen mit Sauerstoff verbrannt, die Abgase in einem Abhitzekessel abgekühlt und dann in einer geeigneten Gasreinigungsanlage von Schadstoffen weitgehend befreit.
Bei diesem Verbrennunsvorgang werden vorhandene Kohlenwasserstoffe hauptsächlich zu Kohlendioxid und Wasser verbrannt.
Da der Stickstoffballast, der beim Verbrennen mit Luft vorhanden ist, fehlt, haben die Verbrennungsabgase nur geringe Stickstoff-Gehalte in Abhängigkeit vom Stickstoffgehalt in den zu verbrennenden Abfällen. Kohlendioxid ist heutzutage ein sehr unerwünschtes Verbrennungsprodukt, da es zum sogenannten "Treibhauseffekt" beiträgt.
Aus der Literatur und der Praxis sind viele Verfahren bekannt, bei denen Kohlenoxide zu Kohlenwasserstoffen unterschiedlichster Zusammensetzung unter Verwendung geeigneter Katalysatoren hydriert werden.
Es seien hier z. B. die Fischer-Tropsch Benzinsynthese,
n CO + 2 n H2=H-(CH2)n-H,
oder die Methanol-Synthese,
CO + 2 H2 = CH3OH,
erwähnt.
Auch Kohlenmonoxid und Wasserdampf lassen sich bei geeigneten Mischungs­ verhältnissen und bestimmten Katalysatoren in verschiedene Kohlenwasser­ stoffe umwandeln, wie H. Kölbel und Fr. Engelhardt nachgewiesen haben.
m CO + n H2O=o CH2 + p C2H5OH + g CO2.
Die Hydrierung von Kohlendioxid mit Wasserstoff ist ebenfalls möglich, wie z. B. die EPA 00 79 207 "Process for the production of hydrocarbons and oxygenated derivatives thereof by the catalytic hydrogenation of carbondioxide" zeigt.
m CO2 + n H2=o CH4 + p CH3OH + g CO.
Während bisher für die Synthesen von Kohlenwasserstoffen eigens dafür hergestellte sog. Synthesegase verwendet wurden, aber auch schon Syn­ thesen mit Gichtgas und Wassergas durchgeführt wurden, hat erstmalig Josef H. Schick, OE 35 25 479, vorgeschlagen, aus der Verbrennung von Gasen entstandenes CO2 bei hoher Temperatur mit Methan und Wasserdampf in ein hauptsächlich aus CO und H2 bestehendes Gas umzuwandeln, das als Synthesegas für verschiedenste Synthese-Produkte geeignet ist.
Die vorliegende Erfindung besteht nun aus der Kombination der oben beschriebenen, bekannten Verfahren und der Abwandlung des Vorschlages von Schick.
Im Gegensatz zum Verfahren von Schick, in dem vorgeschlagen wird, den sekundär durch Katalyse erzeugten Brennstoff oder das durch Reduktion mit einem Kohlenwasserstoffgas erzeugte Synthesegas mit Sauerstoff zu verbrennen, wird in dem neuartigen, hier vorgeschlagenen, Verfahren der primäre Brennstoff, nämlich kohlenstoff- bzw. kohlenwasserstoffhaltige Materialien, wie z. B. Müll, Shredderschutt, Sonderabfälle und dergl., mit Sauerstoff verbrannt, wie es in der Deutschen Patentanmeidung 37 35 061 beschrieben ist, und die dabei anfallenden, im Rauchgas enthaltenen, Kohlenoxide und, gegebenenfalls, Wasserdampf werden auf verschiedenste Art und Weise in Kohlenwasserstoffe verschiedener Zusammensetzung, auch unter Verwendung von Katalysatoren, umgewandelt.
Eine etwaige Reduktion des in dem Rauchgas enthaltenen CO2 und, gegebenenfalls, auch des H2O erfolgt im Gegensatz zu dem Vorschlag Schick nicht mit einem kohlenwasserstoffhaltigen Gas, sondern durch Eindüsen von flüssigen Abfall-Kohlenwasserstoffen, wie z. B. Altöl, Lösungsmittel und dergleichen.
Normalerweise enthalten die Rauchgase von der Abfallverbrennung mit Sauerstoff, wie bereits oben erwähnt, hauptsächlich Kohlendioxid und Wasserdampf.
Verbrennt man jedoch mit einem Sauerstoff Unterschuß, lassen sich bestimmte CO-Gehalte im Rauchgas einstellen.
Die zweite Möglichkeit der Erzeugung von CO im Abgas besteht darin, erst eine vollständige Verbrennung der Abfälle mit Sauerstoff zu Kohlen­ dioxid und Wasserdampf durchzuführen und dann in das heiße Abgas vor dem Abhitzekessel durch Eindüsen flüssiger Abfall-Kohlenwasserstoffe das Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid zu reduzieren. Gleichzeitig wird Wasser in der Menge in das heiße Gas eingedüst und in Dampf umgewan­ delt, wie es für ein günstiges Verhältnis von H2O zu CO erforderlich ist. Kölbel und Engelhardt geben dafür das Verhältnis H2 O : CO wie 1,0 + 1,5 : 3 an.
Leitet man dieses Gasgemisch bei Normaldruck oder erhöhtem Druck bei Temperaturen von 220 - 300°C über geeignete Katalysatoren, so entstehen Kohlenwasserstoffe unterschiediichster Zusammensetzung.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, durch Eindüsen von flüssigen Abfall-Kohlenwasserstoffen und Wasser in das heiße Rauchgas, ein Synthe­ segas zu erzeugen, das haupsächlich aus CO und H2 besteht.
C3H8 + 3 H2O=3 CO + 7 H2,
C3H8 + 3 CO2=6 CO + 4 H2.
Je größer das Verhältnis Wasserstoff zu Kohlenstoff in den Abfall-Kohlen­ wasserstoffen ist, um so günstiger ist das Verhältnis des aus der Müll­ verbrennung stammenden CO2 zu dem benötigtem Abfall-Kohlenwasserstoff.
Man kann jedoch auch die CO2 -haltigen Rauchgase unmittelbar mit H2 hydrieren.
Das neuartige Verfahren wird wie folgt beschrieben:
Variante 1
Die Verbrennung von Abfällen mit Sauerstoff wird so geführt, daß mit einem Sauerstoffunterschuß gefahren wird, sodaß die Rauchgase mehr CO als CO2 enthalten.
Die Rauchgase verlassen den Verbrennungsofen mit einer Temperatur über 1200°C, passieren einen Abhitzekessel und werden nach Abkühlung auf ca. 300°C in einer Gasreinigungsanlage, z. B. einem Hochtemperatur- Gewebefilter aus Teflon, entstaubt.
Anschließend werden sie in einer üblichen und bekannten Synthese-Vor­ richtung, die mit entsprechenden Katalysatoren ausgestattet ist, in die gewünschten Kohlenwasserstoffe oder sauerstoffhaltigen Kohlenwasserstoff- Derivate umgewandelt.
Variante 2
Die Verbrennung der Abfälle mit Sauerstoff erfolgt entsprechend den Vorschriften der oben angeführten Patentschriften vollständig.
In die heißen Rauchgase werden kohlenwasserstoffhaltige, flüssige Abfall­ stoffe, wie z. B. PCB-haltiges Abfallöl oder dergl., vor dem Abhitzekessel eingespritzt. Dadurch erfolgt eine Umwandlung,
CO2 + H2O + KW=CO + H2.
Die weiteren Verfahrensschritte - Abkühlung, Reinigung, Synthese - ent­ sprechen der Variante 1, jedoch mit der Maßgabe, daß die Synthese-Vor­ richtung und der Katalysator der Gaszusammensetzung angepaßt sind.
Variante 3
Diese Variante ist eine Abwandlung der Variante 2 insoweit, als nur CO2 durch Eindüsen von flüssigen Abfall-Kohlenwasserstoffen zu CO reduziert wird. Gleichzeitig wird in die heißen Gase vor oder nach dem Abhitzekessel soviel Wasser eingespritzt wird, daß das von Kölbel und Engelhardt ermittelte optimale Verhältnis CO zu H2O je nach gewünschter Kohlenwasserstoffverbindung eingestellt wird.
Variante 4
Bei dieser Variante werden die kohlenwasserstoffhaltigen Abfälle mit Sauerstoff vollständig verbrannt, sodaß das Abgas haupsächlich CO2 und H2O enthält. Nach Abkühlung in einem Abhitzekessel und Reinigung in einer Gasreinigungsanlage, wie in Variante 1 beschrieben, wird dem Abgas Wasserstoff zugesetzt und das Gasgemisch in einer bekannten, mit geeignetem Katalysator ausgerüsteten, Synthese-Anlage zu Kohlen­ wasserstoffen hydriert.
In der Fig. 1 ist ein Beispiel für die Variante 2 dargestellt.
Angezogene Druckschriften
DE 37 35 061,
PCT/EPA 88/00 927,
DE 35 25 479,
DE 35 18 467,
EPA 00 79 207,
H. Kölbel, Fr. Engelhardt, Angew. Chemie 64( 1952) S. 54-58,
J. Hollander, L. Spialter, Journ. of Chemical Education, Volume 35 (1958) S. 446-449.

Claims (5)

1. Verfahren zur Verwertung der beim Verbrennen von kohlen­ wasserstoffhaltigen Abfällen mit Sauerstoff anfallenden Kohlen­ oxide, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Verbrennung an­ fallenden, hauptsächlich Kohlendioxid und Wasserdampf enthal­ tenden, Rauchgase nach Abkühlung in einem Abhitzekessel und Reinigung in einer geeigneten Gasreinigung, zur Synthese von Kohlenwasserstoffen benutzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung der Abfälle mit einem Sauerstoffunterschuß durch­ geführt, dadurch ein CO- reiches Gasgemisch erzeugt und dieses Gas, nach Abkühlung und Reinigung, einer Synthese von Kohlen­ wasserstoffen zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die heißen, hauptsächlich aus CO2 + H2O, bestehenden, Rauchgase der weitgehend vollständigen Abfallverbrennung mit Sauerstoff Abfall-Kohlenwasserstoffe und Wasser in der Menge eingedüst wird, daß sich ein H2O : CO Verhältnis von 1,0-1,5 : 3 ein­ stellt, und dieses Gasgemisch nach Abkühlung und Reinigung einer Synthese von Kohlenwasserstoffen zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die heißen, hauptsächlich aus CO2 und H2O bestehenden, Rauchgase von der weitgehend vollständigen Abfallverbrennung mit Sauerstoff Abfall-Kohlenwasserstoffe und, falls erforderlich, Wasser eingedüst, dadurch ein Gasgemisch, hauptsächlich aus CO und H2 bestehend, erzeugt und dieses Gasgemisch nach Abkühlung und Reinigung einer Synthese von Kohlenwasserstoffen zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hauptsächlich aus CO2 und H2O bestehenden Rauchgase von der weitgehend vollständigen Abfallverbrennung mit Sauerstoff nach Abkühlung und Reinigung mit Wasserstoff hydriert werden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102006034712A1 (de) * 2006-07-27 2008-01-31 Steag Saar Energie Ag Verfahren zur Reduzierung der CO2-Emission fossil befeuerter Kraftwerksanlagen

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