DE4112977A1 - Verfahren zur hydrierung von kohlenstoffhaltigen abfaellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hydrierung von koh­ lenstoffhaltigen Abfallstoffen, insbesondere von Kunststoff­ abfällen, bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur in ei­ nem Reaktorsystem.

Aus der DE-OS 34 42 506 ist ein Verfahren zur Aufarbeitung von Kohlenstoff enthaltenden Abfällen bekannt, das nach dem Sumpfphasenverfahren arbeitet unter besonderer Berücksichti­ gung des für die Hydrierung von Kohle, Teeren und Erdölrück­ ständen entwickelten IG-Farben-Reaktorprinzips. Bei diesem und ähnlichen nach dem Gleichstromprinzip arbeitenden Ver­ fahren muß das zu hydrierende Einsatzprodukt zunächst außer­ halb des Reaktorsystems in Wärmetauschern auf Reaktionstem­ peratur aufgeheizt werden, damit in dem von unten beschick­ ten Reaktorsystem eine Reaktion mit Wasserstoff überhaupt anlaufen kann. Aus diesem Grund muß der zu hydrierende Ab­ fallstoff sehr fein aufgemahlen und möglichst von allen nicht hydrierbaren Bestandteilen befreit werden, da diese nicht nur die Wärmeaustauscher verlegen, sondern sich auch im unteren Bereich des Reaktorsystems ansammeln würden.

Der apparative Aufwand für die erforderliche Vorbehandlung ist relativ groß und wirkt sich nachteilig auf die Wirt­ schaftlichkeit einer entsprechenden Hydrieranlage aus.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Hydrierung von kohlenstoffhaltigen Abfallstoffen, insbeson­ dere von Kunststoffabfällen zu entwickeln, bei dem u. a. auf die Wärmeaustauscher zur Aufheizung und somit auf eine ko­ stenaufwendige Aufbereitung der Abfallstoffe verzichtet wer­ den kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die kohlenstoffhaltigen Abfallstoffe und der Wasserstoff im Ge­ genstrom geführt werden, wobei die Abfallstoffe in den obe­ ren Bereich und der Wasserstoff in den unteren Bereich des Reaktorsystems eingeleitet und die Produktdämpfe vom Kopf bzw. die Rückstände aus dem Sumpf des Reaktorsystems abgezo­ gen werden.

Aufgrund der vorgeschlagenen Verfahrensweise erfolgt die Aufheizung des zu hydrierenden Einsatzgutes im Reaktorsystem selbst im direkten Wärmetausch mit den im oberen Bereich an­ fallenden Produktdämpfen, d. h. unter voller Nutzung der exothermen Reaktionswärme. Da keine Wärmetauscher zur Auf­ heizung des Einsatzgutes mehr benötigt werden, entfallen auch die damit verbundenen Nachteile, wie das Verkleben von Wärmetauscherflächen und das Verstopfen ganzer Wärmetau­ scherquerschnitte. Hinzu kommt, daß die kohlenstoffhaltigen Abfallstoffe nur noch grob zerkleinert werden müssen. Auch erweist es sich nicht nachteilig, wenn nicht hydrierbare Feststoffpartikel, wie Metallteilchen, Holz, Papier, Leder usw., in das Reaktorsystem eingetragen werden.

Die gewonnenen Öldämpfe werden oben am Kopf des Reaktorsy­ stems zusammen mit den übrigen Produktgasen und dem über­ schüssigen Wasserstoff abgezogen und einer Kondensation mit anschließender Phasentrennung unterzogen.

Die mit in den Reaktor eingetragenen nicht hydrierbaren Feststoffe, z. B Aluminiumfolienstückchen, Pigmente zur Einfärbung von Kunststoffen und andere Zusätze oder Verun­ reinigungen, gelangen schließlich in den Bodenbereich des Reaktorsystems und werden hier mit den sowieso anfallenden Rückständen abgezogen.

Da bekanntlich die Wirtschaftlichkeit einer Hydrieranlage mit der Anlagengröße steigt, kann es sich besonders dann, wenn die für Großanlagen benötigten Abfallstoffmengen, z. B. aus Transportgründen, nicht kostengünstig zur Verfügung ge­ stellt werden können, nach einem weiteren Merkmal der Erfin­ dung als vorteilhaft erweisen, die Abfallstoffe gemeinsam mit Ölprodukten zu hydrieren. Die hierfür in Frage kommenden Ölprodukte können sowohl Altöl als auch Schweröl bzw. Erdöl­ rückstände oder auch Mischungen aus diesen Ölen sein. Die gemeinsame Verarbeitung mit Ölprodukten hat zudem den Vor­ teil, daß eine Vergleichmäßigung des zu hydrierenden Ein­ satzgutes und damit auch der Reaktionsbedingungen und daraus folgend der Produktqualität erreicht wird.

Der Anteil der kohlenstoffhaltigen Abfallstoffe in der Mi­ schung liegt in der Regel zwischen etwa 5 und 60 Gew.%, vor­ zugsweise bei etwa 30 Gew.%.

Zweckmäßigerweise erfolgt die Vermischung von Abfallstoffen und Ölprodukten in einem dem Reaktorsystem vorgeschalteten Anmischbehälter bei Temperaturen zwischen etwa 200 und 300°C, vorzugsweise bei etwa 250°C. Auf diese Weise kann eine Vorentgasung der Abfallstoffe erreicht werden, bei der evtl. noch vorhandenes Wasser, Luft sowie auch das in PVC-Abfallstoffen enthaltene Chlor weitgehend ausgetrieben wer­ den. Zudem können bereits im Anmischbehälter sich absetzende schwere Feststoffteilchen, wie z. B. Metallteilchen, abgezo­ gen werden.

Zur Verbesserung der Auflösung der Abfallstoffe und zur Ein­ stellung einer geeigneten Viskosität können nach einem wei­ teren Merkmal der Erfindung in den Anmischbehälter auch Tei­ le der im Hydrierprozeß erzeugten Öle zurückgeführt werden. Dadurch läst sich auch das Verhältnis von zu hydrierenden Abfallstoffen zu nicht anlagestämmigen Ölprodukten vergrö­ ßern.

Weitere Erläuterungen zu der Erfindung sind dem in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel zu entnehmen.

Der in einer hier nicht dargestellten Abfallentsorgungsanla­ ge aufbereitete kohlenstoffhaltige Abfall wird über Leitung 1 in einen Anmischbehälter 3 eingespeist und mit noch heißen Ölprodukten aus einer nicht dargestellten Erdölverarbei­ tungsanlage, die über Leitung 2 zuströmen, vermischt. Bei der sich einstellenden Mischungstemperatur von ca. 200-300°C, vorzugsweise 250°C, tritt eine Vorentgasung ein. Die entstehenden Gase gelangen über Leitung 5 in eine Gasnach­ verarbeitung. Auch können über eine Leitung 4 im Anmischbe­ hälter 3 sich absetzende nicht hydrierbare Feststoffteil­ chen, wie z. B. Metalle, abgezogen werden. Über eine Leitung 6 und eine Pumpe 7 wird die zu hydrierende Mischung in die obengelegene Vorheizzone 10 des Gegenstromreaktors 8 einge­ speist und im direkten Wärmeaustausch mit dem heißen Reakto­ rinhalt auf die Reaktionstemperatur aufgeheizt. Die sich an­ schließenden Hydrierreaktionen finden überwiegend in der Re­ aktionszone (mittlerer Teil) bzw. in der Nachreaktionszone (unterer Teil) des Reaktorsystems statt. Die Reaktionspro­ dukte wurden über eine Leitung 11 am Kopf und die anfallen­ den Rückstände über eine Leitung 12 aus dem Sumpf des Gegen­ stromreaktors 8 abgezogen.

Der benötigte Wasserstoff wird über Leitung 13 und einen Er­ hitzer 14 in die unten gelegene Nachreaktionszone des Gegen­ stromreaktors 8 eingeleitet.

Mit Hilfe des Rührwerkes 9 wird eine optimale Vermischung des Reaktorinhaltes erreicht.

Über Leitung 11 und den Kondensator 15 gelangen die Hydrier­ produkte in den Kaltscheider 16. Die durch die Kondensation entstandene flüssige Phase wird über Leitung 18 einer De­ stillation 25 zugeführt und hier in verschiedene Fraktionen aufgeteilt (z. B. Naphtha 19, Mittelöl 20, schweres Gasöl 21). Über die Leitungen 22 und 27 kann Verdünnungsöl in den Anmischbehälter 3 zurückgeleitet werden. Über Leitung 17 werden die verbleibenden Gase einer Gasnachverarbeitung zu­ geführt.

Die Hydrierrückstände gelangen über Leitung 12 in eine Fest­ stoffabtrennung 24. Zumindest ein Teil der in der Feststoff­ abtrennung 24 abgeschiedenen flüssigen Phase wird über die Leitungen 23 und 27 in den Anmischbehälter 3 zurückgeführt. Die Feststoffe werden über Leitung 26 ausgetragen und einer Entsorgung zugeleitet. Beim Einsatz von stark mit gröberen nicht hydrierbaren Fest­ stoffen durchsetztem Einsatzgut empfiehlt es sich, den Abzug über ein Schleusensystem vorzunehmen.

Bei diesem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel eines Schleusensystems befindet sich unterhalb des Gegenstromreak­ tors vor der Feststoffabtrennung 24 ein Schleusenbehälter, der mit Destillatöl, das aus kohlenstoffhaltigen Abfällen erzeugt wurde, gefüllt ist. Entsprechend der Menge der in den Schleusenbehälter eintretenden nicht hydrierbaren Fest­ stoffe wird das Destillatöl in den Gegenstromreaktor 8 ver­ drängt und aufgrund der dort herrschenden höheren Temperatur verdampft.

Der Schleusenbehälter wird zyklisch, entsprechend der anfallenden Menge von nicht hydrierbaren Feststoffen, vom Gegen­ stromreaktor 8 abgeschiebert, entspannt und entleert und wieder mit Destillatöl gefüllt.

Aus dem Inhalt des Schleusenbehälters werden in der Fest­ stoffabtrennung 24 zuerst die gröberen Feststoffe durch Ab­ sieben entfernt, bevor ggf. nach einer zweiten mechanischen Reinigung (z. B. durch Zentrifugieren) zumindest ein Teil der flüssigen Phase wieder in den Anmischbehälter 3 zurück­ geführt wird.

Claims (5)

1. Verfahren zur Hydrierung von kohlenstoffhaltigen Abfall­ stoffen, insbesondere von Kunststoffabfällen, bei erhöh­ tem Druck und erhöhter Temperatur in einem Reaktorsystem, dadurch gekennzeichnet, daß die kohlenstoffhaltigen Ab­ fallstoffe und der Wasserstoff im Gegenstrom geführt wer­ den, wobei die Abfallstoffe in den oberen Bereich und der Wasserstoff in den unteren Bereich des Reaktorsystems eingeleitet und die Produktdämpfe vom Kopf bzw. die Rückstände aus dem Sumpf des Reaktorsystems abgezogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kohlenstoffhaltigen Abfälle gemeinsam mit Ölproduk­ ten hydriert werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anteil an kohlenstoffhaltigen Abfall­ stoffen 5 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 30 Gew.-%, in der zu hydrierenden Mischung beträgt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die kohlenstoffhaltigen Abfallstoffe in einem Anmischbehälter durch die Zuführung von warmen Öl­ produkten auf ca. 200 bis 300°C, vorzugsweise 250°C, erwärmt und dann in das Reaktorsystem eingespeist werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vom Kopf des Reaktorsystems abgezo­ genen Gase und Dämpfe einer Kondensation mit anschließen­ der Phasentrennung unterzogen werden und zumindest ein Teil der anfallenden Ölfraktionen in den Anmischbehälter zurückgeführt wird.