DE4114434C2 - Process for the production of pumpable mixtures by thermal treatment of synthetic, organic waste with reduced coke formation - Google Patents
Process for the production of pumpable mixtures by thermal treatment of synthetic, organic waste with reduced coke formationInfo
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Description
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft die thermische Behandlung synthetischer, organi scher Abfälle unter Aufschmelzung und Spaltung chemischer Bindungen in einem ausge wählten Temperatur-, Druck- und Verweilzeitbereich, in dem keine bzw. eine nur geringe Koksbildung auftritt.The method according to the invention relates to the thermal treatment of synthetic, organic wastes with melting and breaking of chemical bonds in one chose temperature, pressure and residence time range in which no or only a small one Coke formation occurs.
Die thermische Vorbehandlung synthetischer, organischer Abfälle hat während der letzten Jahre im Zusammenhang mit der hydrierenden Spaltung solcher Abfälle erhebliche Bedeu tung erlangt.The thermal pretreatment of synthetic, organic wastes has recently been Years in connection with the hydrolytic splitting of such waste achieved.
So ist in der DE 36 02 041 die thermische Vorbehandlung von Kohlenstoff enthaltenden Abfällen synthetischen Ursprungs offenbart. Es werden Temperaturen von 75-800°C, Drucke von 1-600 bar und Verweilzeiten von 1 Minute bis 6 Stunden beansprucht. Auch bei Abwesenheit von Anmaischölen werden Viskositäten im flüssigen Produkt erhalten, die denen von Produkten entsprechen, die in Anwesenheit von Anmaischölen erhalten werden. Einsatzmaterialien sind Kunststoffe, die zunächst aufgeschmolzen werden.DE 36 02 041 is the thermal pretreatment of carbon-containing Waste of synthetic origin disclosed. Temperatures of 75-800 ° C, Pressures of 1-600 bar and residence times of 1 minute to 6 hours are required. Also in the absence of mashing oils, viscosities in the liquid product are obtained which correspond to those of products obtained in the presence of mashing oils. Feedstocks are plastics that are first melted.
Auch in der korrespondierenden EP-B-0236 701 ist die thermische Vorbehandlung unter Wasserstoff oder Inertgas in einem Temperaturbereich von 75-600°C, einem Druckbe reich von 1-600 bar und einer Verweilzeit von 1 Minute bis 6 Stunden beschrieben. Auch der Zusatz protischer Lösungsmittel ist in dieser Patentschrift offenbart sowie der Zusatz von Anreibölen und von Katalysatoren.The thermal pretreatment is also under in the corresponding EP-B-0236 701 Hydrogen or inert gas in a temperature range of 75-600 ° C, a Druckbe range from 1-600 bar and a residence time of 1 minute to 6 hours. Also the addition of protic solvents is disclosed in this patent and the addition of rubbing oils and catalysts.
Die in der DE 36 02 041 und in der EP-B-0236 701 offenbarten Verfahrensweisen führen jedoch zu unerwünschter Koksbildung, wobei der Koks teilweise grobkörnig anfällt und zu Verstopfungen und Ablagerungen in der gesamten Anlage führen kann. The procedures disclosed in DE 36 02 041 and in EP-B-0236 701 lead however, to undesirable coke formation, the coke sometimes being coarse and too Blockages and deposits can result in the entire system.
Nunmehr hat die Anmelderin überraschend gefunden, daß bei Auswahl eines relativ engen Temperatur- und Druckbereiches und Einsatz eines Einsatzgemisches, das zunächst auf geschmolzen wird, die Koksbildung vermieden bzw. weitgehend vermieden werden kann, trotz Anwendung hoher Verweilzeiten. Dieses Ergebnis wird erzielt durch ein Verfahren zur Herstellung von pumpbaren Gemischen durch thermische Behandlung der Abfälle, dadurch gekennzeichnet, daß diese ohne Anreiböl oder mit bis zu 50% Anreiböl, bezogen auf das Abfallgemisch, aufgeschmolzen werden, einer Temperatur von 220-350°C und einem Druck von 10 hPa bis 0,1 MPa (1 bar) bei einer Verweilzeit von 0,5 bis 24 Stunden unterworfen wer den.The applicant has now surprisingly found that when choosing a relatively narrow Temperature and pressure range and use of an insert mixture, which initially on is melted, the formation of coke can be avoided or largely avoided, despite the use of long dwell times. This result is achieved by a method for Manufacture of pumpable mixtures by thermal treatment of the waste characterized in that this without rubbing oil or with up to 50% rubbing oil, based on the Waste mixture to be melted, a temperature of 220-350 ° C and a Pressure from 10 hPa to 0.1 MPa (1 bar) with a residence time of 0.5 to 24 hours the.
Es wurde demgemäß überraschend gefunden, daß bei Einsatzgemischen, die aufge schmolzen werden können, bereits die Anwendung von Temperaturen von 250 bis 350°C auch bei Abwesenheit von Anmaischölen ausreicht, um pumpbare Gemische zu erhalten, die problemlos in den Hydrierreaktor gefördert werden können, ohne daß Koksbildung bzw. nennenswerte Koksbildung auftritt, wobei die entstehenden Gase, insbesondere HCl, aber auch H₂S, HBr und andere durch Anwendung eines geringen Unterdrucks oder durch Ein leiten inerter Trägergase wie CO₂, N₂, H₂ und anderer aus der Reaktionszone bevorzugt entfernt werden.It has accordingly been found that, surprisingly, in the case of use mixtures which are added can be melted, using temperatures from 250 to 350 ° C even in the absence of mashing oil, is sufficient to obtain pumpable mixtures, which can be easily fed into the hydrogenation reactor without coke formation or Significant coke formation occurs, with the resulting gases, especially HCl, however also H₂S, HBr and others by applying a slight negative pressure or by on prefer inert carrier gases such as CO₂, N₂, H₂ and others from the reaction zone be removed.
Bevorzugt wird ein Druck von 10 hPa bis <0,1 MPa (<1 bar) angewandt. Um das erfindungsgemäße Ergebnis zu erreichen, sind Anmaischöle nicht erforderlich. Anmaischöle können erfin dungsgemäß jedoch zugesetzt werden. So kann sich der Zusatz einer Menge von 50 Gew. %, bevorzugt von 20 Gew.-% bezogen auf die Abfallmenge bei der Bildung eines pumpba ren Breis günstig auswirken, so daß ein solcher Brei ggf. bereits bei Temperaturen von 270 -340°C erhalten werden kann. A pressure of 10 hPa to <0.1 MPa (<1 bar) is preferably used. To the invention To achieve the result, mashing oils are not necessary. Mashing oils can be invented However, according to the invention. The addition of an amount of 50 wt. %, preferably of 20 wt .-% based on the amount of waste in the formation of a pumpba Ren porridge have a favorable effect, so that such porridge may already be at temperatures of 270 -340 ° C can be obtained.
Auch durch Zusatz bestimmter Additive kann die thermische Behandlung begün stigt werden. Als Additive können beispielsweise eine oder mehrere Verbin dungen aus der Gruppe: Phenole, Schwefelverbindungen, Alkohole oder Amine zugesetzt werden.The thermal treatment can also be started by adding certain additives be increased. One or more compounds, for example, can be used as additives from the group: phenols, sulfur compounds, alcohols or amines be added.
Im allgemeinen werden bei tieferen Temperaturen längere Verweilzeiten ange wandt.In general, longer dwell times are indicated at lower temperatures turns.
Die vorliegende Erfindung erlaubt erstmals, Abfälle bzw. Abfallgemische bzw. verunreinigte Abfälle organischen, synthetischen Ursprungs ohne bzw. weitgehend ohne Koksbildung in ein pumpbares Material umzuwandeln.The present invention allows waste or waste mixtures for the first time or contaminated waste of organic, synthetic origin without or to convert largely into a pumpable material without coke formation.
Als Pumpen können übliche Hochdruckpumpen oder andere Hochdruckfördergeräte wie z. B. Extruder eingesetzt werden. Es kann insbesondere bei hohen Durch sätzen von Vorteil sein, die für die thermische Behandlung erforderliche Wärme durch einen Extruder mit direktem Wärmeeintrag oder Wärme durch Friktion oder durch eine beheizbare Schnecke, wie z. B. durch eine doppelläufige Schnecke zumindest teilweise zuzuführen.Common high-pressure pumps or other high-pressure conveying devices can be used as pumps such as B. extruders are used. It can be particularly high rates may be advantageous, the necessary for the thermal treatment Heat through an extruder with direct heat input or heat through Friction or by a heated screw, such as. B. by a double-barreled Feed the snail at least partially.
Als Einsatzgemische kommen erfindungsgemäß aufschmelzbare synthetische, organische Abfälle in Frage, wie z. B. Thermoplaste. Es können jedoch auch sonstige synthetische, or ganische Abfälle beigemischt sein, wie Duroplaste, Elastomere, Altöle, Shredderabfälle, schwer entsorgbare organische Chemikalien, Spuckstoffe, Kabelabfälle, Textilabfälle usw. Als Anmaischöle können beispielsweise wenigstens eine Komponente aus der Gruppe: Rohöl, Rohölkomponenten, Kreislauföl, Produkte aus Rohöl, Kohle einschließlich Braun kohle, Kohlekomponenten und Produkte aus Kohle, Ölschiefer, Ölschieferkomponenten und Produkte aus Ölschiefer, Ölsand, Pyrolyseöle, Bitumen, Asphalt, Asphaltene, deren Komponenten und deren Produkte eingesetzt werden. Der besondere Vorteil der vorliegen den Erfindung liegt darin, daß bei Einsatz aufschmelzbarer Abfallgemische, denen sonstige synthetische, organische Abfälle beigemischt sein können, pumpbare Gemische koksfrei hergestellt werden können, wobei in der anschließenden hydrierenden Spaltung Kohlen wasserstoffe, insbesondere im Benzin- und Mittelöl-Siedebereich gewonnen werden kön nen, wobei die in den Abfällen vorhandenen Heteroatome als Wasserstoffverbindungen, wie z. B. HCl, H₂S, NH₃ usw. anfallen, wobei jedoch zu berücksichtigen ist, daß bei der er findungsgemäßen thermischen Behandlung Chlor weitgehend als HCl abgespalten wird. Während der thermischen Behandlung wird bevorzugt gerührt oder auf andere Weise ge mischt. Die spaltende thermische Behandlung kann diskontinuierlich und kontinuierlich durchgeführt werden. Für die kontinuierliche Fahrweise kann beispielsweise eine Rührkes selkaskade eingesetzt werden. Bei diskontinuierlicher Fahrweise kann mit Hilfe eines Vor behälters die Einstellung von Spalttemperatur und Verweilzeit besonders günstig erfolgen. Nach Erreichen einer bestimmten Viskosität kann dann durch Absenken der Temperatur um ca. 50°K die weitere Spaltung unterbrochen werden bzw. abgebremst werden. Das Stop pen unerwünschter Nachreaktionen in Weiterverarbeitungs behältern, wie z. B. in einer Vorlage vor dem Hydrier reaktor kann durch Zugabe eines Radikalstoppers, wie z. B. von Polyphenol erzielt werden.According to the invention, meltable synthetic organic organic compounds are used Waste in question, such as B. Thermoplastics. However, other synthetic, or ganic waste, such as thermosets, elastomers, waste oils, shredder waste, difficult to dispose of organic chemicals, rejects, cable waste, textile waste, etc. At least one component from the group: Crude oil, crude oil components, cycle oil, crude oil products, coal including brown coal, coal components and coal products, oil shale, oil shale components and products from oil shale, oil sand, pyrolysis oils, bitumen, asphalt, asphaltenes, their Components and their products are used. The particular advantage of the present the invention is that when using meltable waste mixtures, the other synthetic, organic waste can be added, pumpable mixtures coke-free can be produced, in the subsequent hydrolytic cleavage Hydrogen, especially in the gasoline and medium oil boiling range can be obtained NEN, the heteroatoms present in the waste as hydrogen compounds, such as B. HCl, H₂S, NH₃, etc., but it must be taken into account that he thermal treatment according to the invention chlorine is largely split off as HCl. During the thermal treatment, stirring or other means is preferred mixes. The splitting thermal treatment can be discontinuous and continuous be performed. An agitator, for example, can be used for continuous operation selkaskade can be used. In the case of a discontinuous driving style, a pre container, the setting of the gap temperature and dwell time are particularly favorable. After reaching a certain viscosity, the temperature can be reduced by approx. 50 ° K the further splitting can be interrupted or slowed down. The stop pen unwanted post-reactions in further processing containers such as B. in a template before the hydrogenation reactor can be added by adding a radical stopper, such as e.g. B. be achieved by polyphenol.
Andererseits kann durch Zugabe von Radikalbildnern mit relativ hoher Zersetzungstemperatur, wie z. B. von tert.-Butylhydroperoxid, die thermische Spaltung begünstigt werden, so daß ähnlich wie bei Zusatz der genannten Additive und Anmaischöle bereits bei tieferen Temperaturen und kürzerer Verweilzeit die gewünschte thermische Spaltung erzielt werden.On the other hand, by adding radical formers with a relatively high decomposition temperature, such as. B. of tert-butyl hydroperoxide, the thermal cleavage be favored, so that similar to the addition of mentioned additives and mashing oils already at lower Temperatures and shorter dwell time the desired thermal fission can be achieved.
Die Spaltung kann auch durch Zusatz von Katalysatoren begünstigt werden. Geeignete Katalysatoren sind beispiels weise Aluminumoxid und/oder Bleicherde mit oder ohne Vorbehandlung, wie z. B. durch Säuren, Eisenverbindungen wie Ferrocen und/oder Eisenpentacarbonyl und andere, wobei die Eisenverbindungen vorzugsweise erst gegen Ende der thermischen Spaltung zugesetzt werden. Die genannten Katalysatoren können sich auch bei der späteren hydrierenden Spaltung als günstig erweisen. Feste unerwünschte Anteile im Abfallgemisch oder solche, die erst während der thermischen Behandlung gebildet werden, können vor derselben oder hinter derselben durch Filtration, Abzentrifugieren und andere Trennverfahren abgetrennt werden. Möglich ist auch das Vermahlen solcher festen Anteile, so daß eine Abtrennung nicht erforderlich ist.The cleavage can also be carried out by adding catalysts be favored. Suitable catalysts are for example wise aluminum oxide and / or bleaching earth with or without Pretreatment such as B. by acids, iron compounds such as ferrocene and / or iron pentacarbonyl and others, the iron compounds preferably only against End of the thermal cleavage are added. The mentioned catalysts can also in the later hydrating cleavage prove to be beneficial. Solid unwanted parts in the waste mixture or those which only formed during the thermal treatment can be in front of or behind it Filtration, centrifugation and other separation processes be separated. It is also possible to grind such fixed proportions so that separation is not required is.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.The inventive method is by the following examples explained.
Ein Gemisch aus 45 Gew.-% Polyethylen, 30 Gew.-% Polypropylen und 25 Gew.-% Polystyrol wurde einer thermischen Behandlung bei 300°C während 5 Stunden unterworfen. Die Viskosität der Ausgangsmischung war bei 200°C nicht meßbar, betrug jedoch nach der thermischen Behandlung 1200 mPas. Das Gemisch war mit einer üblichen Pumpe förderbar. Koksbildung war nicht feststellbar.A mixture of 45% by weight of polyethylene, 30% by weight Polypropylene and 25 wt% polystyrene became one thermal treatment at 300 ° C for 5 hours subject. The viscosity of the starting mixture was not measurable at 200 ° C, but was after thermal treatment 1200 mPas. The mixture was with a conventional pump. Coke formation was not detectable.
Ein Gemisch aus 50 Gew.-% Polyethylen, 30 Gew.-% Poly propylen, 10 Gew.-% Polystyrol und 10 Gew.-% Poly urethan wurde einer thermischen Behandlung bei 300°C während 5 Stunden unterworfen. Das Gemisch verflüssigte sich, nur der Polyurethananteil blieb weitgehend als hochviskose zweite Phase erhalten.A mixture of 50 wt .-% polyethylene, 30 wt .-% poly propylene, 10% by weight polystyrene and 10% by weight poly urethane was subjected to a thermal treatment at 300 ° C subjected for 5 hours. The mixture liquefied itself, only the polyurethane content remained largely as obtained highly viscous second phase.
Das gleiche Gemisch wurde mit Zusatz von 0,5 Gew.-% tert.-Butylhydroperoxid 2 Stunden bei 360°C thermisch behandelt. Danach ergab sich eine homogene Flüssigkeit ohne getrennte Polyurethanphase mit einer Viskosität von 1000 mPas bei 200°C, die problemlos pumpbar war. Durch die hohe Temperatur bei der zweiten Behandlung trat eine merkliche Koksbildung auf.The same mixture was added with the addition of 0.5% by weight. tert-Butyl hydroperoxide thermal at 360 ° C for 2 hours treated. Then a homogeneous liquid resulted without separate polyurethane phase with a viscosity of 1000 mPas at 200 ° C, which was easy to pump. Due to the high temperature during the second treatment there was noticeable coke formation.
Die zweite Behandlung wurde wiederholt bei 280°C und einer Verweilzeit von 5 Stunden. Es wurde eine homogene Flüssigkeit erhalten mit einer Viskosität von 1200 mPas bei 200°C. Es trat keine Koksbildung auf.The second treatment was repeated at 280 ° C and a residence time of 5 hours. It became homogeneous Receive liquid with a viscosity of 1200 mPas at 200 ° C. There was no coke formation.
Ein Gemisch aus 40 Gew.-% Polyethylen, 30 Gew.-% Poly propylen, 10 Gew.-% Polystyrol, 10 Gew.-% Polyurethan und 10 Gew.-% Polyvinylchlorid wurde bei 260°C während 8 Stunden thermisch behandelt.A mixture of 40 wt .-% polyethylene, 30 wt .-% poly propylene, 10% by weight polystyrene, 10% by weight polyurethane and 10 wt% polyvinyl chloride was at 260 ° C during Thermally treated for 8 hours.
Die Viskosität lag nach der Behandlung bei 1300 mPas bei 200°C. Im Gemisch wurde eine kleine Menge an Koks teilchen gefunden. Durch Rühren während der thermischen Behandlung konnte die Korngröße des Kokses auf kleiner 10 µ herabgesetzt werden.The viscosity after the treatment was 1300 mPas at 200 ° C. A small amount of coke was added to the mixture particles found. By stirring during the thermal Treatment allowed the grain size of the coke to be smaller Can be reduced by 10 µ.
Die thermische Behandlung erfolgte bei Normaldruck. Während der thermischen Behandlung wurde Chlor als HCl freigesetzt. Der Restgehalt an gelöstem Chlor betrug nach der Behandlung 300 ppm.The thermal treatment was carried out at normal pressure. During the thermal treatment, chlorine was used as HCl released. The residual dissolved chlorine content was after treatment 300 ppm.
Der gleiche Versuch wurde unter Anwendung eines Vakuums von 50 mbar wiederholt. Der Restgehalt an Chlor betrug nunmehr 20 ppm. Koksbildung konnte nicht mehr festgestellt werden.The same attempt was made using a Repeated vacuum of 50 mbar. The remaining salary Chlorine was now 20 ppm. Coke formation could not can be determined more.
Auch durch Zugabe von 10 Gew.-% Vakuumgasöl konnte die bei Versuch 3 gebildete Koksmenge durch Herab setzen der Behandlungstemperatur auf 230°C deutlich vermindert werden.Also by adding 10% by weight vacuum gas oil the amount of coke formed in experiment 3 by reducing set the treatment temperature to 230 ° C significantly can be reduced.
Beispiel 3 wurde wiederholt, jedoch wurde unter Rühren bei 50 mbar gleichzeitig Stickstoff durch das Gemisch geleitet. Der Restgehalt an Chlor betrug nach der Behandlung 2 ppm. Der gebildete Koks blieb aufgrund seiner geringen Korngröße kleiner 10 µ in der Schwebe. Die Pumpfähigkeit des Gemischs wurde durch den Koks gehalt nicht wesentlich beeinträchtigt.Example 3 was repeated, but with stirring at 50 mbar simultaneously nitrogen through the mixture headed. The residual chlorine content was after Treatment 2 ppm. The coke formed remained due its small grain size is less than 10 µ in suspension. The pumpability of the mixture was increased by the coke content not significantly affected.
Die erhaltene Mischung ist aufgrund ihres geringen Restgehalts an HCl in üblichen Hochdruckapparaturen verarbeitbar, so daß keine chlorfesten, teuren Stähle eingesetzt werden müssen. The mixture obtained is due to its low Residual HCl content in standard high pressure equipment processable so that no chlorine-resistant, expensive steels must be used.
Eine Kunststoffmischung aus Hausmüll wurde 7 Stunden bei 270°C behandelt. Während der Behandlung wurde bei Normal druck Stickstoff durch das Gemisch geleitet. Das behandelte Produkt besaß eine Viskosität von 1400 mPas bei 200°C und einen Restgehalt an Chlor von 30 ppm. Daß Gemisch enthielt Kokspartikel.A plastic mixture of household waste was added for 7 hours Treated 270 ° C. During treatment was normal pressure nitrogen passed through the mixture. The treated product had a viscosity of 1400 mPas at 200 ° C and a residual chlorine content of 30 ppm. The mixture contained coke particles.
Der Versuch wurde wiederholt, jedoch 15 Gew.-% Rohöl rückstand und 0,5 Gew.-% Stearylamin zugesetzt. Die gebildete Koksmenge war deutlich geringer.The experiment was repeated, but 15% by weight of crude oil residue and 0.5 wt .-% stearylamine added. The amount of coke formed was significantly less.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: RWE ENTSORGUNG AG, 4300 ESSEN, DE |
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8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: HAMMER, HARTMUT, DR., 5000 KOELN, DE WINKLER, DIETER, DR., 5047 WESSELING, DE JAKUBIK, DIETER, DR.,4330 MUELHEIM, DE RAUSER, GERD, DR., 5047 WESSELING, DE |
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D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8330 | Complete disclaimer |