DE4241283A1 - Verfahren zur Verwertung von festen feinkörnigen, pastösen und flüssigen Rest- und Abfallstoffen im Vergasungsprozeß - Google Patents
Verfahren zur Verwertung von festen feinkörnigen, pastösen und flüssigen Rest- und Abfallstoffen im VergasungsprozeßInfo
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Description
Als Sonderabfälle gelten unter anderem Abfälle aus gewerblichen
und sonstigen Unternehmen und öffentlichen Einrichtungen, die
nach Art, Beschaffenheit oder Menge in besonderem Maße gesund
heits-, luft- oder wassergefährdend sind. Schwerpunktmäßig ent
stehen Sonderabfälle in der chemischen Industrie, in der me
tallverarbeitenden Industrie sowie in der Energie- und Abfall
wirtschaft. In der chemischen Industrie fallen vor allem schwe
felhaltige, kohlenwasserstoffhaltige sowie halogenierte Abfälle
an. Aus der metallverarbeitenden Industrie stammen unter ande
rem Ölemulsionen, Lackschlämme und Galvanikabfälle. In thermi
schen Abfallverwertungsanlagen wie Verbrennung und Pyrolyse
fallen zum Teil belastete Reststoffe und im Bereich der Wärme
nutzung und der Gasreinigung Glug- und Filterstäube an, deren
Entsorgung große Probleme bereitet. Insbesondere die Kontamina
tion dieser Stäube mit organischen Schadstoffen wie Dioxine und
Furane sowie mit Schwermetallen bedingt im Falle der Deponie
rung hohe Umweltauflagen.
Gegenwärtig werden für diese und ähnliche Sonderabfälle Lösun
gen vorgeschlagen, durch Einbindung in tonhaltige Materialien
DE-PS 39 18 259, DE-PS 37 13 482, DE-PS 39 19 011 oder nach DE-PS
35 02 215 schwermetallhaltige Rückstände zu festen deponiefähigen
Produkten zu verarbeiten, die dann teilweise mit einem sehr ho
hen Kostenaufwand in Untertagedeponien abgelagert werden.
Alternative Lösungen sehen Einschmelzlösungen vor. Solche Lö
sungen werden in DE-PS 39 39 344, DE-PS 32 06 984 beschrieben.
Diese Anlagen benötigen einen sehr hohen Energieaufwand. Sie
befinden sich gegenwärtig überwiegend im Stadium von Labor- und
Pilotanlagen und bedürfen für die Überführung in die Praxis
noch eines erheblichen Entwicklungs- und Zeitaufwandes.
Aus der Vergasungstechnik ist ein Vorschlag aus DD-PS 2 67 880
bekannt, nachdem ein aschehaltiger flüssiger Brennstoff separat
und unabhängig von einem Brenner, der mit einem staubförmigen
Brennstoff beaufschlagt wird, mit Wasserdampf über eine Zufüh
rungsleitung dem Reaktionsraum zugeführt wird und der benötigte
Sauerstoff für die autotherme Partialoxydation des aschehalti
gen flüssigen Brennstoffes über den Kohlestaubbrenner dem Ver
gasungsreaktor zugeführt wird. Die Vergasung von flüssigen
Rückständen erfordert nach diesem Verfahren einen hohen Einsatz
von Kohlestaub, dessen Verwendung zu hohen Gasgestehungskosten
führt. Die Einsatzmenge von flüssigen Rückständen ist mengenmä
ßig bei diesem Verfahren sehr begrenzt.
Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, flüssige und fe
ste Abfallstoffe gleichzeitig über den Prozeß der Vergasung auf
wirtschaftliche und umweltrelevante Weise zu entsorgen. Erfin
dungsgemäß wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, daß
in einen Flugstromvergaser, dessen Reaktorinnenwand als gekühl
ter Rohrschirm ausgeführt ist und der über einen flüssigen
Schlackeablauf verfügt, flüssige Abfallstoffe, die einen Heiz
wert von < 20 000 kJ/kg aufweisen und Kohlenwasserstoffe
und/oder Schwefel und/oder PCB und Schwermetalle und/oder Di
oxin enthalten und die dabei zusätzlich 3-35% Abfallstoffe
als Feststoffbestandteile enthalten, eingebracht werden. Die
festen Abfallstoffe sind dadurch gekennzeichnet, daß sie < 10%
an mineralischen Bestandteilen und Schwefel und/oder Schwerme
talle und/oder PCB und/oder Dioxin und/oder Kohlenwasserstoffe
enthalten. Die Korngröße der festen Abfallstoffe beträgt bei
der Durchführung des Verfahrens vorzugsweise < 0,5 mm.
Die Durchführung des Verfahrens erfolgt bei einer Reaktionstem
peratur, die auf oberhalb 50°C der Schmelztemperatur der Mine
ralbestandteile der festen Abfallstoffe und dabei mindestens
auf < 1200°C eingestellt wird. Die Verweilzeit des entstehen
den Gases bei der eingestellten Reaktionstemperatur beträgt
< 2 sec, bevor eine schockartige Abkühlung der entstehenden
schlackehaltigen Gase auf < 200°C bewirkt wird.
Bei der Anwendung des Verfahrens können sich die Einsatzstoffe
für die simultane Entsorgung von flüssigen und festen Abfall
stoffen beispielsweise aus schadstoffbelasteten Altölen im Ge
misch mit Lackschlämmen, Klärschlämmen oder Flug- und Filter
stäuben von Abgasreinigungsanlagen zusammensetzen. Möglich ist
ebenfalls der alleinige Einsatz von feststoffhaltigen Teerrück
ständen aus der Kohleveredlung und Mineralölindustrie.
Der Vorteil des Verfahrens besteht insbesondere darin, daß
gleichzeitig flüssige und feste Abfallstoffe mit einem Verfah
rensschritt entsorgt werden können und daß mit der Reaktions
wärme, die bei der Entsorgung der flüssigen Abfallstoffe ent
steht, die festen Abfallstoffe entsorgt werden und dabei die
Schwermetalle der flüssigen Abfallstoffe in die mineralischen
Bestandteile der festen Abfallstoffe nicht eluierbar eingebun
den werden.
Bekannt ist weiterhin ein Verfahren zur simultanen Entsorgung
von festen und flüssigen Abfallstoffen im Vergasungsprozeß, wo
bei flüssige und feste Abfallstoffe gleichzeitig bei < 50°C
oberhalb der Schmelztemperatur der in den festen Abfallstoffen
enthaltenen mineralischen Bestandteilen vergast werden. Nach
teilig ist bei diesem Verfahren, daß eine variable Fahrweise
des Reaktors je nach Angebot an Entsorgungsprodukten schwer
durchführbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gleichzeitige
Verwertung bzw. umweltschonende Entsorgung von festen feinkör
nigen, pastösen und flüssigen Rest- und Abfallstoffen zu ge
währleisten.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß
die zu verwertenden bzw. zu entsorgenden festen feinkörnigen,
pastösen und flüssigen Rest- und Abfallstoffe getrennt erfaßt
werden und über eine Zwischenstapelung in geeigneten Einrich
tungen die Erzeugung von Slurryprodukten aus festen feinkörni
gen und flüssigen Rest- und Abfallstoffen, aus pastösen und
flüssigen Rest- und Abfallstoffen oder aus festen feinkörnigen,
pastösen und flüssigen Rest- und Abfallstoffen erfolgt und
diese in einem Vergasungsreaktor mit Vergasungsmittel zu über
wiegend Kohlenmonoxid und Wasserstoff umgesetzt werden.
Die Slurryprodukte werden bei der Durchführung des Verfahrens
in mindestens 2 Systemen erzeugt und zwischengespeichert und
können einzeln oder gemeinsam oder getrennt über einen oder
mehrere Brenner in den Vergasungsreaktor eingebracht werden.
Bei der Durchführung des Verfahrens werden die organischen Be
standteile und Schadstoffe der Einsatzprodukte zu niedermoleku
laren verwertbaren Strukturen wie CO und H2 umgewandelt und an
organische und mineralische Bestandteile und Schadstoffe über
wiegend durch Erzeugung von Reaktionstemperaturen im Bereich
von 1300-2000°C durch Partialoxidation der organischen Be
standteile in eine verwertbare nichteluierbare Schlacke umge
wandelt.
Die bei dem vorgeschlagenen Verfahren einsetzbaren festen fein
körnigen Stoffe können beispielsweise Kunststoffe, Klär
schlämme, Filterstäube, Gummimehl, die pastösen Einsatzstoffe
können beispielsweise Teer-, Öl-, Farb-, Lackschlämme und die
flüssigen Einsatzstoffe können beispielsweise belastetes Altöl
und Lösungsmittelgemische sein. Bei der Durchführung des Ver
fahrens wird eine vollständige umweltschonende Umwandlung von
belasteten Einsatzstoffen in verwertbare Produkte bewirkt. Die
organischen Bestandteile werden zu Nutzgas mit überwiegend CO
und H2 umgewandelt. Schwefelanteile werden im Verfahren zu H2S
reduziert und in der nachfolgenden Gasaufbereitung zu Reinst
schwefel umgewandelt. Die mineralischen Bestandteile ergeben
mit dem Hauptanteil der Schwermetalle eine nichteluierbare, in
der Bauindustrie einsetzbare Schlacke. Das erzeugte Synthesegas
kann zur Herstellung von chemischen Grundprodukten wie Methanol
genutzt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfingung ist in der Zeichnung dar
gestellt und wird nachfolgend näher erläutert.
Als Einsatzprodukt wird in einem Vergasungsreaktor 10 als
Grundlast ein Altöl 2 in einer Menge von 8 t/h über einen Rühr
behälter 3 eingesetzt. Das Altöl enthält folgende Schadstoff
konzentrationen:
PCB | |
150 mg/kg | |
Cu | 2500 mg/kg |
Ni | 2000 mg/kg |
V | 2000 mg/kg |
In den Rührbehälter 3 werden gleichzeitig 4 t/h Teerschlamm mit
einem Feststoffgehalt von 25% und einem Gesamtaschegehalt von
10% gepumpt. Dieses Gemisch wird über einen Rührbehälter 7,
der als Vorlagebehälter dient, über den Hauptbrenner 8 in den
Vergasungsreaktor 10 gefördert. Gleichzeitig werden über den
Hauptbrenner 8 13 000 m3/h Sauerstoff und 4 t/h Vergasungsdampf
in den Vergasungsreaktor 10 eingebracht. Im Temperaturbereich
von 1300-2000°C entsteht aus den organischen Inhaltsstoffen
ein Spaltgas 16, welches in einer Menge von 40 000 m3/h nach ei
ner schockartigen Abkühlung auf 195°C mit Quenchwasser 14 zur
Gasaufbereitung geleitet wird. Die Zusammensetzung des Spaltga
ses ergibt sich wie folgt:
CO2|6,0% | |
H2 | 47,0% |
CO | 45,7% |
CH4 | 0,3% |
N2 | 1,0% |
Nach einer Konvertierungsstufe und Gasreinigung erfolgt die Um
wandlung in Methanol.
Die Schwermetalle werden im Vergasungsreaktor in die entste
hende Schlacke eingebunden und fallen im Quenchbehälter 15 als
nichteluierbares Granulat 17 in einer Menge von 0,4 t/h an. Das
kohlenwasserstofffreie Rußwasser 18 wird in eine einfache Auf
bereitung geleitet.
Neben dem Einsatzprodukt entsprechend Beispiel 1 werden 1 t/h
Klärschlamm 4 über ein Silo 5 in einer Mischeinrichtung 6 mit
3 t/h Altöl 2 vermischt und über einen separaten Brenner 9 in
den Vergasungsreaktor 10 eingeleitet. Der Klärschlamm enthält
90% Feststoff, darin 1000 ng TE Dioxin/kg und 2000 mg Cr/kg.
Über den Hauptbrenner werden neben 12 t/h Öl/Teerschlammgemisch
zusätzlich 17 000 m3/h Sauerstoff und 5 t/h Vergasungsdampf in
den Vergasungsreaktor 10 eingeleitet. Im Vergasungsreaktor er
folgt zusätzlich die Umsetzung der Dioxine sowie der organi
schen Bestandteile des Öl-Klärschlammgemisches zu 51 000 m3
Spaltgas 16 pro h, welches dioxinfrei ist. Die Menge des
nichteluierbaren Schlackegranulates 17 erhöht sich auf 0,7 t/h.
Verzeichnis der Bezugszeichen
1 Altöl
2 Teerschlamm
3 Rührbehälter 1
4 Klärschlamm
5 Silo
6 Mischeinrichtung
7 Rührbehälter 2
8 Hauptbrenner
9 Brenner 2
10 Vergasungsreaktor
11 Sauerstoff
12 Dampf
13 Reaktionsraumkontur
14 Quenchwasser
15 Quenchbehälter
16 Spaltgas
17 Schlackegranulat
18 Rußwasser
2 Teerschlamm
3 Rührbehälter 1
4 Klärschlamm
5 Silo
6 Mischeinrichtung
7 Rührbehälter 2
8 Hauptbrenner
9 Brenner 2
10 Vergasungsreaktor
11 Sauerstoff
12 Dampf
13 Reaktionsraumkontur
14 Quenchwasser
15 Quenchbehälter
16 Spaltgas
17 Schlackegranulat
18 Rußwasser
Claims (1)
- Verfahren zur Verwertung von festen feinkörnigen, pastösen und flüssigen Rest- und Abfallstoffen im Vergasungsprozeß, gekenn zeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- a) Herstellung eines Slurryproduktes aus pastösen (1) und flüs sigen (2) Rest- und Abfallstoffen in einem Rührbehälter (3),
- b) Herstellung eines Slurryproduktes aus festen feinkörnigen (4) und flüssigen (2) Rest- und Abfallstoffen in einer Mischvorrichtung (6),
- c) Herstellung eines Slurryproduktes aus festen feinkörnigen (4), pastösen (1) und flüssigen (2) Rest- und Abfallstoffen in einem Rührbehälter (7),
- d) Einzelne oder gemeinsame oder gleichzeitige, aber getrennte Zuführung über einen (8) oder mehrere Brenner (9) in den Vergasungsreaktor (10),
- e) Umwandlung der organischen Inhaltsstoffe der Rest- und Ab fallstoffe mit Vergasungsmittel (11, 12) zu überwiegend Koh lenmonoxid und Wasserstoff,
- f) Einschmelzung der mineralischen Bestandteile der festen feinkörnigen, pastösen und flüssigen Rest- und Abfallstoffe durch Partialoxidation der organischen Bestandteile bei Tem peraturen von 1300-2000°C,
- g) Erzeugung und Zwischenspeicherung von Slurryprodukten aus Rest- und Abfallstoffen in mindestens 2 getrennten Systemen
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DE4241283A DE4241283B4 (de) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | Verfahren zur Verwertung von festen feinkörnigen, pastösen und flüssigen Rest- und Abfallstoffen im Vergasungsprozeß |
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Owner name: LAUSITZER BERGBAU-VERWALTUNGSGESELLSCHAFT MBH, 019 |
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