DE4241283A1

DE4241283A1 - Verfahren zur Verwertung von festen feinkörnigen, pastösen und flüssigen Rest- und Abfallstoffen im Vergasungsprozeß

Info

Publication number: DE4241283A1
Application number: DE4241283A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Chem Rabe; Lutz Dipl Ing Groeschel; Bernd Dr Rer Nat Buttker; Hannes Dr Rer Nat Kunert; Bernd Dipl Ing Nasdalla
Original assignee: LAUSITZER BRAUNKOHLE AG (LAUBAG) 01968 SENFTENBERG; LAUSITZER BRAUNKOHLE AG
Current assignee: Sustec Schwarze Pumpe GmbH
Priority date: 1992-12-08
Filing date: 1992-12-08
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2012-12-09
Also published as: CZ286729B6; DE4241283B4; CZ208893A3

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.

Beispiel 1

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.

Beispiel 2

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

Claims

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