DE4318566A1 - Process for recycling waste materials containing organic components by autothermal gasification - Google Patents

Process for recycling waste materials containing organic components by autothermal gasification

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Abstract

Waste materials which contain organic constituents difficult to grind are reacted by autothermic gasification with an oxygen-containing gasifying agent at temperatures above the melting point of the mineral and metallic constituents of the waste materials, above at least 1200@C, the gasification products formed being a CO- and H2-containing fuel gas, which is free of aromatic, polycyclic, heterocyclic or halogenated hydrocarbons, and a slag which has solidified from the melt and can virtually not be leached by water. The waste material to be gasified is rendered brittle by shock cooling with an inert cold carrier, is comminuted in this state and then introduced into the gasification reactor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung organische Bestandteile enthaltender Abfallstoffe durch autotherme Vergasung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for recycling organic Components containing waste materials through autothermal Gasification with the characteristics of the generic term of Claim 1.

Ein solches Verfahren eignet sich besonders für die Entsorgung von belasteten Reststoffen, da unter den Bedingungen einer Hochtemperaturvergasung alle in den belasteten Reststoffen enthaltenen Schadstoffe thermisch gespalten werden, eine Neubildung aromatischer, polyzyklischer, heterozyklischer oder halogenierter Kohlenwasserstoffe ausgeschlossen und die anfallende mineralischen Rückstände aufgeschmolzen und in eine praktisch nicht auslaugbare Form überführt werden.Such a method is particularly suitable for disposal of contaminated residues, since under the conditions of a High temperature gasification all in the contaminated residues contained pollutants are thermally split, a Formation of aromatic, polycyclic, heterocyclic or halogenated hydrocarbons excluded and the Mineral residues are melted and converted into a practically non-leachable form are transferred.

Die Hochtemperaturvergasung, wie z. B. die Flugstromvergasung, setzt allerdings bei dem Einsatz von festen Einsatzgütern einen fein aufgemahlenen Brennstaub voraus. Ein solcher Einsatz ist bei Abfallstoffen, die aufgrund ihrer Beschaffenheit nicht oder schwer mahlbar sind, ohne Vorbehandlung kaum realisierbar. Zu solchen Einsatzgütern gehören extrem heterogene Stoffe wie Hausmüll, die sowohl schwer mahlbare Bestandteile wie z. B. Kunststoffolien als auch Metalle enthalten. Das gleiche gilt für Altreifen, die Metalle enthalten, welche vor der Aufmahlung sinnvollerweise zu entfernen sind. Es ist bekannt, diese Abfallstoffe vor der Vergasung durch eine vorgeschaltete oder in den Vergasungsprozeß integrierte Pyrolyse vorzubehandeln. Die Pyrolyseprodukte werden in der anschließenden Vergasung vorzugsweise mit technisch reinem Sauerstoff oder einem Sauerstoff/Luft/Gemisch umgesetzt. Ein solcher Pyrolyseprozeß ist mit einem erhöhten technischen Aufwand und mit dem möglichen Entstehen von giftigen Gasen verbunden.The high temperature gasification, such as. B. entrained-flow gasification, however, uses one when using fixed commodities finely ground fuel dust ahead. One such use is in the case of waste materials which, due to their nature, do not or are difficult to grind, can hardly be achieved without pretreatment. To such commodities include extremely heterogeneous substances such as Household waste that contains both difficult-to-grind components such. B. Contain plastic foils as well as metals. The same applies Used tires that contain metals, which are used before grinding are to be removed sensibly. It is known this Waste before gasification by an upstream or in to pre-treat the gasification process integrated pyrolysis. The Pyrolysis products are in the subsequent gasification preferably with technically pure oxygen or a Oxygen / air / mixture implemented. Such a pyrolysis process is with an increased technical effort and with the possible Formation of toxic gases associated.

Es ist weiterhin bekannt, Materialien durch eine Tieftemperaturbehandlung (Cryogenie) mit Hilfe von verflüssigten tiefsiedenden Gasen zu verspröden, um sie leichter aufmahlen zu können und in ihre Bestandteile zu zerlegen. Eine solche Verfahrensweise wird bei der Wiedergewinnung von Metallen aus Kabeln oder Altreifen angewendet.It is also known to be through a material Cryogenic treatment with the help of liquefied embrittling low-boiling gases to make them easier to grind  can and disassemble into its components. Such Procedure is used in the recovery of metals Cables or old tires applied.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für das gattungsgemäße Verfahren ein vereinfachtes Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe heterogene Abfallstoffe mit nicht oder schwer mahlbaren Bestandteilen in den Vergasungsreaktor eingetragen werden können.The invention is based, for the generic Procedure to create a simplified procedure with the Help heterogeneous waste materials with not or difficult to grind Components are entered in the gasification reactor can.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This task is carried out in a generic method according to the invention by the characterizing features of Claim 1 solved. Advantageous embodiments of the Invention are specified in the subclaims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Effekt der Versprödung durch die an sich bekannte Tieftemperaturbehandlung ausgenutzt, um einen so heterogenen Einsatzstoff wie Hausmüll aufbereitet in eine Hochtemperaturvergasung einzutragen, ohne eine aufwendige Vorbehandlung durch Pyrolyse anwenden zu müssen. Durch die Tieftemperaturbehandlung werden die Abfallstoffe versprödet, so daß die organischen Bestandteile des Hausmülls anschließend problemlos von metallischen Bestandteilen getrennt, zerkleinert und vergast werden können. Als Nebeneffekt kann weitgehend artenreines Metall gewonnen werden.In the method according to the invention, the effect of Embrittlement due to the known low-temperature treatment exploited to create a heterogeneous raw material like household waste processed in a high temperature gasification, without to have to apply a complex pretreatment by pyrolysis. The waste materials are removed by the low-temperature treatment embrittled so that the organic components of household waste then easily separated from metallic components, can be crushed and gasified. As a side effect can largely pure metal can be obtained.

In der Tieftemperaturbehandlung wird der Abfallstoff auf eine geeignete Korngröße zerkleinert. Diese Korngröße bestimmt sich danach, daß die Verweilzeit des zerkleinerten Abfallstoffes in dem Vergasungsreaktor für den vollständigen Umsatz der organischen Bestandteile und das Aufschmelzen der mineralischen und der eventuell noch vorhandenen metallischen Bestandteile ausreicht. Der zerkleinerte Abfallstoff wird über einen Schneckenextruder-Eintrag und/oder einen Slurry-Eintrag und/oder einen Trockenstaub-Schleusen-Eintrag in den Vergasungsreaktor eingespeist.In the low-temperature treatment, the waste is reduced to one suitable grain size crushed. This grain size is determined after that the residence time of the shredded waste in the gasification reactor for the complete conversion of the organic components and the melting of the mineral and any metallic components that may still be present is sufficient. The shredded waste material is passed through a Screw extruder entry and / or a slurry entry and / or a dry dust lock entry into the gasification reactor fed.

Für die Tieftemperaturbehandlung kann jeder inerte Kälteträger, insbesondere in Form eines tiefgekühlten oder eines verflüssigten tiefsiedenden Gases, verwendet werden. Vorzugsweise wird Stickstoff eingesetzt, der in einer Luftzerlegungsanlage gewonnen wird, die mit der Vergasungsanlage gekoppelt ist und die den als Vergasungsmittel dienenden Sauerstoff liefert. In diesem Fall kann der Stickstoff, der für das Vergasungsverfahren selbst wertlos ist, günstig genutzt werden. In Vergasungsanlagen mit kleinen Durchsatzleistungen, in denen eine eigene Luftzerlegungsanlage unwirtschaftlich wäre, kann die Tieftemperaturbehandlung zur Versprödung der Abfallstoffe auch mit Kohlendioxid durchgeführt werden. Dieses Kohlendioxid kann in einer Reinigungsstufe aus dem in dem Vergasungsreaktor erzeugten Brenngas abgetrennt werden. Die Abkühlung des Kohlendioxides auf die erforderliche Versprödungstemperatur des Abfallstoffes erfolgt in einer separaten Kälteanlage. Der Energiebedarf zum Betrieb der Kälteanlage wird vorzugsweise über die Vergasungsanlage abgedeckt, indem das in dem Vergasungsreaktor erzeugte Brenngas verbrannt und die in ihm enthaltene Wärme ausgenutzt wird.For the low-temperature treatment, any inert coolant, especially in the form of a frozen or one liquefied low-boiling gas can be used. Nitrogen is preferably used, which in a Air separation plant is obtained using the gasification plant is coupled and which serves as a gasifying agent Delivers oxygen. In this case, the nitrogen needed for the gasification process itself is worthless, used cheaply become. In gasification plants with small throughputs, in for whom an own air separation plant would be uneconomical, can the low temperature treatment to embrittlement the Waste materials can also be carried out with carbon dioxide. This Carbon dioxide can be removed from the in a purification stage Gasification reactor generated fuel gas are separated. The Cooling of the carbon dioxide to the required Embrittlement temperature of the waste material takes place in one separate refrigeration system. The energy required to operate the Refrigeration system is preferably on the gasification system covered by the fuel gas generated in the gasification reactor burned and the heat contained in it is exploited.

Claims (8)

1. Verfahren zur Verwertung organische Bestandteile enthaltender Abfallstoffe durch autotherme Vergasung mit einem sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes der mineralischen und metallischen Bestandteile der Abfallstoffe, mindestens oberhalb 1200°C, wobei als Vergasungsprodukte ein CO- und H₂-haltiges, von aromatischen, polyzyklischen, heterozyklylischen oder halogenierten Kohlenwasserstoffen freies Brenngas und eine aus dem Schmelzfluß erstarrte, praktisch nicht auslaugbare Schlacke entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß der zu vergasende Abfallstoff durch eine Schockkühlung mit einem inerten Kälteträger versprödet, in diesen Zustand zerkleinert und anschließend in den Vergasungsreaktor eingetragen wird.1. Process for the recovery of organic constituents containing waste materials by autothermal gasification with an oxygen-containing gasifying agent at temperatures above the melting point of the mineral and metallic constituents of the waste materials, at least above 1200 ° C., the gasification products being a CO and H₂-containing aromatic, polycyclic , heterocyclic or halogenated hydrocarbons free fuel gas and a slag that has solidified from the melt flow and practically cannot be leached out, characterized in that the waste gas to be gasified is embrittled by shock cooling with an inert coolant, comminuted in this state and then introduced into the gasification reactor. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der versprödete Abfallstoff auf eine für den Eintrag in den Vergasungsreaktor und auf eine der zur Verfügung stehenden Verweilzeit entsprechende, für den vollständigen Umsatz der organischen Bestandteile und das Einschmelzen der mineralischen und metallischen Bestandteil notwendige Korngröße zerkleinert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the embrittled waste material on one for entry into the Gasification reactor and on one of the available Corresponding residence time, for the complete turnover of the organic components and the melting of the mineral and metallic component necessary Grain size is crushed. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versprödung der Abfallstoffe durch eine Tieftemperaturbehandlung (Cryogenie) erfolgt.3. The method according to claim 1, characterized in that the Embrittlement of the waste materials by a Low-temperature treatment (cryogenia) takes place. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Sauerstoff als Vergasungsmittel in einer Luftzerlegungsanlage erzeugt wird und daß Stickstoff als Kälteträger verwendet wird, der aus dem Kühlkreislauf der Luftzerlegungsanlage entnommen wird.4. The method according to claim 3, characterized in that Oxygen as a gasifying agent in one Air separation plant is generated and that nitrogen as Coolant is used, which from the cooling circuit of the Air separation plant is removed. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kälteträger in einer separaten Kälteanlage auf die erforderliche Versprödungstemperatur für die Tieftemperaturbehandlung abgekühlt wird.5. The method according to claim 3, characterized in that the Coolant in a separate refrigeration system on the  required embrittlement temperature for the Cryogenic treatment is cooled. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Kälteträger Kohlendioxid verwendet wird, das aus dem in dem erzeugten Vergasungsreaktor Brenngas abgetrennt wird.6. The method according to claim 5, characterized in that as Brine carbon dioxide is used, which from which in the generated gasification reactor fuel gas is separated. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiebedarf zum Betrieb der Kälteanlage durch Nutzung des in dem Vergasungsreaktor erzeugten Brenngases gedeckt wird.7. The method according to any one of claims 3 to 6, characterized characterized in that the energy required to operate the Refrigeration system by using that in the gasification reactor generated fuel gas is covered. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrag der zerkleinerten Abfallstoffe in den Vergasungsreaktor über einen Schneckenextruder-Eintrag und/oder einen Slurry-Eintrag und/oder einen Trockenstaub-Schleusen-Eintrag erfolgt.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized characterized that the entry of the crushed Waste materials in the gasification reactor via a Screw extruder entry and / or a slurry entry and / or a dry dust lock entry.
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