DE4320440C2 - Verfahren zur thermischen Verwertung von Reststoffen mit geringer thermischer Formstabilität - Google Patents
Verfahren zur thermischen Verwertung von Reststoffen mit geringer thermischer FormstabilitätInfo
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Description
Kunststoffe werden vielfältig im Haushalt, im Handel, im Gewer
be und in der Industrie verwertet. Insbesondere als Verpac
kungsmaterial genutzt, fallen die Kunststoffe als gebrauchte
verunreinigte Kunststoffverpackungen wieder als Abfall an. Im
Abfall liegen die Kunststoffe entweder im Gemisch oder ver
schmutzt vor. Eine sortenreine Sortierung ist selten mit gerin
gem Aufwand möglich. Ein Großteil der erzeugten Kunststoffe
liegt als Verbundwerkstoff mit verschiedenen Kunststoffarten,
Papier, Textilien oder Metallen vor und kann so nicht einem
einfachen Recycling zugeführt werden.
Ein hoher Anteil von Kunststoffabfällen wird gegenwärtig ge
meinsam mit Hausmüll deponiert oder in Müllverbrennungsanlagen
verbrannt. Die Umsetzung in Müllverbrennungsanlagen führt auf
Grund des geringen Wirkungsgrades dieser Anlagen zur Erhöhung
der CO2-Emission, und zusätzlich besteht eine hohe Wahrschein
lichkeit der Dioxinbildung, so daß Stäube bzw. Filterstoffe an
fallen, die Sondermüll sind. Da Kunststoffe biologisch nur
schwer abbaubar sind, werden sie in Deponien zu Altlasten. Bei
Deponiebränden werden in großen Mengen unkontrolliert Schad
stoffe (z. B. Chlorverbindungen, Dioxine) freigesetzt. Die Um
setzung der geformten, kompaktierten Kunststoffe ist sowohl in
MVA, Pyrolyse- und Vergasungsanlagen möglich. Die Vor- und
Nachteile der drei Verfahren zur Entsorgung sind hinlänglich
bekannt. Eine optimale Entsorgung bzw. Verwertung erfolgt bei
der Festbettvergasung. Dazu ist jedoch eine Formstabilität der
Kunststoff-Formlinge erforderlich.
In DE 40 29 880 A1 wird vorgeschlagen, Kunststoffe bei erhöhter
Temperatur durch Abbau der Polymere zu verflüssigen und in
Brennräume von Vergasungsreaktoren einzudüsen. Dieses Verfahren
ist jedoch lediglich für sortenreine Kunststoffabfälle, die
nicht verunreinigt sind und nicht mit Verbundwerkstoffen verar
beitet sind, anwendbar. Diese Einschränkungen stehen einer
großtechnischen Anwendung entgegen.
Im vorgeschlagenen Verfahren nach DE 40 29 879 A1 soll nur ein
Teil der Kunststoffabfälle mit Sauerstoff verbrannt werden und
ein anderer Teil wird vergast oder verflüssigt und danach in
den Rauchgasstrom des Verbrennungsanteiles eingedüst. Dieses
Verfahren ist deshalb von Nachteil, weil mehrere Verfahrensstu
fen gleichzeitig mit sehr definierten Verfahrensparametern be
trieben werden müssen, um ein brauchbares Synthesegas zu erhal
ten.
In weiteren Patenten, z. B. DE 25 07 938 A1, DE 31 11 324 A1, DE 39 26 996 A1,
werden Verfahren beschrieben, die mit hohen Aufwendungen Er
satzbrennstoffe mit geringer Festigkeit und fehlender thermi
scher Formstabilität erzeugen. Diese Ersatzbrennstoffe sind
höchstens für Müllverbrennungsanlagen geeignet. Weiterhin sind
durch neue Gesetzlichkeiten einzelne Stoffe nicht mehr oder nur
noch in veränderter Zusammensetzung verfügbar, so daß die Her
stellung der verfahrensbedingten Zusammensetzung nicht mehr
möglich ist.
Es ist ebenfalls bekannt geworden, Kunststoffabfälle durch Hy
drierung zu verwerten. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß
eine sehr energieintensive und kostenaufwendige Aufbereitung
für den Hydrierprozeß erforderlich ist. Die erzeugte flüssige
Kohlenwasserstofffraktion muß für eine weitere Verwertung sehr
aufwendig aufbereitet werden. Außerdem stören bei dem Prozeß
die Schwermetalle, die im Kunststoff enthalten sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, gemischte und
verunreinigte Kunststoffabfälle mit bekannten Verfahren stoff
lich zu verwerten. Mit diesen Prozessen sollen gleichzeitig fa
serige, feinkörnige und pastöse Rest- und Abfallstoffe einer
stofflichen oder thermischen Verwertung zugeführt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht weiterhin darin, daß die
eingesetzten Kunststoffe kompaktiert werden und bei der thermi
schen Verwertung die verfahrenstechnologisch erforderliche
Durchströmbarkeit der Schüttung erhalten bleibt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst,
daß stücki
ge Einsatzstoffe thermisch verwertet werden, die auf
Grund ihrer Zusammensetzung ein Stützgerüst enthalten
oder bilden, daß der Einsatzstoff oder das Einsatzstoff
gemenge aus ≦ 90% Reststoff mit geringer thermischer
Formbeständigkeit und ≧ 10% Stützgerüstbildner besteht
und der Stützgerüstbildner ein organischer und/oder anor
ganischer Stoff und homogen mit dem Reststoff vermischt
und zu einem Formling verarbeitet ist, der eine Thermo
stabilität von ≧ 200°C aufweist und/oder in Verbindung
mit der thermischen Beanspruchung und in Wechselwirkung
mit den Einsatzkomponenten das Stützgerüst bildet, das
durch Käfigwirkung die Formstabilität thermisch instabi
ler Werkstoffe mindestens bis 400°C erhält und ein
Lückenvolumen der Schüttung von ≧ 20% gewährleistet.
Es ist weiterhin erfindungsgemäß, wenn die Vergasung bzw. ther
mische Verwertung von Reststoffen mit geringer thermischer
Formstabilität dadurch erfolgt, daß die erfindungsgemäß einzu
setzenden Formlinge im Gemisch mit thermisch formstabilen Bri
ketts, vorzugsweise auf Kohle- oder Klärschlammbasis, vergast
werden.
Der Hauptvorteil der Lösung besteht darin, daß Stoffe mit ge
ringer thermischer Formstabilität z. B. thermoplastische Kunst
stoffe, die bisher in den genannten thermischen Prozessen nicht
oder nur in geringen Anteilen eingesetzt werden konnten, einer
sicheren Verwertung zugeführt werden können.
Ein weiterer Vorteil der Lösung besteht darin, daß eine Vorsor
tierung und Reinigung von Kunststoffabfällen für die Verwertung
nicht erforderlich ist und daß Verunreinigungen wie beispiels
weise mit Papier, Aluminium und organischen Stoffen die Aufbe
reitung und Verwertung nicht stören.
Ein weiterer Vorteil ist die gefahrlose Verwertung von schad
stoffhaltigen Komponenten/Abfällen.
Weitere Vorteile der vorgeschlagenen Lösung bestehen darin, daß
keine oder nur eine einfache Vorzerkleinerung erforderlich ist,
daß keine vollständige Aufschmelzung der Kunststoffabfälle und
damit ein geringer Energieaufwand notwendig ist und daß die
Feinzerkleinerung, der Wärmeeintrag und die Einbindung von an
deren Rest- und Abfallstoffen in einem Prozeß erfolgt. Gleich
zeitig ist eine mengendosierte Einbindung mehrerer Rest- und
Abfallstoffe in einem Formling möglich, wodurch im Vergleich zu
einer gesonderten Zugabe von mehreren Einzelstoffen in die
Festbettvergasung, Verbrennung oder die Pyrolyse, Entmischungen
in der Schüttung und damit Prozeßstörungen vermieden werden.
Durch das vorgeschlagene Verfahren gelingt es, z. B. Kunststoff
abfälle durch den Prozeß der Festbettdruckvergasung zu Nutzgas
und zu flüssigen Kohlenwasserstoffen umzuwandeln. Organische
Verunreinigungen werden zu Nutzgas umgesetzt, und anorganische
Verunreinigungen werden nicht eluierbar in die entstehende
Schlacke eingebunden.
In zwei Ausführungsbeispielen wird das vorgeschlagene Verfahren
an Hand der Festbettdruckvergasung nachfolgend näher beschrie
ben.
Ungereinigte Kunststoffabfälle aus dem Dualen System Deutsch
lands werden nach der Zerkleinerung und thermomechanischer Ag
glomerierung mit aufbereiteter Trockenkohle und zerfasertem Pa
pier im Verhältnis von 40% Kunststoff, 55% Trockenkohle und
5% Papier vermischt und auf herkömmlichen Strangpressen ver
preßt. Die so hergestellten Formlinge werden ohne Zumischung
weiterer Einsatzstoffe dem Festbettdruckvergaser zugeführt.
Beim Durchlaufen der Temperaturstufen des Vergasungsprozesses
schrumpft der Formling und bleibt durch das über den einge
brachten Kohle- und Zelluloseanteil gebildete Stützgerüst form
stabil. Damit ist die für den Prozeß erforderliche Durchström
barkeit gewährleistet.
Thermoplastische Abfälle werden thermomechanisch zerkleinert
und die entstehenden Agglomerate auf eine Stückgröße von < 2 mm
zerkleinert, mit Klärschlamm im Verhältnis 80 : 20 gemischt und
brikettiert. Die Formlinge werden mit Braunkohlenbriketts im
Verhältnis 1 : 1 im Gemisch dem Druckvergasungsreaktor zuge
führt. Da in diesem Beispiel die o. g. Formlinge eine geringere
thermische Formstabilität aufweisen, ist die Zugabe eines ther
misch formstabilen Braunkohlenbriketts zur Gewährleistung der
Durchströmbarkeit der Schüttung erforderlich.
Claims (3)
1. Verfahren zur thermischen Verwertung von Reststoffen mit
geringer thermischer Formstabilität, z. B. für Kunststof
fe, die vorzugsweise in der Festbettdruckvergasung ver
wertet werden sollen, dadurch gekennzeichnet, daß stücki
ge Einsatzstoffe thermisch verwertet werden, die auf
Grund ihrer Zusammensetzung ein Stützgerüst enthalten
oder bilden, daß der Einsatzstoff oder das Einsatzstoff
gemenge aus ≦ 90% Reststoff mit geringer thermischer
Formbeständigkeit und ≧ 10% Stützgerüstbildner besteht
und der Stützgerüstbildner ein organischer und/oder anor
ganischer Stoff und homogen mit dem Reststoff vermischt
und zu einem Formling verarbeitet ist, der eine Thermo
stabilität von ≧ 200°C aufweist und/oder in Verbindung
mit der thermischen Beanspruchung und in Wechselwirkung
mit den Einsatzkomponenten das Stützgerüst bildet, das
durch Käfigwirkung die Formstabilität thermisch instabi
ler Werkstoffe mindestens bis 400°C erhält und ein
Lückenvolumen der Schüttung von ≧ 20% gewährleistet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Stützgerüstbildner ein organischer, faseriger,
stückiger und/oder pulverförmiger Stoff ist, z. B. Holz,
Kohle, Xylit, Papier, Klärschlamm und Lackschlamm, der im
Formling bei thermischer Beanspruchung bei weitgehender
Formstabilität unter Volumenreduzierung verkokt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß durch Erhitzung der Kunststoffe < 150°C Radikale der
Kunststoff-Monomere z. B. OH-, CO- und COOH- abgespalten
und/oder frei werden und freier Kohlenstoff mit dem Zu
satzstoff Bindungen eingeht und/oder Vernetzungen der
Kohlenstoffketten bewirkt.
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE4320440A1 (de) | 1994-12-22 |
CZ287804B6 (en) | 2001-02-14 |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
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Owner name: SEKUNDAERROHSTOFF-VERWERTUNGSZENTRUM SCHWARZE PUMP |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
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