DE4422628A1 - Converting synthetic waste material to liq. fuel with less prodn. of harmful waste material - Google Patents
Converting synthetic waste material to liq. fuel with less prodn. of harmful waste materialInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von Kunststoffabfällen in einen flüssigen Brennstoff und Verbrennung dieses Brennstoffes in einem thermischen Prozeß, wobei dieser Prozeß und die Reinigung der dabei entstehenden Abgase betrieben wird nach den in der Patentschrift DE 41 09 991 C1 beschriebenen Lehre, die ein Verfahren zur Reduzierung der Schadstoffanteile im Rauchgas thermischer Prozesse betrifft.The invention relates to a method for conversion plastic waste into a liquid fuel and burning this fuel in one thermal process, this process and cleaning the resulting exhaust gases are operated according to those described in the patent specification DE 41 09 991 C1 Teaching a method of reducing the Share of pollutants in the flue gas of thermal processes concerns.
Die Verbrennung von in wachsendem Maße anfallenden, sonst nicht wiederverwendbaren Kunststoffabfällen erfolgte bisher in Müllverbrennungsanlagen, die meist als Rostfeuerungsanlagen oder Drehrohranlagen ausgebildet sind mit nachgeschalteten Reinigungsanlagen.The incineration of increasingly otherwise non-reusable plastic waste has been done in waste incineration plants, mostly designed as grate firing systems or rotary tube systems are with downstream cleaning systems.
Die Verbrennungsbedingungen für Kunststoffabfälle in entsprechenden Prozessen sind bei den gegebenen ungünstigen Oberflächenverhältnissen des zu verbrennenden Materials schlecht, so daß im Zusammenhang mit zunächst stark rußender und schwelender Umsetzung bei Anwesenheit von Halogenen der Anfall halogenierter Kohlenwasserstoffe sehr groß ist.The combustion conditions for plastic waste in corresponding processes are unfavorable given the given Surface conditions of the to be burned Materials bad, so related to initially very sooty and smoldering implementation when present of halogens the production of halogenated hydrocarbons is very large.
Es ist deshalb z. B. vorgeschlagen worden, entsprechende Kunststoffabfälle nach bekannten Verfahren nach Zersetzung und Synthese in Öl umzuwandeln und dann z. B. einem Verbrennungsprozeß zuzuführen.It is therefore z. B. has been proposed, corresponding Plastic waste according to known processes after decomposition and convert synthesis to oil and then e.g. B. to feed a combustion process.
Dieses Verfahren ist aber energetisch und kostenmäßig sehr aufwendig, so daß der in den Kunststoffabfällen enthaltene Energiegehalt nicht oder nur zum geringen Teil effektiv nutzbar gemacht werden kann, bzw. sogar Energie aufgewendet werden muß, um die Abfälle zu vernichten.However, this process is energetic and cost-effective very complex, so that in the plastic waste contained energy content or not at all Part can be effectively used, or even Energy must be used to destroy the waste.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Energieinhalt von sonst nicht wiederverwertbaren Kunststoffabfällen in erheblich besserem Maße zu nutzen, und die Verbrennung von Kunststoffabfällen mit geringerem Schadstoffanfall zu betreiben, als dies bei den bisher bekannten Verfahren möglich ist.The object of the present invention is the energy content of otherwise non-recyclable plastic waste to use to a much better degree, and the incineration of plastic waste with less To operate as this the previously known method is possible.
Die auf das Verfahren bezogene Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafterweise nutzt dieses Verfahren zusätzlich diejenigen Maßnahmen aus, die prinzipiell in der DE 41 09 991 C1 beschrieben werden mit der Zielsetzung einer Reduzierung der Schadstoffanteile im Rauchgas thermischer Prozesse, dabei werden in die Flamme Stoffe zugeführt, die in der DE 36 15 027 A1 angegeben sind und eine Senkung der Aktivität im Prozeß vorhandener Halogene bewirken.The task related to the procedure is performed by the Measures specified in claim 1 solved. Advantageously this method also uses those Measures taken in principle in DE 41 09 991 C1 are described with the aim of a reduction the proportion of pollutants in the flue gas from thermal processes, substances are fed into the flame are specified in DE 36 15 027 A1 and a reduction the activity of halogens present in the process.
Zur Umsetzung der in Anspruch 1 genannten Lösung von Kunststoffabfällen, die im wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen bestehen, oberhalb ihres jeweiligen Erweichungsbereiches, stehen verschiedene, als Brennstoffe verwendbare, im jeweiligen Temperaturbereich flüssige Kohlenwasserstoffe zur Verfügung, insbesondere temperierbare Heizöle wie Heizöl M, Heizöl S, Heizöl ES sowie Fette, Teeröle, Steinkohlenteeröle mit Pechzusatz, Paraffine und Wachse.To implement the solution of claim 1 Plastic waste consisting essentially of hydrocarbons exist, above their respective softening range, stand different than fuels usable, liquid in the respective temperature range Hydrocarbons are available, in particular temperable ones Heating oils such as heating oil M, heating oil S, heating oil ES as well as fats, tar oils, coal tar oils with pitch additives, paraffins and waxes.
Allgemein ist es üblich, z. B. mittelschweres Heizöl M auf etwa 50°C vorzuwärmen und schweres Heizöl S auf etwa 100°C bis 110°C, um die Zähigkeitswerte des flüssigen Brennstoffs auf etwa 2 bis 4 Engler-Grade (E°) einzustellen. Unter diesen Bedingungen können bei herkömmlichen, bekannten Brennern beim Zerstäuben Tröpfchen mit Durchmessern im Bereich um 20 µm bis etwa 200 µm eingestellt werden. Hochdruckinjektionszerstäuber, die z. B. mit Dampf als Zerstäubungsmittel arbeiten, werden allgemein mit Ölvordrücken bis etwa 1 bar Überdruck bei Vordrücken des Zerstäubungsmittels Dampf bis zu etwa 2 bar Überdruck betrieben. Bei anderen Brennersystemen wird mit erhöhtem Vordruck des Zerstäubungsmittels bis zu etwa 10 bar Überdruck gearbeitet, wobei flüssige Brennstoffe mit Zähigkeitswerten bis zu 10 E° bis 16 E° verarbeitet werden können.Generally it is common e.g. B. medium heating oil M preheat to about 50 ° C and heavy fuel oil S on about 100 ° C to 110 ° C to the viscosity values of the liquid Fuel to about 2 to 4 Engler grades (E °) adjust. Under these conditions, conventional, known burners when atomizing droplets with diameters in the range from 20 µm to approximately 200 µm can be set. High pressure injection atomizer, the z. B. work with steam as an atomizing agent, are generally with oil admission pressures up to about 1 bar Overpressure when the atomizing agent is vapor operated up to about 2 bar overpressure. With other burner systems with an increased form of the atomizing agent worked up to about 10 bar overpressure, whereby liquid fuels with viscosity values up to 10 E ° up to 16 E ° can be processed.
Um sicherzustellen, daß beim Zerstäuben des flüssigen Brennstoffes nicht durch Abkühlen durch Verdampfen die zur ausreichenden Zerstäubung erforderlichen Zähigkeitswerte überschritten werden, ist gegebenenfalls eine Überhitzung des Brennstoffs kurz vor dem Zerstäuben erforderlich. Dies kann z. B. durch Anwenden des Bauprinzips bekannter Vergasungsbrenner ermöglicht werden, bei denen in einer besonderen Kammer innerhalb des Brenners durch Verwendung vorgeheizter Luft, überhitztem Dampf, zurückgeführtem Ölgas mit etwa 600°C gearbeitet werden kann, so daß vor allem auch die Zündtemperatur des flüssigen Brennstoffs nicht unterschritten wird.To ensure that when atomizing the liquid Do not cool the fuel by evaporating it toughness values required for sufficient atomization overheating may result of fuel just before atomizing. This can e.g. B. known by applying the principle of construction Gasification burners are made possible where in a special chamber inside the burner Use of preheated air, superheated steam, recirculated Oil gas can be operated at about 600 ° C, so that especially the ignition temperature of the liquid fuel is not undercut.
Wenn nicht sichergestellt werden kann, daß im flüssigen Brennstoff bei der angestrebten Arbeitstemperatur Fraktionen enthalten sind, deren Verdampfungstemperatur tiefer als die Arbeitstemperatur liegt, z. B. als Folge ungenügend abdestillierter entsprechender Fraktionen oder Wasser, muß die Anlage als Druckanlage mit einer bekannten Sicherheitsvorrichtung zum gefahrlosen Ablassen von Überdrücken ausgestattet sein.If it cannot be ensured that the liquid Fuel at the desired working temperature fractions are included, their evaporation temperature lower than the working temperature, e.g. B. insufficient as a result corresponding fractions distilled off or Water, the system must be known as a pressure system with a Safety device for the safe draining of Overpressure.
Die Schmelztemperaturen der gängigen im Handel angebotenen oder sonst im Umlauf befindlichen Kunststoffsorten liegen vorwiegend im Bereich um 80°C bis etwa 200°C. Sie können also jeweils mit auf diese Temperaturen erwärmbaren Heizölen zu homogenen Lösungen verarbeitet werden. Für bei höheren Temperaturen schmelzende Kunststoffe können gegebenenfalls höher temperierbare Öle und andere als Brennstoff geeignete Kohlenwasserstoffe verwendet werden, die in entsprechender Weise mit den betreffenden Kunststoffen im Sinne des erfindungsgemäßen Gedankens einen homogenen, flüssigen Brennstoff im entsprechenden Temperaturbereich bilden.The melting temperatures of the common ones available on the market or other types of plastic in circulation are mainly in the range from 80 ° C to about 200 ° C. So you can heat them to these temperatures Heating oils processed into homogeneous solutions will. For plastics melting at higher temperatures may be higher temperature oils and other hydrocarbons suitable as fuel used in a similar way with the relevant plastics in the sense of the invention Thought a homogeneous, liquid fuel in the form the appropriate temperature range.
Für die Verflüssigung von Kunststoffen im Sinne des erfindungsgemäßen Gedankens zu flüssigen Brennstoffen stehen für jeweils unterschiedliche Temperaturbereiche verschiedene, hier jeweils flüssige Brennstoffe zur Verfügung. Schweröle wie Heizöl S und Heizöl ES, die durch fraktionierte Destillation ausreichend von Fraktionen mit niederen Verdampfungstemperaturen befreit wurden, sowie Gasöl können bis zu Temperaturen von etwa 240°C erwärmt werden. Spindelöl und Anthrazenöl können bei ausreichender Abdestillation hier störender Fraktionen bis etwa 300°C erwärmt werden.For the liquefaction of plastics in the sense of the invention Thought about liquid fuels different for different temperature ranges, liquid fuels are available here. Heavy oils such as heating oil S and heating oil ES that pass through fractional distillation sufficient of fractions were liberated with low evaporation temperatures, as well as gas oil can reach temperatures of around 240 ° C be heated. Spindle oil and anthracene oil can sufficient distillation of disturbing fractions are heated to about 300 ° C.
Die Lösungsbedingungen für die genannten Kunststoffabfälle in den genannten, zur Herstellung eines flüssigen Brennstoffs im Sinne von Anspruch 1 geeigneten Mittel verbessern sich mit zunehmender Oberfläche der zu lösenden Komponente, deshalb ist eine Zerkleinerung der zu lösenden Kunststoffe günstig.The solution conditions for the plastic waste mentioned in the above, to produce a liquid Suitable fuel in the sense of claim 1 improve with increasing surface area of the solution Component, therefore is a crushing of the cheap plastics to be solved.
Im zu lösenden Kunststoff enthaltene unlösliche Feststoffe werden dabei gleichfalls zerkleinert. Dies erleichtert es, die nach dem Lösungsprozeß in der Flüssigphase enthaltenen gröberen, festen Partikel durch bekannte Siebtechnik aus der Flüssigphase zu entfernen.Insoluble solids contained in the plastic to be dissolved are also crushed. This makes it easier it after the solution process in the liquid phase contained coarser, solid particles by known Remove sieving technology from the liquid phase.
Bei Verwendung einer Glattrohrlanze mit Druckdampfzerstäubung an der Lanzenmündung können kleinere, feste Partikel mit einem Durchmesser von etwa einem Zehntel des Lanzendurchmessers störungsfrei gefördert und durchgesetzt werden. Bevorzugt sollten entsprechende feste Partikel im temperierten, flüssigen Brennstoff <3 mm sein.When using a smooth tube lance with pressurized steam atomization Smaller, solid particles can form at the mouth of the lance with a diameter of about one tenth of the Lance diameter conveyed and enforced without interference will. Appropriate fixed should be preferred Particles in tempered liquid fuel <3 mm his.
Nach einer anderen erfindungsgemäßen Variante werden unzerkleinerte Kunststoffabfälle in der Form, wie sie anfallen, in einer wie oben beschriebenen temperierten Vorrichtung mit genannten Lösungsmitteln gelöst, wobei vorzugsweise das temperierte Lösungsmittel die zu lösenden Kunststoffabfälle durchströmt, sie dabei aufnimmt und als homogene flüssige Brennstofflösung dem Brenner zuführt. Unlösliche Rückstände mit Korngrößen oberhalb der genannten Grenzen müssen entfernt werden.According to another variant according to the invention uncrushed plastic waste in the form they are occur in a tempered as described above Device solved with said solvents, wherein preferably the tempered solvent to be dissolved Plastic waste flows through, it picks up and as a homogeneous liquid fuel solution Burner feeds. Insoluble residues with grain sizes above the specified limits must be removed.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung sowie deren Handhabung und Vorteile werden im folgenden anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels erläutert, wobei die einzige Figur eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Blockdarstellung zeigt.The inventive method and the device as well as their handling and advantages are as follows explained on the basis of a specific exemplary embodiment, the only figure according to a device shows the invention in a schematic block diagram.
Aus einem Kesselwagen 1 wird mit einer Temperatur von etwa 80 bis 90°C Heizöl S in den mit überhitztem Heißdampf, der mit einer Temperatur von 300°C in der Dampfleitung 17 mit einem Überdruck von 10 bar ansteht, beheizten Vorratstank 2 gepumpt. Der Vorratstank 2 ist mit Entlüftung und Überdruckventil versehen. Die Temperatur im Tank wird auf etwa 120°C geregelt. Kunststoffabfälle, im vorliegenden Beispiel bestehen sie im wesentlichen aus mit Aluminium beschichteten Polyethylen, werden vom Vorratslager 3 zur Zerkleinerungsvorrichtung 4 transportiert und hier auf Teilchengrößen von etwa 1 mm bis etwa 7 mm zerkleinert.From a tank car 1 , heating oil S is pumped at a temperature of about 80 to 90 ° C. into the storage tank 2 heated with superheated superheated steam, which is at a temperature of 300 ° C. in the steam line 17 at an overpressure of 10 bar. The storage tank 2 is provided with ventilation and pressure relief valve. The temperature in the tank is regulated to approximately 120 ° C. Plastic wastes, in the present example they consist essentially of polyethylene coated with aluminum, are transported from the storage facility 3 to the comminution device 4 and are comminuted here to particle sizes of approximately 1 mm to approximately 7 mm.
Das zerkleinerte Material wird in der Vorrichtung 5 von gröberen, restlichen, festen Inhaltsstoffen befreit, während insbesondere kleinere Aluminium-Anteile bis zu einer Korngröße von etwa 3 mm im Material verbleiben.The comminuted material is freed of coarser, remaining, solid ingredients in the device 5 , while in particular smaller aluminum portions up to a grain size of about 3 mm remain in the material.
Die so vorgereinigten, zerkleinerten Kunststoffabfälle werden in die als beheizte Mischvorrichtung ausgebildete Vorrichtung 6 eingebracht. Die Beheizung erfolgt geregelt vermittels des in der Dampfleitung 17 anstehenden überhitzten Dampfes auf eine Temperatur von 120°C.The shredded, shredded plastic waste is introduced into the device 6 designed as a heated mixing device. The heating takes place in a controlled manner by means of the superheated steam present in the steam line 17 to a temperature of 120 ° C.
Die beheizte Mischvorrichtung 6 ist als Zwillingsvorrichtung ausgebildet, dies ist im Bild nicht gesondert dargestellt, um bei der in gewissen Zeitabständen erforderlich werdenden Entfernung unlöslicher Rückstände einen durchgehenden Betrieb sicherstellen zu können.The heated mixing device 6 is designed as a twin device, this is not shown separately in the figure, in order to be able to ensure continuous operation when the insoluble residues are removed at certain time intervals.
Der Kunststoffanteil im Heizöl S wird auf etwa 30% bis 35% des Heizöl S-Anteils eingestellt. Bei dieser Konzentration und der eingestellten Temperatur ergibt sich eine Viskosität um etwa 5 bis 7°E. Bei dieser Viskosität kann der flüssige Brennstoff problemfrei gefördert werden.The plastic content in heating oil S is up to about 30% 35% of the heating oil S content set. At this concentration and the set temperature results in a Viscosity around 5 to 7 ° E. At this viscosity can the liquid fuel can be pumped without problems.
Nachdem der flüssige Brennstoff in den alternativ arbeitenden Siebvorrichtungen 7 und 8 nochmals vorgereinigt wurde, wird er durch die Pumpen 9 und 10, die gleichfalls zur Sicherstellung eines kontinuierlichen Betriebes alternativ arbeiten, über eine nochmalige Temperatureinstellung auf etwa 130°C bis 140°C in der Beheizungsvorrichtung 11 aufgeheizt mit Hilfe des in der Dampfleitung 17 anstehenden überhitzten Dampfes.After the liquid fuel has been pre-cleaned again in the alternative sieving devices 7 and 8 , it is pumped by the pumps 9 and 10 , which also work alternatively to ensure continuous operation, by setting the temperature again to about 130 ° C. to 140 ° C. in the Heating device 11 heated using the superheated steam present in the steam line 17 .
Nach nochmaliger Kontrollsiebung in den alternativ arbeitenden Zwillingssieben 12 und 13 wird der flüssige Brennstoff dem Brenner 14 zugeführt. Die bereits genannten Druckerhöhungspumpen 9 und 10 erzeugen jeweils einen Vordruck vor dem Brenner von etwa 5 bis 6 bar Überdruck.After another control screening in the alternative twin screens 12 and 13 , the liquid fuel is fed to the burner 14 . The pressure booster pumps 9 and 10 already mentioned each generate a pre-pressure upstream of the burner of approximately 5 to 6 bar overpressure.
Der Brenner 14 wird gleichfalls mit dem überhitzten Dampf aus der Dampfleitung 17 beheizt, um sicherzustellen, daß der flüssige Brennstoff mit der vorgegebenen Temperatur von etwa 130°C bis 140°C in den Verdüsungsbereich 15 gelangen kann.The burner 14 is also heated with the superheated steam from the steam line 17 in order to ensure that the liquid fuel can reach the atomization region 15 at the predetermined temperature of approximately 130 ° C. to 140 ° C.
Die Verdüsung des flüssigen Brennstoffes erfolgt im Verdüsungsbereich 15 mit Hilfe des mit 10 bar Überdruck und einer Temperatur von 300°C anstehenden überhitzten Dampfes aus der Dampfleitung 17.The atomization of the liquid fuel takes place in the atomization area 15 with the aid of the superheated steam from the steam line 17 which is at 10 bar gauge pressure and a temperature of 300 ° C.
Durch den Brenner wurden pro Stunde etwa 257 kg Brennstoff durchgesetzt. Diese Menge war im beheizten Mischer 6 hergestellt worden aus 197 kg Schweröl S, dem etwa 70 kg zerkleinerte und vorgereinigte Kunststoffabfälle zugemischt worden waren.About 257 kg of fuel were passed through the burner per hour. This quantity had been produced in the heated mixer 6 from 197 kg of heavy oil S, to which approximately 70 kg of comminuted and pre-cleaned plastic waste had been mixed.
Als unlösliche Rückstände wurden aus dem Mischer und den Sieben 7/8 und 12/13 etwa 8 kg ausgetragen. Der Kunststoffanteil, der mit dem Schweröl S einen homogenen flüssigen Brennstoff bildete, betrug etwa 52 kg und bestand vorwiegend aus Polyethylen. Im flüssigen Brennstoff waren, bezogen auf den Durchsatz pro Stunde, etwa 6 kg feste Bestandteile mit einer Korngröße <3 mm enthalten, die zu etwa 80% aus Aluminiumflittern bestanden.About 8 kg were discharged from the mixer and the sieves 7/8 and 12/13 as insoluble residues. The plastic content, which formed a homogeneous liquid fuel with heavy oil S, was about 52 kg and consisted mainly of polyethylene. Based on the throughput per hour, the liquid fuel contained about 6 kg of solid constituents with a grain size <3 mm, which consisted of about 80% aluminum flakes.
Der aus der Dampfleitung 17 bezogene überhitzte Dampf mit einem Vordruck von 10 bar Überdruck und einer Temperatur von 300°C, der für die Zerstäubung des flüssigen Brennstoffs verwendet wurde, lag bei etwa 0,3 kg Dampf pro kg Brennstoff.The superheated steam obtained from the steam line 17 with a pre-pressure of 10 bar overpressure and a temperature of 300 ° C., which was used for the atomization of the liquid fuel, was approximately 0.3 kg of steam per kg of fuel.
Die Abgase wurden entsprechend der Lehre aus dem Patent DE 41 09 991 C1 behandelt mit einer Emulsion aus Öl und Wasser mit der im Patent genannten Zielsetzung.The exhaust gases were designed according to the teaching of the patent DE 41 09 991 C1 treated with an emulsion of oil and Water with the objective stated in the patent.
Von dieser Emulsion abgezweigt wurden etwa 10 kg pro Stunde, die etwa einen Wasseranteil von 7 kg und einen Ölanteil von 3 kg hatte. From this emulsion branched off about 10 kg each Hour, which is about a water content of 7 kg and a Had an oil content of 3 kg.
Diese Ölphase enthielt aus dem Rauchgas entfernte Dioxine und Furane.This oil phase contained removed from the flue gas Dioxins and furans.
Die genannte Emulsion wurde über einen in der Figur nicht dargestellten Zusatzbrenner mit Preßluftverdüsung in die Flamme des Brenners 14 geblasen.The emulsion mentioned was blown into the flame of the burner 14 via an additional burner (not shown in the figure) with compressed air atomization.
Da der im Brenner 14 zerstäubte und danach verbrannte flüssige Brennstoff mit den im Brennstoff suspendierten Aluminiumteilchen und den anderen festen Bestandteilen <3 mm in ausreichendem Maße entsprechend der Lehre der Patentschrift DE 41 09 991 C1 zur Senkung der Chloraktivität enthielt, wurden die der Flamme mit der genannten Emulsion zugegebenen Schadstoffe in Form von Dioxinen und Furanen soweit abgesenkt, daß im Prozeß durch die Rückführung entsprechender Schadstoffe keine Anreicherung dieser Schadstoffe entstehen konnte.Since the atomized and then burned liquid fuel in the burner 14 with the aluminum particles suspended in the fuel and the other solid constituents contained <3 mm to a sufficient extent in accordance with the teaching of the patent DE 41 09 991 C1 to reduce the chlorine activity, the flame with the Pollutants added to the emulsion mentioned in the form of dioxins and furans are reduced to such an extent that no accumulation of these pollutants could occur in the process due to the recycling of corresponding pollutants.
Nach der Behandlung des Rauchgases entsprechend der Lehre der genannten Patentschrift blieben die entsprechenden Schadstoffanteile unterhalb der vom Gesetzgeber vorgegebenen Grenzen.After treatment of the flue gas according to the Teaching of the said patent remained the corresponding Share of pollutants below that of the legislator predetermined limits.
Claims (4)
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DE19944422628 DE4422628A1 (en) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | Converting synthetic waste material to liq. fuel with less prodn. of harmful waste material |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |