EP0627482B1 - Verfahren zur Verwertung organische Bestandteile enthaltender Abfallstoffe durch Autotherme Vergasung - Google Patents

Verfahren zur Verwertung organische Bestandteile enthaltender Abfallstoffe durch Autotherme Vergasung Download PDF

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EP0627482B1
EP0627482B1 EP93120101A EP93120101A EP0627482B1 EP 0627482 B1 EP0627482 B1 EP 0627482B1 EP 93120101 A EP93120101 A EP 93120101A EP 93120101 A EP93120101 A EP 93120101A EP 0627482 B1 EP0627482 B1 EP 0627482B1
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gasification
cooling
waste materials
gasification reactor
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Friedrich Dr. Klauke
Werner Jelich
Dieter Dr. König
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Babcock Kraftwerkstechnik GmbH
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Babcock Kraftwerkstechnik GmbH
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    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0903—Feed preparation
    • C10J2300/0906—Physical processes, e.g. shredding, comminuting, chopping, sorting
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    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1838—Autothermal gasification by injection of oxygen or steam

Definitions

  • 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.
  • 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.
  • the high temperature gasification such as. B. entrained-flow gasification
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • a side effect can largely pure metal can be obtained.
  • 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.
  • any inert coolant especially in the form of a frozen or one liquefied low-boiling gas
  • 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 will.
  • 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.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung organische Bestandteile enthaltender Abfallstoffe durch autotherme Vergasung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 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.
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.
Es ist weiterhin bekannt (z.B DE-A-2 101 739; DE-A-2 613 298), 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.
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.
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.
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 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.
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.

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.
  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.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versprödung der Abfallstoffe durch eine Tieftemperaturbehandlung (Cryogenie) erfolgt.
  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.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kälteträger in einer separaten Kälteanlage auf die erforderliche Versprödungstemperatur für die Tieftemperaturbehandlung abgekühlt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Kälteträger Kohlendioxid verwendet wird, das aus dem in dem erzeugten Vergasungsreaktor Brenngas abgetrennt wird.
  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.
  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.
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