EP1559767A2 - Verfahren und Anlage zum Recyclen und Verwerten von organischen Abfällen sowie alten Reifen und gummierten Abfällen - Google Patents

Verfahren und Anlage zum Recyclen und Verwerten von organischen Abfällen sowie alten Reifen und gummierten Abfällen Download PDF

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EP1559767A2
EP1559767A2 EP20040090259 EP04090259A EP1559767A2 EP 1559767 A2 EP1559767 A2 EP 1559767A2 EP 20040090259 EP20040090259 EP 20040090259 EP 04090259 A EP04090259 A EP 04090259A EP 1559767 A2 EP1559767 A2 EP 1559767A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
waste
reactor
roasting
bell
point
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20040090259
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ingo Schramm
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication of EP1559767A2 publication Critical patent/EP1559767A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/10—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal from rubber or rubber waste

Definitions

  • the main object of the present invention is the process and construction of a plant for the recycling of organic, including gummed waste.
  • the operation of such plants helps to reduce organic waste and to recycle the waste materials as starting materials for new production processes.
  • processes are known in the recycling of waste materials, which use the process of pyrolysis.
  • organic compounds having a larger molecular weight are decomposed under the influence of high temperatures and with the exclusion of oxygen into lower molecular weight organic chemical compounds. These can in turn be decomposed into simple, harmless substances for the environment.
  • Organic waste which usually has a solid consistency, turns into gaseous, liquid or solid end products after pyrolysis.
  • German patent DE 43 27 953A1 One of the known technical solutions, which considers the recycling of organic waste, is described in a German patent DE 43 27 953A1.
  • the waste enters the interior of a rotary reactor, which has the form of a cylindrical drum whose axis is placed horizontally.
  • the thermal decomposition takes place in the reactor at a temperature of about 500 ° C and undersupply of oxygen. This makes complete incineration of waste impossible.
  • the end product is obtained solids of solid consistency, which are burned after crushing again in a high temperature reactor and brought out in the form of a liquid slag.
  • a similarly constructed plant for the recycling of organic waste is from the US US Pat. No. 5,082,534. She is for a thermal decomposition of plastics, used tires, old clothes, food waste, etc.
  • the attachment consists of a cylindrical kiln, whose rotary drum is located inside the Housing is located. The common axis of both parts of the oven is oblique to the plane inclined.
  • the waste is sent to the oven through an opening at the bottom of the oven fed. Through another opening are those arising from combustion gaseous products, discharged. Through even deeper openings, on opposite carrier of the furnace further end products of the pyrolysis are removed.
  • the reactor described therein consists of a vertical cylindrical container whose lower base fixed to the cylindrical jacket is connected. The upper cover of the reactor can be mounted. Of the Reactor casing is equipped with a thermal insulation and heating elements that maintaining a constant temperature inside the reactor during combustion enable. By piping gaseous end products of pyrolysis are removed and added a coolant.
  • a rationalization possibility of heating the pyrolysis furnace describes a Polish Patent PL 176 676. From the technical description of the furnace it can be seen that this from a cylindrical rotary drum in a stationary housing with built-in Burners exists. The axes of the burners are tangential to the outer surface of the Rotary drum attached. The waste is transported by pipeline into the drum. The pipeline ends at the base of the horizontally positioned rotary drum. The opposite side of the rotary drum base is equipped with a collecting chamber for solid, liquid and gaseous end products of the decomposition process connected.
  • thermal burning of the organic and rubberized wastes and their reuse as raw materials for the industry is considered to be the main objective. Furthermore, the aim is to achieve the lowest possible level of harmless final waste for the environment.
  • the novelty of this invention with respect to the recovery of organic substances is that in an isolated main boiler (reactor) organic waste are heated under oxygen deficiency up to 400 ° C to 650 ° C and thermally decomposed in a period of 4 to 10 hours. The resulting vapors and gases are intensively cooled and condensed in a pressure range of 5 kPa to 25 kPa.
  • the solid components of the thermal combustion are roasted at a temperature of 800 ° C to 1000 ° C for 4 to 5 hours in the isolated room of a roaster (reactor) under oxygen deficiency.
  • the resulting vapors are cooled and condensed under the pressure of 5 kPa to 35 kPa.
  • Another special feature of this new development is the pretreatment of the organic waste quantities before the thermal decomposition.
  • the organic waste is impregnated with potassium iodine in water (in the concentration of 2 to 6 mass parts of potassium iodine of 100 mass parts of water solution).
  • New to this method is also the cooling of the final products after roasting to below 80 ° C and the sorting and separation of solid end constituents.
  • the separation takes place first by mechanical separation (vibrating sieves). Furthermore, the sorting is carried out by sedimentation of individual products in a liquid. Characteristic of this method is further that the gaseous, liquid and solid end products have the temperatures of below 80 ° C, are kept under conditions of oxygen deficiency.
  • the new, described here plant for the recycling of organic waste is that it consists of two groups.
  • the first group represents an installation for the thermal decomposition of waste.
  • the essence of the main boiler (reactor) is that it is located directly above the heat sources (gas burners and electric heating coils) at the heating base.
  • the main boiler (reactor) is surrounded by a thermal insulation and a bell.
  • the space above the main boiler and the bell is hermetically sealed from above by a conical lid.
  • the edge of the lid simultaneously closes off the condensation channel.
  • Another special feature is the presence of two tanks located in the main boiler and removable upwards, which collect organic waste.
  • a special feature of the invention is also the heating base with two heat sources, a gas burner and electric heating coils.
  • the peculiarity of the annular condensation channel is that it is located between the outer wall of the thermally insulated bell and the inner wall of the radiator.
  • the special feature of the conical cover (conical with a flat inclination) is that it is firmly connected to an axial, thermally insulated pipe socket.
  • the edge of the lid rests freely on the upper edge of the housing. Between the lid and the upper edge of the housing is a high temperature resistant seal.
  • the walls of the housing and the lid are made of a material with a high thermal conductivity.
  • the new, here described plant for recycling organic waste is the presence of a second group of plant for roasting solid waste products of thermal decomposition.
  • the essence of the roaster (reactor) in the second group is that it is located directly above the heat sources (electric heating coils) on the heating base.
  • the roasting kettle is surrounded by a thermal insulation and a bell.
  • the space above the roaster kettle and bell is hermetically sealed from above by a conical lid.
  • the edge of the lid simultaneously closes off the condensation channel.
  • the special feature is that in the roasting kettle, a removable container for collecting solid end products of thermal decomposition is located. It is essential that there is a heating source in the form of several electric heating coils at the heating base.
  • annular condensation channel is located between the outer wall of the thermally insulated bell and the inner wall of the radiator.
  • a special feature of the conical lid of the second group of the plant is based on the fact that this is double-walled. Both walls are parallel to each other. Between the walls there are openings for a free circulation of the cooling air streams.
  • One major advantage is the possibility of transporting the plant close to landfills, which significantly reduces the costs of waste transport and thus reduces the overall cost of recycling waste. Furthermore, the recycling process is carried out under low pressure conditions in the reactors (boilers) of the two groups of the plant, which increases the safety of the plant and at the same time allows condensation of the vapors of the liquid waste products at lower temperatures. As a result, the necessary energy consumption in the recycling of waste is significantly reduced.
  • Fig. 1 shows the axisymmetric section of the first group of the invention - the plant for the thermal decomposition of organic waste.
  • Fig. 2 shows the cross section of the same group of the system at the cutting plane, which was designated on Figure 1 with AA.
  • the construction of the roaster as a second essential part of the system Fig. 3 shows (axisymmetric section).
  • Fig. 4 shows the cross section of the roaster at the point which has been marked on Fig. 3 with the line BB.
  • the plant for recycling and recycling organic wastes as well as old tires and gummed waste shows on Fig. 1 and 2, the group for thermal decomposition.
  • 1 In two containers 2, which are housed in the main boiler (reactor) 3 , waste is stored. Both containers can be removed after the removal of the lid 4 upwards.
  • the conical lid lies on the upper edge of the housing 6 . In between there is a high temperature resistant seal. 5
  • the interior of the main boiler (reactor) 3 is surrounded by a thermally insulated double-walled bell 7 .
  • the space between the walls fills a thick layer of thermal insulation 8 . Close to the wall of the bell is the annular condensation channel .
  • 9 Adjacent to the inner wall of this channel is a cooler 10 filled with coolant.
  • the heating base 11 On the heating base 11 , two heat sources, a gas burner 12 and a plurality of electric heating coils 13 are mounted. In the middle of the conical lid 4, along its axis, there is a pipe socket 14, equipped with a thermal protection hood 15th All gaseous products of thermal decomposition are discharged through the valve 16 to the outside and all liquid products resulting from condensation of the vapors are discharged from the condensation channel 9 through the valve 17 . The cooling liquid is introduced into the radiator through the valve 18 and discharged through the valve 19 from the radiator.
  • the described invention a plant for recycling and recycling organic waste (old tires and gummed waste), also consists of a roaster, which is shown in Figs. 3 and 4. Inside the roaster (reactor) 22 is a container 23 which can be removed after removal of the lid 24 upwards. The conical cover is located on the upper edge of the housing 25. In between there is a high temperature resistant seal 26th The inside of the roaster kettle is surrounded by a thermo-insulated, double-walled bell 27 . The space between the walls fills a layer of thermal insulation 28 . Between the outer wall of the bell and the radiator 29 is the annular condensation channel 30th This catches liquid end products after the condensation of the vapors during the roasting of the waste.
  • a heating source in the form of electric spirals 32 is mounted on the heating base 31 .
  • All gaseous products are discharged to the outside through the valve 33 after the waste has been roasted.
  • All liquid products are discharged from the condensation channel 30 through the valve 34 .
  • the coolant is supplied into the radiator through the valve 35 and discharged through the valve 36 .
  • the conical lid 24 of the roaster is double-walled. Both walls are conical with a flat slope and run parallel to each other. Between the walls, the cooling air can circulate freely. The circulation is made possible by air openings 37 at the bottom of the lid.
  • the process of operating the new plant is as follows: First, the gummed waste is washed and dried, the organic ones are not. Thereafter, the surface is impregnated. For impregnation, a potassium iodine solution is used. The solution is prepared by dissolving 3 parts by weight of potassium iodine in 97 parts by weight of water. In the next step, the wastes provided undergo thermal decomposition. A technical representation of this part (the group) of the thermal decomposition plant is shown schematically in FIGS. 1 and 2. During this stage, the waste enters the container 2 . In an insulated room of the main boiler (reactor) 1 , they are heated up to 550 ° C and remain there for 8 hours.
  • the solid end products of the thermal decomposition are subjected to the process of roasting in the second part of the plant.
  • a technical representation of this part of the roasting plant is shown schematically in FIGS. 3 and 4.
  • the solids after thermal decomposition are conveyed to the roaster.
  • carbon dioxide is blown into the roasting boiler (reactor), in which there is an oxygen deficiency.
  • the roaster (reactor) 21 Inside the roaster (reactor) 21 , the solid end components are heated up to 900 ° C and roasted for 5 hours at this temperature. This leads to the separation of the remaining liquid and gaseous end products.
  • intensive cooling of the upper walls of the roasting boiler on the one hand condensation of vapors from liquid end products and on the other hand, a cooling of the gases is achieved.
  • the roaster kettle has a maximum pressure of 15 kPa. These low pressure conditions allow complete condensation of the vapors of the liquid end products at relatively low temperatures.
  • the cooled to 80 ° C gases and liquid end products are discharged from the roasting boiler to the outside.
  • the gaseous products are stored in a gas boiler for further use.
  • the remaining solid residues are mechanically sorted (vibrating sieves and magnetic separation).
  • sorting the useful end products (activated carbon and steel scrap) are separated from the non-recyclable ones.
  • Another sorting method is based on the sedimentation of the metal dust in a liquid, for example in alcohol. Sorting by sedimentation is based on different specific weights (or density) of the individual dust constituents.
  • the non-recyclable waste which represents less than 5% of the original organic waste, is harmless to the environment.

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Abstract

Hauptgegenstand der Erfindung ist das Verfahren und die Konstruktion einer Anlage zum Recycling von organischen Abfällen einschließlich von gummierten Abfällen. Die Anlage besteht aus 2 Gruppen: einer Gruppe zum thermischen Zerfall (1) und einer Gruppe zum Rösten (21). Die Gruppe zum thermischen Zerfall besteht aus einem Hauptkessel (Reaktor) (3) mit zwei Behältern (2), in denen der eigentliche Zerfallprozess stattfindet. Die Behälter werden mit einem Gasbrenner (12) und Heizspiralen (13) beheizt. Die entstehenden Gase (Kohlenwasserstoffe) kondensieren an den Wänden des konischen Deckels (4) und werden im ringförmigen Kondensationskanal (9) aufgefangen. Alle flüssigen Endprodukte werden durch ein Ventil (17) abgeleitet und alle gasförmigen Produkte durch ein anderes Ventil (16) abgeführt. Die Gruppe zum Rösten besteht aus einem Rösterkessel (Reaktor) (22) und einem Behälter (23), in dem sich feste Stoffe, d.h. Endprodukte des thermischen Zerfalls (1) befinden. Die zum Rösten notwendige Temperatur wird durch elektrische Heizspiralen (32) erreicht. Die Abkühlung erfolgt an den Wänden des konischen Deckels (24). Die Dämpfe kondensieren und fließen in den Kondensationskanal (30) ab. Von dort aus werden diese durch das Ventil (34) nach außen abgeleitet. Alle gasförmigen Produkte werden durch das Ventil (33) abgeführt. Der thermische Zerfall von organischen Abfällen erfolgt bei einer Temperatur von ca. 550° C. Der Prozess dauert 8 Stunden bei einem Druck von 10 kPa. Das Rösten von festen Stoffen wird bei Temperaturen von 900° C in 5 Stunden bei einem Druck von 15 kPa durchgeführt. <IMAGE> <IMAGE>

Description

Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung sind das Verfahren und die Konstruktion einer Anlage zum Recyceln von organischen, einschließlich gummierten Abfällen. Das Betreiben solcher Anlage trägt dazu bei, organische Abfallmengen zu reduzieren und die Reststoffe wiederum als Ausgangsstoffe für neue Produktionsprozesse zu verwerten.
Bisher sind im Recycling von Abfallstoffen unter anderem solche Verfahren bekannt, die den Prozess der Pyrolyse nutzen. Während der Pyrolyse werden organische Verbindungen mit einer größeren Molekülmasse unter dem Einfluss von hohen Temperaturen und unter Ausschluss von Sauerstoff in organische chemische Verbindungen mit einer geringeren Molekülmasse zersetzt. Diese können wiederum in einfache, für die Umwelt unschädliche Substanzen, zersetzt werden. Organische Abfälle, die meistens feste Konsistenz besitzen, verwandeln sich nach der Pyrolyse in gasförmige, flüssige oder feste Endprodukte.
Eine der bekannten technischen Lösungen, die das Recycling von organischen Abfällen betrachtet, ist in einer deutschen Patentschrift DE 43 27 953A1 beschrieben.
Laut dieser Patentschrift gelangen die Abfälle in das Innere eines Rotationsreaktors, der die Form einer zylindrischen Trommel besitzt, deren Achse waagerecht aufgestellt ist. Die thermische Zersetzung läuft im Reaktor bei einer Temperatur von ca. 500° C und Unterversorgung mit Sauerstoff ab. Das macht eine vollständige Verbrennung von Abfällen unmöglich. Als Endprodukt erhält man Stoffe von fester Konsistenz, die nach der Zerkleinerung erneut in einem Hochtemperaturreaktor verbrannt und in Form einer flüssigen Schlacke herausgebracht werden.
Eine ähnlich konstruierte Anlage zum Recycling von organischen Abfällen ist aus der US amerikanischen Patentschrift US 5,082,534 bekannt. Sie ist für eine thermische Zersetzung von Kunststoffen, Altreifen, Altkleidern, Lebensmittelabfällen usw. vorgesehen. Die Anlage besteht aus einem zylindrischen Brennofen, dessen Rotationstrommel sich im Innern des Gehäuses befindet. Die gemeinsame Achse beider Teile des Ofens ist schräge zur Ebene geneigt. Die Abfälle werden dem Ofen durch eine Öffnung am unteren Bereich des Ofens zugeführt. Durch eine andere Öffnung werden die, durch Verbrennung entstehenden gasförmigen Produkte, abgeführt. Durch noch tiefer gelegene Öffnungen, am gegenüberliegenden Träger des Ofens werden weitere Endprodukte der Pyrolyse abgeführt.
Eine weitere technische Lösung dieser Anlage zum thermischen Zerfall von gummierten Abfällen stellt ein Patent DE 100 15 721A1 dar. Der dort beschriebene Reaktor besteht aus einem senkrecht aufgestellten zylindrischen Behälter, dessen untere Basis fest mit dem zylindrischen Mantel verbunden ist. Der obere Deckel des Reaktors ist montierbar. Der Reaktormantel ist dabei mit einer thermischen Isolierung und Heizelementen ausgestattet, die das Einhalten einer konstanten Temperatur im Reaktorinneren während der Verbrennung ermöglichen. Durch Rohrleitungen werden gasförmige Endprodukte der Pyrolyse abgeführt und ein Kühlmittel hinzugeführt.
Das Entsorgen von alten Autoreifen beschreibt ein weiteres amerikanisches Patent US 4,029,550. Nach dieser Beschreibung werden Gummistücke aus zerkleinerten alten Reifen, mit einem Schneckenförderer ins Innere eines senkrechten zylindrischen Kessels befördert. Dort werden diese durch heiße Gasströme zersetzt. Die danach entstandenen festen, flüssigen und gasförmigen Endprodukte werden abgekühlt, in Behältern gelagert bzw. als Rohstoffe in anderen Produktionsanlagen weiter verwendet.
Eine Rationalisierungsmöglichkeit der Heizung des Pyrolyseofens beschreibt ein polnisches Patent PL 176 676. Aus der technischen Beschreibung des Ofens ist ersichtlich, dass dieser aus einer zylindrischen Drehtrommel in einem stationären Gehäuse mit fest eingebauten Brennern besteht. Die Achsen der Brenner sind tangential an der Außenfläche der Drehtrommel befestigt. Die Abfälle werden mit der Rohrleitung in die Trommel befördert. Die Rohrleitung endet an der Basis der waagerecht aufgestellten Drehtrommel. Die gegenüberliegende Seite der Drehtrommelbasis ist mit einer Auffangkammer für feste, flüssige und gasförmige Endprodukte des Zerfallsprozesses verbunden.
In der vorliegenden Erfindung und Neuentwicklung wird eine thermische Verbrennung der organischen- und gummierten Abfälle und deren Weiterverwertung als Rohstoffe für die Industrie als Hauptziel angesehen. Weiterhin wird angestrebt, eine für die Umwelt möglichst geringe Menge unschädlicher Endabfälle zu erreichen.
Das Neuartige dieser Erfindung bezüglich der Verwertung von organischen Stoffen beruht darin, dass in einem isolierten Hauptkessel (Reaktor) organische Abfälle unter Sauerstoffmangel bis auf 400° C bis 650° C erhitzt und in einem Zeitraum von 4 bis 10 Stunden thermisch zersetzt werden. Die dabei entstehenden Dämpfe und Gase werden intensiv gekühlt und in einem Druckbereich von 5 kPa bis 25 kPa kondensiert.
In der zweiten Etappe des Verfahrens werden im isolierten Raum eines Rösterkessels (Reaktors) unter Sauerstoffmangel die festen Bestandteile der thermischen Verbrennung bei einer Temperatur von 800° C bis 1000° C 4 bis 5 Stunden lang geröstet. Die dabei entstehenden Dämpfe werden gekühlt und unter dem Druck von 5 kPa bis 35 kPa kondensiert. Eine weitere Besonderheit dieser Neuentwicklung ist die Vorbehandlung der organischen Abfallmengen vor der thermischen Zersetzung. Die organischen Abfälle werden mit Kaliumjod in Wasser (in der Konzentration von 2 bis 6 Massenanteilen Kaliumjod von 100 Massenanteilen Wasserlösung) imprägniert. Neu bei dieser Methode ist weiterhin das Abkühlen der Endprodukte nach dem Rösten bis auf unter 80° C und das Sortieren und Separieren fester Endbestandteile. Das Separieren erfolgt zuerst durch mechanische Trennung (Rüttelsiebe). Weiterhin wird das Sortieren durch Sedimentation einzelner Produkte in einer Flüssigkeit durchgeführt. Charakteristisch für dieses Verfahren ist weiterhin, dass die gasförmigen, flüssigen und festen Endprodukte die Temperaturen von unter 80° C aufweisen, unter Sauerstoffmangelbedingungen gehalten werden.
Das Neue, der hier beschriebenen Anlage zum Recycling von organischen Abfällen besteht darin, dass sie aus zwei Gruppen besteht.
Die erste Gruppe stellt eine Anlage zum thermischen Zerfall der Abfälle dar.
Das Wesentliche des Hauptkessels (Reaktors) besteht darin, dass dieser unmittelbar über den Heizquellen (Gasbrenner und elektrische Heizspiralen) an der Heizbasis lokalisiert ist. Der Hauptkessel (Reaktor) ist von eine thermische Isolation und eine Glocke umgeben. Der Raum über dem Hauptkessel und der Glocke wird durch einen konischen Deckel von oben hermetisch abgeschlossen. Der Rand des Deckels schließt gleichzeitig den Kondensationskanal ab.
Eine weitere Besonderheit stellen zwei, im Hauptkessel untergebrachte und nach oben herausnehmbare Behälter dar, die organische Abfälle auffangen.
Eine Besonderheit der Erfindung stellt ebenfalls die Heizbasis mit zwei Heizquellen, einem Gasbrenner und elektrischen Heizspiralen dar.
Die Besonderheit des ringförmigen Kondensationskanals liegt darin, dass dieser sich zwischen der äußeren Wand der thermisch isolierten Glocke und der inneren Wand des Kühlers befindet.
Das Besondere des konischen Deckels (kegelförmig mit flacher Neigung) liegt darin, dass dieser mit einem axialen, thermisch isolierten Rohrstutzen fest verbunden ist. Der Rand des Deckels liegt am oberen Rand des Gehäuses frei auf. Zwischen dem Deckel und dem oberen Rand des Gehäuses befindet sich eine hochtemperaturbeständige Dichtung. Die Wände des Gehäuses und der Deckel sind aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit hergestellt.
Das Neue, der hier beschriebenen Anlage zum Recycling von organischen Abfällen, ist das Vorhandensein einer zweiten Gruppe der Anlage zum Rösten von festen Abfallprodukten des thermischen Zerfalls.
Das wesentliche des Rösterkessels (Reaktors) in der zweiten Gruppe ist, dass dieser unmittelbar über den Heizquellen (elektrische Heizspiralen) an der Heizbasis lokalisiert ist. Der Rösterkessel ist durch eine thermische Isolation und eine Glocke umgeben. Der Raum über dem Rösterkessel und der Glocke wird durch einen konischen Deckel von oben hermetisch abgeschlossen. Der Rand des Deckels schließt gleichzeitig den Kondensationskanal ab.
Das Besondere besteht darin, dass sich im Rösterkessel ein, nach oben herausnehmbarer, Behälter zum Auffangen von festen Endprodukten des thermischen Zerfalls befindet. Wesentlich ist, dass sich an der Heizbasis eine Heizquelle in Form von mehreren elektrischen Heizspiralen befindet.
Weiterhin befindet sich der ringförmige Kondensationskanal zwischen der äußeren Wand der thermisch isolierten Glocke und der inneren Wand des Kühlers.
Eine Besonderheit des konischen Deckels der zweiten Gruppe der Anlage beruht darauf, dass dieser doppelwandig ist. Beide Wände verlaufen parallel zueinander. Zwischen den Wänden bestehen Öffnungen für eine freie Zirkulation der kühlenden Luftströme.
Technische Vorteile der Erfindung gibt es viele. Einen Hauptvorteil stellt die Möglichkeit des Transportes der Anlage in die Nähe von Mülldeponien dar, wodurch die Kosten der Mülltransporte erheblich reduziert und damit die Gesamtkosten des Recyclings von Abfällen gesenkt werden.
Weiterhin wird der Recyclingprozess unter Niedrigdruckbedingungen in den Reaktoren (Kesseln) der beiden Gruppen der Anlage durchgeführt, welches die Sicherheit der Anlage erhöht und gleichzeitig die Kondensation der Dämpfe der flüssigen Abfallprodukte bei niedrigeren Temperaturen ermöglicht. Dadurch wird der notwendige Energieverbrauch beim Recycling von Abfällen erheblich gesenkt.
Die konstruktive Beschaffenheit der Anlage ermöglicht eine fast vollständige Zersetzung von organischen, einschließlich gummierten Abfällen in verwertbare feste Stoffe in Form von Aktivkohle und Stahlresten sowie flüssige und gasförmige Endprodukte in Form von flüssigen und gasförmigen Kohlenwasserstoffen. Die nicht nutzbaren Rückstände in Form von Schlacke sind nur geringfügig.
Diese Erfindung wird an Beispielen der praktischen Anwendung vorgestellt und beschrieben und eine Skizze der Anlage als Schema der Beschreibung beigefügt.
Fig. 1 zeigt den axialsymmetrischen Schnitt der ersten Gruppe der Erfindung - der Anlage zum thermischen Zerfall der organischen Abfälle. Die Fig. 2 zeigt den Querschnitt der gleichen Gruppe der Anlage an der Schnittebene, die auf Fig.1 mit A-A bezeichnet wurde. Die Konstruktion des Rösters als ein zweiter wesentlicher Teil der Anlage, zeigt Fig. 3 (axialsymmetrischer Schnitt). Die Fig. 4 zeigt den Querschnitt des Rösters an der Stelle, die auf Fig. 3 mit der Linie B-B gekennzeichnet wurde.
Die Anlage zum Recycling und Verwerten von organischen Abfällen sowie alten Reifen und gummierte Abfälle, zeigt auf Fig. 1 und 2 die Gruppe zum thermischen Zerfall 1. In zwei Behältern 2, die in dem Hauptkessel (Reaktor) 3 untergebracht sind, werden Abfälle aufbewahrt. Beide Behälter können nach der Abnahme des Deckels 4 nach oben herausgenommen werden.
Der konische Deckel liegt auf der oberen Kante des Gehäuses 6. Dazwischen befindet sich eine hochtemperaturbeständige Dichtung 5.
Das Innere des Hauptkessels (Reaktors) 3 wird von einer thermoisolierten doppelwandigen Glocke 7 umgeben. Den Raum zwischen den Wänden füllt eine dicke Schicht thermischer Isolierung 8 aus.
Dicht an der Wand der Glocke liegt der ringförmige Kondensationskanal 9. An die innere Wand dieses Kanals grenzt ein mit Kühlflüssigkeit gefüllter Kühler 10 an.
An der Heizbasis 11 sind zwei Heizquellen, ein Gasbrenner 12 und mehrere elektrische Heizspiralen 13 angebracht.
In der Mitte des konischen Deckels 4, entlang dessen Achse, befindet sich ein Rohrstutzen 14, ausgestattet mit einer thermischen Schutzhaube 15.
Alle gasförmigen Produkte des thermischen Zerfalls werden durch das Ventil 16 nach außen abgeführt und alle flüssigen Produkte, die durch Kondensation der Dämpfe entstehen, werden aus dem Kondensationskanal 9 durch das Ventil 17 abgeleitet.
Die Kühlflüssigkeit wird in den Kühler durch das Ventil 18 eingeleitet und durch das Ventil 19 aus dem Kühler abgeleitet.
Die beschriebene Erfindung, eine Anlage zum Recyceln und Verwerten von organischen Abfällen (alte Reifen und gummierte Abfälle), besteht auch aus einem Röster, der auf Fig. 3 und 4 gezeigt wird.
Im Inneren des Rösterkessels (Reaktors) 22 befindet sich ein Behälter 23, der nach Abnahme des Deckels 24 nach oben herausgenommen werden kann.
Der konische Deckel liegt auf der oberen Kante des Gehäuses 25. Dazwischen befindet sich eine hochtemperaturbeständige Dichtung 26.
Das Innere des Rösterkessels wird von einer thermoisolierten, doppelwandigen Glocke 27 umgeben. Den Raum zwischen den Wänden füllt eine Schicht thermischer Isolierung 28 aus. Zwischen der äußeren Wand der Glocke und dem Kühler 29 liegt der ringförmige Kondensationskanal 30. Dieser fängt nach der Kondensation der Dämpfe während des Röstens der Abfälle flüssige Endprodukte ab.
An der Heizbasis 31 ist eine Heizquelle in Form von elektrischen Spiralen 32 angebracht. Unmittelbar über den Heizspiralen befindet sich der Boden des Behälters 23.
Alle gasförmigen Produkte werden nach dem Rösten der Abfälle durch das Ventil 33 nach außen abgeführt. Alle flüssigen Produkte werden aus dem Kondensationskanal 30 durch das Ventil 34 abgeleitet.
Das Kühlmittel wird in den Kühler durch das Ventil 35 zugeführt und durch das Ventil 36 abgeführt.
Der konische Deckel 24 des Rösters ist doppelwandig. Beide Wände sind kegelförmig mit flacher Neigung und verlaufen parallel zu einander. Zwischen den Wänden kann die kühlende Luft frei zirkulieren. Die Zirkulation wird ermöglicht durch Luftöffnungen 37 am unteren Rand des Deckels.
Der Prozess beim Betreiben der neuen Anlage läuft wie folgt ab: Zuerst werden die gummierten Abfälle gewaschen und getrocknet, die organischen nicht. Danach wird deren Fläche imprägniert.
Zum Imprägnieren wird eine Kaliumjodlösung benutzt. Die Lösung wird hergestellt, in dem man 3 Masseanteile Kaliumjod in 97 Massenanteilen Wasser löst.
Im nächsten Schritt werden die bereitgestellten Abfälle einer thermischen Zersetzung unterzogen.
Eine technische Darstellung dieses Teils (der Gruppe) der Anlage zum thermischen Zerfall wird schematisch in der Fig. 1 und 2 dargestellt.
Während dieser Etappe gelangen die Abfälle in die Behälter 2. In einen isolierten Raum des Hauptkessels (Reaktors) 1, werden sie bis auf 550° C erhitzt und verbleiben dort 8 Stunden lang. Unter dem Temperatureinfluss und Sauerstoffmangel zerfallen die Abfälle in feste, flüssige und gasförmige Endprodukte.
Eine intensive Kühlung des oberen, isolierten Raumes des Hauptkessels führt zur Kondensation der Dämpfe aus flüssigen Endprodukten. Eine gleichzeitige Abführung von gasförmigen Produkten bewirkt, dass in dem Hauptkessel Niedrigdruckbedingungen von 10 kPa herrschen.
Die Niedrigdruckbedingungen ermöglichen eine sehr effektive und vollständige Kondensation der Dämpfe aus flüssigen Endprodukten. Die auf 80 °C abgekühlten gasförmigen Endprodukte und die flüssigen Endprodukte des thermischen Zerfalls werden aus dem isolierten Raum des Hauptkessels abgeführt.
Die festen Endprodukte der thermischen Zersetzung werden in dem zweiten Teil der Anlage dem Prozess des Röstens unterzogen. Eine technische Darstellung dieses Teils der Anlage zum Rösten wird schematisch in der Fig. 3 und 4 gezeigt.
Die festen Stoffe nach der thermischen Zersetzung werden zum Röster weiterbefördert. Dabei wird in den Rösterkessel (Reaktor), in dem eine Sauerstoffunterversorgung herrscht Kohlendioxid eingeblasen.
Im Inneren des Rösterkessels (Reaktors) 21 werden die festen Endbestandteile bis auf 900 °C erhitzt und 5 Stunden lang bei dieser Temperatur geröstet. Das führt zum Ausscheiden der restlichen flüssigen und gasförmigen Endprodukte.
Durch eine intensive Kühlung der oberen Wände des Rösterkessels wird einerseits eine Kondensation der Dämpfe aus flüssigen Endprodukten und anderseits eine Abkühlung der Gase erreicht.
Während des Prozesses der Abkühlung herrscht im Rösterkessel ein Druck von maximal 15 kPa. Diese Niedrigdruckbedingungen ermöglichen eine vollständige Kondensation der Dämpfe der flüssigen Endprodukte unter relativ niedrigen Temperaturen. Die auf 80 °C abgekühlten Gase und flüssigen Endprodukte werden aus dem Rösterkessel nach außen abgeführt. Die gasförmigen Produkte werden zum Weiterverwerten in einem Gaskessel gespeichert.
Die übrig gebliebenen festen Reststoffe werden mechanisch sortiert (Rüttelsiebe und Magnetabtrennung). Durch das Sortieren trennt man die brauchbaren Endprodukte (Aktivkohle und Stahlschrott) von den nicht verwertbaren.
Eine andere Sortiermethode beruht auf der Sedimentation des Metallstaubes in einer Flüssigkeit z.B. im Alkohol. Das Sortieren durch Sedimentation basiert auf unterschiedlichen spezifischen Gewichten (oder Dichte) der einzelnen Staubbestandteile.
Die nicht verwertbare Abfallmenge, welche weniger als 5 % des Anteils der ursprünglichen organischen Abfallmenge darstellt, ist für die Umwelt unschädlich.
Zeichnungsbeschriftung
1.
Anlage zum thermischen Zerfall
2.
Behälter
3.
Hauptkessel (Reaktor)
4.
konischer Deckel
5.
hitzebeständige Dichtung
6.
Gehäuse
7.
Glocke
8.
thermische Isolation
9.
Kondensationskanal
10.
Kühler
11.
Heizbasis
12.
Gasbrenner
13.
Elektrische Heizspiralen
14.
Rohrstutzen
15.
thermische Schutzhaube
16.
Ventil
17.
Ventil
18.
Ventil
19.
Ventil
20.
Röster
21.
Rösterkessel (Reaktor)
22.
Behälter
23.
Deckel
24.
Gehäuse
25.
hitzebeständige Dichtung
26.
Glocke
27.
thermische Isolation
28.
Kühler
29.
Kondensationskanal
30.
Heizbasis
31.
elektrische Heizspiralen
32.
Ventil
33.
Ventil
34.
Ventil
35.
Ventil
36.
Öffnung

Claims (16)

  1. Für das Verfahren zum Recycling von organischen Abfällen einschließlich gummierten Abfällen, das unter Hitzeeinfluss eine Trennung der Abfallendprodukte in feste, flüssige und gasförmige vorsieht ist charakteristisch, dass in einem isolierten Hauptkessel (Reaktor) organische Abfälle unter Sauerstoffmangel im Temperaturbereich von 400° C bis 650° C erhitzt werden und 4 bis 10 Stunden lang thermisch zersetzt werden. Die dabei entstehenden Dämpfe und Gase werden intensiv gekühlt und kondensieren bei einem Druck von 5 kPa bis 25 kPa. In der zweiten Etappe des Verfahrens werden im Rösterkessel (Reaktor) unter Sauerstoffunterversorgung die gleichen Abfälle bei einer Temperatur von 800 °C bis 1000 °C 4 bis 5 Stunden lang geröstet. Die dabei entstehenden Dämpfe werden gekühlt und kondensieren bei einem Druck von 5 kPa bis 35 kPa.
  2. Weiterhin charakteristisch für die, im Patentschutzpunkt 1. beschriebene, thermische Zersetzung von organischen und gummierten Abfällen, ist deren Vorbehandlung in Form von Imprägnierung mit Kaliumjod als Wasserlösung in der Konzentration von 2 bis 6 Massenanteilen zu 100 Massenanteilen Wasserlösung.
  3. Neu bei dieser Methode, die in Patentschutz Punkt 1. und 2. beschrieben wird, ist das Abkühlen der Endprodukte nach dem Rösten bis auf unter 80 °C und das darauf folgende Separieren fester Endbestandteile.
  4. Bezeichnend für das im Punkt 3. beschriebene Separieren fester Endbestandteile ist in erster Linie eine mechanische Trennung einzelner Bestandteile (Rüttelsiebe).
  5. Weiterhin charakteristisch für die im Punkt 3. beschriebene Methode des Sortierens ist die Sedimentation einzelner Endprodukte in einer Flüssigkeit.
  6. Charakteristisch für das im Punkt 1. beschriebene Verfahren ist, dass die gasförmigen, flüssigen und festen Endprodukte in Temperaturen von über 80° C bei Sauerstoffunterversorgung gehalten werden.
  7. Die neu entwickelte Anlage zum Recycling von organischen, einschließlich gummierten Abfällen besteht aus 2 Gruppen: einer Gruppe zum thermischen Zerfall und einer Gruppe zum Rösten. Charakteristisch für diese Konstruktion ist, dass der Hauptkessel (Reaktor) (3) zum thermischen Zerfall (1) unmittelbar über der Heizbasis (11) mit zwei Heizquellen angebracht ist. Der Hauptkessel ist durch eine thermische Isolation und eine Glocke (7) umgeben. Der Raum zwischen dem Hauptkessel und der Glocke ist hermetisch durch einen montierbaren, konischen Deckel (4) von oben abgeschlossen. Der Rand des Deckels schließt gleichzeitig den rundförmigen Kondensationskanal (9) ab.
  8. Das Charakteristische für die, im Patentschutzpunkt 7. beschriebene Anlage zum thermischen Zerfall sind die, im Hauptkessel (Reaktor) (3) untergebrachten und nach oben herausnehmbaren Behälter (2) zum Auffangen von organischen Abfällen.
  9. Eine weitere Besonderheit der im Punkt 7. beschriebenen Anlage stellt die Heizbasis mit zwei Heizquellen dar: einem Gasbrenner (12) und elektrischen Heizspiralen (13).
  10. Der ringförmige Kondensationskanal (9), der im Punkt 7. beschriebenen Anlage, befindet sich zwischen der äußeren Wand der thermisch isolierten Glocke (7) und der inneren Wand des Kühlers (10).
  11. Die Besonderheit des konischen Deckels (4), der im Punkt 7. beschriebenen Anlage liegt darin, dass dieser mit einem axialen, thermisch isolierten Rohrstutzen (14) fest verbunden ist. Der Rand des Deckels liegt am oberen Rand des Gehäuses (6) frei auf. Zwischen dem Deckel und dem oberen Rand des Gehäuses befindet sich eine hochtemperaturbeständige Dichtung (5). Die Wände des Gehäuses und der Deckel sind aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit hergestellt.
  12. Die neu entwickelte Anlage zum Recycling von organischen, einschließlich gummierten Abfällen, die aus 2 Gruppen besteht: einer Gruppe zum thermischen Zerfall und einer Gruppe zum Rösten zeigt die Besonderheit ihrer Konstruktion dadurch, dass der Rösterkessel (Reaktor) (22) des Rösters (21) unmittelbar über der Heizbasis (31), ausgestattet mit Heizquellen, lokalisiert ist. Der Rösterkessel ist durch eine dicke thermische Isolationsschicht und eine Glocke (27) umgeben. Der Raum zwischen dem Rösterkessel und der Glocke ist dicht durch einen montierbaren konischen Deckel (24) von oben abgeschlossen. Der Rand des Deckels schließt gleichzeitig den ringförmigen Kondensationskanal (30) ab.
  13. Das Charakteristische für den, im Patentschutzpunkt 12. beschriebenen Anlagenteil zum Röster ist, dass sich im Rösterkessel (22) ein nach oben herausnehmbarer Behälter (23) für feste Endprodukte der thermischen Zersetzung befindet.
  14. Eine weitere Besonderheit der im Punkt 12. beschriebenen Anlage stellen die elektrischen Heizspiralen (32) als Heizquelle dar.
  15. Das Besondere an dem ringförmigen Kondensationskanal (30), der im Punkt 12. beschriebenen Anlage, ist dessen Platzierung, zwischen der äußeren Wand der thermisch isolierten Glocke (27) und der inneren Wand des Kühlers (29).
  16. Die Besonderheit des konischen Deckels (24), der im Patentschutzpunkt 12. beschriebenen Anlagenteil besteht in der doppelwandigen Konstruktion. Beide Wände verlaufen parallel zueinander. Zwischen den Wänden gibt es Öffnungen (37) für eine freie Luftzirkulation zum Kühlen.
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