EP2184334A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Recycling von kohlenwasserstoff-haltigen Materialien - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Recycling von kohlenwasserstoff-haltigen Materialien Download PDF

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EP2184334A1
EP2184334A1 EP08019151A EP08019151A EP2184334A1 EP 2184334 A1 EP2184334 A1 EP 2184334A1 EP 08019151 A EP08019151 A EP 08019151A EP 08019151 A EP08019151 A EP 08019151A EP 2184334 A1 EP2184334 A1 EP 2184334A1
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EP
European Patent Office
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reactor
tubular reactor
materials
tubular
pyrolysis
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Withdrawn
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EP08019151A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Spörri
Emin Sarial
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Individual
Original Assignee
Individual
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    • 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 invention relates to processes and systems for hydrocarbon-containing materials, in particular rubber-based materials (such as. Waste tires) to recycle by means of pyrolysis.
  • WO92 / 0176 a process for the recycling of car tires, in which in the presence of an oxygen-containing atmosphere at temperatures between 180 and 260 ° C car tires are pyrolyzed to form liquid and gaseous hydrocarbons.
  • This document further discloses a plant for carrying out this process, wherein the pyrolysis reactor is arranged vertically and is heated by partial combustion of the starting material autothermally.
  • US5505008 a discontinuous process for recycling hydrocarbon-containing materials, eg. Car tires, in which under inert atmosphere, reduced pressure of 0.1 - 40 mbar and temperatures of at least 200 ° C, the starting materials are reacted discontinuously.
  • This document further discloses a plant for carrying out this process, wherein the pyrolysis reactor is not specified more precisely.
  • GB2278606 also discloses a process for recycling rubber waste in which comminuted particles are reacted in the presence of 16-80% by weight of additives at 100-200 ° C in a stirred reactor to yield a rubber-like material as the final product. This Process causes no decomposition of the starting material but a return to reusable rubbery material. This document further discloses a plant for carrying out this process, wherein the reactor is designed as a stirred tank.
  • the present invention is therefore based on the object of providing an improved process for recycling hydrocarbon-containing materials, in particular rubber-based materials, and systems suitable therefor.
  • the invention relates to a continuous process for the pyrolysis of hydrocarbonaceous materials to form solid carbon (especially soot) and volatile hydrocarbons, characterized in that a) the hydrocarbonaceous materials under inert atmosphere, at normal or Underpressure in a tubular reactor containing means for conveying and mixing, subjected to a time and temperature graded treatment; b) the volatile hydrocarbons formed in step a) are removed at one or more points along the longitudinal axis of said tubular reactor; c) the solid carbon formed in step a) is removed after cooling at the end of said tubular reactor.
  • the inventive method is designed continuously, i. Starting material is constantly fed to the tubular reactor at one end and products (solid carbon and volatile hydrocarbons) are continuously withdrawn from the tube reactor.
  • the starting material is fed comminuted.
  • the method according to the invention is carried out in a time scale, i. the residence time of the materials in the various steps is predetermined and adapted to the particular situation.
  • the residence time can be determined or varied by the design of the tubular reactor, such as its dimenization or the design of a screw conveyor.
  • the process according to the invention is particularly suitable for recycling rubber-based materials, in particular rubber-based, vulcanized materials, for example old tires.
  • the inventive method is also particularly suitable for recycling hydrocarbon-containing materials, such as PS fittings.
  • An advantage of the process according to the invention is the resulting product mix of volatile hydrocarbons and solid carbon. Furthermore, it is to be regarded as advantageous that the method according to the invention is very flexible with regard to further components. Thus, the method is feasible with and without the addition of catalysts and with and without the addition of other auxiliaries.
  • the residence time in the tubular reactor can be varied within a wide range and can in principle be determined in simple series experiments. Residence times of from 0.5 to 24 hours, preferably from 4 to 10 hours, have proved to be advantageous. The residence times can be adjusted by the means for conveying and sizing the reactor.
  • the reaction temperatures in the reactor can be varied within a wide range.
  • the heating of the reactor takes place e.g. allothermic, preferably by means of a circulating carrier oil.
  • the temperatures realized are in the range between 20 ° C (room temperature) and about 1100 ° C (preferably: 20 - 500 ° C).
  • Reaction in the reactor is "temperature-graded", i. the temperature is varied along the reactor longitudinal axis.
  • the temperatures are selected so that the steps "carbonization", “finishing” and “post-treatment” occur in successive zones of the tubular reactor.
  • the temperature is chosen so that the refining takes place at higher temperatures and the aftertreatment at lower temperatures than the carbonization.
  • the following temperature ranges have proven to be advantageous: For the carbonization to 500 ° C (preferably: 350 ° C); for refining up to 1100 ° C (preferably: 450 ° C).
  • the aftertreatment is conducted in an advantageous embodiment so that the solid reaction product leaves the reactor at a maximum of 100.degree. Suitable reaction temperatures are naturally related to the (sub) pressure of the plant, wherein a lower pressure in the system also allows lower reaction temperatures.
  • a temperature profile can likewise be impressed, for example, fluctuating between 80 and 300 ° C. during the carbonization and continuously decreasing from 400 ° C. to 80 ° C. in the after-treatment.
  • the reaction pressure in the reactor can be varied in a wider range.
  • a suitable reaction pressure the range of -100 - +800 mbar, in particular 400 - 600 mbar has been found.
  • the reaction pressure can be generated by vacuum pumps, which with the Points communicate to remove the liquid hydrocarbons.
  • the invention in a second aspect , relates to a plant for the pyrolysis of rubber-based materials, comprising one or more tubular reactors, these tubular reactors being equipped with i) means for supplying comminuted rubber-based materials; ii) means for conveying and mixing said rubber-based materials through the tubular reactor; iii) means for removing formed gaseous hydrocarbons disposed along the longitudinal axis of the tubular reactor; (iv) means of removal of solid carbon formed; v) means for indirect temperaturgraduften heating and wherein said tubular reactors are designed so that they can be operated under inert atmosphere, at normal or negative pressure.
  • Suitable reactors are known per se, for example rotary kilns or screw reactors. Particularly suitable are screw reactors. Such reactors may have baffles which cause a promotion and mixing. In the case of screw reactors, mixing and conveying takes place exclusively or additionally through the central auger. The pitch of the screw can be constant over the entire length or vary, so as to adjust the residence time.
  • the supply of the starting material and the removal of the solid carbon can be done by common devices, such as cyclo and other equipment.
  • the removal of the volatile hydrocarbons can also be done by conventional devices, for example. Via valves that communicate with capacitors and vacuum pumps. Suitable devices and equipment are known in the art and may be selected and designed by those skilled in the art.
  • the tubular reactor is arranged horizontally or nearly horizontally (i.e., +/- 10 °). Such an arrangement has the advantage over a vertical arrangement that a controlled homogenized process is achieved.
  • the tubular reactor is subdivided into three or more interconnected partial reactors.
  • the subdivision preferably takes place in three partial reactors.
  • the carbonization is carried out in the first part reactor, the refining in the second part reactor and the aftertreatment in the third part reactor.
  • means for removing volatile hydrocarbons are provided only in the first and second part of the reactor. Further, only the first part reactor contains means for feeding crushed rubber-based materials and only the third part reactor means for removing formed solid carbons.
  • the tubular reactor is subdivided into three or more interconnected partial reactors (phases), these partial reactors being arranged one below the other, such that the feed takes place at the upper part reactor and the removal takes place at the lower part reactor.
  • the pyrolysis plant according to the invention are assigned further secondary plants in order to carry out the process described here. Particular mention should be made of: devices for generating the desired reaction pressure (over-, under-, normal pressure); Apparatus for isolating and separating the generated liquid hydrocarbons; Storage container for the starting material; Reservoir for the generated solid carbon. These individual devices are known per se and can be designed and adapted by the person skilled in the art.
  • means for recovering energy e.g., heat exchangers
  • the energy for heating the plant can be obtained from the recovered volatile hydrocarbons.
  • FIG. 1 Showing: 1 Pyrolysis plant for rubber-based materials 2 Screw reactor consisting of three partial reactors, Schwelung 21, finishing 22 and after-treatment 23 24 Volatile hydrocarbon removal agent and vacuum connection 25 Means for feeding shredded rubber-based materials 26 Snail for conveying and mixing 27 Means for removing formed solid carbons 28 Double-walled version for indirect heating 3 Plant for the supply of rubber-based materials 31 reservoir 32 conveyor belt 33 intermediate container 4 Plant for storage and delivery of the soot formed 41 reservoir 42 Auger 43 Auger
  • a corresponding plant for the processing of hydrocarbon-containing materials is similar to the one in Fig. 1 shown construction, wherein (3) and (25) are modified accordingly.
  • a plant according to Fig. 1 In a plant according to Fig. 1
  • two identically dimensioned tubular reactors in each case 10 tons of shredded old tires, are continuously converted per day. This typically gives: 7 t of soot; 10 t volatile hydrocarbons (1 t gas, 9 t liquid hydrocarbons); 3 t of waste steel. While preferred embodiments of the invention are described in the present application, it is to be understood that the invention is not limited thereto and may be embodied otherwise within the scope of the following claims.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Pyrolyse von kohlenwasserstoff-haltige Materialien, insbesondere von Altreifen, unter Bildung von festem Kohlenstoff und flüchtigen Kohlenwasserstoffen, in welchem a) die kohlenwasserstoff-haltige Materialien unter inerter Atmosphäre, bei Normal- oder Unterdruck in einem Rohrreaktor welcher Mittel zur Förderung und Mischung enthält, einer zeit- und temperaturgestuften Behandlung unterworfen werden; b) die im Schritt a) gebildeten flüchtigen Kohlenwasserstoffe an einer oder mehreren Stellen entlang der Längsachse des besagten Rohrreaktors entnommen werden; c) der im Schritt a) gebildete feste Kohlenstoff nach Abkühlung am Ende des besagten Rohrreaktors entnommen wird; ferner betrifft die Erfindung Anlagen um solche Materialien, insbesondere Altreifen, mittels Pyrolyse zu recyclieren.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft Verfahren und Anlagen um kohlenwasserstoff-haltige Materialien, insbesondere gummibasierte Materialien (wie bspw. Altreifen), mittels Pyrolyse zu recyclieren.
    • Stand der Technik
  • Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Aufarbeitung, Wiedergewinnung und / oder Recycling von kohlenwasserstoff-haltigen Materialien bekannt.
  • So offenbart WO92/0176 ein Verfahren zum Recycling von Autoreifen, bei dem in Gegenwart einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 180 und 260°C Autoreifen unter Bildung von flüssigen und gasförmigen Kohlenwasserstoffen pyrolysiert werden. Dieses Dokument offenbart ferner eine Anlage zur Durchführung dieses Prozesses, wobei der Pyrolysereaktor senkrecht stehend angeordnet ist und durch teilweise Verbrennung des Ausgangsmaterials autotherm beheizt wird.
  • Ferner offenbart US5505008 ein diskontinuierliches Verfahren zum Recycling kohlenwasserstoff-haltigen Materialien, bspw. Autoreifen, bei dem unter inerter Atmosphäre, Unterdruck von 0.1 - 40 mbar und Temperaturen von mindestens 200°C die Ausgangsmaterialien diskontinuierlich umgesetzt werden. Dieses Dokument offenbart ferner eine Anlage zur Durchführung dieses Prozesses, wobei der Pyrolysereaktor nicht genauer spezifiziert wird.
  • GB2278606 offenbart ebenfalls ein Verfahren zum Recyclieren von Gummiabfällen, bei dem zerkleinerte Partikel in Gegenwart von 16 - 80 Gew-% Additiven bei 100 - 200°C in einem Rührreaktor umgesetzt werden, wobei als Endprodukt ein gummiähnliches Material entsteht. Dieser Prozess bewirkt keine Zersetzung des Ausgangsmaterials sondern eine Rückführung in wieder verwendbares gummiartiges Material. Dieses Dokument offenbart ferner eine Anlage zur Durchführung dieses Prozesses, wobei der Reaktor als Rührkessel ausgestaltet ist.
    • Darstellung der Erfindung
  • Die bekannten Recyclingmethoden für kohlenwasserstoff-haltige Materialien, insbesondere gummibasierten Materialien zeigen verschiedene Nachteile, so sind die Anlagen aufwändig bzw. ineffizient, und / oder die entstehenden Produkte /Produktgemische von nachteiliger Zusammensetzung.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Recyclieren von kohlenwasserstoff-haltigen Materialien, insbesondere gummibasierten Materialien, und dafür geeignete Anlagen zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäss Anspruch 1 gelöst. Weitere Aspekte der Erfindung sind in den unabhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben, vorteilhafte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.
  • Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden im Detail beschrieben. Im Rahmen dieser Erfindung können die verschiedenen Ausführungsformen, Bevorzugungen und Bereiche dabei beliebig miteinander kombiniert werden. Ferner können, je nach Ausgestaltung, einzelne Definitionen, Ausführungsformen oder Bereiche entfallen.
  • Sofern sich aus dem Zusammenhang nichts anderes ergibt, sollen die folgenden Definitionen gelten:
    • Der Begriff "kohlenwasserstoff-haltige Materialien" bezeichnet natürliche und synthetische Polymere Materialien im weitesten Sinne. Insbesondere synthetische Polymere, einschliesslich Co-Polymere, Blends und Composites. Beispielhaft seine Polymerisate und Polykondensate genannt. Bevorzugt sind Materialien enthaltend oder bestehend aus Polyester (wie PET), Polyolefine (wie PE, PP), Polystyrol, Polyurethan. Gummibasierte Materialien wie nachfolgend beschrieben bilden eine weitere bevorzugte Gruppe von kohlenwasserstoff-haltigen Materialien.
    • Der Begriff "gummibasierten Materialien" bezeichnet polymere Materialien mit weichelastischen (gummiartigen) Eigenschaften. Insbesondere betrifft er Materialien, welche natürlichen, naturidentischen oder synthetischen Kautschuk enthalten ("kautschukhaltige Materialien"). Beispielhaft seien kautschukhaltige Formstücke, insbesondere Fahrzeugreifen und zerkleinerte Fahrzeugreifen genannt ("Altreifen").
    • Der Begriff "fester Kohlenstoff" bezeichnet das bei der Reaktion entstehende feste Reaktionsprodukt, welches im Wesentlichen aus Kohlenstoff besteht. Die Zusammensetzung und Qualität hängt vom eingesetzten Ausgangsmaterial und den Reaktionsbedingungen ab. Typischerweise enthält der "feste Kohlenstoff" >90 Gew-%, bevorzugt >95 Gew-%, besonders bevorzugt >99 Gew-% Kohlenstoff. Der "feste Kohlenstoff" fällt feinteilig an, typischerweise in Reinheitsgraden und Partikelgrössen, die den Qualitätskriterien von Russ entsprechen.
    • Der Begriff "flüchtige Kohlenwasserstoffe" ist allgemein bekannt. Er bezeichnet insbesondere die bei der Reaktion gebildeten, verdampfbaren Kohlenwasserstoffe mit Siedepunkten <500°C (bei Normaldruck). Solche flüchtigen Kohlenwasserstoffe liegen typischerweise als Gemisch verschiedener Verbindungen vor und kann Verunreinigungen wie Wasser, Schwefel- und Stickstoffverbindungen enthalten.
    • Der Begriff "inerte Atmosphäre" bezeichnet eine Atmosphäre, die bei gegebenen Bedingungen nicht mit dem Ausgangsmaterial oder den gebildeten Produkten reagiert. Geeignet sind insbesondere sauerstoffarme oder sauerstofffreie Gase, wie Stickstoff, Kohlendioxid oder die bei der Reaktion gebildeten Gase.
  • In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung daher ein kontinuierliches Verfahren zur Pyrolyse von kohlenwasserstoff-haltigen Materialien unter Bildung von festem Kohlenstoff (insbesondere Russ) und flüchtigen Kohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass a) die kohlenwasserstoff-haltige Materialien unter inerter Atmosphäre, bei Normal- oder Unterdruck in einem Rohrreaktor welcher Mittel zur Förderung und Mischung enthält, einer Zeit- und Temperaturgestuften Behandlung unterworfen werden; b) die im Schritt a) gebildeten flüchtigen Kohlenwasserstoffe an einer oder mehreren Stellen entlang der Längsachse des besagten Rohrreaktors entnommen werden; c) der im Schritt a) gebildete feste Kohlenstoff nach Abkühlung am Ende des besagten Rohrreaktors entnommen wird.
  • Ohne sich an eine Theorie gebunden zu fühlen, wird davon ausgegangen, dass beim erfindungsgemässen Verfahren die Umsetzung des Ausgangsmaterials in den Schritten Schwelung - Veredelung - Nachbehandlung erfolgt. Während der Schwelung werden im wesentlichen ggf. vorliegende Disulfid-Brücken im Ausgangsmaterial gebrochen sowie leicht flüchtige Komponenten ausgetrieben. Während der Veredelung werden höher siedende Kohlenwasserstoffe entfernt und die Bildung des festen Kohlenstoffs setzt ein. Während der Veredelung wird die Struktur des gebildeten festen Kohlenstoffs verbessert und dieser auf eine lagerfähige Temperatur abgekühlt.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren ist kontinuierlich ausgelegt, d.h. Ausgangsmaterial wird dem Rohrreaktor an einem Ende ständig zugeführt und Produkte (fester Kohlenstoff und flüchtige Kohlenwasserstoffe) werden dem Rohreaktor kontinuierlich entnommen. Vorteilhaft wird das Ausgangsmaterial zerkleinert zugeführt.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren wird Zeitgestuft durchgeführt, d.h. die Verweilzeit der Materialien in den Verschiedenen Schritten vorbestimmt und an die jeweilige Situation angepasst ist. Die Verweilzeit kann durch die Ausgestaltung des Rohrreaktors, wie dessen Dimenisionierung oder die Gestaltung einer Förderschnecke festgelegt bzw. Variiert werden.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren ist besonders geeignet zum Recyclieren von gummibasierten Materialien, insbesondere gummibasierten, vulkanisierten Materialien bspw. Altreifen. Das erfindungsgemässe Verfahren ist ferner besonders geeignet zum Recyclieren kohlenwasserstoff-haltiger Materialien, wie PS-Formstücken.
  • Als vorteilhaft beim erfindungsgemässen Verfahren ist der entstehende Produktmix aus flüchtigen Kohlenwasserstoffen und festem Kohlenstoff anzusehen. Ferner ist als vorteilhaft zu werten, dass das erfindungsgemässe Verfahren in Bezug auf weitere Komponenten sehr flexibel ist. So ist das verfahren mit und ohne den Zusatz von Katalysatoren sowie mit und ohne den Zusatz von anderen Hilfsstoffen durchführbar.
  • Die Verweilzeit im Rohrreaktor kann in einem breiten Bereich variiert werden und kann im Prinzip in einfachen Reihenversuchen bestimmt werden. Als vorteilhaft haben sich Verweilzeiten von 0.5 - 24 Stunden, bevorzugt von 4 - 10 Stunden erwiesen. Die Verweilzeiten können durch das Mittel zur Förderung und die Dimensionierung des Reaktors eingestellt werden.
  • Die Reaktionstemperaturen im Reaktor können in einem breiten Bereich variiert werden. Die Beheizung des Reaktors erfolgt z.B. allotherm, bevorzugt mittels eines umlaufenden Trägeröls. Die realisierten Temperaturen liegen im Bereich zwischen 20°C (Raumtemperatur) und ca. 1100°C (bevorzugt: 20 - 500°C). Die Umsetzung im Reaktor erfolgt "temperaturgestuft", d.h. die Temperatur wird entlang der Reaktorlängsachse variiert. Die Temperaturen werden dabei so gewählt, dass die Schritte "Schwelung", "Veredelung" und "Nachbehandlung" in aufeinander folgenden Zonen des Rohrreaktors ablaufen. Dabei wird die Temperatur so gewählt, dass die Veredelung bei höheren Temperaturen und die Nachbehandlung bei tieferen Temperaturen als die Schwelung erfolgt. Die folgenden Temperaturbereiche haben sich als vorteilhaft erwiesen: Für die Schwelung bis 500°C (bevorzugt: 350°C); für die Veredelung bis 1100°C (bevorzugt: 450°C). Die Nachbehandlung wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung so geführt, dass das feste Reaktionsprodukt bei maximal 100°C den Reaktor verlässt. Geeignete Reaktionstemperaturen hängen naturgemäss mit dem (Unter)druck der Anlage zusammen, wobei ein geringerer Druck in der Anlage auch niedrigere Reaktionstemperaturen ermöglicht. Innerhalb der einzelnen Reaktionszonen (Schwelung, Veredelung, Nachbehandlung) kann ebenfalls ein Temperaturprofil aufgeprägt werden, bspw. schwankend zwischen 80 und 300°C bei der Schwelung und kontinuierlich sinkend von 400°C auf 80°C in der Nachbehandlung.
  • Der Reaktionsdruck im Reaktor kann in einem weiteren Bereich variiert werden. Als geeigneter Reaktionsdruck hat sich der Bereich von -100 - +800 mbar, insbesondere 400 - 600 mbar erwiesen. Der Reaktionsdruck kann durch Vakuumpumpen erzeugt werden, welche mit den Stellen zur Entnahme der flüssigen Kohlenwasserstoffe kommunizieren.
  • In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Anlage zur Pyrolyse von gummibasierten Materialien, umfassend einen oder mehrere Rohrreaktoren wobei diese Rohrreaktoren ausgestattet sind i) mit Mitteln zur Zufuhr von zerkleinerten gummibasierten Materialien; ii) mit Mitteln zur Förderung und Mischung besagter gummibasierter Materialien durch den Rohrreaktor; iii) mit Mitteln zur Entnahme gebildeter gasförmiger Kohlenwasserstoffe angeordnet entlang der Längsachse des Rohrreaktors; iv) mit Mitteln zur Entnahme gebildeter fester Kohlenstoffe; v) mit Mitteln zur indirekten temperäturgestuften Beheizung und wobei besagte Rohrreaktoren so ausgelegt sind, dass sie unter inerter Atmosphäre, bei Normal- oder Unterdruck betrieben werden können.
  • Geeignete Reaktoren sind an sich bekannt, bspw. Drehrohröfen oder Schneckenreaktoren. Geeignet sind insbesondere Schneckenreaktoren. Solche Reaktoren können Leitbleche aufweisen, welche eine Förderung und Mischung bewirken. Im Fall von Schneckenreaktoren erfolgt die Mischung und Förderung ausschliesslich oder zusätzlich durch die zentrale Förderschnecke. Die Steigung der Schnecke kann über die gesamte Länge konstant sein oder variieren, um so die Verweilzeit anzupassen. Die Zufuhr des Ausgangsmaterials und die Entnahme des festen Kohlenstoffes kann durch gängige Vorrichtungen, wie Zyklo- und anderen Anlagen erfolgen. Die Entnahme der flüchtigen Kohlenwasserstoffe kann ebenfalls durch gängige Vorrichtungen, bspw. über Ventile, welche mit Kondensatoren und Vakuumpumpen kommunizieren, erfolgen. Geeignete Vorrichtungen und Anlagenteile sind im Stand der Technik bekannt und können vom Fachmann ausgewählt und ausgelegt werden. Vorrichtungen zur indirekten temperaturgestuften Beheizung von Rohrreaktoren sind allgemein bekannt. Möglich ist bspw. eine Gas und elektrische Beheizung. Als vorteilhaft hat sich die indirekte Beheizung mittels einer Trägerflüssigkeit erwiesen, wobei der Reaktor doppelwandig ausgeführt wird. Eine Beheizung kann so ausgelegt werden, dass sie segmentweise angesteuert wird um einen optimalen Verfahrensablauf sicher zu stellen. Eine indirekte Beheizung ist der direkten Beheizung vorzuziehen.
  • In einer vorteilhaften-Ausführungsform der erfindungsgemässen Pyrolyseanlage ist der Rohrreaktor waagerecht oder nahezu waagerecht (d.h. +/-10°) angeordnet. Eine solche Anordnung hat gegenüber einer senkrechten Anordnung den Vorteil, dass ein kontrollierter homogenisierter Ablauf erreicht wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemässen Pyrolyseanlage ist der Rohrreaktor unterteilt in drei oder mehrere miteinander verbundenen Teilreaktoren. Bevorzugt erfolgt die Unterteilung in drei Teilreaktoren. In dieser Ausführungsform wird im ersten Teilreaktor die Schwelung, im zweiten Teilreaktor die Veredelung und im dritten Teilreaktor die Nachbehandlung durchgeführt. In dieser Ausführungsform sind nur im ersten und zweiten Teilreaktor Mittel zur Entnahme flüchtiger Kohlenwasserstoffe vorgesehen. Ferner enthält nur der erste Teilreaktor Mittel zur Zufuhr von zerkleinerten gummibasierten Materialien und nur der dritte Teilreaktor Mittel zur Entnahme gebildeter fester Kohlenstoffe.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemässen Pyrolyseanlage ist der Rohrreaktor unterteilt in drei oder mehr miteinander verbundenen Teilreaktoren (Phasen), wobei diese Teilreaktoren untereinander angeordnet sind, derart, dass die Zufuhr am oben gelegenen Teilreaktor und die Entnahme am unten gelegenen Teilreaktor erfolgt.
  • Der erfindungsgemässen Pyrolyseanlage sind weitere Nebenanlagen zugeordnet um das hier beschriebene Verfahren durchzuführen. Dabei sind insbesondere zu nennen: Vorrichtungen zur Erzeugung des Gewünschten Reaktionsdruckes (Über-, Unter-, Normal-druck); Vorrichtungen zur Isolierung und Trennung der erzeugten flüssigen Kohlenwasserstoffe; Vorratsbehälter für das Ausgangsmaterial; Vorratsbehälter für den erzeugten festen Kohlenstoff. Diese einzelnen Vorrichtungen sind an sich bekannt und können vom Fachmann ausgelegt und angepasst werden.
  • Weiterhin können in der Pyrolyseanlage Vorrichtungen zur Rückgewinnung von Energie (z.B. Wärmetauscher) vorgesehen werden. Die Energie zum Beheizen der Anlage kann aus dem gewonnenen flüchtigen Kohlenwasserstoffen bezogen werden.
  • Die einzelnen im Zusammenhang mit der erfindungsgemässen Pyrolyseanlage beschriebenen Anlagenteile (Reaktor, Nebenanlagen, ...) können jeweils einfach oder mehrfach ausgeführt sein, um so die die Betriebssicherheit und/oder Flexibilität zu erhöhen. Beispielsweise ist ein paralleler Betrieb mehrerer Reaktoren möglich. Ebenso können die genannten Teilreaktoren nochmals in einzelne Phasen unterteilt werden. Solche Variationen sind von der vorliegenden Erfindung mit umfasst.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figur 1. Dabei zeigen:
    1 Pyrolyseanlage für gummibasierte Materialien
    2 Schneckenreaktor aus drei Teilreaktoren Schwelung 21, Veredelung 22 und Nachbehandlung 23
    24 Mittel zur Entnahme flüchtiger Kohlenwasserstoffe und Anschluss für Vakuum
    25 Mittel zur Zufuhr von zerkleinerten gummibasierten Materialien
    26 Schnecke zur Förderung und Mischung
    27 Mitteln zur Entnahme gebildeter fester Kohlenstoffe
    28 Doppelwandige Ausführung zur indirekten Beheizung
    3 Anlage zur Zufuhr von gummibasierten Materialien
    31 Vorratsbehälter
    32 Förderband
    33 Zwischenbehälter
    4 Anlage zur Lagerung und Abgabe des gebildeten Russes
    41 Vorratsbehälter
    42 Förderschnecke
    43 Förderschnecke
  • Eine entsprechende Anlage für die Verarbeitung von kohlenwasserstoff-haltigen Materialien gleicht dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau, wobei (3) und (25) entsprechend modifiziert werden.
    • Wege zur Ausführung der Erfindung
  • In einer Anlage gemäss Fig. 1 werden in in einer beispielhaften Ausführungsform zwei identisch dimensionierten Rohrreaktoren jeweils 10 t zerkleinerte Altreifen pro Tag kontinuierlich umgesetzt. Dabei werden typischerweise erhalten: 7 t Russ; 10 t flüchtige Kohlenwasserstoffe (1 t Gas, 9 t flüssige Kohlenwasserstoffe); 3 t Abfallstahl. Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und in auch anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims (9)

  1. Kontinuierliches Verfahren zur Pyrolyse von kohlenwasserstoff-haltigen Materialien unter Bildung von festem Kohlenstoff und flüssigen Kohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass
    a) die kohlenwasserstoff-haltigen Materialien unter inerter Atmosphäre, bei Normal- oder Unterdruck in einem Rohrreaktor welcher Mittel zur Förderung und Mischung enthält, einer zeit- und temperaturgestuften Behandlung unterworfen werden;
    b) die im Schritt a) gebildeten flüchtigen Kohlenwasserstoffe an einer oder mehreren Stellen entlang der Längsachse des besagten Rohrreaktors entnommen werden;
    c) der im Schritt a) gebildete feste Kohlenstoff, ggf. nach Abkühlung, am Ende des besagten Rohrreaktors entnommen wird.
  2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Pyrolyse in räumlich getrennten Bereichen in den Schritten Schwelung, Veredelung und Nachbehandlung erfolgt.
  3. Verfahren gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die temperaturgestufte Behandlung so durchgeführt wird, dass die Veredelung bei höheren Temperaturen und die Nachbehandlung bei tieferen Temperaturen als die Schwelung erfolgen.
  4. Verfahren gemäss einem der vorgängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass besagte kohlenwasserstoff-haltige Materialien gummibasierte Materialien sind.
  5. Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass besagte gummibasierte Materialien ausgewählt sind aus der Gruppe der kautschukhaltigen Materialien, insbesondere Altreifen.
  6. Anlage zur Pyrolyse von kohlenwasserstoff-haltigen Materialien, umfassend einen oder mehrere Rohrreaktoren welche ausgestattet sind
    i) mit Mitteln zur Zufuhr von kohlenwasserstoff-haltigen Materialien;
    ii) mit Mitteln zur Förderung und Mischung besagter kohlenwasserstoff-haltiger Materialien durch den Rohrreaktor;
    iii)mit Mitteln zur Entnahme gebildeter flüchtiger Kohlenwasserstoffe angeordnet entlang der Längsachse des Rohrreaktors;
    iv) mit Mitteln zur Entnahme gebildeter fester Kohlenstoffe;
    v) mit Mitteln zur indirekten Zeit- und temperaturgestuften Beheizung
    und wobei besagte Rohrreaktoren so ausgelegt sind, dass sie unter inerter Atmosphäre, bei Normal- oder Unterdruck betrieben werden können.
  7. Anlage gemäss Anspruch 6, wobei besagter Rohrreaktor ein Schneckenreaktor ist.
  8. Anlage gemäss Anspruch 6 oder 7, wobei besagter Rohrreaktor waagerecht oder im Wesentlichen waagerecht angeordnet ist.
  9. Anlage gemäss einem der Ansprüche 6 - 8, wobei besagter Rohrreaktor aus drei miteinander verbundenen Teilreaktoren besteht, wobei der erste Teilreaktor an den Reaktionsschritt der Schwelung, der zweiten Teilreaktor an den Reaktionsschritt der Veredelung und der dritten Teilreaktor an den Reaktionsschritt der Nachbehandlung angepasst ist.
EP08019151A 2008-10-31 2008-10-31 Verfahren und Vorrichtung zum Recycling von kohlenwasserstoff-haltigen Materialien Withdrawn EP2184334A1 (de)

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