JPH07502568A - スクラップを連続溶融する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 スクラップを連続溶融する方法 本発明は、スクラップ、特に、残留プラスチックを含むスクラップ梱包を連続溶 融する方法、それもスクラップか溶融反応炉に装入され、溶融熱が、湯出し近く に配置されたバーナにより下から直接加熱することて得られる形式の方法に関ブ の溶融に立て型炉か用いられ、装入材料柱か下からバーナで加熱される。立てＶ 炉内で直接加熱のために行なわれる燃料・酸素燃焼は、その場合、装入材料に大 きな石炭片を添加し、酸化溶融域の下方に還元域を設けることによって行われる 。特に、有機物質を含む種類のスクラソプ、たとえば自動車の廃棄時に生しるス クラップ、もしくは、たとえば自動車を圧縮したスクラップ梱包等の装入物の場 合は、通例、比較的高い割合のプラスチックか含まれている。その結果、廃ガス には比較的高い割合の有害物質か含まれることになる。

特に前記の類の装入物の場合には、溶融反応炉をバーナて加熱することにより、 有機、無機の存害物質を含んだ可なりの量のガスか発生する。このため、多量の ガスを処理可能な、高価なガス浄化装置が必要となる。

本発明の課題は、冒頭に述へた種類の方法を改善して、プラスチックを含むスク ラソプ、特に自動車の廃棄時に発生する類のスクラップ梱包をも溶融できるもの にし、しかも、そのために過大なガス浄化装置を必要としないようにすることに ある。同時に、本発明は、次のことをも課題とする。すなわち、装入物に含まれ ている熱分解物質を有効に再利用して、設備のエネルギー面及び設備技術面の出 費を相応に最低限に抑えることである。この課題を解決するため、本発明の方法 によれば、次のようにすることか提案される。すなわち、溶融反応炉内での処理 か還元的に行なわれるようにし、プロセスガスの一部を、知覚可能な熱を完全利 用し、浄化した後、燃焼用ガスとして溶融反応炉内へ戻し、残余のガスは、放る ことにより、知覚可能な熱のほかに、高い割合の、化学結合された熱をも併存し ているプロセスガスを利用ずることがてきる。更に、溶融反応炉内での還元処理 により、プロセスガスを燃焼用ガスとして利用することもできる。この燃焼用ガ スは、溶融反応炉の稼動開始時に用いられる燃焼用ガスの補充として引続き利用 できる。装入物の選択と処理を適切に行なえば、工程の自家発熱（ａｕｔｏｔｈ ｅｒｍ）処理かＣ町能になる。この場合、還元処理によって、そのような完全な 自家発熱工程管理を可能にするには、本発明の有利な別の構成に合致することだ か、溶融反応炉への装入物として化学結合されたエネルギー含有量か７０．６ｋ Ｗｈ−ｔ−’の値を存する種類のスクラップを用いる。

エネルギー・バランスを更に改善するには、プロセスガスの知覚可能な熱を溶融 反に；炉に戻される燃焼用ガスの予熱に用いる。戻される燃焼用ガスをそのよう に予熱することによって、価値の低い燃焼用ガスも、溶融反応炉内部の所望処理 パラメータを維持するのに役立てることかできる。

それによって、エネルギー費用か低減されると同時に、設備技術面の出費も著し く低減される。放出されるプロセスガスは、そのうちの２０体積％余か、浄化後 、特にＨ（ｌ洗浄及びＳＯ２　／Ｈ２　Ｓ分離の後に、予熱済みの燃焼用ガスと して溶融反応炉に戻され、残余のガスは放出ガスとして排出される。

プロセスガスの残余部分は放出ガスとして排出される。このような循環的な作業 形式によって、プロセスガス浄化用の装置を著しく低減でき、しかも溶融反応炉 からのプロセスガスのＣＯ含有量を低化学当量の（つまり、化学当量を下回る） ０２ガスの供給により３０〜４０体積％に、好ましくは約３６体積％に調節でき る。３０〜４０体積％のＣＯ含有量てのこのような処理により、戻されるプロセ スガスないしは燃焼用ガスは自家発熱式の工程のために利用できる。この工程は １．５〜２ｋＷｈ　−ｍ−３ｎの発熱量か特徴である。

したかって、本発明による方法は、次のように実施されるのか好ましい。すなわ ち、プロセスガスのうちの、戻される部分を上回る放出ガスか、吸着浄化後、１ ．５〜２ｋＷｈ−ｍ−’ｎの発熱量て俳出されるようにするのである。この発熱 量によって、溶融反応炉へ問題なく戻すことかでき、それによって付加的な一次 エネルギー担体にかかる費用を最低限に抑えることができる。

より高い値の放出ガスを得るためには、あるいは又、装入物のもつ化学結合され たエネルギー含有量か僅かすぎる場合にも、自家発熱作業形式を可能にするため には、本発明を次のように実施するのか好ましい。すなわち、プロセスガス、特 に放出ガスの発熱量をコークス床反応炉上方で３．０〜３．５ｋＷｈ　−ｍ−” ｎ、特に３．３ｋＷｈ−ｍ−３ｎの値に調節するのである。

プロセスガスの特に好ましい浄化は次のようにすることで達せられる。すなわら 、プロセスガスをコークスと石灰とによる混合床吸着器上方へ導き、硫黄を吸着 した吸着剤を溶融反応炉へ戻すのである。こうすることにより、システム内へ持 込まれた硫黄はスラグ路を介して排出できる。この結果、特に、たとえば塩化物 や弗化物を含有する石膏等の余計な付加的副産物の、望ましくない産生を防止す ることかできる。

プロセスガスの簡単かつ有効な浄化は、更に、次のようにして行なうことかでき る。すなわち、プロセスガスを粗分離器、特に高温ガスサイクロンにかけてから 熱反応炉に送り、次いで、循環回帰される燃焼ガスの加熱用熱交換器に送るよう にするのである。そのさい、プロセスガスは、物理的、化学的な浄化前に、それ も回帰させる燃料ガスの予熱後に、加工蒸気発生に利用することかできる。この ような処理管理によって、溶融反応炉の頭部から引出された生成ガスないしプロ セスガスを、粗除しん後、熱反応炉内で十分に長い所望反応時間にわたり処理し 、所望の化学変換と、とりわけに平衡状態を生じさせることがてきる。その後、 引続いて熱交換器を介して、知覚可能な熱を回帰させる燃焼用ガスの予熱に完全 利用することかできる。

処理工程で生じるちりは、後置されているガス浄化段で従来の形式で電気式フィ ルタにより除去される。次いて、塩化水素及び弗化水素を洗浄し、後置されたＨ 、Ｓ及びＳＯ２吸着器を通過後、ハロゲン水素をほとんど除去された燃焼用ガス が、溶融エネルギー担体として戻すために、ないしは放出ガスとして利用するた めに用意される。

溶融反応炉の湯出し近くに配置されているバーナの少なくとも一部が、浄化済み のプロセスガスにより燃焼せしめられる。その場合、バーナには、浄化済み燃焼 用ガスの２０〜３０体積％を供給するのか好ましい。循環案内されるプロセスガ スは、好ましくはバーナに入る前にプロセスガスによる逆流加熱によって５００ 〜７００°Ｃの温度に、好ましくは約６００°Ｃに予熱される。溶融に要する熱 量の調達費用は、それによって著しく低減され、以後の、すなわち始動後の、外 部からの燃焼用ガス、たとえば天然のガスの供給は不要となる。

本発明を、以下で、本発明の方法の実施に適した装置の実施例を示した図面につ いて説明する。　７ 図示の溶融反応炉ｌには、金属スクラップに装入物２のほかに、たとえば、残留 ブラチックを含んでいるスクラップや、コークス３及び石炭４を装入できる。

溶融反応炉ｌからは、下方区域からスラグ５と液状金属６とか取出される。この 金属溶融物を約３％の炭素含有量に増炭するには、約６０ｋｇ−ｔ−’　（液状 金属を基準にして）のコークスの添加か必要である。但し、このコークス添加量 は、金属装入物に応じて可変である。

溶融反応炉１内の溶融熱は、下方区域で下からバーナ７により直接加熱するこ燃 焼用ガスは導管８を介して、酸素供給部ＩＯからの酸素と一緒に供給される。

この場合、酸素（純度９０％て計算）の供給は、約１００°Ｃの温度で行なう。

始動段階、又は回帰燃焼用ガスの発熱量が自家発熱作業に不十分な場合には、バ ーナに追加の燃焼用ガス、たとえば天然ガスを供給する。これは符号１１て略画 されている。

溶融反応炉ｌの頭部からは、プロセスガスか導管１２を介して取出され、粗分離 器、特に高温ガスサイクロン１３へ送られる。ここで最初の除しんが行なわれる 。除去されたちりは導管１４を介して溶融反応炉へ戻される。

プロセスガスは、高温ガスサイクロン１３から熱反応炉１５に入り、ここから約 １０００℃の温度で多段熱交換器１６へ送られる。ここでは第１段１７の逆流熱 交換器内で、導管８を介してバーナ７へ送られる浄化済み回帰燃焼用ガスか約９ ０゛Ｃの温度から約６００°Ｃに予熱される。事実」二浄化されなかったプロセ スガスは、この場合、約１０００°Ｃから約９００°Ｃに引下げられる。後置さ れている廃熱かま１８内では、プロセスガスの知覚可能な熱の大部分かプロセス 蒸気の発生に利用される。符号１９により、それか示されている。これにより、 プロセスガスの温度は約３００°Ｃに引下げられる。更に、たとえばサーモオイ ル熱交換器として構成された回路２０ては、プロセスガスか更に冷却される。冷 却されたプロセスガスは、次に電気式フィルタ２１に送られ、再び除しんさ第１ る。次に、プロセスガスは、ＨＣＩ洗浄器２３に入り、塩化水素及び弗化水素を 約９５％除去される。ＨＣＩ洗浄器から出るす［水の浄化のため、排水浄化設備 ２４には３０〜５０％の苛性ソーダ溶液２５か添加される。そのさい、この浄化 設備からＮａＣ］の粒状物２６と濾滓か除去される。

引続き、ＨＣＩ洗浄器２３のところでは、プロセスガスは、熱交換器２０を介し て約９０°Ｃに予熱され、引続き、ファン２８内て圧縮されてから移床吸着器２ ９へ送られる。この移床吸着器２９内ては、特にＨ２Ｓ、ＳＯ２、重金属の分離 、更にはＨＣＩ及びＨＦ残留分の分離か行なわれる。移床吸着器２９から取出さ れた硫黄を吸着した吸着剤３０は、石灰とコークスから成るものだが、導管３１ を介して溶融反応炉１へ戻される。移床ないし混合床の吸着器２９に装入される 物質、すなわちコークスと石灰は符号３２と３３で示されている。硫黄を吸着し た吸着剤３０を反応炉１へ戻すことにより、硫黄は主としてスラグに結合される 。

このため、ガス浄化過程で、たとえはＲＥＡ石膏なとの硫黄含有の廃棄物や副産 物は生じない。

吸着器２９から取出された浄化済みプロセスガスの一部、たとえば２０体積％の 量は、別のファン３４内で再圧縮され、既述のように、逆流熱交換器１７内て約 ６００°Ｃに予熱され、予熱後、バーナ７を介して再び反応炉Ｉへ供給される。

反応炉１へ戻されない浄化済みプロセスガス部分は、放出ガス３５として排出さ れる。

この過程は、一定のならし段階ないし始動段階を除き、全体として大部分か自家 発熱式に行なわれる。すなわち、浄化済み還元ガスないしプロセスガスの一部を 戻すことによって、燃焼用ガスの追加使用する必要かない。したかって、溶融反 応炉Ｉ内での金属の溶融に要するエネルギーは、一部が、金属の装入物ないしス クラップに含有される有機物から得られ、他は、炭素焙焼反応により増炭に利用 されなかったコークスから得ることかできる。産生される放出ガスの発熱量は、 とりわけ、装入スクラップの有機物含有量ないしプラスチック含有量に左右され る。装入スクラップか主として、約２０％の有機物を含む自動車のスクラップ梱 包から成る場合、既述の作業過程から発生するプロセスガスないし放出ガスの発 熱量は約２．０ｋＷｈ−ｍ””ｎの値である。放出ガスの発熱量を高めるには、 詳説しなかったコークス床反応炉を用いることかできる。

溶融反応炉内での処理は還元的に、つまり低化学当量的に行ない、反応炉ｌから の放出時に放出ガスのＣＯ含有量か約３０〜４０体積％、好ましくは約３６体積 ％となるようにする。

全体として、プロセスガスの知覚可能な熱、化学結合された熱のいずれもが、完 全利用される。その場合、化学結合された熱の利用は、戻された廃ガスにより溶 融過程で行なわれる。その場合、熱利用は、同時にバーナ７に酸素を供給して回 帰ガスの燃焼によって行なわれる。

フロントページの続き （７２）発明者　パーシュトルド、ゲルハルトオーストリア国エイ　−１０５０ ウィーン、ジーベンブルンネンガツセ　１３１５（７２）発明者　ザイルレーナ ー、レオオーストリア国エイ　−４０４０リンツ。

グラサーシュトラーセ　２ （７２）発明者　コーラ−、バーバートドイツ連邦共和国　ディー−７０１４コ ーンヴエストハイム、ドロツセルヴエク（７２）発明者　エバーレ、アーヴエツ ドドイツ連邦共和国ディー　−７４１０ロイトリンゲン、ヴアッカースブルンネ ンシュトラーセ　１６

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．スクラップ、特に、残留プラスチックを含むスクラップ梱包を連続溶融する 方法であって、スクラップを溶融反応炉（１）へ装入し、溶融熱が湯出し近くに 配置されたバーナにより下から直接加熱することによって得られる形式のものに おいて、溶融反応炉（１）内での工程が還元的に行なわれ、プロセスガスの一部 が知覚可能な熱を完全利用され、かつ浄化された後、燃焼用ガスとして溶融反応 炉（１）内へ戻され、残余部分は放出ガスとして排出されることを特徴とする、 スクラップを連続溶融する方法。
2. ２．請求項１記載の方法において、取出されたプロセスガスを浄化後、特にＨＣ Ｉ洗浄及びＳＯ２／Ｈ２Ｓ分離後、２０体積％以上を溶融反応炉へ戻し、残余部 分を放出ガスとして排出することを特徴とする方法。
3. ３．請求項１又は２記載の方法において、プロセスガスの知覚可能な熱を、溶融 反応炉（１）へ戻される燃焼用ガスの予熱に利用することを特徴とする方法。
4. ４．請求項１から３のいずれか１項に記載の方法において、溶融反応炉から出る プロセスガスのＣＯ含有量を低化学量のＯ２ガス供給により３０〜４０体積％、 特に３６体積％に調節することを特徴とする方法。
5. ５．請求項１から４のいずれか１項に記載の方法において、戻されるプロセスガ ス分量を上回る放出ガスを吸着浄化後に１．５〜２ｋＷｈ・ｍ３ｎの発熱量で排 出することを特徴とする方法。
6. ６．請求項１から５のいずれか１項に記載の方法において、プロセスガス、特に 放出ガスを、熱反応炉ないしコークス床反応炉（１５）上方で３．０〜３．５ｋ Ｗｈ・ｍ−３ｎ、特に３．３ｋＷｈ・ｍ−３ｎの値の発熱量に調節する方法。
7. ７．請求項１から６のいずれか１項に記載の方法において、溶融反応炉への装入 物（２）として、化学結合されたエネルギー含有量が＞０．６ｋＷｈ・ｔ−１の 値を有する種類のスクラップを用いることを特徴とする方法。
8. ８．請求項１から７のいずれか１項に記載の方法において、プロセスガスをコー クス（３２）及び石灰（３３）を用いて作業する混合床吸着器（２９）上方へ案 内し、硫黄を吸着した吸着物質を溶融反応炉（１）へ戻すことを特徴とする方法 。
9. ９．請求項１から８のいずれか１項に記載の方法において、プロセスガスを粗分 離器、特に高温ガスサイクロン（１３）を介して熱反応炉（１５）へ送り、次い で、循環的に戻される燃焼ガスを加熱する熱交換器（１６）へ送ることを特徴と する方法。
10. １０．請求項１から９のいずれか１項に記載の方法において、循環案内されるプ ロセスガスを、バーナ（７）へ入る前にプロセスガスによる逆流加熱によって５ ００〜７００℃、特に約６００℃に予熱することを特徴とする方法。