WO2003025094A1 - Verfahren zur reduzierung der organischen stoffe einer mineralischen abfallfraktion - Google Patents

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WO2003025094A1
WO2003025094A1 PCT/EP2002/009905 EP0209905W WO03025094A1 WO 2003025094 A1 WO2003025094 A1 WO 2003025094A1 EP 0209905 W EP0209905 W EP 0209905W WO 03025094 A1 WO03025094 A1 WO 03025094A1
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Hermann Hofmann
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Herhof Umwelttechnik Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for reducing the organic substances of a mineral waste fraction.
  • Mineral fractions that contain organic substances occur during waste treatment. In particular, this can involve organic buildup.
  • the organic substances are especially organic pollutants.
  • Such mineral fractions can arise during waste treatment. However, it is also possible that the waste consists exclusively of such a mineral waste fraction.
  • the organic substances or organic adhesions or organic pollutants can be reduced by a washing process. However, this is associated with considerable effort and high costs. In addition, the pollutant problem is not solved, but shifted to a waste water problem.
  • the object of the invention is to provide an improved method of the type specified at the outset. This object is achieved by the characterizing features of claim 1.
  • the mineral waste fraction is subjected to pyrolysis with a heat transfer medium from a combustion reactor.
  • the organic substances in the mineral waste fraction are completely or partially pyrolyzed. They are removed from the mineral substances.
  • the mineral waste fraction purified in this way can then be reused.
  • the mineral waste fraction is brought into direct contact with the heat transfer medium.
  • the mineral waste fraction is preferably mixed with the heat transfer medium.
  • the pyrolysis is preferably carried out in a screw or mixing screw or in a tube or rotary tube.
  • the process can be carried out in such a way that the coke residue formed in the pyrolysis is finely ground by the minerals of the mineral waste fraction. This can be achieved in particular by carrying out the pyrolysis in a screw or mixing screw or in a tube or rotary tube.
  • the heat transfer medium comes from the combustion reactor of a pyrolysis plant.
  • the pyrolysis plant preferably comprises a pyrolysis reactor and / or a cracking reactor and / or a pyrolysis-cracking reactor.
  • the pyrolysis plant can comprise a main pyrolysis reactor, which can be designed as a shaft reactor.
  • the heat transfer medium serves to carry out both the pyrolysis of the organic substances of the mineral waste fraction in the pyrolysis reactor and the pyrolysis in the main pyrolysis reactor.
  • the combustion reactor is preferably designed as a fluidized bed reactor.
  • the pyrolysis gases from the mineral waste fraction that is to say the pyrolysis gases which arise during the pyrolysis of the organic substances of the mineral waste fraction, are fed to the combustion reactor or fluidized bed reactor.
  • These pyrolysis gases can be burned in the combustion reactor or fluidized bed reactor. In this way they are used energetically.
  • the coke residue formed in the pyrolysis is mechanically separated. This is preferably done by dedusting, preferably in a wind screening process.
  • the separated coke residue can be fed to the combustion reactor or fluidized bed reactor. It can be burned there, so it can be used energetically. It is advantageous to inject the separated coke residue, preferably through a lance, into the fluidized bed of the combustion reactor or fluidized bed reactor.
  • the air initially serves as the pumping medium and then as combustion air.
  • the heat transfer medium preferably consists of the ashes of the combustion reactor.
  • the heat transfer medium for the pyrolysis of the mineral waste fraction (more precisely: the organic substances of the mineral waste fraction) consists of part of the heat transfer medium from the combustion reactor. This is particularly advantageous if the heat transfer medium comes from the combustion reactor of a pyrolysis plant and / or if the heat transfer medium consists of the ashes of the combustion reactor.
  • the pyrolysis plant preferably comprises a pyrolysis reactor and / or a cracking reactor and / or a pyrolysis-cracking reactor.
  • the heat transfer medium for the pyrolysis of the mineral waste fraction preferably consists of the excess ash of the combustion reactor.
  • the invention further relates to a method for waste treatment, in which the waste is treated biologically and / or mechanically, a mineral fraction containing organic substances being formed or separated from the waste.
  • the waste can be household waste or waste similar to household waste.
  • the waste contains organic components.
  • the biological and / or mechanical treatment of the waste can result in a single fraction containing organic substances.
  • the biological and / or mechanical treatment can also result in several fractions.
  • One or more of these fractions can be mineral fractions that contain organic substances.
  • the organic substances of the mineral fraction or mineral fractions are reduced by a method according to the invention.
  • the method according to the invention is particularly suitable if the waste is composted in a closed container with forced ventilation.
  • the waste is preferably household waste or household-like waste that contains organic components.
  • the waste is composted, i.e. treated organically.
  • mechanical treatment can take place, for example comminution, which can be carried out before and / or during and / or after composting, that is to say biological treatment. This process creates at least one mineral fraction that contains organic components.
  • the process according to the invention can be used to treat a mixture of substances which has been produced from household waste or waste similar to household waste by the following process: if necessary, the household waste or waste similar to household waste are first pretreated, in particular comminuted. They are then composted in one or more closed containers with forced ventilation, whereby the organic components are broken down. After a loading a certain time of, for example, seven days - after this time, the biologically more easily decomposable components are typically completely or largely degraded - the composting is brought to a standstill by drying. The material is dried to a residual moisture of at most 15%. It can then be treated if necessary. Such a material is marketed under the namedovstabilat ® .
  • At least one mineral fraction which contains organic substances can be separated off or otherwise formed.
  • An advantageous development of the invention is characterized in that the composted waste or the Stommet ® in a main pyrolysis reactor with a heat carrier medium consists of a combustion reactor is pyrolyzed.
  • the heat transfer medium is preferably wholly or partly formed by the ashes of the combustion reactor.
  • the pyrolysis coke formed in the main pyrolysis reactor can be burned in the combustion reactor with the supply of air.
  • the combustion reactor is preferably designed as a fluidized bed reactor.
  • the raw gas generated in the main pyrolysis reactor can be cleaned in a cracking reactor.
  • the heat transfer medium for the pyrolysis of the organic substances of the mineral waste fraction comprises or consists of the hot excess ash of the combustion reactor.
  • the process can be carried out particularly cheaply in terms of energy.
  • the plant comprises a main pyrolysis reactor 1, which is designed as a shaft reactor, a cracking reactor 41 and a combustion reactor 2, which is designed as a fluidized bed reactor.
  • the main pyrolysis reactor (shaft reactor) 1 and the crack reactor 41 are designed as one component, namely as a pyrolysis-crack reactor 30 '.
  • the dry stabilate ® 4 introduced into the main pyrolysis reactor 1 is mixed there with the hot ash 5 from the combustion reactor 2.
  • the dry stabilizer heats up and degasses (pyrolyzes).
  • a gas (raw gas) is produced which enters the cracking reactor 41, as well as a solid 10, namely pyrolysis coke and ash.
  • the solid 10 leaves the main pyrolysis reactor at its lower end and is fed to the combustion reactor 2.
  • There the pyrolysis coke is burned with the supply of air 11.
  • the resulting exhaust gas 12 from the fluidized bed of the combustion reactor 2 designed as a fluidized bed reactor is withdrawn from the combustion reactor 2 and then cleaned (not shown in the drawing).
  • the hot ash 5 is fed to the cracking reactor 41.
  • An external catalyst 40 can also be fed to the cracking reactor 41.
  • the addition of the catalyst 40 in the upper region of the cracking reactor 41 does not necessarily have to take place with the ash 5 from the combustion reactor 2.
  • the catalyst can also be added in other ways.
  • the catalyst can also consist of the ash itself.
  • the catalyst can be present in the cracking reactor 41. It can be a permanent catalyst like For example, metal oxide can be used. However, a lost catalyst such as coke or coal can also be used.
  • the catalyst can also be dispensed with. When using a permanent catalyst, a cycle results through the combustion reactor 2, the thermal cleaning of the catalyst taking place in the combustion of the combustion reactor 2.
  • the cracking reactor 41 is integrated into the main pyrolysis reactor so that it becomes the pyrolysis-cracking reactor 30 '.
  • Hot excess ash 42 having a temperature of, for example, 950 ° C. is discharged from the combustion reactor (fluidized bed reactor) 2 through a branch opening into a chute 41 ′.
  • the excess ash 42 arises from the ongoing combustion of dry stabilate in the combustion reactor 2.
  • the ashes of the combustion reactor 2 are circulated via the pyrolysis-crack reactor 30 '. Since dry cycle 4 is supplied to this circuit, however, excess ash 42 is formed, which is discharged through the chute 41 '.
  • the pyrolysis reactor 43 At the lower end of the chute 41 'is the entrance of a pyrolysis reactor 43 designed as a mixing screw.
  • the pyrolysis reactor 43 further comprises a feed chute 44 for a mineral waste fraction 45, which was formed during the manufacture of the dry stabilizer ® 4.
  • the mineral waste fraction 45 contains contaminated minerals, i.e. minerals that are provided with organic pollutants or to which organic pollutants adhere.
  • the temperature of the mineral waste fraction 45 can be 20 ° C., for example.
  • the pyrolysis reactor 43 designed as a mixing screw comprises a housing in which a screw 46 is rotatably and drivably mounted.
  • the worm shaft runs essentially horizontally.
  • the movement of the screw 46 mixes the hot excess ash 42 with the mineral waste fraction 45 and moves it towards the exit of the pyrolysis reactor 43 (to the right in the single figure). promotes.
  • the mineral waste fraction 45 or the organic substances of the mineral waste fraction are subjected to pyrolysis with the heat transfer medium consisting of the hot ash 42 of the combustion reactor 2.
  • the mineral waste fraction 45 is brought into direct contact with the heat transfer medium, namely the hot ash 42, namely mixed.
  • a coke residue is formed which is finely ground by the minerals of the mineral waste fraction 45 in the pyrolysis reactor 43 designed as a mixing screw.
  • the ash, the minerals from the mineral waste fraction and the coke residue obtained as coke dust are drawn off.
  • This mixture 47 is fed to a dedusting system 48, for example an air classifier.
  • the dedusting plant 48 the coke residue formed during the pyrolysis in the pyrolysis reactor 43 is mechanically separated with the supply of air 49.
  • the cleaned minerals 50 are withdrawn from the dedusting system 48. They can encompass ashes (roughly).
  • the coke residue separated off in the dedusting plant 48, which accumulates as coke dust, is fed to the combustion reactor (fluidized bed reactor) 2.
  • the coke dust 51 is preferably conveyed pneumatically, that is to say by means of an air stream which can also contain fine ash from the dedusting system 48.
  • the coke dust is injected through a lance 52 into the fluidized bed of the combustion reactor 2 designed as a fluidized bed reactor.
  • the conveying air serves first as a conveying medium for the coke dust and then as combustion air for the combustion reactor 2.
  • the pyrolysis gases 53 formed in the pyrolysis reactor 43 are passed in countercurrent to the solid (hot excess ash 42 and mineral waste fraction 45) into the combustion reactor 2 designed as a fluidized bed furnace, where they burn and contribute to the energy balance of the entire process.
  • the raw gas generated in the main pyrolysis reactor 1 is cleaned in the cracking reactor 41.
  • the mineral fraction 45 is mixed with the inert excess ash 42 from the fluidized bed of the combustion reactor 2.
  • the organic pollutants of the mineral waste fraction become volatile.
  • the pyrolysis gases 53 which are produced are passed in countercurrent to the solid matter in the combustion reactor 2 designed as a fluidized bed furnace, burn there and contribute to the energy balance of the main pyrolysis process.
  • the coke residue is finely ground in the mixing screw of the pyrolysis reactor 43 by the minerals 45.
  • the small coke residue remaining in the mineral mixture is mechanically separated in a further step, namely by dedusting with the aid of the dedusting system 48, which can be an air classifier.
  • the resulting carbon-containing dust 51 is also fed to the fluidized bed of the combustion reactor 2, namely pneumatically conveyed and injected into the fluidized bed of the combustion reactor 2 through a lance 52.
  • the conveying air serves first as a conveying medium and then as combustion air.
  • the combustion reactor which is designed as a fluidized bed furnace, has a flue gas cleaning system that complies with legal regulations, for example the 17th BlmSchV.
  • the process can be carried out in such a way that the heat required for the pyrolysis of the mineral fractions obtained when carrying out the dry stabilization process can be covered by the excess heat to be removed with the hot excess ash 42 of the main pyrolysis process, so that the removal of the pollutants of the mineral waste fraction can be done in a very inexpensive and compact reactor using this excess heat.
  • the pyrolysis gases produced in the pyrolysis reactor 43 are used in-process in the main pyrolysis process. Through this use, a synergy effect between the dry stabilization process and the main pyrolysis process is achieved, so that the cleaning of contaminated minerals from the mechanical-biological waste treatment of the dry stabilization process can be carried out without the use of external energy sources and without additional pyrolysis gas disposal. Furthermore, there are no dust removal residues and no waste water.
  • the cleaned minerals 50 can be used as building substitute.
  • the pyrolysis of the mineral waste fraction or its organic components is carried out by the heat transfer medium from a combustion reactor which is part of a main pyrolysis process.
  • the heat transfer medium could also come from a combustion reactor that is not part of a main pyrolysis plant, for example from a combustion reactor in which a fuel, for example dry stabilized material ® or a similar fuel, is burned and in which the heat produced is used, for example for electricity generation.

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Abstract

Ein Verfahren dient zur Reduzierung der organischen Stoffe einer mineralischen Abfallfraktion (45). Gemäss der Erfindung wird die mineralische Abfallfraktion (45) mit einem Wärmeträgermedium (42) aus einem Verbrennungsreaktor (2) einer Pyrolyse (43) unterworfen.

Description

Verfahren zur Reduzierung der organischen Stoffe einer mineralischen Abfallfraktion
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung der organischen Stoffe einer mineralischen Abfallfraktion.
Bei der Abfallbehandlung treten mineralische Fraktionen auf, die mit organischen Stoffen versehen sind. Dabei kann es sich insbesondere um organische Anhaftun- gen handeln. Die organischen Stoffe sind insbesondere organische Schadstoffe. Derartige mineralische Fraktionen können bei der Abfallbehandlung entstehen. Es ist allerdings auch möglich, daß der Abfall ausschließlich aus einer derartigen mineralischen Abfallfraktion besteht.
Oftmals ist es wünschenswert, mineralische Abfallfraktionen erneut verwerten zu können, beispielsweise als Bauersatzstoff. Die in der mineralischen Abfallfraktion enthaltenen organischen Stoffe sind dabei oftmals von Nachteil.
Die organischen Stoffe bzw. organischen Anhaftungen bzw. organischen Schadstoffe können durch ein Waschverfahren reduziert werden. Dies ist allerdings mit einem erheblichen Aufwand und hohen Kosten verbunden. Darüber hinaus wird das Schadstoffproblem nicht gelöst, sondern auf ein Abwasserproblem verlagert.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren der eingangs angegebenen Art anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die mineralische Abfallfraktion wird mit einem Wärmeträgermedium aus einem Verbrennungsreaktor einer Pyrolyse unterworfen. Dabei werden die organischen Stoffe der mineralischen Abfallfraktion ganz oder teilweise pyrolysiert. Sie werden dabei von den mineralischen Stoffen entfernt. Die derart gereinigte mineralische Abfallfraktion kann anschließend weiterverwertet werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Vorteilhaft ist es, wenn die mineralische Abfallfraktion mit dem Wärmeträgermedium in direkten Kontakt gebracht wird. Vorzugsweise wird die mineralische Abfallfraktion mit dem Wärmeträgermedium vermischt.
Die Pyrolyse wird vorzugsweise in einer Schnecke oder Mischschnecke oder in einem Rohr oder Drehrohr durchgeführt.
Das Verfahren kann derart geführt werden, daß der bei der Pyrolyse entstehende Koksrückstand durch die Mineralstoffe der mineralischen Abfallfraktion fein vermählen wird. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß die Pyrolyse in einer Schnecke oder Mischschnecke oder einem Rohr oder Drehrohr durchgeführt wird.
Vorteilhaft ist es, wenn das Wärmeträgermedium aus dem Verbrennungsreaktor einer Pyrolyseanlage stammt. Die Pyrolyseanlage umfaßt vorzugsweise einen Pyrolysereaktor und/oder einen Crackreaktor und/oder einen Pyrolyse-Crack-Reaktor. Die Pyrolyseanlage kann einen Haupt-Pyrolysereaktor umfassen, der als Schacht- reaktor ausgestaltet sein kann. Das Wärmeträgermedium dient in diesem Fall dazu, sowohl die Pyrolyse der organischen Stoffe der mineralischen Abfallfraktion in dem Pyrolysereaktor durchzuführen, als auch die Pyrolyse in dem Haupt- Pyrolysereaktor durchzuführen. Der Verbrennungsreaktor ist vorzugsweise als Wirbelschichtreaktor ausgestaltet.
Vorteilhaft ist es, wenn die Pyrolysegase aus der mineralischen Abfallfraktion, also die Pyrolysegase, die bei der Pyrolyse der organischen Stoffe der mineralischen Abfallfraktion entstehen, dem Verbrennungsreaktor bzw. Wirbelschichtreaktor zugeführt werden. Diese Pyrolysegase können in dem Verbrennungsreaktor bzw. Wirbelschichtreaktor verbrannt werden. Sie werden auf diese Weise energetisch genutzt.
Vorteilhaft ist es, wenn der bei der Pyrolyse entstehende Koksrückstand mechanisch abgetrennt wird. Dies erfolgt vorzugsweise durch eine Entstaubung, vorzugsweise in einem Windsichtverfahren. Der abgetrennte Koksrückstand kann dem Verbrennungsreaktor bzw. Wirbelschichtreaktor zugeführt werden. Er kann dort verbrannt werden, also energetisch verwendet werden. Vorteilhaft ist es, den abgetrennten Koksrückstand, vorzugsweise durch eine Lanze, in das Wirbelbett des Verbrennungsreaktors bzw. Wirbelschichtreaktors einzudüsen. Dabei dient die Luft zunächst als Fördermedium und danach als Verbrennungsluft.
Vorzugsweise besteht das Wärmeträgermedium aus der Asche des Verbrennungsreaktors.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermedium für die Pyrolyse der mineralischen Abfallfraktion (genauer: der organischen Stoffe der mineralischen Abfallfraktion) aus einem Teil des Wärmeträgermediums aus dem Verbrennungsreaktor besteht. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Wärmeträgermedium aus dem Verbrennungsreaktor einer Pyrolyseanlage stammt und/oder wenn das Wärmeträgermedium aus der Asche des Verbrennungsreaktors besteht. Die Pyrolyseanlage umfaßt vorzugsweise einen Pyrolysereaktor und/oder einen Crackreaktor und/oder einen Pyrolyse-Crack- Reaktor. Vorzugsweise besteht das Wärmeträgermedium für die Pyrolyse der mineralischen Abfallfraktion aus der Überschußasche des Verbrennungsreaktors. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Abfallbehandlung, bei dem der Abfall biologisch und/oder mechanisch behandelt wird, wobei aus dem Abfall eine mineralische Fraktion, die organische Stoffe enthält, entsteht oder abgetrennt wird. Bei dem Abfall kann es sich um Hausmüll oder hausmüllähnliche Abfälle handeln. Die Abfälle enthalten organische Bestandteile. Durch die biologische und/oder mechanische Behandlung des Abfalls kann eine einzige Fraktion, die organische Stoffe enthält, entstehen. Durch die biologische und/oder mechanische Behandlung können aber auch mehrere Fraktionen entstehen. Eine oder mehrere dieser Fraktionen können mineralische Fraktionen, die organische Stoffe enthalten, sein.
Gemäß der Erfindung werden die organischen Stoffe der mineralischen Fraktion bzw. der mineralischen Fraktionen durch ein erfindungsgemäßes Verfahren reduziert.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den weiteren Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere, wenn der Abfall in einem geschlossenen Behälter unter Zwangsbelüftung kompostiert wird. Bei dem Abfall handelt es sich vorzugsweise um Hausmüll oder hausmüllähnliche Abfälle, die organische Bestandteile enthalten. Der Abfall wird kompostiert, also biologisch behandelt. Stattdessen oder zusätzlich kann eine mechanische Behandlung stattfinden, beispielsweise eine Zerkleinerung, die vor und/oder während und/oder nach der Kompostierung, also biologischen Behandlung, durchgeführt werden kann. Im Rahmen dieses Verfahrens entsteht mindestens eine mineralische Fraktion, die organische Bestandteile enthält.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein Stoffgemisch behandelt werden, das aus Hausmüll oder hausmüllähnlichen Abfällen nach folgendem Verfahren hergestellt worden ist: Der Hausmüll bzw. die hausmüllähnlichen Abfälle werden erforderlichenfalls zunächst vorbehandelt, insbesondere zerkleinert. Anschließend werden sie in einem oder mehreren geschlossenen Behältern unter Zwangsbelüftung kompostiert, wobei die organischen Bestandteile abgebaut werden. Nach einer be- stimmten Zeit von beispielsweise sieben Tagen - nach dieser Zeit sind die biologisch leichter zersetzbaren Bestandteile typischerweise ganz oder zu einem wesentlichen Teil abgebaut - wird die Kompostierung durch Trocknung zum Stillstand gebracht. Das Material wird auf eine Restfeuchte von höchstens 15% getrocknet. Es kann dann erforderlichenfalls noch nachbehandelt werden. Ein derartiges Material wird unter dem Namen Trockenstabilat® in Verkehr gebracht.
Vor und/oder während und/oder nach der soeben erläuterten Abfallbehandlung kann mindestens eine mineralische Fraktion, die organische Stoffe enthält, abgetrennt werden oder anderweitig entstehen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der kompostierte Abfall bzw. das Trockenstabilat® in einem Haupt-Pyrolysereaktor mit einem Wärmeträgermedium aus einem Verbrennungsreaktor pyrolisiert wird. Vorzugsweise wird das Wärmeträgermedium ganz oder teilweise von der Asche des Verbrennungsreaktors gebildet. Der im Haupt-Pyrolysereaktor entstehende Pyrolysekoks kann in dem Verbrennungsreaktor unter Luftzufuhr verbrannt werden. Der Verbrennungsreaktor ist vorzugsweise als Wirbelschichtreaktor ausgebildet. Das in dem Haupt-Pyrolysereaktor erzeugte Rohgas kann in einem Crackreaktor gereinigt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn das Wärmeträgermedium für die Pyrolyse der organischen Stoffe der mineralischen Abfallfraktion die heiße Überschußasche des Verbrennungsreaktors umfaßt oder aus dieser besteht. In diesem Fall kann das Verfahren energetisch besonders günstig geführt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt die
einzige Figur eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Ansicht. Die Anlage umfaßt einen Haupt-Pyrolysereaktor 1 , der als Schachtreaktor ausgestaltet ist, einen Crack-Reaktor 41 und einen Verbrennungsreaktor 2, der als Wirbelschichtreaktor ausgestaltet ist. Der Haupt-Pyrolysereaktor (Schachtreaktor) 1 und der Crack-Reaktor 41 sind als ein Bauteil ausgeführt, nämlich als Pyrolyse-Crack- Reaktor 30'.
Bei der Durchführung des Verfahrens wird dem Haupt-Pyrolysereaktor (Schachtreaktor) 1 Trockenstabilat® 4 zugeführt. Das Trockenstabilat® 4 ist auf die eingangs angegebene Art hergestellt worden. Ferner wird dem Haupt-Pyrolysereaktor (Schachtreaktor) 1 aus dem Verbrennungsreaktor (Wirbelschichtreaktor) 2 ein Wärmeträgermedium, nämlich Asche 5, zugeführt. Die Asche 5 aus dem Verbrennungsreaktor (Wirbelschichtreaktor) 2 wird zunächst dem Crack-Reaktor 41 zugeführt. Sie gelangt von dort in den Haupt-Pyrolysereaktor 1.
Das in den Haupt-Pyrolysereaktor 1 eingebrachte Trockenstabilat® 4 wird dort mit der heißen Asche 5 aus dem Verbrennungsreaktor 2 vermischt. Das Trockenstabilat erhitzt sich und entgast (pyrolysiert). Es entsteht ein Gas (Rohgas), das in den Crack-Reaktor 41 gelangt, sowie ein Feststoff 10, nämlich Pyrolysekoks und Asche. Der Feststoff 10 verläßt den Haupt-Pyrolysereaktor an seinem unteren Ende und wird dem Verbrennungsreaktor 2 zugeführt. Dort wird der Pyrolysekoks unter Zuführung von Luft 11 verbrannt. Das dabei entstehende Abgas 12 aus der Wirbelschicht des als Wirbelschichtreaktor ausgestalteten Verbrennungsreaktors 2 wird aus dem Verbrennungsreaktor 2 abgezogen und anschließend gereinigt (in der Zeichnung nicht dargestellt). Die heiße Asche 5 wird dem Crack-Reaktor 41 zugeführt.
Dem Crack-Reaktor 41 kann darüber hinaus ein externer Katalysator 40 zugeführt werden. Die Zugabe des Katalysators 40 im oberen Bereich des Crack-Reaktors 41 muß allerdings nicht zwangsläufig mit der Asche 5 aus dem Verbrennungsreaktor 2 erfolgen. Der Katalysator kann auch auf andere Weise zugegeben werden. Der Katalysator kann auch aus der Asche selbst bestehen. Ferner kann der Katalysator im Crack-Reaktor 41 vorhanden sein. Es kann ein permanenter Katalysator wie beispielsweise Metalloxid verwendet werden. Es kann allerdings auch ein verlorener Katalysator wie beispielsweise Koks oder Kohle verwendet werden. Es kann auch auf den Katalysator verzichtet werden. Bei Einsatz eines permanenten Katalysators ergibt sich ein Kreislauf durch den Verbrennungsreaktor 2, wobei in der Feuerung des Verbrennungsreaktors 2 die thermische Abreinigung des Katalysators stattfindet. Der Crack-Reaktor 41 wird in den Haupt-Pyrolysereaktor integriert, so daß dieser zum Pyrolyse-Crack-Reaktor 30' wird.
Dem Crack-Reaktor 41 wird Wasserdampf 8 zugeführt. Aus dem Crack-Reaktor 41 wird ein Synthesegas 9 abgezogen.
Aus dem Verbrennungsreaktor (Wirbelschichtreaktor) 2 wird durch eine in einen Fallschacht 41' mündende Abzweigung heiße Überschußasche 42 mit einer Temperatur von beispielsweise 950°C abgeleitet. Die Überschußasche 42 entsteht durch die laufende Verbrennung von Trockenstabilat in dem Verbrennungsreaktor 2. Die Asche des Verbrennungsreaktors 2 wird über den Pyrolyse-Crack-Reaktor 30' im Kreislauf geführt. Da diesem Kreislauf allerdings Trockenstabilat 4 zugeführt wird, entsteht Überschußasche 42, die durch den Fallschacht 41' abgeleitet wird.
Am unteren Ende des Fallschachts 41' befindet sich der Eingang eines als Mischschnecke ausgebildeten Pyrolysereaktors 43. Der Pyrolysereaktor 43 umfaßt ferner einen Zuführschacht 44 für eine mineralische Abfallfraktion 45, die bei der Herstellung des Trockenstabilat® 4 entstanden ist. In der mineralischen Abfallfraktion 45 sind belastete Mineralstoffe enthalten, also Mineralstoffe, die mit organischen Schadstoffen versehen sind bzw. denen organische Schadstoffe anhaften. Die Temperatur der mineralischen Abfallfraktion 45 kann beispielsweise 20°C betragen.
Der als Mischschnecke ausgebildete Pyrolysereaktor 43 umfaßt ein Gehäuse, in dem eine Schnecke 46 drehbar und antreibbar gelagert ist. Die Schneckenwelle verläuft im wesentlichen waagrecht. Durch die Bewegung der Schnecke 46 wird die heiße Überschußasche 42 mit der mineralischen Abfallfraktion 45 vermischt und zum Ausgang des Pyrolysereaktors 43 hin (in der einzigen Figur nach rechts) ge- fördert. Dabei wird die mineralische Abfallfraktion 45 bzw. die organischen Stoffe der mineralischen Abfallfraktion mit dem aus der heißen Asche 42 des Verbrennungsreaktors 2 bestehenden Wärmeträgermedium einer Pyrolyse unterworfen. Die mineralische Abfallfraktion 45 wird mit dem Wärmeträgermedium, nämlich der heißen Asche 42, in direkten Kontakt gebracht, nämlich vermischt. Bei der im Pyrolysereaktor 43 stattfindenden Pyrolyse entsteht ein Koksrückstand, der durch die Mineralstoffe der mineralischen Abfallfraktion 45 in dem als Mischschnecke ausgestalteten Pyrolysereaktor 43 fein vermählen wird.
Am Ausgang des Pyrolysereaktors 43 werden die Asche, die Mineralstoffe aus der mineralischen Abfallfraktion und der als Koksstaub anfallende Koksrückstand abgezogen. Dieses Gemisch 47 wird einer Entstaubungsanlage 48, beispielsweise einem Windsichter, zugeführt. In der Entstaubungsanlage 48 wird der bei der Pyrolyse im Pyrolysereaktor 43 entstandene Koksrückstand unter Zufuhr von Luft 49 mechanisch abgetrennt. Die gereinigten Mineralstoffe 50 werden aus der Entstaubungsanlage 48 abgezogen. Sie können Asche (grob) umfassen.
Der in der Entstaubungsanlage 48 abgetrennte Koksrückstand, der als Koksstaub anfällt, wird dem Verbrennungsreaktor (Wirbelschichtreaktor) 2 zugeführt. Die Förderung des Koksstaubes 51 erfolgt vorzugsweise pneumatisch, also durch einen Luftstrom, in dem auch Feinasche aus der Entstaubungsanlage 48 enthalten sein kann. Der Koksstaub wird durch eine Lanze 52 in das Wirbelbett des als Wirbelschichtreaktor ausgebildeten Verbrennungsreaktors 2 eingedüst. Die Förderluft dient dabei zunächst als Fördermedium für den Koksstaub und danach als Verbrennungsluft für den Verbrennungsreaktor 2.
Die im Pyrolysereaktor 43 entstehenden Pyrolysegase 53 werden im Gegenstrom zum Feststoff (heiße Überschußasche 42 und mineralische Abfallfraktion 45) in den als Wirbelschichtofen ausgestalteten Verbrennungsreaktor 2 geleitet, wo sie verbrennen und zum Energiehaushalt des gesamten Verfahrens beitragen. Das in dem Haupt-Pyrolysereaktor 1 erzeugte Rohgas wird in dem Crack-Reaktor 41 gereinigt.
Nach dem beschriebenen Verfahren wird heiße Überschußasche 42 mit einer Temperatur von beispielsweise 950°C aus einem Verbrennungsreaktor 2, der als Wirbelschichtofen ausgestaltet ist und der Bestandteil einer Haupt-Pyrolyseanlage ist, in einem Pyrolysereaktor 43, der als Mischschnecke ausgestaltet ist, in direkten Kontakt mit dem zu reinigenden Gemisch mineralischer Stoffe, nämlich der mineralischen Abfallfraktion 45 gebracht, wodurch eine Aufheizung dieser mineralischen Abfallfraktion 45 auf vorzugsweise über 500°C erfolgt und in dem Pyrolysereaktor 43 eine Pyrolyse durchlaufen wird. Die mineralische Fraktion 45 wird dabei mit der inerten Überschußasche 42 aus der Wirbelschicht des Verbrennungsreaktors 2 vermischt. Dabei werden die organischen Schadstoffe der mineralischen Abfallfraktion flüchtig. Die dabei entstehenden Pyrolysegase 53 werden im Gegenstrom zum Feststoff in den als Wirbelschichtofen ausgebildeten Verbrennungsreaktor 2 geleitet, verbrennen dort und tragen zum Energiehaushalt des Haupt-Pyrolyseverfahrens bei. Der Koksrückstand wird in der Mischschnecke des Pyrolysereaktors 43 durch die Mineralstoffe 45 fein vermählen. Der im mineralischen Gemisch verbleibende geringe Koksrückstand wird in einem weiteren Schritt mechanisch abgetrennt, nämlich durch Entstaubung mit Hilfe der Entstaubungsanlage 48, die ein Windsichter sein kann. Der dabei entstehende kohlenstoffhaltige Staub 51 wird e- benfalls der Wirbelschicht des Verbrennungsreaktors 2 zugeführt, nämlich pneumatisch gefördert und durch eine Lanze 52 in das Wirbelbett des Verbrennungsreaktors 2 eingedüst. Die Förderluft dient dabei zunächst als Fördermedium und danach als Verbrennungsluft. Der als Wirbelschichtofen ausgebildete Verbrennungsreaktor verfügt über eine Rauchgasreinigung, die den gesetzlichen Vorschriften entspricht, beispielsweise der 17. BlmSchV.
Das Verfahren kann in der Weise geführt werden, daß der Wärmebedarf für die Pyrolyse der bei der Durchführung des Trockenstabilatverfahrens anfallenden mineralischen Fraktionen durch die mit der heißen Überschußasche 42 des Haupt- Pyrolyseverfahrens abzuführenden Überschußwärme gedeckt werden kann, so daß die Beseitigung der Schadstoffe der mineralischen Abfallfraktion in einem sehr kostengünstigen und kompakten Reaktor unter Verwendung dieser Überschußwärme erfolgen kann. Die im Pyrolysereaktor 43 entstehenden Pyrolysegase werden im Haupt-Pyrolyseverfahren prozeßintern genutzt. Durch diese Nutzung wird ein Synergieeffekt zwischen dem Trockenstabilatverfahren und dem Haupt- Pyrolyseverfahren erreicht, so daß die Reinigung von kontaminierten Mineralstoffen aus der mechanisch-biologischen Abfallbehandlung des Trockenstabilatverfahrens ohne Einsatz externer Energieträger und ohne zusätzliche Pyrolysegasentsorgung erfolgen kann. Ferner fallen keine Entstaubungsrückstände und keine Abwässer an.
Die gereinigten Mineralstoffe 50 können als Bauersatzstoff verwendet werden.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Pyrolyse der mineralischen Abfallfraktion bzw. deren organischer Bestandteile durch das Wärmeträgermedium aus einem Verbrennungsreaktor durchgeführt, der Bestandteil eines Haupt- Pyrolyseverfahrens ist. Das Wärmeträgermedium könnte jedoch auch aus einem Verbrennungsreaktor stammen, der nicht Bestandteil einer Haupt-Pyrolyseanlage ist, beispielsweise aus einem Verbrennungsreaktor, in dem ein Brennstoff, beispielsweise Trockenstabilat® oder ein ähnlicher Brennstoff, verbrannt wird und bei dem die dabei entstehende Wärme genutzt wird, beispielsweise zur Stromerzeugung.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Reduzierung der organischen Stoffe einer mineralischen Abfallfraktion (45),
dadurch gekennzeichnet,
daß die mineralische Abfallfraktion (45) mit einem Wärmeträgermedium (42) aus einem Verbrennungsreaktor (2) einer Pyrolyse (43) unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die mineralische Abfallfraktion (45) mit dem Wärmeträgermedium (42) in direkten Kontakt gebracht, vorzugsweise vermischt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyrolyse (43) in einer Schnecke oder Mischschnecke oder einem Rohr oder Drehrohr durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Pyrolyse (43) entstehende Koksrückstand durch die Mineralstoffe der mineralischen Abfallfraktion (45) fein vermählen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermedium (42) aus dem Verbrennungsreaktor (2) einer Pyrolyseanlage (1 , 2, 41 , 30') stammt, die vorzugsweise einen Pyro- lysereaktor (1 ) und/oder einen Crackreaktor (41 ) und/oder einen Pyrolyse- Crack-Reaktor (30') umfaßt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsreaktor (2) ein Wirbelschichtreaktor ist
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyrolysegase (53) aus der mineralischen Abfallfraktion (45) dem Verbrennungsreaktor (2) bzw. Wirbelschichtreaktor zugeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Pyrolyse (43) entstehende Koksrückstand mechanisch abgetrennt wird, vorzugsweise durch eine Entstaubung (48), vorzugsweise in einem Windsichtverfahren.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der abgetrennte Koksrückstand (51 ) dem Verbrennungsreaktor (2) bzw. Wirbelschichtreaktor zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermedium aus der Asche (42) des Verbrennungsreaktors (2) besteht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermedium (42) für die Pyrolyse (43) der mineralischen Abfallfraktion (45) aus einem Teil des Wärmeträgermediums (5) aus dem Verbrennungsreaktor (2), insbesondere aus der Überschußasche (42) des Verbrennungsreaktors (2), besteht.
Verfahren zur Abfallbehandlung, bei dem der Abfall biologisch und/oder mechanisch behandelt wird, wobei aus dem Abfall eine mineralische Fraktion (45), die organische Stoffe enthält, entsteht oder abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die organischen Stoffe der mineralischen Fraktion (45) durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 reduziert werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfall in einem geschlossenen Behälter unter Zwangsbelüftung kompostiert wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompostierung durch Trocknung zum Stillstand gebracht wird, wenn die biologisch leichter zersetzbaren Bestandteile des Abfalls abgebaut sind.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der kompostierte Abfall in einem Haupt-Pyrolysereaktor (1) mit einem Wärmeträgermedium (5) aus einem Verbrennungsreaktor (2) pyrolysiert wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermedium (5) ganz oder teilweise von der Asche des Verbrennungsreaktors (2) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der im Haupt-Pyrolysereaktor 1 entstehende Pyrolysekoks (10) in dem Verbrennungsreaktor (2) unter Luftzufuhr (11 ) verbrannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Haupt-Pyrolysereaktor (1 ) erzeugte Rohgas in einem Crack- Reaktor (41) gereinigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermedium die Überschußasche (42) des Verbrennungsreaktors (2) umfaßt oder aus dieser besteht.
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