WO2024165092A1 - Anordnung zum autarken regulieren von flüssigkeitspegeln in einem kunststoffrecyclingverfahren - Google Patents

Anordnung zum autarken regulieren von flüssigkeitspegeln in einem kunststoffrecyclingverfahren Download PDF

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WO2024165092A1
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compensation
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process water
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PCT/DE2023/100102
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Markus Börger
Andreas Stolzenberg
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Grannex Gmbh & Co. Kg
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    • B29B2017/0244—Mechanical separating techniques; devices therefor using density difference in liquids

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for the autonomous regulation of liquid levels in a plastic recycling process
  • plastics recyclers One of the biggest challenges for plastics recyclers is heavily contaminated plastic waste mixtures. With existing recycling processes and plants, these fractions can currently only be processed to a very limited extent. The majority of this waste is currently being thermally recycled. In addition, a large proportion of the recyclates produced do not allow for stable plastic processing due to quality deficiencies and therefore rarely replace new goods in technically sophisticated plastic products in a sustainable manner.
  • Modern processing processes for plastic waste have a large number of individual process steps in which an initially heavily contaminated plastic waste mixture, which can contain a wide variety of plastic types with variable compositions, is washed or cleaned, shredded and finally separated with high precision according to the different types of plastic.
  • a high level of process reliability and stability is essential for efficient and as precise a separation as possible of the different plastic fractions.
  • One aspect concerns the provision of a certain volume flow of the plastic waste-process water mixture as continuously as possible, which is required for separating the individual plastic fractions, for example using a hydrocyclone.
  • the arrangement has at least one compensation tank and at least one agitation tank, wherein the compensation tank and the agitation tank are filled with a process water, so that the compensation tank has a first liquid level and the agitation tank has a second liquid level, wherein the at least one compensation tank is fluidically connected to the agitation tank, so that the process water can flow freely between the compensation tank and the agitation tank, whereby the first and the second liquid levels of the at least one compensation tank and the at least one agitation tank are the same.
  • the compensation tank can be an intermediate reservoir in which process water is collected before it is delivered to one or, preferably, several subsequent agitator tanks.
  • the compensation tank can therefore have a larger volume, in particular a larger average area, than the agitator tank.
  • the cross-section of the agitator tank and/or the compensation tank can be round.
  • the liquid level can be set so that it is above half, preferably above two thirds of the height of the compensation tank and/or the agitator tank.
  • the compensation tank can be fluidically connected to the at least one agitator tank so that the water can flow freely, i.e. unhindered, between these containers. Because the process water is an essentially homogeneous liquid and the gravity and the ambient air pressure are the same in both containers, the water levels in both containers always settle at the same height.
  • the process water contains ground material from a plastic waste mixture that has an inhomogeneous bulk density.
  • 2D materials such as films made of LD-PE have on average a lower bulk density than 3D materials such as hollow plastic bodies made of HD-PE.
  • the bulk density correlates with the 2D or D proportion in the plastic waste mixture.
  • the bulk density can, for example, be between 10 grams/liter with a very high 2D material proportion and 475 grams/liter with a very high D material proportion.
  • the at least one compensation container and the at least one stirring container each have at least one vent opening above the respective liquid level.
  • both containers can be open at the top.
  • the compensation tank further comprises an inlet through which process water flows into the compensation tank
  • the agitating tank further comprises an outlet through which process water flows out of the agitating tank.
  • the arrangement has at least two or more agitating vessels fluidically connected to the compensation vessel, wherein the second and the optionally further agitated tanks each have a liquid level which is equal to the first and second liquid levels.
  • the at least two agitated tanks can be fluidically connected to the compensation tank via a respective pipeline.
  • the agitated tanks can also be connected to one another via a pipeline located below the level.
  • the containers, agitator containers and compensation containers each have the same container height and that the connections each open into the respective container at a height between half and two thirds of the container height.
  • the pipes can each be flanged tangentially to the agitator containers via their agitator-side connections. This allows the process water to flow into the respective agitator container without generating a counterflow to the agitation direction if the agitation direction is selected accordingly.
  • the agitator containers can each have a stirring device which rotates about an essentially vertical axis. It can be provided that the agitation direction is selected such that it corresponds to the inflow direction of the process water flowing in from the compensation container.
  • the compensation tank has a level detection device and a control device which is designed to keep the filling level in the compensation tank at a constant level.
  • the level detection device can be implemented, for example, by a float or overflow.
  • the control device can be controlled via a Data connection to the level detection device and control an actuator of a valve arranged at the inlet, via which the liquid level in the compensation tank can be regulated.
  • At least one centrifugal separator such as a hydrocyclone
  • a hydrocyclone is connected downstream of the agitating tanks. This can have an inlet which is fluidically coupled to an outlet of a agitating tank.
  • the at least one hydrocyclone can be set up to separate the ground material from the plastic waste mixture depending on a predeterminable density separation cut.
  • the hydrocyclone can have the aforementioned inlet for process water and also a first outlet for a light fraction and a second outlet for a heavy fraction.
  • the density-based separation of the plastic waste mixture can be repeated several times to enrich a desired material fraction. It can therefore also be provided that the process water containing the plastic mixture passes through several hydrocyclones in succession.
  • the concentration of the ground material is greater in the outlet for particles with a higher specific density of the hydrocyclone than in the outlet for particles with a lower specific density. Therefore, the density of the second stage of the hydrocyclone can be set incrementally smaller or larger than the density of the first stage.
  • the hydrocyclone has an upper, cylindrical segment with a tangential inlet, and a lower, conical segment with an underflow or an apex nozzle.
  • the hydrocyclone can also have a vortex finder or an overflow nozzle in the form of a dip tube which projects axially from above into the interior of the cyclone and ends below the tangential inlet.
  • the tangential entry into the cylindrical segment forces the liquid into a circular path and flows downwards in a downward vortex.
  • the tapering in the conical segment causes volume to be displaced inwards and a build-up in the lower part of the cone, which leads to the formation of an internal, upward vortex that escapes through the vortex finder or the upper flow opening.
  • the aim is to separate the specifically heavier fraction (e.g. solids) on the wall of the cyclone and thus discharge it through the lower flow, while the specifically lighter fraction escapes through the upper flow.
  • the hydrocyclone can have a vertical flow that flows downwards in the outer area (primary vortex) and upwards in the inner area. (secondary vortex). The particles accumulating in these flows are thus fed either to the upper or lower flow opening.
  • the predeterminable density for separating the plastic waste mixture stream can be adjusted between i and 1.05 kg/dm3.
  • the separation into two fractions comprises the enrichment of a light fraction in at least a first hydrocyclone and the enrichment of a heavy fraction in at least a second hydrocyclone.
  • the hydrocyclones can be connected in series.
  • a first hydrocyclone makes a first separation cut into a light and a heavy fraction
  • a further light fraction hydrocyclone is provided which receives the light fraction and further enriches it
  • a further heavy fraction hydrocyclone is provided which receives the heavy fraction and further enriches the heavy fraction.
  • the heavy fraction hydrocyclone can be a flat-bottom hydrocyclone.
  • Fig. 1 is a schematic plan view of an embodiment of the arrangement according to the invention.
  • Fig. 2 is a schematic side view of an embodiment of the arrangement according to the invention.
  • Fig. 1 shows a schematic plan view of an embodiment of the arrangement according to the invention.
  • This has a compensation tank 10, which has an inlet 11, which can be regulated via a valve 13.
  • the compensation tank 10 has a level detection device 12 for continuous level monitoring. This is coupled via a data connection to a control unit 14, which in turn is set up to control an actuator of the valve 13 in order to open or close it, depending on whether the level Pi of the process water W in the compensation tank 10 is below or above a setpoint.
  • the compensation tank 10 is open at the top and therefore has an opening 5, through which the process water W in the compensation tank 10 in is in contact with the ambient air.
  • two agitator tanks 20 are connected to the compensation tank, which are fluidically connected to the compensation tank 10 via respective pipes 30.
  • the pipes have a first connection 31 on the compensation tank side and a second connection 32 on the agitator tank side, with both connections 31, 32 lying below the liquid levels Pi, P2 of the compensation tank 10 and the agitator tank 20.
  • the connections 31, 32 are each flanged laterally tangentially to the compensation tank 10 or to the agitator tank 20.
  • the agitator tanks 20 are also filled with process water W, with the water levels Pi and P2 being the same.
  • the agitator tanks 20 are also open at the top and accordingly have an opening 5.
  • the agitator tanks 20 each have a stirring device 21 which has a vertical axis of rotation. The direction of rotation of the stirring devices 20 is selected in such a way that the process water W flowing through the pipeline 30 into the respective stirring tank 20 flows in the stirring direction.
  • the stirring tanks 20 also each have an outlet 22, which is followed by a hydrocyclone 40 in order to separate the plastic mixture contained in the process water along a predetermined density separation cut into a light fraction 42 and a heavy fraction 43.
  • the process water W flows into the hydrocyclone through an inlet 41.
  • Fig. 2 shows a schematic side view of the arrangement from Fig. 1. It can be seen that the liquid level Pi in the compensation tank 10 and the liquid level P2 in the agitator tank 20 are the same. This is achieved by the connection 31 of the connecting pipe 30 on the compensation tank 10 and the connection 32 on the agitator tank 20 opening into the respective tanks below the liquid levels Pi, P2 and the tanks 10, 20 are each open at the top or have an opening 5. In the embodiment shown, the tanks 10, 20 each have the same height Hi.
  • the inlet 11 of the compensation tank 10 is located above the connecting pipe 30, the outlet 22 of the agitating tank 20 is located below the connecting pipe 30.
  • the process water W initially flows through the inlet 11, depending on the position of the valve 13, into the compensation tank 10.
  • the process water W flows through the connecting pipe 30 from the compensation tank 10 into the one or more agitating tanks 20. There, the process water is stirred by means of the stirring device 21 before it flows out of the outlet 22 from the agitating tank 20 in the direction of the hydrocyclone 40.
  • the hydrocyclone 40 for the recovery of polymers in the course of a density-based separation of the plastic waste mixture is downstream of the agitator tank 20 and at least indirectly connected to it.
  • the mixture of process water W and the plastic waste mixture is fed to the hydrocyclone 40 and comprises, for example, PE, PP, PS, PET, PP-T, ABS and other components.
  • the hydrocyclone 40 is a conical hydrocyclone and divides the plastic waste mixture into a light fraction 42 and a heavy fraction 43.
  • the hydrocyclone 40 separates the light fraction 41 and the heavy fraction 43, for example, at a density cut of 1 kg/dm 3 .
  • the light fraction 41 therefore contains, for example, PE and PP.
  • the heavy fraction 43 accordingly comprises the rest of the plastic waste mixture, namely PS, PET, PP-T, ABS and the other components.
  • the light fraction 41 can then be fed to further steps of the process (not shown), while the heavy fraction 43 can be fed to a second hydrocyclone (not shown), which can be designed as a flat-bottom hydrocyclone.
  • a density separation cut of up to 1.05 kg/dm 3 can be carried out, so that a second light fraction can be separated from a second heavy fraction in the second hydrocyclone.
  • the second light fraction can comprise PS, PP-T and ABS, the second heavy fraction PET and the other components. All fractions can then be fed separately to the further process steps after passing through the hydrocyclones.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum autarken Regulieren von Flüssigkeitspegeln in einem Kunststoffrecyclingverfahren, mit zumindest einem Kompensationsbehälter und zumindest einem Rührbehälter, wobei der Kompensationsbehälter und der Rührbehälter mit einem Prozesswasser gefüllt sind, so dass der Kompensationsbehälter einen ersten Flüssigkeitspegel und der Rührbehälter einen zweiten Flüssigkeitspegel aufweisen, wobei der zumindest eine Kompensationsbehälter fluidisch mit dem Rührbehälter verbunden ist, so dass das Prozesswasser frei zwischen dem Kompensationsbehälter und dem Rührbehälter fließen kann, wodurch der erste und der zweite Flüssigkeitspegel des zumindest einen Kompensationsbehälters und des zumindest einen Rührbehälters gleich sind.

Description

Anordnung zum autarken Regulieren von Flüssigkeitspegeln in einem Kunststoffrecyclingverfahren
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum autarken Regulieren von Flüssigkeitspegeln in einem Kunststoffrecyclingverfahren,
Steigende Kunststoffabfallmengen stellen unsere Gesellschaft in den kommenden Jahren vor gewaltige Herausforderungen. Im Jahr 2019 fielen rund 5,35 Mio. t Post- Consumer-Kunststoffabfälle in Deutschland an. Hiervon wurden lediglich 1,33 Mio. t einer stofflichen Verwertung in Aufbereitungsanlagen innerhalb Deutschlands zugeführt. Hieraus wurden wiederum lediglich 1,03 Mio. t Output in einer Qualität erzeugt, die sich für einen Wiedereinsatz in der kunststoffverarbeitenden Industrie eignet. Dies entspricht einer Quote von etwas über 19%. Die Wahrheit zur Leistungsfähigkeit Deutschlands beim Kunststoffrecycling und Rezyklateinsatz ist entsprechend ernüchternd.
Stand heute verfügt Deutschland nicht über die notwendige Recyclinginfrastruktur, um die hier anfallenden Kunststoffabfallmengen wirtschaftlich und technisch zu qualitativ hochwertigen Rezyklaten aufzubereiten. Viele Aufbereitungsanlagen entsprechen heute nicht dem Stand der Technik, sind veraltet und stehen wirtschaftlich auf sehr schwachem Fundament.
Steigende Kunststoffabfallmengen, verschärfte nationale und internationale Gesetzgebungen zu Genehmigungsverfahren und zur Steigerung von Verwertungsquoten und dem Einsatz von Rezyklaten sowie Abfallimport- & - Exporteinschränkungen stellen die EU-Mitgliedstaaten und besonders Kunststoffrecyclingunternehmen in den kommenden Jahren vor gewaltige Herausforderungen. Investitionen in Aufbereitungskapazitäten und besonders die Entwicklung neuer Aufbereitungsverfahren zur Lösung der beschriebenen Herausforderungen und Probleme werden dringend benötigt.
Eine der größten Herausforderungen für Kunststoffrecycler stellen stark verunreinigte Kunststoffabfallgemische dar. Mit bestehenden Recyclingprozessen & Anlagen sind diese Fraktionen derzeit nur sehr eingeschränkt werkstofflich aufzubereiten. Ein Großteil dieser Abfälle findet derzeit daher den Weg in eine thermische Verwertung. Zudem ermöglicht ein Großteil der hergestellten Rezyklate auf Grund qualitativer Defizite keine stabilen Kunststoffverarbeitungsprozesse und ersetzt daher nur selten nachhaltig Neuware in technisch anspruchsvollen Kunststoffprodukten.
Moderne Aufbereitungsprozesse für Kunststoffabfälle weisen eine Vielzahl einzelner Prozessschritte auf, in welchen ein anfangs stark verunreinigtes Kunststoffabfallgemisch, das unterschiedlichste Kunststoffarten in variabler Zusammensetzung aufweisen kann, gewaschen bzw. gereinigt, zerkleinert und schließlich hochgenau nach den unterschiedlichen Kunststoffarten separiert wird. Für eine effiziente und möglichst genaue Trennung der unterschiedlichen Kunststofffraktionen ist dabei eine hohe Prozesssicherheit und -Stabilität unabdingbar. Ein Aspekt betrifft das möglichst kontinuierliche Bereitstellen eines bestimmten Volumenstroms des Kunststoffabfall-Prozesswasser-Gemischs, welcher beispielsweise für das Trennen der einzelnen Kunststofffraktionen, beispielsweise mittels eines Hydrozyklons, benötigt wird.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zum Regulieren von Flüssigkeitspegeln in verschiedenen Behältern in einem Kunststoffrecyclingverfahren bereitzustellen, welche einen geringeren technischen Aufwand aufweist sowie zuverlässig und wartungsfrei betreibbar ist.
Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben.
Demgemäß ist vorgesehen, dass die Anordnung zumindest einen Kompensationsbehälter und zumindest einen Rührbehälter aufweist, wobei der Kompensationsbehälter und der Rührbehälter mit einem Prozesswasser gefüllt sind, so dass der Kompensationsbehälter einen ersten Flüssigkeitspegel und der Rührbehälter einen zweiten Flüssigkeitspegel aufweisen, wobei der zumindest eine Kompensationsbehälter fluidisch mit dem Rührbehälter verbunden ist, so dass das Prozesswasser frei zwischen dem Kompensationsbehälter und dem Rührbehälter fließen kann, wodurch der erste und der zweite Flüssigkeitspegel des zumindest einen Kompensationsbehälters und des zumindest einen Rührbehälters gleich sind. Der Kompensationsbehälter kann ein Zwischenreservoir sein, in welchem Prozesswasser gesammelt wird, bevor es an einen, sinnvollerweise mehrere nachfolgende Rührbehälter abgegeben wird. Der Kompensationsbehälter kann demgemäß ein größeres Volumen, insbesondere eine größere Durchschnittsfläche, aufweisen als der Rührbehälter. Der Querschnitt des Rührbehälters und/ oder des Kompensationsbehälters kann rund sein. Der Flüssigkeitspegel kann so eingestellt sein, dass dieser oberhalb der Hälfte, bevorzugt oberhalb zwei Drittel der Höhe des Kompensationsbehälters und/oder des Rührbehälters liegt. Der Kompensationsbehälter kann so mit dem zumindest einen Rührbehälter fluidisch verbunden sein, dass das Wasser frei, das heißt ungehindert, zwischen diesen Behältern fließen kann. Dadurch, dass das Prozesswasser eine im Wesentlichen homogene Flüssigkeit ist und die Schwerkraft sowie der Umgebungsluftdruck in beiden Behältern gleich sind, pendeln sich die Pegelstände in beiden Behältern immer auf die gleiche Höhe ein.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Prozesswasser Mahlgut eines Kunststoffabfallgemischs enthält, welche eine inhomogene Schüttdichte aufweisen. 2D- Materialien wie beispielsweise Folien aus LD-PE weisen durchschnittlich ein geringeres Schüttgewicht auf als 3D-Materialien wie beispielsweise Kunststoffhohlkörper aus HD- PE. Das heißt, die Schüttdichte korreliert mit dem 2D- bzw. dem D-Anteil im Kunststoffabfallgemisch. Die Schüttdichte kann beispielsweise zwischen 10 Gramm/Liter bei einem sehr hohen 2D-Material-Anteil und 475 Gramm/Liter bei einem sehr hohen D-Material-Anteil betragen.
Es kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Kompensationsbehälter und der zumindest eine Rührbehälter oberhalb des jeweiligen Flüssigkeitspegels jeweils zumindest eine Entlüftungsöffnung aufweisen. Beispielsweise können beide Behälter jeweils nach oben hin offen sein.
Es ist denkbar, dass der Kompensationsbehälter ferner einen Einlass aufweist, über welchen Prozesswasser in der Kompensationsbehälter einströmt, und der Rührbehälter ferner einen Auslass aufweist, über welchen Prozesswasser aus dem Rührbehälter abströmt.
Ferner kann vorgesehen sein, das die Anordnung zumindest zwei oder mehr mit dem Kompensationsbehälter fluidisch verbundene Rührbehälter aufweist, wobei der zweite und die gegebenenfalls weiteren Rührbehälter jeweils einen Flüssigkeitspegel aufweisen, welcher gleich dem ersten und dem zweiten Flüssigkeitspegel ist. Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass nicht an jedem der Rührbehälter separat eine aufwendige Überwachung der Füllstandshöhen mit den damit verbundenen Regelkreisen mit Steuerung, Rohrleitung und Ventilen vorgesehen werden muss. Stattdessen kann die Füllstandsüberwachung auf den Kompensationsbehälter beschränkt werden. Die Einsparung wird mit jedem an den Kompensationsbehälter angeschlossenen Rührbehälter größer.
Insbesondere können die zumindest zwei Rührbehälter über eine jeweilige Rohrleitung fluidisch mit dem Kompensationsbehälter verbunden sein. Alternativ können auch die Rührbehälter untereinander über eine unterhalb der Pegel liegenden Rohrleitung miteinander verbunden sein.
Damit der erste und der zweite Flüssigkeitspegel des zumindest einen Kompensationsbehälters und des zumindest einen Rührbehälters gleich sind, ist es klar, dass die Anschlüsse der Rohrleitungen jeweils unterhalb des ersten und/oder des zweiten vorbestimmten Flüssigkeitspegels in den jeweiligen Behälter münden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Behälter, Rührbehälter und Kompensationsbehälter, jeweils dieselbe Behälterhöhe aufweisen und die Anschlüsse jeweils auf einer Höhe zwischen der halben und zwei Drittel der Behälterhöhe in den jeweiligen Behälter münden. Ferner können die Rohrleitungen jeweils über ihre Rührbehälter-seitigen Anschlüsse tangential an die Rührbehälter angeflanscht sein. Dadurch kann das Prozesswasser in den jeweiligen Rührbehälter fließen, ohne eine Gegenströmung zur Rührrichtung zu erzeugen, wenn die Rührrichtung entsprechend gewählt ist. Die Rührbehälter können dazu jeweils eine Rührvorrichtung aufweisen, welche um eine im Wesentlichen vertikale Achse rotiert. Es kann vorgesehen sein, dass die Rührrichtung so gewählt ist, dass diese der Einströmrichtung des seitens des Kompensationsbehälters einströmenden Prozesswassers entspricht.
Es kann vorgesehen sein, dass der Kompensationsbehälter eine Pegelerfassungseinrichtung und eine Steuerungseinrichtung aufweist, welche dazu eingerichtet ist, den Füllstand im Kompensationsbehälter auf einem konstanten Pegel zu halten. Die Pegelerfassungseinrichtung kann beispielsweise durch einen Schwimmer oder Überlauf realisiert sein. Dabei kann die Steuerungseinrichtung über eine Datenverbindung mit der Pegelerfassungseinrichtung verbunden sein und einen Aktor eines am Einlass angeordneten Ventils ansteuern, über welches der Flüssigkeitspegel im Kompensationsbehälter reguliert werden kann.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass den Rührbehältern prozesstechnisch jeweils zumindest ein Fliehkraftabscheider wie beispielsweise ein Hydrozyklon nachgeschaltet ist. Dieser kann einen Einlass aufweisen, welcher fluidisch mit einem Auslass eines Rührbehälters gekoppelt ist. Der zumindest eine Hydrozyklon kann dazu eingerichtet sein, das Mahlgut des Kunststoffabfallgemischs in Abhängigkeit von einem vorbestimmbaren Dichtetrennschnitt zu separieren. Dazu kann der Hydrozyklon den erwähnten Einlass für Prozesswasser und ferner einen ersten Auslass für eine Leichtfraktion und einen zweiten Auslass für eine Schwerfraktion aufweisen.
Das dichtebasierte Separieren des Kunststoffabfallgemischs kann zur Anreicherung einer gewünschten Stofffraktion mehrmals wiederholt werden. Es kann daher ferner vorgesehen sein, dass das das Kunststoffgemisch aufweisende Prozesswasser mehrere Hydrozyklone hintereinander durchläuft. Die Konzentration des Mahlguts ist im Auslass für Partikel mit höherer spezifischer Dichte des Hydrozyklons größer als im Auslass für Partikel mit geringerer spezifischer Dichte. Daher kann die Dichte der zweiten Stufe des Hydrozyklons inkrementell kleiner oder größer als die Dichte der ersten Stufe eingestellt werden. Der Hydrozyklon weist ein oberes, zylindrisches Segment mit einem tangentialen Zulauf aufweisen, ferner ein unteres, konisches Segment mit einem Unterlauf bzw. einer Apexdüse. Ferner kann der Hydrozyklon einen Vortex-Finder bzw. eine Oberlaufdüse aufweisen, in Form eines Tauchrohres, welches axial, von oben in das Innere des Zyklons ragt und unterhalb des tangentialen Zulaufes endet. Durch den tangentialen Eintritt in das zylindrische Segment wird die Flüssigkeit auf eine Kreisbahn gezwungen und strömt in einem abwärts gerichteten Wirbel nach unten. Durch die Verjüngung im konischen Segment kommt es zu einer Verdrängung von Volumen nach innen und zu einem Aufstau im unteren Bereich des Konus, was zur Bildung eines inneren, aufwärtsgerichteten Wirbels führt, der durch den Vortex-Finder bzw. die Oberlauföffnung entweicht. Ziel ist die Abscheidung der spezifisch schwereren Fraktion (z. B. Feststoff) an der Wand des Zyklons und somit der Austrag durch den Unterlauf, während die spezifisch leichtere Fraktion durch den Oberlauf entweicht. Der Hydrozyklon kann eine vertikale Strömung aufweisen, die im äußeren Bereich nach unten (Primärwirbel) und im inneren Bereich nach oben (Sekundärwirbel) gerichtet ist. Die sich in diesen Strömungen ansammelnden Partikel werden somit entweder der Ober- oder der Unterlauföffnung zugeführt.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die vorbestimmbare Dichte zum Separieren des Kunststoffabfallgemischstroms zwischen i und 1,05 kg/ dm3 einstellbar ist.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass das Separieren in zwei Fraktionen das Anreichern einer Leichtfraktion in zumindest einem ersten Hydrozyklon und das Anreichern einer Schwerfraktion in zumindest einem zweiten Hydrozyklon umfasst. Die Hydrozyklone können dabei in Reihe verschaltet sein. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein erster Hydrozyklon einen ersten Trennschnitt in eine Leicht- und eine Schwerfraktion vornimmt, und dass ein weiterer die Leichtfraktion aufnehmender und weiter anreichender Leichtfraktion-Hydrozyklon vorgesehen ist und/ oder ein weiterer die Schwerfraktion aufnehmender und die Schwerfraktion weiter anreichender Schwerfraktion-Hydrozyklon vorgesehen ist. Der Schwerfraktion-Hydrozyklon kann ein Flachboden-Hydrozyklon sein.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachstehenden Figuren erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung; und
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung. Diese weist einen Kompensationsbehälter 10 auf, welcher einen Einlass 11 aufweist, welcher über ein Ventil 13 reguliert werden kann. Der Kompensationsbehälter 10 weist eine Pegelerfassungseinrichtung 12 zur kontinuierlichen Pegelüberwachung auf. Diese ist über eine Datenverbindung mit einer Steuereinheit 14 gekoppelt, welche wiederum dazu eingerichtet ist, einen Aktor des Ventils 13 anzusteuern, um dieses zu öffnen oder zu schließen, je nachdem, ob der Pegel Pi des Prozesswassers W im Kompensationsbehälter 10 unter oder über einem Sollwert liegt. Der Kompensationsbehälter 10 ist nach oben hin offen und weist daher eine Öffnung 5 auf, über welche das Prozesswasser W im Kompensationsbehälter 10 in Kontakt mit der Umgebungsluft steht. An den Kompensationsbehälter sind in der gezeigten Ausführungsform zwei Rührbehälter 20 angeschlossen, welche über jeweilige Rohrleitungen 30 fluidisch mit dem Kompensationsbehälter 10 verbunden sind. Die Rohrleitungen weisen Kompensationsbehälter-seitig einen ersten Anschluss 31 und Rührbehälter-seitig einen zweiten Anschluss 32 auf, wobei beide Anschlüsse 31, 32 unterhalb der Flüssigkeitspegel Pi, P2 des Kompensationsbehälters 10 und der Rührbehälter 20 liegen. Die Anschlüsse 31, 32 sind jeweils seitlich tangential an den Kompensationsbehälter 10 bzw. an die Rührbehälter 20 angeflanscht. Die Rührbehälter 20 sind ebenfalls mit Prozesswasser W gefüllt, wobei die Pegelstände Pi und P2 gleich sind. Auch die Rührbehälter 20 sind nach oben hin offen und weisen demgemäß eine Öffnung 5 auf. Ferner weisen die Rührbehälter 20 jeweils eine Rührvorrichtung 21 auf, welche eine vertikale Drehachse aufweist. Die Drehrichtung der Rührvorrichtungen 20 ist jeweils so gewählt, dass das durch die Rohrleitung 30 in den jeweiligen Rührbehälter 20 einströmende Prozesswasser W in Rührrichtung fließt. Die Rührbehälter 20 weisen ferner jeweils einen Auslass 22 auf, welchem jeweils ein Hydrozyklon 40 nachgeschaltet ist, um das im Prozesswasser enthaltene Kunststoffgemisch entlang eines vorbestimmten Dichtetrennschnitts in eine Leichtfraktion 42 und eine Schwerfraktion 43 zu separieren. Das Prozesswasser W strömt durch einen Einlass 41 in den Hydrozyklon ein.
Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht der Anordnung aus Fig. 1. Es ist zu erkennen, dass der Flüssigkeitspegel Pi im Kompensationsbehälter 10 und der Flüssigkeitspegel P2 im Rührbehälter 20 gleich sind. Dies ist dadurch bewerkstelligt, dass der Anschluss 31 des Verbindungsrohrs 30 am Kompensationsbehälter 10 und der Anschluss 32 am Rührbehälter 20 unterhalb der Flüssigkeitspegel Pi, P2 in die jeweiligen Behälter münden und die Behälter 10, 20 ferner jeweils nach oben hin offen sind bzw. eine Öffnung 5 aufweisen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Behälter 10, 20 jeweils die gleiche Höhe Hi auf. Der Einlass 11 des Kompensationsbehälters 10 liegt oberhalb des Verbindungsrohrs 30, der Auslass 22 des Rührbehälters 20 liegt unterhalb des Verbindungsrohrs 30. Das Prozesswasser W fließt zunächst durch den Einlass 11, in Abhängigkeit von der Stellung des Ventils 13, in den Kompensationsbehälter 10. Durch das Verbindungsrohr 30 fließt das Prozesswasser W vom Kompensationsbehälter 10 in den oder die mehreren Rührbehälter 20. Dort wird das Prozesswasser mittels der Rührvorrichtung 21 gerührt, bevor es aus dem Auslass 22 aus dem Rührbehälter 20 in Richtung des Hydrozyklons 40 strömt. Der Hydrozyklon 40 zur Gewinnung von Polymeren im Zuge eines dichtebasierten Separierens des Kunststoffabfallgemischs ist dem Rührbehälter 20 nachgeschaltet und zumindest mittelbar mit diesem verbunden. Das Gemisch aus Prozesswasser W und dem Kunststoffabfallgemisch wird dem Hydrozyklon 40 zugeführt und weist dabei beispielsweise PE, PP, PS, PET, PP-T, ABS und sonstige Bestandteile auf. Der Hydrozyklon 40 ist im dargestellten Beispiel ein konischer Hydrozyklon und teilt das Kunststoffabfallgemisch in eine Leichtfraktion 42 und eine Schwerfraktion 43 auf. Der Hydrozyklon 40 trennt die Leichtfraktion 41 und die Schwerfraktion 43 beispielsweise bei einen Dichteschnitt von 1 kg/ dm3. Die Leichtfraktion 41 beinhaltet somit beispielsweise PE und PP. Die Schwerfraktion 43 umfasst entsprechend den Rest des Kunststoffabfallgemischs, nämlich PS, PET, PP-T, ABS sowie die sonstigen Bestandteile. Die Leichtfraktion 41 kann anschließend weiteren (nicht dargestellten) Schritten des Prozesses zugeführt, die Schwerfraktion 43 demgegenüber einem zweiten (nicht dargestellten) Hydrozyklon zugeführt werden, welcher als Flachbodenhydrozyklon ausgebildet sein kann. In diesem kann dann beispielsweise ein Dichtetrennschnitt bei bis zu 1,05 kg/dm3 erfolgen, so dass im zweiten Hydrozyklon eine zweite Leichtfraktion von einer zweiten Schwerfraktion getrennt werden kann. Die zweite Leichtfraktion kann dabei PS, PP-T und ABS umfassen, die zweite Schwerfraktion PET sowie die sonstigen Bestandteile. Sämtliche Fraktionen können dann nach Durchlaufen der Hydrozyklone separat voneinander den weiteren Prozessschritten zugeführt werden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Bezugszeichenliste:
5 Öffnung
10 Kompensationsbehälter
11 Einlass
12 Pegelerfassungseinrichtung
13 Ventil
14 Steuereinheit
20 Rührbehälter
21 Rührvorrichtung
22 Auslass
30 Verbindungsrohr
31 Anschluss Kompensationsbehälter
32 Anschluss Rührbehälter
40 Hydrozyklon
41 Einlass
42 Leichtfraktion
43 Schwerfraktion
Pi Flüssigkeitspegel Kompensationsbehälter
P2 Flüssigkeitspegel Rührbehälter w Prozesswasser

Claims

Ansprüche:
1. Anordnung zum autarken Regulieren von Flüssigkeitspegeln in einem Kunststoffrecyclingverfahren, mit zumindest einem Kompensationsbehälter (10) und zumindest einem Rührbehälter (20), wobei der Kompensationsbehälter (10) und der Rührbehälter (20) mit einem Prozesswasser (W) gefüllt sind, so dass der Kompensationsbehälter (10) einen ersten Flüssigkeitspegel (Pi) und der Rührbehälter (20) einen zweiten Flüssigkeitspegel (P2) aufweisen, wobei der zumindest eine Kompensationsbehälter (10) fluidisch mit dem Rührbehälter (20) verbunden ist, so dass das Prozesswasser (W) frei zwischen dem Kompensationsbehälter (10) und dem Rührbehälter (20) fließen kann, wodurch der erste und der zweite Flüssigkeitspegel (Pi, P2) des zumindest einen Kompensationsbehälters (10) und des zumindest einen Rührbehälters (20) gleich sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Prozesswasser (W) Mahlgut eines Kunststoffabfallgemischs enthält, welche eine inhomogene Schüttdichte aufweisen.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zumindest eine Kompensationsbehälter (10) und der zumindest eine Rührbehälter (20) oberhalb des jeweiligen Flüssigkeitspegels (Pi, P2) jeweils zumindest eine Entlüftungsöffnung (5) aufweisen.
4. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kompensationsbehälter (10) ferner einen Einlass (11) aufweist, über welchen Prozesswasser (W) in der Kompensationsbehälter (10) einströmt, und der Rührbehälter (20) ferner einen Auslass (22) aufweist, über welchen Prozesswasser (W) aus dem Rührbehälter (10) abströmt.
5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche zumindest zwei oder mehr mit dem Kompensationsbehälter (20) fluidisch verbundene Rührbehälter (10) aufweist, wobei der zweite und die gegebenenfalls weiteren Rührbehälter (10) jeweils einen Flüssigkeitspegel aufweisen, welcher gleich dem ersten und dem zweiten Flüssigkeitspegel (Pi. P2) ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, wobei die zumindest zwei Rührbehälter (10) über eine jeweilige Rohrleitung (30) fluidisch mit dem Kompensationsbehälter (10) verbunden sind.
7. Anordnung nach Anspruch 6, wobei die Anschlüsse (31, 32) der Rohrleitungen (30) jeweils unterhalb des ersten und/oder des zweiten vorbestimmten Flüssigkeitspegels (Pi, P2) in den jeweiligen Behälter (10, 20) münden.
8. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 oder 7, wobei die Behälter jeweils dieselbe Behälterhöhe (Hi) aufweisen und die Anschlüsse (31, 32) jeweils auf einer Höhe zwischen der halben und zwei Drittel der Behälterhöhe (Hl) in den jeweiligen Behälter (10, 20) münden.
9. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 bis 8, wobei die Rohrleitungen (30) jeweils über ihre Rührbehälter-seitigen Anschlüsse (32) tangential an die Rührbehälter (20) angeflanscht sind.
10. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kompensationsbehälter (10) eine Pegelerfassungseinrichtung (12) und eine Steuerungseinrichtung (14) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, den Füllstand im Kompensationsbehälter (10) auf einem konstanten Pegel zu halten.
11. Anordnung nach Anspruch 10, wobei die Steuerungseinrichtung (14) über eine Datenverbindung mit der Pegelerfassungseinrichtung (12) verbunden ist und einen Aktor eines am Einlass angeordneten Ventils (13) ansteuert, über welches der Flüssigkeitspegel (Pi) im Kompensationsbehälter (10) reguliert werden kann.
12. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei den Rührbehältern (20) prozesstechnisch jeweils zumindest ein Hydrozyklon (40) nachgeschaltet ist.
13. Anordnung nach Anspruch 12, wobei der zumindest eine Hydrozyklon (40) dazu eingerichtet ist, das Mahlgut des Kunststoffabfallgemischs in Abhängigkeit von einem vorbestimmbaren Dichtetrennschnitt zu separieren.
14- Anordnung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei der Hydrozyklon (40) einen Einlass (41) für Prozesswasser (41), einen ersten Auslass (42) für eine Leichtfraktion und einen zweiten Auslass (43) für eine Schwerfraktion aufweist.
15. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Rührbehälter (20) jeweils eine Rührvorrichtung (21) aufweisen, welche um eine im Wesentlichen vertikale Achse rotiert.
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