DE4107046A1

DE4107046A1 - Verfahren und vorrichtung zum verwerten von organischen abfaellen

Info

Publication number: DE4107046A1
Application number: DE4107046A
Authority: DE
Inventors: Georg Prof Dr Ing Menges; Volker Dipl Ing Lackner; Reinhard Dr Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: MENGES, GEORG, PROF. DR.-ING., 52072 AACHEN, DE
Priority date: 1991-03-06
Filing date: 1991-03-06
Publication date: 1992-09-10

Description

In den Patentanmeldungen P 40 17 089.24, P 40 38 897.2, P 40 38 894.4 sind Verfahren be schrieben worden, in denen Kunststoffabfälle durch Aufschmelzen und Vergasen in Kesseln oder Extrudern in Stoffe umgewandelt werden, die zur Erzeugung von Synthesegas, Reduktionsgas, als Brennstoff oder dergleichen verwendet werden. Es ist auch möglich Wachse zu erzeugen und diese dementsprechend weiterzuverwenden.

Bei diesen Verfahren und Vorrichtungen ist davon ausgegangen worden, daß es sich um größere Mengen von Abfällen handelt und daß diese Stoffe in Anlagen der chemischen oder metallurgi schen Industrie weiterverwendet werden.

Es gibt jedoch viele Fälle, wo der Anfall derartiger organischer Abfälle, vorzugsweise Kunststoff abfälle, klein oder ihr Transport in große zentrale Anlagen unwirtschaftlich ist. Häufig werden bis her solche Abfälle irgendwo unsachgemäß deponiert oder gar weggeworfen und damit die Natur auf lange Zeit verschandelt, da sie unter den üblichen Umweltbedingungen nur sehr langsam zerfallen.

Hier nun soll das neuartige Verfahren dadurch Abhilfe schaffen, daß Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen werden, mit denen sich auch kleine Mengen an organischen Abfällen, insbeson dere Kunststoffabfälle, sinnvoll und ökonomisch verwerten lassen.

Das Verfahren besteht im wesentlichen aus folgenden Schritten:
Die Abfälle werden auf unter 100, vorzugsweise unter 50 mm, zerkleinert. Anschließend werden die Abfälle nach einem bekannten Schwerkraft-Trennverfahren, das kann Trennung mit Wind, in ruhendem oder strömendem Wasser oder dgl. sein, in Fraktionen unter schiedlichen spezifischen Gewichts aufgeteilt.

Je nach Zusammensetzung der Abfälle können mehrere verschiedene Fraktionen gewonnen wer den; solche die enthalten:
Metalle, Glas, Steine,
PVC, PTFE, gefüllte Kunststoffe und andere Kunststoffe mit spezifischen Gewichten
von über 1 g/cm³,
ungefüllte Polyolefine.

In dieser Aufstellung nimmt das spezifische Gewicht von den Metallen zu den Polyolefinen ab. Eine Trennung von halogenhaltigen Kunststoffen, wie PVC, von den anderen Kunststoffen ist vor allem dann notwendig, wenn eine problemlose direkte Verbrennung in einer Verbrennungsanlage oder einer Wärmekraftanlage, z. B. einem Verbrennungsmotor oder einer Gasturbine angestrebt wird.

Das Verfahren wird nun weiterhin anhand der Verwendung von Extrudern beschrieben, es sind je doch auch andere geeignete Vorrichtungen, wie Schmelzkessel möglich.

Die organischen Fraktionen, vorzugsweise bestehend aus Kunststoffen, werden einem oder meh reren Exrudern, die parallel oder hintereinander geschaltet sein können, zugeführt. Dabei können, soweit die Kunststoffe Halogene, in erster Linie Chlor, wie z. B. bei PVC, enthalten, diese bei verhältnismäßig niedriger Temperatur von ca. 300 Grad in kurzen Verweilzeiten in einer der ersten Stufen der Extrusionsanlage abgespalten werden. Die Kunststoffabfälle werden dann auf höhere Temperaturen von ca. 350 bis 550 Grad erhitzt und dabei unter der Einwirkung der Wärme, eventueller Scherung, eventuell zugeführter Luft oder Wasser bzw. Wasserdampf und eventuell beigemischter oder injizierter Metalloxyde oder anderer, katalytisch die Spaltung der Kunststoffmoleküle beschleunigender Stoffe, in niedermolekulare Moleküle gespalten und hier durch verflüssigt oder vergast. Es ist auch möglich, in bekannter Weise die Schmelze in dem oder den Extrudern zu filtern, um feinpulverige Mineralzusätze oder ungeschmolzene Anteile auszusondern.

Je nach Zusammensetzung und Konsistenz dieser so aus dem oder den Extrudern schließlich austretenden Molekülbruchstücke können diese nun verbrannt oder, wenn sie ausreichend sauber sind, einer Wärmekraftmaschine z. B. einem Verbrennungsmotor oder einer Gasturbine zugeführt werden. Soweit sie sich bei Raumtemperatur verfestigen, können sie so belassen oder aufgeschäumt in zerteilter Form, allein oder gemischt mit anderen Stoffen, wie z. B. Holz oder Stroh, in loser granulat- oder pulverförmiger Form oder gepreßt als Brikett oder einer anderen Gestalt abtransportiert und/oder direkt verwendet werden.

Die bei der Verbrennung entstehende Wärme wird zu Heizzwecken, zur Dampferzeugung oder auch für andere Zwecke genutzt.

Enthalten die Produkte Schadstoffe, die beim Verbrennen frei werden, dann wird eine Gasreini gung vorgesehen. Vorzugsweise wird hierzu eine Gaswäsche herangezogen, die mit Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen arbeitet. Stehen nur Erdalkalien zu Verfügung, dann werden diese direkt in die heißen Verbrennungsgase oder bereits vorher zur Abspaltung des CO₂ zuge geben. Dadurch wird gleichzeitig auch die Anlage, insbesondere ein eventuell vorhandener Ab hitzekessel vor Korrosion geschützt. Die in einer eventuellen ersten Extruderstufe abgespaltenen Halogene werden abgesaugt und ebenfalls der Rauchgasreinigung zu ihrer Neutralisation zuge geben. In Gegenden, wo Alkali und Erdalkali enthaltende Abwässer problemlos in Gewässer ein geleitet werden können, wie in Brackwässer oder in das Meer, braucht keine weitere Aufbereitung des Waschwassers zu erfolgen.

In Fig. 1 wird ein Stammbaum des Verfahrensablaufes mit seinen möglichen, vorangehend be schriebenen Varianten vorgestellt.

Claims

1. Verfahren zur Verwertung von organischen Abfällen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfälle zerkleinert, von mitgeführtem Glas, Steinen, Metallen, und dergleichen weitgehend befreit, einer die Makromoleküle abbauenden Behandlung bei höheren Temperaturen, gegebenenfalls zusätzlichem Druck und Scherung unterzogen und anschließend als Wert- oder Brennstoffe in unterschiedlichster Form weiterverwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung auf unter 100 mm große Stücke erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennung der Abfälle in ver schiedene Fraktionen mit Hilfe von Schwerkraftverfahren erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schwerkrafttrennung Wind oder Wasser verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung in die Fraktionen Nichtkunststoffe, Kunststoffe mit spezifischen Gewichten über 1 g/cm³ und solche unter 1 g/cm³ erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fraktionen getrennten Be handlungen zugeführt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß in einer der ersten Stufen der Wärmebehandlung Schadgase abgespalten, abgesaugt und einer Naßwäsche zur Abscheidung zugeführt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Füllstoffe und/oder Treibgas eingearbeitet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Verflüssigungs- oder Vergasungsstufe anfallenden Produkte einer Verbrennung zugeführt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Verflüssigungs- oder Vergasungsstufe anfallenden Produkte zur Krafterzeugung verwendet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Verflüssigungsstufe anfallenden Produkte durch Abkühlung verfestigen und in zerteilter Form, alleine oder mit anderen Stoffen gemischt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Verbrennung anfallende Wärme genutzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reinigung der aus dem Ex truder austretenden Spaltgase oder der Abgase eine Gasreinigung genutzt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, daß für die Gasreinigung eine Wasch anlage mit einer wässerigen Lösung von Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen verwendet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 1.-14, dadurch gekennzeichnet, daß Erdalkalikarbonate den heißen Verbrennungsgasen zur Zersetzung der Carbonate zugegeben werden.

16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der im Wärmetauscher anfallende Staub in den Rauchgaswäscher eingebracht wird.

17. Vorrichtung zur Durchführung des in Anspruch 1 bis 16 beschriebenen Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einer Zerkleinerungs-, einer Schwerkraft-Aufbereitungs anlage, einem oder mehreren parallel oder seriell arbeitenden Extrudern, eventuell einer Verbren nungasanlage, für die verflüssigten oder vergasten Produkte, die aus dem/den Extrudern austre ten, eventuell einem Wärmetauscher und möglicherweise einer Gasreinigungsanlage besteht.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Verbrennungsan lage eine Wärmekraftmaschine eingesetzt wird.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, daß sie dazu geeignet ist, organische Stoffe, wie Holz, Stroh, Textilien, Papier in die Schmelze einzumischen.

20. Vorrichtung zur Durchführung des in Anspruch 1 bis 16 beschriebenen Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwertung des im Abhitzekessel erzeugten Dampfes eine Wärmekraft maschine benutzt wird.

21. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrichtung ein Separator zur Abtrennung wertvoller Gase zugeschaltet ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Sensoren den Zustand der End- oder Zwischenprodukte überwacht und danach die Kunststoffaufgabe geregelt oder gesteuert wird.

23. Vorrichtung nach Anspruch 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie geeignet ist, solche Stoffe in das durchgesetzte Produkt zu injizieren und einzumischen, die den Abbau der Moleküle beschleunigen, wie Luft, Wasser und/oder Katalysatoren, wie Metalle und ihre Oxyde, o.a.