DE4410672C2 - Verfahren zur Wiederverwertung von Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederverwertung von Kunststoff und/oder Kunststoffgemischen.

Um ein weiteres Anwachsen der Müllberge zu verhindern, kann zusätzlich zur Müllvermeidung, d. h. dem Verzicht auf Kunststoffe, und der Müllverbrennung auch das Recycling von Kunststoffen in Betracht gezogen werden.

Aufgrund der Vielzahl von Kunststoffen, die heute ein­ gesetzt werden, ist das Hauptproblem die Trennung der einzelnen Kunststoffsorten, um beim anschließenden Re­ cyclingverfahren nur sortenreine Kunststoffe zu erhal­ ten. Derzeit erfolgt die Trennung dergestalt, daß die Kunststoffe zu feinem Pulver oder Granulat zermahlen und anschließend in wäßrige Lösungen unterschiedli­ cher Dichte gegeben werden. Aufgrund der ebenfalls un­ terschiedlichen Dichte der einzelnen Kunststoffsorten schwimmen bestimmte Kunststoffe an der Oberfläche der wäßrigen Lösungen oder versinken in der Lösung. Wird dieses Verfahren mehrmals hintereinander mit verschie­ denen wäßrigen Lösungen unterschiedlicher Dichte an­ gewandt, können die Kunststoffe sortenrein getrennt werden.

Nachteilig an dem beschriebenen Verfahren ist jedoch, daß es sehr aufwendig ist und nur verhältnismäßig ge­ ringe Mengen an Kunststoff getrennt werden können, d. h. der Durchsatz bei einer derartigen Trennungsan­ lage pro Zeiteinheit ist relativ gering.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu­ grunde, ein Verfahren zur Wiederverwertung von Kunststoff vorzusehen, bei dem große Mengen an Kunststoff pro Zeiteinheit ohne vorherige Sortierung in Produkte mit anderen Eigenschaften umgewandelt, d. h. bzw. gecrackt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der granulierte oder pulverisierte Kunststoff mit Hil­ fe eines Trägermediums durch einen Einrohrreaktor transportiert wird, wobei er durch Energiezufuhr stu­ fenweise in eine gasförmige Phase überführt wird, wo­ nach eine fraktionierte Kondensation stattfindet, wo­ bei durch ein gezieltes Cracken und anschließendes Ab­ scheiden eine Auftrennung der erzeugten Produkte er­ folgt.

Statt einer Einbringung des Kunststoffs in Granulat- oder Pulverform kann er auch in aufgeschmolzener, extrudierter, flüssiger oder pastöser Form in den Einrohrreaktor eingebracht werden. Auf diese Weise kann gegebenenfalls auf ein Trägermedium verzichtet werden. Das gleiche gilt eventuell, wenn unter Aus­ nutzung der Schwerkraft, z. B. bei einem senkrecht stehenden Einrohrreaktor, zerkleinerter Kunststoff eingebracht wird.

Dabei ist es möglich, durch gezieltes Cracken eine Verkürzung der Kunststoffmoleküle auf verwertbare Pro­ dukte, z. B. Schmierstoffe, Kraftstoffe, Brennstoffe oder Gase wie Ethylen, Butylen, Propan, Äthan zu er­ zeugen.

Die Erfindung löst das Problem durch ein Verfahren, bei dem die Kunststoffe in einem Einrohrreaktor stu­ fenweise immer höher erwärmt oder von einer Maximal­ temperatur aus stufenweise immer weiter abgekühlt wer­ den, und zwar in jeder Stufe auf eine für die in der anschließenden Trennung jeweils gewünschte Qualität erforderliche genaue Temperatur und den entsprechenden genauen Druck (Unter- oder Überdruck) bei exakt ein­ stellbarer Verweilzeit in dem Reaktor, wobei nach und nach je nach erreichter Temperatur und Druck eine Auf­ trennung (Zerlegung) in ein Gemisch von festen, flüs­ sigen und gasförmigen Produktanteilen erfolgt, wobei am Ende jeder Stufe der vergaste bzw. verdampfte Kunststoffnebel unmittelbar ohne Speicherung und so­ fort abgeschieden und zu dem gewünschten Produkt wei­ terverarbeitet wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durchströmt der Kunststoff in aufgeschmolzener Form unverdünnt oder gelöst bzw. aufgeschlämmt in einem Lösungsmittel bzw. in Pulver- oder Granulatform mit hoher Strömungsge­ schwindigkeit den Einrohrreaktor. Die Verweilzeit des Kunststoffes in dem Reaktor ist sehr gering und kann mit äußerster Präzision genau eingestellt werden.

Unter "Reaktor" sei dabei auch schon eine Einrohranla­ ge verstanden, da in dem Einrohrreaktor eine che­ mische Reaktion stattfindet.

Es kann auch ein Lösen in einem Lösemittel stattfin­ den. Dieses kann unterstützt werden durch ein Ab­ destillieren des Lösemittels mit oder ohne gecrackte Anteile des Kunststoffes.

Einrohrreaktoren sind zwar für die kontinuierliche Po­ lymerisation von Kunststoffen und neuerdings für die Druckhydrierung von Kohle bekannt und wurden auch schon mit Erfolg zur Aufbereitung von Altöl einge­ setzt.

So ist z. B. in der DE-OS 36 38 606, der DE-OS 37 03 110, der DE-OS 41 14 883 sowie einem Artikel in der Zeitschrift "Tribologie und Schmierungstechnik", 39 (1992), S. 95-99, beschrieben, Altöl durch Destilla­ tion und Rektifikation wieder in Neuöl zurückzuführen. In den genannten Druckschriften sind keine Pyroly­ se-Verfahren beschrieben, sondern, wie bereits er­ wähnt, Rektifikations- bzw. Destillationsverfahren, die eine physikalische Auftrennung des eingesetzten Stoffgemisches bewirken, ohne seine chemische Natur zu verändern.

Zwar werden in den genannten Druckschriften Crackpro­ zesse bereits angesprochen, diese Crackprozesse dienen jeweils jedoch zur Entfernung von schädlichen Nebenbestandteilen aus dem Einsatzprodukt.

Bei der Druckhydrierung von Kohle müssen lange Mole­ külketten hydriert werden, weshalb der Vorgang nur bei hohen Temperaturen und Drücken durchgeführt werden kann. Bei Altöl, das seine Schmierwirkung behalten soll, muß dagegen das Aufbrechen verhindert werden. Der Einrohrreaktor hat sich ebenfalls bewährt bei der Erzeugung von Hochdruckpolyethylen. Für diese, voll­ kommen unterschiedliche Ziele verfolgenden Verfahren, hat der Einrohrreaktor seine Eignung bewiesen.

Bei einem Verzicht auf ein Trägermedium lassen sich Kosten bei der Aufbereitung bzw. dem Recycling von Kunststoffen einsparen. Durch das Eingeben des Kunst­ stoffes in bereits aufgeschmolzener oder flüssiger oder pastöser Form wird weniger Energie benötigt, um den Kunststoff in eine gasförmige Phase überzuführen, als dies beim Eingeben des Kunststoffes in fester Form der Fall ist.

In vorteilhafter Weise kann das Trägermedium als Reak­ tionspartner und/oder Lösungsmittel bei der Aufberei­ tung des Kunststoffes wirken.

Hierdurch kann sich das Zugeben weiterer Reaktions­ partner, die für die Aufarbeitung der Kunststoffe notwendig sind, erübrigen oder zumin­ dest eingeschränkt werden, so daß auf aufwendige Zu­ führ- und Dosiereinrichtungen wenigstens teilweise verzichtet werden kann und eine entsprechende Anlage, in der das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wer­ den soll, kostengünstiger erstellt werden kann.

Alternativ kann als Trägermedium auch ein flüssiges Medium verwendet werden.

Der Kunststoff kann ebenfalls direkt in aufgeschmolze­ ner (z. B. als extrudiertes Material) Form mit oder ohne Lösemittel in den Einrohrreaktor eingebracht wer­ den.

Der Reaktor kann in Teilbereichen in der Flüssigphase betrieben werden.

Durch das günstige Verhältnis Wärmeübergangsfläche zu Reaktorinhalt des Einrohrreaktors ist eine sehr genaue Temperaturführung, sowie eine schnelle Wärmezufuhr möglich. Das gleiche gilt bei Kühlvorgängen. Aufgrund der genauen Temperaturführung können scharf geschnit­ tene Fraktionen hergestellt werden, denn es sind Tem­ peraturgenauigkeiten von 1 K und weniger möglich. Da­ durch bedingt sind ebenfalls chemische Reaktionen mög­ lich, welche bisher nicht durchgeführt werden konnten.

Weiterhin ergeben sich sicherheitstechnische Vorteile aufgrund der kleinen Volumen, die sich in dem Einrohr­ reaktor befinden, welche exakt in Druck und Temperatur geführt, überwacht und beherrschbar sind. Einzuführen­ de gefährliche Chemikalien, wie z. B. Natrium, werden nur in kleinen und damit ungefährlichen Mengen gehand­ habt und dosiert.

Durch die Möglichkeit, Sektionen des Reaktors unter unterschiedlichen Drücken (Atmosphärendruck, Vakuum, Überdruck) zu fahren, können chemische Reaktionen kon­ tinuierlich durchgeführt werden, z. B. kann durch Ein­ speisung von Natrium schädliches Chlor als Kochsalz ge­ bunden werden, das dann am Ende des Reaktors ausge­ schieden werden kann. Es kann z. B. auch NaOH einge­ speist werden, um im Reaktor dann die gewünschten Reaktionen auszulösen und dann ebenfalls Chlor als Kochsalz zu binden. Es kön­ nen hierzu aber auch andere bekannte Verfahren ange­ wendet werden. Das Verfahren wird in der Anfangsstufe des Reaktors auf einer Temperatur im Bereich von ca. 150 bis 900°C gefahren und der Druck beträgt zwischen 1 mbar absolut und 10 bar absolut, vorzugsweise Vaku­ um.

Die Natronlauge, oder auch andere, als Hilfschemika­ lien bezeichnete Zusatzstoffe, können in das Produkt vor Eintritt in den Einrohrreaktor zugegeben werden. Eine Dosierung ist auch möglich längs des Reaktors an den zur Reaktion erforderlichen Stellen des Einrohr­ reaktors bzw. längs des Einrohrreaktors an den Zonen bzw. Stellen, an welchen die erforderliche Aktivie­ rungsenergie des Produktmoleküls erreicht ist.

Eine Verbesserung der Qualität kann in bekannter Weise durch Rücklaufbeimischungen erfolgen. Es kann eben­ falls eine Rücklaufbeimischung erfolgen durch den aus den Abscheidern abgetrennten Dampf bzw. Sumpf. In die­ sem Falle werden z. B. durch Prallbleche oder Einbau­ ten, welche die elektrolytischen bzw. magnetischen Kräfte der Moleküle ausnutzen bzw. durch mechanisch angetriebene Rotorkörper, die im Dampf enthaltenen Flüssigkeitsstoffe ausgeschieden und zu der vorherge­ henden Stufe zurückgeführt. Dieses Produkt kann auch der nächsten Stufe beigemischt werden.

Als Hilfschemikalien können insbesondere Verbindungen der ersten, zweiten und dritten Hauptgruppe und Über­ gangselemente des Periodensystems verwendet werden, insbesondere Salze organischer Säuren, Carbonate, Hydroxide und Oxide von Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium, Barium und Aluminium sowie Titan, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink oder aber Wasser.

Wie schon erwähnt, ist der Einrohrreaktor im Gegensatz zu den bekannten Autoklav-Reaktoren besonders günstig für die Kühlung, d. h. die Wärmeabfuhr eines exothermen Vorganges. Es ist möglich, die gesamte Reaktionswärme über die Reaktorwandung an ein äußeres Kühlmedium ab­ zuführen und gegebenenfalls zurückzugewinnen. Eine derartige Rückgewinnung bewirkt eine Senkung der Pro­ duktionskosten.

Der Erfinder hat erkannt, daß es der Einrohrreaktor ermöglicht, die Verweilzeit des Kunststoffes im Reak­ tor außerordentlich kurz zu halten und diese exakt auf Sekunden- oder sogar Millisekundengenauigkeit zu steu­ ern. Die Ge­ schwindigkeiten innerhalb des Einrohrreaktors können bis Schallgeschwindigkeit oder sogar darüber steigen und damit die Verweilzeit ganz beträchtlich verringert werden, d. h. je höher die Temperatur gewählt wird, desto größer muß die Geschwindigkeit und damit die entsprechende Verkürzung der Verweilzeit werden. Außerdem findet in einem solchen Einrohrreaktor eine starke Verwirbelung statt, wodurch eine große Produkt- und Temperatur-Homogenität erreicht wird.

Es ist deshalb möglich, Vercrackungsvorgänge gezielt einzuleiten. Es können die Kunst­ stoffmoleküle gezielt gekürzt werden; damit ist es möglich, hochwertige, verwertbare Stoffe zu erzeugen, wie Schmieröl oder Rohstoffgase, Ethylen etc. Diese Produkte können auch gleichzeitig anfallen.

In einer derartigen Anlage werden die Kunststoffe durch den Reaktor praktisch hindurchgejagt. Durch ein hohes Vakuum und die sehr hohen Temperaturen bis zu 900°C im Reaktor werden die Kunststoffe zu Dampf bzw. Gas, der bzw. das mit einer Geschwindigkeit bis in den Bereich der Schallgeschwindigkeit am Ende dieser ein­ zigen Stufe strömt. Am Ende des Einrohrreaktors, der eine Länge von z. B. 0,2 bis ca. 2 km oder mehr haben kann, kann dann das gesamte Dampfgemisch schlagartig so weit abgekühlt werden, so daß die Vercrackungstem­ peratur unterschritten wird, und damit keine Ver­ crackung mehr stattfindet.

In vorteilhafter Weise kann die Erhöhung der Strö­ mungsgeschwindigkeit durch eine oder mehrere der fol­ genden Maßnahmen herbeigeführt werden:

• a) es wird der Pumpendruck am Anfang des Einrohrreak­ tors erhöht,
• b) die bei der durch Verdampfung bei der Destillation eintretende Volumenzunahme wird nicht durch Zwi­ schenabscheider abgezogen,
• c) es wird in der End- bzw. einzigen Stufe am Ende des Einrohrreaktors ein Vakuum angelegt,
• d) es werden flüssige oder gasförmige Teile oder ein Gemisch von beiden zugeführt.
• e) in einzelnen Abschnitten kann bei langsamer Förde­ rung besonders am Anfang des Rohrreaktors eine me­ chanische Förderung (z. B. Förderschnecke) einge­ setzt werden wie auch die Rohre mit einem Gefälle ausgeführt werden können.

Das Vakuum gemäß Maßnahme c) kann z. B. durch eine Was­ serringpumpe, eine Ölringpumpe, einen Gasstrahler oder dergleichen erzeugt werden. Diese Vorrichtungen saugen am Ende des Reaktors den Reaktorinhalt heraus. Es kann jede beschriebene Maßnahme einzeln oder jeweils zwei derselben oder alle drei miteinander kombiniert wer­ den.

Durch eine Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit der in dem Einrohrreaktor vorhandenen Medien mittels ge­ eigneter Einrichtungen und der damit verbundenen Rei­ bung an den Rohrwänden und innerhalb des strömenden Gemisches kann eine Eigenionisation der Kunststoffmo­ leküle aufgebaut werden.

Außerdem kann die Abkühlung jeweils im Reaktor selbst erfolgen. Eine besonders gute und schlagartig wirkende Kühlung wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß sie durch Aufprallen des Förderstromes am Ende der Stufe auf eine gekühlte Fläche mit einem sogenannten Klatsch-Effekt herbeigeführt wird. Dieser Effekt wird bisher nur in der Metallurgie bei der Erzeugung hoch­ wertiger Metalle und Metallverbindungen angewendet.

Die Abscheidung am Ende jeder Sektion des Einrohrreak­ tors kann auch durch elektromagnetische Kräfte erfol­ gen, welche durch Eigenionisation des schnellströmen­ den Produktes bzw. durch Einleitung von Hilfsenergien, z. B. elektromagnetische Felder, erzeugt werden. In diesen Fällen können Abscheideelemente eingebaut wer­ den, welche in bekannter Weise, z. B. analog zur Rauch­ gasreinigung, die Abscheidung bewirken.

Die unterschiedlichen Drücke (Über- oder Unterdruck) im Einrohrreaktor werden durch separate Einspeisepum­ pen sowie Absaugpumpen aufrechterhalten. Am Austritt jeder Sektion sind einstellbare Überströmventile bei Überdruck vorgesehen oder es wird gegen manometrische Säulen gefördert. Bei Über- sowie bei Unterdruck er­ folgt eine Absaugung durch Pumpen oder es findet in vorteilhafter Weise barometrische Aufstellung statt.

Es können für jede Fraktion mehrere Abgänge bei gering unterschiedlicher Temperatur vorgesehen werden. Dabei können die Abgänge ebenfalls als Einrohrreaktoren aus­ gebildet sein, welche die gleichen Merkmale wie der Hauptstrang aufweisen können.

Vorzugsweise ist das Einrohr in einen rohrförmigen runden oder eckigen Außenmantel eingelegt und es sind Mittel zum Einbringen von Wärmeträgermedien zwischen beiden Rohre vorgesehen. Hierdurch erfolgt eine Zwangsführung des Wärmeträgermediums, wie z. B. Heiß­ druckwasser, Wärmeträgeröle oder dergleichen. Ganz besonders vorteilhaft sind hierfür nicht aggressive Heißgase. Durch die in dem Zwischenraum zwischen dem Mantelrohr und dem eigentlichen Rohrreaktor auftreten­ de Totalreflexion der Wärmestrahlung können bisher nicht erreichte hohe Wärmeübergangszahlen erhalten werden.

Z.B. ist bei einem gasförmigen Wärmeträger von 800°C und einer Produkttemperatur von 400°C eine Wärmeüber­ gangszahl von K = 256 Kcal/m²h°C (1072 KJ/m²h°C) bei Glattrohren möglich. Dies resultiert in einer Verklei­ nerung der Heizfläche und einer wesentlichen Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit, d. h. der Durchlauf ist schneller. Dies wiederum führt zu einer sensibleren Anlage mit einer besseren Regelung für Temperatur und chemische Zusätze.

Um die Geschwindigkeit der Medien im gewünschtem Be­ reich innerhalb des Einrohrreaktors zu halten, kann der Rohrdurchmesser längs des Reaktors von unter­ schiedlicher Größe sein.

Für die Geschwindigkeitsanpassung kann es auch zweck­ mäßig sein, wegen des hohen Gasanteiles - bedingt durch Vakuum bis 1 mbar - zwei, drei oder mehrere Roh­ re parallel zu betreiben. In diesem Fall wird jedes Rohr einzeln temperatur- oder geschwindigkeitsgere­ gelt.

Um möglichst homogene Produkte zu erhalten, können die in dem Einrohrreaktor befindlichen Medien auch durch­ mischt werden.

Hierdurch wird erreicht, daß sich nicht an einzelnen Stellen innerhalb des Einrohrreaktors unerwünscht hohe Konzentrationen bestimmter Chemikalien ansammeln kön­ nen, sondern diese Chemikalien immer mit anderen Stof­ fen in einem gewünschten Verhältnis vermischt werden.

Insbesondere bei einem Vorliegen der Stoffe bzw. Che­ mikalien in gasförmiger oder flüssiger Form ist es vorteilhaft, wenn in dem Einrohrreaktor Turbulenzen zum Durchmischen erzeugt werden.

Durch die auftretenden Turbulenzen wird auf einfache Art und Weise eine einwandfreie Durchmischung der Che­ mikalien bzw. Stoffe erreicht.

Vor dem Einrohrreaktor kann ein Extruder oder eine Längsfördereinrichtung, insbesondere eine Förder­ schnecke, vorgeschaltet sein, wobei der in den Ein­ rohrreaktor einzuspeisende Kunststoff von dem Extruder oder der Längsfördereinrichtung plastifiziert werden kann. Alternativ kann dem Einrohrreaktor auch eine Plastifizierungseinrichtung vorgeschaltet sein.

Die Hilfschemikalien können auch längs des Extruders, der Längsförder- oder der Plastifizierungseinrichtung eingespeist werden.

Weitere Kosten lassen sich einsparen, wenn das Träger­ medium nach dem Austritt aus dem Einrohrreaktor an ei­ nem Abscheider in den Einrohrreaktor zurückgeführt wird bzw. zur Kühlung des Einrohrreaktors verwendbar ist.

Als Träger- und/oder Reaktionsmedium können auch pe­ trochemische Stoffe, wie Schmieröle und/oder Altöle eingesetzt werden.

Da petrochemische Stoffe in großer Menge auch als Ab­ fallprodukte anfallen, beispielsweise Altöl, und die Entsorgung dieser Stoffe kostspielig und schwierig ist, können diese vorteilhaft als Träger- und/oder Re­ aktionsmedium in dem Einrohrreaktor verwendet werden.

Alternativ sind hierzu auch Klärschlämme einzeln oder zusätzlich zu den petrochemischen Stoffen verwendbar.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, daß der Kunststoff in der ersten Stufe des Einrohrreaktors in flüssiger Form vorliegt, so daß er auf einfache Art und Weise weitertransportiert werden und zur Weiter­ verarbeitung in den nächsten Aggregatzustand überführt werden kann.

Innerhalb des Einrohrreaktors, insbesondere an dessen Ende, kann eine Abkühlung bzw. Verflüssigung des Pro­ duktes oder Produkt-Trägermedium-Gemisches stattfin­ den.

Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Pro­ dukt oder das Produkt-Trägermedium-Gemisch in Gasform vorliegen und zum Weitertransport bzw. zur Weiterver­ arbeitung des Produktes der flüssige oder feste Aggre­ gatszustand erwünscht ist.

Des weiteren kann auch vorgesehen sein, daß der Dampf des Produktes in wenigstens zwei Abgängen ausgetragen wird, wobei der Rückstand am Boden in flüssiger Form ausgetragen wird.

Je nach Siedetemperatur der unterschiedlichen Produkt­ bestandteile können so die Dämpfe getrennt abgezogen werden, so daß sie anschließend problemlos entsorgt oder weiterverarbeitet werden können. Der flüssige Rückstand am Boden kann ebenso leicht in Tanks abge­ pumpt oder über Rohrleitungen einer weiterverarbeiten­ den Anlage zugeführt werden.

Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung prinzipmäßig be­ schrieben.

In dem Ausführungsbeispiel nach der Figur ist ein dreistufiger Einrohrreaktor dargestellt mit unter­ schiedlich ausgebildeten Stufen, deren Temperierung jeweils über ein in Doppelwandrohren geführtes Heizme­ dium erfolgt, wie im folgenden näher erläutert. Die über eine Förderpumpe 1 dem Einrohrreaktor 2 zugeführ­ ten aufzubereitenden Kunststoffe durchströmen zuerst eine als Reaktor ausgebildete erste Stufe 1, die für das Temperiermedium mit einem Temperiermantel 3 mit Abstand umgeben ist. In dieser durch einen Temperatur­ regler 4 geregelten Sektion werden die Kunststoffe in eine gasförmige Phase überführt. Die Strömungsge­ schwindigkeit wird durch einen Regler 5 exaktest gere­ gelt. Am Ende der Stufe I ist ein Abscheider 6 für die in dieser ersten Stufe abgetrennten Medien in einen Sumpf 7 vorgesehen.

In der mit II gekennzeichneten zweiten Stufe ist zu­ nächst eine Sektion 8 für eine Kondensation und an­ schließend an die Sektion 8 ein Flüssigkeitsabscheider 9 angeordnet, aus welchem eine Leitung 10 zu einer nicht dargestellten Vakuumpumpe führt.

Die Sektion 8 für die Kondensation ist von einem Tem­ periermantel 11 umgeben, wobei die Temperatur in die­ sem Bereich einzeln durch einen Regler 12 geregelt ist.

Vor der nächsten Sektion 13, in welcher die Kunststof­ fe wieder in eine gasförmige Phase überführt werden und die von einem Temperiermantel 14 mit einem Einzel­ regler 15 umgeben ist, ist eine Förderpumpe 16 vorge­ sehen.

Die nächste und letzte Einrohrreaktorsektion 17 dieser Stufe ist mit einem Temperiermantel 18 mit einem Ein­ zelregler 19 für die Heiztemperatur umgeben.

In die Einrohrreaktorsektion 17 führen an eine Dosier­ pumpe 20 angeschlossene Leitungen 21 zum Eindosieren von Hilfschemikalien.

Am Ende der Stufe II ist ein weiterer Abscheider 22 mit einem Sumpf 23 zum Aufnehmen der in der Stufe II abgetrennten Medien vorgesehen.

Die sich an die Stufe II anschließende Stufe III ist prinzipiell genauso aufgebaut wie die Stufe II.

Am Ende des Einrohrreaktors 2 ist ein Abscheider 24 vorgesehen, aus welchem nochmals Medien in einen Sumpf 25 abgeführt werden, während das als Ergebnis der Be­ handlung in dem Einrohrreaktor 2 entstehende Produkt über einen Kondensator 26 und eine Abzugspumpe 27 ab­ geführt wird. Außerdem sorgt eine Vakuumpumpe 28 für einen ausreichenden Unterdruck innerhalb der Anlage und somit für eine entsprechend hohe Strömungsge­ schwindigkeit der eingebrachten Kunststoffe.

Über eine Leitung 29 wird das gas- bzw. dampfförmige Produkt in einen ersten Einspritzkondensator 30 ge­ führt, auf dessen Boden sich im Betrieb ein Kondensat­ spiegel 31 einstellt.

Eine Leitung 32 führt aus dem Boden des Einspritzkon­ densators 30 durch einen Kühler 33 zu einer Pumpe 34, durch welche ein Teil des Kondensates Einspritzdüsen 35 zugeführt wird, die im oberen Bereich des Ein­ spritzkondensators 30 angeordnet sind.

Unterhalb der Einspritzdüsen 35 des Einspritzkondensa­ tors 30 sind Füllkörper 36 angeordnet. Die aus den Einspritzdüsen 35 austretenden Tropfen prallen auf den Füllkörper 36 auf und überziehen diesen. Aufgrund der großen Oberfläche des Füllkörpers ist somit eine scharfe Fraktionierung möglich, d. h. es können enge Temperaturbereiche gefahren werden, bei denen jeweils nur bestimmte Stoffe auskondensieren.

Das von den Einspritzdüsen 35 versprühte Kondensat bildet Kondensationskerne für das durch die Leitung 29 zugeführte gas- bzw. dampfförmige Produkt.

Die Menge des bei der mit dem Bezugszeichen 37 gekenn­ zeichneten Stelle zugeführten Kühlwassers bzw. des temperaturgeregelten Kühlmediums und damit die Tempe­ ratur im Einspritzkondensator 30 wird mittels eines Reglers 38 geregelt, der auf ein Ventil 39 einwirkt.

Hinter einer Pumpe 40 wird außerdem Kondensat über ei­ nen Abzweig 37 über ein Regelventil 41, mittels wel­ chem die Höhe des Kondensatspiegels 31 im Einspritz­ kondensator 30 eingestellt wird, zur Entnahme 42 für das gewünschte Kondensat bzw. der Fraktion geführt.

Die Pumpe 40 regelt also das Niveau in dem Einspritz­ kondensator 30. Es ist aber auch eine barometrische Aufstellung möglich, bei welcher das Kondensat ohne Hilfspumpe als Fraktion abläuft. Oberhalb der Mündung 43 der Zuleitung 29 im Einspritzkondensator 30 ist ein Verteiler 44 für das nach oben strömende gas- oder dampfförmige Produkt angeordnet, um ein möglichst ho­ mogenes Durchfluten des Produktdampfes, d. h. parallele Ströme, zu erreichen.

Die Durchströmung des Produktdampfes erfolgt vorteil­ haft wie dargestellt im Gegenstromprinzip, kann jedoch auch im Gleichstrom oder Kreuzstrom erfolgen.

Das nicht kondensierte Produkt wird über eine Leitung 45 in einen zweiten Einspritzkondensator 46 geführt, der einen Kühler 47 aufweist, wobei der Aufbau des Einspritzkondensators 46 und des Kühlers 47 identisch mit dem des Einspritzkondensators 30 sowie des Kühlers 33 ist.

In dem Einspritzkondensator 46 wird die Temperatur niedriger als im ersten Einspritzkondensator 30 gere­ gelt.

Das Kondensat bzw. die Fraktion wird an der mit dem Bezugszeichen 48 gekennzeichneten Stelle entnommen. Eine Leitung 49 führt aus dem Einspritzkondensator 46 in einen ebenfalls wieder baugleichen Einspritzkonden­ sator 50. Der Einspritzkondensator 50 weist wieder ei­ nen Kühler 51 auf, wobei sowohl der Einspritzkondensa­ tor 50 als auch der Kühler 51 baugleich mit den be­ reits beschriebenen Einspritzkondensatoren und Kühlern sind.

An einer mit dem Bezugs Zeichen 52 gekennzeichneten Stelle kann auch hier wieder das Kondensat bzw. die Fraktion entnommen werden.

Die jeweiligen Temperaturen in den Einspritzkondensa­ toren werden bestimmt durch wirtschaftliche Gründe oder aus verfahrenstechnischen bzw. chemischen Grün­ den, welche zur Eliminierung umweltbelastender Stoffe verlangt werden.

Im oberen Bereich des letzten Einspritzkondensators 50 ist eine Saugpumpe 53 zur Erzeugung eines Unterdruckes in dem gesamten System vorgesehen.

Nachfolgend soll anhand eines Kunststoffgemisches, das in den Einrohrreaktor eingegeben wird, dargestellt werden, wie das Produkt einer Behandlung in dem Ein­ rohrreaktor aussehen kann.

Das Kunststoffgemisch besteht aus 20% Polyvinylchlo­ rid, 60% Polyäthylen und 20% Ethylen/Propylen-Co­ polymeren, wobei das Kunststoffgemisch mit der fünffa­ chen Menge des folgenden Lösungsmittelgemisches fein extrudiert wird: 60% Dekalin mit einem Siedepunkt von 196°C, 40% Heptylacetat, Siedepunkt 193°C sowie 10% Ethylen/Propylen-Copolymere, die nicht gelöst sind und nach dem Abtrennen aus dem Kunststoffgemisch wie­ der in den Kreislauf innerhalb des Einrohrreaktors zu­ rückgeführt werden.

Das Einspeisen in den Einrohrreaktor erfolgt mittels 11%igem Natriumhydroxid, das als 50%ige wäßrige Lö­ sung vorliegt. Die Temperatur beim Einspeisen in den Einrohrreaktor beträgt 460°C, der Druck 5 mbar abso­ lut.

In den Einrohrreaktor wird also folgendes eingegeben: 20 Teile Polyvinylchlorid + 60 Teile Polyäthylen + 10 Teile Ethylen/Propylen-Copolymere + 300 Teile Dekalin + 200 Teile Heptylacetat + 11 Teile Natriumhydroxid + 11 Teile Wasser + 4 Teile Verunreinigungen, also ins­ gesamt 616 Teile.

Nach der Behandlung im Einrohrreaktor konnten die fol­ genden Bestandteile getrennt entnommen werden:
Lösungsmittel: 300 Teile Dekalin + 200 Teile Heptyl­ acetat + 11 Teile Wasser = 511 Teile; Sumpf: 16 Teile Kochsalz + 10 Teile organischer Bestandteile, vorzugsweise aus Ethylen/Propylen-Co­ polymeren + 4 Teile Verunreinigungen = 30 Teile.
Ausbeutefraktionen: 75 Teile Kohlenwasserstoffe C₆ bis C₃₀.

Insgesamt wurden also wieder die 616 Teile erhalten, die auch in den Einrohrreaktor eingespeist wurden. Das aus 511 Teilen bestehende Lösungsmittel kann dem Kreislauf im Einrohrreaktor wieder erneut zugeführt werden. Durch Dekantieren müssen 11 Teile Wasser abgetrennt werden, da ansonsten eine Anreicherung stattfindet. Beide Lösungsmittel sind nicht mit Wasser mischbar. Von dem aus insgesamt 90 Teilen bestehenden Kunststoffgemisch können somit 75 Teile so bearbeitet werden, daß sie wiederverwertbar sind.

Auch aus dem Sumpf, der in dem vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel insgesamt 30 Teile enthält, können noch wiederverwertbare Medien entnommen werden, so daß ins­ gesamt der gesamte in den Einrohrreaktor eingegebene Kunststoffanteil bzw. das gesamte Kunststoffgemisch wiederverwertbar ist.

Äußerst bemerkenswert ist hierbei die Aufspaltung des aggressiven Natriumhydroxids und dessen Verbindung mit Chlor zu Kochsalz, bei der aus einer aggressiven Lauge ein harmloses und ungiftiges Salz entsteht.

Selbstverständlich können andere Kunststoffe bzw. Kunststoffgemische mit anderen Lösungsmitteln auch in weniger aufwendigen Anlagen als der in dem Aus­ führungsbeispiel beschriebenen zurückgewonnen und/oder wiederverwertet wird.

So können geeignete Kunststoffe bzw. Kunststoffge­ mische beispielsweise auch in einem nur eine Stufe aufweisenden Einrohrreaktor problemlos verarbeitet werden.

Der Aufwand, der hinsichtlich der Größe und/oder des Umfanges der chemischen Anlage betrieben werden muß, ist dabei immer von den zu verarbeitenden Kunststoffen bzw. Kunststoffgemischen, den verwendeten Lösungs­ mitteln sowie den Parametern der chemischen Anlage abhängig. Auch andere Einflußgrößen können die Größe und/oder den Umfang der notwendigen chemischen Anlage beeinflussen.

Das gesamte Verfahren zur Wiederverwertung von Kunst­ stoff und/oder Kunststoffgemischen ist leicht be­ herrschbar und äußerst stabil.

Claims (15)

1. Verfahren zur Wiederverwertung von Kunststoff und/ oder Kunststoffgemischen, dadurch gekennzeichnet, daß der granulierte oder pulverisierte Kunststoff mit Hilfe eines Trägermediums durch einen Einrohrreak­ tor transportiert wird, wobei er durch Energiezu­ fuhr stufenweise in eine gasförmige Phase über­ führt wird, wonach eine fraktionierte Kondensation stattfindet, wobei durch ein gezieltes Cracken und anschließendes Abscheiden eine Auftrennung der er­ zeugten Produkte erfolgt.

2. Verfahren zur Wiederverwertung von Kunststoff und/oder Kunststoffgemischen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff in aufgeschmolzener, flüssiger oder pastöser Form in den Einrohrreaktor eingespeist wird, wobei er durch Energiezufuhr stufenweise in eine gasförmige Phase überführt wird, wonach eine fraktionierte Kondensation stattfindet, wobei durch ein gezieltes Cracken und anschließendes Ab­ scheiden eine Auftrennung der erzeugten Produkte erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermedium als Reaktionspartner und/oder Lö­ sungsmittel bei der Aufbereitung des Kunststoffes wirkt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermedium ein flüssiges Medium verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermedium ein gasförmiges Medium verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidungen und Reaktionen in mehreren Stu­ fen stattfinden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Einrohrreaktor von Stufe zu Stufe auf ein Vakuum bis auf ca. 1 mbar absolut verkleinert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe des Einrohrreaktors die Tem­ peratur im Bereich von 150 bis 900°C liegt und der Druck zwischen 1 mbar absolut und 10 bar ab­ solut.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einer der Stufen des Einrohrreaktors eine ge­ genüber der Anfangsgeschwindigkeit des Kunststof­ fes im Einrohrreaktor erhöhte Strömungsgeschwin­ digkeit herbeigeführt und das Temperaturniveau über die allgemeine Vercrackungstemperatur des in der Stufe vorhandenen Kunststoffes angehoben wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach jeder Stufe des Einrohrreaktors eine Abschei­ dung eines flüssigen, festen oder gasförmigen Me­ diums stattfindet.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im mittleren Bereich zwischen Anfang und Ende des Einrohrreaktors die Förderung durch wenigstens ei­ ne zusätzliche mechanische oder elektromagnetische Fördervorrichtung unterstützt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abkühlung durch Aufprallen des Förderstromes auf eine gekühlte Fläche am Ende der Stufe mit ei­ nem sogenannten Klatscheffekt herbeigeführt wird oder durch intensive Kühlung des Rohres des Ein­ rohrreaktors, welches in einer Kühlzone des Ein­ rohrreaktors als mehrere parallel verlaufende Ein­ zelrohre ausgeführt ist, oder durch Einspeisung eines kalten Hilfsstoffes, wie z. B. das zurückge­ führte abgekühlte Produkt oder Produktanteile.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit und der damit verbundenen Reibung an den Rohrwän­ den und innerhalb des strömenden Gemisches eine Eigenionisation aufgebaut wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger- und/oder Reaktionsmedium petrochemi­ sche Stoffe, insbesondere Schmieröle, verwendet werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger- und/oder Reaktionsmedium Abfälle, ins­ besondere Altöle und Klärschlämme, zusätzlich oder einzeln, verwendet werden.