DE19906891C2 - Verfahren zur Verwertung von staubförmigen und schlammartigen kohlenstoffhaltigen Stoffen in der Festbettvergasung - Google Patents

Description

Die schadlose Beseitigung bzw. Verwertung bestimmter Rest­ stoffarten bereitet der Fachwelt nach wie vor Schwierig­ keiten technischer sowie kostenseitiger Art. Zu diesen Rest­ stoffarten zählen Epoxid- und Säureharze, Tank- und Teer­ rückstände, Arzneimittel, Schädlingsbekämpfungsmittel, verunreinigte Lösungsmittelschlämme, Galvanikrückstände, Stäube und stichfeste Schlämme und von denen allen insbe­ sondere solche, die schwer zu händeln, niederkalorisch und damit in vorhandenen Verbrennungsanlagen schwer ein­ setzbar sind.

Es hat eine Reihe von Vorschlägen gegeben, derartige Stoffe in Müllverbrennungsanlagen zu verbrennen oder in Kraftwerks­ feuerungen dosiert zuzumischen. Schwierigkeiten bereitet dabei immer neben dem teilweise geringen Heizwert der zu­ zumischenden Stoffe die dosierte Zumischung an sich zu einem Hauptbrennstoff in Kraftwerksbekohlungen oder Müll­ verbrennungsanlagen, da mindestens ein Teil der genannten Stoffe während des Transports giftige oder anderweitig die Umwelt belastende Stoffe freisetzt.

Desweiteren kann durch die Höhe der Verbrennungstemperatu­ ren in Verbrennungsanlagen nicht sichergestellt werden, daß sich Dioxine, Furane und ähnliche Verbindungen bilden, die aufwendige Rauchgasreinigungsanlagen erfordern. Das letztere trifft auch auf Vergasungsanlagen für Reststoffe zu, die mit Temperaturen um 1000°C arbeiten, wie beispiels­ weise nach EP 0381 254 B1.

Es ist weiter auch vorgeschlagen worden, Restabfallstoffe einer Pyrolyse zu unterziehen und die dabei entstehenden Stoffe weiterzuverarbeiten (DE OS 196 42 161 A1 oder WO 97/15640).

Bei einer Pyrolyse entstehen in der Regel Pyrolysegase, Teere/Öle und feste Pyrolyserückstände, die einzeln aufbereitet werden müssen, wozu teure Anlagen erforderlich sind, da die entstehenden Stoffe überwiegend nicht auf direktem Wege in die Umwelt abgegeben oder direkt weiter­ verwendet werden können. Das betrifft Quencheinrichtungen, weitere Nachkühleinrichtungen und Reinigungsanlagen für das Pyrolysegas, Anlagen zur Abtrennung und Verarbeitung von Ölen und Gaswasser, wie Entphenolungs- und biologi­ sche Abwasseranlagen sowie Anlagen zur Beseitigung oder Aufarbeitung des anfallenden Teer-Öl-Feststoff-Wasser- Gemischs, worunter die Wirtschaftlichkeit des gewählten Weges erheblich leidet. Auch weist der entstehende Pyro­ lysekoks einen relativ hohen Feinkornanteil auf, der einem direkten weiteren Einsatz oft entgegensteht.

Ein direkter Einsatz der eingangs genannten Reststoff­ arten in einem vorhandenen Festbettvergaser wäre theore­ tisch möglich, da Festbettvergasungsanlagen mit weitaus höheren Temperaturen betrieben werden, scheidet aber durch die staubförmige oder schlammartige Konsistenz dieser Reststoffe aus, die die Ausbildung eines stabilen Festbettes behindern.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, staubför­ mige und schlammartige Reststoffe wie Epoxid- und Säure­ harze, Teer- und Tankrückstände, Arzneimittel, Schäd­ lingsbekämpfungsmittel, Lösungsmittelschlämme, Galvanik­ rückstände, stichfeste Schlämme, Stäube und ähnliche Produkte, die auf direktem Wege nicht in der Festbett­ vergasung eingesetzt werden können, so aufzubereiten, daß ihre Beseitigung in Anlagen zur Festbettvergasung wirtschaftlich möglich wird.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe gemäß der Merkmalskombination des Patent­ anspruchs.

Die in der Aufgabe der Erfindung beispielhaft genannten Stoffe werden einzeln oder als Gemisch einer Pyrolyse­ anlage zugeführt und dort bei maximal 700°C umgesetzt. Die entstehenden Pyrolysegase verlassen die Pyrolyse­ anlage mit Temperaturen bis zu 600°C.

Es wurde gefunden, daß die in den heißen Pyrolysegasen gasförmig vorhandenen Produkte wie Staub, Teer, Öl und Wasser, sowie deren Gemisch verträglich sind mit den analogen Produkten, die bei der Vergasung fester kohlen­ stoffhaltiger Stoffe im festen Bett entstehen und mit dem Rohgas aus dem Festbettvergaser austreten. Diese Erkenntnis legte den Schluß nahe, die heißen Pyrolyse­ gase der Pyrolyseanlage zwar in einer separaten Quench­ anlage abzukühlen, die anfallenden Produkte aber direkt den in der Festbettvergasung vorhandenen Anlagen und Kreisläufen zuzuführen und dann gemeinsam mit den aus der Festbettvergasung stammenden Produkten aufzubereiten. So wird das den Quencher der Pyrolyseanlage verlassende Gas dem drucklosen Anfallgas der Festbettdruckvergasung zugemischt und gemeinsam mit diesem gekühlt, gereinigt und in Kesselanlagen mit Rauchgasreinigung verbrannt. Das im Sumpf des Quenchers anfallende Kondensatgemisch aus Teer, Öl, Feststoff und Wasser wird mit den analogen Produkten aus der Festbettvergasung gemeinsam in Absetz- und Eindickeranlagen aufbereitet. Die Staub-Teer-Produkte gelangen zu einer Flugstromvergasungsanlage.

Das anfallende Gaswasser wird zusammen mit dem Gaswasser aus der Festbettvergasung aufbereitet und als Waschwasser im Kreislauf den Quenchern der Festbettvergasung und der Pyrolyse zugeführt. Ein Teilstrom des Gaswassers gelangt zu den Abwasserreinigungsanlagen.

Die in der Pyrolyseanlage weiter anfallenden Kokse können, wenn sie entsprechende Korngrößen aufweisen, direkt in einen Festbettvergaser eingegeben werden. Pyrolysekokse kleinerer Korngrößen und Pyrolysekoksstäube werden nach bekannten Verfahren stückig gemacht und ebenfalls in einen Festbettvergaser eingegeben.

Auf diese vorgeschlagene Weise können alle kohlenstoff­ haltigen staubförmigen und schlammartigen Reststoffe wie Epoxid- und Säureharze, Teer- und Tankrückstände, Arznei­ mittel, Schädlingsbekämpfungsmittel, Lösungsmittelschlämme, Galvanikrückstände, stichfeste Schlämme, Stäube und ähnliche Produkte durch eine vorgeschaltete pyrolytische Behandlung in der Festbettvergasung eingesetzt werden, ohne daß außer einem bekannten Pyrolysereaktor und einer Quenchanlage weitere Anlagen zur Gas-, Kondensat- und Abwasserreinigung bzw. -verwertung benötigt werden und auch die Weiterverarbeitung des anfallenden Kokses in vorhandenen Anlagen erfolgt.

Die Erfindung soll im folgenden mittels eines Ausführungs­ beispiels näher erläutert werden:
Ein Pyrolysereaktor herkömmlicher Bauart wird mit 1,3 t/h eines schlammartigen Säureharzrückstandes beschickt.

Das während des Pyrolysevorgangs entstehende Pyrolysegas wird in einem Quencher von 450 bis 500% auf unter 110°C abgekühlt. Das dazu verwendete Waschwasser entstammt den gemeinsamen Kondensations- und Aufbereitungskreisläufen nach Quenchung des Pyrolyse- und des Festbettvergasungs­ rohgases.

Das aus dem Sumpf des Quenchers abgezogene Teer-Öl-Fest­ stoff-Wasser-Gemisch wird gemeinsam mit dem analogen Produkt der Festbettvergasung in Absetzanlagen aufbereitet und nach dieser Aufbereitung einem Flugstromvergaser zur Vergasung zugeführt.

Der Pyrolysekoks, der mit einer Temperatur von 500°C, einer Korngröße von 0 bis 100 mm und in einer Menge von ca. 0,8 t/h anfällt, wird nach dem Pyrolysereaktor einer Heißsiebung in die Fraktionen größer und kleiner 4 mm unterzogen. Beide Fraktionen werden anschließend separat gekühlt. Ca. 25% des Pyrolysekokses fallen in der Fraktion größer 4 mm und ca. 75% in der Fraktion kleiner 4 mm an. Der Pyrolysekoks der feineren Fraktion wird in Silos ge­ speichert und von dort dosiert bei der Klärschlammbriket­ tierung zugemischt. Das dabei entstehende Klärschlamm­ brikett mit Pyrolysekoksanteilen weist eine ausreichende Thermostandsfestigkeit auf und ist im Festbettvergaser einsetzbar.

Claims (1)

1. Verfahren zur Verwertung von staubförmigen und schlamm­ artigen kohlenstoffhaltigen Stoffen in der Festbettvergasung, wobei die staubförmigen und schlammartigen kohlenstoff­ haltigen Stoffe vorwiegend Reststoffe sind wie Epoxid- und Säureharze, Tank- und Teerrückstände, Arzneimittel, Schäd­ lingsbekämpfungsmittel, Lösungsmittelschlämme, Galvanik­ rückstände, Stäube, stichfeste Schlämme und ähnliche Pro­ dukte, gekennzeichnet dadurch, daß diese Stoffe einzeln oder im Gemisch einem an sich bekannten Pyrolysereaktor, der mit maximal 700°C betrieben wird, zugeführt werden, wobei
das anfallende Pyrolysegas einer separaten Quenchung unterzogen wird und dabei von 450 bis 550°C auf unter 100°C abgekühlt und anschließend in den heißen Anfall­ gasweg einer Festbettvergasungsanlage eingespeist und zusammen mit dem Anfallgas aus der Festbettvergasung gekühlt und von Gaswasser und Ölen getrennt in Kessel­ anlagen mit Rauchgasreinigung verbrannt wird,
das im Sumpf des Quenchers anfallende Kondensatgemisch aus Teer, Öl, Feststoff und Wasser gemeinsam mit den analogen Produkten aus der Festbettvergasung aufbereitet und das Staub-Teerprodukt einer Flugstromvergasungsanlage zugeführt wird,
das bei der Aufbereitung des oben genannten Kondensat­ gemischs anfallende Gaswasser gemeinsam mit dem Gas­ wasser aus der Festbettvergasung aufbereitet und an­ schließend als Teilstrom wieder als Waschwasser den Quenchanlagen bzw. als Teilstrom den Abwasserreinigungs­ anlagen zugeführt wird,
der bei der Pyrolyse anfallende Koks nach dem Verlassen des Pyrolysereaktors einer Heißsiebung unterzogen und in eine Fein- und eine Grobfraktion klassiert wird und die Feinfraktion über eine Brikettierung den Festbett­ vergasungsanlagen zugeführt wird, während die Grob­ fraktion direkt in der Festbettvergasung eingesetzt wird.