DE2646729C3

DE2646729C3 - Verfahren zum Verkoken gummihaltiger Abfälle

Info

Publication number: DE2646729C3
Application number: DE2646729A
Authority: DE
Inventors: Nagatoshi Osaka Yoshida
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1975-10-16
Filing date: 1976-10-15
Publication date: 1981-12-24
Also published as: DE2646729B2; GB1507138A; JPS5249668A; DE2646729A1; JPS5423002B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verkoken eines festen Gummi enthaltenden organischen Abfallproduktes. Ein solches Verfahren ist bereits aus der DE-PS 22 02 903 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden unbrauchbar gewordene Kraftfahrzeugreifen dadurch beseitigt und verwertet, daß die Altreifen zerkleinert und mit einem großen Überschuß von Kokskohle in eine Ofenbatterie einer Kokerei eingesetzt und dort verkokt werden.

Dieses bekannte Verfahren isc jedoch insofern nachteilig, als es zum einen das Zerkleinern der Altreifen sowie den Zusatz beträchtlicher Kohlemengen erfordert und zum anderen zu einer beträchtlichen Umweltbelastung führt.

Aus der japanischen Patentpublikation Nr. 42 603/ ist bereits ein Verfahren bekannt, bei welchem in Industrieabfällen enthaltene Kunststoffe durch Erhitzen in einer gegenüber Luft abgeschlossenen Wasserdampfatmosphäre bei Temperaturen von 400 bis 500° C thermisch zersetzt werden. Es ist auch bereits bekannt, Abfälle von gummihaltigen Formkörpern mit einem heißen Gas bei einer Temperatur von 500 bis 600⁰C zu behandeln, wobei die zu behandelnden gummihaltigen Abfälle auf eine Teilchengröße von 5 bis 50 mm zerkleinert werden müssen, um eine thermische Zersetzung zu gewährleisten (vgl. japanische Patentpublikation Nr. 76 966/1974). Die genannte Veröffentlichung erwähnt ferner, daß das bei der thermischen Zersetzung gebildete Gas als Brennstoff zurückgewonnen wird und daß die Zersetzungsprodukte öl sowie Kohlenstoff einer Verwendung zugeführt werden. Eine Rückgewinnung des bei der thermischen Zersetzung anfallenden Wassers ist jedoch nicht möglich, weil das Wasser öl und andere Schadstoffe enthält, deren vollständige Abtrennung äußerst schwierig und nur in besonders aufwendigen Anlagen möglich ist

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrrnde, ein Verfahren sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung der aus der DE-PS 22 02 903 bekannten Gattung so auszubilden, daß das Aufarbeiten von gummihaltigen Abfällen ohne eine vorherige Zerkleinerung, ohne übermäßig großen Energieverbrauch und ohne eine nennenswerte Umweltbelastung durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Aufgabe durch die im Anspruch 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Anspruch 4 angegebene Erfindung gelöst.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt besteht in erster Linie darin, daß Gummi bzw. Kautschuk enthaltende feste organische Abfallprodukte wie Fahrzeugbereifungen, technische Gummiwaren, Golfbälle und dergleichen durch thermische Zersetzung erarbeitet werden können, ohne daß eine vorhergehende Zerkleinerung dieser Abfälle erforderlich wäre. Ferner führt das Verfahren nach der Erfindung zu einer Ausnutzung des beim Zersetzungsprozeß gebildeten Wassers, welches im Kreislauf zurückgeführt wird, so daß eine Abwasseraufbereitung praktisch überflüssig ist.

Der mit Hilfe der Erfindung erzeugte Kohlenstoff ist von guter Qualität und kann für die Herstellung technischer Gummierzeugnisse verwendet werden.

Der Generator für überhitzten Wasserdampf erhält als Speisewasser das durch Kondensation des beim Zersetzungsvorgang gebildeten Wasserdampfes gewonnene Wasser. Hinsichtlich des Generators für überhitzten Wasserdampf sei darauf hingewiesen, daß es sich bei diesem vorzugsweise um einen Wasserdampferzeuger vom Innenfeuerungs-Typ handelt, d. h. um einen solchen Generator, bei dem Wasser in einem Behälter dadurch erhitzt wird, daß es in direkten Kontakt mit einer Feuerung gebracht und dadurch in überhitzten Wasserdampf überführt wird. Ein solcher Generator besitzt eine Verbrennungskammer mit einem Brenner in ihrem Inneren und ist mit einer Wasserversprühungsdüse und einem Wasserdampfeinlaß ausgestattet. Der in eir.-em solchen Generator erzeugte überhitzte Wasserdampf besitzt während des thermischen Zersetzungsvorganges vorzugsweise eine Temperatur von etwa 500 bis etwa 900°C. Der überhitzte Wasserdampf weist während des thermischen Zersetzungsvorganges einen Druck von etwa 0,3 bis etwa 1,5 kg/cm² (Überdruck) auf. Dieser Arbeitsdruck ist so niedrig, daß keine besonderen technischen Vorkehrungen hinsichtlich Druckbeständigkeit getroffen werden müssen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen und unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 einen Vertikal-Teilschnitt durch den Verkokungsreaktorund

Fig. 3 eineii Schnitt durch den Verkokungsreaktor entlang der Linie A-A in F i g. 2.

Nach der Darstellung in F i g. I bestellt eine

Vorrichtung 1 zur thermischen Zersetzung von Reifen (Gummireifen) hauptsächlich aus einem Generator 2 für überhitzten Wasserdampf vom Innenfeuerungs-Typ, einem Reaktor 3 für die Verkokung der Reifen mit dem überhitzten Wasserdampf aus dem Generator, einem Kondensator 4 zum Kondensieren des aus dem Reaktor abgezogenen Wasserdampfes und des abgezogenen gasförmigen Produktes und einem Kondensatspeicherbehälter 5. Diese Vorrichtungen sind in der genannten Reihenfolge hintereinander angeordnet. Eine Wasserrücklaufleitung 6 für das zurückgewonnene und aus dem Aufnahmebehälter 5 abgezogene Wasser erstreckt sich von dem Behälter 5 bis zu dem Wasserdampfgenerator 2.

Der Generator 2 vom Innenfeuerungs-Typ für die Erzeugung von überhitztem Wasserdampf mit einer Temperatur von etwa 500 bis etwa 900° C und einem Druck von etwa 03 bis etwa 1,5 kg/cm² (gauge) besteht hauptsächlich aus einer Verbrennungskammer 7, einer Wasserversprühungsdüse 8, die in der Innenwand der Kammer befestigt ist, und einem Brenner 9 innerhalb der Kammer 7. Die Wasserrückiaufieitung 6, die mit der Wasserversprühungsdüse 8 in Verbindung steht, ist mit einer Wasserzuführungsleitung 10 ausgestattet, welche die Funktion hat, zusätzliches Wasser in den Generator einzuführen, wenn das zurückgewonnene Wasser unzureichend ist. Der Brenner 9 ist mit einer Brennstoffzuführungsleitung 12 und einer Luftzuführungsleitung 13 ausgestattet. Die Leitung 12 weist einen Treibstoffbehälter 14 für die Aufnahme eines Treibstoffes, wie Kerosin, einen Strömungsmesser 19 und dgl. auf, während die Leitung 13 ein Gebläse 21, einen Strömungsmesser 24 und dgl. aufweist und außerdem mit einer Luftauslaßleitung 25 zur Regulierung des Druckes der Verbrennungsluft versehen ist. Die Verbrennungskammer 7 ist in ihrer Innenwand mit einer Düse 27 zum Einspritzen des zurückgewonnenen Gases ausgestattet. Eine Beschickungsleitung 28 erstreckt sich von dem Generator 2 bis zu dem Verkokungsreaktor 3, durch die überhitzter Wasserdampf in den Reaktor 3 eingeführt wird. Durch eine Leitung 29 wird der Innendruck der Verbrennungskammer 7 reguliert. Die Beschickungsleitung 28 hat vorzugsweise die kürzest mögliche Länge, um die Wärmeabgabe aus dem überhitzten Wasserdampf zu vermindern. Besonders bevorzugt ist es, die Leitung 29 wegr.ilassen.

In den Fig. 2 und 3 besteht der Reaktor 3 hauptsächlich aus einem vertikalen zylindrischen Hauptkörper 32 und einem Rückstandsbehälter 33, der unterhalb des Hauptkörners angeordnet ist, mit einem dazwischen angeordneten Verschluß 34, der geöffnet werden k?nn. Der zylindrische Hauptkörper 32 hat einen solchen Innendurchmesser, daß nicht zerkleinerte ganze Gummireifen T darin gestapelt werden können, und er besteht hauptsächlich aus einem äußeren Zylinder 36 mit einer Wärmeisoliereinrichtung 35 darum herum, einem Deckel 41 (vgl. Fig. 1) zum Schließen einer oberen öffnung, durch welche die Luftreifen T eingeführt werden, einei ringförmigen Halterungseinrichtung 43 an einer Bodenöffnung zum Festhalten der Gummireifen T in einer horizontalen Lage, und einem inneren Zylinder 39, der sich etwa von der Mitte der Höhe des äußeren Zylinders 36 ab nach unten erstreckt unter Bildung eines Durchganges 37 zwischen dem äußeren Zylinder 36 und dem inneren Zylinder 39 für den überhitzten Wasserdampf. Der innere Zylinder 39 is; nit einer großen Anzahl von kleinen Öffnungen 38, 38', 38" ... versehen für das

gleichmäßige Einleiten von überhitztem Wasserdampf durch den gesamten Umfang des Zylinders in Richtung auf seine vertikale Achse. Der überhitzte Wasserdampf wird aus der Beschickungsleitung 28 durch einen Einlaß 42 in den Wasserdampfdurchgang 37 eingeführt.

Der Rückstandsbehälter 33 weist an seiner unteren seitlichen öffnung eine Tür 45 auf, und er nimmt einen Handwagen 46 auf, der durch die öffnung herausgezogen werden kann. Der Behälter 33 weist eine obere Öffnung auf, die mit einer Auflage 50 versehen ist, die der ringförmigen Haiterungseinrichtung 43 gegenüberliegt. Sowohl die Halterungseinrichtung 43 als auch die Auflage 50 weisen eine öffnung mit einem solchen Innendurchmesser auf, daß die Wulstdrähte 44 der Reifen hindurchfallen können. Ein Stab 47 für die Aufnahme der Wulstringdrähte 44 weist ein oberes Ende, das im Zentrum der öffnung der Auflage 50 angeordnet ist, und ein unteres Ende auf, das drehbar auf der äußeren Wand des Behälters 33 aufliegt Durch einen Haken 49, der mit dem unteren Ende verbunden werden kann, wird der Stab 47 in d ■■· richtigen Position festgehalten.

Der Verschluß 34, der geöffnet werden kann, ist gleitend zwischen der Rückhalteeinrichtung 43 und der Auflage 50 angeordnet und wird während der thernv*chen Crackung der Gummireifen Fgeschlossen gehalten, um das Innere des Hauptkörpers 32 abzudichten. Der Verschluß ist mit einer hydraulischen Einrichtung 51 versehen.

Die in dem Reaktor 3 enthaltenem Gummireifen T können einem gleichmäßigen Spray aus dem überhitzten Wasserdampf ausgesetzt werden, der durch die kleinen Öffnungen 38, 38', 38" ... in den inneren Zylinder 39 eingespritzt wird, und sie können innerhalb eines kurzen Zeitraumes thermisch gecrackt werden. Das gebildete Gas strömt nach oben, während der Rückstand von dem darunterliegenden Verschluß 34 aufgenommen wird. Wenn der Verschluß 34 nach Beendigung der thermischen Crackung geöffnet wird. werden die Reifenwulstdrähte 44 in dem Rückstand auf dem Stab 47 festgehalten und der Rückstand (d. h. der Kohlenstoff mit einem niedrigen Gehalt an flüchtigen Materialien) fließt in den Wagen 46 ab und wird durch die seitliche Öffnung abgezogen, nachdem das Tor 45 geöffnet worden ist. Wenn der Stab 47 von dem Haken •19 befreit wird, gelangen die Reifenwulstdrähte 44 in den Handwagen 46 und können auf entsprechende Weise abgezogen werden. Durch einen Auslaß 53 strömt das gebildete Gas über einen Staubsammler 54, der mit einer Leitung 55 für die Beseitigung des gesammelten Staubes ausgestattet ist, in den Kondensator 4.

In der Fig. 1 bestellt der Kondensationspeicherbehält«_r 5 hauptsächlich aus einem ersten Aufnahmebehälter 57 und einem zweiten Aufnahmebehälter 59. der mit dem Aufnahmebehälter 57 in Verbindung steht und unterhalb des Bodens desselben angeordnet ist. Der erste AufnahmeDehälter 57 weist eine Leitung 60 für die Rückführung des zurückgewonnenen Gases auf, die sich von einem oberen Abschnitt des Aufnahmebehälters 57 bis zu der Gäscinführüngsdüse 27 erstreckt. Die Riicklaufleitiing 60 weist einen Behälter 01, der eine Waschflüssigkeit enthält (z. B. Wasser oder eine Natriumhydroxidlösung) für die Entfernung eines giftigen Gases, w> Schwefelv/asserstoff, und einen Behälter 62 für das zurückgewonnene Gas auf. Durch die Leitung 68 wird das überschüssige Gas abgelassen. Der zweite Aufnahmebehälter 5⁽) ist mit einem Behälter

72 für kondensiertes (zurückgewonnenes) Wasser und einem Behälter 73 für das zurückgewonnene Öl ausgestattet. Der Wasserbehälter 72 steht über die Wasserrückführungsleitung 6 mit einer Pumpe 74 mit der Wasserverspriihungsdüse 8 in Verbindung. Der ölbehälter 73 steht über eine Ölrückführungsleitung 78 mit einer Pumpe 76 mit einem Abschnitt der Treibstoffzuführungsleiiung 12 zwischen einem Ventil 16 und dem Strömungsmesser 19 in Verbindung. Außerdem sind vorhanden die Flüssigkeitsspiegelanzeiger 67 und 79. die manuellen oder elektromagnetischen Ventile 11,16, 20, 22, 2b, 56, 58, 63, 69, 70, 71, 75 und 77 sowie die Druckmesser 23,31,52,64,65 und 66.

Unter Verwendung der Vorrichtung 1 des vorstehend angegebenen Aufbaus werden unter Anwendung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens Gummireifen mit überhitztem Wasserdampf thermisch gecrackt.

Zuerst wird der Deckel 41 des Reaktors 3 geöffnet gecrackt. Das gecrackic Produkt wird in dem Kondensator 4 kondensiert und dann in dem ersten Aufnahmebehälter 57 in Gas und Flüssigkeit getrennt. Der dabei erhaltene Gasanteil kann durch die Rückführungsieitung 60 in den Wasserdampfgenerator 2 im Kreislauf zurückgeführt werden. Der flüssige Anteil wird innerhalb des zweiten Aufnahmebehälters 59 stehen gelassen und dadurch in öl und Wasser aufgetrennt. Der Ölanteil wird durch die Ölrückführungsleitung 78 geführt, während der Wasseranteil durch die Wasserrückführungsleitung 6 geführt wird, wodurch sie in dem Wasserdampfgenerator 2 wiederverwendet werden. Auf diese Weise wird das rückgewonnene Wasser für die Wiederverwendung in die Vorrichtung I im Kreislauf zurückgeführt, ohne daß die Möglichkeit besteht, daß es eine Umweltverschmutzung bewirkt, die auftreten würde, wenn das Wasser aus der Vorrichtung ablaufen gelassen würde. Der Rückstand

lit Ct Ut StI t UH til"

chen Form werden so in den Reaktor 3 eingeführt, daß sie sich innerhalb des vertikalen zylindrischen Hauptkörpers 32 stapeln.

Der Brenner 9 des Wasserdampfgenerators 2 wird in Betrieb gesetzt. Nachdem sich der stetige Betrieb eingestellt hat. wird zurückgewonnenes Wasser aus der Wasserrückführungsleitung 6 durch die Versprühungsdüse 8 in die Verbrennungskammer 7 eingespritzt (wenn die Wassermenge unzureichend ist. wird zweckmäßig durch die Wasserzuführungsleitung 10 zusätzliches Wasser in die Kammer eingespritzt). Das eingespritzte Wasser wird schnell erhitzt, wobei sich überhitzter Wasserdampf mit einer Temperatur von etwa 500 bis etwa 900'C und einem Druck von etwa 0,3 bis etwa 1.5 kg/cm² (gauge) bildet. Durch die Beschickungsleitung 28. den Einlaß 42 des Reaktors 3 und den Wasserdampfdurchgang 37 wird der überhitzte Wasserdampf durch die kleinen öffnungen 38, 38', 38" die

sich in dem inneren Zylinder 39 befinden, gleichmäßig gegen die Gummireifen T gedruckt. Als Folge davon unterliegen die Gummireifen T einer thermischen Crackungsreaktion mit Hilfe des überhitzten Wasserdamp'es und sie werden schnell in Gas und Rückstand

L/CSiCiit riaCn uCT ΑυίΓΟΠΓιϋΠ^ VOu uCn "CiiCrtw'uiSidi dn-

ten 44 hauptsächlich aus Ruß mit einem geringen Anteil an flüchtigen Materialien. Es hat sich in der Tat bestätigt, daß der Rückstand als Material für Gummiprodukte bzw. Kautschukprodukte wiederverwendbar ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch für die Behandlung von Abfallprodukten aus Kunststoffen verwendet werden.

Die E. iindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.

Beispiel I

Es wurden mehrere Arten von Abfällen aus Standard-Reifen für gewöhnliche Personenkraftwagen verwendet. 4 bis 5 Reifen jeder Art wurden unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens und unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung 1 behandelt. Für die Einleitung der Behandlung wurden etwa 20 I Leitungswasser in die Vorrichtung eingeführt. Anschließend wurde die erforderliche Menge Wasser durch Rückführung des zurückgewonnenen Wassers im Kreislauf bereitgestellt.

Probe	Menge des behandelten Reilens (kgi	Materialhüan/ ( Öl	''"I Kohlenstoff	Reifen wulstdraht	Gas	Verkokungsbedingungen Temp ( C ) Zeit (Std.l	5
S	29.5	49.5	33.9	4.1	12.5	530*1	2
S-	32.0	54.7	31.7	4.1	9.5	720	2.2
S-.	30.-1	55.9	33.6	-	10.5	760	2
s.	lc} ^			3 4	9.3	~oo

ι-π irhit/t durjh eine Eiektroheizuna

De- Mengen-antei! des Wässerdampfes in dem in der Verbrennungskammer j gebildeten Gas für die Behandlung ze- Probe S_; und die Eigenschaften des dara_^; zurückgewonnenen Koh.enstoffes waren wie foigt

Γ C-, -

HO

Eigenschaften des zurückgewonnenen Kohlenstoffs:

Verminderung als Folge des

Erhitzens 0.9%

flüchtige Materialien*) 2.2%

Asche 10.1%

Menge an absorbiertem Jod 104 mg/g

Menge an absorbiertem DBP*) 100 ml/100 g

pH-Wert 9.6

*i Der in eir.er konventionellen Vorrichtung zurückgewonnene Kohlenstoff enthält etwa - 8 bis etwa 8.6-'·Ό flüchtige Materialien (vgl „Rubbe- Age«. Februar !976).

Die verwendete Verkokungsvorrichuing 1 wies die folgenden Betriebsdaten auf:

Überhitzter Wisserdampfgenerator 2

Thermischer Crackungsreaktor 3

Innendurchmesser des vertikalen zylindrischen

angegebene Kapazität: Treibstoff: Abgangsverhältnis (turn down ratio):	60 000 kcal Kerosin 1/5	Hauptkörpers: I lohe des Hauptkörpers ') l)i-tert.-butyl-4-methylphenoi.	30.8 3.6	800 mm 3000 mm	Verkokungs bedingungen Temp. Zeit ( ''! (Siel ι	2
		; ρ i e I 2			700
Auf die gleiche Weise wie produkten) behandelt, wobei die	I/Std.	Abfälle aus speziellen erhalten wurden:	34.8			2
Probt.·	Bei'	Materialbilan/ (M Öl Kohlen- Reifen stoff wulst-	31.6		730	2
Kohlenstoff enthaltender Gummi (Kautschuk)*)	in Beispiel 1 wurden folgenden Ergebnisse	54.0	2.3	Gummiprodukten (Kautschuk·	730	2
+ Reifen + Polväthvlen + Abfallöl	Menge des behandelten Reifens (kg)		31.5 4.2	Gas	730	2.5
Anstrichschlamm	30.2			11,6	770
Golfball		55.2
Reifenfüllstoff	27.9	49.0	65.2
K ohlenstoff enthaltender Gummi (Kautschuk)*)	25.0	41.8	13.2
30.0	48.6
31.1	22,5

*) Abfallprodukt aus dem Reifenherstellungsverfahren. **) Sehr geringe Menge Öl. die durch Schwerkrafttrennung nicht abtrennbar war.

Hierzu 2 Blatt ZeichnunEcn

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verkoken eines festen Gummi enthaltenden organischen Abfallproduktes, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abfallprodukt mit überhitztem Wasserdampf thermisch zersetzt und das durch Kondensieren des dabei erhaltenen gasförmigen Produkts zurückgewonnene Wasser und den Wasserdampf im Kreislauf zurückführt.

Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen überhitzten Wasserdampf mit einer Temperatur von etwa 500 bis etwa 900⁰C verwendet

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen überhitzten Wasserdampf unter einem Druck von etwa 0,3 bis etwa 13 kg/cm² verwendet

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Generator (2) für überhitzten Wasserdampf, einen thermischen Verkokungsreaktor (3) zum thermischen Zersetzen eines Gummi enthaltenden festen organischen Abfallproduktes mittels des in dem Generator erzeugten überhitzten Wasserdampfes, einen Kondensator (4) zum Kondensieren des aus dem Verkokungsreaktor abgezogenen gasförmigen Produktes sowie des abgezogenen Wasserdampfes und durch einen Kondensatspeicherbehälter (5), der durch eine Wasserrücklaufleitung (6) mit dem Generator verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspru» Ί 4, dadurch gekennzeichnet, daß '.er VerkoJ'.ungsreaktor (3) in seinem unteren Abschnitt (33) mit einer \bzugseinrichtung (45) für den erzeugten Kohlenstoff versehen ist.

ίο