CH718471A2 - Kombiniertes Mikrowellenpyrolyse- und Plasmaverfahren und Reaktor zum Herstellen von Olefinen. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Pyrolyseverfahren zum Zurückgewinnen mindestens einer Komponente aus einem Ausgangsmaterial unter Verwendung einer thermischen Behandlung. Das Ausgangsmaterial wird einer Pyrolysekammer (1) zugeführt, einer kontrollierten Atmosphäre ausgesetzt und durch Anwenden von Mikrowellenenergie auf eine Behandlungstemperatur der mindestens einen Komponente in der Pyrolysekammer (1) erhitzt. Die Pyrolyseabbauprodukte werden durch fraktionierte Kondensation abgetrennt und eine Zielkomponente wird in Mikrowellenplasma zersetzt. Das Mikrowellenplasma wird derart erzeugt, dass die Plasmatemperatur über einen Temperaturbereich variiert wird, der eine Zersetzungs- und/oder Cracktemperatur der mindestens einen Komponente beinhaltet.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft einen kombinierten Mikrowellenpyrolyse- und -plasmaprozess, vorzugsweise mit einem gepulsten Mikrowellenplasma, zum Extrahieren oder Zurückgewinnen von Verbindungen aus kommerziell wertvollen pyrolytischen Ölen, Kohlenwasserstoffen, Monomeren und Chemikalien (einschließlich Weichmachern) sowie zum Cracken von Ausgangsmaterial (siehe unten) für die Herstellung von Olefinen wie Ethylen und Propylen aus Kunststoffen, gemischten Kunststoffen, Reifen, Gummiprodukten, Polymerverbundwerkstoffen, Naphtha-Ölen, Ethangas und Bioölen als Ausgangsmaterial unter Verwendung von Mikrowellenenergie. Als Teil des Prozesses werden einige oder alle der zurückgewonnenen Verbindungen in einem Mikrowellenplasma behandelt, um die Polymere in kürzerkettige Polymere, insbesondere Ethan und Propan, zu cracken.

[0002] Ausgangsmaterialien wie Reifen, Kunststoffe, Gummiprodukte und Polymerverbundstoffe, die in einer breiten Palette von Produkten, Konstruktionen und Herstellungsprozessen verwendet werden, stellen eine Energie- und Rohstoffquelle am Ende des Lebenszyklus der Produkte und Konstruktionen dar. Auch Abfälle, die bei Herstellungs- und Produktionsprozessen unter Verwendung solcher Materialien anfallen, stellen Energiequellen und chemische Bausteine dar. Zur Unterstützung einer Kreislaufwirtschaft sollten diese chemischen Bausteine zurückgewonnen und in der chemischen Synthese und/oder der Herstellung von Produkten verwendet werden.

[0003] Die chemische Industrie trägt in hohem Maße zu den Treibhausgasemissionen (THG) bei. Die Dekarbonisierung der chemischen Industrie kann erheblich zur Reduzierung der THG beitragen. In der chemischen Industrie fallen erhebliche CO2-Emissionen bei der Ethylenproduktion an, die nach Ammoniak die zweitgrößte Umweltverschmutzung durch großvolumige chemische Grundstoffe verursacht und für -10 % der THG der chemischen Industrie verantwortlich ist. Die hohen THG, die mit den bestehenden Ethylenproduktionsprozessen verbunden sind, erfordern risikomindernde Strategien wie die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung, die Verwendung von biobasierten Ausgangsmaterialien und Stoffen, ein verstärktes Recycling von Kunststoffen und die Umstellung auf erneuerbare Energien.

[0004] Es gibt verschiedene Mikrowellenpyrolyseprozesse für Gummi- oder Kunststoffabfälle, wie aus den nachstehenden Patenten hervorgeht. Diese Prozesse unterscheiden sich jedoch von der vorliegenden Erfindung. Bemühungen zum Recyclen von Reifen unter Verwendung von Mikrowellentechnologie wurden beispielsweise in US 5,507,927 beschrieben. Die Reifen werden als Reifenabfallstrom in eine Mikrowellenkammer geleitet und einer Reduktionsatmosphäre und Mikrowellenstrahlung ausgesetzt. Die Temperatur der Reifen wird überwacht, und die Leistungszufuhr zu den Mikrowellengeneratoren wird nach Bedarf angepasst, um eine optimale Temperatur zum Reduzieren des Reifenmaterials zu erreichen. Der Druck in der Kammer wird leicht über Atmosphärendruck gehalten, um den Abtransport der gasförmigen Produkte zu erleichtern. Außerdem wird die Reduktionsatmosphäre angepasst, indem die Konzentration der reduzierenden Gase erhöht wird, wenn das Reifenmaterial zerfällt. Zur Reduzierung des Reifenmaterials werden zwölf Magnetrons verwendet, von denen jedes eine Leistung von 1,5 kW bei einer Frequenz von 2450 MHz hat.

[0005] Bemühungen zur Zersetzung von Kunststoffen, die sich selbst nicht durch Mikrowellen erhitzen lassen, wurden in US 5,084,140 beschrieben. Kunststoffe werden mit kohlenstoffhaltigem Material, wie z. B. Altreifen, vermischt und einer Mikrowellenstrahlung ausgesetzt, um die Kunststoffe auf 400 °C bis 800 °C zu erhitzen und eine Pyrolyse der Kunststoffe zu bewirken.

[0006] Ferner werden Verfahren zum Zersetzen verschiedener Kohlenwasserstoffe wie z. B. n-Hexadecan, Schmieröl und Schweröl durch Plasmacracken von Mohammad Reza Khani, Atieh Khosravi, Elham Dezhbangooy, Babak Mohammad Hosseini und Babak Shokri beschrieben. Diese Verfahren wurden jedoch nicht erfolgreich auf Ausgangsmaterialien und Abfallströme angewandt, die Reifen, Kunststoffe, Mischkunststoffe, Gummiprodukte, Polymerverbundstoffe, Naphtha-Öle, Ethangas oder Bioöle umfassen.

[0007] Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die bisherigen Arbeiten den Einsatz von Einfrequenz-Mikrowellenstrahlung zur Zurückgewinnung bestimmter Verbindungen aus Abfallmaterialien zum Gegenstand hatten. Bei den bekannten Mikrowellensystemen dringt die Mikrowellenenergie jedoch nur geringfügig in das zu behandelnde Material ein, wodurch die Größe des Produkts, das pyrolysiert werden kann, begrenzt wird. Ferner wird die Mikrowellenenergie bei einer Frequenz von 2,45 GHz aus elektrischer Energie gewonnen, wobei der Wirkungsgrad bei 2,45 GHz nur etwa 50 % beträgt. Die Verwendung mehrerer kleiner Magnetrons in einem Pyrolysereaktor, die normalerweise zur Temperatursteuerung ein- und ausgeschaltet werden, ist ineffizient und die Temperaturregelung ist nicht sehr präzise. Insbesondere pyrolytische Öle, Kohlenwasserstoffe, Monomere und Chemikalien sind sehr temperaturempfindlich, was sich negativ auf die Ausbeute und Qualität der zurückgewonnenen Verbindungen auswirkt.

[0008] Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Pyrolyseprozess und einen Pyrolysereaktor in Kombination mit einem Plasmaprozess und einem Plasmareaktor bereitzustellen, die die Ausbeute und die Qualität von Verbindungen verbessern, die aus Ausgangsmaterial wie Reifen, Kunststoffen, Mischkunststoffen, Gummiprodukten, Polymerverbundwerkstoffen, Naphtha-Ölen, Ethangas und Bioölen zurückgewonnen werden, die es ermöglichen, große Mengen an Ausgangsmaterial zu verarbeiten, und die die wirtschaftliche und kommerzielle Rentabilität von Verbindungen verbessern, die aus diesen Ausgangsmaterialien zurückgewonnen werden, insbesondere für zurückgewonnene Olefine.

[0009] Diese und andere Aufgaben, die sich aus der nachstehenden Beschreibung ergeben, werden durch ein Pyrolyse- und Plasmazersetzungsverfahren und einen Reaktor zur Gewinnung mindestens einer Komponente aus einem Ausgangsmaterial unter Verwendung von thermischer und Plasmazersetzung gemäß den beigefügten unabhängigen Ansprüchen verwirklicht. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

[0010] Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Ausgangsmaterial durch das Pyrolyse- und Plasmazersetzungsverfahren behandelt, um mindestens eine Komponente zurückzugewinnen. Bei dem Verfahren kommt eine thermische Behandlung zum Einsatz, bei der das Ausgangsmaterial einer Pyrolysekammer zugeführt, einer kontrollierten Atmosphäre ausgesetzt und in der Pyrolysekammer durch Mikrowellenenergie auf eine Behandlungstemperatur erhitzt wird, um das Ausgangsmaterial in Pyrolyse-Abbauprodukte zu cracken. Die Pyrolyse-Abbauprodukte werden einem Mikrowellenplasma ausgesetzt, das derart erzeugt wird, dass es eine Zersetzungs- und/oder Cracktemperatur der mindestens einen Komponente erzeugt, um die Komponente aus den Abbauprodukten zurückzugewinnen.

[0011] Gemäß einer ersten Variante des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird das Ausgangsmaterial durch das Pyrolyseverfahren behandelt, indem das Material einer Pyrolysekammer zugeführt wird. In der Kammer wird das Ausgangsmaterial einer kontrollierten Atmosphäre und einer thermischen Behandlung ausgesetzt, um mindestens eine Komponente des Ausgangsmaterials zurückzugewinnen.

[0012] Das Erhitzen erfolgt durch Mikrowellen, die das Ausgangsmaterial direkt und volumetrisch erhitzen. Durch das Erhitzen wird die Temperatur in der Pyrolysekammer über einen Temperaturbereich variiert, der eine Crack- und/oder Zersetzungstemperatur der mindestens einen Komponente einschließt. Insbesondere kann die Temperatur in der Pyrolysekammer in aufeinanderfolgenden Heizschritten oder Zonen sequenziell erhöht werden, um das Ausgangsmaterial mit unterschiedlichen Crack- und Zersetzungstemperaturen zu beaufschlagen und so unterschiedliche Komponenten zurückzugewinnen.

[0013] Der Pyrolysereaktor zur Zurückgewinnung mindestens einer Komponente aus dem Ausgangsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Pyrolysekammer zur Aufnahme des Ausgangsmaterials und mindestens einen Mikrowellengenerator als Hitzequelle zum Erhitzen des Ausgangsmaterials auf eine Zersetzungs- und/oder Cracktemperatur des Ausgangsmaterials. Ferner ist eine Steuereinheit vorgesehen, die eine Steuerung der Mikrowellenstrahlung zur Erzeugung von Mikrowellenstrom unter Verwendung von Mikrowellenfrequenzen zwischen 300 MHz und 40.000 MHZ und eine Temperatursteuerung zur Steuerung der Behandlungstemperatur zum Erhitzen des Ausgangsmaterials umfasst.

[0014] Vorzugsweise steuert die Temperatursteuerung die Temperatur derart, dass diese in der Pyrolysekammer sequenziell variiert oder ansteigt. Vorteilhafterweise bleibt die Temperatur in der Pyrolysekammer unter 1200 °C, vorzugsweise unter 1000 °C, um das Ausgangsmaterial wie unten definiert zurückzugewinnen.

[0015] Das Pyrolyseverfahren und der Pyrolysereaktor der vorliegenden Erfindung eignen sich besonders dazu, Komponenten aus Ausgangsmaterialien auf Kohlenstoffbasis zurückzugewinnen. Das Pyrolyseverfahren ist besonders vorteilhaft zum Zurückgewinnen von Komponenten aus einem Ausgangsmaterial- oder Abfallmaterialstrom, umfassend Kunststoffe, Mischkunststoffe, Gummiprodukte, Polymerverbundstoffe, Naphtha-Öle, Ethangas, Bioöle und/oder Reifen. Kunststoffe umfassen Ethylen(co)polymer, Propylen(co)polymer, Styrol(co)polymer, Butadien(co)polymer, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polycarbonat, Polyethylenterephthalat, (Meth)acryl(co)polymer oder eine Mischung davon. Gummiprodukte und Reifen umfassen natürliche und synthetische Kautschuke wie Styrol-Butadien-Kautschuk und Butylkautschuk. Naphtha-Öle bestehen aus einem Erdöldestillat, in der Regel einem Zwischenprodukt zwischen Benzin und Benzin, das z. B. als Lösungsmittel oder Kraftstoff verwendet wird. Bioöl ist ein flüssiger/flüssiges Biokraftstoff/Öl, der/das aus Biomasse hergestellt wird.

[0016] In einer Ausführungsform werden die aus der Pyrolysekammer extrahierten flüchtigen Komponenten durch ein fraktioniertes Kondensationssystem geleitet, um die schweren Komponenten auszukondensieren. Die verbleibenden flüchtigen Stoffe, die die Zielkomponenten enthalten, werden dann durch einen Mikrowellenplasmacrack-Schritt geleitet, um die Zielkomponenten ferner zu z. B. Olefinen einschließlich Ethan und Propan zu zersetzen.

[0017] Ausgewählte Kohlenwasserstoffe oder Kombinationen davon, die während des Pyrolyseschrittes gebildet werden, können durch das fraktionierte Kondensationssystem von den anderen Komponenten getrennt und dann zusammen mit einem Trägergas in die Plasmakammer geleitet werden. Das Plasma zersetzt die Kohlenwasserstoffe gezielt in kleinere Moleküle, die wiederum das Ausgangsmaterial für die Herstellung neuer Polymere sind.

[0018] Im Gegensatz zum Stand der Technik werden die Schritte des erfindungsgemäßen Pyrolyse- und Plasmazersetzungsverfahrens in einem kombinierten Prozess angewandt, bei dem der Pyrolyseprozess darauf ausgerichtet ist, dem Plasmaprozess bestimmte Komponenten zur Verfügung zu stellen, und bei dem die beiden Prozesse aufeinander abgestimmt sind.

[0019] Ein wichtiger Aspekt dieser Erfindung besteht darin, dass die Pyrolysebedingungen (z. B. Mikrowellenleistung, Temperatur und Druck), die Kondensatortemperatur und die Plasmabedingungen gemeinsam optimiert werden, um eine hohe Ausbeute der Zielkomponente zu erzielen.

[0020] In der Plasmakammer werden die zu prüfenden Komponenten durch ein gepulstes Mikrowellenplasma mit niedriger Temperatur im Nicht-Gleichgewichtszustand gecrackt. Gasdurchsatz, Menge des Trägergases, Plasmadruck, Mikrowellenfrequenz und Mikrowellenleistungszufuhr werden so gewählt, dass die Bildung von z. B. Olefinen, die ein wertvolles Produkt des Verfahrens sind, optimiert wird. Vorzugsweise wird das Mikrowellenplasma durch gepulste Mikrowellenstrahlung mit Frequenzen zwischen 300 MHz und 40.000 MHz erzeugt, wobei die Frequenz für die zu zersetzende oder zu crackende Komponente optimiert ist.

[0021] Das Mikrowellenplasma wird durch den Mikrowellenplasmagenerator erzeugt, der eine Stromversorgungseinheit und eine Mikrowellenquelle wie z. B. einen Festkörpermikrowellengenerator oder eine Elektronenröhre (z. B. Magnetron, Triode, Klystron oder dergleichen) umfasst.

[0022] Für die Plasmazündung kann der Pyrolysereaktor eine aktive Impedanzanpassschaltung umfassen. Die aktive Impedanzanpassschaltung kann zwischen dem Mikrowellenplasmagenerator und der Plasmakammer angebracht werden. Durch diese Anordnung wird das elektromagnetische Feld in der Kammer während der Plasmazündung maximiert und anschließend, sobald das Plasma einen stabilen Zustand erreicht hat, eine maximale Übertragung der Mikrowellenleistung in das Plasma während des stabilen Plasmabetriebs gewährleistet. In der Regel kann eine Teslaspule oder eine Funkenstrecke verwendet werden, um das Plasma zu initiieren.

[0023] Der Mikrowellenplasmagenerator wird vorteilhafterweise mit gepulster Mikrowellenstrahlung betrieben. Vorzugsweise liegen die Pulsbreiten der Strahlung im Bereich von 10 µs bis 10 ms und die Tastverhältnisse im Bereich von 1 % bis 50 %. Die Strahlungseigenschaften werden entsprechend den Eigenschaften der durch das Plasma zu zersetzenden Komponenten gewählt.

[0024] Vorzugsweise stellen der/die Mikrowellengenerator(en) eine kontinuierlich veränderbare Heizenergie innerhalb der Pyrolysekammer bereit. Die Temperatur in der Pyrolysekammer wird also nicht einfach in diskreten oder inkrementellen Schritten verändert, beispielsweise durch Ein- und Ausschalten von Magnetrons, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die angewendete Mikrowellenleistung und die Kammertemperatur können über den Bereich der Zersetzungstemperaturen, die für die Zurückgewinnung von Komponenten des Ausgangsmaterials erforderlich sind, präzise eingestellt werden.

[0025] Vorzugsweise stellt der gepulste Mikrowellengenerator für den Plasma-Zersetzungsschritt eine genaue Steuerung der Mikrowellenleistung, der Pulsbreite und der Pulsform bereit, um die Reagenzgase in wertvolle Produkte zu cracken.

[0026] Im Allgemeinen liegen Mikrowellen im elektromagnetischen Spektrum zwischen Infrarot- und Radiofrequenzen. Die Wellenlängen von Mikrowellen liegen zwischen 1 mm und 1 m mit entsprechenden Frequenzen zwischen 300 GHz und 300 MHz. Die beiden am häufigsten verwendeten Frequenzen für Mikrowellen sind 915 MHz und 2,45 GHz. Mikrowellenenergie wird aus elektrischer Energie mit einem Umwandlungswirkungsgrad von z. B. ca. 85 % für 915 MHz, aber nur 50 % für 2,45 GHz gewonnen. Die meisten Haushaltsmikrowellenherde verwenden die 2,45 GHz-Frequenz. Im Vergleich zu 2,45 GHz kann mit niederfrequenten Mikrowellen von 915 MHz eine wesentlich größere Eindringtiefe erzielt werden, was ein wichtiger Parameter bei der Auslegung der Mikrowellenhohlraumgröße, der Prozessvergrößerung und der Untersuchung des Mikrowellenabsorptionsvermögens von Materialien ist.

[0027] Ferner ist die Verwendung mehrerer kleiner Magnetrons zur Erzeugung von Mikrowellenstrahlung, die zur Temperatursteuerung ein- und ausgeschaltet werden, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, weniger effizient als eine gepulste, variable Hochleistungsmikrowellenquelle, wie sie im Pyrolyseverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die Erwärmung durch eine gepulste, variable Hochleistungsmikrowellenquelle ermöglicht eine sehr gute Temperaturkontrolle während der Zurückgewinnung der Komponenten aus dem Ausgangsmaterial. Die meisten pyrolytischen Öle, Kohlenwasserstoffe, Monomere und Chemikalien, einschließlich Weichmacher, sind sehr temperaturempfindlich, was sich negativ auf die Ausbeute und die Qualität auswirkt, wenn eine gute Temperatursteuerung fehlt, wie sie durch die variable(n) Hochleistungsmikrowellenquelle(n) der Erfindung gewährleistet werden kann.

[0028] Das Pyrolyse- und Plasmacrackverfahren der vorliegenden Erfindungen eignet sich insbesondere zum Zurückgewinnen eines Öls, eines Kohlenwasserstoffs, eines Monomers und/oder eines chemischen Weichmachers aus einem Ausgangsmaterial. Diese Komponenten werden durch Anwendung von Mikrowellenerhitzung in verschiedenen Zonen des Mikrowellen-Pyrolysereaktors aus dem Material extrahiert, wobei die Zonen unabhängig voneinander arbeiten. Die verwendete Mikrowellenstrahlung liegt im Bereich von 300 MHz bis etwa 40 GHz. Die angewandte Heizenergie kann entsprechend der Zersetzungs- oder Cracktemperatur einer Zielzurückgewinnungskomponente für jede der Zonen ausgewählt werden. Die Energie kann zwischen verschiedenen Zersetzungstemperaturen für unterschiedliche Zielzurückgewinnungskomponenten variabel verändert werden. So können die Bedingungen in der Kammer an die unterschiedlichen Zersetzungsreaktionen der verschiedenen Zielzurückgewinnungskomponenten angepasst werden.

[0029] Vorzugsweise ist im Plasmacrack-Schritt das Mikrowellenplasma für das Cracken mindestens einer Komponente des Ausgangsmaterials ausgelegt. Insbesondere das erfindungsgemäße Pyrolyse- und Plasmacrackverfahren und die entsprechende Ausrüstung werden vorteilhafterweise für das Cracken von Polymer-, Naphtha, Ethangas- und Bioöl-Rohstoffen verwendet, um Olefine wie z. B. Ethylen und Propylen herzustellen.

[0030] In einem Beispiel wird das Pyrolyseverfahren vorteilhafterweise zum Zurückgewinnen von einem Öl, einem Kohlenwasserstoff, einem Monomer und/oder einem chemischen Weichmacher verwendet. Das Verfahren wird insbesondere zum Zurückgewinnen von Ethylen, Propylen, Methan, Wasserstoff, DL-Limonen, Isopren, Butadien, Benzol, Toluol, o-Xylol, m-Xylol, p-Xylol, Styrol und/oder Phthalaten eingesetzt.

[0031] In einer Variante des Pyrolyseverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Ausgangsmaterial in der Pyrolysekammer temperiert, und zwar auf etwa -161,5 °C zur Zurückgewinnung von Methan, auf etwa -103,7 °C zur Zurückgewinnung von Ethylen, auf etwa - 47,6 °C zur Zurückgewinnung von Propylen, auf etwa -4 °C zur Zurückgewinnung von Butadien, auf etwa 35 °C zur Zurückgewinnung von Isopren, auf etwa 80,1 °C zur Zurückgewinnung von Benzol, 110,6 °C zur Zurückgewinnung von Toluol, etwa 138,3 °C zur Zurückgewinnung von p-Xylol, etwa 139,1 °C zur Zurückgewinnung von m-Xylol, etwa 144,4 °C zur Zurückgewinnung von o-Xylol, etwa 145,2 °C zur Zurückgewinnung von Styrol, etwa 178 °C zur Zurückgewinnung von DL-Limonen und/oder 300 °C - 410 °C zur Zurückgewinnung von Phthalaten. Wenn die Temperaturen um diese Werte herum liegen, bedeutet dies, dass die Temperatur geringfügig von diesem Wert abweichen kann, jedoch nicht so stark, dass der angestrebte Zurückgewinnungsprozess der jeweiligen Komponente beeinträchtigt wird.

[0032] In einer weiteren Variante des Pyrolyseverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung werden Olefine, insbesondere Ethylen und Propylen, durch Cracken von Ausgangsmaterial hergestellt, das Polymer, Naphtha, Ethangas und/oder Bioöle umfasst.

[0033] Pyrolytische Öle und Gase sind komplexe Mischungen verschiedener chemischer Komponenten mit einem breiten Spektrum an Molekulargewichten und Siedepunkten. Es wurde festgestellt, dass Kondensationsfraktionen, die durch fraktionierte Kondensation von pyrolytischen Ölen und Gasen, die zwischen -253 °C und 600 °C sieden, erhalten werden, kommerziell wertvolle Chemikalien enthalten.

[0034] Gemäß einem Aspekt des Pyrolyseverfahrens der vorliegenden Erfindung wird ein pyrolytisches Öl einer fraktionierten Kondensation bei Temperaturen im Bereich von -253 °C bis 600 °C unterzogen, um mindestens eine Komponente davon zurückzugewinnen. Vorzugsweise wird eine aus dem pyrolytischen Öl zurückgewonnene Komponente aus der Gruppe ausgewählt, die aus Paraffinen, Naphthenen, Olefinen und Aromaten besteht.

[0035] Der fraktionierte Kondensationsprozess umfasst vorzugsweise die Schritte einer schnellen Extraktion der flüchtigen Stoffe, um die Verweilzeit der flüchtigen Stoffe in der Pyrolysekammer zu verringern. Anschließend werden die flüchtigen Gase zu verschiedenen fraktionierten Ölkomponenten kondensiert. Optional werden die fraktionierten Komponenten einer weiteren fraktionierten Kondensation unterzogen, um mindestens eine kommerziell wertvolle Chemikalie zu isolieren, die aus der Gruppe der Paraffine, Naphthene, Olefine und Aromaten ausgewählt wird.

[0036] Während des fraktionierten Kondensationsprozesses von Pyrolyseabbauprodukten können Verdampfungs- oder Kondensationsschritte, einschließlich kryogener Kühlung, durchgeführt werden, um die gewünschten Moleküle für die Plasmabehandlung zu isolieren.

[0037] Besonders interessante Komponenten, die in den oben genannten Kondensationsfraktionen identifiziert wurden, sind, wie bereits erwähnt: Methan, zurückgewonnen bei etwa -161,5 °C, Ethylen, zurückgewonnen bei etwa -103,7 °C, Propylen, zurückgewonnen bei etwa -47,6 °C, Butadien, zurückgewonnen bei etwa -4 °C, Isopren, zurückgewonnen bei etwa 35 °C, Benzol, zurückgewonnen bei etwa 80,1 °C, Toluol, zurückgewonnen bei etwa 110,6 °C, p-Xylol, zurückgewonnen bei 138,3 °C, m-Xylol, zurückgewonnen bei etwa 139,1 °, o-Xylol, zurückgewonnen bei etwa 144,4 °C, Styrol, zurückgewonnen bei 145,2 °C, DL-Limonen, zurückgewonnen bei 178 °C und Phthalate, zurückgewonnen bei 300 °C bis 410 °C.

[0038] Diese Komponenten können als Lösungsmittel und petrochemisches Ausgangsmaterial für die Synthese verschiedener Polymere verwendet werden, was die Kreislaufwirtschaft der Ressourcen ermöglicht. Beispielsweise wird Styrol hauptsächlich für die Herstellung von Kunststoffen, Gummi und Harzen verwendet. Xylol ist besonders nützlich für die Herstellung von Polyesterfasern; es wird auch als Lösungsmittel und Grundmaterial für die Herstellung von Benzoesäure und Isophthalsäure verwendet. Toluol wird auch zur Herstellung von Benzoesäure verwendet. DL-Limonen wird hauptsächlich als Aromastoff in der Chemie-, Lebensmittel- und Parfümindustrie verwendet.

[0039] Somit ist es durch Pyrolysieren des Materials in der Pyrolysekammer unter kontrollierter Atmosphäre, Durchführen der fraktionierten Kondensation der pyrolytischen Öle, um eine Fraktion zurückzugewinnen, die im Bereich von etwa -253 °C bis etwa 600 °C siedet, und Verwenden der Mikrowellenplasmaanwendung ebenfalls mit einer kontrollierten Atmosphäre, wie in der vorliegenden Erfindung definiert, um die Pyrolyseprodukte weiter zu modifizieren, möglich, die oben genannten kommerziell wertvollen Chemikalien zurückzugewinnen.

[0040] Die kontrollierte Atmosphäre in der Pyrolysekammer ist vorteilhafterweise eine Unterdruckumgebung mit einem Druck unter 10 kPa.

[0041] Die kontrollierte Atmosphäre im Plasmareaktor ist vorteilhafterweise eine Unterdruckumgebung mit einem Druck unter 1 kPa, die die Zielkomponenten aus der Pyrolyse sowie optional ein inertes Trägergas wie Stickstoff oder Argon enthält.

[0042] Ferner kann die kontrollierte Atmosphäre sowohl in der Pyrolysekammer als auch im Plasmareaktor als reaktive Atmosphäre realisiert werden, um die während der Zersetzung gebildeten Komponenten oder Produkte zu modifizieren. Die kontrollierte Atmosphäre wird vorteilhafterweise durch mindestens ein reaktives Gas bestimmt, das Wasserstoff, Wasserdampf, Methan, Benzol oder eine Mischung reaktiver Gase, wie beispielsweise in Synthesegas enthalten, beinhalten kann. Vorteilhafterweise werden reaktive Gase, insbesondere Synthesegas, die während des Pyrolyseverfahrens gebildet werden, teilweise durch den Reaktor recycelt, um alternative Reaktionen zu fördern oder die Ausbeute an flüssigen oder gasförmigen Zielprodukten zu erhöhen. Die kontrollierte Atmosphäre in der Pyrolysekammer kann entsprechend einer Zielkomponente ausgewählt und angepasst werden, die durch das Pyrolyseverfahren zurückgewonnen werden soll. In ähnlicher Weise kann die kontrollierte Atmosphäre im Plasmareaktor je nach der durch die Plasmareaktion zu bildenden Zielkomponente ausgewählt und angepasst werden.

[0043] Kohlenwasserstofföle und -gase werden durch das Pyrolyseverfahren hergestellt. Es ist wünschenswert, den Wert dieser pyrolytischen Öle und Gase durch einen Plasmadissoziationsschritt zu erhöhen, um kommerziell wertvolle Chemikalien zu erhalten, die den Kohlenstoffkreislauf ermöglichen und die Nachfrage nach fossilen Brennstoffen verringern.

[0044] In einer Variante des erfindungsgemäßen Plasmaschrittes beinhalten die Mikrowellenplasmageneratoren eine Festkörper-Pulsformung, die es ermöglicht, die Amplitude und die Form der Mikrowellenpulse genau zu steuern, was wiederum eine spezifische Steuerung des Plasmaflusses und der Temperatur ermöglicht. Aktive Impedanzanpassschaltungen können eine zuverlässige Plasmazündung und eine effiziente Leistungsübertragung während des Betriebs gewährleisten.

[0045] Die durch die Mikrowellenplasmaanwendung verfolgte thermische Behandlung des Ausgangsmaterials, insbesondere die Mikrowellenplasmaanwendung, führt zur Reaktion kohlenstoffhaltiger Feststoffe mit hohen Temperaturen, was zur Erzeugung von Gas und festen Produkten führt. In den hochreaktiven Mikrowellenplasma-Zonen gibt es eine große Menge an Elektronen, Ionen und angeregten Molekülen. Gleichzeitig entsteht eine energiereiche Strahlung, die alle kohlenstoffhaltigen Verbindungen im Ausgangsmaterial schnell erhitzt. Flüchtige Verbindungen werden freigesetzt und gecrackt, was zur Zurückgewinnung von Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen führt.

[0046] In einer Variante des oben beschriebenen Verfahrens kann das Polymermaterial in fester, flüssiger oder gasförmiger Phase direkt in das gepulste Mikrowellenplasma eingebracht und direkt in die Zielverbindungen zersetzt werden. Die Prozesssteuerung regelt die Mikrowellenleistungszufuhr, um die Plasmatemperatur und die gebildeten Produkte zu kontrollieren.

[0047] Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es möglich ist, die oben genannten kommerziell wertvollen Chemikalien zu pyrolysieren, zu cracken, zu extrahieren und/oder zurückzugewinnen, indem man das auf einem Mikrowellenplasma- und Pyrolysesystem basierende Verfahren für die Pyrolyse und Zurückgewinnung von pyrolytischen Ölen, Kohlenwasserstoffen, Monomeren und Chemikalien (einschließlich Weichmachern) sowie zum Cracken von Ausgangsmaterial für die Herstellung von Olefinen wie Ethylen und Propylen unter einer gesteuerten Atmosphäre und durch optionale Durchführung der fraktionierten Kondensation der pyrolytischen Öle oder Gase, um eine Fraktion zurückzugewinnen, die im Bereich von etwa -253 °C bis etwa 600 °C siedet. Die Ausbeute und die Zusammensetzung der verschiedenen Chemikalien hängen vom Ausgangsmaterial ab.

[0048] Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in den beigefügten Zeichnungen beschrieben, die die Grundsätze der Erfindung erläutern können, aber den Umfang der Erfindung nicht einschränken sollen. Die Zeichnungen veranschaulichen: Fig. 1: eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Pyrolysereaktors, und Fig. 2: eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels, das eine Pyrolysekammer eines erfindungsgemäßen Pyrolysereaktors beschreibt.

[0049] Im Folgenden werden zwei beispielhafte Ausführungsformen eines Pyrolysereaktors gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, die geeignet sind, ein Pyrolyseverfahren zur Zurückgewinnung mindestens einer Komponente aus einem Ausgangsmaterial unter Verwendung einer erfindungsgemäßen thermischen Behandlung durchzuführen. In beiden Ausführungsformen umfasst der Pyrolysereaktor für die thermische Zersetzung und/oder das Cracken von Ausgangsmaterial, insbesondere von pyrolytischen Ölen, Kohlenwasserstoffen, Monomeren und Chemikalien aus Ausgangsmaterialströmen und Abfallströmen wie Reifen, Kunststoffen, Mischkunststoffen, Gummiprodukten, Polymerverbundwerkstoffen, Naphtha-Ölen, Ethangas und Bioölen, eine Pyrolysekammer 1 zur Aufnahme des Ausgangsmaterials. Ferner umfassen die beispielhaften Ausführungsformen des Pyrolysereaktors mindestens einen Mikrowellengenerator, der über eine Mikrowellenstrahlungsquelle als Hitzequelle zum Erhitzen des Ausgangsmaterials auf eine Zersetzungs- und/oder Cracktemperatur des Ausgangsmaterials verfügt.

[0050] Zur Steuerung des erfindungsgemäßen Pyrolyseprozesses wird eine Prozesssteuerungseinheit, wie z. B. eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), eingesetzt. Vorteilhafterweise betreibt die Temperatursteuerung den Mikrowellengenerator, um die Temperatur in der Pyrolysekammer 1 sequenziell zu verändern oder zu erhöhen. Außerdem umfasst die Steuereinheit eine Mikrowellenstrahlungssteuerung zur Erzeugung eines Mikrowellenplasmas unter Verwendung von Mikrowellenfrequenzen zwischen 300 MHz und 40.000 MHZ für das Ausgangsmaterial und eine Temperatursteuerung zur Steuerung der Zersetzungs- und/oder Cracktemperatur des Ausgangsmaterials innerhalb des Plasmareaktors.

[0051] Die beiden beispielhaften Ausführungsformen unterscheiden sich hauptsächlich in der Gestaltung der Pyrolysekammer, während andere Merkmale des Reaktors und der Verfahrensschritte identisch sind. Daher sind strukturelle Merkmale des Reaktors und Erläuterungen zu Verfahrensschritten, die für beide beispielhaften Ausführungsformen geeignet sind, als austauschbar zwischen den beiden beispielhaften Ausführungsformen anzusehen.

[0052] So ist es beispielsweise für beide beispielhaften Ausführungsformen vorteilhaft, dass sich der Temperaturbereich des Pyrolyseverfahrens zwischen Umgebungstemperatur und 1200 °C, insbesondere zwischen Umgebungstemperatur und 1000 °C erstreckt. Die beispielhaften Ausführungsformen sind dazu geeignet, ein pyrolytisches Öl zu pyrolysieren und es einer fraktionierten Kondensation in einem Temperaturbereich zwischen -253 °C und 600 °C zu unterziehen. Die Pyrolysekammer kann eine kontrollierte Atmosphäre in Form einer Unterdruckumgebung umfassen, insbesondere einen Druck unter 10 kPa, oder die kontrollierte Atmosphäre wird durch mindestens ein reaktives Gas definiert, insbesondere ein Gas, das ausgewählt ist aus Wasserstoff, Dampf, Kohlenmonoxid, Methan, Benzol oder einer Mischung davon. Die beispielhaften Ausführungsformen ermöglichen die Extraktion flüchtiger Gase aus der Pyrolysekammer und das Kondensieren der Gase zu verschiedenen Ölfraktionen. In gleicher Weise gelten andere Merkmale und Schritte für beide Ausführungsformen.

[0053] Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des Pyrolysereaktors in Form einer Durchlaufretorte mit länglicher Bauweise. Sie kann beispielsweise ein Förderband umfassen, um Ausgangsmaterial in die Pyrolysekammer 1 zu befördern und das Material durch die Kammer zu übertragen, während Komponenten davon zersetzt werden.

[0054] So können z. B. komplette Reifen, Kunststoffe, Gummiprodukte und Polymerverbundwerkstoffe durch eine Zuführungsöffnung 6 an einem ersten Ende der Kammer intermittierend in die Pyrolysekammer 1 zugeführt werden. Am ersten Ende kann auch ein Luftschleusensystem mit einer Vorrichtung zum Ausblasen von Sauerstoff vorgesehen werden.

[0055] Die Pyrolysegase werden in Abständen entlang der Länge der Pyrolysekammer 1 abgezogen, wobei aufeinanderfolgende Austrittsöffnungen 2 an Zonen mit steigender Kammertemperatur vorgesehen sind und verschiedene Gase oder Verbindungen durch die Austrittsöffnungen gesammelt werden können. In der Variante von Fig. 1 werden die Gase aus den Austrittsöffnungen 2a, 2b und 2c an drei über die Länge der Kammer positionierten Positionen gesammelt, wobei diese Öffnungen drei verschiedenen Zurückgewinnungskomponenten entsprechen. Feste Produkte können durch ein Luftschleusensystem an einem Ende der Pyrolysekammer 1 ausgegeben und durch ein geeignetes Verfahren, wie z. B. ein Vibrationssieb 5 oder ähnliches, abgetrennt werden.

[0056] Die Steuereinheit kann die der Pyrolysekammer zugeführte Mikrowellenleistung regulieren und die Temperatur des Ausgangsmaterials in verschiedenen aufeinanderfolgenden Hitzezonen 10a, 10b und 10c entlang der Pyrolysekammer 1 in einer Weise steuern, die die Behandlungstemperatur sequenziell erhöht. Außerdem umfasst die Steuereinheit eine Mikrowellenstrahlungssteuerung zur Erzeugung eines Mikrowellenplasmas mit variabler Energie bei Frequenzen zwischen 300 MHz und 40.000 MHz im Inneren des Plasmareaktors.

[0057] In dem in Fig. 1 gezeigten beispielhaften Pyrolysereaktor wird das Ausgangsmaterial über einen Förderer in die Zuführungsöffnung 6 an einem ersten Ende der Pyrolysekammer 1 eingeführt und über die Länge der Pyrolysekammer 1 transportiert. Im Zuge der sequenziell ansteigenden Behandlungstemperaturen wird die Pyrolysekammer bzw. das Ausgangsmaterial zunächst innerhalb einer ersten Hitzezone durch Mikrowellenerhitzung auf eine erste Zersetzungstemperatur einer ersten Komponente des Ausgangsmaterials erhitzt. Die ersten Produkte können durch eine erste Austrittsöffnung 2a abgeführt werden.

[0058] Die Pyrolysekammer 1 kann als kontinuierlicher Reaktor gestaltet werden, wobei die aufeinander folgenden Hitzezonen ineinander übergehen können.

[0059] An einem zweiten Ende der Pyrolysekammer 1 können weitere Zurückgewinnungskomponenten oder Ausgangsmaterialreste durch das Luftschleusensystem abgeführt werden.

[0060] Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Pyrolysekammer 1 einer zweiten beispielhaften Ausführungsform des Pyrolysereaktors gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Reaktor hat die Form eines Chargenreaktors, z. B. eines Druckbehälters, der geöffnet werden kann, um eine Ladung von Ausgangsmaterial wie z. B. Gummireifen aufzunehmen Beispielsweise ist die Pyrolysekammer 1 des Reaktors kreisförmig und kann am oberen Ende der kreisförmigen Kammer geöffnet werden.

[0061] In der gezeigten beispielhaften Ausführungsform wird der Reaktor mit einem einzelnen Reifen 7 beladen. Das Mikrowellenplasma wird der Pyrolysekammer 1 durch Zuführungsöffnungen 6 in einem Dach der Kammer zugeführt. Elektrische Elemente oder das Abbrennen eines Teils der Pyrolyseprodukte können die Kammerwände beheizen, um das Erhitzen zu unterstützen und die Kondensation im Inneren des Behälters zu verhindern. Das gepulste Mikrowellenplasma wird durch eine Reihe von Mikrowellen-Zuführungsöffnungen 6 auf dem Dach des Behälters eingeführt, die in Positionen und Ausrichtungen angeordnet sind, die eine gleichmäßige Verteilung der Mikrowellenstrahlung in der Kammer 1 gewährleisten. Die Kammer kann auch die Form eines Rings haben, bei dem der mittlere Abschnitt 8 entfernt wird, um das freie Volumen in der Pyrolysekammer 1 zu verringern.

[0062] Im Chargenreaktor kann die Temperatur des Ausgangsmaterials in Heizschritten bis zur Zersetzungs- oder Cracktemperatur der verschiedenen zurückzugewinnenden Komponenten erhöht werden. Das Kondensat kann in einem für diese Komponente bestimmten Speicher gesammelt werden, wobei für jeden Schritt des sequenziellen Pyrolyseprozesses zwischen den Kondensatspeichern gewechselt wird. Während des Prozesses kann die Temperatur der Reaktorwand auch in Heizschritten erhöht werden, um eine erneute Kondensation der flüchtigen Stoffe im Reaktor zu verhindern. Die Temperatur kann von der Steuereinheit gesteuert werden. In jedem Heizschritt werden Zurückgewinnungskomponenten durch die Austrittsöffnung 2 aus der Pyrolysekammer 1 extrahiert und können in ein Kondensatorsystem gelangen.

[0063] Die SPS überwacht auch die Temperatur des Materials, des Reaktionsbehälters und der flüchtigen Stoffe, die den Reaktor an den Austrittsöffnungen 2 und an den verschiedenen Zersetzungshitzezonen 10a, 10b und 10c entlang der Länge des Reaktors verlassen. Die Online- und Offline-Analyse der Pyrolyseprodukte kann auch verwendet werden, um Eingaben an die Steuereinheit bereitzustellen. Basierend auf den gesammelten Daten steuert die Prozesssteuereinheit die den Hitzezonen zugeführte Mikrowellenleistung sowie die Verweil- und Transportzeit des Materials im Reaktor. Durch Variieren der Mikrowellenleistung zur Versorgung der verschiedenen Hitzezonen des Reaktors wird das Material auf vordefinierte Temperaturen erhitzt, die den Zersetzungs- oder Cracktemperaturen der verschiedenen Materialkomponenten entsprechen. Dadurch können sich diese Komponenten in ihrer jeweiligen Hitzezone zersetzen oder cracken, wobei die bei der Behandlung dieser Komponente entstehenden flüchtigen Stoffe in einem speziellen Kondensator und Sammelbehälter gesammelt werden können. In nachfolgenden Hitzezonen werden die verbleibenden Materialkomponenten beispielsweise auf sukzessive höhere Zersetzungs- oder Cracktemperaturen erhitzt, wobei jedes Mal die den verschiedenen Materialkomponenten zugehörigen flüchtigen Komponenten extrahiert und in separaten Kondensatorsystemen gesammelt werden. Durch diese sequentielle Zersetzung der unterschiedlichen Materialkomponenten können die verschiedenen erzeugten Komponenten getrennt gesammelt werden. Die bei jedem Pyrolyseschritt entstehenden flüchtigen Komponenten werden im gepulsten Mikrowellenplasmareaktor zersetzt und die Zersetzungsprodukte in Speicherbehältern gesammelt, wo sie durch Destillation isoliert werden können.

[0064] Eine weitere Aufgabe des Verfahrens besteht darin, das Kondensatorsystem zu umgehen und alle bei der Pyrolyse gebildeten flüchtigen Komponenten der Plasmazersetzung zu unterziehen.

[0065] Das Pyrolyseverfahren und der Pyrolysereaktor gemäß der vorliegenden Erfindung basieren auf der Tatsache, dass jede der in einem Ausgangsmaterial vorhandenen Materialkomponenten unterschiedliche Siedepunkte und Mikrowellenabsorptionseigenschaften aufweist. Die Anwendung von gepulstem Mikrowellenplasma mit Frequenzen zwischen 300 MHz und 40.000 MHZ, um die Temperatur in der Pyrolysekammer sequenziell über einen Temperaturbereich zu erhöhen, der die Zersetzungs- und/oder Cracktemperatur der Zurückgewinnungskomponenten beinhaltet, gewährleistet eine hohe Zurückgewinnungsausbeute und eine hohe Qualität der zurückgewonnenen Komponenten. Außerdem kann aufgrund des breiten Spektrums möglicher Behandlungstemperaturen eine Vielzahl von Komponenten zurückgewonnen werden.

Liste der Referenznummern

[0066] 1 Pyrolysekammer 2a, b, c Austrittsöffnungen 5 Vibrationssieb 6 Zuführungsöffnung 7 Gummireifen 8 Mittlerer Abschnitt 10a, b, c Hitzezonen

Claims (18)

1. Pyrolyse- und Plasmazersetzungsverfahren zum Zurückgewinnen mindestens einer Komponente aus einem Ausgangsmaterial (7) unter Verwendung einer thermischen Behandlung, wobei das Ausgangsmaterial – einer Pyrolysekammer (1) zugeführt wird, – einer kontrollierten Atmosphäre ausgesetzt wird, und – in der Pyrolysekammer durch Mikrowellenenergie auf eine Behandlungstemperatur erhitzt wird, um das Ausgangsmaterial (7) in Pyrolyseabbauprodukte zu zerlegen, wobei die Pyrolyseabbauprodukte einem Mikrowellenplasma ausgesetzt werden, das derart erzeugt wird, dass es eine Zersetzungs- und/oder Cracktemperatur für die mindestens eine Komponente erzeugt.

2. Pyrolyse- und Plasmazersetzungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Mikrowellenplasma durch eine Mikrowellenstrahlung mit Frequenzen zwischen 300 MHz und 40.000 MHZ erzeugt wird.

3. Pyrolyse- und Plasmazersetzungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Mikrowellenplasma durch gepulste Mikrowellenstrahlung erzeugt wird.

4. Pyrolyse- und Plasmazersetzungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperatur in der Pyrolysekammer (1) unter 1200 °C, vorzugsweise unter 1000 °C bleibt.

5. Pyrolyse- und Plasmazersetzungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausgangsmaterial ein Ausgangsmaterialstrom oder ein Abfallmaterialstrom ist, der Kunststoffe, Mischkunststoffe, Gummiprodukte, Polymerverbundstoffe, Naphtha-Öle, Ethangas, Bioöle und/oder Reifen umfasst.

6. Pyrolyse- und Plasmazersetzungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine zurückgewonnene Komponente ein Öl, ein Kohlenwasserstoff, ein Monomer und/oder ein chemischer Weichmacher ist.

7. Pyrolyse- und Plasmazersetzungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine zurückgewonnene Komponente Ethylen, Propylen, Methan, Wasserstoff, DL-Limonen, Isopren, Butadien, Benzol, Toluol, o-Xylol, m-Xylol, p-Xylol, Styrol und/oder Phthalate ist.

8. Pyrolyse- und Plasmazersetzungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausgangsmaterial temperiert wird, und zwar auf etwa -252,9 °C zur Zurückgewinnung von Wasserstoff, auf etwa -161,5 °C zur Zurückgewinnung von Methan, auf etwa -103,7 °C zur Zurückgewinnung von Ethylen, auf etwa -47,6 °C zur Zurückgewinnung von Propylen, auf etwa -4 °C zur Zurückgewinnung von Butadien, auf etwa 35 °C zur Zurückgewinnung von Isopren, auf etwa 80,1 °C zur Zurückgewinnung von Benzol, 110,6 °C zur Zurückgewinnung von Toluol, auf etwa 138,3 °C zur Zurückgewinnung von p-Xylol, auf etwa 139,1 ° zur Zurückgewinnung von m-Xylol, auf etwa 144,4 °C zur Zurückgewinnung von o-Xylol, auf etwa 145,2 °C zur Zurückgewinnung von Styrol, auf etwa 178 °C zur Zurückgewinnung von DL-Limonen und/oder auf etwa 300 °C - 410 °C zur Zurückgewinnung von Phthalaten.

9. Pyrolyse- und Plasmazersetzungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei flüchtige Komponenten, die aus der Pyrolysekammer extrahiert werden, durch ein fraktioniertes Kondensationssystem geleitet werden.

10. Pyrolyse- und Plasmazersetzungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Olefine, insbesondere Ethylen und Propylen, durch Cracken von Ausgangsmaterial hergestellt werden, das Polymer, Naphtha, Ethangas und/oder Bioöle umfasst.

11. Pyrolyse- und Plasmazersetzungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausgangsmaterial ein pyrolytisches Öl oder Gas umfasst und das Ausgangsmaterial einer fraktionierten Kondensation in einem Temperaturbereich zwischen -253 °C und 600 °C unterzogen wird, was zu mindestens einer Kondensationsfraktion führt.

12. Pyrolyse- und Plasmazersetzungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die mindestens eine Kondensationsfraktion einer weiteren fraktionierten Kondensation unterzogen wird, um Paraffine, Naphthene, Olefine und/oder Aromaten zu isolieren.

13. Pyrolyse- und Plasmazersetzungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die kontrollierte Atmosphäre eine Unterdruckumgebung ist, die in der Pyrolysekammer (1) angewendet wird, insbesondere ein Druck unter 10 kPa.

14. Pyrolyse- und Plasmazersetzungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die kontrollierte Atmosphäre durch mindestens ein reaktives Gas, insbesondere ein Gas, ausgewählt aus Wasserstoff, Wasserdampf, Kohlenmonoxid, Methan, Benzol oder einer Mischung davon, definiert ist.

15. Pyrolyse- und Plasmazersetzungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Temperatur des Mikrowellenplasmas durch Variieren einer Amplitude und Form von Mikrowellenstrahlungsimpulsen, die das Mikrowellenplasma erzeugen, gesteuert wird.

16. Pyrolyse- und Plasmazersetzungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperatur und die Mikrowellenleistungszufuhr in aufeinanderfolgenden Zonen der Pyrolysekammer (1) variieren.

17. Pyrolysereaktor zur Zurückgewinnung mindestens einer Komponente aus einem Ausgangsmaterial durch thermische Zersetzung, umfassend eine Pyrolysekammer (1) zur Aufnahme des Ausgangsmaterials (7) und mindestens einen Mikrowellengenerator als Hitzequelle zur Erhitzung des Ausgangsmaterials auf eine Pyrolysetemperatur des Ausgangsmaterials, sowie eine Plasmabehandlungskammer mit Mikrowellengenerator zur Erzeugung eines Mikrowellenplasmas, mit einer Steuereinheit, die eine Mikrowellenstrahlungssteuerung zur Erzeugung eines Mikrowellenplasmas unter Verwendung von Mikrowellenfrequenzen zwischen 300 MHz und 40.000 MHZ umfasst, und eine Temperatursteuerung, die eine Zersetzungstemperatur des Ausgangsmaterials steuert.

18. Pyrolysereaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der eine aktive Impedanzanpassschaltung zur Plasmazündung in der Plasmakammer umfasst.