DD146647A1

DD146647A1 - Verfahren zur kontinuierlichen thermischen umwandlung von gasfoermigen und/oder fluessigen abfallstoffen

Info

Publication number: DD146647A1
Application number: DD79215974A
Authority: DD
Inventors: Zoltan Nagy; Gyoergy Hupka; Attila Kovacs; Ferenc Ban; Miklos Csegezy; Jozsef Loevey
Original assignee: Magyar Asvanyolaj Es Foeldgaz; Dunai Koeolajipari Vallalat
Priority date: 1978-10-04
Filing date: 1979-10-03
Publication date: 1981-02-18
Also published as: YU237679A; ATA647679A; CS256359B2; AT375829B; PL118627B1; PL218709A1; RO79466A; DE2940321A1; RO79466B; HU179510B

Abstract

Das Verfahren besteht darin,dass man alle in der thermischen Umwandlung teilnehmenden Stoffstroeme auf die gleiche Zahl von Teilstroemen aufteilt, die brennbaren Stoffstroeme in den Teilstroemen vermischt, die so entstandenen brennbaren Gemischstroeme entzuendet, die gewonnenen Gasstroeme von hoher Temperatur mit den zur thermischen Umwandlung dienenden Teilstroemen vermischt und dann alle an der Reaktion teilnehmenden Stoffe bis zur Beendigung der Reaktion weiterstroemen laesst. Durch die Erfindung wird ein rationeller, umweltfreundlicher Prozessablauf erreicht,wobei wesentliche Mengen an Energie eingespart und eine hohe Ausbeute an weiterverwertbaren Stoffen erzielt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein thermisches Verfahren zur Umwandlung von gasförmigen und/oder flüssigen Abfallstoffen. ·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

In den technologischen Prozessen der Industrie entstehen oftmals umvieltschädigende, gasförmige und/oder flüssige Abfallstoffe in Form von Verunreinigungen, die in verwertbare unschädliche Stoffe umgewandelt werden müssen. Eine der möglichen und oft benutzten Methoden zur Entfernung der Verunreinigungen ist die thermische Umwandlung. Die hierzu erforderliche Wärmezuführung geschieht meistens durch Vermischung der gasförmigen oder flüssigen Abfallprodukte mit den fei der Verbrennung von verbrennbaren Gasen oder Flüssigkeiten entstehenden Brenngase hoher Temperatur. Dieser Mischprozeß besitzt vom Standpunkt

der Effektivität und der Ökonomie eine besondere Bedeutung.

Die Stoffe, die thermisch umgewandelt werden müssen, kommen im allgemeinen in einem voluminösen Medium, in niedriger Konzentration vor, zugleich müssen sich die Verunreinigungen in einem kurzen Zeitabschnitt mit einer großen Menge an wärmetragenden Gas vermischen.

Bei bekannten thermischen Zersetzungen wird das wärmetragende Gas hoher Temperatur mit einem, in einem Reaktor eingebauten Gas- oder ölbrenner hergestellt und anachließend das den zu zersetzenden Stoff enthaltende, mittels Drallelementen gelenkte Medium durch entsprechende Öffnungen zugeführt. Zur Steigerung der Vermischung sind hohe Strömungsgeschwindigkeiten erforderlich, die viel Energie benötigen und oft mit großem Geräusch verbunden sind. In anderen Verfahren wird der Stoff, der thermisch zu versetzen ist, in eine Flamme geführt und mit Drallelementen bzw. mit einem Dampf großer Geschwindigkeit oder mit Luft durch Atomisierung mit Brennprodukten hoher Temperatur Vermischt. In größeren Anlagen ist die Vermischung jedoch unzureichend, es treten inhomogene Reaktionsbedingungen auf und der gesamte Zersetzungsprozeß wird bezüglich Zeit und Raum wesentlich verlängert.

Ziel der Erfindung?

Durch die Erfindung wird ein rationeller, umweltfeindlicher und sicherer Prozeßablauf für die thermische Umwandlung von Abfallstoffen erreicht, wobei wesentliche Mengen an Energie eingespart werden und die Ausbeute an weiterverwertbaren Stoffen außerordentlich hoch sind.

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v, Erfindung:.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes, kontinuierlich arbeitendes Verfahren zur thermischen Umwandlung von umweltschädigenden Abfallstoffen zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß alle an der thermischen Umwandlung teilnehmenden Stoffströme in ebensoviel Teilströme aufgeteilt, und die Stoffströme miteinander in den Teilströmen vermischt werden, anschließend der so entstandene brennbare Gemischstrora angezündet und die gebildeten Gasströme hoher Temperatur mit den Teilströmen, die thermisch umgewandelt werden sollen, vermischt, und so lange strömen gelassen werden, bis die Reaktion beendet ist. Die Zahl der Teilströme kann aus dem Volumen der an der thermischen Umwandlung teilnehmenden Stoffströme aufgrund der Brenngeschwindigkeit der vermischten brennbaren Gemischströme bestimmt werden. Der Strömungsquerschnitt der vereinigten Teilströme soll

unmittelbar vor der Entzündung zweckmäßig bei 3 - 30 cm liegen.

Bei einer vorzugsweisen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, werden die dtn der thermischen Zersetzung teilnehmenden Stoffströme oder einer der Ströme vorgeheizt. Die maximale Temperatur der Stoffströme wird so reguliert, daß die Temperatur den Sntzündungspunkt der nach der Vermischung der Stoffströme entstehenden brennbaren Gemischströme nicht übersteigt. Im Ergebnis der Vorwärmung vermindert sich die Menge an Brennstoff und Sauerstoff, die zur thermischen Zersetzung nötig sind, sowie fäas Verhältnis von Wasserdampf und Kohlendioxid in den Abgasen des thermischen Prozesses. Zur Vorheizung wird vorzugsweise der Wärmegehalt, der aus dem thermischen Zersetzungsprozeßstammenden warmen Gase verwendet.

Zur thermischen Umwandlung von Abfallstoffen in inerten Gasen kann man technisch reinen Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft verwenden, um die am Prozeß teilnehmenden Gasmengen zu reduzieren.

Ein Vorteil des vorliegenden Verfahrens besteht darin, daß sich die entsprechend aufgeteilten Stoffströme schnell vermischen. Dadurch kann die thermische Umwandlung in einem kleineren Reaktionsraum mit geringeren Wärmeverlusten - also bei höheren Temperaturen - und bei gleichen Reaktionsbedingungen durchgeführt werden, wo^durch der Umwandlungsprozeß günstig abläuft.

Es können größere Mengen an Verunreinigungen in unschädliche Stoffe umgewandelt werden, wobei die zum Vermischen erforderlichen Strömungsgeschwindigkeiten viel kleiner sind; als bei den bekannten Verfahren und sich dadurch der Energiebedarf und die Geräuschbelastungen ebenfalls verringern.

AuBführungsbeiapiel:.

V/eitere Einzelheiten des Verfahrens werden durch die folgenden Beispiele illustriert. '.

Beispiel... 1

Bei der Raffenerie von Paraffinen mittels Schwefelsäure im Durchschnitt 73,6 Gew.-% Schwefelsäure, 18,4 Gew.% Schwefeltrioxid und 8 Gew.% schwerere Kohlenwasserstoffe enthaltendes Säureharz, welches in ein schwefeldioxidhaltiges Gas überführt werden soll, das dann im Olaus Betrieb weiter aufgearbeitet werden kann. Zur thermischen Umwandlung von 315 kg/h Säureharz werden- 9,2 Hur/h durchschnittlich 5 Vol.% Wasserstoff, 5 Vol.# Methan, 8 Vol.% Äthan, 30 VoI,# Propan und 52 Vol.# Butan enthal-

·. 5 —

_ 5 "

tendes Heizgas und 332 Hm-⁵Zh auf 40O⁰G vorgeheizte Luft in den Zersetzungareaktor geführt. Das Säureharz, das Heizgas und die Luft werden in 7:7 Teilströme geteilt, wobei das Heizgas und die Luft in den Teilströnien miteinander vermischt werden. Die entstandenen brennbaren Gemischströme werden-angezündet und die Säureharzströme in die Mitte der 1. brennenden Gemischströme geführt. Der Strömungsquerschnitt der einzelnen Gemischströme (Heizgas-Luft-Säureharz) beträgt unmittelbar vor der Entzün-

2 dung 9,5 cm e

Nach rascher Vermischung der Gemischströme wird die Überführung von Schwefelsäure und Schwefelsäuretriöxid in Schwefeldioxid bei 1200 G binnen 5 see erreicht und die eingeführten Kohlenwasserstoffe vollkommen verbrannt. Aus dem Zersetzungsprozeß entfernt sich 522 Um /h Produktgas einer durchschnittlichen Zusammensetzung von:

50 Vol.% N₂ 14,1 Vol.^CO₂

21,7 Vol.% H₂O 13,3 Vol.% SO₂

0,6 Vol.% O₂

Aus dem Zersetzungsgas kann im Claus-Betrieb Schwefel hergestellt werden.

Beispiel 2 '

Bei der Oxidierung von Bitumen mit Luft entsteht ein durchschnittlich 88 Vol.# Stickstoff, 9 Vol.Jä Sauerstoff, 2 Vol.% Kohlenwasserstoff, 0,5 VoI^ Schwefelwasserstoff und 0,5 Volo% Kohlendioxid enthaltendes sogenanntes Blaaendgas. Dieses Gas darf nicht unmittelbar in -die Umgebung abgeführt werden. Im Blasgas ist es zweckmäßig, die

Kohlenwasserstoffe und das Schwefelwasserstoff thermisch umzuwandeln, da die zur Verbrennung erforderliche War-, memange im Bitumen Blasbetrieb in Öfen zur Vorwärmung des Rohstoffes verwendet werden kann. Zur Überführung, der im 800 WVh'Bitumen Blasgas aufzufindenden 2,5 Vol.SS brennbaren Komponente, sind 16,8 Nm /h Heizgas (Zusammen-Setzung wie im Beispiel 1 angegeben) und 588 Nm /h Luft nötig.

Das Bitumen Blasgas, das Heizgas und die Luft werden in 31*31 Teilströme geteilt, wonach das Heizgas und die Luft in den Teilströmen gemischt werden· Die dadurch entstehenden brennbaren Gemischströme werden angezündet und die 31 Blas-G&sströme in die Mitte der 31 brennenden Geraischströme eingeführt. Der Strömungsquerschnitt der einzelnen Gemischetröme (Heizgas-Luft-Blasgas) beträgt vor der

Entzündung 5,8 cm . Während der thermischen Umwandlung werden die brennbaren Komponenten vollkommen oxidiert und man erhält 1424 Nnr/h eines Gases-mit folgender Zusammensetzung:

82,1 Vol.% N₂ 6,3 Vol.% CO₂

8,8 Vol.SS Wasser ' 0,3 Vol.% SO₂

2,5 Vol.% O₂

Aus den brennfähigen Komponenten im Bitumen Blasgas setzt sich eine Wärmemenge von 240 000 kCal/h frei, die 38,7 % des ganzen Wärmeumlaufes deckt. Dadurch wird nicht nur eine hohe Luftverschmutzung verhindert, sondern auch wesentliche Mengen an Brennstoff für den Vorwärmer eingespart. Die aufgezeigten Lösungen dienen nur als Beispiel, da das erfindungsgemäße Verfahren in vielen Bereichen eingesetzt werden kann.

Claims

Erfind u-ngsansp ruch

1. Verfahren zur kontinuierlichen thermischen Umwandlung von ,gasförmigen und/.oder flüssigen Abfallstoffen unter Verwendung der beim Verbrennen von brennbaren Gasen, Dämpfen, Flüssigkeiten oder oxidierenden Gasen entstehenden Wärmemenge gekennzeichnet dadurch, daß alle an der thermischen Umwandlung teilnehmenden Stoffströme in eine gleiche Anzahl von Teil3trömen aufgeteilt, die brennbaren Stoffströme in den Teilströmen miteinander vermischt, danach die entstandenen brennbaren Gemischströme entzündet, anschließend die gewonnenen Gasströme hoher Temperatur mit den zur thermischen Umwandlung dienenden Teilströme vermischt werden und danach allen an der Reaktion teilnehmenden Stoffen bis zur Beendigung der Reaktion weiterströmen.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die

als Teilströme vereinigten Stoffströme unmittelbar vor

Entzündung einen Querschnitt von zweckmäßig 3 - 30 cm haben.

3-r Verfahren nach Punkt 1 bis 2, gekennzeichnet dadurch, daß zur thermischen Umwandlung technisch reiner Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft verwendet wird.

4. Verfahren nach Punkt 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die an der thermischen Umwandlung teilnehmenden Stoffströme oder einer derselben vorgeheizt wird.

5. Verfahren nach Punkt 1 bis 4» gekennzeichnet dadurch, daß man die Temperatur der nach Vermischung der Stoffströme entsteh' henden brennbaren Gemischströme wenigstens 10⁰C unter der Entzündungstemperatur desselben Geraischstromes hält.