DE69708140T2

DE69708140T2 - Verfahren zur Behandlung von Gummi- und Kunststoffabfällen

Info

Publication number: DE69708140T2
Application number: DE69708140T
Authority: DE
Inventors: Jean Affolter; Richard Bovey; Jean-Pierre Vuille
Original assignee: Alcyon SA
Current assignee: Alcyon SA
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 2002-07-25
Anticipated expiration: 2017-12-23
Also published as: CA2255330C; DE69708140D1; EP0934995A1; ES2166945T3; EP0934995B1; US6046370A; ATE208415T1; CA2255330A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Gummi- und Kunststoffabfällen durch Niederdruck-Pyrolyse der zerkleinerten Stücke dieser Gummi- und Kunststoffabfälle, um eine nicht kondensierbare Fraktion von brennbarem Gas, Öl und kohlenstoffhaltigem festen Rückstand zu erhalten.
Die Behandlung von Gummi- und Kunststoffabfällen wie Fahrzeugreifen, Kunststoff- und Gummirückständen von geschredderten Automobilen und von Treibstoff herrührendem Rückstand sind ein Hauptumweltproblem.
Niederdruck-Pyrolyse von zerkleinerten Gummi- und Kunststoffteilen gehört zum Stande der Technik. So beschreibt beispielsweise das US-Patent 4 740 270 ein Verfahren zur Niederdruck-Pyrolyse von verschrotteten Reifen, bei welchem die zerkleinerten Reifenteile in einem Mehretagen-Reaktor mit einem konventionellen Transportsystem von einer oberen zu einer tieferen Etage bewegt werden, um sie der Pyrolyse zu unterwerfen. Die Reifenteile werden von der obersten zur untersten Etage längs eines Temperaturgradienten bewegt, der bei 200ºC beginnt und einen Maximalwert bei 500ºC hat, so dass auf diese Weise die Reifenteile bei ihrer Abwärtsbewegung kontinuierlich erhitzt werden. Das Verfahren zielt auf eine hohe Ölausbeute gegenüber nicht kondensierbarem Gas, und um das zu erreichen, empfiehlt das Dokument einen Unterdruck von weniger als 35 mm HG. Es ist bekannt, das Gummi weich wird, bevor die Pyrolyse bei einer Temperatur von 200ºC aufwärts einsetzt. Weiche Reifenteile sind klebrig und neigen dazu, auf irgendeiner vorhandenen Oberfläche zu haften und die Vorrichtung zu verstopfen. In dem beschriebenen Mehretagenreaktor bleiben die Reifenteile an einer Stelle kleben, höchstwahrscheinlich immer auf demselben Etagenboden, so lange die Transportgeschwindigkeit, der Temperaturgradient und der Wärmeübergangskoeffizient konstant gehalten werden. Daher können die zerkleinerten Reifenteile eine Etage verstopfen, während der Transport der zerkleinerten Teile beeinträchtigt und das Pyrolysegas eingeschlossen wird. So bildet sich ein Überdruck im Reaktor, der explodieren kann. Um ferner den erwähnten Unterdruck von 35 mm HG aufrechtzuerhalten, muss die Reaktionsgeschwindigkeit sorgfältig kontrolliert und niedrig gehalten werden, was eine lange Verweilzeit des Materials im Reaktor erfordert, und daher muss der Reaktor gross sein. Weiterhin sind grosse Reaktoren teuer, und je niedriger der Druck im Reaktor ist, desto leistungsstärker und teurer muss die Vakuumpumpe sein. Alle diese Nachteile machen diese Vorrichtung kostspielig und gefährlich.
EP-A-003803 beschreibt die Pyrolyse von Gummi und Kunststoff unter verringertem Druck, so dass HC-Dampf und feste Rückstände entstehen. Ein Teil der festen Rückstände wird rückgeführt.
Die Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, diese Nachteile mit Hilfe eines Verfahrens zur Behandlung von Gummi- und Kunststoffabfällen durch Niederdruck- Pyrolyse zu vermeiden, welches sicher, leistungsfähig und wirtschaftlich ist.
Dementsprechend liefert die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von Gummi- und Kunststoffabfällen durch Niederdruck-Pyrolyse der zerkleinerten Stücke dieser Gummi- und Kunststoffabfälle, um eine nicht kondensierbare Fraktion von brennbarem Gas, Öl und kohlenstoffhaltigem festen Rückstand zu erhalten, wobei dieses Verfahren den Schritt umfasst, in einem Reaktor wenigstens einen Teil des erwähnten kohlenstoffhaltigen festen Rückstands mit den erwähnten zerkleinerten Gummi und Kunststoffststücken vor und während der Pyrolyse derselben mechanisch zu mischen. Der Druck im Reaktor wird dabei auf 0,5 bis 0,9 bar verringert.
Das mechanische Mischen gewährleistet eine homogene feste Masse, einen hohen Wärmeübergang vom Reaktormantel in das feste Produkt und eine Verringerung der Reaktionszeit. Der kohlenstoffhaltige feste Rückstand besteht aus einem feinen Pulver, welches die zerkleinerten Gummi- und Kunststoffstücke umhüllt, wodurch diese beim Erweichen daran gehindert werden, an vorhandenen Oberflächen kleben zu bleiben. Ferner verstärkt der kohlenstoffhaltige feste Rückstand den Wärmeübergang und trägt zur Verringerung der Reaktionszeit bei. Der kohlenstoffhaltige feste Rückstand wirkt als themischer Puffer und mildert Temperaturschwankungen, was besonders vorteilhaft ist, wenn chargenweise gearbeitet wird. Das Verfahren ist sicher. Es ist wirtschaftlich, da es ein kleineres Reaktorvolumen zu verwenden erlaubt. Es wurde geprüft, ob der kohlenstoffhaltige feste Rückstand einen schädlichen katalytischen Effekt hat, z. B. ob er die Umwandlung des Pyrolyse-Öls in nicht kondensierbares Gas verstärkt; es hat sich gezeigt, dass sich der kohlenstoffhaltige feste Rückstand, welcher das Öl adsorbiert, ziemlich neutral verhält, und durch Vergleich mit einem Prozess, bei dem kein kohlenstoffhaltiger fester Rückstand beigemischt wurde, konnte keine Verringerung der Ölausbeute beobachtet werden.
Typischerweise wird die Pyrolyse der zerkleinerten Gummi- und Kunststoffstücke chargenweise durchgeführt, indem der Reaktor sukzessive mit Chargen der erwähnten zerkleinerten Gummi- und Kunststoffstücke beschickt wird, wobei jede in den Reaktor eingebrachte Charge vor und während der Pyrolyse derselben im Reaktor mit einem Teil des erwähnten kohlenstoffhaltigen festen Rückstands, der von einer vorhergehenden Charge stammt, mechanisch gemischt wird.
Vorzugsweise besteht ein weiterer Schritt darin, nach der Pyrolyse nur einen Teil des erwähnten kohlenstoffhaltigen Rückstands aus dem Reaktor zu entfernen.
Ein weiterer Schritt besteht darin, dass das Gewicht des erwähnten Teils des kohlenstoffhaltigen festen Rückstands, welcher nach der Pyrolyse einer Charge dem Reaktor entnommen wird, kleiner ist als die nächste Charge und so bemessen wird, dass sich am Ende der Pyrolyse der erwähnten nächsten Charge eine im wesentlichen konstante Menge des kohlenstoffhaltigen festen Rückstands ergibt.
Vorzugsweise werden die erwähnten zerkleinerten Gummi- und Kunststoffstücke mit dem erwähnten kohlenstoffhaltigen Rückstand im Verhältnis ein Gewichtsteil der zerkleinerten Gummi- und Kunststoffstücke zu drei bis fünf Gewichtsteilen des kohlenstoffhaltigen festen Rückstands gemischt.
Vorzugsweise werden die Gummi- und Kunststoffabfälle zu 2 · 2 inch (5,8 · 5,08 cm) grossen oder noch kleineren Stücken geschreddert, um die Standard-Teilchengrösse verwenden zu können, welche die bekannten Schredder produzieren. Diese Gummi- und Kunststoffabfälle können ohne vorherige Trennung von Korden und Stahlfäden geschreddert werden, so dass die teure Trennungsoperation entfällt. Die Korde werden in Graphitpulver umgewandelt, welches sich gut mit dem Russ mischt, der im Gummi enthalten ist, und die Stahlfäden können leicht nach der Pyrolyse durch magnetische Trennung entfernt werden.
Der Druck im Reaktormantel wird auf 0,5 bis 0,9 bar verringert.
Bei einer vorteilhaften Anordnung hat der Reaktor einen Reaktormantel, der von aussen entweder elektrisch oder durch Heissgas auf einen Temperaturbereich von 450ºC bis 550ºC erhitzt wird. Die Pyrolysetemperatur liegt im Bereich von 350ºC bis 450ºC.
Typischerweise liefert das Verfahren 50 bis 55% Öl, 3 bis 8% nicht kondensierbares brennbares Gas und als Rest den kohlenstoffhaltigen festen Rückstand, der Russ, Graphit aus den pyrolysierten Korden, Zinkoxid, Schwefel, Silikate und andere mineralische Substanzen enthält, sowie Stahlfäden. Die Ausbeuten hängen von der Qualität des pyrolisierten Materials ab, und mögliche Verwendungen der resultierenden Produkte gehören zum Stande der Technik des Recycling.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung von Gummi- und Kunststoffabfällen durch Niederdruck-Pyrolyse der zerkleinerten Stücke dieser Gummi- und Kunststoffabfälle, um eine nicht kondensierbare Fraktion von brennbarem Gas, Öl und kohlenstoffhaltigem festen Rückstand zu erhalten, gekennzeichnet durch den Schritt, wonach wenigstens ein Teil des erwähnten kohlenstoffhaltigen festen Rückstands mit den erwähnten zerkleinerten Gummi- und Kunststoffstücken vor und während der Pyrolyse derselben in einem Reaktor mechanisch gemischt wird, und durch eine Verringerung des Drucks im Reaktor auf 0,5 bis 0,9 bar.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pyrolyse der zerkleinerten Gummi- und Kunststoffstücke chargenweise durchgeführt wird, indem der Reaktor sukzessive mit Chargen der erwähnten zerkleinerten Gummi- und Kunststoffstücke beschickt wird, und wobei jede in den Reaktor eingebrachte Charge vor und während der Pyrolyse derselben im Reaktor mit einem Teil des erwähnten kohlenstoffhaltigen festen Rückstands, der von einer vorhergehenden Charge stammt, gemischt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, welches den Schritt einschliesst, wonach nach der Pyrolyse nur ein Teil des erwähnten kohlenstoffhaltigen festen Rückstands aus dem Reaktor entfernt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Gewicht des erwähnten Teils des kohlenstoffhaltigen festen Rückstands, welcher nach der Pyrolyse eines Charge aus dem Reaktor entfernt wird, kleiner ist als die nächste Charge und so bemessen wird, dass sich am Ende der Pyrolyse der nächsten Charge eine im wesentlichen konstante Menge ergibt, die gleich der Menge des kohlenstoffhaltigen festen Rückstands der vorhergehenden Charge ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erwähnten zerkleinerten Gummi- und Kunststoffstücke mit dem erwähnten kohlenstoffhaltigem festen Rückstand im Verhältnis ein Gewichtsteil der zerkleinerter Gummi- und Kunststoffstücke zu drei bis ein fünftel Gewichtsteil des erwähnten kohlenstoffhaltigen festen Rückstands gemischt werden.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die verwendeten Gummi- und Kunststoffmaterialien zu 5,8 · 5,08 cm (2 · 2 inch) grossen oder noch kleineren Stücken geschreddert werden.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die verwendeten zerkleinerten Gummi- und Kunststoffstücke ohne vorherige Trennung von Kords und Stahlnadeln geschreddert werden.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Reaktor einen von aussen erhitzten Reaktormantel aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Reaktormantel auf einen Temperaturbereich von 450ºC bis 550ºC erhitzt wird.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Pyrolysentemperatur im Bereich von 350ºC bis 450ºC liegt.