DE2419517B2

DE2419517B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Reduktionsgas

Info

Publication number: DE2419517B2
Application number: DE2419517A
Authority: DE
Inventors: Tsuneo Miyashita; Toshio Kawasaki Nayuki; Shoichiro Ohzeki
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1973-04-23
Filing date: 1974-04-23
Publication date: 1979-10-04
Also published as: JPS5717038B2; BR7403228D0; BE814070A; GB1464949A; DE2419517C3; ATA332674A; FR2226458A1; AT363577B; FR2226458B1; DE2419517A1; US3998606A; JPS49130891A; AU6820674A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei derartigen bekannten Verfahren (DE-PS 6 93 432, DE-PS 5 92 189, DE-AS 1146 998 und insbesondere US-PS 17 81 934) werden nur entweder heizwertreiche Brennstoffe, wie Schweröl oder Teerprodukte bzw. ein Kondensat des Produkt-Gases, ggf. nach Vorwärmung in den Schachtgenerator als Zusatz-Brennstoff zugeführt. Bei diesen bekannten Verfahren ist die Menge des zurückgeführten Brennstoffes entweder begrenzt, wie bei der Rückführung von Kondensaten, oder aber es werden Brennstoffe zugeführt, die auch für die normale Verbrennung geeignet und relativ kostspielig sind.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, das bekannte Verfahren so weiterzubilden, daß preisgünstigere Abfallprodukte als heizwertreicher Zusatz-Brennstoff zugeführt werden können, ohne daß dadurch eine Beeinträchtigung der Reduktion oder Schwierigkeiten infolge von Schadstoffen im Reduktionsgas auftreten können.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als heizwertreichcr Zusatz-Brennstoff Abfall-Kunststoff eingesetzt wird, der zur Beseitigung seiner schädlichen Bestandteile, wie Salzsäure oder Chi'ir. /'.!nächst /ur Bcsei!i^iT|.!n^ir von schläuchen Bestandteilen auf etwa 20O⁰C erwärmt, dann bei einer Temperatur von 300—650°C verflüssigt und danach zusammen mit Dampf eingeblasen wird.

Durch dieses erfindurigsgemäße Verfahren kann also anstelle der relativ kostspieligen heizwertreichen Brennstoffe in flüssiger Form bzw. der nur in einer vorbestimmten Menge zur Verfügung stehenden Kondensate des Produktgases, in praktisch beliebiger Menge billig zur Verfügung stehender Abfallkunststoff verwendet werden, wobei die Gefahr einer Umweltbelastung durch im Kunststoff häufig enthaltende Schadstoffe beseitigt ist. Durch die Erfindung werden Kunststoffe jeder Art so aufbereitet, daß sie ohne Gehalt an schädlichen Bestandteilen in leicht reagierender Form dem Generator als heizwertreicher Zusatz-Brennstoff zugeführt werden können.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, welche in bekannter Weise (US-PS 17 81934) einen Schachtgenerator od. dgl. aufweist, der am Herd wenigstens eine Winddüse, im Gichtbereich einen Produktionsgasabzug und im dazwischenliegenden Bereich eine Anordnung zum Einblasen eines heizwertreichen, flüssigen Zusatz-Brennstoffes, sowie eine Heizeinrichtung für diesen aufweist, kann gemäß der Erfindung so ausgebildet sein, daß vor der Einblasleitung ein Vorbehandlungstank zum Vorwärmen des Kunststoffes i-.nd Austreiben von Schadstoffen angeordnet ist, der über eine Ventilanordnung mit einem Schmelztank in Verbindung steht. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung erfolgt die Vorwärmung zum Austreiben von Schadstoffen im Vorbehandlungstank getrennt vom-Schmelztank, so daß nur schadstofffreier Kunststoff geschmolzen wird.

Um den Vorbehandlungstank nicht durch Kunststoffe, die keine Schadstoffe enthalten, zu belasten, hat vorzugsweise der Schmelztank eine Zuführschleuse für schadstofffreien Kunststoff, so daß ein ggf. noch im von Schadstoffen befreiten Kunststoff enthaltener Restanteil an Schadstoffen im Zusatz-Brennstoff weiter vermindert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an einem Allsführungsbeispiel näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein Blockschema einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 2 schematisch einen Schnitt durch eine Vorbehandlungs- und Schmelzeinrichtung für den Kunststoff und

Fig. 3 ein Diagramm der Aggregatzustände von Kunststoffen in Abhängigkeit von der Temperatur.

Fig. 1 zeigt einen Reduktionsgasgenerator in Form eines Schachtes, an dessen Oberseite eine Begasungseinrichtung 2 für den festen Kohlenstoffträger 20, z. B. Kohle, Briketts oder Koks, vorgesehen ist.

Winddüsen 3 am Generatorherd dienen der Zuführung einer Mischung aus Dampf und Sauerstoff oder sauerstofffreier Luft in den Generator zur Erzeugung eines Reduktionsgases. Die Schlacke, die die Aschebestandteile des Kohlenstoffträgers enthält, wird durch eine Abstichöffnung 13 abgezogen.

In einer Zone des Ofens, in der die Charge eine Temperatur von 600—1200⁰C besitzt, sind eine oder mehrere Düsen 6 vorgesehen, durch die ein heizwertreicher Zusatz-Brennstoff, der in einem Schmelztank 5 mit Heizleitung 4 verflüssigt mit Hilfe einer Pumpe 17 zusammen mit Dampf und Sauerstoff oder sauerstoffreicher Luft cin^tTohk!scn wird, wie es niii den! !'!ei! 7 in

F i g. 1 dargestellt ist. Das in dem Generator gebildete Produktgas wird durch einen Abzug 8 in der Nähe des Oberteils abgezogen. Da das Produktgas i-n allgemeinen Staub, bei geringer Temperatur flüchtige Bestandteile und Kohle, Teer und Wasser enthält, wird es durch einen Staubabscheider 9, z. B. einen elektrischen Gichtstaubabscheider, einen Riesellurm oder eine Kombination von beiden geleitet Daraufhin wird das Produktgas durch einen Schwefelabspalter 10 zur Abscheidung, ζ. B. von Teer- und Kohlenstoffen, Staub, i<> H₂S, CO₂ usw. geleitet.

Der Schmelztank 5 kann wie in Fig.2 gezeigt ausgebildet sein. Abfallkunststoffe, die z. B. zu einer Entwicklung von Chlorgas neigen, wie Vinylchlorid, werden zuerst einem Vorbehandlungstank 15 für die i^r> Abspaltung von HCI und die Abspaltung von Chlorgas zugeführt. Der Kunststoff, aus dem der Chlorgasgehalt abgeschieden ist, wird dann durch eine Ventilanordnung 18 in einen Schmelztank 16 gegeben, in den weitere, keine Schadstoffe enthaltende Abfall-Kunststoffe, wie Polyäthylen. Polystyrol, Polypropylen durch eine andere Schleuse 18 direkt eingegeben werden. Die Schleusen 18 sind so ausgebildet, daß eine Rückströmung von Dampf und geschmolzenem Kunststoff vermieden wird. Die Abfallkunststoffe werden im Schmelztank 16 auf eine 2^r> für die Verflüssigung des Plastikmaterials benötigte Temperatur zwischen 300⁰C und 650⁰C erhitzt. Fulls die Temperatur unter 300⁰C liegt, werden Anteile nicht verflüssigt, wohingegen bei einer Temperatur über 650° C die Kunststoffe zur Zersetzung neigen und Ruß «> bilden. F i g. 3 zeigt die Beziehung zwischen dem Prozentsatz der Verflüssigung und der Temperatur von verschiedenen Kunststoffen, wobei das Zeichen χ die Verflüssigungstemperatur von Polyäthylen, O von Polystyrol und von Schweröl A bezeichnet. Die Zone i^r' zwischen ungefähr 300⁰C und 650⁰C ist eine Verflüssigungszone, wohingegen die Zone rechts der verikalen Linie bei ungefähr 650⁰C eine Zone der Vergasung ist.

Der durch den Staubabscheider 9 abgeschiedene Staub geht durch einen Wasserabscheider 11, um *(> Wasser abzuscheiden und der wasserfreie Staub enthält Teer, aromatische Kohlenwasserstoffe oder kohlenstoffhaltige Substanzen und wird mit Brennöl zu einem Schlamm vermischt, der durch die Winddüse 3 mit Hilfe einer Schlammpumpe 12 in den Ofen 1 geblasen wird. ■*■>

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erklärung der Erfindung.

Beispiel 1

Beim Betrieb wird der oben beschriebene Generator so 1 folgendermaßen beschickt:

509 kg Koks werden in den Generator 1 gegeben und durch die Winddüse 3 werden 217 kg Dampf und 250 Nm³ Sauerstoff eingeblasen.

Ein Schmelztank 16 und ein Vorbehandlungstank 15 ">"> sind mit der Düse 6, wie in F i g. 2 gezeigt ist, verbunden.

und es wurden 300 kg geschmolzener Abfallkunststoff als heizwertreicher Zusatz-Brennstoff durch die Düse 6 eingeführt.

Dabei wurden 130ONm³ Gas mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt:

CO

H₂

CH₄

C₂H₆

C₂H₄

56,0%

21.7%

13,9%

1,0%

7,4%

Die Gesamtwärmemenge des erhaltenen Produktgases betrug 4600 kcal/Nm³.

Beispiel 2
Einblasen von Vinylchlorid

Der Generator wurde unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1 betrieben, jedoch wurden 90 kg Polyvinylchlorid von 300 kg gesammelten Abfallkunststoff abgeschieden, und diese Menge an Polyvinylchlorid wurde in den Vorbehandlungstank 15 gegeben und auf eine Temperatur von 250⁰C erhitzt, um HCI abzuspalten. Dann wurde das Polyvinylchlorid in den Schmelztank 16 gegeben, während die Abfallkunststoffe, die kein Polyvinylchlorid enthielten, direkt in den Schmelztank 16 gegeben wurden. Dabei wurden 1220 Nm³ Produktgas mit der folgenden Zusammensetzungerhalten:

CO

Η,
CH₄
C₂H₄
C₂H₆

N₂

59,7%

22,0%

11,7%

5,9%

0,7%

1.3%

Die Gesamtwärmemenge des erhaltenen Gases betrug 4590 kcal/Nm³.

Das Produktgas, das mit dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt wurde, ist bei verschiedenen Verfahrensschritten bei der Herstellung von Stahl und für andere Anwendungsgebiete geeignet.

Das nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte Produktgas weist einen großen Heizwert auf, so daß es bei Stahlerzeugungsanlagen als heizwertreiches Gas anstatt Koksofengas ohne Zusätze von Butan oder Naphtha verwendet werden kann. Weiterhin kann dieses Gas nicin nur als Brenngas in vielen Ofenbauarten, z. B. Schmelzöfen, Koksöfen, Sinteröfen oder ähnlichem verwendet werden, sondern kann ebenfalls als Reduktionsgas, das in einen Hochofen eingeblasen wird, verwendet werden.

Zusätzlich kann das Reduktionsgas als Rohmaterial in Gasform in der synthetischen Chemie verwendet werden und weiterhin als Leuchtgas verwendet werden, wnn es in einen CO-Umwandler gegeben wird oder einem Methanationsprozeß unterzogen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Reduktionsgas, bei dem ein fester Kohlenstoffträger von oben in einen Schachtgenerator gegeben. Dampf zusammen mit Sauerstoff oder sauerstoffreicher Luft durch eine Winddüse am Herd eingeblasen, der Kohlenstoffträger vergast, und das erzeugte Produkt-Gas am Oberteil des Generators abgeführt wird, während die Aschenbestandteile des festen Kohlenstoffträgers als Schlacke abgestochen, und wobei zusätzlich heizwertreiche Brennstoffe in flüssiger Form, gegebenenfalls die Kondensate des Produkt-Gases, in den Generator in eine heiße Zone eingeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als heizwertreichar Zusatzbrennstoff Abfalikunststoff eingesetzt wird, der zur Beseitigung seiner schädlichen Bestandteile, wie Salzsäure oder Chlor zunächst auf etwa 200⁰C erwärmt, dann bei einer Temperatur von 300—650°C verflüssigt und danach zusammen mit Dampf eingeblasen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Schachtgenerator od. dgl., der am Herd wenigstens eine Winddüse, im Gichtbereich einen Produktgasabzug und im dazwischenliegenden Bereich eine Anordnung zum Einblasen eines heizwertreichen, flüssigen Zusatzbrennstoffes, sowie eine Heizvorrichtung für diesen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Einblasleitung ein Vorbehandlungstank (15) zum Vorwärmen des Kunststoffes und Austreiben von Schadstoffen angeordnet ist, der über eine Ventilanordnung (18) mit einem Schmelztank (16) in Verbindung steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelztank (16) eine Zuführschleuse für schadstofffreien Kunslstoff hat.