DE69306042T2

DE69306042T2 - Teiloxidation von Gummireifenabfall und gebrauchtem Motoröl

Info

Publication number: DE69306042T2
Application number: DE69306042T
Authority: DE
Inventors: Craig Joseph Castagnoli; Suk-Bae Cha; Hong Paul Wang
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1992-06-09
Filing date: 1993-05-28
Publication date: 1997-03-13
Anticipated expiration: 2013-05-29
Also published as: DE69306042D1; US5364996A; EP0574171B1; EP0574171A1

Description

Gebiet der Erfindung:

Diese Erfindung betrifft die Verarbeitung von Gummi, öllöslichen Kunststoffen und gummihaltigen Materialien, wie etwa gebrauchten Auto- und Lastwagenreifen, zu einer pumpbaren flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen Charge für einen Teiloxidations-Gaserzeuger zur Herstellung von rohem Synthesegas, Reduktionsgas oder Brenngas.

Hintergrund der Erfindung:

Die Entsorgung von gebrauchten Auto- und Lastwagen-Gummireifen verursacht schwierige Umweltprobleme, denen sich alle industrialisierten Länder gegenübersehen. Der Haufen an entsorgten Reifen dieser Nation ist auf über drei Milliarden geschätzt worden. Über etwa 200 Millionen Abfallreifen fallen jährlich in den Vereinigten Staaten an.
Im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung führen die Verfahren, die in U.S. Patent No. 4,384,151 und 4,983,278 beschrieben sind, nicht einen flüssigen Reifen-Öl-Brennstoff zu einem Teiloxidationsgaserzeuger zur Herstellung einer gasförmigen Mischung, die H&sub2; + CO umfaßt, zu. Eine Aufschlämmungscharge für einen Vergaser, die eine Suspension aus kleinen Gummistücken umfaßt, ist im mitübertragenen U.S. Patent No. 4,371,378 erwähnt. Solch ein Material ist jedoch signifikant verschieden von der vorliegenden Erfindung, in der eine homogene flüssige Reifen-Öl-Charge, die hergestellt wird durch Auflösen des Gummis von Auto- oder Lastwagen-Gummireifen in einem Lösungsmittel aus gebrauchtem Motoröl, in Vermischung mit einem Leichtkondensatöl und Ruß einem Teiloxidations-Gaserzeuger zugeführt wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft die Teiloxidation von Gummireifenabfall, welche die Schritte umfaßt:
(1) daß ein Chargenmaterial, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Gummi, gummihaltigem Material, öllöslichen Kunststoffen und Mischungen derselben besteht, mit einer pumpbaren kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit in einem Verflüssigungsreaktionsgefäß mit Gasabzug in Kontakt gebracht wird, in dem der Druck im Bereich von etwa 1 bis 20,3 bar (1 bis 20 Atmosphären) liegt; die Temperatur besagter kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit von etwa 93ºC (200ºF) auf eine maximale Temperatur im Bereich von etwa 260ºC bis 454ºC (500ºF bis 850ºF) allmählich erhöht wird und besagtes Chargenmaterial mit besagter pumpbaren kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit bei besagter maximalen Temperatur in Kontakt gehalten wird, bis mehr als etwa 90 Gew.-% des Chargenmaterials aus Gummi und/oder öllöslichem Kunststoff in besagter kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit gelöst worden sind, wobei die folgenden Materialien (a) bis (d) erzeugt werden:
(a) eine pumpbare schwere kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit, die etwa 20 bis 80 Gewichtsprozent gelösten Gummi und/oder gelöste öllösliche Kunststoffe enthält;
(b) nicht-gelöstes Reifengürtelmaterial, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Stahlnetz, Glasfasern, Reyon und Mischungen derselben besteht, das weniger als 10,0 Gew.-% nicht-gelösten Gummi und/oder nicht-gelöste ölartige Materialien enthält;
(c) fester Rückstand; und
(d) Abgas, das leichte Kohlenwasserstoffe mit einem maximalen atmosphärischen Siedepunkt von 454ºC (850ºF) und H&sub2;S umfaßt;
(2) daß Materialien (1) (b) in eine geschlossene belüftete Verkokungszone eingebracht werden, die bei einer Temperatur im Bereich von etwa 260ºC bis 816ºC (500ºF bis 1.500ºF) und einem Druck im Bereich von etwa 1 bis 20,3 bar (1 bis 20 Atmosphären) in der Abwesenheit von Sauerstoff gehalten wird, und die folgenden Materialien erzeugt und abgetrennt werden: (a) Abgas, das leichte Kohlenwasserstoffe mit einem maximalen atmosphärischen Siedepunkt von 454ºC (850ºF) umfaßt, (b) anorganische Materialien und (c) Ruß;
(3) daß Abgas (1) (d) aus besagtem Reaktionsgefäß in (1) und Abgas (2) (a) aus besagter Verkokungszone in (2) vermischt werden; und besagte Abgasmischung abgekühlt wird, um ein flüssiges Kondensat und einen getrennten Strom aus nicht-kondensierbarem Brenngas, das C&sub1;-C&sub5;-Kohlenwasserstoffe umfaßt, zu erzeugen; und
(4) daß besagte pumpbare schwere kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit aus (1) (a) in die Reaktionszone eines Teiloxidations-Gaserzeugers zusammen mit wenigstens einem Teil besagten flüssigen Kondensats aus (3) und besagten Rußes aus (2) (c) und einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas und einem Temperaturmoderator eingeführt wird und besagte Materialien durch Teilreaktion bei einer Temperatur im Bereich von etwa 1 bis 304 bar (1 bis 300 Atmosphären), einem Atomverhältnis von O/C im Bereich von etwa 0,8 bis 1,5 und einem Gewichtsverhältnis von H&sub2;O zu Kohlenstoff im Bereich von etwa 0,2 bis 3,0 umgesetzt werden, wodurch ein heißer roher abgehender Gasstrom erzeugt wird, der H&sub2;, CO, CO&sub2;, H&sub2;O, H&sub2;S und fakultativ N&sub2; umfaßt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, die eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens gemäß der Erfindung ist, weiter verstanden werden.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Gummireifenabfall zum Beispiel von Autos, Lastwagen und Bussen sowie Altschmieröl werden mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ohne Verschmutzung der Umwelt der Nation entsorgt. Außerdem wird als nützliches Produkt Synthesegas, Reduktionsgas, Brenngas und leichtes Heizöl hergestellt.
Gummireifenabfall von Autos, Lastwagen und Bussen und andere gummihaltige Materialien, öllösliche Kunststoffe und kohlenwasserstoffhaltige Altöle wie etwa gebrauchtes Motoröl sind die Chargenmaterialien für das vorliegende Verfahren. Es kann im wesentlichen jede Form von vulkanisiertem oder nicht-vulkanisiertem, natürlichem oder synthetischem Abfallgummi verwendet werden, der sich in einem flüssigen Kohlenwasserstoff lösen wird. Synthetischer Gummi schließt zum Beispiel Butadien, Isopren, Chloropren und Copolymere mit Styrol, alpha-Methylstyrol, Divinylbenzol, Ethylen, Propylen, Isobutylen, ethylenisch ungesättigter Carbonsäure, -ester oder -nitril und andere ein. Herkömmliche Gummichemikalien und Compoundierbestandteile können im Gummi eingeschlossen sein, wie etwa Pigmente, Weichmacher, Vulkanisier- und Härtungsmittel, Antiozonantien und Antioxidantien. Verstärkungsgürtel, hergestellt aus Metall, Glasfaser oder organischen Fasern, und Wulste, hergestellt aus Metalldraht, sind üblicherweise in die Gummireifen eingeformt. Öllösliche Kunststoffe, einschließlich Polyamide (Nylon), Polyester (Polyethylenterephthalat), Polystyrol, Celluloseacetat, Polypropylen und andere thermoplastische Kunststoffe, lösen sich im flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen Lösungsmittel zusammen mit dem Gummi. Reyon, Glasfaser und Metallnetz-Materialien werden sich im flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen Lösungsmittel nicht lösen. Stattdessen werden sie aus dem Reifen-Öl durch Filtration oder Zentrifuge abgetrennt.
Die Größe der Gummireifen wird vorzugsweise auf weniger als etwa 15 cm x 5 cm x 5 cm (6" x 2" x 2") mit Hilfe einer kommerziell verfügbaren Schneid- und Schredderausrüstung verringert.
Das flüssige kohlenwasserstoffhaltige Lösungsmittel schließt Öle auf Erdölbasis ein. Öle mit den folgenden Eigenschaften sind geeignet: atmosphärischer Anfangssiedepunkt, weniger als 288ºC (550ºF), Neutralisationszahl, mg KOH/g 0,70 bis 1,0, Anilinpunkt 38ºC bis 43ºC (100ºF bis 110ºF) . Gebrauchtes Kohlenwasserstoff-Automotoröl ist das bevorzugte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel. Aus Kohleteer gewonnene Kohlenwasserstofföle können verwendet werden. Andere geeignete Öle genügen der ASTM Specification D2226, Types 101 und 102.
Im vorliegenden Verfahren wird das Verflüssigungsreaktionsgefäß mit einem pumpbaren flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen Flüssiglösungsmittel, wie gebrauchtem Motoröl, bei einer Temperatur im Bereich von etwa 93ºC bis 149ºC (200ºF bis 300ºF) beschickt. Die Stücke aus Gummi, gummihaltigem Material, öllöslichem Kunststoff und Mischungen derselben, wie etwa ganze oder kleine Stücke von Auto- oder Lastwagenreifen, werden in das Reaktionsgefäß eingebracht. Es liegen etwa 5 bis 0,5 Gewichtsteile Öl-Lösungsmittel für jedes Gewichtsteil Gummi, gummihaltiges Material, öllöslicher Kunststoff oder Mischungen derselben vor. Ein kleiner Strom des Öl-Lösungsmittels wird kontinuierlich vom Boden des Reaktionsgefäßes abgezogen und durch einen Ölheizer gepumpt.
Das erhitzte Öl-Lösungsmittel wird dann zum Verflüssigungsreaktionsgefäß rückgeführt. Umwälzung und Wiedererhitzen des Öls wird für etwa 15 bis 90 Minuten fortgesetzt, bis eine maximale Temperatur im Bereich von etwa 260ºC bis 454ºC (500ºF bis 850ºF) erreicht ist. Jedesmal, wenn das Öl-Lösungsmittel durch den Ölheizer umgewälzt wird, wird die Temperatur des Öls um weitere 28ºC bis 139ºC (50ºF bis 250ºF) erhöht. Das heißt, die Temperatur des Öls, das den Ölheizer verläßt, ist etwa 28ºC bis 139ºC (50ºF bis 250ºF) höher als das Öl, das in den Ölheizer eintritt. Nachdem die maximale Temperatur erreicht ist, steht das zirkulierende Öl weiterhin in Kontakt mit dem Gummi, gummihaltigen Material, öllöslichen Kunststoff und Mischungen derselben, bis 90 bis 100 Gew.-% der Materialien sich in dem pumpbaren zirkulierenden Öl lösen. Zum Beispiel wird das üblicherweise weitere 15 bis 90 Minuten dauern, nachdem das Öl- Lösungsmittel maximale Temperatur erreicht.
Der vorliegende Verflüssigungsreaktor mit zirkulierendem heißen Öl-Lösungsmittel stellt gute Wärmeübertragung, minimale Zersetzung und/oder minimales Cracken des Öl-Lösungsmittels beim Durchgangsmischen und hohe Löslichkeit des Gummis, der gummihaltigen Materialien und der öllöslichen Kunststoffe bereit. Der Druck im Verflüssigungsreaktor liegt im Bereich von etwa 1 bis 20,3 bar (1 bis 20 Atmosphären). Die Reaktion läuft in der Abwesenheit von Sauerstoff ab. Die gasförmigen Materialien, die durch die Überkopf-Ablaßleitung im Reaktorgefäß austreten, werden auf unter den Taupunkt abgekühlt und kondensiert. Flüssigkeiten werden erzeugt, einschließlich Benzin, Dieselöl und leichtes Heizöl, und werden in einem Abscheider von nicht-kondensierbaren Dämpfen getrennt. Von etwa 0 bis 100 Gew.-%, wie etwa 25 bis 75 Gew.-% des Kondensats können als Lösungsmittel verwendet werden. In einer Ausführungsform wird dieses Lösungsmittel verwendet, um nicht-gelösten Gummi und klebriges Öl aus Metallgürteln und anderen nicht-öllöslichen Materialien auszuwaschen, die von einer homogenen pumpbaren schweren kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit abgetrennt werden, die in besagtem Verflüssigungsreaktor hergestellt wird. Diese kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit wird hierin auch als Reifen-Öl bezeichnet. Sie enthält etwa 20 bis 80 Gewichtsprozent gelösten Gummi und/oder öllösliche Kunststoffe. Der Rest des Kondensats wird vor dem Einbringen in einen herkömmlichen Teiloxidations-Gaserzeuger zu einem Mischtank geleitet. Das Überkopfprodukt aus besagtem Abscheider umfaßt nicht-kondensierte Kohlenwasserstoffe mit C&sub4;, C&sub5; oder weniger mit Spurenmengen H&sub2;S und Mercaptanen. Butene stammen aus der Aufspaltung von Styrol-Butadien-Gummi-Polymer, das der Hauptbestandteil von Reifengummi ist. Diese nicht-kondensierbaren gasförmigen Materialien können als ein gasförmiger Brennstoff zum Erhitzen des gebrauchten Motoröl-Lösungsmittels verwendet oder direkt in den Teiloxidations-Gaserzeuger eingeführt werden.
Nicht-gelöstes Reifengürtelmaterial, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Stahlnetz, Glasfaser, Reyon und Mischungen derselben besteht und etwa 1 bis 10 Gew.-% nicht-gelösten Gummi und/oder ölartige Materialien enthält, zusammen mit festem Rückstand, der Schmutz, Zinkoxid-Beschleuniger und Zinksulfid umfaßt, geht direkt in einen Verkokungsreaktor; und geht alternativ vor dem Eintritt in den Verkokungsreaktor in einen Lösungsmittelwaschschritt. Der Ausdruck A und/oder B wird hierin in seiner üblichen Form verwendet und bedeutet entweder A oder B oder Mischungen von A und B. In einer sauerstoffreien Atmosphäre im Verkokungsreaktor bei einer Temperatur im Bereich von etwa 260ºC bis 816ºC (500ºF bis 1.500ºF) für etwa 30 bis 90 Minuten bei atmosphärischem Druck werden die vorgenannten nicht-gelösten Reifengürtelmaterialien in ein Gas und trockene Produkte umgewandelt. Die trockenen Produkte umfassen Ruß, Metall und andere anorganische Substanzen in Reifen, wie etwa Glasfaser. Die Zusammensetzung der Gase, die sich während der Verkokungsreaktion entwickeln, ist ähnlich zu derjenigen des Abgases aus dem Verflüssigungsreaktor. In der bevorzugten Ausführungsform wird das Abgas aus dem Verkokungsreaktor mit dem Abgas aus dem Verflüssigungsreaktor vermischt und in der zuvor beschriebenen Art und Weise verarbeitet. Rußpulver wird von anorganischen Materialien, z.B. Metall und Glasfaser, mittels eines herkömmlichen magnetischen Trenners, vibrierenden Siebes, Windsichters und Kombinationen davon abgetrennt und in einen Mischbehälter zur Herstellung einer Charge für den Teiloxidations-Gaserzeuger eingeführt. In einer Ausführungsform wird das Glasfasermaterial geschnitten, geschert und mit dem Ruß gemischt, der in besagtem Mischtank geht. In einer anderen Ausführungsform wird getrockneter oder gepreßter kommunaler Klärschlamm und/oder anderes brennbares Abfallmaterial in den Mischbehälter zusammen mit besagten Materialien zur Herstellung einer Aufschlämmungscharge für den Teiloxidations-Gaserzeuger eingeführt.
Ein geeigneter Teiloxidations-Gaserzeuger ist dargestellt und beschrieben im mitübertragenen U.S. Patent No. 3,544,291. Ein Drei- oder Vier-Strom-Ringbrenner, wie etwa dargestellt und beschrieben in den mitübertragenen U.S. Patent Nos. 3,847,564 und 4,525,175, kann verwendet werden, um die Chargenströme in den Teiloxidations-Gaserzeuger einzuführen.
Die Brenneranordnung wird nach unten durch eine obere Einlaßöffnung des nicht-katalytischen Synthesegaserzeugers eingeführt. Der Brenner erstreckt sich entlang der zentralen Längsachse des Gaserzeugers, wobei das stromabwärtige Ende eine mehrphasige Mischung aus Brennstoff, freien Sauerstoff enthaltendem Gas und Temperaturmoderator direkt in die Reaktionszone hinein abgibt.
Die relativen Anteile der Chargenströme zum Gaserzeuger werden sorgfältig eingestellt, um einen beträchtlichen Teil des Kohlenstoffs im Brennstoff, z.B. bis zu etwa 90 Gew.-% oder mehr zu Kohlenstoffoxiden umzuwandeln; und um eine autogene Reaktionszonentemperatur im Bereich von etwa 982ºC bis 1.927ºC (1.800ºF bis 3.500ºF) zu halten. Vorzugsweise liegt die Temperatur im Vergaser im Bereich von etwa 1.204ºC bis 1.538ºC (2.200ºF bis 2.800ºF). Außerdem liegt das Gewichtsverhältnis von H&sub2;O zu Kohlenstoff in der Charge im Bereich von 0,2 bis 3,0, wie etwa 1,0 bis 2,0. Das Atomverhältnis von freiem Sauerstoff zu Kohlenstoff in der Charge liegt im Bereich von etwa 0,8 bis 1,4, wie etwa 1,0 bis 1,2. Vorteilhafterweise verringert die große Menge an kombiniertem Sauerstoff im Klärschlamm die Menge an freiem Sauerstoff.
Die Verweilzeit in der Reaktionszone liegt im Bereich von etwa 1 bis 10 Sekunden und vorzugsweise im Bereich von etwa 2 bis 8 Sekunden. Mit einer im wesentlichen reinen Sauerstoffcharge für den Gaserzeuger kann die Zusammensetzung des austretenden Gases aus dem Gaserzeuger in Mol-% Trockenbasis wie folgt sein: H&sub2; 10 bis 60, CO 20 bis 60, CO&sub2; 5 bis 40, CH&sub4; 0,01 bis 5, H&sub2;S + COS 0,01 bis 5, N&sub2; 0 bis 5 und Ar 0 bis 1,5. Mit Luftzufuhr zum Gaserzeuger kann die Zusammensetzung des abgehenden Generatorgases in Mol-% Trockenbasis etwa wie folgt sein: H&sub2; 2 bis 20, CO 5 bis 35, CO&sub2; 5 bis 25, CH&sub4; 0 bis 2, H&sub2;S + COS 0 bis 3, N&sub2; 45 bis 80 und Ar 0,5 bis 1,5. Nicht-umgesetzte Kohlenstoffasche oder geschmolzene Schlacke sind im abgehenden Gasstrom enthalten. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung und Verwendung wird der abgehende Gasstrom Synthesegas, Reduktionsgas oder Brenngas genannt.
Der heiße gasförmige abgehende Strom aus der Reaktionszone des Synthesegasgenerators wird schnell unter die Reaktionstemperatur auf eine Temperatur im Bereich von etwa 121ºC bis 371ºC (250ºF bis 700ºF) durch direktes Abschrecken in Wasser oder durch indirekten Wärmeaustausch zum Beispiel mit Wasser, um Dampf in einem Gaskühler herzustellen, abgekühlt. Der Gasstrom kann mit herkömmlichen Verfahren gesäubert und gereinigt werden. Zum Beispiel wird Bezug genommen auf das mitübertragene U.S. Patent No. 4,052,176 zur Entfernung von H&sub2;S, COS und CO&sub2;.
In einer Ausführungsform wird ein Teil des Synthesegasproduktes bei einer Temperatur im Bereich von etwa 204ºC bis 816ºC (400ºF bis 1.500ºF) als ein Trägergas und zur Beschleunigung der Verkokungsreaktion in den Verkokungsreaktor eingeführt. Etwa 0,5 bis 1,5 kg, z.B. 1,0 kg Syngas können verwendet werden, um jedes kg übriggebliebenes Reifengürtelmaterial zu verarbeiten.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung kann erlangt werden durch Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Es ist nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung auf das (die) bestimmte(n) beschriebene(n) Verfahren oder Materialien zu beschränken.
Gebrauchtes Motoröl in Ölvorratstank 1 wird durch Leitung 2 in Ölheizer 3 geleitet, wo es durch indirekten Wärmeaustausch mit Dampf aus Leitung 4 und/oder durch einen öl- oder gasbefeuerten Heizer erhitzt wird. Rauchgas aus den Ölheizern strömt durch Leitung 5. Öl bei einer Temperatur im Bereich von etwa 93ºC bis 149ºC (200ºF bis 300ºF) wird durch Leitung 6 in den geschlossenen Verflüssigungsreaktor 10 geleitet. Stücke von Gummireifen mit etwa 15 cm x 5 cm x 5 cm (6" x 2" x 2") in Silo 11 werden durch Leitung 12 in Reaktor 10 eingebracht. Dort werden sie mit besagtem heißen Öl in Kontakt gebracht und erhitzt. Das heiße Prozeßöl wird kontinuierlich zwischen Ölheizer 3 und Verflüssigungsreaktor 10 über Leitung 13, Ventil 14 und Leitung 15 zu Ölheizer 3, wo das Öl durch indirekten Wärmeaustausch mit Dampf oder durch Verbrennen von Öl oder Gas erhitzt wird, und dann durch Leitung 6 umgewälzt. Mit jedem Durchgang durch Ölheizer 3 wird die Temperatur des Prozeßöls etwa 28ºC bis 139ºC (50ºF bis 250ºF) erhöht. Die Temperatur des Öls wird dadurch allmählich auf eine maximale Temperatur im Bereich von etwa 260ºC bis 454ºC (500ºF bis 850ºF) gebracht. Die Umwälzung des Öls wird bei der maximalen Temperatur fortgesetzt, bis wenigstens 90 Gew.-% des Gummis und/oder öllöslichen Kunststoffes im Öl gelöst sind und ein pumpbares homogenes Reifen-Öl hergestellt ist. Etwa 1 bis 10 Gew.-% des Gummis bleibt nicht-gelöst und gebunden an das Metallgürtelmaterial, das sich im Reaktor abscheidet, zurück. Ein sich langsam bewegender Drehrührer in Reaktor 10 hilft dabei, das Gürtelmaterial vom Gummi zu trennen. Während des Verflüssigungsschrittes werden sich entwickelnde Gase durch Ablaßleitung 16 geleitet und in Leitung 17 mit dem abgelassenen Rauchgas aus Leitung 5 vermischt. Die Mischung von Gasen in Leitung 18 wird in Kühler 19 bis zum Taupunkt abgekühlt. Die Mischung aus Kondensat und nicht-kondensierbaren Gasen in Leitung 20 wird im Abscheider 21 getrennt. Nicht-kondensierbare Gase in Leitung 22 am oberen Ende des Abscheiders 21 können behandelt werden, um H&sub2;S zu entfernen, und entweder an anderer Stelle im Verfahren verwendet, um Prozeßwärme zu liefern, als ein Teil der Charge in den Teiloxidations-Vergaser 25 eingespritzt oder abgefackelt werden. Von etwa 0 bis 100 Gew.-% des Kondensats, das durch Leitung 26 am Boden des Abscheiders 21 austritt, können durch Leitung 27, Ventil 28 und Leitung 29 in Mischbehälter 30 geleitet werden. Der Rest wird in die Lösungsmittelwaschung 38 eingebracht. In einer Ausführungsform werden von etwa 10 bis 100 Gew.-% des Kondensats in Leitung 26 durch Leitung 35, Ventil 36, Leitung 37 in die Lösungsmittelwaschzone 38 geleitet. Der Rest wird in Mischbehälter 30 eingebracht.
Das in Reaktor 10 hergestellte, homogene Reifen-Öl wird durch Siebmittel (nicht dargestellt) nahe dem Boden von Reaktor 10 geleitet und anschließend durch Leitungen 45 und 46 in Mischbehälter 30 geleitet. Ein Strom aus öligen Feststoffen, der Gürtelmaterial, wie etwa Metall und Glasfaser, sowie restliches Gummimaterial und anhängendes Reifen-Öl umfaßt, das sich vom Reifen-Öl durch besagtes Siebmittel abgetrennt hat, verläßt Reaktor 10 durch Leitung 47. Bei geschlossenem Ventil 48 in Leitung 49 werden die öligen Feststoffe durch Leitung 50, offenes Ventil 51, Leitung 52 und in Verkokungsreaktor 53 geleitet. Organische Dämpfe werden im Verkokungsreaktor 53 erzeugt und treten durch Ablaßleitung 54 aus. Sie werden in Leitung 18 mit der Mischung aus organischen Dämpfen aus Leitung 17 vermischt und werden in der zuvor beschriebenen Art und Weise verarbeitet. Die trockenen Materialien, die Verkokungsreaktor 53 durch Leitung 55 verlassen, werden in eine herkömmliche Trenneinrichtung 56 geleitet. Herkömmliche vibrierende Siebe, magnetische Trenner oder Windsichter können als Trenneinrichtung 56 verwendet werden. Zum Beispiel verlassen die anorganischen Materialien z.B. Metallgürtel, Glasfaser, die Trenneinrichtung 56 durch Leitung 57, und der Ruß tritt durch Leitung 58 aus.
In einer Ausführungsform werden die öligen Gürtelmaterialien, bevor sie in Verkokungsreaktor 53 eingebracht werden, wobei Ventil 51 geschlossen und Ventil 48 offen ist, aus Verflüssigungsreaktor 10 durch Leitungen 47, 49, Ventil 48 und Leitung 44 in Lösungsmittelwaschzone 38 geleitet. Die öligen Gürtel können mit einem Teil des Kondensat-Lösungsmittels aus Leitung 37 gereinigt werden. In einer Ausführungsform kann Dampf aus Abwärmekessel 69 verwendet werden, um die öligen Gürtel zu reinigen. Das rückgewonnene Kondensat-Lösungsmittel in Leitung 59 wird in Leitung 46 mit dem Reifen-Öl aus Leitung 45 vermischt und in Mischbehälter 30 eingebracht. Das gewaschene Metallgürtelmaterial in Leitung 60 wird zur weiteren Reinigung in Verkokungsreaktor 53 eingebracht.
Das Reifen-Öl, mit oder ohne Vermischung mit rückgewonnenem Lösungsmittel in Leitung 46, wird in Mischbehälter 30 zusammen mit Ruß und mit oder ohne zerbrochene Glasfasern aus Leitung 58 und mit oder ohne Kondensat aus Leitung 29 eingebracht. Die Mischung von Materialien wird durch Leitung 61 und einen Zwischendurchlaß eines Ringbrenners (nicht dargestellt) in einen herkömmlichen Teiloxidations-Gaserzeuger 25 geleitet. Freien Sauerstoff enthaltendes Gas, fakultativ in Vermischung mit einem Temperaturmoderator z.B. Dampf, in Leitung 62 strömt durch die zentralen und äußeren Durchlässe besagten Brenners. Die Teiloxidationsreaktion läuft in der vorher fest ausgekleideten Reaktionszone in Gaserzeuger 25 ab.
Das rohe Synthese- oder Brenngas wird so aufgeteilt, daß ein Teil, z.B. etwa 25 bis 75 Mol-% des rohen Synthese- oder Brenngasstromes, mit mitgerissener Schlacke durch Tauchrohr 63 und in Abschreckwasser 64 hinein hinunterströmt. Schlacke trennt sich vom Gasstrom und tritt durch Leitung 65, Ventil 66 und Leitung 67 aus. Der Rest des rohen Synthese- oder Brenngases wird durch Seitenauslaß 68 in Abwärmekessel 69 geleitet. Kesselspeisewasser in Leitung 70 wird durch indirekten Wärmeaustausch mit dem rohen Synthesegas in Abwärmekessel 69 in Dampf umgewandelt. Der Dampf wird anschließend durch Leitung 4 geleitet und in einen Wärmetauscher in 3 eingeführt, um die Charge aus gebrauchtem Motoröl zu erhitzen, wie zuvor beschrieben. Das teilweise abgekühlte rohe Synthese- oder Brenngas tritt durch Leitung 71 aus. Nach Reinigung, um saure Gase zu entfernen z.B. H&sub2;S, COS und CO&sub2;, wird das Synthesegas für chemische Synthese verwendet. In Abhängigkeit von seiner Zusammensetzung, z.B. hoher Methangehalt zusätzlich zu H&sub2; + CO, kann der Gasstrom als Brenngas verwendet werden, zum Beispiel als der Brennstoff in Ölheizer 3.
In einer Ausführungsform wird der abgeschreckte Teil des rohen Synthesegases durch Seitenauslaß 75, Leitung 76, Ventil 77 und Leitung 78 in Verkokungsreaktor 53 geleitet, wo er dabei hilft, eine reduzierende Atmosphäre aufrechtzuerhalten, die Verkokungsreaktion unterstützt und die gasförmigen Produkte aus der Verkokungsreaktion durch Ablaßleitung 54 mitreißt.

BEISPIEL

22,5 kg (49,5 lbs) gebrauchtes Motoröl bei einer Temperatur von 121ºC (250ºF) werden in einen Verflüssigungsreaktor eingebracht, der mit Reifen-Öl gefüllt ist und 22,6 kg (50 lbs) Gummireifenstücke enthält. Gleichzeitig werden 22,5 kg (49,5 lbs) gebrauchtes Motoröl aus dem Reaktor abgezogen und zu einem Ölheizer umgewälzt, wo seine Temperatur auf etwa 56ºC bis 167ºC (100ºF bis 300ºF) erhöht wird. Das erhitzte Reifen-Öl wird anschließend erneut in den Verflüssigungsreaktor eingeführt, wo es direkt mit den Reifenstücken in Kontakt kommt. Umwälzung des Motoröls zwischen dem Reaktor und dem Ölheizer wird fortgesetzt, bis das Motoröl eine Temperatur von etwa 399ºC (750ºF) erreicht und anschließend für eine weitere Stunde bei 399ºC (750ºF). Während dieses Zeitraums lösen sich etwa 95 Gew.-% der Gummireifen im Motoröl, um 29,5 kg (65 lbs) homogenes pumpbares Reifen-Öl zu erzeugen. Während dieses Stadiums werden 6,6 kg (14,5 lbs) organische Dämpfe abgetrennt und aus dem Verflüssigungsreaktor entfernt. Etwa 9 kg (20 lbs) nicht-umgesetzte ölige Gürtelmaterialien werden separat aus dem Verflüssigungsreaktor entfernt und einem Verkokungsreaktor zugeleitet. Das ölige Gürtelmaterial wird im Verkokungsreaktor in einer luftfreien Atmosphäre bei einer Temperatur von etwa 510ºC (950ºF) bei atmosphärischem Druck umgesetzt. Synthesegas, das in einem integrierten Synthesegasgenerator erzeugt worden ist, kann in den Verkokungsreaktor eingeführt werden, um die Verkokungsreaktion zu verbessern. Etwa 4,5 kg (10 lbs) organische Dämpfe werden durch die Ablaßleitung des Verkokungsreaktors geleitet, mit 6,6 kg (14,5 lbs) Abgas aus dem Verflüssigungsreaktor vermischt, abgekühlt und kondensiert und in 10 kg (22 lbs) Kondensat und 1,1 kg (2,5 lbs) nicht-kondensierbares Gas getrennt. Sowohl das Kondensat als auch die nicht-kondensierbaren Gase werden in den Teiloxidationsreaktor als Brennstoff eingeführt. Die trockenen Materialien im Verkokungsreaktor werden mit einem vibrierenden Sieb abgetrennt, um 2,3 kg (5 lbs) Ruß und 2,3 kg (5 lbs) anorganische Glasfasern und andere feste Materialien zu ergeben.
Die folgenden Materialien, die aus dem Verfahren gewonnen sind, werden zusammengemischt und in die Reaktionszone des Teiloxidations-Gaserzeugers zur Herstellung von Syngas eingeführt. Dort werden sie mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas z.B. Luft in Vermischung mit H&sub2;O umgesetzt, um Synthesegas herzustellen: Reifen-Öl - 29,5 kg (65 lbs), Ruß - 2,3 kg (5 lbs) und Kondensat, gewonnen aus dem Überkopfprodukt aus dem Verflüssigungs- und dem Verkokungsreaktor - 10 kg (22,5 lbs).
Das heiße rohe Synthesegas wird durch einen Abwärmekessel geleitet, um Dampf zu erzeugen. Ein Teil des Dampfes wird verwendet, um das Lösungsmittel aus gebrauchtem Motoröl aufzuheizen.

Claims

1. Ein Teiloxidationsverfahren, welches umfaßt:

(1) daß ein Chargenmaterial, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Gummi, gummihaltigem Material, öllöslichen Kunststoffen und Mischungen derselben besteht, mit einer pumpbaren kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit in einem Verflüssigungsreaktionsgefäß mit Gasabzug in Kontakt gebracht wird, in dem der Druck im Bereich von etwa 1 bis 20,3 bar (1 bis 20 Atmosphären) liegt, die Temperatur besagter kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit von etwa 93ºC (200ºF) auf eine maximale Temperatur im Bereich von etwa 260ºC bis 454ºC (500ºF bis 850ºF) allmählich erhöht wird und besagtes Chargenmaterial mit besagter pumpbaren kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit bei besagter maximalen Temperatur in Kontakt gehalten wird, bis mehr als etwa 90 Gew.-% des Chargenmaterials aus Gummi und/oder öllöslichem Kunststoff in besagter kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit gelöst worden sind, wobei die folgenden Materialien (a) bis (d) erzeugt werden:

(a) eine pumpbare schwere kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit, die etwa 20 bis 80 Gewichtsprozent gelösten Gummi und/oder gelöste öllösliche Kunststoffe enthält;

(b) nicht-gelöstes Reifengürtelmaterial, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Stahlnetz, Glasfasern, Reyon und Mischungen derselben besteht, das weniger als 10 Gew.-% nicht-gelösten Gummi und/oder nicht-gelöste ölige Materialien enthält;

(c) fester Rückstand; und

(d) Abgas, das leichte Kohlenwasserstoffe mit einem maximalen atmosphärischen Siedepunkt von 454ºC (850ºF) und H&sub2;S umfaßt;

(2) daß Materialien (1) (b) in eine geschlossene belüftete Verkokungszone eingebracht werden, die bei einer Temperatur im Bereich von etwa 260ºC bis 816ºC (500ºF bis 1500ºF) und einem Druck im Bereich von etwa 1 bis 20,3 bar (1 bis 20 Atmosphären) in der Abwesenheit von Sauerstoff gehalten wird, und die folgenden Materialien erzeugt und abgetrennt werden: (a) Abgas, das leichte Kohlenwasserstoffe mit einem maximalen atmosphärischen Siedepunkt von 454ºC (850ºF) umfaßt, (b) anorganische Materialien und (c) Ruß;

(3) daß Abgas (1) (d) aus besagtem Reaktionsgefäß in (1) und Abgas (2) (a) aus besagter Verkokungszone in (2) vermischt werden; und besagte Abgasmischung abgekühlt wird, um ein flüssiges Kondensat und einen getrennten Strom aus nicht-kondensierbarem Brenngas, das C&sub1;-C&sub5;-Kohlenwasserstoffe umfaßt, zu erzeugen; und

(4) daß besagte pumpbare schwere kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit aus (1) (a) in die Reaktionszone eines Teiloxidations-Gaserzeugers zusammen mit wenigstens einem Teil besagten flüssigen Kondensats aus (3) und besagten Rußes aus (2) (c) und einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas und einem Temperaturmoderator eingeführt wird und besagte Materialien durch Teiloxidation bei einer Temperatur im Bereich von etwa 1 bis 304 bar (1 bis 300 Atmosphären), einem Atomverhältnis von O/C im Bereich von etwa 0,8 bis 1,5 und einem Gewichtsverhältnis von H&sub2;O zu Kohlenstoff im Bereich von 0,2 bis 3,0 umgesetzt werden, wodurch ein heißer roher abgehender Gasstrom erzeugt wird, der H&sub2;, CO, CO&sub2;, H&sub2;O, H&sub2;S und fakultativ N&sub2; umfaßt.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte, daß besagte kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit in Schritt (1) zwischen besagtem Verflüssigungsreaktionsgefäß und einer Ölerhitzungszone, in der die Temperatur der kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit, die besagte Ölerhitzungszone verläßt, etwa 28ºC bis 139ºC (50ºF bis 250ºF) höher als die Temperatur der kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit ist, die in besagte Ölerhitzungszone eintritt, kontinuierlich umgewälzt wird, bis besagte maximale Temperatur erreicht ist; und in besagtem Verflüssigungsreaktionsgefäß Kontakt zwischen besagter kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit bei besagter maximaler Temperatur und besagtem Chargenmaterial aus Gummi und/oder öllöslichem Kunststoff für einen Zeitraum im Bereich von etwa 15 bis 90 Minuten gehalten wird.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei ein Strom aus besagter schwerer kohlenwasserstoffhaltiger Flüssigkeit (1) (a), fakultativ in Vermischung mit Ruß (2) (c), in einen Teiloxidationsgenerator in (4) über einen ersten Durchlaß in einem Drei-Strom-Ringbrenner eingeführt wird, der ein Zentralrohr und innere und äußere koaxiale konzentrische ringförmige Durchlässe, die besagtes Zentralrohr umgeben, umfaßt; ein Strom aus besagtem nicht-kondensierbaren Brenngas aus (3) durch einen zweiten Durchlaß in besagtem Brenner geleitet wird; und ein Strom aus besagtem freien Sauerstoff enthaltendem Gas, fakultativ in Vermischung mit einem Temperaturmoderator, durch den dritten Durchlaß in besagtem Brenner geleitet wird; wobei besagte drei Ströme aufeinanderprallen, zerstäuben und in besagter Reaktionszone durch Teiloxidation miteinander reagieren.

4. Ein Verfahren nach Anspruch 3, wobei besagter erster Durchlaß besagter äußerer Ringdurchlaß ist, besagter zweiter Durchlaß besagter innerer Ringdurchlaß ist und besagter dritter Durchlaß besagtes Zentralrohr ist.

5. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in den in (1) das Gewichtsverhältnis von kohlenwasserstoffhaltiger Flüssigkeit zu Gummi- und/oder öllöslichen Kunststoffmaterialien im Bereich von etwa 5,0 - 0,5 zu 1 beträgt.

6. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei besagtes gummihaltiges Material Gummireifen umfaßt und der Gummi in besagten Reifen ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus natürlichem Gummi, synthetischem Gummi und Mischungen derselben besteht.

7. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei besagte kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus gebrauchtem Kohlenwasserstoff-Automotoröl, aus Kohleteer gewonnenem Kohlenwasserstofföl und Mischungen derselben besteht.

8. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch den Schritt, daß besagtes Reifengürtelmaterial (1) (b) mit wenigstens einem Teil besagten flüssigen Kondensats aus (3) ausgewaschen wird, um Kondensatwaschflüssigkeiten zu erzeugen.

9. Ein Verfahren nach Anspruch 8, wobei wenigstens ein Teil besagter Kondensatwaschflüssigkeiten in besagte Reaktionszonen in (1) und/oder (4) eingeführt wird.

10. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Teil besagten heißen rohen abgehenden Gasstroms in besagte Verkokungszone in (2) eingeführt wird.

11. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch den Schritt, daß besagter heißer roher abgehender Gasstrom aus (4) in indirektem Wärmeaustausch mit H&sub2;O geleitet wird, wodurch Dampf erzeugt wird, und besagtes kohlenwasserstoffhaltiges flussiges Lösungsmittel mit besagtem Dampf auf die in (1) spezifizierte Temperatur erhitzt wird.

12. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei besagte kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit auf besagten Temperaturbereich in (1) durch indirekten Wärmeaustausch mit Dampf und/oder in einem öl- oder gasbefeuerten Heizer erhitzt wird.

13. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch den Schritt, daß kommunaler Klärschlamm und/oder anderes brennbares Abfallmaterial zusätzlich zu besagten anderen Materialien in besagten Teiloxidations- Gaserzeuger in (4) eingeführt wird.

14. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei besagte kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit ein Öl auf Erdölbasis ist, mit den folgenden Eigenschaften: atmosphärischer Anfangssiedepunkt von weniger als 288ºC (550ºF), Neutralisationszahl, mg KOH/g 0,70 bis 1,0, Anilinpunkt 38 bis 43ºC (100 bis 110ºF).

15. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei besagte kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit der ASTM Specification D2226, Types 101 und 102 genügt.

16. Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Materialien (1) (c) in besagte Verkokungszone (2) zusammen mit besagten Materialien (1) (b) eingeführt werden.