EP1499696A1 - Method and installation for low-temperature pyrolysis of rubber products, steel/rubber composites, and use of the pyrolysis products - Google Patents

Method and installation for low-temperature pyrolysis of rubber products, steel/rubber composites, and use of the pyrolysis products

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Publication number
EP1499696A1
EP1499696A1 EP03729850A EP03729850A EP1499696A1 EP 1499696 A1 EP1499696 A1 EP 1499696A1 EP 03729850 A EP03729850 A EP 03729850A EP 03729850 A EP03729850 A EP 03729850A EP 1499696 A1 EP1499696 A1 EP 1499696A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pyrolysis
reaction
carbon
oil
container
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03729850A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peggy Diana Berndt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MERENAS ESTABLISHMENT
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1499696A1 publication Critical patent/EP1499696A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/07—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of solid raw materials consisting of synthetic polymeric materials, e.g. tyres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
    • C10B47/28—Other processes
    • C10B47/32—Other processes in ovens with mechanical conveying means
    • C10B47/46—Other processes in ovens with mechanical conveying means with trucks, containers, or trays
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/10—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal from rubber or rubber waste
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock
    • Y02P20/143—Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics

Definitions

  • the invention relates to an industrial low-temperature pyrolysis process for the separation of steel-rubber or similar composite products for the purpose of obtaining carbon granules, pyrolysis, residual gas and metallic components and the use of the pyrolysis products.
  • the process is used for industrial recycling, in particular discarded rubber products or rubber-like composite products.
  • patent specification DE 695 11 626 T2 describes the pyrolysis of waste in an internally heated rotary kiln.
  • Patent DE 44 41 423 A1 describes a pyrolysis process and a device which leads to the recovery of usable gas from waste. A pyrolysis drum is used.
  • Patent DE 40 11 945 C1 describes low-temperature pyrolysis for degassing organic material in a heated pyrolysis chamber, in which the pyrolysis material is compressed and in this state passes through the chamber. The gaseous pyrolysis products are removed.
  • Patent specification DE 39 32 803 indicates a pyrolytic process which allows organic materials to react with the addition of boric acid / boron oxide and organic nitrogen compounds in a non-oxidizing atmosphere to form coal and graphite.
  • the patent DE 28 34 475 C2 explains a method for the treatment of a pyrolysis heating oil. As a result of this process, a special carbon (needle coke) is created through the use of a promoter liquid.
  • Fluidized bed must be “maintained”, on the other hand, those to be pyrolyzed Materials have to be mechanically processed so that they can effectively contact the fluidized bed.
  • the object of the invention is to develop a novel, energetically and economically particularly advantageous technology for treating different rubber or rubber-like composite products with the aim of separating rubber-steel or other composites and recovering essential organic components, such as carbon granules (soot), organic oils and optionally metallic components.
  • the throughput should be gradually increased and thus adapted to the respective market situation.
  • the solution should correspond to the concern of sustainability.
  • the process flow comprises the following process steps and associated plant parts:
  • the rubber products e.g. old tires
  • the washed rubber products are then cut up.
  • tires and the like. either quartered, eighthed or roughly shredded for procedural reasons.
  • the dried rubber products are transported via conveyor belts into a storage (high) container of, for example, 12 m 3 capacity.
  • the reaction containers are filled from the storage container.
  • the filled reaction containers are z. B. transported with a forklift to the pyrolysis preheater.
  • reaction containers with composite materials such as rubberized chain links, conveyor belts / steel cables, with the assignment of detailed time and temperature windows for the pyrolysis process, which have been determined in extensive tests.
  • a mixed loading of the reaction containers is also possible depending on the respective target.
  • reaction vessel After preheating to a certain temperature, the reaction vessel is placed in the respective furnace.
  • the furnace chamber is heated up in approx. 30 min using appropriate process technology.
  • the reaction time in the container is approximately 2.5 hours as a result of tests carried out.
  • the heating phase can take place in two to three stages, each with a variable persistence time.
  • two optionally variable dwell times, each with a predetermined constant temperature are useful. These specifications are derived from the technological processes developed for this.
  • the reaction temperature in the container is between 350 ° C and 500 ° C depending on the input and the product to be produced.
  • the temperature difference to the desired reaction temperature may be a maximum of 15 K to 20 K.
  • the input material in the reaction vessel is heated by indirect heat transfer.
  • the rubber is made in the low temperature pyrolysis process, i.e. H. in the absence of atmospheric oxygen, split into its components. This process takes place under normal pressure.
  • the installed temperature measurement technology shows the actual temperature of the circulating air in the furnace chamber and the actual temperature in the reaction vessel.
  • the display is digital.
  • the gas generated in the pyrolysis process is transported through the flue gas line and cooled down in terms of process technology.
  • a pyrolysis oil is formed which is very similar in its consistency and composition to a light crude oil or the intermediate products of crude oil processing.
  • the non-condensable part of the pyrolysis gas like parts of the oil, can be used to generate the required process heat in order to make the process self-sufficient in terms of energy.
  • the firing can be done either with town gas, electrically, with pyrolysis gas or pyrolysis oil.
  • the heating process of the input material takes place according to specified special control curves, which control the energy supply in a computer-aided comparison of the actual and target values.
  • the cooling of the pyrolysis container to the temperature defined by the recipes depending on the product use is indicated by an optical signal (lamp). Only then will it be closed pyrolysis containers released for further processing.
  • the transport takes place e.g. B. with forklift.
  • the reaction container is lifted with a lift or stacker and emptied dust-free into a funnel in a zone with negative pressure.
  • the container is then returned to the process and refilled.
  • the carbon granulate-iron mixture passes from the funnel through a conical opening into a grinder.
  • the remaining carbon granules still on the metal are cut up to a diameter of approx. 50 mm; the iron is sorted out using electromagnets in a special process.
  • the iron e.g. spring steel
  • carbon granulate enters an intermediate container and is conveyed from it to a silo without dust. From the silo, it can be packed dust-free and automatically by weight into plastic bags (sealed). The plastic bags are z. B. layered on EURO pallets, taped and shipped.
  • the operational control of the system is carried out, for example, via a central processing unit (CPU)
  • DDC control system or a PLC control. This monitors and controls the process flow via interfaces. These processes are shown schematically on the screen with the decisive parameters. Error messages run automatically, error messages are logged, printed in plain text, evaluated and automatically sent to the control center.
  • Bogie hearth furnace used. Converted hearth furnace standard solutions from other fields of application are used for this purpose.
  • reaction vessels are introduced in stages. First of all, this is placed on the bogie wagon of the pyrolysis furnace with a forklift.
  • the bogie After pressing a manual button or the like, the bogie is moved into the oven. The entry gate opened in the process is then closed.
  • a shaft furnace can be used as a pyrolysis furnace to accommodate a reaction vessel.
  • Converted shaft furnace standard solutions from other areas of application are used for this purpose.
  • the furnace can be arranged above or below.
  • the reaction vessel for this solution is introduced using suitable lifting equipment, for example with the help of trolleys and lifting winches.
  • the reaction vessel can be constructed in such a way that a special seal on the vessel head fixes the vessel in the shaft and at the same time hermetically seals the furnace.
  • the closed pyrolysis container is extended over the bogie hearth in the bogie hearth furnace, removed with a forklift and set down to cool down.
  • the shaft furnace is used in the same way.
  • the reaction vessels made of high temperature-resistant steel, which work without pressure and without inert media, batch operation can be carried out.
  • the process thus offers the possibility of reacting to the nature of the raw materials (e.g. summer car tires, winter car tires, truck tires, special vehicle tires, rubberized chain links, steel cord reinforced rubber belts).
  • the loading technology is built on the modular principle. Thanks to the newly developed process control, there is no need to use protective gases or liquids. Another advantage is the elimination of complex mechanical pretreatments of the input materials. For example, the tires are only washed and roughly cut or shredded. The energetic design of the process is largely self-sufficient after the start-up phase.
  • the method and the device according to the invention can advantageously be used for processing old tires, complete old motor vehicles, electronic scrap, steel cord reinforced belt straps, rubber / non-ferrous metal compounds, plastic-coated chains, rubberized chain links and various technical rubbers. Further details, features and advantages of the invention can be found in the following description of an exemplary embodiment
  • Fig. 2b shows a principle solution for the execution of a bogie hearth furnace in front view
  • Fig. 3 shows a principle solution for the execution of a shaft furnace.
  • FIG 1 shows the process sequence according to the invention with associated system components for treating rubber products in the form of used tires.
  • the used tires 1 are pre-sorted and transported to a washing device 2 on a conveyor belt.
  • the washing process takes place automatically in a closed cabin.
  • the car wash has a built-in water treatment system.
  • the used water is regenerated in a constant cycle in order not to unnecessarily burden the environment and the sewage system.
  • Rainwater can be used as process water for feeding and replenishing into the washing system.
  • the washed tires 1 are crushed in a shredder unit 3.
  • the tire parts are then dried.
  • the heating register of the drying system is operated via a heat exchanger which is fed with process heat from the pyrolysis process (heat from heat recovery 17).
  • the temperature control of the dry air is carried out continuously by simple or computer-controlled controllers, which can be monitored by the control center and changed with regard to the target data.
  • the further process sequence comprises the following process steps and associated plant parts:
  • the carbon granulate 30 is supplied to the silos 16 using encapsulated technology, and the portioned filling 19 and / or deposit 20 takes place from here in a dust-free manner.
  • the residual oil P4 can be used for thermal supply and energy generation for internal or external use.
  • the non-condensable pyrolysis gas is temporarily stored as waste gas 34 in a collecting bell and flared in a further process at temperatures above 1200 ° C.
  • the dwell time is equal to or greater than 0.3 seconds.
  • heat exchangers are connected in the exhaust gas chimney, which supply the excess heat to the production process again via the heat recovery 17.
  • the heat from the heat recovery 17 can be supplied to the production process, namely the preheater 8 for the reaction vessels 7 and the pyrolysis furnace 9 for preheating the combustion air 17.1.
  • unused heat 17.2 can be used elsewhere, for example for heating the building.
  • FIG. 2a and 2b illustrate the front and side view of a bogie hearth furnace 9.1 for the reaction vessel 7.
  • the respective reaction vessel 7 is placed on a driven bogie wagon 22.
  • the reaction container 7 used here has z. B. a diameter of about 1.80 m and a height of about 2.00 mm.
  • Heating e.g. natural gas Hu 8000kcal / Nm 3 ,
  • Mains voltage 230/400 V, 50 Hz,
  • Control voltage 230 V, 50 Hz.
  • the pyrolysis furnace 9.1 is completely lined and insulated; it has a lifting door 23 or similar. to close and open the oven 9.1.
  • the existing one Burner system 24 consists of 2 special burners with the corresponding piping and devices for natural and process gas or process oil, combustion air or electrical heating. Furthermore there are: • a combustion air fan as well as fittings and control elements for
  • the pyrolysis reaction vessel with lid is made of heat-resistant steel, including quick-release fasteners for the lid, heat-resistant seal, shut-off valve;
  • thermocouples 25 in the furnace chamber and thermocouples 26 in the reaction vessel • an automatic temperature measuring and regulating device, installed in a control cabinet with associated control and regulating devices, with thermocouples 25 in the furnace chamber and thermocouples 26 in the reaction vessel;
  • An analog exhaust pipe 27 for the furnace space is an analog exhaust pipe 27 for the furnace space.
  • An exhaust gas line 11 opens into the reaction container lid.
  • a shut-off valve mechanically connected to the lid is integrated into this line and is made of high-temperature-resistant and vacuum-resistant materials.
  • the quick exhaust coupling connects to the exhaust pipe and then opens the shut-off valve.
  • Fig. 3 shows the cross section through a shaft furnace 9.2 with a reaction container
  • the technical data of a shaft furnace for reaction vessels are: Heating: e.g. natural gas Hu 8000 kccal / Nm 3 ,
  • Mains voltage 230/400 V, 50 Hz
  • control voltage 230 V, 50 Hz.
  • the pyrolysis furnace 9.2 is completely lined and insulated; the existing burner system consists of 2 special burners with the corresponding pipes for natural gas or process gas or process oil and combustion air. There are also:
  • the pyrolysis reaction container with a lid is made of heat-resistant steel, including quick-release fasteners 28 for the lid, two tilting eyes and three feet, the lid is arched, it has Transport eyes and pipe sockets as well as water cooling for the seal; the cover is designed so that it also closes the shaft furnace; an automatic temperature measuring and control system, installed in a control cabinet, with associated control and regulating devices; two temperature controllers; two sets of thermocouples (measuring probes) with compensating cables; a pipe with quick coupling 29 to the shut-off valve on the reaction vessel for the transport of the gas from the pyrolysis reaction vessel 7.
  • the reaction container lid can optionally be equipped with a vacuum-tight circulation motor. Due to the circulation, a particularly uniform drying of the pyrolysis material can be achieved. Inserts are placed in the pyrolysis container 7, in which the materials to be pyrolyzed are stored. Spacers and baffles ensure that the pyrolysis gas flow can be guided particularly precisely. This ensures complete and efficient pyrolysis.
  • the flue gas is routed in the same way as the reaction tank in the bogie hearth furnace.
  • Connection ports for safety valves and an exhaust pipe of approx. DN 80 mm with a vacuum-tight, high-temperature-resistant shut-off valve are provided on the cover.
  • the supply and disposal lines are preferably connected by means of quick couplings.
  • the wall thickness of the container is adapted to the static requirements.
  • the pyrolysis oil produced according to the invention is used on the one hand as an energy supplier.
  • the pyrolysis oil is used advantageously as heating oil for the self-supply of the pyrolysis plant with electricity and heat.
  • the pyrolysis oil consists of a number of components which are used as synthesis building blocks for the production of chemicals, polymers and other intermediates.
  • the pyrolyseol contains approx. 0.4 to 0.6% sulfur and is a black, cloudy and easily flammable liquid. It smells characteristic of aromatics and contains cyclopentadiene as well as other bicycles and aromatics as building blocks.
  • aromatic ingredients such as limonene, toluene and xylene were found.
  • the pyrolysis is preferably refined into the components limonene, toluene and xylene.
  • Limonene is of particular importance. This chemical compound belongs to the group of terpenes and has a pleasant lemon-like smell. This component of pyrolysis oil is used in large quantities by the chemical industry for the production of solvents, resins and perfumes. Limonene can also be used as a substitute for fluorinated and chlorinated hydrocarbons (CFCs).
  • CFCs fluorinated and chlorinated hydrocarbons
  • Toluene and xylene are also important starting materials for chemical substances from crop protection agents, dye synthesis, solvents, plastic materials and pigments.
  • the carbon granulate obtained according to the invention is an inactive filler and is particularly suitable as a filler for rubber in rubber and tire manufacture.
  • the inner surface of the carbon black produced from the carbon granulate is between approx. 77 m 2 / g and 42m 2 / g - determined according to the BET method.
  • the carbon content of the carbon granulate is approx. 97.8%, the rest is ash. Furthermore, the carbon granules are neither soluble in cold acids, such as sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, nor in alkalis. Solubility in polar or non-polar solvents has also not been determined. Nitric acid is spontaneously decomposed into water and nitrous gases, which is due to the catalytic effect of the large inner surface.
  • the carbon granulate is also used as a raw material for the production of color pigments for printing inks.
  • the carbon granulate is an ultra-fine powder that fulfills the high demands on colors.
  • a likewise preferred area of application of the carbon granules is the production of activated carbon by a process downstream of the pyrolysis process for enlarging the surface of the carbon granules up to 1000 m 2 / g.
  • the activated carbon obtained in this way can, for example, be used as intended in filters for water purification or gas purification in exhaust air systems. Further areas of application arise in the food industry and medicine.
  • the carbon granulate floats on the water surface and absorbs oil on the water. It is also oleophilic and is therefore advantageous as an oil binder on the
  • Oil damage cases can be used.
  • the carbon granulate is also used advantageously for combating burning oil.
  • the carbon granulate is very general as
  • Extinguishing media can be used, the fire by covering with a appropriate amount of granules oxygen is withdrawn and suffocated.
  • a coating of glass with granules leads to an increase in fire resistance combined with a thermal insulation effect.
  • Another advantageous area of use for the carbon granules according to the invention is in the creation of water retention layers.
  • a particularly preferred area of use of the carbon granules obtained in accordance with the invention is the use for the production of lightweight components which have a special thermal insulation effect.
  • a mixing ratio of carbon granules and cement of 2: 1 to 5: 1 is advantageously used, and a mixing ratio of 3: 1 is preferred.
  • a 10 mm thick plate made of the aforementioned material with a preferred mixing ratio can withstand a deflated propane gas flame without a temperature increase being measurable on the opposite side of the plate.

Abstract

The invention relates to an industrial low-temperature pyrolysis method for separating steel/rubber composites or similar composite products in order to obtain a carbon granulate, pyrolysis oil, residual gas, and metallic components. The invention is characterized by the fact that the process is performed without the use of pressure and inert media and that the charging operation can be done in a discontinuous manner. The pyrolysis products are usable in a particularly advantageous manner for energy-related utilization and as initial materials for synthesis processes. The inventive carbon granulate can be processed into an insulating construction material and can be used as an adsorbing agent in order to control oil spills. Said granulate can also be used for land improvement projects as a storage means for water and nutrients and as an extinguishing material.

Description

Verfahren und Anlage zur Niedrigtemperatur-Pyrolyse von Gummi-Erzeugnissen, Stahl-Gummi-Verbunden und Verwendung der PyrolyseprodukteProcess and plant for low-temperature pyrolysis of rubber products, steel-rubber composites and use of the pyrolysis products
Die Erfindung betrifft ein industrielles Niedrigtemperatur-Pyrolyseverfahren zur Trennung von Stahl-Gummi- oder ähnlichen Verbundprodukten zwecks Gewinnung von Kohlenstoffgranulat, Pyrolyseol, Restgas und metallischen Bestandteilen und die Verwendung der Pyrolyseprodukte.The invention relates to an industrial low-temperature pyrolysis process for the separation of steel-rubber or similar composite products for the purpose of obtaining carbon granules, pyrolysis, residual gas and metallic components and the use of the pyrolysis products.
Das Verfahren dient zur industriellen Verwertung, insbesondere ausgemusterter Gummi-Erzeugnisse oder gummiähnlicher Verbund- Erzeugnisse. Dabei wird z. B. aus Reifen, gummiummantelten Kettengliedern, stahlseilbewehrten Gummigurten o. Ä. durch Niedrigtemperatur-Pyrolyse ein Kohlenstoffgranulat erzeugt. Daneben fallen Pyrolyseol und Restgas an. Die metallischen Anteile werden zurückgewonnen.The process is used for industrial recycling, in particular discarded rubber products or rubber-like composite products. Here, for. B. from tires, rubber-coated chain links, steel cord-reinforced rubber belts or the like. produces carbon granules by low-temperature pyrolysis. In addition, pyrolysis and residual gas are produced. The metallic parts are recovered.
Pyrolytische Verfahren zur Behandlung von organischen Stoffen undPyrolytic processes for the treatment of organic substances and
Stoffgemischen sind allgemein bekannt.Mixtures of substances are generally known.
So beschreibt beispielsweise die Patentschrift DE 695 11 626 T2 die Pyrolyse von Abfällen in einem intern beheiztem Drehrohrofen.For example, patent specification DE 695 11 626 T2 describes the pyrolysis of waste in an internally heated rotary kiln.
In DE 199 30 071 C2 wird über ein Verfahren und eine Vorrichtung zurDE 199 30 071 C2 describes a method and a device for
Pyrolyse und Vergasung von organischen Stoffen und Stoffgemischen berichtet. Hierbei wird das organische Material mit dem Wirbelbettmaterial derPyrolysis and gasification of organic substances and mixtures of substances have been reported. Here, the organic material with the fluidized bed material
Verbrennungswirbelschicht in Kontakt gebracht. Es entstehenCombustion fluidized bed brought into contact. Arise
Pyrolyseprodukte in Form von Gasen mit kondensierbaren Substanzen und kohlenstoffhaltigen Rückständen. Mit dem Patent DE 44 41 423 A1 wird ein Pyrolyseverfahren und eine Vorrichtung beschrieben, die zur Gewinnung von verwertbarem Gas aus Müll führt. Dabei wird eine Pyrolysetrommel eingesetzt.Pyrolysis products in the form of gases with condensable substances and carbon-containing residues. Patent DE 44 41 423 A1 describes a pyrolysis process and a device which leads to the recovery of usable gas from waste. A pyrolysis drum is used.
In der Offenlegungsschrift DE 41 26 319 A1 wird über ein Verfahren zur Pyrolyse von Silikonkautschukvulkanisaten berichtet, bei dem die Vulkanisate auf 350°C bis 700°C erhitzt und die dabei entstehenden flüchtigen Siloxane kondensiert werden. Es entstehen als Produkte insbesondere Siloxane und Füllstoffe. Das Patent DE 40 11 945 C1 beschreibt eine Niedrigtemperatur-Pyrolyse zur Entgasung von organischem Material in einer beheizteren Pyrolysekammer, bei der das Pyrolysegut verdichtet wird und in diesem Zustand die Kammer durchläuft. Die gasförmigen Pyrolyseprodukte werden abgeführt.The published patent application DE 41 26 319 A1 reports a process for the pyrolysis of silicone rubber vulcanizates, in which the vulcanizates are heated to 350 ° C. to 700 ° C. and the volatile siloxanes that are formed are condensed. In particular, siloxanes and fillers are produced as products. Patent DE 40 11 945 C1 describes low-temperature pyrolysis for degassing organic material in a heated pyrolysis chamber, in which the pyrolysis material is compressed and in this state passes through the chamber. The gaseous pyrolysis products are removed.
In der Patentschrift DE 39 32 803 wird ein pyrolytisches Verfahren angezeigt, das organische Materialien unter Zusatz von Borsäure/Boroxid und organischen Stickstoffverbindungen in nichtoxidierender Atmosphäre zu Kohle und Graphit reagieren lässt. Das Patent DE 28 34 475 C2 erläutert ein Verfahren zur Behandlung eines Pyrolyse-Heizöls. Im Ergebnis dieses Verfahrens entsteht durch die Anwendung einer Promotor-Flüssigkeit ein spezieller Kohlenstoff (Nadelkoks).Patent specification DE 39 32 803 indicates a pyrolytic process which allows organic materials to react with the addition of boric acid / boron oxide and organic nitrogen compounds in a non-oxidizing atmosphere to form coal and graphite. The patent DE 28 34 475 C2 explains a method for the treatment of a pyrolysis heating oil. As a result of this process, a special carbon (needle coke) is created through the use of a promoter liquid.
Die bisher bekannten Verfahren arbeiten mit Drehrohröfen, Pyrolysetrommeln, in der Wirbelschicht, unter Druck, mit Verdichten des Materials oder unter inerter Atmosphäre. Hier sind erhöhte Aufwendungen für Vorrichtungen, an Material, Energie und Logistik notwendig.The previously known methods work with rotary kilns, pyrolysis drums, in the fluidized bed, under pressure, with compression of the material or under an inert atmosphere. Here, increased expenses for devices, materials, energy and logistics are necessary.
Durch die Nutzung von Schutzgasen (nichtoxidierende Atmosphäre) fällt dieThrough the use of protective gases (non-oxidizing atmosphere), the
Durchsatzleistung bei vergleichbaren Einheiten geringer aus. Die Erzeugung einer Wirbelschicht bedingt einen erhöhten Energieaufwand, da einmal dieThroughput performance is lower for comparable units. The generation of a fluidized bed requires an increased expenditure of energy, since
Wirbelschicht „unterhalten" werden muss, anderseits die zu pyrolysierenden Materialien mechanisch so aufgearbeitet werden müssen, dass sie mit der Wirbelschicht wirksam kontaktieren können.Fluidized bed must be "maintained", on the other hand, those to be pyrolyzed Materials have to be mechanically processed so that they can effectively contact the fluidized bed.
Auch fallen durch das Verdichten der Ausgangsstoffe in Vorbereitung und während des Pyrolysevorgangs höhere Energieaufwendungen an.Compression of the raw materials in preparation and during the pyrolysis process also results in higher energy expenditure.
Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung einer neuartigen energetisch und wirtschaftlich besonders vorteilhaften Technologie zur Behandlung unterschiedlicher Gummi- oder gummiähnlicher Verbunderzeugnisse mit dem Ziel der Trennung von Gummi-Stahl oder anderen Verbunden und Rück- gewinnung wesentlicher organischer Bestandteile, wie Kohlenstoffgranulat (Ruß), organische Öle und gegebenenfalls metallische Bestandteile.The object of the invention is to develop a novel, energetically and economically particularly advantageous technology for treating different rubber or rubber-like composite products with the aim of separating rubber-steel or other composites and recovering essential organic components, such as carbon granules (soot), organic oils and optionally metallic components.
Zur effektiven Durchführung des neuen Verfahrens sollen zugleich ein neuartiger Reaktionsbehälter und weitere damit verbundene neue Verfahrensmodule entwickelt und eingesetzt werden.In order to carry out the new process effectively, a new type of reaction vessel and other associated new process modules are to be developed and used.
Durch die Entwicklung von Modulen soll schrittweise der Durchsatz erhöht und damit der jeweiligen Marktsituation angepasst werden können. Die Lösung soll dem Anliegen der Nachhaltigkeit entsprechen.Through the development of modules, the throughput should be gradually increased and thus adapted to the respective market situation. The solution should correspond to the concern of sustainability.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.This object is achieved according to the invention by the features of claims 1 and 8, the subclaims show further advantageous embodiments of the invention.
Nach der Konzeption der Erfindung umfasst der Prozessablauf die folgenden Verfahrensschritte und zugehörigen Anlagenteile:According to the concept of the invention, the process flow comprises the following process steps and associated plant parts:
• Waschen und Zerkleinern der Inputmaterialien, wie Gummiprodukte, Verbundprodukte und dgl.;• washing and crushing the input materials such as rubber products, composite products and the like;
Die Gummiprodukte (z. B. Altreifen) werden vorsortiert und in eine Waschvorrichtung transportiert. Die gewaschenen Gummiprodukte werden anschließend zerschnitten. Dabei sind Reifen und dgl. wahlweise zu vierteln, zu achteln oder aus verfahrenstechnischen Gründen grob zu shreddern.The rubber products (e.g. old tires) are pre-sorted and transported to a washing device. The washed rubber products are then cut up. Here are tires and the like. either quartered, eighthed or roughly shredded for procedural reasons.
• Trocknen der Inputmaterialien; • Beschicken der Reaktionsbehälter mit Inputmaterial;• drying the input materials; • loading the reaction containers with input material;
Über Förderbänder gelangen die getrockneten Gummiprodukte in einen Vorrats(hoch)behälter von beispielsweise 12 m3 Fassungsvermögen. Aus dem Vorratsbehälter erfolgt die Befüllung der Reaktionsbehälter. Die befüllten Reaktionsbehälter werden z. B. mit einem Gabelstapler zum Pyrolyseofen-Vorwärmer transportiert.The dried rubber products are transported via conveyor belts into a storage (high) container of, for example, 12 m 3 capacity. The reaction containers are filled from the storage container. The filled reaction containers are z. B. transported with a forklift to the pyrolysis preheater.
Für die Beschickung der Reaktionsbehälter mit Verbundmaterialien, wie gummierten Kettengliedern, Fördergurte/Stahlseile liegen differenzierte Technologien unter Zuordnung detaillierter, in umfangreichen Versuchen ermittelter Zeit und Temperaturfenster für den Pyrolyseverlauf vor. Auch eine Mischbeschickung der Reaktionsbehälter ist in Abhängigkeit der jeweils vorliegenden Zielstellung möglich.Different technologies are available for loading the reaction containers with composite materials such as rubberized chain links, conveyor belts / steel cables, with the assignment of detailed time and temperature windows for the pyrolysis process, which have been determined in extensive tests. A mixed loading of the reaction containers is also possible depending on the respective target.
• Durchführung des Pyrolyseprozesses;• carrying out the pyrolysis process;
Nach erfolgter Vorwärmung auf eine bestimmte Temperatur wird der Reaktionsbehälter in den jeweiligen Ofen eingebracht.After preheating to a certain temperature, the reaction vessel is placed in the respective furnace.
Die Ofenkammer wird in ca. 30 min durch entsprechende Verfahrenstechnik aufgeheizt. Die Reaktionszeit im Behälter beträgt im Ergebnis durchgeführter Versuche etwa 2,5 Stunden. Die Aufheizphase kann in zwei bis drei Etappen mit einer jeweils variablen Beharrungszeit erfolgen. Für eine spezifische Abkühlphase sind zwei wahlweise veränderliche Verweilzeiten mit jeweils vorgegebener konstanter Temperatur sinnvoll. Diese Festlegungen werden aus dafür entwickelten technologischen Abläufen abgeleitet. Die Reaktionstemperatur im Behälter beträgt je nach Input und je nach zu erzeugendem Produkt zwischen 350°C und 500°C.The furnace chamber is heated up in approx. 30 min using appropriate process technology. The reaction time in the container is approximately 2.5 hours as a result of tests carried out. The heating phase can take place in two to three stages, each with a variable persistence time. For a specific cooling phase, two optionally variable dwell times, each with a predetermined constant temperature, are useful. These specifications are derived from the technological processes developed for this. The reaction temperature in the container is between 350 ° C and 500 ° C depending on the input and the product to be produced.
Die Temperaturdifferenz zur jeweils angestrebten Reaktionstemperatur darf maximal 15 K bis 20 K betragen.The temperature difference to the desired reaction temperature may be a maximum of 15 K to 20 K.
Durch indirekte Wärmeübertragung wird das Inputmaterial im Reaktionsbehälter erhitzt. Der Gummi wird im Niedrigtemperatur- Pyrolyseprozess, d. h. unter Ausschluss von Luftsauerstoff, in seine Bestandteile gespalten. Dieser Prozess findet unter Normaldruck statt.The input material in the reaction vessel is heated by indirect heat transfer. The rubber is made in the low temperature pyrolysis process, i.e. H. in the absence of atmospheric oxygen, split into its components. This process takes place under normal pressure.
Die installierte Temperaturmesstechnik zeigt den Temperatur-Ist- Zustand der Umluft in der Ofenkammer und den Temperatur-Ist-Zustand im Reaktionsbehälter an. Die Anzeige erfolgt digital. Das im Pyrolyseprozess entstehende Gas wird durch die vorgesehene Abgasleitung transportiert und verfahrenstechnisch abgekühlt. Es entsteht ein Pyrolyseol, das in seiner Konsistenz und Zusammensetzung einem leichten Rohöl bzw. den Zwischenprodukten der Rohölverarbeitung sehr ähnlich ist. Der nicht kondensierbare Anteil des Pyrolysegases kann, ebenso wie Anteile des Öls, zur Erzeugung der benötigten Prozesswärme genutzt werden, um den Prozess energetisch autark zu gestalten.The installed temperature measurement technology shows the actual temperature of the circulating air in the furnace chamber and the actual temperature in the reaction vessel. The display is digital. The gas generated in the pyrolysis process is transported through the flue gas line and cooled down in terms of process technology. A pyrolysis oil is formed which is very similar in its consistency and composition to a light crude oil or the intermediate products of crude oil processing. The non-condensable part of the pyrolysis gas, like parts of the oil, can be used to generate the required process heat in order to make the process self-sufficient in terms of energy.
Die Befeuerung kann wahlweise mit Stadtgas, elektrisch, mit Pyrolysegas oder Pyrolyseol erfolgen. Der Erwärmungsverlauf des Inputmaterials erfolgt nach vorgegebenen speziellen Regelkurven, die im ständigen Ist-Soll-Vergleich computergestützt die Energiezufuhr steuern.The firing can be done either with town gas, electrically, with pyrolysis gas or pyrolysis oil. The heating process of the input material takes place according to specified special control curves, which control the energy supply in a computer-aided comparison of the actual and target values.
Die Abhängigkeit der Prozessführung von Temperatur und Zeit muss histografisch darstellbar sein. Sämtliche relevante Daten und auch Störmeldungen werden dokumentiert. Nach Beendigung des Pyrolyseprozesses wird über ein optisches Signal am Ofen das Ende des Vorganges angezeigt.The dependence of the process control on temperature and time must be histographically representable. All relevant data and fault messages are documented. After the pyrolysis process has ended, an optical signal on the furnace indicates the end of the process.
Entleerung der Pyrolysebehälter (Reaktionsbehälter)Emptying the pyrolysis container (reaction container)
Die Abkühlung des Pyrolysebehälters auf die durch die Rezepturen in Abhängigkeit von der Produktnutzung definierte Temperatur wird jeweils durch ein optisches Signal (Lampe) angezeigt. Erst dann wird der noch geschlossene Pyrolysebehälter zur weiteren Verarbeitung freigegeben. Der Transport erfolgt z. B. mit Gabelstapler. Im Innern des Pyrolysebehälters befindet sich ein Kohlenstoff-Eisen-Gemisch. Nach dem Öffnen des Behälters in speziellen Räumen und mit speziellem Arbeitsschutz erfolgt das Abnehmen des Deckels. Der geöffneteThe cooling of the pyrolysis container to the temperature defined by the recipes depending on the product use is indicated by an optical signal (lamp). Only then will it be closed pyrolysis containers released for further processing. The transport takes place e.g. B. with forklift. There is a carbon-iron mixture inside the pyrolysis container. After opening the container in special rooms and with special work protection, the lid is removed. The open one
Reaktionsbehälter wird mit einem Lift oder Stapler angehoben und über die Kippvorrichtung in einer Zone mit Unterdruck in einen Trichter staubfrei entleert. Danach wird der Behälter dem Prozess wieder zugeführt und erneut befüllt. Das Kohlenstoffgranulat-Eisen-Gemisch gelangt aus dem Trichter durch eine konische Öffnung in ein Mahlwerk. Das restliche noch am Metall befindliche Kohlenstoffgranulat wird abgetrennt auf einen Durchmesser von ca. 50 mm zerkleinert; das Eisen wird über Elektromagnete im Spezialverfahren aussortiert. Das Eisen (z. B. Federstahl) fällt in entsprechende Behälter und wird in Containern abtransportiert. DasThe reaction container is lifted with a lift or stacker and emptied dust-free into a funnel in a zone with negative pressure. The container is then returned to the process and refilled. The carbon granulate-iron mixture passes from the funnel through a conical opening into a grinder. The remaining carbon granules still on the metal are cut up to a diameter of approx. 50 mm; the iron is sorted out using electromagnets in a special process. The iron (e.g. spring steel) falls into appropriate containers and is transported away in containers. The
Kohlenstoffgranulat gelangt in einer gekapselten Technologie in einen Zwischenbehälter und wird aus diesem staubfrei in ein Silo gefördert. Aus dem Silo kann es staubfrei und automatisch nach Gewicht in Plastiksäcke (verschweißt) verpackt werden. Die Plastiksäcke werden z. B. auf EURO-Paletten geschichtet, vergurtet und zum Versand gebracht.In an encapsulated technology, carbon granulate enters an intermediate container and is conveyed from it to a silo without dust. From the silo, it can be packed dust-free and automatically by weight into plastic bags (sealed). The plastic bags are z. B. layered on EURO pallets, taped and shipped.
Am Silo besteht die Möglichkeit der Befüllung von Tankfahrzeugen sowie die Förderung des Kohlenstoffgranulats in einen Außenbehälter (optional). Dem Gesundheits-, Arbeits- und Brandschutz inklusive Explosionsschutz wird durch fachspezifische Anlagentechnik - die demAt the silo there is the possibility of filling tank vehicles and conveying the carbon granulate into an outer container (optional). Health, work and fire protection including explosion protection is provided by specialist plant technology - that
Stand der Technik entspricht - Rechnung getragen.State of the art corresponds - taken into account.
Die Betriebsregelung der Anlage erfolgt beispielsweise über ein zentralesThe operational control of the system is carried out, for example, via a central
DDC-Leitsystem oder eine SPS-Steuerung. Dieses überwacht und steuert über Schnittstellen den Prozessablauf. Auf dem Bildschirm werden diese Vorgänge schematisch mit den entscheidenden Parametern dargestellt. Störmeldungen laufen automatisch ab, Fehlermeldungen werden protokolliert, im Klartext ausgedruckt, ausgewertet und automatisch zur Leitstelle geleitet.DDC control system or a PLC control. This monitors and controls the process flow via interfaces. These processes are shown schematically on the screen with the decisive parameters. Error messages run automatically, error messages are logged, printed in plain text, evaluated and automatically sent to the control center.
Als Pyrolyseofen zur Aufnahme des Reaktionsbehälters wird einmal einAs a pyrolysis furnace for receiving the reaction container is one
Herdwagenofen eingesetzt. Zum Einsatz kommen für diesen Zweck umgebaute Herdofen-Standardlösungen aus anderen Einsatzfeldern.Bogie hearth furnace used. Converted hearth furnace standard solutions from other fields of application are used for this purpose.
Das Einbringen der Reaktionsbehälter erfolgt in Etappen. Zunächst wird dieser mit einem Gabelstapler auf den Herdwagen des Pyrolyseofens abgesetzt.The reaction vessels are introduced in stages. First of all, this is placed on the bogie wagon of the pyrolysis furnace with a forklift.
Nach Betätigung eines Handtasters oder dgl. wird der Herdwagen in den Ofen eingefahren. Das dabei geöffnete Eintrittstor wird danach verschlossen.After pressing a manual button or the like, the bogie is moved into the oven. The entry gate opened in the process is then closed.
Alternativ kann als Pyrolyseofen zur Aufnahme eines Reaktionsbehälters ein Schachtofen genutzt werden.Alternatively, a shaft furnace can be used as a pyrolysis furnace to accommodate a reaction vessel.
Zum Einsatz kommen für diesen Zweck umgebaute Schachtofen- Standardlösungen aus anderen Einsatzgebieten. Der Ofen kann ober- oder unterirdisch angeordnet werden Das Einbringen des Reaktionsbehälters für diese Lösung erfolgt über dafür geeignete Hubwerkstechnik, beispielsweise mit Hilfe von Laufkatzen und Hubwinden. Der Reaktionsbehälter kann so konstruiert werden, dass eine spezielle Dichtung am Behälterkopf den Behälter im Schacht fixiert und zugleich den Ofen hermetisch verschließt.Converted shaft furnace standard solutions from other areas of application are used for this purpose. The furnace can be arranged above or below. The reaction vessel for this solution is introduced using suitable lifting equipment, for example with the help of trolleys and lifting winches. The reaction vessel can be constructed in such a way that a special seal on the vessel head fixes the vessel in the shaft and at the same time hermetically seals the furnace.
Im Rahmen der vorgestellten Technologie sind auch andere Lösungen für die konstruktive äußere Gestaltung des Reaktionsbehälters möglich. Der Behälter muss verfahrenstechnisch so geführt werden, dass eine gute Wärme- Übertragung im Inneren desselben gewährleistet wird und dadurch alle Inputstücke gleichberechtigt erwärmt werden.Within the scope of the technology presented, other solutions for the constructive external design of the reaction container are also possible. From a procedural point of view, the container must be routed in such a way that good heat transfer inside it is guaranteed and all input pieces are heated equally.
Der geschlossene Pyrolysebehälter wird beim Herdwagenofen über den Herdwagen ausgefahren, mit dem Gabelstapler entnommen und zur Auskühlung abgestellt. Analog wird mit dem Schachtofen gearbeitet. Durch die Nutzung der aus hochtemperaturbeständigem Stahl gefertigten Reaktionsbehälter, die drucklos und ohne inerte Medien arbeiten, ist ein diskontinuierlicher Chargenbetrieb ausführbar. Das Verfahren bietet dadurch die Möglichkeit, auf die Beschaffenheit der Ausgangsstoffe zu reagieren (z. B.: Pkw-Sommerreifen, Pkw-Winterreifen, Lkw-Reifen, Sonderfahrzeugreifen, gummierte Kettenglieder, stahlseilbewehrte Gummigurte). Die Beschickungstechnologie wird nach dem Bausteinprinzip aufgebaut. Durch die neu entwickelte Prozessführung erübrigt sich die Anwendung von Schutzgasen oder -flüssigkeiten. Als Vorteil ist außerdem der Wegfall aufwendiger mechanischer Vorbehandlungen der Inputmaterialien zu nennen. Die Reifen werden beispielsweise nur gewaschen und grob geschnitten oder geshreddert. Die energetische Gestaltung des Verfahrens ist nach der Anfahrphase weitgehend autark.The closed pyrolysis container is extended over the bogie hearth in the bogie hearth furnace, removed with a forklift and set down to cool down. The shaft furnace is used in the same way. By using the reaction vessels made of high temperature-resistant steel, which work without pressure and without inert media, batch operation can be carried out. The process thus offers the possibility of reacting to the nature of the raw materials (e.g. summer car tires, winter car tires, truck tires, special vehicle tires, rubberized chain links, steel cord reinforced rubber belts). The loading technology is built on the modular principle. Thanks to the newly developed process control, there is no need to use protective gases or liquids. Another advantage is the elimination of complex mechanical pretreatments of the input materials. For example, the tires are only washed and roughly cut or shredded. The energetic design of the process is largely self-sufficient after the start-up phase.
Als wesentlicher Vorteil ist weiterhin zu nennen, dass die bisher nur mit energetisch hohem Aufwand trennbaren Stahl-Gummi-Verbunde ohne wesentliche Inanspruchnahme von Fremdenergie und Verschleißpotentialen trennbar sind und die entstehenden Output-Produkte im Sinne einer effizienten Kreislaufwirtschaft einer hochwertigen Nutzung zugeführt werden können, die es gestattet, Ressourcen zu schonen. Es erschließen sich daraus zum Teil vollkommen neuartige Anwendungsbereiche der durch das Verfahren gewonnenen Materialien.Another important advantage is that the steel-rubber composites, which have so far only been separable with high energy expenditure, can be separated without significant use of external energy and wear potential, and the resulting output products can be used for high-quality use in the sense of an efficient circular economy it allows to save resources. This opens up completely new areas of application for the materials obtained through the process.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung sind vorteilhaft für die Verarbeitung von Altreifen, kompletten Alt-Kraftfahrzeugen, Elektronikschrott, stahlseilbewehrten Gurtbändern, Gummi/Nichteisenmetallverbunden, kunststoffbeschichteten Ketten, gummierten Kettengliedern und diversen technischen Gummis einsetzbar. Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unterThe method and the device according to the invention can advantageously be used for processing old tires, complete old motor vehicles, electronic scrap, steel cord reinforced belt straps, rubber / non-ferrous metal compounds, plastic-coated chains, rubberized chain links and various technical rubbers. Further details, features and advantages of the invention can be found in the following description of an exemplary embodiment
Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen.Reference to the accompanying drawings.
Es zeigen: Fig. 1 das Fließschema zur Demonstration des wesentlichen Verfahrensablaufs und zugehöriger Anlageteile,1 shows the flow diagram for demonstrating the essential process sequence and associated system parts,
Fig. 2a eine Prinziplösung für die Ausführung eines Herdwagenofens in Seitenansicht,2a shows a principle solution for the execution of a bogie hearth furnace in side view,
Fig. 2b eine Prinziplösung für die Ausführung eines Herdwagenofens in Vorderansicht undFig. 2b shows a principle solution for the execution of a bogie hearth furnace in front view and
Fig. 3 eine Prinziplösung für die Ausführung eines Schachtofens.Fig. 3 shows a principle solution for the execution of a shaft furnace.
Das Fließschema nach Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf mit zugehörigen Anlagenkomponenten zur Behandlung von Gummiprodukten in Form von Altreifen.1 shows the process sequence according to the invention with associated system components for treating rubber products in the form of used tires.
Die Altreifen 1 werden vorsortiert und mit einem Förderband in eine Waschvorrichtung 2 transportiert.The used tires 1 are pre-sorted and transported to a washing device 2 on a conveyor belt.
Der Waschvorgang erfolgt automatisch in einer geschlossenen Kabine. Die Waschanlage hat eine eingebaute Wasserwiederaufbereitungsanlage. Das verbrauchte Wasser wird in einem stetigen Kreislauf regeneriert, um die Umwelt und das Abwassersystem nicht unnötig zu belasten. Zur Einspeisung und Nachspeisung in die Waschanlage kann Regenwasser als Prozesswasser genutzt werden.The washing process takes place automatically in a closed cabin. The car wash has a built-in water treatment system. The used water is regenerated in a constant cycle in order not to unnecessarily burden the environment and the sewage system. Rainwater can be used as process water for feeding and replenishing into the washing system.
Die gewaschenen Reifen 1 werden in einer Shreddereinheit 3 zerkleinert. Die Reifenteile werden nachfolgend getrocknet.The washed tires 1 are crushed in a shredder unit 3. The tire parts are then dried.
Das Heizregister der Trocknungsanlage wird über einen Wärmetauscher betrieben, der mit Prozesswärme aus dem Pyrolysevorgang (Wärme aus Wärmerückgewinnung 17) gespeist wird. Die Temperaturregelung der Trockenluft erfolgt stetig durch einfache oder computergesteuerte Regler, die von der Leitzentrale überwacht und bezüglich der Solldaten verändert werden können.The heating register of the drying system is operated via a heat exchanger which is fed with process heat from the pyrolysis process (heat from heat recovery 17). The temperature control of the dry air is carried out continuously by simple or computer-controlled controllers, which can be monitored by the control center and changed with regard to the target data.
Der weitere Verfahrensablauf umfasst die folgenden Verfahrensschritte und zugehörigen Anlagenteile:The further process sequence comprises the following process steps and associated plant parts:
• Transport der getrockneten Altreifenteile 1 mittels Förderband 5 zum Vorratshochbehälter 6,Transport of the dried used tire parts 1 by means of conveyor belt 5 to the high storage container 6,
• Beschicken der Reaktionsbehälter 7 aus dem Vorratsbehälter 6, • Vorwärmen des Reaktionsbehälters 7 in der Vorwärmeinrichtung 8,Charging the reaction container 7 from the storage container 6, preheating the reaction container 7 in the preheating device 8,
• Einbringen des Reaktionsbehälters 7 in den Pyrolyseofen 9 und Durchführung des Pyrolysevorganges. Im Ergebnis der Pyrolyse entstehen die Reaktionsprodukte Kohlenstoff 30, Eisen 31 , Pyrolysegas 32, Pyrolyseol 33 und Abgase 34, • Abkühlen des aus dem Pyrolyseofen 9 herausgefahrenen• Introducing the reaction container 7 into the pyrolysis furnace 9 and carrying out the pyrolysis process. As a result of the pyrolysis, the reaction products carbon 30, iron 31, pyrolysis gas 32, pyrolysis 33 and exhaust gases 34 are formed
Reaktionsbehälters 7 in einer Abkühleinrichtung 10,Reaction container 7 in a cooling device 10,
• staubfreies Entleeren der Reaktionsbehälter 7 in einer entsprechenden Einrichtung 12 und Rückführung 15 der entleerten Reaktionsbehälter 7 zur Wiederbefüllung, • Trennen der Eisen-Kohlenstoffanteile 31 , 30 in einer Trenneinrichtung• dust-free emptying of the reaction container 7 in a corresponding device 12 and return 15 of the emptied reaction container 7 for refilling, • separation of the iron-carbon portions 31, 30 in a separation device
13, wobei hierbei Elektromagnete eingesetzt werden; die Eisenanteile 31 werden als Metallschrott in Container 18 abgelagert,13, electromagnets being used here; the iron parts 31 are deposited as metal scrap in container 18,
• Zerkleinern bzw. Granulieren des Kohlenstoffs 30 in einer entsprechenden Einrichtung 14; das Kohlenstoffgranulat 30 wird in gekapselter Technologie den Silos 16 zugeführt und von hier aus erfolgt staubfrei die portionierte Abfüllung 19 und/oder Ablagerung 20.Comminution or granulation of the carbon 30 in a corresponding device 14; The carbon granulate 30 is supplied to the silos 16 using encapsulated technology, and the portioned filling 19 and / or deposit 20 takes place from here in a dust-free manner.
Bei Weiterverarbeitung des Pyrolysegases 32 entsteht mittels Wasserkühlung 21 kondensiertes Pyrolyseol 33. Aus diesem Pyrolyseol 33 werden mittelsWhen the pyrolysis gas 32 is processed further, condensed pyrolysis oil 33 is formed by means of water cooling 21
Raffinierung/Trennung/Verarbeitung 35 Produkte/Aromate P1 bis P3 und Tank- Restöl P4 hergestellt. Das Restöl P4 kann zur thermischen Versorgung und Energieerzeugung für Eigen- oder Fremdbedarf eingesetzt werden. Das nicht kondensierbare Pyrolysegas wird als Abgas 34 in einer Auffangglocke zwischengelagert und in einem weiteren Prozess bei Temperaturen über 1200°C abgefackelt. Die Verweilzeit ist gleich oder größer als 0,3 Sekunden. Nach der Abfackelung des Abgases 34 sind Wärmeübertrager im Abgaskamin geschaltet, die über die Wärmerückgewinnung 17 die Überschusswärme dem Produktionsprozess wieder zuführen. Die Wärme aus der Wärmerückgewinnung 17 kann einmal dem Produktionsprozess, nämlich dem Vorwärmer 8 für die Reaktionsbehälter 7 und dem Pyrolyseofen 9 zur Vorwärmung der Verbrennungsluft 17.1 , zugeführt werden. Zum anderen kann nicht verbrauchte Wärme 17.2 anderweitig verwertet werden, beispielsweise zur Gebäudebeheizung.Refining / separation / processing 35 products / aromatics P1 to P3 and tank Residual oil P4 produced. The residual oil P4 can be used for thermal supply and energy generation for internal or external use. The non-condensable pyrolysis gas is temporarily stored as waste gas 34 in a collecting bell and flared in a further process at temperatures above 1200 ° C. The dwell time is equal to or greater than 0.3 seconds. After flaring of the exhaust gas 34, heat exchangers are connected in the exhaust gas chimney, which supply the excess heat to the production process again via the heat recovery 17. The heat from the heat recovery 17 can be supplied to the production process, namely the preheater 8 for the reaction vessels 7 and the pyrolysis furnace 9 for preheating the combustion air 17.1. On the other hand, unused heat 17.2 can be used elsewhere, for example for heating the building.
Fig. 2a und Fig. 2b veranschaulichen die Vorder- und Seitenansicht eines Herdwagenofens 9.1 für den Reaktionsbehälter 7. Der jeweilige Reaktionsbehälter 7 ist auf einem angetriebenen Herdwagen 22 abgesetzt. Der hier eingesetzte Reaktionsbehälter 7 hat z. B. einen Durchmesser von ca. 1 ,80 m und eine Höhe von ca. 2,00 mm.2a and 2b illustrate the front and side view of a bogie hearth furnace 9.1 for the reaction vessel 7. The respective reaction vessel 7 is placed on a driven bogie wagon 22. The reaction container 7 used here has z. B. a diameter of about 1.80 m and a height of about 2.00 mm.
Die weiteren technischen Daten eines Herdwagenofens für Reaktionsbehälter betragen:The further technical data of a bogie hearth furnace for reaction vessels are:
Beheizung: z.B. Erdgas Hu 8000kcal/Nm3,Heating: e.g. natural gas Hu 8000kcal / Nm 3 ,
Anschlusswert: 295 kW je Brenner, max. mögliche Ofentemperatur: 600°C,Connected load: 295 kW per burner, max. possible oven temperature: 600 ° C,
Anwendungstemperatur: 350°C bis 500°C,Application temperature: 350 ° C to 500 ° C,
Netzspannung: 230/400 V, 50 Hz,Mains voltage: 230/400 V, 50 Hz,
Steuerspannung: 230 V, 50 Hz.Control voltage: 230 V, 50 Hz.
Der Pyrolyseofen 9.1 ist komplett ausgekleidet und isoliert; er besitzt eine Hubtür 23 o.Ä. zum Schließen und Öffnen des Ofens 9.1. Die vorhandene Brenneranlage 24 besteht aus 2 Spezialbrennern mit den entsprechenden Rohrleitungen und Vorrichtungen für Erd- und Prozessgas oder Prozessöl, Verbrennungsluft bzw. elektrische Erwärmung. Weiterhin sind vorhanden: • ein Verbrennungsluftventilator sowie Armaturen und Regelorgane fürThe pyrolysis furnace 9.1 is completely lined and insulated; it has a lifting door 23 or similar. to close and open the oven 9.1. The existing one Burner system 24 consists of 2 special burners with the corresponding piping and devices for natural and process gas or process oil, combustion air or electrical heating. Furthermore there are: • a combustion air fan as well as fittings and control elements for
Erdgas oder Prozessgas oder Prozessöl und Verbrennungsluft;Natural gas or process gas or process oil and combustion air;
• eine Gaseingangsstrecke mit Absperrhahn, Druckregler, Filter, Manometer und Druckwächter;• a gas inlet section with shut-off valve, pressure regulator, filter, manometer and pressure switch;
• ein wärmeisolierter Herdwagen 22 zur Aufnahme des Pyrolyse-Reak- tionsbehälters 7 mit Antrieb und untergebauten Radsätzen (Tragkraft max. 6000 kg);• a heat-insulated bogie 22 to hold the pyrolysis reaction tank 7 with drive and built-in wheel sets (load capacity max. 6000 kg);
• ein Pyrolyse-Reaktionsbehälter 7, dicht geschweißt mit 2 Kippösen, gewölbtem Deckel mit Transportöse und Rohrstutzen (d = 100 mm); der Pyrolyse-Reaktionsbehälter mit Deckel ist aus hitzebeständigem Stahl gefertigt, einschließlich Schnellverschlüssen für den Deckel, hitzebeständiger Dichtung, Absperrventil;• a pyrolysis reaction container 7, tightly welded with 2 tilting eyes, arched lid with transport eye and pipe socket (d = 100 mm); the pyrolysis reaction vessel with lid is made of heat-resistant steel, including quick-release fasteners for the lid, heat-resistant seal, shut-off valve;
• eine automatische Temperaturmess- und -regeleinrichtung, eingebaut in einen Schaltschrank mit zugehörigen Steuer- und Regelgeräten, mit Thermoelementen 25 im Ofenraum sowie Thermoelementen 26 im Reaktionsbehälter;• an automatic temperature measuring and regulating device, installed in a control cabinet with associated control and regulating devices, with thermocouples 25 in the furnace chamber and thermocouples 26 in the reaction vessel;
• eine Abgasrohrleitung 11 zum Transport des Gases aus dem Pyrolyse- Reaktionsbehälter 7 mit Absperrventil und Schnellkupplung; die Rohrleitung wird durch die Rückwand des Ofens 9.1 geführt;An exhaust pipe 11 for transporting the gas from the pyrolysis reaction vessel 7 with shut-off valve and quick coupling; the pipeline is led through the back wall of the furnace 9.1;
• eine analoge Abgas-Rohrleitung 27 für den Ofenraum.An analog exhaust pipe 27 for the furnace space.
In den Reaktionsbehälterdeckel mündet eine Abgasleitung 11. Oberhalb des Deckels ist in diese Leitung ein mit dem Deckel mechanisch verbundenes Absperrventil integriert, das aus hochtemperaturbeständigen und vakuumfesten Materialien gefertigt ist. Über eine Schnellkupplung erfolgt die Verbindung mit der weiterführenden Abgasleitung und danach das Öffnen des Absperrventils. Bei Behälterentnahme wird in umgekehrter Reihenfolge verfahren. Der Behälter muss verfahrenstechnisch so geführt werden, dass eine gute Wärmeübertragung im Inneren desselben gewährleitstet wird und alle Inputstücken gleichberechtigt erwärmt werden.An exhaust gas line 11 opens into the reaction container lid. Above the lid, a shut-off valve mechanically connected to the lid is integrated into this line and is made of high-temperature-resistant and vacuum-resistant materials. The quick exhaust coupling connects to the exhaust pipe and then opens the shut-off valve. When removing the container, the procedure is reversed. In terms of process engineering, the container must be routed in such a way that good heat transfer inside it is ensured and all input pieces are heated on an equal footing.
Fig. 3 zeigt den Querschnitt durch einen Schachtofen 9.2 mit ReaktionsbehälterFig. 3 shows the cross section through a shaft furnace 9.2 with a reaction container
7.7th
Die technischen Daten eines Schachtofens für Reaktionsbehälter lauten: Beheizung: z.B. Erdgas Hu 8000 kccal/Nm3,The technical data of a shaft furnace for reaction vessels are: Heating: e.g. natural gas Hu 8000 kccal / Nm 3 ,
Anschlusswert: 295kW je Brenner, max. Ofentemperatur: 600°C,Connected load: 295 kW per burner, max. Oven temperature: 600 ° C,
Anwendungstemperatur: 350°C bis 500°C,Application temperature: 350 ° C to 500 ° C,
Netzspannung: 230/400 V, 50 Hz, Steuerspannung: 230 V, 50Hz.Mains voltage: 230/400 V, 50 Hz, control voltage: 230 V, 50 Hz.
Der Pyrolyseofen 9.2 ist komplett ausgekleidet und isoliert; die vorhandene Brenneranlage besteht aus 2 Spezialbrennern mit den entsprechenden Rohrleitungen für Erd- oder Prozessgas oder Prozessöl und Verbrennungsluft. Weiterhin sind vorhanden:The pyrolysis furnace 9.2 is completely lined and insulated; the existing burner system consists of 2 special burners with the corresponding pipes for natural gas or process gas or process oil and combustion air. There are also:
• ein Verbrennungsluftventilator mit Elektrometer sowie Armaturen und Regelorganen für Erdgas und Verbrennungsluft;• a combustion air fan with an electrometer and fittings and regulators for natural gas and combustion air;
• eine Gaseingangsstrecke mit Absperrhahn, Druckregler, Filter, Manometer und Druckwächter, bzw. Lösungen für andere Medien; • ein Pyrolyse-Reaktionsbehälter 7, dicht geschweißt mit Deckel,• a gas inlet section with shut-off valve, pressure regulator, filter, pressure gauge and pressure switch, or solutions for other media; A pyrolysis reaction container 7, tightly welded with a lid,
Dichtung, Absperrventil; Abmaße: Durchmesser etwa 1500 mm und Höhe etwa 3000 mm; der Pyrolyse-Reaktionsbehälter mit Deckel ist aus hitzebeständigem Stahl gefertigt, einschließlich Schnellverschlüssen 28 für den Deckel, zwei Kippösen und drei Füßen, der Deckel ist gewölbt, er besitzt Transportösen und Rohrstutzen sowie Wasserkühlung für die Dichtung; der Deckel ist so gestaltet, dass er zugleich den Schachtofen schließt; eine automatische Temperaturmess- und -regelanlage, eingebaut in einen Schaltschrank, mit zugehörigen Steuer- und Regelgeräten; zwei Temperaturregler; zwei Sätze Thermoelemente (Messsonden) mit Ausgleichsleitungen; eine Rohrleitung mit Schnellkupplung 29 zum Absperrventil am Reaktionsbehälter für den Transport des Gases aus dem Pyrolyse- Reaktionsbehälter 7.Seal, shut-off valve; Dimensions: diameter about 1500 mm and height about 3000 mm; the pyrolysis reaction container with a lid is made of heat-resistant steel, including quick-release fasteners 28 for the lid, two tilting eyes and three feet, the lid is arched, it has Transport eyes and pipe sockets as well as water cooling for the seal; the cover is designed so that it also closes the shaft furnace; an automatic temperature measuring and control system, installed in a control cabinet, with associated control and regulating devices; two temperature controllers; two sets of thermocouples (measuring probes) with compensating cables; a pipe with quick coupling 29 to the shut-off valve on the reaction vessel for the transport of the gas from the pyrolysis reaction vessel 7.
Der Reaktionsbehälterdeckel kann wahlweise mit einem vakuumdichten Umwälzmotor versehen werden. Durch die Umwälzung ist eine besonders gleichmäßige Austrocknung des Pyrolysegutes zu erreichen. Im Pyrolysebehälter 7 werden Einsätze angebracht, in welchem die zu pyrolysierenden Materialien eingelagert werden. Durch Abstandshalter und Leitbleche ist gewährleistet, dass der Pyrolysegasstrom besonders präzise geführt werden kann. Dadurch wird eine vollständige und effiziente Pyrolyse gesichert.The reaction container lid can optionally be equipped with a vacuum-tight circulation motor. Due to the circulation, a particularly uniform drying of the pyrolysis material can be achieved. Inserts are placed in the pyrolysis container 7, in which the materials to be pyrolyzed are stored. Spacers and baffles ensure that the pyrolysis gas flow can be guided particularly precisely. This ensures complete and efficient pyrolysis.
Die Abgasführung erfolgt analog zum Reaktionsbehälter im Herdwagenofen. Am Deckel sind Anschlussstutzen für Sicherheitsventile sowie eine Abgasleitung von ca. DN 80 mm mit einem vakuumdichten hochtemperaturbeständigen Absperrventil vorgesehen. Die Ankopplung der Ver- und Entsorgungsleitungen erfolgt vorzugsweise mittels Schnellkupplungen.The flue gas is routed in the same way as the reaction tank in the bogie hearth furnace. Connection ports for safety valves and an exhaust pipe of approx. DN 80 mm with a vacuum-tight, high-temperature-resistant shut-off valve are provided on the cover. The supply and disposal lines are preferably connected by means of quick couplings.
Im Behälter 7 können in Abhängigkeit von der Dichte bis zu 4,5 t Inputmaterial eingelagert werden. Die Füllmenge bei einer Bestückung nur mit Gummireifen beträgt ca. 0,5 t. Bei einer gemischten Bestückung (z. B. Gummistreifen, gummierte Ketten) wird die Füllmasse ca. 3,51 bis 4,5 1 betragen. Es sind auch andere maßliche Gefäßmodule möglich.Depending on the density, up to 4.5 t of input material can be stored in container 7. The filling quantity when equipping only with rubber tires is approx. 0.5 t. In the case of a mixed assembly (e.g. rubber strips, rubberized chains), the filling mass will be approx. 3.51 to 4.5 1. Other dimensional vessel modules are also possible.
Die Wandstärke des Behälters ist den statischen Erfordernissen angepasst. Die Verwendung des erfindungsgemäß entstehenden Pyrolyseöls erfolgt zum einen als Energielieferant. Das Pyrolyseol wird als Heizöl für die Eigenversorgung der Pyrolyseanlage mit Strom und Wärme vorteilhaft eingesetzt.The wall thickness of the container is adapted to the static requirements. The pyrolysis oil produced according to the invention is used on the one hand as an energy supplier. The pyrolysis oil is used advantageously as heating oil for the self-supply of the pyrolysis plant with electricity and heat.
Zum anderen besteht das Pyrolyseol aus einer Reihe von Komponenten, welche als Synthesebausteine für die Herstellung von Chemikalien, Polymeren und weiteren Zwischenprodukten eingesetzt werden.On the other hand, the pyrolysis oil consists of a number of components which are used as synthesis building blocks for the production of chemicals, polymers and other intermediates.
Das Pyrolyseol enthält ca. 0,4 bis 0,6 % Schwefel und stellt eine schwarze, trübe und leicht brennbare Flüssigkeit dar. Es riecht charakteristisch nach Aromaten und beinhaltet Cyclopentadien sowie weitere Bicyclen und Aromaten als Synthesebausteine. Insbesondere wurden aromatische Inhaltstoffe wie Limonen, Toluol und Xylol, festgestellt. Das Pyrolyseol wird vorzugsweise in die Bestandteile Limonen, Toluol und Xylol raffiniert.The pyrolyseol contains approx. 0.4 to 0.6% sulfur and is a black, cloudy and easily flammable liquid. It smells characteristic of aromatics and contains cyclopentadiene as well as other bicycles and aromatics as building blocks. In particular, aromatic ingredients such as limonene, toluene and xylene were found. The pyrolysis is preferably refined into the components limonene, toluene and xylene.
Von besonderer Bedeutung ist Limonen. Diese chemische Verbindung ist der Gruppe der Terpene zuzuordnen und hat einen angenehmen zitronenartigen Geruch. Dieser Bestandteil des Pyrolyseöls wird in großen Mengen von der chemischen Industrie zur Herstellung von Lösungsmitteln, Harzen und Parfüms verwendet. Weiterhin ist Limonen als Ersatzstoff für die fluorierte und chlorierte Kohlenwasserstoffe (FCKW) einsetzbar.Limonene is of particular importance. This chemical compound belongs to the group of terpenes and has a pleasant lemon-like smell. This component of pyrolysis oil is used in large quantities by the chemical industry for the production of solvents, resins and perfumes. Limonene can also be used as a substitute for fluorinated and chlorinated hydrocarbons (CFCs).
Weiterhin sind Toluol und Xylol wichtige Ausgangsstoffe für chemische Substanzen von Pflanzenschutzmitteln, Farbstoffsynthesen, Lösungsmitteln, Plastikwerkstoffen und Pigmenten.Toluene and xylene are also important starting materials for chemical substances from crop protection agents, dye synthesis, solvents, plastic materials and pigments.
Das erfindungsgemäß erhaltene Kohlenstoffgranulat ist ein inaktiver Füllstoff und eignet sich insbesondere als Füllstoff für Kautschuk bei der Gummi- und Reifenherstellung. Die innere Oberfläche des aus dem Kohlenstoffgranulat erzeugten Rußes beträgt je nach Verfahrensbedingungen zwischen ca. 77 m2/g und 42m2/g - ermittelt nach der BET-Methode.The carbon granulate obtained according to the invention is an inactive filler and is particularly suitable as a filler for rubber in rubber and tire manufacture. Depending on the process conditions, the inner surface of the carbon black produced from the carbon granulate is between approx. 77 m 2 / g and 42m 2 / g - determined according to the BET method.
Der Kohlenstoffgehalt des Kohlenstoffgranulats beträgt ca. 97,8%, der Rest ist Asche. Weiterhin ist das Kohlenstoffgranulat weder in kalten Säuren, wie Schwefelsäure, Salpetersäure, Salzsäure, noch in Laugen löslich. Auch ist eine Löslichkeit in polaren oder unpolaren Lösungsmitteln nicht festgestellt worden. Salpetersäure wird spontan in Wasser und nitrose Gase zersetzt, was auf eine katalytische Wirkung der großen inneren Oberfläche zurückzuführen ist.The carbon content of the carbon granulate is approx. 97.8%, the rest is ash. Furthermore, the carbon granules are neither soluble in cold acids, such as sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, nor in alkalis. Solubility in polar or non-polar solvents has also not been determined. Nitric acid is spontaneously decomposed into water and nitrous gases, which is due to the catalytic effect of the large inner surface.
Weiterhin wird das Kohlenstoffgranulat als Ausgangsstoff zur Herstellung von Farbpigmenten für Druckfarben genutzt. Das Kohlenstoffgranulat ist ein ultrafeines Pulver, welches die hohen Anforderungen an Farben erfüllt. Ein gleichfalls bevorzugtes Anwendungsgebiet des Kohlenstoffgranulates ist die Herstellung von Aktivkohle durch ein dem Pyrolyseprozess nachgeordnetes Verfahren zur Vergrößerung der Oberfläche des Kohlenstoffgranulats bis auf 1000 m2/g.The carbon granulate is also used as a raw material for the production of color pigments for printing inks. The carbon granulate is an ultra-fine powder that fulfills the high demands on colors. A likewise preferred area of application of the carbon granules is the production of activated carbon by a process downstream of the pyrolysis process for enlarging the surface of the carbon granules up to 1000 m 2 / g.
Die so gewonnene Aktivkohle ist beispielsweise in Filtern zur Wasserreinigung oder der Gasreinigung in Abluftanlagen bestimmungsgemäß einsetzbar. Weitere Anwendungsgebiete ergeben sich in der Lebensmittelindustrie und der Medizin.The activated carbon obtained in this way can, for example, be used as intended in filters for water purification or gas purification in exhaust air systems. Further areas of application arise in the food industry and medicine.
Aufgrund seiner Eigenschaften schwimmt das Kohlenstoffgranulat auf der Wasseroberfläche und nimmt auf dem Wasser befindliches Öl auf. Gleichfalls ist es oleophil und ist somit vorteilhaft als Ölbindemittel an derDue to its properties, the carbon granulate floats on the water surface and absorbs oil on the water. It is also oleophilic and is therefore advantageous as an oil binder on the
Wasseroberfläche aber auch für mineralölverseuchten Boden oderWater surface but also for mineral oil contaminated soil or
Ölschadensfälle einsetzbar.Oil damage cases can be used.
Ebenso wird das Kohlenstoffgranulat vorteilhaft für die Bekämpfung von brennendem Öl eingesetzt. Ganz allgemein ist das Kohlenstoffgranulat alsThe carbon granulate is also used advantageously for combating burning oil. The carbon granulate is very general as
Löschmittel einsetzbar, wobei dem Feuer durch Abdecken mit einer entsprechendem Menge Granulat Sauerstoff entzogen wird und dieses erstickt. Eine Beschichtung von Glas mit Granulat führt zu einer Erhöhung des Feuerwiderstandes verbunden mit einer thermischen Isolationswirkung.Extinguishing media can be used, the fire by covering with a appropriate amount of granules oxygen is withdrawn and suffocated. A coating of glass with granules leads to an increase in fire resistance combined with a thermal insulation effect.
Ein weiteres vorteilhaftes Verwendungsgebiet für das erfindungsgemäße Kohlenstoffgranulat besteht im Einsatz zur Schaffung von Wasserhaltungsschichten.Another advantageous area of use for the carbon granules according to the invention is in the creation of water retention layers.
Durch den erfindungsgemäßen Einsatz von Kohlenstoffgranulat in Schichtdicken unterhalb von Sandschichten können Wasser und Pflanzennährstoffe gespeichert und karge, minderwertige Böden als Standort für Gemüse und andere landwirtschaftliche Produkte genutzt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden Schichtdicken von 50 mm bis 100 mm angewandt und bemerkenswerte Erfolge erzielt.Through the use of carbon granules according to the invention in layer thicknesses below sand layers, water and plant nutrients can be stored and barren, inferior soils can be used as a location for vegetables and other agricultural products. According to a preferred embodiment of the invention, layer thicknesses of 50 mm to 100 mm are used and remarkable success is achieved.
In diesem Zusammenhang ist auf die Eigenschaft des erfindungsgemäßen Kohlenstoffgranulats hinzuweisen, dass keine Substanzen in die Wasserphase abgegeben werden und dass somit eine Belastung des Bodens und des Grundwassers durch eine Auswaschung von Schadstoffen nicht gegeben ist.In this connection, it should be pointed out to the property of the carbon granules according to the invention that no substances are released into the water phase and that there is therefore no contamination of the soil and groundwater by washing out pollutants.
Ein besonders bevorzugtes Verwendungsgebiet des erfindungsgemäß erhaltenen Kohlenstoffgranulats ist der Einsatz zur Herstellung von leichtgewichtigen Bauelementen, die eine besondere thermische Isolierwirkung aufweisen. Vorteilhaft wird dabei ein Mischungsverhältnis Kohlenstoffgranulat und Zement von 2 : 1 bis 5 : 1 angewandt, bevorzugt wird ein Mischungsverhältnis von 3 : 1.A particularly preferred area of use of the carbon granules obtained in accordance with the invention is the use for the production of lightweight components which have a special thermal insulation effect. A mixing ratio of carbon granules and cement of 2: 1 to 5: 1 is advantageously used, and a mixing ratio of 3: 1 is preferred.
Eine 10 mm starke Platte aus vorgenanntem Material mit bevorzugtem Mischungsverhältnis hält einer entleuchteten Propangasflamme stand, ohne dass auf der gegenüberliegenden Seite der Platte eine Temperaturerhöhung messbar ist. LISTE DER BEZUGSZEICHENA 10 mm thick plate made of the aforementioned material with a preferred mixing ratio can withstand a deflated propane gas flame without a temperature increase being measurable on the opposite side of the plate. LIST OF REFERENCES
1 Inputmaterial, Altreifen1 input material, old tires
2 Wasch Vorrichtung / waschen2 washing device / wash
3 Shreddereinheit / shreddern3 shredder unit / shredder
4 Trocknungsanlage / trocknen4 drying system / drying
5 Fördervorrichtung5 conveyor
6 Vorratsbehälter/Silo zur Beschickung von Reaktionsbehältern6 storage containers / silo for loading reaction containers
7 Reaktionsbehälter7 reaction vessels
8 Vorwärmer / vorwärmen für Reaktionsbehälter8 preheaters / preheaters for reaction vessels
9 Pyrolyseofen9 pyrolysis furnace
9.1 Herdwagenofen9.1 Bogie hearth furnace
9.2 Schachtofen9.2 shaft furnace
10 Abkühleinrichtung / abkühlen für Reaktionsbehälter10 Cooling device / cooling for reaction vessels
11 Abgasleitung am Reaktionsbehälter11 Exhaust pipe on the reaction tank
12 Einrichtung zum staubfreien Entleeren der Reaktionsbehälter12 Device for dust-free emptying of the reaction containers
13 Einrichtung zum Trennen von Eisen und Kohlenstoff13 Device for separating iron and carbon
14 Einrichtung zum Zerkleinern bzw. Granulieren von Kohlenstoff14 Device for comminuting or granulating carbon
15 Rückführung des entleerten Reaktionsbehälters zum erneuten Befüllen15 Return of the empty reaction container for refilling
16 Silo für Kohlenstoff16 silo for carbon
17 Wärme aus Wärmerückgewinnung17 Heat from heat recovery
17.1 Vorwärmung der Verbrennungsluft17.1 Preheating the combustion air
17.2 nicht verbrauchte Wärme17.2 Unused heat
18 Container für Metallschrott18 containers for metal scrap
19 Abfüllung von Granulat19 Filling granules
20 Ablagerung von Granulat20 Granulate deposition
21 Wasserkühlung für Pyrolysegas21 Water cooling for pyrolysis gas
22 Herdwagen mit Antrieb22 bogie wagons with drive
23 Hubtür23 lifting door
24 Brenneranlage Thermoelemente Ofenraum Thermoelemente im Reaktionsbehälter Abgas-Rohrleitung Ofenraum Schnellverschlüsse Rohrleitung mit Schnellkupplung Kohlenstoff Eisen Pyrolysegas Pyrolyseol Abgase Raffinierung, Trennung, Verarbeitung 24 burner system Thermocouples furnace chamber thermocouples in the reaction flue pipe furnace chamber quick-release pipe with quick coupling carbon iron pyrolysis gas pyrolysis gas exhaust gases refining, separation, processing

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Verfahren zur Niedrigtemperatur-Pyrolyse von Gummi-Erzeugnissen, Stahl-Gummi-Verbunden und dgl., nachfolgend als Inputmaterialien (1) bezeichnet, zwecks Gewinnung von Kohlenstoffgranulat, Pyrolyseol, Restgas und ggf. metallischen Bestandteilen, welches diskontinuierlich ausgeführt wird und die folgenden Verfahrensschritte aufweist: a) Waschen (2) und Zerkleinern (3) der Inputmaterialien (1), b) Trocknen (4) der Inputmaterialien (1), c) Beschicken der Reaktionsbehälter (7) mit den nach a) und b) vorbehandelten Inputmaterialien (1), d) Durchführen des Pyrolyseprozesses, e) Abkühlen (10) des Reaktionsbehälters (7), f) Trennen der festen Reaktionsprodukte, wie Eisenanteile (31) und Kohlenstoffgranulatanteile (30), und g) nachfolgende Zerkleinerung des Kohlenstoffgranulats (30) auf vorgegebene Durchmesser, wobei das Verfahren drucklos und ohne inerte Medien abläuft und dass der Pyrolyseprozess gemäß Verfahrensschritt d) aus A einer Vorwärmphase (8) der Reaktionsbehälter (7), B einer Aufheizphase der Ofenkammer des Pyrolyseofens (9) mit den Reaktionsbehältern (7) in mehreren Etappen bei verschiedenen Temperaturen mit variablen Beharrungszeiten und C einer Reaktionsphase im Reaktionsbehälter (7) mit einer Reaktionstemperatur, die abhängig von den Inputmaterialien (1) und dem zu erzeugenden Produkt im Bereich von 350°C bis 500°C variiert, besteht, wobei D die Inputmaterialien (1) chargenweise in Abhängigkeit der Beschaffenheit der Ausgangsstoffe und der gewünschten Endprodukte gewählt und entsprechend im Temperaturbereich von 350°C bis 500°C verarbeitet werden. 1. Process for the low-temperature pyrolysis of rubber products, steel-rubber composites and the like, hereinafter referred to as input materials (1), for the purpose of obtaining carbon granules, pyrolysis oil, residual gas and possibly metallic components, which is carried out discontinuously and the following Process steps: a) washing (2) and shredding (3) of the input materials (1), b) drying (4) of the input materials (1), c) loading the reaction containers (7) with the input materials pretreated according to a) and b). (1), d) carrying out the pyrolysis process, e) cooling (10) of the reaction container (7), f) separating the solid reaction products, such as iron components (31) and carbon granulate components (30), and g) subsequent comminution of the carbon granulate (30) to predetermined diameters, the process running without pressure and without inert media and that the pyrolysis process according to process step d) consists of A a preheating phase (8) of the reaction containers (7), B a heating phase of the furnace chamber of the pyrolysis furnace (9) with the reaction containers (7) in several stages at different temperatures with variable holding times and C a reaction phase in the reaction container (7) with a reaction temperature that varies depending on the input materials (1) and the product to be produced in the range from 350 ° C to 500 ° C, where D the input materials (1) are selected in batches depending on the nature of the starting materials and the desired end products and processed accordingly in the temperature range from 350°C to 500°C.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Pyrolysegas (32) aus dem Pyrolyseprozess abgeführt und abgekühlt wird, wobei aus dem kondensierbaren Teil des Pyrolysegases (32) ein Pyrolyseol (33) und aus dem nicht kondensierbaren Teil des Pyrolysegases (32) ein Abgas (34) gewonnen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the pyrolysis gas (32) is removed from the pyrolysis process and cooled, with a pyrolysis oil (33) from the condensable part of the pyrolysis gas (32) and a pyrolysis oil (33) from the non-condensable part of the pyrolysis gas (32). an exhaust gas (34) is obtained.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesswärme für den Pyrolyseprozess teilweise durch die Verbrennung des Abgases (34) und/oder des Pyrolyseöls (33) gewonnen wird.3. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the process heat for the pyrolysis process is partially obtained by combustion of the exhaust gas (34) and/or the pyrolysis oil (33).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Erwärmungsverlauf des Inputmaterials (1) im Reaktionsbehälter (7) nach vorgegebenen Regelkurven erfolgt, die im ständigen Soli-Ist-Vergleich computergestützt die Energiezufuhr steuern.4. The method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heating process of the input material (1) in the reaction container (7) takes place according to predetermined control curves, which control the energy supply with computer support in a constant comparison of actual values.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung der Ofenkammer des Pyrolyseofens (9) in etwa 30 Minuten erfolgt und die Reaktionszeit im Reaktionsbehälter (7) etwa 2,5 Stunden beträgt. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the heating of the furnace chamber of the pyrolysis furnace (9) takes place in approximately 30 minutes and the reaction time in the reaction container (7) is approximately 2.5 hours.
Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Anlagenteile: a) eine Waschvorrichtung (2) für die Inputmaterialien (1), b) eine Shreddereinheit (3) zur Zerkleinerung der gewaschenen Inputmaterialien (1), c) eine Trocknungsanlage (4) für die gewaschenen und zerkleinerten Inputmaterialien (1), wobei die Trocknungsanlage (4) mit Abwärme aus der Wärmerückgewinnung des Produktionsverfahrens (Pyrolyseverfahren) betrieben werden kann, d) einer Fördervorrichtung (5) zum Transport der getrockneten Inputmaterialien (1) in einen Vorratsbehälter (Silo) (6), wobei aus dem Vorratsbehälter Plant for carrying out the method according to one of claims 1 to 5, characterized by the combination of the following plant parts: a) a washing device (2) for the input materials (1), b) a shredder unit (3) for shredding the washed input materials (1) , c) a drying system (4) for the washed and shredded input materials (1), wherein the drying system (4) can be operated with waste heat from the heat recovery of the production process (pyrolysis process), d) a conveyor device (5) for transporting the dried input materials (1) into a storage container (silo) (6), from the storage container
(6) die Befüllung der Reaktionsbehälter (7) erfolgt, e) einer Transportvorrichtung zum Transportieren der befüllten Reaktionsbehälter (7) zum Vorwärmer (8) und weiter zum Pyrolyseofen (9), f) einem Pyrolyseofen (9) zur Aufnahme und prozesstechnischen Behandlung der Reaktionsbehälter (7), wobei Kohlenstoff (30), Eisen (31), Pyrolysegas (32) und Pyrolyseol (33) sowie Abgase (34) entstehen, g) einer Einrichtung (10) zum definierten Abkühlen der Reaktionsbehälter (7), h) einer Einrichtung (12) zum staubfreien Entleeren der geöffneten Reaktionsbehälter (7) bei Unterdruck, i) einer Einrichtung (13) zum Trennen von Eisen (31) und Kohlenstoff (30), k) einer Einrichtung (14) zum Zerkleinern bzw. Granulieren von Kohlenstoff (30),(6) the reaction containers (7) are filled, e) a transport device for transporting the filled reaction containers (7) to the preheater (8) and further to the pyrolysis oven (9), f) a pyrolysis oven (9) for receiving and processing the Reaction container (7), producing carbon (30), iron (31), pyrolysis gas (32) and pyrolysis oil (33) as well as exhaust gases (34), g) a device (10) for defined cooling of the reaction containers (7), h) a device (12) for dust-free emptying of the opened reaction containers (7) under negative pressure, i) a device (13) for separating iron (31) and carbon (30), k) a device (14) for comminuting or granulating carbon (30),
I) einem zentralen Regelsystem, das die Schnittstellen im Prozessablauf überwacht und steuert. I) a central control system that monitors and controls the interfaces in the process flow.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem staubfreien Entleeren der Reaktionsbehälter (7) eine Rückführung (15) des betreffenden Reaktionsbehälters zum erneuten Befüllen und Einbringen in den Produktionsprozess erfolgt.7. Plant according to claim 6, characterized in that after the reaction container (7) has been emptied without dust, the reaction container in question is returned (15) for refilling and introduction into the production process.
8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zerkleinerte oder granulierte Kohlenstoff (30) mittels einer gekapselten Technologie im Zwischenbehälter und aus diesem staubfrei in ein Silo (16) abgelagert wird.8. Plant according to claim 6 or 7, characterized in that the crushed or granulated carbon (30) is deposited in a dust-free manner in a silo (16) using an encapsulated technology in the intermediate container and from there.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Pyrolyseofen (9) mit zugehörigem Reaktionsbehälter (7) als Herdwagenofen (9.1) oder Schachtofen (9.2) ausgeführt ist.9. Plant according to one of claims 6 to 8, characterized in that the pyrolysis furnace (9) with the associated reaction container (7) is designed as a shuttle furnace (9.1) or shaft furnace (9.2).
10. Verwendung von Pyrolyseol als Heizöl für die Eigenversorgung der Pyrolyseanlage mit Strom und Wärme.10. Use of pyrolysis oil as heating oil for the pyrolysis plant's own supply of electricity and heat.
11. Verwendung von Pyrolyseol als Ausgangsstoff und Synthesebaustein für die Herstellung von Chemikalien und Polymeren.11. Use of pyrolysis oil as a starting material and synthesis building block for the production of chemicals and polymers.
12. Verwendung von Pyrolyseol nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass in die Bestandteile Limonen, Toluol und Xylol raffiniert wird.12. Use of pyrolysis oil according to claim 11, characterized in that it is refined into the components limonene, toluene and xylene.
13. Verwendung von Kohlenstoffgranulat als inaktiver Füllstoff bei der Gummi- und Reifenherstellung.13. Use of carbon granules as an inactive filler in rubber and tire manufacturing.
14. Verwendung von Kohlenstoffgranulat als Ausgangsstoff zur Herstellung von Farbpigmenten für Druckfarben oder für die Herstellung von Aktivkohle. 14. Use of carbon granules as a starting material for the production of color pigments for printing inks or for the production of activated carbon.
15. Verwendung von Kohlenstoffgranulat als Ölbindemittel an der Wasseroberfläche.15. Use of carbon granules as an oil binding agent on the water surface.
16. Verwendung von Kohlenstoffgranulat als Ölbindemittel für mineralölverseuchten Boden.16. Use of carbon granules as an oil binding agent for mineral oil contaminated soil.
17. Verwendung von Kohlenstoffgranulat zur Schaffung von Wasserhaltungsschichten, indem das Kohlenstoffgranulat als Schicht unter nährstoffarme und schlecht Wasser haltende Böden ausgebracht wird.17. Use of carbon granules to create water retention layers by applying the carbon granules as a layer under nutrient-poor and poorly water-retaining soils.
18. Verwendung von Kohlenstoffgranulat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke des Kohlenstoffgranulats mindestens zwischen 50 mm und 100 mm beträgt.18. Use of carbon granules according to claim 17, characterized in that the layer thickness of the carbon granules is at least between 50 mm and 100 mm.
19. Verwendung von Kohlenstoffgranulat zur Herstellung von leichtgewichtigen Bauelementen, die besondere thermische Isolierwirkung aufweisen, wobei ein Mischungsverhältnis Kohlenstoffgranulat und Zement von 2 : 1 bis 5 : 1 angewandt wird. 19. Use of carbon granules for the production of lightweight components that have a special thermal insulating effect, using a mixing ratio of carbon granules and cement of 2: 1 to 5: 1.
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