(19) |
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(11) |
EP 0 474 626 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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30.11.1994 Patentblatt 1994/48 |
(22) |
Anmeldetag: 02.09.1991 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC)5: C10J 3/30 |
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(54) |
Verfahren zum kontinuierlichen Einbringen einer Mischung mit zu vergasenden Feststoffen
und zu vergasender Flüssigkeit
Process for charging continuously a mixture of solids and liquid to be gasified
Procédé pour l'alimentation continue d'un mélange de solides et de liquide à gazéifier
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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BE CH DE DK ES FR GB GR IT LI LU NL SE |
(30) |
Priorität: |
05.09.1990 AT 1816/90
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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11.03.1992 Patentblatt 1992/11 |
(73) |
Patentinhaber: ÖMV Aktiengesellschaft |
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1090 Wien (AT) |
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(72) |
Erfinder: |
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- Warecka, Gerhard, Dipl.-Ing.
A-1210 Wien (AT)
- Steidl, Heinrich, Ing.
A-2542 Kottingbrunn (AT)
- Loibl, Andreas
A-1030 Wien (AT)
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(74) |
Vertreter: Widtmann, Georg, Dipl.-Ing. Dr. techn. |
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Clusiusgasse 2/8 1090 Wien 1090 Wien (AT) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A- 0 294 627 GB-A- 1 450 285
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DE-A- 1 454 738
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- DATABASE WPI, Accession Nr. 78-15213A [08], Derwent Publications Ltd, London, GB;
& JP-A-53 004 002 (MITSUBISHI HEAVY IND).
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Einbringen einer
Mischung mit zu vergasenden Feststoffen und zu vergasender Flüssigkeit in einen Reaktor,
welcher, bezogen auf den Atmosphärendruck, unter Überdruck steht.
[0002] Aus der DE-C-2 629 182 wird ein Verfahren zum Beschicken eines Vergasungsreaktors
bekannt, bei welchem feinteilige Kohle, insbesondere mit einer Korngröße unter 3 mm,
in einem Mischgerät mit einem wasserlöslichen Bindemittel, beispielsweise Melasse,
Stärke oder Sulfitzellstoffablauge, vermischt wird. Diese Mischung wird sodann einem
Extruder zugegeben, der über eine Lochplatte unmittelbar in den Vergasungsreaktor,
welcher unter Druck steht, einspeist.
[0003] Aus der EP-B1-0 011 151 wird eine Vorrichtung zum Eintragen von festen Brennstoffen
in einen Druckvergasungsreaktor bekannt. Hiebei wird die zu vergasende Kohle in einem
ersten Schritt mit einem Bindemittel, z. B. Wasser oder Kohlenwasserstoffe, vermischt
und anschließend in den Gängen zwischen Gehäuse und einer in diesen angeordneten Förderschnecke
zu einer gasdichten Masse kompaktiert. Diese gasdichte Masse wird sodann kontinuierlich
in einen Druckreaktor eingebracht. Bei Störungen im Extruder wird die Austragsöffnung
durch einen von außen wirkenden Stempel oder Kolben verschlossen. Dieser Stempel oder
Kolben ist entweder hydraulisch oder pneumatisch betätigt.
[0004] Derartige bekannte Verfahren weisen den Nachteil auf, daß keine beliebig verschmutzten
Mischungen verarbeitet werden können, da diese Verunreinigungen hohe Reibungen zwischen
der Schnecke und der zylindrischen Innenwandung des Förderorganes bedingen und damit
einen überhöhten Verschleiß an Schnecke und Innenwandung bedingen. Gleichzeitig wird
durch die erhöhte Energieaufnahme des Förderorganes die Energiebilanz des gesamten
Verfahrens wesentlich verschlechtert.
[0005] EP-A-294627 offenbart ein Verfahren zum Einbringen von Feststoffteilchen, die mit
einem flüssigen. Gleitsmittel vermischt sein können, in Drucksreaktionsräume. Die
einzubringenden Massen werden mit mindestens einer im eng anliegenden Gehäuse drehbaren
Förderschnecke zu einem gasdichten Massepfropfen verdichtet.
[0006] Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, ein Verfahren zu schaffen, das
es erlaubt, Kunststoffabfälle, wie sie beispielsweise im Hausmüll oder auch im Industriemüll
vorliegen können, einer weiteren Verwertung zuzuführen. Diese weitere Verwertung soll
jedoch nicht, wie an sich bekannt, in der Verbrennung der Kunststoffabfälle liegen,
sondern Kunststoffe stellen einen hochwertigen Ausgangsstoff für anschließende Synthesen
oder auch zur Herstellung von energiereichen Gasen dar, die nicht unmittelbar sofort,
sondern am Ort des Wärmebedarfes oxidiert werden können.
[0007] Voraussetzung für eine gezielte Umsetzung derartiger Kunststoffabfälle ist, daß diese
einerseits unter Druck vergast werden und daß dieses Druckvergasen kontinuierlich
durchgeführt werden kann. Bei einem diskontinuierlichen Verfahren müßte der Druckreaktor
jeweils diskontinuierlich beschickt werden, womit jeweils nach der Beschickung desselben,
sowohl ein Druck- als auch Temperaturaufbau wieder erforderlich wäre, so daß die pro
Zeiteinheit und pro Apparateeinheit umgesetzte Menge wesentlich geringer als bei einem
kontinuierlichen Verfahren sind.
[0008] Das erfindungsgemäße Verfahren zum kontinuierlichen Einbringen einer Mischung mit
zu vergasenden Feststoffen und zu vergasender Flüssigkeit, wobei die Mischung mit
einem Druck, der über dem eines Reaktors liegt, über ein Förderorgan, das zumindest
eine drehend angetriebene Schnecke aufweist, in den Reaktor gefördert wird, welcher
auf einen Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck gehalten wird, besteht im wesentlichen
darin, daß dem Förderorgan als Feststoff partikulierter, insbesondere thermoplastischer,
Kunststoff, z. B. Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyester
od. dgl., eine bei Fördertemperatur zwischen zwischen 50° bis 150° C, insbesondere
70° bis 130° C, höher viskose Flüssigkeit mit zumindest 300 mm²/s (cSt), insbesondere
500 mm²/s (cSt), in flüssiger Form bei Fördertemperatur und gegebenenfalls weitere
Zusatzstotfe, z. B. Altgummi od. dgl., zugegeben werden, und diese im Förderorgan
über die Schnecke durchmischt werden, und die Mischung in den Reaktor, in welchem
ein Druck, vorzugsweise von 15 bis 35 bar, insbesondere von 20 bis 30 bar, aufrecht
erhalten wird, gegebenenfalls über eine weitere Mischkammer, kontinuierlich eingebracht
wird. Dadurch, daß der Kunststoff vor der Zugabe zum Förderorgan partikuliert wird,
kann eine gleichmäßigere Benetzung der Kunststoffpartikelchen mit der Flüssigkeit
erfolgen, wobei gleichzeitig ein stetiger Durchsatz von neuen Kunststoffpartikelchen
durch das Förderorgan gewährleistet ist, da kein Umschlingen der Förderschnecke oder
ein anderer Formschluß des zu verarbeitenden Kunststoffes mit der Förderschnecke auftritt.
Durch die bei Fördertemperatur höher viskose Flüssigkeit kann die Abdichtung zwischen
der Zylinderinnenwandung und der Schnecke durch die Flüssigkeit vorgenommen werden,
so daß zu enge Toleranzen zwischen Schnecke und Innenwand vermieden werden können,
wobei gleichzeitig auch keine erhöhte Knetarbeit zwischen Schnecke und Zylinderwandung
erforderlich ist, die insbesondere bei Verunreinigungen, wie beispielsweise Sande
oder andere harte Stoffe, zu erhöhtem Abrieb führen. Als weitere Zuschlagsstoffe können
bevorzugt solche verwendet werden, die ebenfalls zum Vergasen geeignet sind.Beispiele
hiefür: zerkleinerte PKW-und LKW-Reifen, auch mit Stahlgewebe, Rinden, Klärschlämme
aus biologischen Abwässerreinigungsanlagen u. dgl. Trotz dieses inhomogenen Gemisches
kann aufgrund der höher viskosen Flüssigkeit im Förderorgan ein Druck, beginnend vom
Raumdruck auf 20 und über 30 bar aufgebaut werden, so daß eine kontinuierliche Förderung
der Mischung in einen Druckreaktor, in welchem mit einem derartigen Druck gearbeitet
wird, ermöglicht wird.
[0009] Wird die Mischung im Förderorgan auf eine Fördertemperatur bei teilkristallinem thermoplastischem
Kunststoff bzw. diesem als gewichtsmäßige Hauptkomponente bei Kunststoffgemischen,
wie z. B. Hochdruckpolyäthylen, Niederdruckpolyäthylen, Polypropylen etc. unterhalb
des Kristallitschmelzbereiches, insbesondere unterhalb von 100° C, und bei duroplastischem
bzw. nichtkristallinem thermoplastischem Kunststoff bzw. diesem als gewichtsmäßige
Hauptkomponente bei Kunststoffgemischen, wie z. B. Polystyrol, Hartpolyvinylchlorid
unterhalb der Erweichungstemperatur gemäß Vicat B DIN 53.460 gehalten, so kann dadurch
eine besonders niedrige Energieaufnahme bei dem Fördervorgang erreicht werden, wodurch
die Gesamtenergiebilanz des Vergasungsverfahrens besonders günstig gesteuert werden
kann.
[0010] Wird die Mischung im Förderorgan, insbesondere über eine gekühlte Schnecke und/oder
Hohlzylinder, gekühlt, so kann besonders günstig auf die inhomogene Zusammensetzung
der Abfallkunststoffmischung eingewirkt werden. So besteht beispielsweise die Möglichkeit,
daß Fraktionen mit unterschiedlichen Erweichungstemperaturen bzw. Kristallitschmelzbereichen
nacheinander in das Förderorgan gelangen, so daß beispielsweise vorerst bei höheren
Temperaturen eine geringere Energieaufnahme vorliegt, als in der nachfolgenden Fraktion,
wobei durch Kühlung der Schnecke und/oder des Zylinders aufgrund der hohen Wärmeleitzahlen
derselben mit besonders geringer Zeitverzögerung die Energieaufnahme verringert werden
kann, wobei weiters von Vorteil ist, daß jene Teile der Mischung, die eine Erhöhung
der Energieaufnahme bewirken, jeweils im unmittelbaren Kontakt mit der Schnecken-
und der Hohlzylinderoberfläche stehen, so daß hier durch Änderung der Kühlung eine
unmittelbare Steuerung ohne wesentliche zeitliche Verzögerung erreicht werden kann.
[0011] Eine weitere, gegebenenfalls zusätzliche Möglichkeit, zur Steuerung der Kühlung der
Mischung besteht darin, daß der Mischung im Förderorgan Flüssigkeit zugegeben wird.
Durch diese Zugabe der Flüssigkeit im Förderorgan wird ebenfalls die Schichte zwischen
dem teilchenförmigen Kunststoff und der Zylinderwandung bzw. Schneckenwandung gekühlt,
sodaß auch hier eine schnelle Steuerung, zumindest der Energieaufnahme, des Mischorganes
erreicht werden kann.
[0012] Eine besonders vorteilhafte Steuerung ergibt sich dann, wenn bei Überschreiten eines
vorgegebenen Wertes der Energieaufnahme im Förderorgan gekühlt wird. Die Energieaufnahme
im Förderorgan ist der Erwärmung der Mischung, insbesondere des Kunststoffes äquivalent,
so daß keine eigenen Temperaturfühler im Mischer vorgesehen werden müssen, sondern
die Energieaufnahme, beispielsweise durch Bestimmung der Temperaturdifferenz der Kühlflüssigkeit,
die in den Hohlzylinder ein- und austritt und der Geschwindigkeit derselben, bestimmt
werden kann.
[0013] Die Energieaufnahme im Förderorgan kann besonders einfach durch die Energieaufnahme
des elektrischen Antriebsmotors bestimmt werden, wobei in diesem Falle, da bereits
elektrische Eingangsgrößen vorliegen, eine Steuerung besonders betriebssicher und
einfach durchgeführt werden kann.
[0014] Wird in das Förderorgan eine Mischung mit partikuliertem Kunststoff und der Flüssigkeit
eingebracht, so kann die Förderstrecke des Förderorganes besonders gering gehalten
werden, wobei gleichzeitig die Volumskontraktion der Mischung im Förderorgan geringer
ist, so daß die Förderwirkung des Förderorganes besonders hoch gehalten werden kann.
[0015] Wird in das Förderorgan die Flüssigkeit eingebracht, so kann, wenn die gesamte Flüssigkeit
in das Förderorgan eingebracht wird, ein vorgeschalteter Arbeitsgang, u. zw. das Benetzen
der Mischung mit der Flüssigkeit und die dazugehörige Vorrichtung, eingespart werden,
und es liegt eine besonders einfache Steuerung des Verhältnisses zwischen partikuliertem
Kunststoff und Flüssigkeit vor.
[0016] Wird im Bereich des Austrages des Förderorganes und/oder darnach, jedoch vor dem
Reaktor, der Mischung Wasserdampf und/oder sauerstoffhältiges Gas unter Überdruck
gegenüber dem Reaktor zugegeben, so kann die Mischung beim Eintritt in den Reaktor
besonders vorteilhaft zerteilt werden, so daß eine höhere Umsatzgeschwindigkeit der
Mischung im Reaktor erzielt werden kann.
[0017] Wird als Feststoff eine Fraktion mit einem spezifischen Gewicht von 0,05 bis 0,3
t/m² aus Müll, insbesondere aus Haushaltsmüll, verwendet, so liegt zwar eine Mischung
von Kunststoffabfällen mit anderen Müllbestandteilen vor, jedoch wird dadurch eine
besonders geringe Anzahl an vorgeschalteten Arbeitsvorgängen erforderlich, wodurch
auch dann derartige Müllfraktionen eingesetzt werden können, wenn sie nicht so reich
an Kunststoffen mit verwertbaren bzw. energiereichen Rohstoffen verfügen, da der vorgeschaltete
Energieaufwand geringer ist.
[0018] Wird vor dem Einbringen in das Förderorgan der Kunststoff auf eine Korngröße < 30
mm, insbesondere < 10 mm, zerkleinert, so ist ein besonders geringer Anteil an Flüssigkeit
zur druckdichten Abdichtung erforderlich, wobei noch ein geringer Energieaufwand bei
der Zerkleinerung des Kunststoffes erforderlich ist.
[0019] Werden als Flussigkeit schwere Erdölrückstände mit einer Viskosität von 200 bis 500.000
mm²/s (cSt), insbesondere 5.000 bis 100.000 mm²/s (cSt), bei 100° C dem Feststoff
zugemischt, so tritt ein teilweises Erweichen bzw. Aufquellen des Kunststoffes an
seiner Oberfläche auf, wobei durch den Knetvorgang im Förderorgan feste Teilchen,
wie beispielsweise Sand od. dgl., in der Oberfläche aufgenommen werden, so daß diese
Teilchen in den Spalt zwischen Schnecke und Hohlzylinderwandung nicht gelangen, wodurch
der Abrieb und auch die Energieaufnahme des Förderorganes besonders gering gehalten
werden kann.
[0020] Werden die partikulierten Kunststoffe und die Flüssigkeit im Verhältnis 5 : 1 bis
1 : 5, insbesondere 3 : 1 bis 1 : 1, gemischt, so liegt eine optimale Beladung der
Kunststoffe mit der Flüssigkeit vor, bei welcher einerseits der Druckaufbau innerhalb
des Förderorganes gewährleistet ist und andererseits die Flüssigkeit als Abdichtungsorgan
zwischen Schnecke und Zylinderwandung besonders günstig wirken kann.
[0021] Wird der partikulierte Kunststoff vor dem Einbringen in das Förderorgan mit der Flüssigkeit
besprüht, so kann eine besonders starke Kontraktion des erforderlichen Volumens für
den Kunststoff erreicht werden, so daß entweder der Kunststoff bereits mit einem geringen
Volumensbedarf zwischengelagert werden kann oder auch das dem Förderer vorgeschaltete
Mischorgan kleinvolumig gehalten werden kann.
[0022] Wird die Schnecke bei Druckabfall im Förderorgan dichtend gegen die Austragsöffnung
gedrückt, so können Druckschwankungen im Förderorgan besonders vorteilhaft vom unter
Druck stehenden Reaktor ferngehalten werden.
[0023] Wird bei derartigen Druckschwankungen die Schnecke weiter in Drehbewegung gehalten,
so kann sich besonders schnell der erforderliche Arbeitsdruck im Förderorgan wieder
aufbauen.
[0024] Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung und der Beispiele näher erläutert.
[0025] In der Zeichnung ist ein Fließschema des Verfahrens zur kontinuierlichen Einbringung
einer Mischung in einen Druckreaktor dargestellt.
[0026] Die mit einer Temperatur von ca. 150 bis 250° C durch die Leitung 1 gepumpten schweren
Erdölrückstände werden in zwei Teilströme 2 und 3 aufgeteilt. Der Teilstrom 3 wird
über ein Abhitzesystem 4 auf niedrige Temperaturen gebracht, und der dadurch zähflüssig
gewordene Rückstand wird sodann über eine Dickstoffpumpe 5 (beispielsweise eine Mohnopumpe)
in den vorderen als Mischschnecke ausgebildeten Teil des Förderorganes 6 (ein Extruder)
zudosiert. Teilstrom 2 wird über den Wärmetauscher 7 in geringerem Ausmaß abgekühlt
und der erhaltene noch heiße und dadurch niederviskos eingestellte Strom 8 über ein
Düsensystem 9 auf die in den Aufgabeschacht über die Leitung 10 fallenden Kunststoffabfälle
aufgesprüht. Bei Einsatz zu hochviskoser Erdölrückstände kann die Viskosität auch
durch Zugabe von Fluxkomponenten über die Leitung 11 eingestellt werden. Zur Erzielung
eines störungsfreien Schneckeneinzuges ist eine Rühr- und Knetvorrichtung 12 mit Motor
M1 im Aufgabeschacht des Förderorganes (Extruders) 6 vorgesehen. Das Förderorgan ist
so ausgestaltet, daß sowohl eine Kühlung des Gehäuses und der über einen Motor M2
drehbaren Schnecke 13 möglich ist. Der vordere Schneckenteil ist als Wischschnecke
konzipiert. Werden die Kunststoffabfälle gemeinsam mit den Erdölrückständen in einen
Wirbelschichtvergaser eingebracht, so wird im Bereich 14 des Austrittes aus dem Mischorgan
die ausgestoßene Mischung mit einem Strahl des Vergasungsmittels aus Leitung 15, im
vorliegenden Fall Wasserdampf mit Luft gemischt, verteilt. Bei der Dosierung in einem
Festbettvergasungsreaktor wird der Einsatzstoff unzerteilt und über eine Formgebungsplatte,
gegebenenfalls mit nachfolgender mechanischer Zerteilung, in den Reaktor gedrückt.
[0027] Nicht dargestellt ist eine Meßeinrichtung zur Aufnahme der elektrischen Leistung
durch den Motor M1, welcher die Schnecke antreibt. Übersteigt die Energieaufnahme
des Motors einen vorgegebenen Wert, so wird der Kühlwasserstrom durch den Zylinder
des Forderorganes und gegebenenfalls durch die Schnecke erhöht, so daß die Kühlleistung
hinaufgesetzt wird. Gleichzeitig oder anstelle dieser Maßnahme kann auch der Mischung
im Extruder ein höherer Anteil an gekühlten Erdölrückständen über die Mohnopumpe 5
zugeführt werden.
Beispiel 1:
[0028] Eine durch händisches Aussortieren gewonnene Kunststoffmüllfraktion aus Hausmüll
mit folgender Zusammensetzung mit 0,24 t/m³:
Polyäthylen |
65 Gew.-% |
Polypropylen |
10 Gew.-% |
Polystyrol |
10 Gew.-% |
Polyvinylchlorid |
5 Gew.-% |
Polyester, Polyamide, Polyacrylate und Polyurethan |
5 Gew.-% |
Nichtkunststoffe, vorwiegend anorganischen Charakters, |
5 Gew.-% |
wurden auf eine Korngröße von < 10 mm zerkleinert. 100 Gewichtsteile dieser Mischung
wurden mit 25 Gewichtsteile eines Visbreaker Vakuumrückstandes (Erdölrückstandes)
eines Erdöls Arab. Heavy mit 170° C folgender Eigenschaften im Aufgabebehälter gemischt:
Dichte bei 15° C |
1,06 (g/cm³) |
Viskosität bei 100° C |
13.100 mm²/s (cSt). |
[0029] Der Erdölrückstand wies folgende Viskositäten auf:
Bei 80° C |
100.000 cSt |
90° C |
30.000 cSt |
100° C |
13.100 cSt |
150° C |
400 cSt |
180° C |
110 cSt |
200° C |
55 cSt |
220° C |
30 cSt |
240° C |
18 cSt. |
1 cSt = 1 mm²/s |
[0030] Die Förderschnecke im Förderorgan wurde mit 35 U/min von einem Getriebe mit drehzahlgeregelten
Elektromotor angetrieben.
[0031] Für Versuchszwecke wurde im Bereich des Austragsendes ein Thermoelement und ein Druckaufnehmer
zur Messung des Druckes im Endbereich des Förderorganes vorgesehen. Für Versuchszwecke
wurde die Umlaufgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit im Zylinder so weit verringert,
daß die Temperatur am Ende des Förderorganes von ca. 80° C auf ca. 135° C angestiegen
ist. Gleichzeitig mit dem Temperaturanstieg wurde die Energieaufnahme des Motors M2
auf das 3,4-fache erhöht. Durch überschreiten des Grenzwertes der Energieaufnahme
von dem 1,5-fachen vom Normalwert wurde die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit
auf das 2-fache erhöht und gleichzeitig wurde ein auf 70° C abgekühlte Mischung des
Erdölrückstandes mit 15 Gew.-% Altöl als Fluxkomponente zwischen Förderschnecke und
Zylinderhohlmantel eingebracht. Die Temperatur am Ende des Förderorganes ist innerhalb
von 15 Minuten auf 91° C gesunken, wodurch die Energieaufnahme des Motors auf den
Normalwert abgesunken ist. Der Druck betrug während des Fördervorganges 21 bar. Bei
Abfall des Druckes unter 20 bar wurde die Schnecke in Schneckenachsenlängsrichtung
zur Austragsöffnung verschoben, wodurch die Austragsöffnung verschlossen wurde. Innerhalb
des Förderorganes wurde durch Weiterdrehen der Schnecke der Druck wieder aufgebaut,
wonach die Schnecke bei Erreichen des erwünschten Betriebsdruckes wieder von der Austragsöffnung
weggefahren wird, worauf die normale Förderung aus dem Organ weiter erfolgt ist. Unmittelbar
am Austragsende wurde über eine Leitung unter Druck von 22 bar stehender Wasserdampf,
dem Luft beigemischt war, eingeleitet. Die Austragsöffnung des Förderorganes mündete
in einen den Reaktor simulierenden Hohlraum der unter 19 bar gestanden ist und auf
250° C gehalten wurde, in welchem das Extrudat durch Entspannung des Wasserdampfes,
dem auch Luft beigegeben war, fein zerstäubt wurde. Wie obigen Ausführungen zu entnehmen,
ist bei Erhitzung der Kunststoffmischung mit der Hauptkomponente Polyäthylen oberhalb
des Kristallitschmelzbereiches von 105 bis 135° C eine wesentlich erhöhte Energieaufnahme
des Förderorganes bedingt, die durch den erhöhten Reibungswiderstand zwischen Schnecke
und Zylinderhohlwandung verursacht wird. Dadurch gelangen auch die anorganischen Teilchen,
wie Sand od. dgl., in den Zwischenraum, wodurch neben der erhöhten Energieaufnahme
auch eine verstärkte Abnützung gegeben ist.
[0032] Bei verkleinerter Austragsöffnung konnte im Förderorgan ein Druck von 29 bar bei
störungslosem Betrieb aufgebaut werden.
Beispiel 2:
[0033] 3 Gewichtsteile des Kunststoffabfalles gemäß Beispiel 1 wurden auf eine Korngröße
< 15 mm zerkleinert und mit einem Gewichtsteil getrockneten Klärschlamm der folgenden
Zusammensetzung:
Dichte |
0,74 g/cm³ |
Wasser |
3,2 Gew.-% |
Körnung vermengt. |
< 3 mm |
[0034] Die erhaltene Feststoffmischung wurde im Aufgabeschacht der Fördereinrichtung im
Gewichtsverhältnis 4 : 1 mit einem Erdölrückstand B 200 der Firma ÖMV Aktiengesellschaft
von 120° C der folgenden Eigenschaften vermischt:
Dichte {25° C) |
1,0156 g/cm³ |
Viskosität bei 60° C |
62.800 mm²/s (cSt) |
Viskosität bei 130° C |
141 mm²/s (cSt.) |
[0035] Die Förderschnecke wurde mit 50 U/min wie im Beispiel 1 drehzahlgeregelt angetrieben.
Im vorderen Schneckenteil wurde eine gleiche Menge wie B 200 Massenanteil eines schweren
Erdölrückstandes von 150° C folgender Eigenschaften über eine Mohnopumpe zudosiert:
Dichte bei 15° C |
1,50 g/cm³ |
Viskosität 100° C |
400.000 cSt. |
[0036] Dieser Erdölrückstand wies folgendes Viskositäts/Temperatur-Verhalten auf:
Bei 150° C |
3.500 cSt |
180° C |
600 cSt |
200° C |
230 cSt |
220° C |
110 cSt |
240° C |
60 cSt. |
1 cSt = 1 mm²/s |
[0037] Die Temperatur in der Fördereinheit(schnecke) wurde durch Kühlung auf 90° C eingestellt,
der Druck betrug 25 bar.
[0038] Das Extrudat wurde nach mechanischer Zerkleinerung in einen den Vergasungsreaktor
simulierenden elektrisch beheizten Hohlraum von 23 bar Druck gefördert.
[0039] Mit dieser Anordnung, den gewählten Druck-, Temperatur-und Mengenverhältnissen konnte
über 100 Betriebsstunden ein störungsfreier Dosierbetrieb bei konstantem Schneckenausgangsdruck
aufrecht erhalten werden.
[0040] Zur Minimierung des Erdölrückstandes wurde zuerst der im vorderen Schneckenteil zudosierte
Rückstandsstrom um 75 % gedrosselt. Gleichzeitig wurde die im Aufgabetrichter zugeführte
Menge des leichteren Erdölrückstandes langsam zurückgenommen. Erst bei einem Verhältnis
des oben eingemischten leichten Rückstandes zu dem festen Einsatzstoff von 8 : 1 kam
es wiederholt zu Betriebsstörungen aufgrund von Druckschwankungen im Schneckenteil
und Ansprechen des druckabhängig gesteuerten Sicherheitsabschaltsystems. Nach Erhöhung
der Menge des in den vorderen Schneckenteil zudosierten schweren Erdölrückstandes
auf 75 % des Anfangswertes konnten wieder stabile Betriebsverhältnisse erreicht werden.
Beispiel 3:
[0041] Es wurde analog Beispiel 1 verfahren, anstelle des Kunststoffgemisches aus Hausmüll
jedoch verschmutzte Polypropylenabfälle gefördert. Die im Aufgabetrichter zudosierte
Rückstandsmenge betrug 35 Gew. %, bezogen auf die festen Kunststoffabfälle. Die Kühlmittelmenge
im Zylinder wurde so gering gehalten, daß die Temperatur am Ende des Förderorgans
112° C betrug, schließlich ganz weggeschaltet, so daß die Temperatur auf 147° C (Kristallitschmelzbereich
157° bis 167° C) anstieg. In beiden Fällen konnte die Mischung mit normaler Leistungsaufnahme
(< 4,8 kW bei Durchsatz von 100 kg/h) gefördert werden.
Beispiel 4:
[0042] Es wurde analog Beispiel 3 verfahren, anstelle der Polypropylenabfälle jedoch verschmutzte
Polystyrolabfälle (Erweichungstemperatur 80° bis 85° C gemäß Vicat B DIN 53.460) gefördert.
Zur störungsfreien Förderung gegen 22 bar wurde die Temperatur am Schneckenaustritt
auf maximal 65° C gehalten und 25 Gew.-% eines mit 10 Gew.-% Altöl (Motorenölmischung)
gefluxtem B 200 der Firma ÖMV AG in den Eingabetrichter aufgesprüht.
Beispiel 5:
[0043] Es wurde analog Beispiel 1 verfahren, dem Kunststoffgemisch aus Hausmüll jedoch 50
Gew.-% von auf < 10 mm zerkleinerten Altgummiabfällen (hauptsächlich aus Altreifen
bestehend) beigemengt. Bei 70° C Schneckenaustrittstemperatur und einer Erdölrückstandszudosierung
im Aufgabetrichter von 25 Gewichtsteilen, bezogen auf das Kunststoff/Gummigemisch,
konnte eine störungsfreie Förderung erreicht werden.
1. Verfahren zum kontinuierlichen Einbringen einer Mischung mit zu vergasenden Feststoffen
und zu vergasender Flüssigkeit, wobei die Mischung mit einem Druck, der über den eines
Reaktors liegt, über ein Förderorgan, das zumindest eine drehend angetriebene Schnecke
aufweist, in den Reaktor gefördert wird, welcher auf einen Überdruck gegenüber dem
Atmosphärendruck gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Förderorgan als Feststoff
partikulierter, insbesondere thermoplastischer, Kunststoff, z. B. Polyäthylen, Polypropylen,
Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyester od. dgl., und eine bei Fördertemperatur zwischen
50 bis 150°C, insbesondere 70 bis 130°C, höher viskose mit zumindest 300 cSt, insbesondere
zumindest 500 cSt, bei Fördertemperatur aufweisende Flüssigkeit in flüssiger Form
und gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe, z. B. Altgummi u. dgl., zugegeben werden,
und diese im Förderorgan über die Schnecke durchmischt werden, und die Mischung in
den Reaktor, in welchem ein Druck, vorzugsweise von 15 bis 35 bar, insbesondere 20
bis 30 bar, aufrecht erhalten wird, gegebenenfalls über eine weitere Mischkammer kontinuierlich
eingebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung auf Fördertemperatur
im Förderorgan bei teilkristallinem thermoplastischem Kunststoff bzw. diesem als gewichtsmäßige
Hauptkomponente bei Kunststoffgemischen, wie z. B. Hochdruckpolyäthylen, Niederdruckpolyäthulen,
Polypropylen etc. unterhalb des Kristallitschmelzbereiches, insbesondere unterhalb
von 100° C, bei duroplastischem bzw. nichtkristallinem thermoplastischem Kunststoff
bzw. diesem als gewichtsmäßige Hauptkomponente bei Kunststoffgemischen, wie z. B.
polystyrol, Hartpolyvinylchlorid, unterhalb der Erweichungstemperatur gemäß Vicat
B DIN 53.460 gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung im Förderorgan,
insbesondere über eine gekühlte Schnecke und/oder Hohlzylinder, gekühlt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung der Mischung
im Förderorgan Flüssigkeit zugegeben wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschreiten
eines vorgegebenen Wertes der Energieaufnahme im Förderorgan die Mischung gekühlt
wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieaufnahme des Gemisches
durch die Energieaufnahme des Antriebsmotors des Förderorganes ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in das Förderorgan
eine Mischung mit partikuliertem Kunststoff und der Flüssigkeit eingebracht wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit
der Mischung mit dem partikulierten Kunststoff, welche in das Förderorgan eingebracht
wird, eine niedrigere Viskosität aufweist, als die Flüssigkeit, die in das Förderorgan
direkt eingebracht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in das Förderorgan
die Flüssigkeit eingebracht wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich
des Austrages des Förderorganes und/oder darnach, jedoch vor dem Reaktor, der Mischung
Wasserdampf und/oder sauerstoffhältiges Gas unter Überdruck gegenüber dem Reaktor
zugegeben wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff
eine Fraktion mit einem spezifischen Gewicht 0,05 bis 0,3 t/m³ aus Müll, insbesondere
Hausmüll, verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff
vor dem Einbringen in das Förderorgan auf eine Korngröße kleiner 30 mm, insbesondere
kleiner 10 mm, zerkleinert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit
schwere Erdölrückstände mit einer Viskosität bei 100° C von 200 bis 500.000 cSt, insbesondere
5.000 bis 100.000 cSt, dem Feststoff zugemischt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der partikulierte
Kunststoff und Flüssigkeit im Verhältnis von 5 : 1 bis 1 : 5, insbesondere 3 : 1 bis
1 : 1, gemischt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der partikulierte
Kunststoff vor dem Einbringen in das Förderorgan mit der Flüssigkeit besprüht wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke
bei Druckabfall im Förderorgan dichtend gegen die Austragsöffnung gedrückt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke bei Druckabfall
weiter in Drehbewegung gehalten wird.
1. Method for continuous feeding of a mixture with solids to be gasified and liquid to
be gasified, in which the mixture is conveyed at a pressure lying above that of a
reactor by means of a conveyor exhibiting at least one screw driven in rotation into
the reactor which is kept at a positive pressure in relation to atmospheric pressure,
characterised in that the conveyor is fed with solids in the form of particulate,
in particular thermoplastic plastic, e.g. polyethylene, polypropylene, polystyrene,
polyvinylchloride, polyester or the like, and a liquid in liquid form exhibiting a
fairly high viscosity of at least 300 cSt, in particular at least 500 cSt, at the
conveying temperature of 50 to 150°C, in particular 70 to 130°C, and possibly further
additives, e.g. old rubber and the like, and these are mixed thoroughly in the conveyor
by means of the screw, and the mixture is fed continuously into the reactor in which
a pressure of preferably 15 to 35 bar, in particular 20 to 30 bar, is maintained,
possibly through a further mixing chamber.
2. Method according to claim 1, characterised in that the mixture is kept at conveying
temperature in the conveyor below the crystallite fusing range in the case of partially
crystalline thermoplastic plastic or where this constitutes the main component by
weight in plastic mixtures such as high-pressure polyethylene, low-pressure polyethylene,
polypropylene, etc, in particular below 100°C, and below the softening temperature
according to Vicat B DIN 53.460 in the case of duraplastic or non-crystalline thermoplastic
plastic or where this constitutes the main component by weight in plastic mixtures
such as for example polystyrene, hard polyvinylchloride.
3. Method according to claim 1 or 2, characterised in that the mixture in the conveyor
is cooled, in particular by means of a cooled screw and/or hollow cylinder.
4. Method according to claim 1, 2 or 3, characterised in that liquid is added to cool
the mixture in the conveyor.
5. Method according to one of claims 1 to 4, characterised in that the mixture is cooled
if the energy consumption in the conveyor drops below a predetermined value.
6. Method according to claim 5, characterised in that the energy consumption of the mixture
is determined by the energy consumption of the driving motor of the conveyor.
7. Method according to one of claims 1 to 6, characterised in that a mixture with particulate
plastic and the liquid is fed into the conveyor.
8. Method according to one of claims 1 to 7, characterised in that the liquid of the
mixture with the particulate plastic which is fed into the conveyor exhibits a lower
viscosity than the liquid which is fed directly into the conveyor.
9. Method according to one of claims 1 to 8, characterised in that the liquid is fed
into the conveyor.
10. Method according to one of claims 1 to 9, characterised in that water vapour and/or
gas containing oxygen at a positive pressure in relation to the reactor is added to
the mixture in the area of the outlet of the conveyor and/or thereafter, but before
the reactor.
11. Method according to one of claims 1 to 10, characterised in that the solid used is
a fraction comprising refuse, in particular domestic refuse, with a specific gravity
of 0.05 to 0.3 t/m³.
12. Method according to one of claims 1 to 11, characterised in that the plastic is comminuted
to a grain size of less than 30 mm, in particular less than 10 mm, before it is fed
into the conveyor.
13. Method according to one of claims 1 to 12, characterised in that liquid in the form
of heavy oil residues with a viscosity at 100°C of 200 to 500,000 cSt, in particular
5,000 to 100,000 cSt, is mixed with the solid.
14. Method according to one of claims 1 to 13, characterised in that the particulate plastic
and liquid are mixed in the ratio of 5:1 to 1:5, in particular 3:1 to 1:1.
15. Method according to one of claims 1 to 14, characterised in that the particulate plastic
is sprayed with the liquid before it is fed into the conveyor.
16. Method according to one of claims 1 to 15, characterised in that the screw is pressed
towards the outlet opening to form a seal in the event of a drop in pressure in the
conveyor.
17. Method according to claim 16, characterised in that the screw is kept rotating in
the event of a drop in pressure.
1. Procédé pour le chargement d'un mélange comportant des matières solides à transformer
en gaz et des liquides à transformer en gaz, le mélange étant amené sous une pression
supérieure à la pression d'un réacteur, au moyen d'un organe de chargement qui comprend
au moins une vis transporteuse sans fin entraînée en rotation, dans un réacteur qui
est maintenu à une pression supérieure à la pression atmosphérique, caractérisé par
le fait que l'on introduit dans l'organe de chargement comme matière solide en particulier
une matière plastique thermodurcissable en particules, par exemple du polyéthylène,
du polypropylène, du polystyrène, du polychlorure de vinyle, du polyester ou un matériau
analogue, et un liquide qui présente une viscosité relativement élevée d'au moins
300 cSt, en particulier d'au moins 500 cSt, et est liquide à la température de chargement
comprise entre 50 et 150 °C, en particulier entre 70 et 130 °C, et éventuellement
d'autres produits additionnels, par exemple vieux caoutchouc et analogue, on mélange
ceux-ci dans l'organe de chargement au moyen de la vis transporteuse et on introduit
le mélange en continu, éventuellement par l'intermédiaire d'une chambre de mélange
supplémentaire, dans le réacteur à l'intérieur duquel est maintenue une pression qui,
de préférence, est comprise entre 15 et 35 bars, en particulier entre 20 et 30 bars.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on maintient le mélange
à la température de chargement dans l'organe de chargement, dans le cas de matière
plastique thermodurcissable partiellement cristalline ou de composant de ce type prédominant
en poids, tel que par exemple du polyéthylène haute pression, du polyéthylène basse
pression, du polypropylène, etc, au dessous de la zone de fusion des cristallites,
en particulier au-dessous de 100 °C, dans le cas de duroplaste ou de matière plastique
thermodurcissable non cristalline ou de composant de ce type prédominant en poids,
tel que par exemple du polystyrène, du polychlorure de vinyle dur, au dessous de température
de ramollissement selon Vicat B, DIN 53460.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on refroidit
le mélange dans l'organe de chargement, au moyen d'une vis transporteuse refroidie
et/ou d'un cylindre creux.
4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que pour le refroidissement
du mélange, on introduit un liquide dans l'organe de chargement.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'au dessous
d'une valeur prédéterminée pour l'absorption d'énergie dans l'organe de chargement,
on refroidit le mélange.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'on détermine l'absorption
d'énergie du mélange à partir de l'absorption d'énergie du moteur d'entraînement de
l'organe de chargement.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'on introduit
dan l'organe de chargement un mélange comprenant un solide sous forme de particules
et le liquide.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le liquide
de mélange avec la matière plastique en particules qui est introduit dans l'organe
de chargement présente une viscosité plus faible que le liquide introduit directement
dans l'organe de chargement.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'on introduit
le liquide dans l'organe de chargement.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que dans la
région de la sortie de l'organe de chargement et/ou après celle-ci, mais avant le
réacteur, on ajoute au mélange de la vapeur d'eau et/ou un gaz contenant de l'oxygène
avec une pression supérieure à celle qui règne dans le réacteur.
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la matière
solide comprend une fraction de déchets, en particulier d'ordures ménagères, avec
un poids spécifique compris entre 0,05 et 0,3 t/m³.
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait qu'avant de
l'introduire dans l'organe de chargement, on broie la matière plastique pour obtenir
une dimension de grain inférieure à 30 mm, en particulier inférieure à 10 mm.
13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que l'on ajoute
comme liquide à la matière solide des résidus lourds de pétrole avec une viscosité
à 100 °C qui est comprise entre 200 et 500 000 cSt, en particulier entre 5 000 et
100 000 cSt.
14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait qu'on mélange
la matière plastique en particules et le liquide en un rapport compris entre 5:1 et
1:5, en particulier entre 3:1 et 1:1.
15. Procédé selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait qu'on pulvérise
le liquide sur la matière plastique en particules avant son introduction dans l'organe
de chargement.
16. Procédé selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait que la vis
transporteuse sans fin est pressée avec étanchéité contre l'ouverture de sortie.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé par le fait qu'on maintient la rotation
de la vis transporteuse même lorsque la pression chute.
