Vorrichtung zur Depolymerisation von Alt- und Abfallkunststoffen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Depolymerisation von Alt- und Abfall¬ kunststoffen sowie ein zugehöriges Verfahren.

In der EP 0 236 701 -A 1 ist bei einem Verfahren zur Wiederaufarbeitung Kohlenstoff enthaltender Abfälle eine thermische Vorbehandlung in Gegenwart oder Abwesen¬ heit von Wasserstoff von organischen Abfällen synthetischen Ursprungs als Vorstufe für eine nachfolgende hydrierende Behandlung beschrieben. Aus der Beschreibung als auch aus den Beispielen geht hervor, daß eine derartige Vorbehandlung in einem Rührreaktor durchgeführt werden kann.

In der EP 0 512 482 A2 ist eine thermische Behandlung solcher synthetischer orga¬ nischer Abfälle beschrieben, bei dem in Abwesenheit von Wasserstoff keine bzw. eine nur geringe Koksbildung auftritt.

Altkunststoffe, wie sie z. B. aufgrund der deutschen Verpackungsverordnung ver¬ wertet werden müssen, weisen einen Gehalt an Fremdstoffen von bis zu 10 Gew.-% auf. Diese Fremdstoffe liegen z. T. als feine Füllstoffe und Pigmente vor, die in dem verflüssigten Altkunststoff praktisch keine Sinkgeschwindigkeit aufweisen. Andere inerte Bestandteile sind beispielsweise anhaftende Teile aus Metall z. B. Deckel aus Aluminium oder dünne Aluminium-Schichten aus Verbundfolien.

In der vorgeschalteten Sortierung und Konfektionierung ist es nicht oder nur mit extrem hohem Aufwand möglich, diese Metallfolien auszusortieren bzw. me¬ chanisch/manuell zu entfernen. Die Konfektionierung der Altkunststoffe läßt derzeit Partikelgrößen von bis zu 10 mm zu. Im Extremfall sind daher auch Metallagglo- merate bis zu dieser Abmessung möglich. Die mit dem Altkunststoff eingetragenen Metallteile weisen aufgrund ihrer Dichte und Abmessungen eine merkliche bis hohe Sedimentationsgeschwindigkeit im verflüssigten Kunststoff auf. Sie können daher Pumpen und andere empfindliche Elemente erodieren, was zu deren Zerstörung führen kann.

Um Alt- und Abfallkunststoffe thermisch depolymerisieren zu können, muß eine hohe Energiemenge auf hohem Temperaturniveau (etwa 400 ^β C) eingetragen werden.

Kunststoffe sind gegen Überhitzung sehr empfindlich. Eine solche Überhitzung führt zu unkontrollierter Zersetzung mit unerwünschten Nebenreaktionen .

Aufgabe der Erfindung ist es, die geschilderten Nachteile des Stands der Technik, insbesondere hinsichtlich der Überhitzungs- und Erosionsproblematik, zu beheben.

Es wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Reaktorinhalt zum Schutz gegen Überhitzung über ein dem Reaktor angeschlossenes Kreislaufsystem zu fahren. Dieses Kreislaufsystem umfaßt in einer bevorzugten Ausführungsform einen Ofen/Wärmetauscher und eine leistungsstarke Pumpe. Der Vorteil dieses Ver¬ fahrens liegt darin, daß durch einen hohen Umlaufstrom über den externen Ofen/Wärmetauscher erreicht wird, daß einerseits die notwendige Temperaturüber¬ höhung des im Kreislaufsystem befindlichen Materials gering bleibt, andererseits günstige Übertragungsverhältnisse im Ofen/ Wärmetauscher moderate Wand- temperaturen ermöglichen. Dadurch werden lokale Überhitzungen und somit un¬ kontrollierte Zersetzung und Koksbildung weitestgehend vermieden. Das Aufheizen des Reaktorinhalts erfolgt so vergleichsweise sehr schonend.

Ein hoher Umlaufstrom läßt sich vorzugsweise mit leistungsstarken Kreiselpumpen erreichen. Diese weisen jedoch, ebenso wie andere empfindliche Elemente des Kreislaufsystems, den Nachteil auf, daß sie empfindlich gegen Erosion sind.

Dem kann erfindungsgemäß dadurch entgegengewirkt werden, daß der in das Kreislaufsystem abgezogene Reaktorinhalt vor seinem Eintritt in die Abzugsleitung eine in den Reaktor integrierte Steigstrecke durchläuft, wo größere Feststoffpartikel mit entsprechend hoher Sinkgeschwindigkeit abgeschieden werden.

Die Aufgabe der Erfindung wurde demzufolge gelöst durch eine Vorrichtung zur De¬ polymerisation von Alt- und Abfallkunststoffen umfassend einen geschlossenen Re- aktor (1 ) mit

a) Zugabevorrichtung (18) für die Alt- und Abfallkunststoffe, vorzugsweise im Kopfbereich des Reaktors,

b) Entnahmevorrichtung (7) für das Depolymerisat, vorzugsweise im Boden¬ bereich des Reaktors,

c) Vorrichtung (4) zum Abführen der entstehenden Gase und der konden sierbaren Produkte im Kopfbereich des Reaktors,

dadurch gekennzeichnet, daß dem Reaktor ein Kreislaufsystem zum schonende Aufheizen des Reaktorinhalts angeschlossen ist, welcher vor dem Eintritt in die Ab zugsleitung (16) eine in den Reaktor integrierte Steigstrecke (2) zur Abtrennun gröberer Festkörperpartikel mit entsprechend hoher Sinkgeschwindigkeit durchläuft.

Der Reaktor ist also so gestaltet, daß die Abzugsvorrichtung für den Umlau (Kreislaufsystem) am Ende einer Steigstrecke für den im wesentlichen flüssigen Re aktorinhalt liegt. Durch geeignete Festlegung der Steiggeschwindigkeit, im wesent lichen bestimmt durch die Dimensionierung der Steigstrecke und des Umlaufstroms können Partikel mit höherer Sinkgeschwindigkeit, die für die Erosion ursächlich sind aus dem Umlauf gehalten werden. In einer besonderen Ausführungsform ist di Steigstrecke innerhalb des Reaktors in Form eines Rohres ausgebildet, welches i wesentlichen senkrecht im Reaktor angebracht ist (vgl. Figur 1). In einer andere bevorzugten Ausführungsform kann anstelle eines Rohres die Steigstrecke auc dadurch ausgebildet sein, daß eine Trennwand den Reaktor in Segmente unterteil (vgl. Figur 2). Das Rohr bzw. die Trennwand schließen nicht mit dem Reaktordecke ab, ragen aber über die Füllhöhe hinaus. Vom Reaktorboden sind Rohr bzw. Trenn wand soweit entfernt, daß der Reaktorinhalt ungehindert und ohne größere Turbu lenzen in die Steigstrecke einströmen kann.

Der Abzug der Feststoffe erfolgt am Boden des Reaktors zusammen mit der Meng an Depolymerisat, die zur weiteren Verarbeitung geführt werden soll. Damit die se dimentierten Inertstoffe möglichst vollständig aus dem Reaktor entfernt werden, is die Entnahmevorrichtung für das Depolymerisat vorzugsweise im unteren Bereich insbesondere am Boden des Reaktors, angebracht. Um die möglichst vollständig Entfernung der Inertstoffe weiter zu unterstützen, ist der Reaktor vorzugsweise i Bodenbereich verjüngt und in einer vorteilhaften Ausführungsform als ein auf seine Spitze stehender Kegelmantel ausgebildet.

Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Depolymerisation von Alt- un Abfallkunststoffen gekennzeichnet durch deren Behandlung bei erhöhter Temperatu in einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14. Vorzugsweise wird dabe das Verfahren aus der DE 43 11 034.7 zugrunde gelegt.

Nach diesem Verfahren erfolgt eine Aufteilung der Reaktionsprodukte in drei Haupt¬ produktströme:

1. Ein Depolymerisat, üblicherweise in einer Menge zwischen etwa 25 und 85 Gew.-%, bezogen auf die eingesetzte Kunststoffmischung, das je nach Zu¬ sammensetzung und den jeweiligen Erfordernissen in Produktteilströme aufge¬ teilt werden kann, die z. B. einer Sumpfphasenhydrierung, einer Druckver¬ gasung und/oder ggf. einer Schwelung (Pyrolyse) zugeführt werden können. Es handelt sich dabei im wesentlichen um > 480 °C siedende schwere Kohlen- Wasserstoffe, die alle mit den Alt- und Abfallkunststoffen in den Prozeß einge¬ tragenen Inertstoffe, wie Aluminium-Folien, Pigmente, Füllstoffe, Glasfasern, enthalten.

2. Ein Kondensat in einer Menge von bis zu 50 Gew.-% und mehr, bezogen auf die eingesetzte Kunststoffmischung, das in einem Bereich zwischen 25 °C und

520 °C siedet und ca. 1.000 ppm organisch gebundenes Chlor enthalten kann. Dieses Kondensat läßt sich z B. durch Hydrotreating an fest angeordneten handelsüblichen Co-Mo- oder Ni-Mo-Katalysatoren in ein hochwertiges syn¬ thetisches Rohöl (Syncrude) umwandeln oder auch direkt in Chlor tolerierende chemisch-technische Verfahren als kohlenwasserstoffhaltige Basissubstanz einbringen.

3. Ein Gas in Mengen von bis zu 20 Gew.-% bezogen auf die eingesetzte Kunst¬ stoff-Mischung, daß üblicherweise neben Methan, Ethan, Propan und Butan auch gasförmigen Chlorwasserstoff sowie leichtflüchtige, chlorhaltige Kohlen¬ wasserstoff-Verbindungen enthält. Der Chlorwasserstoff läßt sich z. B. mit Wasser aus dem Gasstrom zur Gewinnung einer 30prozentigen wäßrigen Salzsäure herauswaschen. Das Restgas kann hydrierend in der Sumpfphase oder in einem Hydrotreater vom organisch gebundenen Chlor befreit und z. B. der Raffineriegas-Verarbeitung zugeführt werden.

Der Vorteil dieses Verfahrens besteht im wesentlichen darin, daß die anorganischen Nebenbestandteile der Alt- bzw. Abfallkunststoffe in der Sumpfphase aufkonzentriert und ggfs. ausgeschleust werden, während das diese Inhaltsstoffe nicht enthaltende Kondensat durch weniger aufwendige Verfahren weiter verarbeitet werden kann. Insbesondere über die optimale Einstellung der Prozeßparameter Temperatur und Verweilzeit kann erreicht werden, daß einerseits ein relativ hoher Anteil von Kon-

densat entsteht und andererseits das viskose Depolymerisat unter den Verfahrens¬ bedingungen pumpbar bleibt.

Die Erfindung betrifft desweiteren ein Verfahren, das mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt wird. Es handelt sich hierbei um ein Verfahren zur Ver¬ arbeitung von Alt- oder Abfallkunststoffen zwecks Gewinnung von Chemierohstoffen und flüssigen Kraftstoffkomponenten durch Depolymerisieren der Einsatzstoffe zu einer pumpbaren sowie einer flüchtigen Phase, Auftrennen der flüchtigen Phase in einer Gasphase und ein Kondensat bzw. kondensierbare Depolymerisations- produkte, die raffinierüblichen Standardprozeduren unterworfen werden können, wobei die nach Abtrennen der flüchtigen Phase verbleibende pumpbare Phase z. B. einer Sumpfphasenhydrierung, Vergasung, Schwelung oder einer Kombination dieser Verfahrensschritte unterworfen wird.

Ein für das erfindungsgemäße Verfahren günstiger Temperaturbereich für die Depo¬ lymerisation beträgt 150 bis 470 °C. Besonders geeignet ist ein Bereich von 250 bis 450 °C. Die Verweilzeit kann 0,1 bis 10 h betragen. Als besonders günstig hat sich ein Bereich von 0,5 bis 5 h erwiesen. Der Druck ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine weniger kritische Größe. So kann es durchaus bevorzugt sein, daß Verfahren bei Unterdruck durchzuführen, z. B. wenn flüchtige Bestandteile aus ver¬ fahrensbedingten Gründen abgezogen werden müssen. Aber auch relativ hohe Drucke sind praktikabel, erfordern jedoch einen höheren apparativen Aufwand. Im allgemeinen dürfte der Druck im Bereich von 0,1 bis 50 bar, insbesondere 0,5 bis 5 bar liegen. Das Verfahren läßt sich vorzugsweise gut bei Normaldruck oder leicht darüber (bis etwa 2 bar) ausführen, was den apparativen Aufwand deutlich reduziert. Um das Depolymerisat möglichst vollständig zu entgasen und um den Kondensatan¬ teil noch zu erhöhen, wird das Verfahren vorteilhafterweise bei leichtem Unterdruck bis etwa 0,2 bar durchgeführt.

Das Depolymerisieren kann vorzugsweise unter Zusatz eines Katalysators, bei¬ spielsweise einer Lewis-Säure wie Aluminiumchlorid, einer radikalbildenden Sub¬ stanz, z. B. einer Peroxidverbindung, oder einer Metallverbindung, beispielsweise eines mit einer Schwermetallsalzlösung imprägnierten Zeoliths, erfolgen.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens bestehen in der Depolymeri¬ sation unter Inertgas, d. h. Gas, das sich gegenüber den Einsatzstoffen und De- polymerisationsprodukten inert verhält, z. B. N2, CO2, CO oder Kohlenwasserstoffe.

Das Verfahren kann auch unter Einleitung von Strippgasen und Strippdämpfen, wie Stickstoff, Wasserdampf oder Kohlenwasserstoffgasen durchgeführt werden. Grund sätzlich kann als Vorteil des Verfahens angesehen werden, daß in diesem Ver fahrensschritt kein Wasserstoff zugesetzt werden muß und daß nicht das gesamte Reaktionsprodukt der aufwendigen Sumpfphasenhydrierung unterzogen wird.

Als flüssige Hilfsphase, bzw. Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch eignen sich beispielsweise gebrauchte organische Lösungsmittel, also Lösungsmittelabfälle, Produktionsfehlchargen organischer Flüssigkeiten, Altöle oder Fraktionen aus der Erdölraffination, beispielsweise Vakuumrückstand. Ein besonderer Vorteil des Ver¬ fahrens liegt darin, daß den eingesetzten Alt- oder Abfall kunststoff keine flüssige Hilfsphase zugesetzt werden muß. Auf die Zugabe von Lösungsmitteln oder soge¬ nannten Anreib- und Anmaischölen kann verzichtet werden. Dies gilt gleichermaßen für Fremdöle als auch für rezirkulierte Eigenöle des Prozesses.

Die Depolymerisation kann in einem üblichen Reaktor, z. B. einem Rührkessel¬ reaktor durchgeführt werden, welcher zusätzlich eine Steigstrecke aufweist und dem ein externer Umlauf zum Aufheizen des Reaktorinhalts angeschlossen ist. Der Reaktor ist auf die entsprechenden Prozeßparameter, wie Druck und Temperatur, ausgelegt und muß auch gegen die eventuell entstehenden sauren Bestandteile wie Chlorwasserstoff resistent sein.

Das Depolymerisieren erfolgt vorzugsweise unter turbulenten Strömungsbe¬ dingungen, z. B. mittels mechanischer Rührer, aber auch durch Umpumpen des Reaktorinhalts. Dies gilt jedoch nur für den Reaktorteil, der nicht als Steigstrecke ausgebildet ist.

Im Vergleich zu den nachfolgenden Aufarbeitungsschritten, wie Hydrotreating, Schwelung, Hydrierung oder Vergasung, ist der apparative Aufwand für die Depoly- merisation vergleichsweise gering. Dies gilt insbesondere, wenn das Verfahren in Nähe des Normaldrucks, also im Bereich zwischen 0,2 und 2 bar, ausgeführt wird. Im Gegensatz zur hydrierenden Depolymerisation ist der apparative Aufwand ebenfalls deutlich geringer. Dieser wird dadurch noch weiter reduziert, daß auf die Zugabe von Lösungsmitteln, Fremdölen oder rezirkulierten Eigenölen als Anreib- oder Anmaischöle gänzlich verzichtet werden kann. Trotz dieser vergleichsweisen einfachen apparativen Ausstattung des Depolymerisationsreaktors können die nachfolgenden Verfahrensschritte bei optimaler Prozeßführung der Vorbehandlung

um bis zu 50 % und mehr entlastet werden. Gleichzeitig entsteht bei der Depoly¬ merisation gewollt ein hoher Anteil kondensierbarer Kohlenwasserstoffe, der durch bekannte und vergleichsweise wenig aufwendige Verfahren zu wertvollen Produkten aufgearbeitet werden kann. Außerdem ist das in der Vorbehandlung entstehende Depolymerisat nach Abtrennung von Gas und Kondensat einfach zu handhaben, da es pumpbar bleibt und in dieser Form ein gutes Einsatzmaterial für die nachfolgenden Verfahrensstufen darstellt.

Die in dem vorliegenden Verfahren einzusetzenden Kunststoffe sind z. B. Mischfrak- tionen aus Abfallsammlungen, u. a. durch die Duale System Deutschland GmbH (DSD). In diesen Mischfraktionen sind z. B. Polyethylen, Polypropylen, Polyvinyl¬ chlorid, Polystyrol, Polymer-Blends wie ABS sowie Polykondensate z. B. Polyethylenterephthalat (PET) enthalten. Einsetzbar sind auch Kunststoff¬ produktionsabfälle, gewerbliche Verpackungsabfälle aus Kunststoff, Rest-, Misch- oder Reinfraktionen aus der kunststoffverarbeitenden Industrie, wobei für die Eignung, in dem vorliegenden Verfahren einsetzbar zu sein, die chemische Zu¬ sammensetzung dieser Kunststoffabfälle nicht kritisch ist. Geeignete Einsatzpro¬ dukte sind auch Elastomere, technische Gummiartikel oder Altreifen in geeignet vor¬ zerkleinerter Form.

Die eingesetzten Alt- oder Abfallkunststoffe stammen beispielsweise aus Formteilen, Laminaten, Verbundwerkstoffen, Folien oder synthetischen Fasern. Beispiele für halogenhaltige Kunststoffe sind chloriertes Polyethylen (PEC), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylidenchlorid (PVDC), Chloropren-Kautschuk, um nur einige wichtige Vertreter zu nennen. Aber auch insbesondere schwefelhaltige Kunststoffe, bei¬ spielsweise Polysulfone oder mit Schwefelbrücken vernetzte Kautschuke wie in Alt- reifen fallen in großen Mengen an und sind bei Vorhandensein der entsprechenden Ausrüstungen für die Vorzerkleinerung und Vorsortierung in Kunststoff- und Metall¬ bestandteile einer Depolymerisation und weiteren Aufarbeitung zur Gewinnung von Chemierohstoffen oder auch Kraftstoffkomponenten zugänglich. Der bei diesen Vor¬ behandlungsstufen oder chemischen Umwandlungsverfahren im Verfahren an¬ fallende Chlorwasserstoff geht überwiegend in das Abgas über, das abgetrennt und einer weiteren Verwertung zugeführt wird.

Unter den in dem vorliegenden Verfahren einzusetzenden Alt- oder Abfallkunststof¬ fen sind synthetische Kunststoffe, Elastomere, daneben aber auch abgewandelte Naturstoffe einsetzbar. Hierunter fallen neben den bereits erwähnten Polymerisaten,

insbesondere Thermoplasten, auch Duroplaste und Polyaddukte. Die hieraus gefer¬ tigten Erzeugnisse umfassen Halbzeuge, Einzelteile, Bauelemente, Verpackungen, Lager- und Transportbehälter sowie Konsumwaren. Unter die Halbzeuge fallen auch Tafeln und Platten (Leiterplatten) sowie Schichtpreßstoffplatten, die teilweise noch Metallbeschichtungen enthalten können und die, wie die übrigen einzusetzenden Produkte nach Vorzerkleinerung auf Teilchen- bzw. Stückgrößen von 0,5 bis 50 mm ggf. von Metall-, Glas- oder Keramikbestandteilen mittels geeigneter Klassierverfah¬ ren abgetrennt werden können.

Die genannten Alt- und Abfallkunststoffe fallen z. B. durch Sammlungen des DSD in Gemischen oder Gemengen unterschiedlicher Zusammensetzung an und können bis zu 10 Gew.-%, ggf. bis zu 20 Gew.-% anorganische Nebenbestandteile enthalten, wie Pigmente, Glasfasern, Füllstoffe wie Titan- oder Zinkoxid, Flammschutzmittel, pigmententhaltende Druckfarben, Ruß und auch Metalle z. B. metallisches Aluminium. Üblicherweise werden diese Kunststoffgemische in zerkleinerter Form eingesetzt.

Figur 1 zeigt eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In Reaktor (1 ) wird aus Vorratsbehälter (13) Alt- und Abfallkunststoff über Zugabevor- richtung (18) mittels einer gasdicht abschließenden Dosiervorrichtung (14) z. B. auf pneumatischem Wege eingebracht. Als eine solche Dosiervorrichtung ist beispiels¬ weise eine Zellenradschleuse gut geeignet. Das Depolymerisat samt der ent¬ haltenen Inertstoffe kann über Vorrichtung (7) am Boden des Reaktors entnommen werden. Die Zugabe des Kunststoffs sowie die Entnahme des Depolymerisats erfolgt vorteilhafterweise kontinuierlich und ist so gestaltet, daß in etwa eine bestimmte Füllhöhe (3) des Reaktorinhalts beibehalten wird. Über Vorrichtung (4) werden ent¬ stehende Gase und kondensierbare Produkte aus dem Kopfbereich des Reaktors abgezogen. Über Abzugsleitung (16) zum Kreislaufsystem wird der Reaktorinhalt über Pumpe (5) zum schonenden Aufheizen in Ofen / Wärmetauscher (6) geführt, um über Zufluß (17) in Reaktor (1 ) rezirkuliert zu werden. In Reaktor (1 ) ist Rohr (20) senkrecht angeordnet, welches eine Steigstrecke (2) für den Reaktorumlaufstrom bildet.

Der dem Reaktor entnommene Depolymerisatstrom ist um einen Faktor 10 bis 40 kleiner als der Umlaufstrom. Dieser Depolymerisatstrom wird über Naßmühle (9) ge¬ fahren, um die darin enthaltenen inerten Bestandteile auf eine für die weitere Ver¬ arbeitung zulässige Größe zu bringen. Der Depolymerisatstrom kann aber auch über

eine weitere Trenneinrichtung (8) geführt werden, um von den inerten Bestandteilen weitgehend befreit zu werden. Geeignete Trenneinrichtungen sind beispielsweise Hydrozyklone oder Dekanter. Diese inerten Bestandteile (11) können dann separat entnommen und beispielsweise einer Wiederverwertung zugeführt werden. Optional kann auch ein Teil des über die Naßmühle bzw. über die Trenneinrichtung ge¬ fahrenen Depolymerisatstroms über eine Pumpe (10) wieder in den Reaktor zurück¬ geführt werden. Der übrige Teil wird der Weiterverarbeitung z. B. Sumpfphasen¬ hydrierung, Schwelung oder Vergasung zugeführt (12). Ein Teil des Depolymerisats kann über eine Leitung (15) direkt dem Kreislaufsystems entnommen und der Weiterverarbeitung zugeführt werden.

Figur 2 zeigt einen ähnlich gebauten Reaktor wie in Figur 1 mit dem Unterschied, daß die Steigstrecke nicht durch ein Rohr ausgebildet ist, sondern durch einen Re¬ aktorsegment, welches durch eine Trennwand (19) vom übrigen Reaktorinhalt se- pariert ist.

Bei dem Einsatz von Alt- und Abfallkunststoffen aus Haushaltssammlungen be¬ stehen die über die Trenneinrichtung (8) ausgeschleusten inerten Bestandteile (11 ) überwiegend aus Aluminium, welches auf diesem Wege einer stofflichen Wieder- Verwertung zugeführt werden kann. Diese Ausschleusung und Wiederverwertung von Aluminium eröffnet zusätzlich die Möglichkeit, auch Verbundverpackungen voll¬ ständig stofflich zu verwerten. Diese Verwertung kann gemeinsam mit Kunststoff¬ verpackungen erfolgen. Dies bietet den Vorteil, daß eine Trennung dieser Ver¬ packungsmaterialien unterbleiben kann. Verbundverpackungen bestehen üblicher- weise aus Papier oder Pappe verbunden mit einer Kunststoff- und/oder Aluminium¬ folie. Im Reaktor wird der Kunststoffanteil verflüssigt, das Papier bzw. die Pappe in Primärfasern zerlegt, die wegen ihrer geringen Sedimentationsneigung der Flüssig¬ keit folgen, und das Aluminium kann weitgehend getrennt gewonnen werden. Kunststoff und Papier werden nach der erfolgten Depolymerisation einer rohstoff- liehen Verwertung zugeführt.

Figur 3 zeigt eine Depolymerisationsanlage mit zwei Behältern, die auf unter¬ schiedlichem Temperaturniveau betrieben werden können, vorzugsweise mit einem Temperaturanstieg vom ersten zum zweiten Behälter. Der erste Depolymerisations- behälter (28) ist vorzugsweise mit einem Rührer (33) ausgestattet, um die über Schleuse (31) zugeführten Alt- und Abfallkunststoffe schnell in das vorliegende heiße Depolymerisat einmischen zu können. Der nachgeschaltete zweite Depoly-

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merisationsbehälter (1 ) entspricht dem der Figur 2. Der Kreislauf zum schonenden Aufheizen, im wesentlichen bestehend aus Pumpe (5) und Ofen/Wärmetauscher (6) ist daher feststoffarm. Das Depolymerisat einschließlich der festen Bestandteile wird am Boden des Reaktors abgezogen. Das Mengenverhältnis Feststoff/Flüssigkeit an der Entnahmevorrichtung (7) des Behälters (1) kann zwischen 1 :1 und 1 :1000 liegen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Entnahmevorrichtung (7) eine im wesent¬ lichen senkrechte Fallstrecke (21 ) mit einer hierzu im wesentlichen rechtwinklig an- gebrachten Abzweigung (22) unmittelbar nachgeschaltet.

Fallstrecke (21 ) und Abzweigung (22) sind in einer bevorzugten Ausführungsform als ein T-förmiges Rohr ausgebildet.

Die Abzweigung kann zusätzlich mit mechanischen Abscheidehilfen (23) ausge¬ stattet sein.

Über Abzweigung (22) kann ein Strom von organischen, unter den vorliegenden Be¬ dingungen im wesentlichen flüssigen Bestandteilen des Depolymerisats abgeleitet werden. Über Pumpe (27) gelangt das Depolymerisat zur Weiterverarbeitung oder kann auch zumindest teilweise über Leitung (32) in Reaktor (1) zurückgeführt werden.

Die abgeleitete Menge kann bis zu dem Tausendfachen der ausgeschleusten Fest- stoffmenge betragen. Im Extremfall und ggfs. vorübergehend kann auch nichts über Abzweigung (22) abgeleitet werden. Durch Festlegung der über Abzweigung (22) abgezogenen Depolymerisatmenge können geeignete Strömungsverhältnisse für den sicheren Austrag der Feststoffe gewährleistet werden. Gleichzeitig sollte der abgeleitete Strom so bemessen sein, daß Festkörperpartikel möglichst nicht in nennenswertem Umfang mitgerissen werden. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis von ausgeschleuster Feststoffmenge zur abgeleiteten Menge 1 : 50 und 1 : 200.

Fallstrecke (21 ) bzw. das Fallrohr ist in einer besonderen Ausführungsform am unteren Ende mit einer Schleuse (24) versehen. Oberhalb dieser Schleuse ist eine Zugabevorrichtung (25) für Spülöl angebracht.

Figur 5 zeigt eine verfahrenstechnische Alternative, bei der der Fallstrecke (21) eine Trennvorrichtung (26) direkt nachgeschaltet ist. An dieser ist vorzugsweise eine Zu¬ gabevorrichtung (25) für Spülöl angebracht.

Über Zugabevorrichtung (25) wird Spülöl mit höherer Dichte als der des Depoly- merisats in einer Menge zugegeben, die eine geringe aufwärtsgerichtete Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit innerhalb der Fallstrecke zwischen Zu¬ gabevorrichtung (25) und Abzweigung (22) hervorruft. So wird erreicht, daß Fall¬ strecke (21) bzw. das Fallrohr unterhalb der Abzweigung (22) immer mit relativ frischem Spülöl gefüllt ist. In diesem Teil von Fallstrecke (21) liegt eine sogenannte stabile Schichtung mit Spülöl vor. Wird über Abzweigung (22) nichts abgeleitet, steigt das Spülöl in Fallstrecke (21) und gelangt letztlich in Reaktor (1).

Während vorzugsweise die Hauptmenge der organischen Bestandteile des Depoly- merisats durch Abzweigung (22) abgeleitet wird, passieren die im Depolymerisat enthaltenen, überwiegend anorganischen Festkörperpartikel, die eine ausreichende Sinkgeschwindigkeit aufweisen, den mit Spülöl gefüllten Teil von Fallstrecke (21). Hierzu werden die den Festkörperpartikeln noch anhaftenden organischen Depoly- merisatbestandteile abgewaschen bzw. im Spülöl gelöst.

Die Differenz der Dichte zwischen Depolymerisat und Spülöl sollte mindestens 0,1 g/ml, vorzugsweise 0,3 bis 0,4 g/ml betragen. Das Depolymerisat weist bei einer Temperatur von 400°C eine Dichte von größenordnungsmäßig 0,5 g/ml auf. Als ge¬ eignetes Spülöl kann z. B. ein auf ca. 100 ^β C erhitztes Vakuumgasöl mit einer Dichte von ca. 0,8 g/ml eingesetzt werden.

Die Länge des mit Spülöl gefüllten Teils der Fallstrecke (21) wird so bemessen, daß die Festkörperpartikel am unteren Ende der Fallstrecke (21) zumindest weitgehend von anhaftenden organischen Depolymerisatbestandteilen frei sind. Sie ist auch ab- hängig von Art, Zusammensetzung, Temperatur sowie der durchgesetzten Mengen des Depolymerisats und des eingesetzten Spülöls. Der Fachmann kann durch relativ einfache Versuche die optimale Länge des mit Spülöl gefüllten Teils der Fallstrecke (21 ) bestimmen.

Wie in Figur 3 dargestellt, werden die Festkörperpartikel mit einem Teil des Spülöls über Schleuse (24) ausgetragen. Schleuse (24) dient zur druckmäßigen Trennung des vorhergehenden und des nachfolgenden Anlagenteils. Bevorzugt wird eine

Zellenradschleuse eingesetzt. Aber auch andere Schleusenarten, wie z. B. Takt¬ schleusen sind für diesen Zweck geeignet. Die ausgetragene Mischung weist einen Festkörpergehalt von etwa 40 bis 60 Gew.-% auf.

Zweckmäßig folgt Schleuse (24) eine weitere Trennvorrichtung (26) zur Trennung von Spülöl und Festkörperpartikeln.

Vorzugsweise wird als Trennvorrichtung (26) ein Kratzförderer oder eine Förder¬ schnecke eingesetzt. Diese sind in Förderrichtung schräg nach oben gerichtet. Be- vorzugt ist ein Winkel zur Horizontalen von 30 bis 60° insbesondere etwa 45°.

Figur 5 zeigt eine andere Verfahrensvariante. Hier durchlaufen die Festkörper¬ partikel nach Passieren der Fallstrecke (21) sofort die Trennvorrichtung (26). Über ein Gaspolster, z. B. aus Stickstoff, und die Zugabe von Spülöl wird in der Trenn- Vorrichtung (26) ein gewünschtes Flüssigkeitsniveau (34) eingestellt. Die von Spülöl weitgehend befreiten Festkörperpartikel werden anschließend über Schleuse (24), z. B. eine Zellenradschleuse oder Taktschleuse, ausgetragen.

In Figur 3 ist schematisch eine Entwässerungschnecke (26) dargestellt, die als ge- eignete Trennvorrichtung fungieren kann. Über Leitung (30) kann auch ein Spülöl mit einer geringeren Dichte, z. B. ein Mitteldestillatöl aufgegeben werden. Hierdurch wird das schwerere Spülöl von den Festkörperpartikeln abgewaschen. Das niedrig¬ viskosere leichte Spülöl läßt sich einfacher und ohne größere Schwierigkeiten zu¬ mindest weitgehend von den Festkörperpartikeln abtrennen. Das gebrauchte Spülöl kann über Leitung (29) abgeführt, oder zumindest teilweise in das über Abzweigung (22) abgeleitete Depolymerisat eingebracht werden. Die Trennvorrichtung (26) ar¬ beitet hier vorzugsweise unter atmosphärischen Bedingungen. Die so abgetrennten Festkörperpartikel werden über Leitung (11) ausgetragen und können einer Wiederverwertung zugeführt werden.

Werden als Alt- und Abfallkunststoffe solche aus Haushaltssammlungen eingesetzt, besteht der über Leitung (11) ausgetragene Feststoff überwiegend aus metallischem Aluminium, das einer anschließenden stofflichen Verwertung dieses Materials zuge¬ führt werden kann.

Figur 4 zeigt als Ausschnittsvergrößerung der Figur 3 die T-förmige Anordnung von Fallstrecke (21) und Abzweigung (22). Ebenfalls dargestellt sind mechanische Ab-

scheidehilfen (23) und die schematisch mit Pfeilen eingezeichneten Strömungs¬ verhältnisse.

Beispiel

Stoffwerte:

Wärmebedarf für Depolymerisation von Altkunststoffen: 350 kWh/t

Depolymerisations-Temperatur: 400 °C zulässige Temperaturüberhöhung: 25 °C

Auslegung des Reaktors:

Durchsatz: 10 t/h mittlere Verweilzeit: 4 h notwendiger Umlauf des Kreislaufsystems. 370 m ³ /h

Die integrierte Sedimentationsstrecke, die so ausgelegt ist, daß der Austrag von Aluminium-Folie der Dicke > 0,1 mm und der Abmessung > 1 x 1 mm verhindert wird, ist wie folgt dimensioniert:

Äquivalenzdurchmesser der Aluminium-Folie berechnet als Kugel mit gleichem Volumen: 0,576 mm

Sedimentationsgeschwindigkeit als Kugel: 0, 15 m/s

Sedimentationsgeschwindigkeit als Plättchen: 0,07 m/s

Viskosität des Reaktorinhalts bei 175 °C: 200 m Pas

Ergebnis:

Querschnitt Sedimentationsstrecke: 1 ,47 m ²

Länge der Sedimentationsstrecke: 4,4 m

Durch Anordnung einer solchen Steigstrecke im Reaktor wurde erreicht, daß nur Feststoffteilchen mit sehr geringer Sedimentationsneigung durch den Umlauf ge¬ pumpt wurden. Erosion in der Umwälzpumpe trat praktisch nicht auf.