Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Reaktorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine Depolymerisationsanlage nach Anspruch 18 und ein Verfahren zur kontinuierlichen Depolymerisation von Polymeren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 19.

Mit zunehmendem Abfallaufkommen von Kunststoffabfällen, beispielsweise von Verpackungsmaterial, Reifen und dergleichen, steigt die Nachfrage nach effizienten Verwertungstechnologien derartiger Abfallströme. Eine rein stoffliche Verwertung dieser Abfallströme zu gleichwertigen Produkten ist dabei nicht immer wirtschaftlich möglich oder geht, beispielsweise aufgrund von hohen Anforderungen an eine Sortenreinheit einzelner Polymergruppen, oftmals mit einem Downcycling einher. Eine effiziente chemische Verwertung der in diesen Abfallströmen enthaltenen Polymere zur Zerlegung in ihre einzelnen Monomere oder Oligomere und/oder Gemische von Monomeren und Oligomeren und/oder Gemische verschiedene Kohlenwasserstofffraktionen, die fossile Kohlenwasserstoffe wie Erdöl oder Erdgas ersetzen können, und der anschließenden Erzeugung von gleich- oder höherwertigen Produkten, beispielsweise Treibstoffen, ist daher erstrebenswert. Neben bekannten Verfahren zur chemischen Verwertung von Kunststoffabfällen, wie der Trockenen Destillation, der Verschwelung oder Vergasung von Kunststoffabfällen, welche jedoch oft nicht wirtschaftlich durchführbar sind, stehen zunehmend auch Verfahren zur kontinuierlichen Depolymerisation im Fokus der Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Recyclingtechnik.

Aus der WO 2017/152205 A1 ist bereits ein Verfahren zur kontinuierlichen Depolymerisation von Polymeren bekannt. Hierin wird ein kontinuierlicher Prozess zum Pyrolysieren von Polyethylen, Polypropylen und Polystyrol in einem Rührapparat mit außenliegender Pumpe und Wärmetauscher bei leichtem Überdruck beschrieben, wobei diese Polymere mittels eines Schmelzsalzsystems als Wärmeübertragungsmedium indirekt aufgewärmt, aufgeschmolzen und teilweise depoly- merisiert werden und anschließend einem nachgeschalteten waagrecht gelagerten, röhrenartigen zweiten Reaktor mit Rührschaufeln zum vollständigen Ausdampfen weitergeleitet werden sollen. Zur effizienten Durchführung des Verfahrens wäre jedoch ein Depolymerisierungsgrad von größer 90 % in dem Rührapparat erforderlich, um den verbliebenen hochviskosen Restanteil in dem waagrecht gelagerten, röhrenartigen zweiten Reaktor effizient verarbeiten zu können. Da in dem Rührapparat jedoch eine nahezu ideale Durchmischung erfolgt, sind die erforderlichen Depolymerisierungsgrade in der Praxis kaum erreichbar und eine effiziente Durchführung dieses bekannten Verfahrens ist daher in der Praxis kaum möglich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein gattungsgemäßes Verfahren im Hinblick auf eine Effizienz vorteilhaft weiterzuentwickeln. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 , 18 und 19 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Reaktorvorrichtung zur kontinuierlichen Depolymerisation von Polymeren, insbesondere Polyolefinen aus Polymerabfällen, mit einem Primärreaktorbehälter, mit einer Heizeinheit zum Aufwärmen und Aufschmelzen und zur zumindest teilweisen Depolymerisation der Polymere innerhalb des Primärreaktors und mit zumindest einer Primärumwälzeinheit zum Umwälzen aufgeschmolzener Polymere in dem Primärreaktor.

Es wird vorgeschlagen, dass die Reaktorvorrichtung einen Sekundärreaktor aufweist, welcher dem Primärteaktor nachgeschaltet ist und mit diesem eine Reaktorkaskade ausbildet. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Reaktorvorrichtung mit verbesserter Effizienz bereitgestellt werden. Indem dem Primärreaktor ein Sekundärreaktor nachgeschaltet ist, kann innerhalb der Reaktorkaskade vorteilhaft ein erforderlicher Depolymerisierungsgrad von größer 90 % erreicht und damit eine effiziente Depolymerisation ermöglicht werden. In Kombination mit dem bereits aus der WO 2017/152205 A1 bekannten Schmelzsalzsystem zur indirekten Wärmeübertragung in dem Primärreaktor und dem Sekundärreaktor kann eine Effizienz vorteilhaft weiter verbessert werden.

Unter einer „Reaktorvorrichtung“ soll ein, insbesondere funktionstüchtiger, Bestandteil, insbesondere eine Konstruktions- und/oder Funktionskomponente, einer Depolymerisationsanlage verstanden werden. Die Reaktorvorrichtung kann auch die gesamten Depolymerisationsanlage umfassen. Die Reaktorvorrichtung und/oder die die Reaktorvorrichtung aufweisende Depolymerisationsanlage ist, ohne darauf beschränkt zu sein, zur Durchführung von Verfahren zur kontinuierlichen Depolymerisation von Polymeren, insbesondere Polyolefinen, wie Polyethylen, Polypropylen und Polystyrol, vorgesehen. Vorzugsweise umfasst die Reaktorvorrichtung und/oder die Depolymerisationsanlage ein Schmelzsalzsystem, wie es bereits in der WO 2017/152205 A1 beschrieben ist. Vorzugsweise ist das Schmelzsalzsystem zu einem Betrieb mit einer Salzschmelze, welche im Wesentlichen aus Kalium- und/oder Natrium - Nitrat und/oder - Nitrit besteht, vorgesehen. Vorzugsweise ist die Heizeinheit zur indirekten Wärmeübertragung über das Schmelzsalzsystem vorgesehen.

Vorzugsweise ist der Primärreaktor als ein Primärrührreaktor ausgebildet. Vorzugsweise ist der Sekundärreaktor als ein Sekundärrührreaktor ausgebildet. Bevorzugt bildet der Sekundärrührreaktor mit dem Primärrührreaktor eine Rührkaskade aus. Die Reaktorvorrichtung kann zudem einen Tertiärreaktor aufweisen, welcher dem Sekundärreaktor nachgeschaltet ist und welcher insbesondere analog zu dem in der WO 2017/152205 A1 beschriebenen waagrecht gelagerten, röhrenartigen zweiten Depolymerisationsreaktor ausgebildet sein kann. Der Tertiärreaktor kann eine Reaktorkaskade mit dem Primärreaktor und dem Sekundärreaktor ausbilden. Der Primärreaktor und der Sekundärrektor sind vorzugsweise als vertikale Reaktoren ausgebildet während der Tertiärreaktor als ein horizontaler Reaktor ausgebildet ist. Der Primärreaktor und der Sekundärreaktor sind zur Verarbeitung von mittelviskosen aufgeschmolzenen Polymeren vorgesehen, während der Tertiärreaktor zur Bearbeitung von hochviskosen aufgeschmolzenen Polymeren vorgesehen ist. Der Tertiärreaktor ist zur Aufnahme von aufgeschmolzenen Polymeren vorgesehen, welche in dem Primärreaktor und dem Sekundärreaktor zu einem Anteil von größer als 90 % depolymerisiert wurden. In dem Tertiärreaktor sind Rührarme angeordnet, welche dazu vorgesehen sind, die aufgeschmolzenen hochviskosen Polymere gleichmäßig verteilend unter Ausbildung einer dünnen Schicht an die Innenwandung des Tertiärreaktors zu schleudern. An einer Außenwandung des Tertiärreaktors ist ein Tertiärwärmetauscher angeordnet, welcher dazu vorgesehen ist, die hochviskosen aufgeschmolzenen Polymere über die über die Außenwandung zugeführte Wärme weiter, insbesondere vollständig, zu depo- lymerisieren. Die Rührarme in dem Tertiärreaktor sind zu unterscheiden von Rührorganen, wie sie in dem Primärreaktor und/oder dem Sekundärreaktor angeordnet sein können. Grundsätzlich könnte die Reaktorvorrichtung neben dem Primärreaktor und dem Sekundärreaktor eine beliebige, insbesondere einem Fachmann sinnvoll erscheinende, Anzahl von weiteren Reaktoren aufweisen, welche dem Sekundärreaktor nachgeschaltet und dem Tertiärreaktor vorgeschaltet sind und welche mit dem Primärreaktor und dem Sekundärreaktor eine Reaktorkaskade ausbilden.

In dem vorliegenden Dokument dienen Zahlwörter, wie beispielsweise „erste/r/s“ und „zweite/r/s“, welche bestimmten Begriffen vorangestellt sind, lediglich zu einer Unterscheidung von Objekten und/oder einer Zuordnung zwischen Objekten untereinander und implizieren keine vorhandene Gesamtanzahl und/oder Rangfolge der Objekte. Insbesondere impliziert ein „zweites Objekt“ nicht zwangsläufig ein Vorhandensein eines „ersten Objekts“.

Unter „zumindest im Wesentlichen“ soll in diesem Dokument verstanden werden, dass eine Abweichung von einem vorgegebenen Wert insbesondere weniger als 25%, vorzugsweise weniger als 10% und besonders bevorzugt weniger als 5% des vorgegebenen Werts abweicht.

Unter „vorgesehen“ soll speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Reaktorvorrichtung eine Sekundärumwälzeinheit mit zumindest einem Sekundärumwälzelement zur Erzeugung einer Radialströmung innerhalb des Sekundärreaktors aufweist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Effizienz weiter erhöht werden. Es kann insbesondere eine verbesserte Umwälzung der aufgeschmolzenen Polymere und somit eine verbesserte Depolymerisation in dem Sekundärreaktor ermöglicht werden. Die Sekundärumwälzeinheit weist zumindest ein Sekundärumwälzelement auf, welches beispielsweise als eine Pumpe ausgebildet sein kann und vorzugsweise als ein Rührelement ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die Sekundärumwälzeinheit eine Mehrzahl von als Rührelementen ausgebildeten Sekundärumwälzelementen auf, welche übereinander an einer gemeinsamen Rührwelle angeordnet sind.

Zudem wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Betriebszustand innerhalb des Sekundärreaktors eine Pfropfenströmung bereitgestellt ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine Effizienz bei der Aufschmelzung und Depolymerisierung weiter verbessert werden. Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Strömungserzeugungseinheit auf, welche dazu vorgesehen ist, die Pfropfenströmung zu erzeugen. Die Strömungserzeugungseinheit umfasst zumindest einen Einlass, welcher in einem oberen Bereich des Sekundärreaktors angeordnet ist, und zumindest einen Auslass, welcher in einem unteren Bereich des Sekundärreaktors angeordnet ist. Vorzugsweise weist der Sekundärreaktor eine rohrförmige Grundform auf, um die Bereitstellung der Pfropfenströmung weiter zu begünstigen. Grundsätzlich wäre alternativ oder zusätzlich denkbar, dass in dem Primärreaktor eine Pfropfenströmung bereitgestellt ist.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Primärumwälzeinheit zumindest ein Primärumwälzelement zur Erzeugung einer Axialströmung innerhalb des Primärreaktors aufweist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Effizienz weiter verbessert werden. Die Primärumwälzeinheit kann zumindest eine Primärumwälzleitung umfassen. Die Primärumwälzeinheit kann mehrere Primärumwälzelemente umfassen. Zumindest ein Primärumwälzelement kann als eine Pumpe ausgebildet sein, welche dazu vorgesehen ist, eine Teilmenge der aufgeschmolzenen Polymere aus dem Primärreaktor über die Umwälzleitung zu zirkulieren. Vorzugsweise ist zumindest ein Primärumwälzelement als ein Rührelement ausgebildet.

Ferner wird vorgeschlagen, dass der Primärreaktor eine Auslasseinheit zur Zufuhr eines Teilstroms der aufgeschmolzenen Polymere in den Sekundärreaktor aufweist, welche einen Überlaufbereich umfasst. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine gezielte Zufuhr der aufgeschmolzenen Polymere von dem Primärreaktor in den Sekundärreaktor ermöglicht werden.

Zudem wird vorgeschlagen, dass eine Höhe des Überlaufbereichs zur Einstellung einer Verweilzeit in dem Primärreaktorrührbehälter variabel einstellbar ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine Flexibilität verbessert werden. Es kann insbesondere eine flexible Anpassung einer Verweilzeitverteilung für unterschiedliche Zusammensetzungen von zu depolymerisierenden Polymeren ermöglicht werden. Eine Höheneinstellung kann beispielsweise mittels mehrerer vertikal übereinander in dem Überlaufbereich angeordneter Überlaufventile der Auslasseinheit ermöglicht werden.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der Primärreaktor zumindest eine Beruhigungszone zwischen einem Umwälzbereich und dem Überlaufbereich aufweist. Hierdurch kann vorteilhaft ein effizienter Betrieb ermöglicht werden. Es kann insbesondere eine vorteilhafte Verweilzeitverteilung und damit ein hoher Depolymerisierungsgrad in dem Primärreaktor erreicht werden.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Reaktorvorrichtung eine Regeleinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, eine Füllhöhe aufgeschmolzener Polymere in dem Sekundärreaktorrührbehälter zu regeln. Hierdurch kann vorteilhaft ein besonders effizienter und flexibler Betrieb ermöglicht werden. Vorzugsweise umfasst die Regeleinheit zumindest einen Füllstandsanzeige-Controller (LIC) und zumindest ein Regelventil, welches über Signale des Füllstandsanzeige-Controllers steuerbar ist und dazu vorgesehen ist, einen Auslass von aufgeschmolzenen Polymeren aus dem Sekundärreaktor zu steuern und/oder zu regeln.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Heizeinheit zumindest einen Sekundärwärmetauscher aufweist, welcher außerhalb des Sekundärreaktors angeordnet und zur Beheizung des Sekundärreaktors vorgesehen ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine effiziente Wärmezufuhr ermöglicht werden. Vorzugsweise ist der Sekundärwärmetauscher als ein Mantelwärmetauscher ausgebildet und umgibt den Sekundärreaktor entlang seiner Umfangsrichtung. Vorzugsweise ist der Sekundärwärmetauscher zu einem Betrieb über das Schmelzsalzsystem der Depolymerisati- onsanlage vorgesehen.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die Heizeinheit zumindest einen Primärwärmetauscher aufweist. Hierdurch kann vorteilhaft ein effizientes und schonendes Aufschmelzen und Aufwärmen sowie eine teilweise Depolymerisation der Polymere ermöglicht werden. Vorzugsweise ist der Primärwärmetauscher zu einem Betrieb über das Schmelzsalzsystem der Depolymerisationsanlage vorgesehen. Insbesondere ist der Primärwärmtauscher zur Erhitzung der Polymere in dem Primärreaktor auf eine erste Temperatur, vorzugsweise zwischen 250°C und 350°C, vorgesehen und der Sekundärwärmetauscher ist zur Erhitzung der Polymere in dem Sekundärreaktor auf eine von der ersten Temperatur verschiedene, insbesondere höhere, zweite Temperatur, vorzugsweise zwischen 380°C und 500°C, bevorzugt zwischen 420°C und 480°C, vorgesehen. In einem weiteren Aspekt der Erfindung, welcher insbesondere sowohl eigenständig als auch in Kombination mit anderen Aspekten der Erfindung betrachtet werden kann, wird vorgeschlagen, dass die Reaktorvorrichtung ein innerhalb des Primärreaktors angeordnetes Leitrohr zur Trennung zweier entgegengesetzter axialer Strömungen im Primärreaktor aufweist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine effiziente Strömungsführung in dem Primärreaktor ermöglicht werden. Insbesondere können bereits aufgeschmolzene Polymere in einer ersten axialen Strömung innerhalb des Leitrohrs nach oben befördert werden und mit weiteren neu zugegebenen und noch nicht aufgeschmolzenen Polymeren in einer zweiten axialen Strömung außerhalb des Leitrohrs nach unten befördert werden. Alternativ kann auch eine Strömungsrichtung auch umgekehrt sein, wobei bereits aufgeschmolzene Polymere in einer ersten axialen Strömung innerhalb des Leitrohrs nach unten und in einer zweiten axialen Strömung außerhalb des Leitrohrs nach oben befördert werden können. Es kann somit eine besonders effiziente Aufschmelzung und Depolymerisation ermöglicht werden.

Zudem wird vorgeschlagen, dass der Primärwärmetauscher das Leitrohr in Um- fangsrichtung zumindest teilweise umgibt. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine verbesserter Wärmeübergang ermöglicht werden.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung, welcher insbesondere sowohl eigenständig als auch in Kombination mit anderen Aspekten der Erfindung betrachtet werden kann, wird vorgeschlagen, dass die Reaktorvorrichtung einen Vorbehandlungsreaktor zur Vorbehandlung chlorhaltiger Polymere aufweist, welcher dem Primärreaktor vorgeschaltet ist und mit diesem eine Reaktorkaskade ausbildet. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Effizienz weiter verbessert werden. Es kann insbesondere eine Ressourceneffizienz verbessert werden, indem mittels der Reaktorvorrichtung neben Polyolefinen auch chlorhaltige Polymere, beispielsweise Polyvinylchlorid und/oder Polyvinylidenchlorid, depolymerisiert werden können. Zudem kann vorteilhaft eine Sicherheit erhöht werden, indem chlorhaltige Komponenten in dem Vorbehandlungsreaktor abgetrennt werden, sodass eine Entstehung von gefährlichen Chlorverbindungen, beispielsweise Dioxinen, welche bei höheren Temperaturen in dem Primärreaktor und/oder dem Sekundärreaktor entstehen könnten, wirksam verhindert wird. Vorzugsweise ist der Vorbehandlungsreaktor, sowie darin angeordnete und/oder dem Vorbehandlungsreaktor unmittelbar nachgeschaltete Komponenten der Reaktorvorrichtung, beispielsweise Rohrleitungen und dergleichen, aus korrosionsbeständigen Materialien, beispielsweise Emaille und/oder Hastelloy und/oder Titan und/oder Zirkon und/oder Tantal, ausgebildet. Vorzugsweise ist die Reaktorvorrichtung zu einer einstufigen Vorbehandlung chlorhaltiger Polymere in dem Vorbehandlungsreaktor vorgesehen. Alternativ wäre jedoch auch denkbar, dass die Reaktorrvorrichtung zu einer mehrstufigen Vorbehandlung chlorhaltiger Polymere vorgesehen ist und hierzu eine Mehrzahl von Vorbehandlungsreaktoren aufweist, welche insbesondere in einer Vorbehandlungskaskade angeordnet sein können.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die Heizeinheit zumindest einen Vorbehandlungswärmetauscher zum Aufwärmen und Aufschmelzen und zur zumindest teilweisen Depolymerisation der chlorhaltigen Polymere aufweist. Hierdurch kann vorteilhaft eine Effizienz weiter verbessert werden. Vorzugsweise ist der Vorbehandlungswärmetauscher zu einem Betrieb über das Schmelzsalzsystem der Depoly- merisationsanlage vorgesehen.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Reaktorvorrichtung eine in dem Vorbehandlungsreaktor angeordnete Vorbehandlungsumwälzeinheit zum Umwälzen aufgeschmolzener chlorhaltiger Polymere aufweist. Hierdurch kann vorteilhaft eine Effizienz in der Vorbehandlung weiter verbessert werden. Vorzugsweise umfasst die Vorbehandlungsumwälzeinheit zumindest ein Rührelement. Die Vorbehandlungsumwälzeinheit kann alternativ oder zusätzlich zumindest eine Umwälzpumpe umfassen.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Reaktorvorrichtung eine mit dem Vorbehandlungsreaktor verbundene Nassabscheidereinheit aufweist, zur Nachbehandlung einer in dem Vorbehandlungsreaktor anfallenden Gasphase. Hierdurch kann vorteilhaft eine effiziente Nachbehandlung der in dem Vorbehandlungsreaktor anfallenden Gasphase ermöglicht werden. Vorzugsweise ist die Nassabscheidereinheit zu einer Nachbehandlung mittels NaOH-Wäsche vorgesehen.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Reaktorvorrichtung eine fluidtechnisch zwischen dem Vorbehandlungsreaktor und dem Primärreaktor angeordnete statische Mischereinheit zur Abtrennung von Restmengen an Chlor aus einer in dem Vorbehandlungsreaktor anfallenden Flüssigphase aufweist. Hierdurch kann vorteilhaft eine Effizienz und Sicherheit der Reaktorvorrichtung weiter verbessert werden. Es kann insbesondere eine Material- und/oder Kosteneffizienz verbessert werden, wenn Restmengen an Chlor vor einem Eintritt in den Primärreaktor vollständig abgetrennt werden, da der Primärreaktor und dem Primärreaktor nachgeschaltete Rohrleitungen und Anlagenteile der Depolymerisationsanlage vorteilhaft aus weniger hochwertigen und damit kostengünstigeren Materialien hergestellt werden können, da Anforderungen an eine Korrosionsbeständigkeit entsprechend geringer ausfallen. Vorzugsweise umfasst die statische Mischereinheit zumindest einen statischen Mischer, welcher zur Zugabe von Calciumoxid und zur Umsetzung der Restmengen an Chlor zu Calciumchlorid vorgesehen ist.

Die Erfindung betrifft ferner eine Depolymerisationsanlage mit einer Reaktorvorrichtung nach einer der vorhergehenden beschriebenen Ausgestaltungen und mit zumindest einer Rektifikationskolonne zur Weiterbehandlung von in dem Primärreaktor und/oder dem Sekundärreaktor anfallenden gasförmigen Depolymerisations- produkten. Eine derartige Depolymerisationsanlage zeichnet sich insbesondere durch ihre vorteilhaften Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz aus, welche insbesondere durch die Reaktorvorrichtung erreicht werden können. Die Depolymerisationsanlage kann, neben der Reaktorvorrichtung und der Rektifikationskolonne, weitere Einheiten und Elemente, insbesondere entsprechende Rohrleitungen, einen Wärmetauscher zur Kondensation von in der Rektifikationskolonne gasförmig anfallenden Produkten und dergleichen aufweisen. Die Depolymerisationsanlage ist von einem Steamcracker verschieden ausgebildet. Die Erfindung geht ferner aus von einem Verfahren zur kontinuierlichen Depolymerisation von Polymeren mittels der vorhergehend beschriebenen Depolymerisa- tionsanlage, wobei Polymere dem Primärreaktor zugeführt, in dem Primärreaktor unter Umwälzen durch die Primärumwälzeinheit und unter Wärmezufuhr durch die Heizeinheit aufgewärmt, aufgeschmolzen und zumindest teilweise depolymerisiert werden, wobei in dem Primärrührreaktor entstehende gasförmige Depolymerisati- onsprodukte einer Rektifikation in der Rektifikationskolonne zugeführt werden.

Es wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Teilstrom aufgeschmolzener Polymere dem Sekundärreaktor zugeführt wird und unter Wärmezufuhr durch die Heizeinheit weiter depolymerisiert wird, wobei in dem Sekundärreaktor entstehende Depoly- merisationsprodukte der Rektifikation in der Rektifikationseinheit zugeführt werden. Durch ein derartiges Verfahren kann vorteilhaft eine besonders effiziente kontinuierliche Depolymerisation von Polymeren ermöglicht werden. Ein Aufwärmen, ein Aufschmelzen und eine Depolymerisation der Polymere kann vorteilhaft ohne eine flüssige und/oder gasförmige Hilfsphase erfolgen. Vorzugsweise wird die Depolymerisation, insbesondere im Unterschied zum sogenannten Steamcrackerpro- zess, ohne eine Zufuhr von Dampf durchgeführt.

Ferner wird vorgeschlagen, dass in der Rektifikationskolonne anfallende Bodenprodukte dem Sekundärreaktor und/oder dem Primärreaktor zugeführt werden. Hierdurch kann vorteilhaft eine Effizienz des Verfahrens weiter verbessert werden. Es kann insbesondere eine Produktausbeute erhöht werden, wenn in der Rektifikationskolonne anfallende Bodenprodukte dem Sekundärreaktor und/oder dem Primärreaktor zugeführt werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Verfahren einen Vorbehandlungsschritt umfasst, wobei chlorhaltige Polymere vor der Zufuhr in den Primärreaktor vorbehandelt und dabei chlorhaltige Komponenten abgetrennt werden. Hierdurch kann vorteilhaft eine Effizienz des Verfahrens weiter verbessert werden, indem chlorhaltige Polymere zum Einsatz gebracht werden können. Die erfindungsgemäße Reaktorvorrichtung, die erfindungsgemäße Depolymerisati- onsanlage sowie das erfindungsgemäße Verfahren sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Reaktorvorrichtung und/oder die erfindungsgemäße Depolymerisationsanlage zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.

Zeichnungen

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind vier Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Rohrleitungs- und Instrumentenfließschema einer Depolymerisationsanlage mit einer Reaktorvorrichtung zur kontinuierlichen Depolymerisation von Polymeren,

Fig. 2 ein schematisches Rohrleitungs- und Instrumentenfließschema einer Depolymerisationsanlage mit einer Reaktorvorrichtung zur kontinuierlichen Depolymerisation von Polymeren in einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Reaktorvorrichtung zur kontinuierlichen Depolymerisation von Polymeren mit einem Primärreaktor in einer schematischen Darstellung,

Fig. 4 ein schematisches Rohrleitungs- und Instrumentenfließschema einer Depolymerisationsanlage mit einer Reaktorvorrichtung zur kontinuierlichen Depolymerisation von Polymeren in einem weiteren Ausführungsbeispiel und Fig. 5 ein schematisches Verfahrensfließbild zur Darstellung eines Verfahrens zur kontinuierlichen Depolymerisation von Polymeren.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt ein schematisches Rohrleitungs- und Instrumentenfließschema einer Depolymerisationsanlage 60a. Die Depolymerisationsanlage 60a umfasst eine Reaktorvorrichtung 10a zur kontinuierlichen Depolymerisation von Polymeren, insbesondere zur Depolymerisation von Polyolefinen, beispielsweise Polyethylen und/oder Polypropylen und/oder Polystyrol aus Polymerabfällen (nicht dargestellt).

Die Depolymerisationsanlage 60a umfasst eine Zellradschleuse 62a, eine Förderschnecke 64a und einen Einlass 66a. Der Einlass 66a weist eine Kühlstrecke 68a auf, welche mit einem Kühlwasserkreislauf 70a verbunden ist.

Die Reaktorvorrichtung 10a umfasst einen Primärreaktor 12a. Der Primärreaktor 12a ist mit dem Einlass 66a verbunden. Zum Betrieb der Depolymerisationsanlage 60a können Polymerabfälle, beispielsweis aus Big-Bags, über die Zellradschleuse 62a unter gleichzeitiger Zufuhr von Stickstoff als Inertgas aus einer Stickstoffzufuhrleitung 72a mittels der Förderschnecke 64a über den Einlass 66a dem Primärreaktor 12a zugeführt werden. Die Kühlstrecke 68a verhindert dabei ein vorzeitiges Aufschmelzen der Polymerabfälle und damit ein Verstopfen des Einlasses 66a.

Die Reaktorvorrichtung 10a weist ferner eine Heizeinheit 14a zum Aufwärmen und Aufschmelzen und zur zumindest teilweisen Depolymerisation der Polymere innerhalb des Primärreaktors 12a auf. Die Heizeinheit 14a weist zumindest einen Primärwärmetauscher 40a auf.

Die Reaktorvorrichtung 10a weist ein Leitrohr 42a auf. Das Leitrohr 42a ist innerhalb des Primärreaktors 12a angeordnet und zur Trennung zweier entgegengesetzter axialer Strömungen im Primärreaktor 12a vorgesehen. Der Primärwärmetauscher 40a ist als ein Mantelwärmetauscher ausgebildet und an einer Außenseite des Primärreaktors angeordnet.

Zum Betrieb des Primärwärmetauschers 40a wird eine Salzschmelze als Wärmeträgermedium eingesetzt. Die Depolymerisationsanlage 60a umfasst einen Schmelzsalzsystem 74a mit einem Schmelzsalztank 76a und einer Heizeinrichtung 78a, beispielsweise einen Schmelzofen oder dergleichen. Die Salzschmelze, welche im Wesentlichen aus Kalium- und/oder Natrium - Nitrat und/oder - Nitrit besteht, wird mittels einer Tauchpumpe (nicht dargestellt) aus dem Schmelzsalztank 76a über entsprechende Rohrleitungen zum Primärwärmetauscher 40a und von dort wieder zurück in den Schmelzsalztank 76a geführt.

Die Reaktorvorrichtung 10a weist ferner eine Primärumwälzeinheit 16a auf. Die Primärumwälzeinheit 16a ist zum Umwälzen aufgeschmolzener Polymere in dem Primärreaktor 12a vorgesehen. Die Primärumwälzeinheit 16a weist zumindest ein Primärumwälzelement 26a zur Erzeugung einer Axialströmung innerhalb des Primärreaktors 12a auf. Vorliegend ist die Primärumwälzeinheit 16a als eine Primärrührreinheit 24a ausgebildet. Das Primärumwälzelement 26a der Primärumwälzeinheit 16a ist als ein Primärrührelement 58a ausgebildet. Das als Primärrührelement 58a ausgebildete Primärumwälzelement 26a ist in einem Umwälzbereich 34a des Primärreaktors 12a, und zwar innerhalb des Leitrohrs 42a angeordnet.

In einem Betriebszustand der Reaktorvorrichtung 10a werden aufgeschmolzene Polymere mittels des Primärrührelements 58a innerhalb des Leitrohrs 42a in eine erste axiale Strömung nach oben versetzt. Oberhalb des Leitrohrs 42a fließen die aufgeschmolzenen Polymere zusammen mit über den Einlass 66a zugegebenen weiteren Polymerabfällen in einer zweiten axialen Strömung außerhalb des Leitrohrs 42a nach unten, wobei die weiteren Polymerabfälle durch den Primärwärmetauscher 40a aufgeschmolzen werden. Während dieses Prozesses werden die aufgeschmolzenen Polymere teilweise depolymerisiert. Alternativ wäre auch eine umgekehrte Strömungsrichtung denkbar, wobei aufgeschmolzene Polymere mittels des Primärrührelements 58a innerhalb des Leitrohrs 42a in eine erste axiale Strömung nach unten versetzt werden und in einer zweiten axialen Strömung außerhalb des Leitrohrs wieder nach oben steigen.

Die Depolymerisationsanlage 60a umfasst eine Rektifikationskolonne 56a. Der Primärreaktor 12a ist mit der Rektifikationskolonne 56a verbunden. In dem Betriebszustand innerhalb des Primärreaktors 12a entstehende gasförmige Depolymerisa- tionsprodukte werden einer ersten Stufe der Rektifikationskolonne 56a zugeführt.

Die Reaktorvorrichtung 10a weist einen Sekundärreaktor 18a auf. Der Sekundärreaktor 18a ist dem Primärreaktor 12a nachgeschaltet und bildet mit diesem eine Reaktorkaskade aus.

Der Primärreaktor 12a weist eine Auslasseinheit 28a zur Zufuhr eines Teilstroms der aufgeschmolzenen Polymere in den Sekundärreaktor 18a auf. Die Auslasseinheit 28a umfasst einen Überlaufbereich 30a. Der Primärreaktor 12a weist zumindest eine Beruhigungszone 32a auf. Die Beruhigungszone 32a ist zwischen dem Umwälzbereich 34a und dem Überlaufbereich 30a angeordnet. In dem Betriebszustand gelangt der Teilstrom der im Primärreaktor 12a aufgeschmolzenen Polymere über die Beruhigungszone 32a in den Überlaufbereich 30a und wird von dort in den Sekundärreaktor 18a überführt.

Die Reaktorvorrichtung 10a weist eine Sekundärumwälzeinheit 20a mit zumindest einem Sekundärumwälzelement 22a zur Erzeugung einer Radialströmung innerhalb des Sekundärreaktors 18a auf. Vorliegend ist die Sekundärumwälzeinheit 20a als eine Sekundärrühreinheit 80a ausgebildet. Das Sekundärumwälzelement 22a der Sekundärumwälzeinheit 20a ist als ein Sekundärrührelement 82a ausgebildet. Vorliegend weist die Sekundärumwälzeinheit 20a mehrere Sekundärumwälzelemente 22a auf, welche als Sekundärrührelemente 82a ausgebildet und vertikal übereinander mit einer Rührachse verbunden sind. Der Übersichtlichkeit halber ist in der Figur 1 nur eines der Sekundärumwälzelemente 22a mit einem Bezugszeichen versehen. Die Heizeinheit 14a weist zumindest einen Sekundärwärmetauscher 38a auf. Der Sekundärwärmetauscher 38a ist außerhalb des Sekundärreaktors 18a angeordnet. Der Sekundärwärmetauscher 38a ist zur Beheizung des Sekundärreaktors 18a vorgesehen. Vorliegend ist der Sekundärwärmetauscher 38a als ein Mantelwärmetauscher ausgebildet und in einer Umfangsrichtung um den Sekundärreaktor 18a herum angeordnet. Der Sekundärwärmetauscher 38a wird über Schmelzsalzsystem 74a gespeist. In Figur 1 ist das Schmelzsalzsystem 74a der Übersichtlichkeit halber vereinfacht dargestellt. Vorzugsweise umfasst das Schmelzsalzsystem 74a zwei separate Schmelzsalzkreisläufe zur Versorgung des Primärwärmetauschers 40 und des Sekundärwärmetauschers 38, um die Polymere in dem Primärreaktor 12 und dem Sekundärreaktor 18 auf unterschiedliche Temperaturen aufheizen zu können. In dem Betriebszustand werden die aufgeschmolzenen Polymere aus dem Primärreaktor 12a in einem oberen Bereich in den Sekundärreaktor 18a zugeführt und in einem unteren Bereich abgezogen. Beim Passieren des Sekundärreaktors 18a werden die Polymere durch die mittels der Sekundärumwälzelemente 22a erzeugte Radialströmung nach außen zur Behälterwandung bewegt und dabei durch den Sekundärwärmetauscher 38a weiter aufgeheizt. Dabei entstehende gasförmige Depolymerisationsprodukte steigen nach oben und werden einer zweiten Stufe der Rektifikationskolonne 56a zugeführt.

Die Reaktorvorrichtung 10a weist einen Tertiärreaktor 88a auf, welcher dem Sekundärreaktor 18a nachgeschaltet ist. Der Tertiärreaktor 88a ist waagerecht gelagert und mit Rührarmen 92a versehen.

In dem Betriebszustand ist innerhalb des Sekundärreaktors 18a eine Pfropfenströmung bereitgestellt. Bislang nicht depolymerisierte Polymere sinken in dem Sekundärreaktor 18a langsam nach unten und werden dem Tertiärreaktor 88a zugeführt. Die Reaktorvorrichtung 10a weist eine Regeleinheit 36a auf. Mittels der Regeleinheit 36a wird die Pfropfenströmung bereitgestellt. Die Regeleinheit 36a ist dazu vorgesehen, eine Füllhöhe aufgeschmolzener Polymere in dem Sekundärreaktor 18a zu regeln. Die Regeleinheit 36a umfasst einen Füllstandsanzeige-Controller 84a und ein Regelventil 86a. Das Regelventil 86a wird über den Füllstandsanzeige-Controller 84a gesteuert. Eine Verbindungsleitung verbindet einen Auslass in dem unteren Bereich des Sekundärreaktors 18a mit dem Tertiärreaktor 88a. Polymere werden über den Auslass mittels einer Pumpe aus dem Sekundärreaktor 18a abgezogen und bei geöffnetem Regelventil 86a teilweise direkt in den Tertiärreaktor 88a überführt. An der Verbindungsleitung ist außerdem ein mit dem Salzkreislauf 74a verbundener Wärmetauscher 126a angeordnet. Ein Teilstrom, oder bei geschlossenem Regelventil 86a die Gesamtmenge der aus dem Sekundärreaktor 18a abgezogenen Polymere wird über den Wärmetauscher 126a weiter erhitzt, wobei entstehende gasförmige Depolymerisationsprodukte einer dritten Stufe der Rektifikationskolonne 56a zugeführt und eine verbleibende Flüssigphase dem Tertiärreaktor zugeführt wird. Die Heizeinheit 14a umfasst einen Tertiärwärmetauscher 90a, welcher als ein Mantelwärmetauscher an einer Außenseite des Tertiärreaktors 88a angeordnet ist und über den Schmelzsalzsystem 74a gespeist wird. Mittels der Rührarme 92a werden die aufgeschmolzenen Polymere gleichmäßig verteilend unter Ausbildung einer dünnen Schicht an die Innenwandung des Tertiärreaktors 88a geschleudert und durch die mittels des Tertiärwärmetauschers 90a zugeführte Wärme weiter depolymerisiert. In dem Tertiärreaktor 88a anfallende gasförmige Depolymerisationsprodukte werden der dritten Stufe der Rektifikationskolonne 56a zugeführt. Eine verbleibende Restmenge an Ruß und anorganischen Bestandteilen wird einer Entsorgungseinheit 94a zugeführt und von dort als eine Restfraktion 108a abgeführt. In der Rektifikationskolonne 56a entstehende Produkte, welche am Kopf der Rektifikationskolonne 56a gasförmig anfallen, werden mittels eines Wärmetauschers 98a teilweise kondensiert und einem Behälter 102a zugeführt. Aus dem Behälter 102a können die Depolymerisationsprodukte in Form einer gasförmigen Leichtfraktion 104a und in Form einer flüssigen Schwerfraktion 106a gewonnen werden. Ein Teil der Produkte, insbesondere aus der Leichtfraktion 104a, kann beispielsweise zum Betrieb der Heizeinrichtung 78a des Schmalzsalzkreislaufs 74a verwendet werden. Der Wärmetauscher 98a wird mittels eines Heißwasserkreislaufs 96a betrieben. Die Rektifikationskolonne 56a wird über eine Dieselzufuhr 100a gespeist. Alternativ o- der zusätzlich ist auch denkbar, dass Rektifikationskolonne 56a über die Schwerfraktion 106a gespeist wird. In der Rektifikationskolonne 56a anfallende Bodenprodukte können wiederum dem Sekundärreaktor 18a und/oder dem Primärreaktor 12a zugeführt werden.

In den Figuren 2 bis 4 sind drei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der Figur 1 verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figur 1 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 bis 4 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b bis d ersetzt.

Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Depolymerisationsanlage 60b mit einer Reaktorvorrichtung 10b zur kontinuierlichen Depolymerisation von Polymeren in einem schematischen Rohrleitungs- und Instrumentenfließschema.

Zusätzlich zu einer Depolymerisation von Polyolefinen wie Polyethylen und/oder Polypropylen und/oder Polystyrol ist die Reaktorvorrichtung 10b auch zu einer Depolymerisation von chlorhaltigen Polymeren, beispielsweise Polyvinylchlorid, vorgesehen.

Analog zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel weist die Reaktorvorrichtung 10b einen Primärreaktor 12b, einen Sekundärreaktor 18b und einen Tertiärreaktor 88b auf. Die Reaktorvorrichtung 10b weist außerdem einen Vorbehandlungsreaktor 44b zur Vorbehandlung chlorhaltiger Polymere auf. Der Vorbehandlungsreaktor 44b ist dem Primärreaktor 12b vorgeschaltet und mit bildet mit diesem eine Reaktorkaskade aus.

Die Reaktorvorrichtung 10b weist eine Heizeinheit 14b auf, welche analog zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel über einen Schmelzsalzsystem 74b gespeist wird. Die Heizeinheit 14b weist zumindest einen Vorbehandlungswärmetauscher 46b zum Aufwärmen und Aufschmelzen und zur zumindest teilweisen Depolymerisation der chlorhaltigen Polymere auf. In Figur 2 ist das Schmelzsalzsystem 74b der Übersichtlichkeit halber vereinfacht dargestellt. Vorzugsweise umfasst das Schmelzsalzsystem 74b drei separate Schmelzsalzkreisläufe (nicht dargestellt) und zwar einen ersten Schmelzsalzkreislauf zur Versorgung eines Primärwärmetauschers 40b zur Beheizung des Primärreaktors 12b, einen zweiten Schmelzsalzkreislauf zur Versorgung eines Sekundärwärmetauschers 38 zur Beheizung eines Sekundärreaktors 18b und eine dritten Schmelzsalzkreislauf zur Versorgung des Vorbehandlungswärmetauscher 46b, um die Polymere in dem Vorbehandlungsreaktor 44b , dem Primärreaktor 12 und dem Sekundärreaktor 18 jeweils auf unterschiedliche Temperaturen aufheizen zu können. Grundsätzlich wäre auch denkbar, dass nur ein einziger Schmelzsalzkreislauf verwendet wird, welcher ausgehend von einem Schmelzsalztank zunächst über den Sekundärwärmetauscher 38, anschließend über den Primärwärmetauscher 40b und danach über den Vorbehandlungswärmetauscher 46b geführt wird, um so die Polymere in dem Vorbehandlungsreaktor 44b, dem Primärreaktor 12 und dem Sekundärreaktor 18 jeweils auf unterschiedliche Temperaturen aufheizen zu können.

Die Reaktorvorrichtung 10b weist eine in dem Vorbehandlungsreaktor 44b angeordnete Vorbehandlungsumwälzeinheit 48b zum Umwälzen aufgeschmolzener chlorhaltiger Polymere auf. Die Vorbehandlungsumwälzeinheit 48b umfasst ein Vorbehandlungsumwälzelement 50b, welches als ein Rührelement ausgebildet ist.

Die Reaktorvorrichtung 10b weist eine mit dem Vorbehandlungsreaktor 44b verbundene Nassabscheidereinheit 52b zur Nachbehandlung einer in dem Vorbehandlungsreaktor 44b anfallenden Gasphase auf. Die Nassabscheidereinheit 52b ist zu einer NaOH-Wäsche von Salzsäure aus der in dem Vorbehandlungsreaktor 44b anfallenden Gasphase vorgesehen und wird über eine Natronlauge-Zufuhr 128b versorgt. In einem Betriebszustand der Reaktorvorrichtung 10b in der Nassabscheidereinheit 52b bei der NaOH-Wäsche anfallendes Natriumchlorid-haltiges Wasser kann als Natriumchlorid-Fraktion 130b gewonnen werden. Anfallende Abgase werden als Abgasfraktion 132b ausgeschieden.

Die Reaktorvorrichtung 10b weist eine fluidtechnisch zwischen dem Vorbehandlungsreaktor 44b und dem Primärreaktor 12b angeordnete statische Mischereinheit 54b zur Abtrennung von Restmengen an Chlor aus einer in dem Vorbehandlungsreaktor 44b anfallenden Flüssigphase auf. Die in dem Betriebszustand in dem Vorbehandlungsreaktor 44b anfallende Flüssigphase wird der statischen Mischereinheit 54b zugeführt, wobei in der statischen Mischereinheit 54b Calciumoxid über eine Calciumoxiodzufuhr 134b zugeführt wird, um in der Flüssigphase verbliebene chlorhaltige Bestandteile zu Calciumchlorid umzusetzen. Von chlorhaltigen Bestandteilen befreite aufgeschmolzene Polymere werden dem Primärreaktor 12b zugeführt.

Hinsichtlich der Funktionsweise des Primärreaktors 12b kann größtenteils auf die obige Beschreibung des vorhergehenden Ausführungsbeispiels verwiesen werden. Der Primärreaktor 12b weist eine Auslasseinheit 28b zur Zufuhr eines Teilstroms der aufgeschmolzenen Polymere in einen Sekundärreaktor 18b, welcher dem Primärreaktor 12b nachgeschaltet ist, auf. Die Auslasseinheit 28b umfasst einen Überlaufbereich 30b. Im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist eine Höhe des Überlaufbereichs 30b zur Einstellung einer Verweilzeit in dem Primärreaktor 12b variabel einstellbar. Die Auslasseinheit 28b weist hierzu ein erstes Überlaufventil 136b, ein oberhalb des ersten Überlaufventils 136b angeordnetes zweites Überlaufventil 138b und ein darüber angeordnetes drittes Überlaufventil 140b auf. Je nachdem über welches der Überlaufventile 136b, 138b, 140b der Überlaufbereich 30b mit dem Sekundärreaktor 18b verbunden wird kann eine Verweilzeit in dem Primärreaktor 12b variabel eingestellt werden, um so flexibel auf unterschiedliche Zusammensetzungen an polymeren Ausgangsstoffen reagieren zu können.

Ein weiterer Unterschied des Primärreaktors 12b zum Primärreaktor 12a des vorhergehenden Ausführungsbeispiels besteht darin, dass eine Rührwelle zu einem Antrieb eines als Primärrührelement 58b ausgebildeten Primärumwälzelements 26 einer Primärumwälzeinheit 16b von oben in den Primärreaktor 12b eingeführt ist, während eine Rührwelle des Primärrührelements 58a in Figur 1 von unten in den Primärreaktor 12a geführt ist.

Hinsichtlich der weiteren Komponenten und der Funktionsweise der Depolymeri- sationsanlage 60b kann ansonsten auf die obigen Ausführungen des vorhergehenden Ausführungsbeispiels verwiesen werden.

Figur 3 zeigt einen Primärreaktor 12c einer Reaktorvorrichtung 10c zur kontinuierlichen Depolymerisation von Polymeren in einer schematischen Darstellung. Im Unterschied zu den Primärrührreaktoren 12a und 12b aus den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist der Primärreaktor 12c ohne Leitrohr ausgebildet.

Die Reaktorvorrichtung 10c weist eine Primärumwälzeinheit 16c auf. Die Primärumwälzeinheit 16c ist zum Umwälzen aufgeschmolzener Polymere in dem Primärreaktor 12c vorgesehen. Die Primärumwälzeinheit 16c weist zumindest ein Primärumwälzelement 26c zur Erzeugung einer Axialströmung innerhalb des Primärreaktors 12c auf. Analog zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist die Primärumwälzeinheit 16c als eine Primärrührreinheit 24c ausgebildet und weist ein als Primärrührelement 58c ausgebildetes Primärumwälzelement 26c auf. Die Primärumwälzeinheit 16c weist ein weiteres Primärumwälzelement 1 10c auf. Das weitere Primärumwälzelement 1 10c ist als eine Umwälzpumpe 1 12c ausgebildet. Grundsätzlich wäre denkbar, dass auf das Primärrührelement 58c verzichtet wird und der Primärreaktor 12c ausschließlich mit der Umwälzpumpe 1 12c betrieben wird.

Die Reaktorvorrichtung 10c weist eine Heizeinheit 14c zum Aufwärmen und Aufschmelzen und zur zumindest teilweisen Depolymerisation von Polymeren innerhalb des Primärreaktors 12c auf. Die Heizeinheit 14c weist zumindest einen Primärwärmetauscher 40c auf. Der Primärwärmetauscher 40c ist außerhalb des Primärreaktors 12c an einer Umwälzleitung 1 14c des Primärreaktors 12c angeordnet. In einem Betriebszustand der Reaktorvorrichtung 10c können aufgeschmolzene Polymere über die Umwälzleitung 1 14c mittels der Umwälzpumpe 112c aus einem unteren Bereich des Primärreaktors 12c abgesaugt, über den Primärwärmetauscher 40c weiter erhitzt und in einem oberen Bereich in den Primärreaktor 12c zurückgeführt werden. Alternativ wäre auch eine umgekehrte Pumprichtung durch die Umwälzleitung 1 14c denkbar.

Grundsätzlich könnten auch die in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen gezeigten Sekundärreaktoren 18a, 18b und/oder der Vorbehandlungsreaktor 44b aus dem zweiten Ausführungsbeispiel analog zu dem in diesem Ausführungsbeispiel gezeigten Primärreaktor 12c ausgebildet sein und die vorhergehend anhand des Primärreaktors 12c beschriebenen Merkmale aufweisen.

Die Reaktorvorrichtung 10c ist Teil einer Depolymerisationsanlage 60c und weist einen Sekundärreaktor (nicht dargestellt) auf, welcher dem Primärreaktor 12c nachgeschaltet ist und mit diesem eine Reaktorkaskade ausbildet. Mit Ausnahme der den Primärreaktor 12c betreffenden Unterschiede kann hinsichtlich der Ausgestaltung der Depolymerisationsanlage 60c auf die obigen Beschreibungen zur Depolymerisationsanlage 60a oder Depolymerisationsanlage 60b der vorhergehenden Ausführungsbeispiele verwiesen werden.

Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Depolymerisationsanlage 60d mit einer Reaktorvorrichtung 10d zur kontinuierlichen Depolymerisation von Polymeren in einem schematischen Rohrleitungs- und Instrumentenfließschema.

Die Depolymerisationsanlage 60d unterscheidet sich von der Depolymerisationsanlage 60b des zweiten Ausführungsbeispiels hinsichtlich einer Ausgestaltung eines Primärreaktors 14d der Reaktorvorrichtung 10d. Die Reaktorvorrichtung 14d weist eine Heizeinheit 14d mit einem Primärwärmetauscher 40d auf. Die Reaktorvorrichtung 10d weist ferner ein Leitrohr 42d auf, welches zur T rennung zweier entgegengesetzter axialer Strömungen im Primärreaktor 14d vorgesehen ist. Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist der Primärwärmetauscher 40d innerhalb des Primärreaktors 14d angeordnet und umgibt das Leitrohr 42 in Umfangsrichtung zumindest teilweise. Der Primärwärmetauscher 40d ist als ein Rohrbündelwärmetauscher ausgebildet und weist mehrere Rohre mit dazwischen angeordneten Strömungskanälen (nicht mit einem Bezugszeichen versehen) auf.

Die Reaktorvorrichtung 10d weist ferner eine Primärumwälzeinheit 16d auf. Die Primärumwälzeinheit 16d ist zum Umwälzen aufgeschmolzener Polymere in dem Primärreaktor 12d vorgesehen. Analog zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen weist die Primärumwälzeinheit 16d zumindest ein Primärumwälzelement 26d zur Erzeugung einer Axialströmung innerhalb des Primärreaktors 12d auf. Vorliegend ist die Primärumwälzeinheit 16d als eine Primärrührreinheit 24d ausgebildet. Das Primärumwälzelement 26d der Primärumwälzeinheit 16d ist als ein Primärrührelement 58d ausgebildet und innerhalb des Leitrohrs 42d angeordnet.

In einem Betriebszustand der Reaktorvorrichtung 10d können werden aufgeschmolzene Polymere mittels des Primärrührelements 58d innerhalb des Leitrohrs 42d in eine erste axiale Strömung nach oben versetzt. Oberhalb des Leitrohrs 42d fließen die aufgeschmolzenen Polymere zusammen mit über den Einlass 66d zugegebenen weiteren Polymerabfällen in einer zweiten axialen Strömung außerhalb des Leitrohrs 42d durch die Strömungskanäle zwischen den Rohren des Primärwärmetauschers nach unten, wobei die weiteren Polymerabfälle durch den Primärwärmetauscher 40a aufgeschmolzen werden. Während dieses Prozesses werden die aufgeschmolzenen Polymere teilweise depolymerisiert.

Die Reaktorvorrichtung 10d einen Vorbehandlungsreaktor 44d zur Vorbehandlung chlorhaltiger Polymere auf. Der Vorbehandlungsreaktor 44d ist dem Primärreaktor 12d vorgeschaltet und mit bildet mit diesem eine Reaktorkaskade aus. Die Heizeinheit 14d weist zumindest einen Vorbehandlungswärmetauscher 46d zum Aufwärmen und Aufschmelzen und zur zumindest teilweisen Depolymerisation der chlorhaltigen Polymere auf. Vorliegend ist der Vorbehandlungsreaktor 44d analog zu dem Ausführungsbeispiel in Figur 2 ausgebildet. Alternativ wäre jedoch auch denkbar, dass die Reaktorvorrichtung 10d ein weiteres Leitrohr (nicht dargestellt) aufweist, welches in dem Vorbehandlungsreaktor 44d angeordnet ist. Denkbar ist zudem, dass der Vorbehandlungswärmetauscher 46d innerhalb des Vorbehandlungsreaktors 44d angeordnet sein könnte und das weitere Leitrohr in Umfangsrichtung umgibt, sodass der Vorbehandlungsreaktor 44d im Wesentlichen identische zu dem Primärreaktor 10d ausgebildet ist.

Hinsichtlich der weiteren Komponenten und der Funktionsweise der Depolymeri- sationsanlage 60d kann ansonsten auf die obigen Ausführungen des Ausführungsbeispiels der Figur 2 verwiesen werden.

Grundsätzlich sind weitere Kombinationen der anhand der vorhergehenden Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale denkbar. Beispielsweise könnten ein Primärreaktor und ein Sekundärreaktor und/oder eine Vorbehandlungsreaktor zueinander im Wesentlichen identisch ausgebildet sein, oder Merkmale, welcher vorhergehend anhand eines Reaktors beschrieben wurden, können sinngemäß auf eine oder mehrere der anderen Reaktoren übertragen werden.

Figur 5 zeigt ein schematisches Verfahrensfließbild zur Darstellung eines Verfahrens zur kontinuierlichen Depolymerisation von Polymeren mittels einer Depoly- merisationsanlage, wobei zur Durchführung des Verfahrens die Depolymerisati- onsanlage 60a, die Depolymerisationsanlage 60b oder die Depolymerisationsan- lage 60c oder die Depolymerisationsanlage 60d aus den vorhergehenden Ausführungsbeispielen verwendet werden kann.

Das Verfahren umfasst zumindest drei Verfahrensschritte. In einem ersten Verfahrensschritt 1 18 des Verfahrens werden Polymere, insbesondere in Form von Polymerabfällen, dem Primärreaktor 12a, 12b, 12c; 12d zugeführt. In dem Primärreaktor 12a, 12b, 12c; 12d werden die Polymere unter Umwälzen durch die Primärumwälzeinheit 24a, 24b, 24c; 24d und unter Wärmezufuhr durch die Heizeinheit 14a, 14 b, 14c; 14d aufgewärmt, aufgeschmolzen und zumindest teilweise depoly- merisiert, wobei dabei entstehende gasförmige Depolymerisationsprodukte einer Rektifikation in der Rektifikationskolonne 56a, 56b; 56d zugeführt werden. Vorzugsweise werden die Polymere in dem ersten Verfahrensschritt 1 18 auf eine Temperatur zwischen 250°C und 350°C, besonders bevorzugt auf 300°C erhitzt.

In einem zweiten Verfahrensschritt 120 des Verfahrens wird zumindest ein Teilstrom aufgeschmolzener Polymere dem Sekundärreaktor 18a, 18b; 18d zugeführt und unter Wärmezufuhr durch die Heizeinheit 14a, 14b, 14c; 14d weiter depolymerisiert, wobei dabei entstehende gasförmige Depolymerisationsprodukte der Rektifikationskolonne 56a, 56b; 56d zugeführt werden. Vorzugsweise wird der Teilstrom in dem zweiten Verfahrensschritt 120 auf eine Temperatur zwischen 380°C und 500°C, besonders bevorzugt zwischen 420°C und 480°C erhitzt. In einem dritten Verfahrensschritt 122 des Verfahrens werden die in den Verfahrensschritten 1 18, 120 noch nicht depolymerisierten Bestandteile aus dem Sekundärreaktor 18a, 18b dem Tertiärreaktor 88a, 88b; 88d entweder direkt, oder über den Wärmetauscher 126a, 126b, 126d zur weiteren Depolymerisation zugeführt. Bei der Zufuhr in den Tertiärreaktor 88a, 88b und/oder in dem Tertiärreaktor 88a, 88b anfallenden gasförmige Depolymerisationsprodukte werden in dem dritten Verfahrensschritt 122 der Rektifikationskolonne 56a, 56b zugeführt. Zeitgleich zu den Verfahrensschritten 1 18, 120, 122 erfolgt die Rektifikation der gasförmige Depolymerisationsprodukte in der Rektifikationskolonne 56a, 56b, 56d wobei in der Rektifikationskolonne 56a, 56b anfallende Bodenprodukte dem Sekundärreaktor 18a, 18b, 18d und/oder dem Primärreaktor 12a, 12b, 12c, 12d zugeführt werden. Nach anschließender teilweiser Kondensation der Produkte, welche am Kopf der Rektifikationskolonne 56a, 56b, 56d anfallen, werden diese über den Wärmetauscher 98a teilweise kondensiert. Anschließend kann die Leichtfraktion 104a; 104b; 104d und Schwerfraktion 106a, 106b, 106d gewonnen werden.

Zur Verarbeitung von chlorhaltigen Polymeren kann das Verfahren einen optionalen Vorbehandlungsschritt 1 16 umfassen, welcher dem ersten Verfahrensschritt 118 vorgeschaltet wird. In dem Vorbehandlungsschritt 1 16 werden chlorhaltige Polymere vor der Zufuhr in den Primärreaktor 12a, 12b, 12c, 12d vorbehandelt und dabei chlorhaltige Komponenten abgetrennt.

Vorzugsweise erfolgt der Vorbehandlungsschritt 1 16 mittels des in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebenen Vorbehandlungsreaktors 44b oder mittels des in dem vierten Ausführungsbeispiel beschriebenen Vorbehandlungsreaktors 44d sowie mittels der daran angeschlossenen statischen Mischereinheit 54b bzw. der Mischereinheit 54d. Die chlorhaltigen Polymere werden in dem Vorbehandlungsreaktor 44b, 44d mittels des Vorbehandlungswärmetauschers 46b, 46d aufgewärmt, aufgeschmolzen und zumindest teilweise depolymerisiert. Eine Nachbehandlung der in dem Vorbehandlungsreaktor 44b; 44d anfallenden Gasphase erfolgt mittels NaOH-Wäsche in der Nassabscheidereinheit 52b, 52d. Die anfallende Flüssigphase wird der statischen Mischereinheit 54b, 54d zugeleitet, wobei restliche Chloranteile unter Zugabe von Calciumoxid in der statischen Mischereinheit 54b, 54d zu Calciumchlorid umgesetzt werden. Die von chlorhaltigen Bestandteilen befreiten aufgeschmolzenen Polymere werden dem Primärreaktor 12b, 12d zugeführt, wo anschließend der erste Verfahrensschritt 1 18 durchgeführt wird.

Bezugszeichen

10 Reaktorvorrichtung

12 Primärreaktor

14 Heizeinheit

16 Primärumwälzeinheit

18 Sekundärreaktor

20 Sekundärumwälzeinheit

22 Sekundärumwälzelement

24 Primärrührreinheit

26 Primärumwälzelement

28 Auslasseinheit

30 Überlaufbereich

32 Beruhigungszone

34 Umwälzbereich

36 Regeleinheit

38 Sekundärwärmetauscher

40 Primärwärmetauscher

42 Leitrohr

44 Vorbehandlungsreaktor

46 Vorbehandlungswärmetauscher

48 Vorbehandlungsumwälzeinheit

50 Vorbehandlungsumwälzelement

52 Nassabscheidereinheit

54 statische Mischereinheit

56 Rektifikationskolonne

58 Primärrührelement

60 Depolymerisationsanlage

62 Zellradschleuse

64 Förderschnecke

66 Einlass Kühlstrecke

Kühlwasserkreislauf Stickstoffzufuhrleitung Schmelzsalzsystem Schmelzsalztank Heizeinrichtung Sekundärrühreinheit Sekundärrührelement Füllstandsanzeige-Controller

Regelventil Tertiärreaktor

T ertiärwärmetauscher Rührarm

Entsorgungseinheit Heißwasserkreislauf Wärmetauscher

Dieselzufuhr Behälter

Leichtfraktion

Schwerfraktion Restfraktion weiteres Primärumwälzelement Umwälzpumpe

Umwälzleitung Vorbehandlungsschritt erster Verfahrensschritt zweiter Verfahrensschritt dritter Verfahrensschritt Wärmetauscher Natronlauge-Zufuhr Natriumchlorid-Fraktion Abgasfraktion Calciumoxiodzufuhr erstes Überlaufventil zweites Überlaufventil drittes Überlaufventil