Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur Verwertung von vorzugsweise polyolefinhaltigen

Kunststoffabfallen oder -resten.

Die Aufgaben im Kunststoff-Recycling sind so vielfältig wie die Art der unterschiedlichen Rohstoffe. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine dezentrale Anlage zur Verarbeitung von nicht direkt stofflich recyclebaren Kunststoffabfallen oder - Produktionsrückständen zu stofflich oder energetisch

verwertbaren Ölen und Wachsen zu schaffen und ein

entsprechendes Verfahren anzugeben. Die damit verbundenen Vorteile des erfindungsgemäßen

Prozesses gegenüber der herkömmlichen Entsorgung bestehen in der Verringerung von Logistikaufwändungen und in einer hohen lokalen Wertschöpfung .

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Verwertung von vorzugsweise polyolefinhaltigen

Kunststoffabfällen oder -resten gelöst, bei dem

zerkleinertes Material containerbasiert pyrolisiert, wird, kondensierbare Pyrolysedämpfe mittels einer gestuften

Kondensation kondensiert gefiltert und ausgetragen werden und feste Rückstände gekühlt und ausgeschleust und

entstehende nicht kondensierbare Pyrolysegase zur

Unschädlichkeit verarbeitet werden.

Dabei kann mittels einer thermo-chemischen Spaltung organischer Verbindungen bei materialabhängigen Temperaturen von über 270°C bis 500°C Bindungsbruch durch

thermokatalytische Depolymerisation innerhalb großer

Moleküle in kleinere erzwungen werden. Im Gegensatz zur Vergasung und zur Verbrennung geschieht dies ausschließlich unter der Einwirkung von Wärme und ohne zusätzlich

zugeführten Sauerstoff/Luft .

Dabei besteht die Möglichkeit, dass die Depolymerisation katalytisch unterstützt wird. Im Prozess entstehen Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe. Die Mengenanteile und die Zusammensetzung hängen nicht nur vom Einsatzstoff, sondern auch von der eingesetzten Temperatur, den zugegebenen Hilfsstoffen und der Behandlungsdauer ab.

Das Input-Material wird zunächst in einer Schneidmühle geschreddert oder mittels anderer Technik zerkleinert und in einem Gewebesilo oder einem anderen geeigneten Speicher zwischengelagert. Durch ein Eintragssystem wird das

zerkleinerte Kunststoffmaterial bedarfsgerecht und luftdicht in einen Pyrolysereaktor eingebracht und dabei teilweise aufgeschmolzen . In dem Pyrolysereaktor findet der

Kernprozess der Pyrolyse statt.

In den sich dem Reaktor anschließenden Kondensationsstufen werden auf verschiedenen Temperaturniveaus Produktöle entnommen: Hochsieder (Wachse) und Mitteldestillate/

Leichtsieder .

In einem Stromgenerator können die Pyrolysegase oder die Produktöle, insbesondere nicht weiter verwendbare Produktöle zur Energieerzeugung, insbesondere zur Eigenenergieerzeugung verwendet werden. Außerdem kann Überschussstrom abgenommen werden. Nicht kondensierbare Pyrolysegase können im

Stromgenerator oder einem Brenner unschädlich verbrannt werden .

Folgende Produkte fallen an: · Produktöl, welches zur weiteren Verwendung in

Produkttanks gelagert werden kann und

• Nebenprodukte: Restfeststoff, Abgas, Ölschlamm, die in geeigneter Weise zu entsorgen sind.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch eine

Vorrichtung zur Verwertung von vorzugsweise

polyolefinhaltigen Material, nämlich Kunststoffabfällen oder -resten, gelöst, bei der in einem transportablen Container, folgende Baueinheiten angeordnet sind:

- einen Materialeintrag mit einer das Material

bedarfsgerecht und luftdicht in einen Pyrolysereaktor einbringenden und dabei teilweise aufschmelzenden StopfSchneckenanordnung,

- einen das Material unter Bewegung von außen

beheizenden Pyrolysereaktor,

- einen zumindest schräg nach oben gerichteten

Pyrolysedämpfe und -gase von Reststoffen trennenden Separator,

- eine die Reststoffe ausbringenden Reststoffaustrag,

- eine Kondensationseinheit,

- ein aktives Kühlsystem,

- ein Kondensataustrag,

- eine Pyrolysegasableitung und

eine den Prozessablauf steuernde Steuereinheit. Der Vorrichtung im Prozessverlauf vorgelagert ist die

Vorprozesseinheit. Hier werden die polyolefinhaltigen

Kunststoffabfalle oder -reste zu dem zerkleinerten Material verarbeitet . Der Materialeintrag besteht aus einem Vorlagebehälter über einem Eintragstrichter, aus welchem eine beheizte

StopfSchnecke das Material kontinuierlich in den

Pyrolysereaktor presst und dabei aufschmilzt.

Der Pyrolysereaktor besteht aus einem schräg gestellten Hauptreaktor, in dem eine ständige Bewegung des Materials gewährleistet ist und der von außen beheizt ist.

Zu dem Pyrolysereaktor gehört auch ein Separator mit einem darunter liegenden Reststoffbehälter oder Reststoffaustrag und einem abgehenden Nachreaktor. Im Pyrolysereaktor findet in einem von außen und/oder von innen elektrisch beheizten Pyrolyseraum der Pyrolyseprozess fast vollständig statt. Im Pyrolyseraum sorgt eine

Seelenlosschnecke für einen langsamen Transport des

Materiales bzw. des Reststoffes. Der Reststoff fällt aus dem Hauptreaktor in den ebenfalls beheizten Reststoffbehälter, wo eventuell noch enthaltene flüchtige Bestandteile ausgasen und eine trockene,

pulverförmige, rieselfähige Koksasche übrig bleibt. Bei Produktionspausen kann der Nachreaktor nach Abkühlung abgebaut und entleert werden. Hierzu kann eine

Flanschverbindung und eine Revisionsöffnung oder eine kontinuierliche Ascheaustragung vorgesehen sein.

Im Nachreaktor hat das heiße Pyrolyserohgas die Gelegenheit zur Nachreaktion und zur Abscheidung von Partikeln. Letztere werden durch eine im Gasreaktor befindliche

Reinigungsschnecke in Richtung Reststoffbehälter zurück befördert . Die Kondensationseinheit gewinnt aus dem Pyrolysedampf durch Temperaturreduzierung Destillate. An dieser Stelle kann eine zweistufige Kondensation vorteilhaft sein, insbesondere wenn Wachsanteile in den Kondensaten enthalten sind. Eine

Hochtemperaturkondensation (HTK) (Hochtemperatur größer 60 °C) schleust Wachse, die bei niedrigeren Temperaturen erstarren würden, flüssig aus dem System aus. Eine

Niedrigtemperaturkondensation (NTK) (Niedertemperatur ca. 10°C) dagegen gewinnt möglichst viel der Niedrigsieder aus dem Gasstrom. Die Temperatur wird über Kühlkreisläufe eingestellt. Beide Kühlkreisläufe geben, jeweils einzeln geregelt, ihre Energie über einen Außenluftdruckkühler an die Umgebungsluft ab.

Aufgrund möglicher Wachsanteile werden die HTK-Kondensate vor Einlauf in die Transportbehälter warmgehalten, um ein Erstarren in den Rohrleitungen zu vermeiden

(Verblockungsgefahr) .

In der HTK werden mittels eines Spülumlaufes zudem mögliche Ruß- und andere Partikel weitestgehend abgeschieden.

Vorheizungen bringen die Behälter und Rohre zu Beginn auf Prozesstemperatur .

Sofern eine Filteranordnung vorgesehen ist, kann diese in zwei Filterstufen geteilt sein (z.B. Spaltfilter < 50 gm und Nachfilter ca. 5 gm) wird das Destillat beim Abpumpen in Richtung eines beheizten Vorratstanks von Restpartikeln befreit .

Die Pyrolysegasableitung dient der Entsorgung nicht mehr kondensierbarer Pyrolysegase.

Hierzu ist zunächst eine Fackel vorgesehen. Die Fackel verbrennt bei Ausfall des Generators Pyrolysegase schadlos vor dem Entlassen in die Umwelt. Mittels eines in diesem Fall permanent aktiven Glühzünders werden die Gase gezündet und die Flamme mittels Temperaturmessung überwacht.

Es ist aber auch möglich, dass die Pyrolysegasableitung mit einem für eine Weiterverwendung des Pyrolysegases bestimmten Anschluss versehen ist.

Die Anlage wird automatisiert betrieben. Dies übernimmt die Steuereinheit. Hierzu kann ein SPS-Leitrechner dienen. Auf diesem sind lokal und per Fernüberwachung der Zugriff und die Überwachung der Anlage möglich. Die SPS ist mit der

Leistungselektronik in Schaltschranken verbaut, welche am Anlagenrahmen befestigt sind.

Die Anlage ist soft- und hardwareseitig mit verschiedener Sicherheitstechnik ausgerüstet. Die Steuerung übernimmt im Automatikbetrieb die Überwachung und Regelung der relevanten Prozessparameter (insbesondere Temperaturen, Drucke,

Füllstände) über die installierte PLS mit PLT-/ MSR-Technik.

Entsprechend dem Stand der Technik verfügt die Maschine über Not-Halt-Einrichtungen für den Bereich der Schneidmühle sowie dem Prozess. Eine Auffangwanne dient dem Schutz vor Kontaminierung durch evtl, auslaufende Öle.

Die benötigte Prozessenergie wird vorzugsweise in einem systemintegrierten Motorgenerator auf Basis eines Teils der gewonnenen Produktöle und der nicht kondensierbaren

Pyrolysegase erzeugt. Hierbei kommt beispielsweise ein schallgeschütztes Aggregat mit einer Leistung von ca. 35 kW zum Einsatz. Die Produktöle werden bis zur Verstromung in einem beheizten Tank zwischengelagert. Für Start- und Stoppprozesse wird Diesel aus einem separatem Tank genutzt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines

Ausführungsbeispieles näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen schematisierten Prozessablauf, Fig . 2 eine perspektivische Prinzipdarstellung der

erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Materialeintrag und Pyrolysereaktor, Fig. 3 einen Drehflügelmelder Fig. 4 eine Schnittdarstellung durch den Materialeintrag, Fig . 5 eine Förderschnecke des Pyrolysereaktors, Fig . 6 eine perspektivische Prinzipdarstellung mit HTK- und NTK-Kondensationseinrichtung, Fig. 7 eine perspektivische Prinzipdarstellung der HTK- Kondensationseinrichtung und

Fig. 8 eine perspektivische Prinzipdarstellung der

erfindungsgemäßen Vorrichtung mit

Kondensationseinrichtung . Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in einem System 2 zur Verwertung

polyolefinhaltigen Kunststoffabfallen oder -resten, hier Material genannt, eingebunden. Hierzu zählen die peripheren Komponenten Schneidmühle 3 und Gewebesilo 4, je mit einem nicht näher dargestellten Fördergebläse.

Das Material wird in der Schneidmühle 3 zu einem Input- Material 5 verarbeitet und dabei auf eine Partikelgröße im Bereich 5 bis 10 mm geschreddert und dann in dem Gewebesilo zwischengelagert. Von dort wird es bedarfsgerecht

kontinuierlich in die Anlage 1, die eigentliche

Pyrolyseanlage 1, gefördert.

Zur Einführung des Input-Materials 5 wird dieses in einen Vorlagebehälter 6 gefördert und über einen Eintragstrichter 7 der Pyrolyseanlage 1 zugeführt. Wie in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt, ist der Vorlagebehälter 6 im Inneren mit einem Drehflügelmelder 8 versehen. Dieser Drehflügelmelder 8 hat auf einer Welle 9 zwei oder mehrere sich radial erstreckende Flügel 10.

Bei Vorhandensein von Input-Material 5 wird die Drehung des Drehflügelmelders 8 behindert und dieses detektiert.

Gleichzeitig wirkt er, über die Welle 9 angetrieben, als Brückenbrecher, der Verklumpungen des Input-Materials 5 auflösen und somit Verstopfungen Vorbeugen kann.

Andererseits wird bei fehlendem der Drehwiderstand

detektiert, das kein Input-Material 5 vorhanden ist und dadurch signalisiert, dass solches zugeführt werden muss.

Mit dem Eintragstrichter 7 ist ein Materialeintrag 11 verbunden. Dieser ist in Fig. 4 näher dargestellt. Im Inneren des Materialeintrags 11 ist eine Stopf _S chnecke 12 drehbar angetrieben angeordnet. Mittels dieser StopfSchnecke 12 wird das Material bedarfsgerecht und luftdicht in einen

anschließenden Pyrolysereaktor 13 eingebracht und dabei teilweise aufgeschmolzen . Der luftdichte Abschluss geschieht durch ein leichtes gewolltes Verstopfen von Material am transportseitigen Ende 14 der StopfSchnecke 12.

Der Pyrolysereaktor 13 ist schräg nach oben gerichtet und in seinem Inneren mit einer Förderschnecke 15 versehen. Diese ist drehbar angetrieben und mit Flügeln 16 zum Durchmischen des Materials versehen.

Im Pyrolysereaktor wird das Material unter ständiger

Bewegung von außen beheizt. Bei Temperaturen von bis über 500°C kommt es zur Depolymerisation, d.h. zur Crackung der langen Kohlenwasserstoffketten der festen Kunststoffe in kürzere Ketten der flüssigen und gasförmigen Produkte. Dabei werden überschüssige Kohlenstoffatome abgespalten und bilden als Ruß gemeinsam z.B. mit mineralischen Verschmutzungen einen festen Reststoff.

Durch die Drehbewegung der Förderschnecke 15 und

nachgefördertes Frischmaterial wird das flüssige, pastöse bis körnige Material in einen Separator 17 gefördert. Dieser wirkt als Schwerkraftabscheider. Im Separator 17 fallen die Reststoffe nach unten, während die Öl- und Gasdämpfe (als Pyrolysedämpfe bezeichnet) nach oben steigen und zur

Kondensation geleitet werden. Die Reststoffe werden über eine Abkühlstrecke 18 in einen gasdicht abschließbaren

Reststoffbehälter 19 befördert.

Von dem Separator 17 gelangen die Pyrolysedämpfe über eine Rohrleitung 20 in einen Hochtemperaturkondensator (HTK) 21. Wie in Fig. 7 dargestellt, ist in der Rohrleitung 20 eine mittels eines Motors 22 drehbar angetriebene Förderspirale 23 angeordnet. Diese fördert Material entgegen der

Gasströmungsrichtung 24 und dient der Rohrreinigung. In dem HTK 21 das in Fig. 7 dargestellte Rohrbündel 25 angeordnet. Die Pyrolysedämpfe werden in das Rohrbündel 25 von oben eingeleitet. Das Rohrbündel 25 ist von außen wassergekühlt. Darin kondensiert der Pyrolysedampf. Dieser Prozess läuft bei über 60°C ab. Das HTK-Kondensat sammelt sich in einem HTK-

Kondensatbehälter 26. Ist in dem HTK-Kondensatbehälter 26 ein Sollpegel erreicht, wird das HTK-Kondensat über einen Kondensatablauf 27 bis zu einem Mindestpegel abgelassen

Das Kühlwasser aus einem Kühlwasserablauf 28 wird für eine Rohrbegleitheizung für das HTK-Kondensat benutzt, um zu verhindern, dass sich dieses verfestigt, da es üblicherweise bei Raumtemperatur fest ist.

Der Rest-Pyrolysedampf wird über die Dampfleitung 29 einem Niedertemperaturkondensator (NTK) 30 zugeführt. Die

Zuleitung in dem NTK 30 reicht bis in einen Auffangbehälter 31. Dort durchströmt der Rest-Pyrolysedampf eine

Kondensatfüllung und wird damit gewaschen. Durch das Waschen und durch eine Schwerkraftseparation sammelt sich Sumpf im Auffangbehälter 31 unten an. Der NTK 30 ist mit einem ähnlichen, hier nicht näher

dargestellten Rohrbündel versehen, wie der HTK 21. Durch dieses Rohbündel wird der gewaschene Rest-Pyrolysedampf geleitet und kondensiert bei Temperaturen um 10°C. Das Kondensat fließt in den Auffangbehälter 31 und kann zur Verwertung abgelassen werden.

Alles, was über diesen Schritt nicht mehr kondensiert, wird als Pyrolysegas entweder über eine Fackel 31 verbrannt oder einem Verbrennungsmotor eines Elektrogenerators 33, der optional zum System 1 gehören kann, zugeführt, in aller

Regel unter Nutzung der Kondensate als Produktöle, entweder zu Eigenenergieerzeugung oder zur Netzeinspeisung.

Die verfahrenstechnische Steuerung der Pyrolyseanlage 1 erfolgt durch eine Anbindung aller Komponenten an eine gemeinsame SPS (Leitrechner) .

Als Schnittstellen sind (ggf.) die Anschlusspunkte der

Maschine an die Versorgung (Elektroenergie, Druckluft, Datenübertragung) zu sehen.

Durch die modulartige, kompakte Bauweise in einem Container 34 wird eine transportable, vielseitig einsetzbare

Aufstellung und individuelle Nutzung angestrebt.

Die äußeren, räumlichen Grenzen der Pyrolyseanlage 1 beschränken sich dabei auf die bauliche Hülle des Containers 34, z.B. ein Standard-ISO-Container, mit den entsprechenden Anbauten 35, die beispielsweise die Steuerung beinhalten können. Das für die Aufstellung des Containers 34 relevante Fundament ist entsprechend den Anforderungen (statische Dimensionierung als Streifenfundament) bereitzustellen. Verfahren und Vorrichtung zur Verwertung von vorzugsweise polyolefinhaltigen Kunststoffabfällen oder -resten

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung, Pyrolyseanlage

2 System

3 Schneidmühle

4 Gewebesilo

5 Input-Material

6 Vorlagebehälter

7 Eintragstrichter

8 Drehflügelmelder

9 Welle

10 Flügel

11 Materialeintrag

12 StopfSchnecke

13 Pyrolysereaktor

14 Ende der StopfSchnecke

15 Förderschnecke

16 Flügel

17 Separator

18 Abkühlstrecke

19 Reststoffbehälter

20 Rohrleitung

21 Hochtemperaturkondensator (HTK)

22 Motor

23 Förderspirale

24 Gasströmungsrichtung

25 Rohrbündel

26 HTK-Kondensatbehälter 27 Kondensatablauf

28 Kühlwasserablauf

29 Dampfleitung

30 Niedertemperaturkondensator (NTK) 31 Auffangbehälter

32 Fackel

33 Elektrogenerator

34 Container

35 Anbauten