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Title:
PROCESS FOR DEPOLYMERIZING POLYMERS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/152205
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a novel process for depolymerizing plastics wastes in at least one depolymerization reactor, wherein – the plastics material is added continuously to the reactor (1) filled with plastics melt at 380 to 450°C, – the melt is pumped from reactor (1) through a heat exchanger (2) in which the melt is heated from 380 to 450°C up to 450 to 500°C and freed of the depolymerization products in a downstream distillation column (5), and – the melt remaining is recycled into the reactor (1), while a portion of the melt is fed to a further depolymerization reactor (3) with a heated jacket and internal rotor with a stirrer arm, where the melt is depolymerized at 400 to 500°C to such an extent that all that remains is carbon black and inorganic residue which is discharged in solid form from the depolymerization reactor (3).

Inventors:
KANZLER WALTER (AT)
Application Number:
PCT/AT2017/060055
Publication Date:
September 14, 2017
Filing Date:
March 03, 2017
Export Citation:
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Assignee:
KANZLER WALTER (AT)
International Classes:
C10B53/07; C10G1/10
Domestic Patent References:
WO2004087619A22004-10-14
WO2007122967A12007-11-01
Foreign References:
EP0713906A11996-05-29
US2978519A1961-04-04
Attorney, Agent or Firm:
WILDHACK & JELLINEK PATENTANWÄLTE (AT)
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Claims:
Patentansprüche:

1 . Verfahren zur Depolymerisation von Kunststoffabfällen, vornehmlich Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Resten von PVC und anderen Polymeren durch Aufschmelzen derselben in einer Schmelze der Kunststoffe in zumindest einem Depolymerisationsreaktor,

d ad u rc h g e ke n n z e i c h n et ,

- dass das zerkleinerte Kunststoff material kontinuierlich in den mit Kunststoffschmelze mit einer Temperatur von 380 bis 450°C gefüllten Reaktor (1 ) zugegeben wird, und

- dass die Schmelze aus Reaktor (1 ) mittels Pumpe (4) durch einen Wärmetauscher (2) gepumpt wird, in dem die Schmelze von 380 bis 450°C auf 450 bis 500°C erhitzt wird und die erhitzte Schmelze in einer Destillationskolonne (5) von den Depolymerisationsprodukten befreit wird und die verbliebene Schmelze in den gebildeten Reaktor (1 ) zurückgeführt wird, während ein Teil der Schmelze, der mengenmäßig 10 bis 50% des zugeführten Kunststoffmaterials entspricht, einem weiteren Depolymerisationsreaktor (3) zugeführt wird, der einen beheizten Außenmantel und einen innenliegenden Rotor mit Rührarmen aufweist, in dem die Schmelze bei 400 bis 500°C so weit depolymerisiert und verdampft wird, dass nur mehr Ruß und anorganischer Rückstand zurückbleibt und dieser als Feststoff (Pulver oder Granulat) aus dem Depolymerisationsreaktor (3) ausgetragen wird.

2. Verfahren zur Depolymerisation von Kunststoffabfällen, vorzugsweise Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Resten von PVC und anderen Polymeren unter Aufschmelzen der Flüssigphase in der Schmelze der Kunststoffe in einem Depolymerisationsreaktor, insbesondere zur Gewinnung von flüssigen Kohlenwasserstoffen,

d ad u rc h g e ke n n z e i c h n et , - dass das zerkleinerte Kunststoff material kontinuierlich in einen Polymerschmelze (110) mit einer Temperatur von 380 bis 450°C enthaltenden ersten Depolymerisationsreaktor (1 ) mit Rührer (107) eingebracht wird,

- dass ein Teil der Schmelze (110) aus dem ersten Depolymerisationsreaktor (1) mittels Pumpe (4) durch einen Wärmetauscher (2) gepumpt wird, in welchem die Schmelze von 380 bis 450°C auf 450 bis 500°C erhitzt wird und diese erhitzte Schmelze in einer Destillationskolonne (5) von den Depolymerisationsprodukten befreit wird und die dort als solche verbliebene Schmelze (110) in den ersten Reaktor (1) zurückgeführt wird, und

- dass ein Teil der Schmelze (110), der mengenmäßig 10 bis 50 Gew% des zugeführten Kunststoffabfallmaterials entspricht, einem zweiten Depolymerisationsreaktor (3) mit beheiztem Außenmantel (133) und innenliegendem Rotor (131) mit einer Mehrzahl von Rührarmen (132) zugeführt wird, in welchem dieser Teil der Schmelze (110) bei 400 bis 500°C bis zum Zurückbleiben von Ruß und anorganischem Rückstand depolymerisiert und verdampft wird, welcher als Feststoff in Pulver- oder Granulatform aus dem zweiten Depolymerisationsreaktor (3) ausgetragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Beheizung der beiden Depolymerisationsreaktoren (1) und (3) mittels Schmelzsalzsystem (137) als Wärmeträgermedium erfolgt, wobei die Salzschmelze im Wesentlichen aus Kalium- und/oder Natrium - Nitrat und/oder - Nitrit besteht und das Wärmeträgermedium mittels Wärmetauscher (8) erhitzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffabfälle (101) zusammen mit Stickstoff (N2) als Inertgas nach Kühlung von oben in den ersten Depolymerisationsreaktor (1) eingebracht werden, wobei der das kontinuierlich zugeführte Abfallmaterial (101) und den Stickstoff (N2) aufnehmende Gas-Teilraum (104) mittels eines bis unter die Oberfläche der dort befindlichen Polymerschmelze (110) reichenden Trennblechs (105) vom übrigen Gasraum (106) über der genannten Polymerschmelze (110) getrennt ist und der Stickstoff (N2) aus dem genannten Gas-Teilraum (104) ausgeleitet und rückgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

- dass aus der obersten Schicht der Polymerschmelze (110) im ersten Reaktor (1) kontinuierlich ein Anteil derselben (110) abgezogen und in einen als zweiter Depolymerisationsreaktor (3) eingesetzten, im Wesentlichen horizontal angeordneten, rohrartigen Reaktor eingebracht wird, in welchem die aus dem ersten Reaktor (1) stammende Polymerschmelze (110) mittels eines in demselben rotierenden länglichem Rührorgans (131) mit einer Mehrzahl von Rührarmen (132) unter Ausbildung einer Schmelze-Dünnschicht an die Innenfläche von dessen mittels im Kreislauf (137) geführten Salzschmelze beheiztem Heizmantel (133) geschleudert wird, und

- dass die hierbei anfallenden heißen Depolymerisationsgase der Destillationskolonne (5) zugeführt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass die sowohl den Wärmetauscher (2) als auch den zweiten Depolymerisationsreaktor (3) mit Heizenergie versorgende, im Kreislauf (137) geführte, heiße Salzschmelze mit den aus der Destillationskolonne (5) abgezogenen und dort von den flüssigen, abgetrennten, gasförmigen Produkten und/oder durch die Abgase (135) einer teilweisen Verbrennung derselben aufgeheizt wird.

7. Einrichtung (100) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis

6,

dadurch gekennzeichnet, - dass sie einen mit dem aufzuarbeitenden Kunststoff-Abfallmaterial (101 ) beschickbaren, dasselbe in eine Polymerschmelze (1 10) überführenden, mit einem beheizbaren Rührreaktor gebildeten ersten Depolymerisationsreaktor (1 ) gebildet ist, von welchem eine Schmelzeleitung (120) ausgeht, in welcher die über einen mittels Salzschmelze beheizten Wärmetauscher (2) geführte Schmelze (1 10) pumpbar ist und welche in eine Destillationskolonne (5) mit Kopfkondensator (6) mündet, von welcher eine Rückleitung (130) für die dort verbleibende Polymerschmelze (1 10) in den ersten Depolymerisationsreaktor (1 ) ausgeht,

- dass weiters von dem ersten Depolymerisationsreaktor (1 ) eine zweite Schmelzeleitung (130) ausgeht, welche in einen mit einem Röhrenreaktor mit mehrere voneinander beabstandete Rührarme (132) aufweisendem Rührorgan (131 ) ausgestatteten dritten, mit im Kreislauf (137) geführter, erhitzter Salzschmelze beheizten zweiten Depolymerisationsreaktor (3) mündet, von dem eine ebenfalls in die Destillationskolonne (5) mündende Leitung (350) für die dort generierten, Gasform aufweisenden gasförmigen und flüssigen Fraktionen ausgeht, und

- dass von dem Kopfkondensator (6) der Destillationskolonne (5) eine Leitung bzw. Ableitung (1 1 1 ) für die dort abgetrennte flüssige Fraktion (20) und eine weitere Leitung (1 12) für die gasförmige Fraktion (30) ausgeht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7,

d ad u rc h g e ke n n ze i c h n et , dass das Rührorgan (131 ) im zweiten Depolymerisationsreaktor (3) horizontal angeordnet ist.

Description:
Verfahren zur Depolymerisation von Polymeren

Der Anteil von Verpackungsmaterial, Kunststoffabfällen, Reifen und anderen polymeren Abfällen nimmt weltweit laufend zu.

Die Beseitigung und Verwertung dieser Abfälle sind in vielfältiger Art möglich und üblich. Die Abfallwirtschaftsgesetzgebung fordert eine möglichst hochwertige Verwertung derartiger Abfälle. Die Abtrennung von polymeren Kohlenwasserstoffen und deren Derivaten vor und aus dem Restmüll ist weltweit gefordert, die Sortierung der Polymerstoffe nach Komponenten ist seit einigen Jahren möglich, die erzielbare Reinheit ist aber nicht so gut, dass eine rein stoffliche Verwertung in Form der Ausgangsmaterialien wirtschaftlich machbar ist.

Trockene Destillation, Verschwelung und Vergasung sind Prozesse, die seit Jahrzehnten bekannt sind und bei denen neben relativ geringen Mengen an flüssigen Komponenten (C6 bis C30) in Höhe von 5 bis 30% des Ausgangsmaterials hauptsächlich und je nach Prozess aber gasförmige Komponenten in sehr unterschiedlichen Zusammensetzungen gebildet werden, wie insbesondere Kohlenmonoxid, Kohlendioxid sowie (C1 - C5)-Gase unterschiedlichster Art. Wegen diesen uneinheitlichen, und stetig wechselnden, nicht normgerechten Zusammensetzungen ist eine Verwertung von Kunststoffabfällen am Entstehungsort meist nicht leicht möglich und die erforderliche Weiterverarbeitung ist meist unwirtschaftlich.

"Handbook of Polyolefins, Marcel Dekker Inc. S. 444" zeigt, dass bei der thermischen Zersetzung der Polymere ein Maximum an kondensierbaren Komponenten bei Zersetzungstemperaturen von 500 bis 700°C erreichbar ist. Um das Material auf diese Temperaturen zu erhitzen, sind Heizflächentemperaturen von deutlich mehr als 700°C erforderlich, weshalb sich im heißen Gasstrom die verdampfenden flüssigen Komponenten auch gleich zu kurzkettigen Gasen zersetzen. Daher wurden weltweit umfangreiche Untersuchungen über die katalytische Zersetzung der Polymere mit unterschiedlichen Katalysatoren, wie insbesondere Zeolithe, Alumosilikate und/oder Metalloxide durchgeführt, die bei 300 bis 500°C mit hohem Wirkungsgrad von 60 bis 80% in kondensierbare Komponenten (C6 - C30) erfolgt.

Da die untersuchten Kunststoff-Polymere bei Erhitzung über ihren Schmelzpunkt zu kaum handhabbaren, klebstoffartigen Zwischenprodukten führen, versucht man seit Jahren besser gangbare Wege zu finden, um möglichst hohe Ausbeuten an flüssigen Produkten zu erhalten.

Ein Weg besteht dabei in der Aufschmelzung der Polymere in hochsiedenden Ölen, wie z.B. in DE 1997621302 beschrieben, unter Zugabe von Katalysatoren und Adsorbentien für Chlorwasserstoff, wenn PVC mitverarbeitet werden soll. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht allerdings darin, dass die eingesetzten Öle sich selbst auch wieder zu gasförmigen Komponenten zersetzen.

Die DE 102010050152 beschreibt ein Verfahren, bei dem die Polymere in einem Extruder aufgeschmolzen und dann in einen Reaktor gepresst werden, in welchem die eigentliche Depolymerisation stattfindet. Mit diesem Verfahren lässt sich zwar die Klebstoff-Phase durchfahren, der Energieverbrauch für den Extruder und die dort vorgesehenen Elektroheizungen ist aber extrem hoch.

Anzuführen sind weiters DE 19722585 A1 , DE 19623528 A1 , DE 19512029 A1 und DE 4444209 C1 , welche Kunststoffabfall-Verwertungsverfahren mit zweistufigem Aufschmelzen der Kunststoffe und Depolymerisation zum Gegenstand haben, welche allerdings alle auf den Erhalt von hochschmelzenden, hochpolymeren Paraffinen und Wachsen als Endprodukte ausgerichtet sind. Nur aus DE 4444209 geht hervor, dass bei Temperaturen von über 400°C flüssige und gasförmige Produkte erhalten werden. Allen diesen eben genannten Verfahren gemeinsam ist, dass die Anforderungen an die Reinheit der einzusetzenden Rohrstoffe hoch ist, da die Additive und Verunreinigungen, die in und an den Kunststoffen häufig vorhanden sind, schwer aus dem Reaktor abgetrennt werden können.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein neues und wirtschaftlich vertretbares, insbesondere auch industriell einsetzbares, Verfahren zur Verwertung von Polymer-Abfallmaterial zu schaffen, das

hohe Ausbeute an flüssigen Komponenten ohne Einsatz von Katalysatoren erzielt, bei welchem

die genannte Klebstoff-Phase unter Vermeidung von unwirtschaftlichen Aufwendungen überwunden werden kann, wobei

die für den Prozess erforderliche Energie hauptsächlich aus den im Zuge desselben gebildeten gasförmigen Produkten gewonnen wird und

an die Reinheit der einzusetzenden Polymer-Abfälle keine zu hohen Anforderungen gestellt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines neuen Verfahrens zur Depolymerisation von Kunststoffabfällen, vornehmlich Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Resten von PVC und anderen Polymeren durch Aufschmelzen derselben in einer Schmelze der Kunststoffe in zumindest einem Depolymerisationsreaktor, dadurch gelöst, dass das zerkleinerte Kunststoffmaterial kontinuierlich in den mit Kunststoffschmelze mit einer Temperatur von 380 bis 450°C gefüllten Reaktor zugegeben wird und dass die Schmelze aus dem Reaktor mittels Pumpe durch einen Wärmetauscher gepumpt wird, in dem die Schmelze von 380 bis 450°C auf 450 bis 500°C erhitzt wird und die erhitzte Schmelze in einer Destillationskolonne von den Depolymerisationsprodukten befreit wird und die verbliebene Schmelze in den Reaktor zurückgeführt wird, während ein Teil der Schmelze, der mengenmäßig 10 bis 50% des zugeführten Kunststoffmaterials entspricht, einem weiteren Depolymerisationsreaktor zugeführt wird, der einen beheizten Außenmantel und einen innenliegenden Rotor mit Rührarmen aufweist, in dem die Schmelze bei 400 bis 500°C so weit depolymerisiert und verdampft wird, dass nur mehr Ruß und anorganischer Rückstand zurückbleibt und dieser als Feststoff (Pulver oder Granulat) aus dem Depolymerisationsreaktor ausgetragen wird.

Weiterer wesentlicher Gegenstand der Erfindung ist insbesondere ein Verfahren zur Depolymerisation von Kunststoffabfällen, vorzugsweise Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Resten von PVC und anderen Polymeren, unter Aufschmelzen derselben in der Schmelze der Kunststoffe in einem Depolymerisationsreaktor, insbesondere zur Gewinnung von flüssigen Kohlenwasserstoffen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das zerkleinerte Kunststoffmaterial kontinuierlich in einem ersten, Kunststoffschmelze mit einer Temperatur von 380 bis 450°C enthaltenden Depolymerisationsreaktor mit Rührer eingebracht wird und dass ein Teil der Schmelze aus dem ersten Reaktor mittels Pumpe durch zumindest einen - zur weiteren Aufheizung der Schmelze vorgesehenen - Wärmetauscher gepumpt wird, in welchem die aus dem ersten Depolymerisationsreaktor abgezogene Schmelze von 380 bis 450°C auf 450 bis 500°C erhitzt wird und diese so weiter erhitzte Schmelze in einer Destillationskolonne von den - in Folge der zweistufigen Erhitzung generierten - Depolymerisationsprodukten befreit wird und die dort als solche verbleibende Schmelze in den ersten Depolymerisationsreaktor zurückgeführt wird, und dass ein Teil der Schmelze, der mengenmäßig 10 bis 50 Gew%, insbesondere 10 bis 30 Gew%, des zugeführten Kunststoffabfallmaterials entspricht, einem zweiten Depolymerisationsreaktor mit beheiztem Außenmantel und einem innenliegenden Rotor mit einer Mehrzahl von Rührarmen zugeführt wird, in welchem dieser Teil der Schmelze bei 400 bis 500°C bis zum Zurückbleiben von Ruß und anorganischem Rückstand depolymerisiert und verdampft wird, welche als Feststoff in Pulver oder Granulatform aus dem zweiten Depolymerisationsreaktor ausgetragen wird.

Es hat sich überraschenderweise in Versuchen gezeigt, dass z.B. mit einer Mischung aus Polyolefinen zu einem Anteil von etwa 80 bis 90 Gew% und Polystyrol zu einem Anteil von etwa 10 bis 20 Gew%, wie dieses in üblichen Kunststoffaufbereitungsanlagen leicht hergestellt werden kann, bei Temperaturen von 380 bis 450°C eine niedrigviskose, leicht pumpbare Schmelze erhalten wird, in der, wenn man nur genügend Wärme zuführt, laufend weiter zugeführte feste Kunststoffgranulate innerhalb weniger Minuten aufgeschmolzen werden.

Wesentlich ist hierbei, die zugeführte Heizenergie in den ersten Schmelz- Depolymerisationsreaktor so schonend einzubringen, dass es an den Heizflächen nicht zu Mediums- bzw. Depolymerisationstemperaturen für die Schmelze oberhalb von 500°C kommt, da sonst die Zersetzung zu Verkokungsprodukten und Gasen überproportional zunimmt und die Heizflächen verkoken.

Für den genannten ersten Schmelz- und Depolymerisationsreaktor bedeutet das, dass mehr als 75% der Energiezufuhr für Erhitzung, Aufschmelzen sowie Depolymerisation von etwa 50% des Einsatzes in diesem Reaktor stattfindet.

Wollte man diese erheblichen Wärmemengen von beispielsweise über 0,6 KWh je kg eingesetzten Rohstoffes über die Außenwand dieses Reaktors zuführen, wären hierfür sehr hohe Temperaturen des Außenmantel erforderlich, was unweigerlich zu unangenehmen Verkokungen an den Innenflächen des Reaktors führt.

Innenliegende Heizschlangen haben den Nachteil, dass sie außen schwer zu reinigen sind, externe Wärmetauscher hätten an sich den Vorteil, dass sie großzügige Wärmeaustauschflächen mit niedrigen Temperaturdifferenzen haben und mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten betrieben werden.

Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, dass diese spezifischen Eigenschaften von Wärmetauschern für das zweistufige Aufschmelzen und für die Erhaltung des Schmelze-Zustands der im Um- und Kreislauf geführten Polymerschmelze unter Einsatz eines Wärmetauschers in der zweiten Erhitzungsstufe auf das höhere Temperaturniveau vorgenommen wird. Die Wärmetauscherflächen können in Folge des raschen Durchlaufs der Schmelze nur sehr langsam verkoken und außerdem können zwei Wärmetauscher parallelgeschaltet werden, von denen jeweils einer während des Betriebes der Anlage gereinigt werden kann.

Als besonders vorteilhaft hat sich als erster Schmelz- und Depolymerisationsreaktor ein Rührkessel erwiesen, dessen Rührorgan das eingebrachte Kunststoffmaterial schnell in der dort schon vorhandenen Schmelze verteilt, was zu einer besonders guten Wärmeübertragung auf das kontinuierlich neu eingebrachte Kunststoff material führt.

Vorteilhaft ist es, durch ein in die Polymerschmelze eintauchendes Trennblech im Gasraum des ersten Depolymerisationsreaktors den Eingabebereich von den schon in diesem Reaktor gebildeten Depolymerisationsdämpfern weitestgehend zu trennen, da der u.a. zur Inertisierung des Kunststoffmaterials dienende Stickstoff die mit der Schmelze beschickte nachfolgende Destillation stören würde.

Der zweite Depolymerisationsreaktor, in dem ein Teil der Schmelze aus dem Schmelzreaktor nachbehandelt wird, wird indirekt über seinen Außenmantel beheizt, da hier nur mehr geringere Wärmemengen von über 0,15 KWh je kg eingesetzten Rohkunststoffes eingebracht werden. Es wurde überraschenderweise herausgefunden, dass bei langsamer Erhitzung in einem horizontalen Reaktor, in dem ein Rotor das Material an die beheizte Außenwand schleudert, die Flüssigphase der eingetragenen Schmelze nach Durchlaufen einer kurzen Schmierphase äußerst rasch in eine Staub/Granulatphase übergeht, die aus dem System problemlos ausgetragen werden kann. Eine Verkokung der Austauschflächen im mit einem horizontalen Rohrreaktor gebildeten zweiten Depolymerisationsreaktor kann auf diese Art praktisch völlig verhindert werden.

Die Beheizung mit Schmelzsalzsystemen ist für chemische Reaktoren mit Reaktionstemperaturen oberhalb 350°C üblich und stellt an sich bewährten Stand der Technik dar, da Wärmeträgeröle bei diesen Temperaturen nicht mehr einsetzbar sind.

Im Rahmen der Erfindung hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Beheizung des - für die zweite Stufe der Erhitzung der Polymerschmelze vorgesehenen - Wärmetauschers mittels Schmelzsalzsystem als Wärmeträgermedium erfolgt, wobei die Salzschmelze im Wesentlichen aus Kalium- und/oder Natrium - Nitrat und/oder - Nitrit besteht und das Wärmeträgermedium selbst auch mittels Wärmetauscher erhitzt wird, wodurch eine flächenmäßig besonders gleichmäßige Beheizung der damit beheizten Komponenten des Verfahrens erreichbar ist.

Vorteilhafterweise wird bei dem neuen Depolymerisations-Verfahren dafür gesorgt, dass die Kunststoffabfälle zusammen mit Stickstoff als Inertgas nach Kühlung von oben in den ersten Depolymerisationsreaktor eingebracht werden, wobei der das kontinuierlich zugeführte Abfallmaterial und den Stickstoff aufnehmende Gas-Teilraum mittels eines bis unter die Oberfläche der dort befindlichen Polymerschmelze reichenden Trennblechs vom übrigen Gasraum über der genannten Polymerschmelze getrennt ist und der Stickstoff aus dem genannten Gas-Teilraum ausgeleitet und rückgeführt wird, wodurch derselbe in den nachfolgenden Verfahrensstufen nicht mehr stören kann. Abgesehen von dem zwischen erstem Depolymerisationsreaktor über den Wärmetauscher und durch die Destillationskolonne im Kreislauf geführten Polymerschmelze ist es von Vorteil, wenn aus der obersten Schicht der Polymerschmelze im ersten Reaktor kontinuierlich ein Anteil derselben abgezogen und in den als zweiter Depolymerisationsreaktor eingesetzten, im Wesentlichen horizontal angeordneten, rohrartigen Reaktor eingebracht wird, in welchem die aus dem ersten Depolymerisationsreaktor stammende Polymerschmelze mittels eines in demselben rotierenden länglichen Rührorgans mit einer Mehrzahl von Rührarmen unter Ausbildung einer Schmelze-Dünnschicht an die Innenfläche von dessen mittels im Kreislauf geführten Salzschmelze beheiztem Heizmantel geschleudert wird, und die hierbei anfallenden heißen Depolymerisationsgase ebenfalls der Destillationskolonne zugeführt werden.

Im Sinne der vollständigen Verwertung der im Zuge des neuen Depolymerisations- Verfahrens gebildeten, gasförmig bleibenden Fraktion besteht das Bestreben, dass die sowohl den mit dem Wärmetauscher gebildeten zweite Schmelze-Aufheizstufe als auch den zweiten Depolymerisationsreaktor mit Heizenergie versorgende, im Kreislauf geführte, heiße Salzschmelze mittels der aus der Destillationskolonne abgezogenen und dort von den flüssigen Produkten abgetrennten, gasförmigen Produkten und/oder durch die Abgase einer teilweisen Verbrennung derselben aufgeheizt wird.

Einen weiteren wesentlichen Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet eine neue Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, gemäß welcher vorgesehen ist,

dass sie einen mit dem aufzuarbeitenden Kunststoff-Abfallmaterial beschickbaren dasselbe in eine Polymerschmelze überführenden, mit einen beheiztem Rührreaktor gebildeten ersten Depolymerisationsreaktor gebildet ist, von welchem eine Schmelzeleitung ausgeht, in der die Polymerschmelze über einen mittels Salzschmelze beheizten Wärmetauscher pumpbar ist und welche in eine Destillationskolonne mit Kopfkondensator mündet, von welcher einerseits eine Rückleitung für die dort verbleibende Polymerschmelze in den ersten Depolymerisationsreaktor ausgeht, dass weiters von dem ersten Depolymerisationsreaktor eine zweite Schmelzeleitung ausgeht, welche in einen mit einen Röhrenreaktor mit mehrere voneinander beabstandete

Rührarme aufweisendem Rührorgan ausgestatteten dritten, mit im Kreislauf geführter, erhitzter Salzschmelze beheizten zweiten Depolymerisationsreaktor mündet, von dem eine ebenfalls in die Destillationskolonne mündende Leitung für die dort generierten,

Gasform aufweisenden gasförmigen und flüssigen Fraktionen ausgeht, und

dass von dem Kopfkondensator der Destillationskolonne eine Leitung bzw. Ableitung für die dort abgetrennte flüssige Fraktion und eine weitere Leitung für die gasförmige

Fraktion ausgeht.

Schließlich sei noch erwähnt, dass günstiger Weise das Rührorgan im zweiten Depolymerisationsreaktor horizontal angeordnet ist.

Beispiel:

32 kg/h eines Granulates aus der Restkunststoffaufbereitung, bestehend aus 40 Gew% Polyethylen, 40 Gew% Polypropylen und 20 Gew% Polystyrol mit einem Granulatdurchmesser von 5 bis 15mm werden in den den ersten Depolymerisationsreaktor bildenden Rührkesselreaktor über ein gekühltes Schneckensystem aufgegeben. Der Rührkessel hat einen Inhalt von etwa 100 I Schmelze mit 420°C. Mittels einer Kreislaufpumpe werden ca. 500 l/h Schmelze aus dem ersten Reaktor durch den Wärmetauscher gepumpt und dort auf 480°C aufgeheizt und gemeinsam mit den Dämpfen aus dem ersten Depolymerisationsreaktor einer Destillationskolonne zugeführt, wo die depolymerisierten Komponenten (15 Gew% (C1 - C5) - etwa 40 Gew% (C6 - C10) - etwa 40 Gew% (C1 1 - C20) - Kohlenwasserstoffe, jeweils bezogen auf die Menge eingesetzten Polymer-Rohstoffes) ausgedampft werden und im Kopfkondensator einer Destillationskolonne kondensiert werden. Über den Austrag des zweiten Depolymerisationsreaktors werden 5% des eingesetzten Rohstoffes in Form von Ruß und anorganischen Reststoffen als Pulver oder Granulat ausgetragen.

Insgesamt werden bei der eben beschriebenen Betriebsweise rund 25 kg/h (C6 - C25) - Flüssigprodukte, 1 ,6kg/h pulverförmige Rückstände sowie 5,5 kg/h Gase, insbesondere Wasserstoff, Kohlenwasserstoffe (C1 - C5) -Kohlenwasserstoffe und C02, erhalten. Der Glührückstand der pulverförmigen Rückstände beträgt rund 1 kg/h.

Die so erhaltenen, auskondensierten flüssigen Kohlwasserstoffe lassen sich durch einfache, wie übliche Aufarbeitung, wie destillative Trennung und teilweise Hydrierung, wie sie dem Fachmann geläufig sind, zu Diesel- und Otto-Treibstoffen, aufarbeiten.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert:

Es zeigen die Fig. 1 und 2 anhand von Schaubildern eine erfindungsgemäß vorgesehene Depolymerisations- und Flüssigproduktgewinnungsanlage und deren Funktion bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Im einzelnen zeigt die Fig. 1 Folgendes:

Die wie oben beschriebenen, zu verwertenden Polymerabfälle 101 werden über eine Zellradschleuse 9 unter gleichzeitiger Zufuhr von Stickstoff N2 mittels Förderschnecken 102 über eine Kühlstrecke 103 durch einen mittels Trennblech 105 vom übrigen Gasraum 106 oberhalb der im ersten Depolymerisationsreaktor 1 befindlichen Kunststoffschmelze 10 getrennten Gas-Teilraum 104 in den ersten Depolymerisationsreaktor 1 eingebracht. Aus dem Gas-Teilraum 105 wird der Stickstoff N2 abgezogen und rückgeführt, sodass seine störende Wirkung als Trägergas oder dgl. im folgenden Verfahrensprozess ausgeschaltet ist.

Der mit einer Heizeinrichtung ausgestattete erste Depolymerisationsreaktor 1 ist mit einem Rührer 107 für die rasche Verwirbelung und Aufschmelzung der kontinuierlich eingetragenen Polymerabfälle 101 in der auf eine Temperatur im Bereich von 350 bis 450°C aufgeheizten Polymerschmelze 1 10 ausgestattet.

Vom Sumpf des ersten Depolymerisationsreaktors 1 wird ein Anteil Schmelze 1 10 über Leitung 120 mit Pumpe 4 durch den mittels Salzschmelze aus dem Salzschmelzekreislauf 137 auf Temperaturen im Bereich von 450 bis 500°C gehaltenen Wärmetauscher 2 und von dort über Leitung 250 in die Destillationskolonne 5 eingebracht, in welcher die Trennung des eingebrachten Anteils der Schmelze 1 10 von den dort generierten und in Gasform abgezogenen flüssigen und gasförmigen Produkten ((C1 - C5) - und (C6 - C30)- Kohlenswasserstoffe) erfolgt.

Von der obersten Schicht der Schmelze 1 10 im ersten Depolymerisationsreaktor 1 wird laufend ein Anteil Schmelze 1 10 über Leitung 130 abgezogen und in den waagrecht gelagerten, röhrenartigen zweiten Depolymerisationsreaktor 3 eingebracht, in welchem die Schmelze 1 10 mittels der in Mehrzahl vorhandenen Rührarme 132 des horizontalen länglichen Rührorgans 131 gleichmäßig verteilend unter Ausbildung einer dünnen Schicht an die Innenwandung dieses Depolymerisationsreaktors 3 geschleudert werden, wobei zusätzlich infolge der Heizung desselben mittels des mit heißer Salzsschmelze beschicken Heizmantels 133 ein hochgradiges Ausgasen der vorher definierten, gasförmigen und der flüssigen Produkte erfolgt, welche über Leitung 350 ebenfalls der Destillationskolonne 5 zugeführt werden. Der Heizmantel 133 des dritten Depolymerisationsreaktors 3 wird mittels im Kreislauf 137 mit Rührpumpe 136 im beheizbaren Tank 139 und durch die beiden Wärmetauscher 2 und 8 geführter Salzschmelze mit der nötigen Heizenergie versorgt.

Der Wärmetauscher 8 wird mit den von den aus der Destillationskolonne 5 stammenden gasförmigen Produkten 135 selbst und/oder mit den durch Verbrennen derselben entstehenden heißen Ab- bzw. Rauchgasen mit der nötigen Heizenergie versorgt.

Die im zweiten Depolymerisationsreaktor 3 in Pulver- oder Granulatform anfallenden Feststoffe werden über eine Austragsschleuse 134 mit anschließendem Schneckenförderer 10 in den Sammelbehälter 1 1 entsorgt.

Die letztlich in der Destillationskolonne 5 von der dort eingebrachten Schmelze 1 10 abgetrennten, in Gasform anfallenden flüssigen und gasförmigen Produkte einschließlich der aus dem Gasraum 106 über der Schmelze 1 10 im ersten Depolymerisationsreaktor 1 über Leitung 150 abgezogenen und in diese Kolonne 5 eingebrachten sowie der aus dem zweiten Depolymerisationsreaktor 3 abgezogenen, in Gasform in diese Kolonne 5 eingebrachten gasförmigen Produkte gelangen über die Leitung 1 17 aus der Kolonne 5 in den mittels im Kreislauf 160 geführtem Heißwasser auf etwa 70°C erhitzten Kondensator 6, aus welchem das gewünschte flüssige (C6 - C30)-Produkt 20 kommt, das nachfolgend, beispielsweise unter Hydrierung weiterverarbeitet wird, wobei die gasförmig anfallenden, insbesondere (C1 - C5)-Produkte günstiger Weise für die Erzeugung der im Verfahrensprozess an verschiedenen Stellen benötigten Heizenergie eingesetzt wird.

Die Fig. 2 unterscheidet sich praktisch in allen bisher beschriebenen Merkmalen nicht von der wie vorher beschriebenen Fig. 1 , wobei in Fig. 2 alle Bezugszeichen gemäß Fig. 1 erhalten geblieben sind und sich die beiden Figuren nur im Bereich des Kopfkondensators 6 der Destillationskolonne 5 voneinander unterscheiden. Vom Kopfkondensator 6 geht einerseits die Ableitung 1 1 1 für die vornehmlich zu gewinnenden flüssigen Produkte 20, im Wesentlichen (C6 - C30)-Kohlenwasserstoffe, aus, und andererseits die Ableitung 1 12 für die gasförmigen Produkte 30, im Wesentlichen (C1 - C5)-Kohlenwasserstoffe, welche vorteilhaft für die Beheizung der verschiedenen Komponenten der erfindungsgemäßen Einrichtung herangezogen werden können.