Chemisch-physikalische Wertstoff-Konvertierungsanlage


Neu

Chemisch-physikalische Wertstoff-Konvertierungsanlage

Unser neuartiges Verarbeitungsverfahren neutralisiert zunächst die Schadstoffe (PVC, Stickstoff, Schwefel- und Salpetersäure etc.) auf biochemischer Basis. Nachdem der Sauerstoffgehalt auf weniger als 1 % reduziert wurde, entsteht der gewünschte Energiedampf.

 

Zu den konvertierbaren Wertstoffen gehören:

 

Kunststoffe aller Art, auch PVC o. ä.

Gummi/Altreifen

Altöle, Wachse, Fette aller Art, Trafoöle, Hydrauliköle

Raffinerierückstände, Bitumen, Teere

Pflanzliche Rohstoffe, Abfallholz, Spanplatten, imprägnierte Möbelplatten, Papier, Baumschnitt, Sägeabfälle etc.

Toxische Stoffe ..........

Säuren fast jeder Art........

 

Die chemisch-physikalische Verarbeitung  hat gegenüber den thermischen Verfahren den Vorteil, dass mehr C3 und C4 (kurzkettige) Kohlenwasserstoffe anfallen. Wir erreichen all dies mit natürlich vorkommenden, nicht veränderten Erden. Dadurch entstehen keine Sonderabfälle, die dann teuer entsorgt und wiederum einer Deponie zugeführt werden müssen.

 

Anlagenbeschreibung

 

  1. Damit die Anlage autark arbeiten kann, werden Wertstoffe von mehr als  5MJ/kg benötigt.
  2. Der im Wertstoffkonverter (WSK) entstehende Dampf  wird im Wärmetauscher gefiltert, gereinigt und abgekühlt und kondensiert dabei zum großen Teil zu Öl.
  3. Die gesamte Anlage hat keine beweglichen Teile. Nicht das Material wird bewegt, sondern nur der Dampf aus dem Material. Geräuschemissionen entstehen also keine. Der Dampf steigt durch die Temperatur im WSK auf und wird über die Wärmetauscher wieder abgekühlt. Störfaktoren wie z. B. ausgefallene Elektromotoren, brechende Schneckentransportsysteme oder Förderbänder können bei unserer Anlage erst gar nicht auftreten.  Wir wollen später eine Anlagengarantie von 20 Jahren geben.
  4. Die Wertstoffkonverter werden mit einer neu entwickelten und im eigenen Hause produzierten Heizplatte erhitzt. Somit kann die Gesamtanlage elektrisch geregelt werden. Die Fern-Überwachung als auch -Betriebsführung mit normalem Laptop wird demnächst möglich sein. Das System wird ausschließlich über Strom gesteuert und nicht über direkte Verbrennung von Gas oder durch Aufheizung mit Hochtemperaturöl o. ä. Allein die Entwicklung der  Heizplatte hat mehr als 3 Jahre Erprobung in Anspruch genommen.
  5. Das Material im WSK wird über die Katalysatoren biochemisch – physikalisch verarbeitet und konvertiert danach zu Dampfmolekülen. Nicht zu verflüssigender Energiedampf wird durch Zündstrahl- und Gasmotoren direkt nach der Entstehung in Strom und Wärme umgewandelt. Es entstehen nicht mehr oder weniger Emissionen als bei normalen Automotoren. Die Motoren sind nach dem neuesten Stand der Technik schallgedämpft.
  6. Um den Edelstahl zu schonen und eine lange Lebensdauer der Anlage zu  gewährleisten, sollen die Temperaturen niedrig gehalten werden. Wir stellten fest, dass bereits ab 5o ° Energiedampf entsteht. Das Öl verflüchtigt sich durch die Wärmetauscher und kondensiert danach. Durch die Filtereinrichtungen im Wärmetauscher entsteht bereits beim ersten Durchgang zum großen Teil ein brauchbares Öl.
  7. Die in den Resten, nach dem Verarbeitungsprozeß, enthaltenen Metallteile oxidierten bzw. schmelzen nicht und können so direkt ausgesiebt werden.
  8. Durch die niedrigen Temperaturen im WSK erhöht sich die Effektivität und ausschließlich dadurch macht die Sache wirtschaftlich Sinn und belastet die Umwelt nicht, da keine Temperaturen entstehen, die Dioxine, Furane etc. entstehen lassen. Durch die von uns entwickelte Anlage können umweltschonend Problem-Abfälle in wiederverwendbare Energien konvertiert werden.
  9. Die aus den Wärmetauschern und den Motoren anfallende Wärme wird für die Vortrocknung der Materialien oder nach Wunsch auch anderweitig eingesetzt. Je trockner das Eingangsmaterial ist, desto wirtschaftlicher arbeitet die Anlage. Dadurch entstehen kürzere Verbleibzeiten für das Material in der Anlage und entsprechende Energieeinsparungen insgesamt.
  10. Die Gesamtanlage besteht aus Modulen, die leicht zu montieren und ebenso leicht auszuwechseln sind, ohne dass die Gesamtanlage ausgeschaltet werden muss.

 

Beachtet werden sollte noch, dass bisher für unsere Anlage keine Zuschüsse in irgendeiner Art beantragt oder entgegengenommen wurden. Wir wollten nicht, dass man auf uns aufmerksam wird. Die Konfiguration der Anlage und deren Konzept wird den Erfolg auf marktwirtschaftlicher Basis jetzt ausreichend bestätigen.

Speziell für wertstoffhaltige Problemstoffe haben wir nach vielen Jahren der Forschung und Entwicklung eine Anlage produziert, die diese ökologisch und ökonomisch aufarbeiten kann. Der entstehende Energiedampf aus dem Material wird entweder direkt über einen Motor für Strom und Wärme genutzt, oder durch Abkühlung in Öl umgewandelt.

 


                                                     Öl aus Kunststoffabfällen
                                                           das Verfahren
Inhalt:                                        
1.  Grundlagen
2.  Warum nicht gleich verbrennen
3.  Vorteile einer Verölung gegenüber einer Verbrennung
4.  Bisherige Erfahrungen und Entwicklungen
5.  Das Verfahren  
5.1.   Das Grundprinzip
5.2.   Vorteile gegenüber anderen Verfahren
5.3.   Mögliche Einsatzstoffe
5.4.   Produkte
5.5.   Aktueller Status
6.  Anlagenbeschreibung
6.1.  Wertstoffkonverter  (WSK)
6.2.  Kondensationseinheit
6.3.  Reinigung nicht kondensierbarer Gase
6.4.  Gasmotor
7.  Beschreibung des Prozessablaufes
8.  Behandlung und Entsorgung von Sekundärabfällen
9.  Kosten
10.  Platz und Raumbedarf
11.  Umweltauswirkungen
 
 
 
1.  Grundlagen
Die Umwandlung von Kunststoffen in Öl entspricht einer Auftrennung der Polymere in Monomere also einer Depolymerisation. Die Verölung von Kunststoffen ist daher kein neues Verfahren, sondern ebenso alt wie die Herstellung von Kunststoffen. Im Prinzip kann alles, was einmal aus Erd-öl hergestellt wurde, wieder in Öl umgewandelt werden.
Die  häufigste  Depolymerisation  ist  allerdings  die  Verbrennung  mit  gleichzeitiger  Oxidation  der Kohlenwasserstoffe.
Es stellt sich daher die Frage, warum soll man Kunststoffe verölen, um sie dann als Kraftstoff zu nutzen, wenn man sie doch ohne diesen Zwischenschritt gleich verbrennen und damit energetisch nutzen kann.


2. Warum nicht gleich verbrennen?
Bei den Kunststoffen im Abfall handelt es sich in der Regel um Gemische aus unterschiedlichsten Bestandteilen. Neben  diversen Kunststoffen befinden sich hierin auch andere Stoffe wie Metalle, Keramik, Papier usw. Außerdem sind diese Kunststoffe sehr stark verschmutzt. Viele der vorhandenen Kunststoffe enthalten außer den Kohlenwasserstoffen noch sehr viele Zusatzstoffe,wie zum Beispiel Chlor, Fluor, Brom, Schwefel und dergleichen mehr.
Im Falle einer Verbrennung dieser Kunststoffe geht ein großer Teil dieser Zusatzstoffe in die Ab-
gasphase und muss sehr aufwendig aus dem Abgas entfernt werden. Außerdem entstehen aus diesen  Stoffen  während  des  Verbrennungsprozesses  hoch  toxische  neue  Verbindungen,  die ebenfalls entfernt  werden  müssen. Sollte die Abgasreinigung  einmal nicht richtig funktionieren, dann  werden  diese  Stoffe  emittiert  und  können  nicht  zurückgeholt  werden,  der  Vorgang  einer Abgasreinigung ist nicht wiederholbar.
Ganz anders verhält es sich hiermit bei der Verölung von Kunststoffen.
Die problematischen Störstoffe und Zusatzstoffe können bei diesem Verfahren entweder bereits während der Verarbeitung im Konverter oder aus dem flüssigen Produkt entfernt werden. Es ist leicht einsehbar, dass die Reinigung einer flüssigen Phase deutlich leichter ist als die Reinigung eines heißen Abgasstromes. Sollte bei der Reinigung des flüssigen Produktes der Verölung etwas  nicht  richtig  funktioniert  haben,  dann  kann  dieser  Vorgang  problemlos  wiederholt  werden, ohne dass ungereinigte Stoffe in die Umgebung gelangt sind. Dies ist ein sehr großer Vorteil der Verölung gegenüber der Verbrennung.
 
3. Vorteile einer Verölung gegenüber der Verbrennung.
–  Durch die Verölung entsteht ein leicht zu lagerndes und zu transportierendes Produkt.
–  Das Produkt ist vielseitig einsetzbar sowohl als Kraftstoff wie auch als Grundstoff in der
Chemie.
–  Die Reinigung des produzierten Öls kann in der flüssigen Phase geschehen und beliebig
wiederholt werden.
–  Die  batch-weise  Verölung  ist  bereits  in  kleinen  Einheiten  wirtschaftlich  interessant  und
daher sehr gut für dezentrale Anlagen geeignet.
–  Der Betrieb einer batch-weisen Verölungsanlage ist wesentlich einfacher als der Betrieb
einer Verbrennungsanlage, der Prozess kann sehr kurzfristig ein- und ausgeschaltet werden
und ist sehr leicht zu bedienen.
–  Durch die sehr gute Lagermöglichkeit des Produktes ist es möglich, hiermit Kraftwerke zu
betreiben,  die nur bei Bedarf einer Spitzenlast eingeschaltet  werden. Hierdurch eignen sich
derartige Kraftwerke hervorragend als Ergänzung zu Wind und Sonnenenergie.
–  Aus den genannten Gründen eignen sich derartige Anlagen auch hervorragend für so ge-
nannte Schwellenländer und damit auch als Exporttechnik.
 
4. Bisherige Erfahrungen und Entwicklungen.
Verfahren zur Verölung von Kunststoffen wurden bereits in den siebziger Jahren entwickelt.
Hierbei haben sich Verfahren unterhalb 400°C unter Einsatz von Katalysatoren als geeignet er-
wiesen. Diese Verfahren geschehen in der Regel drucklos, daher werden sie auch als katalyti-
sche drucklose Verölung bezeichnet. Bei der Verölung entstehen während des Prozesses unterschiedliche Kraftstoffarten.
Zur Verölung sind sehr viele Stoffe geeignet, sie müssen im Ergebnis zu entsprechenden Koh-
lenwasserstoffen führen. Hierzu gehören alle Kunststoffbestandteile des Abfalls, aber auch Altreifen, Fettrückstände, Altöle, Klärschlämme und sonstige organische Reststoffe.  
Seit einigen Jahren sind verschiedene Pilotanlagen zur Verölung von Abfällen in Betrieb, diese
haben aber häufig mit Problemen zu kämpfen, die in der Regel aus den im Abfall enthaltenen
Störstoffen resultieren. Bei den bisher entwickelten Konzepten handelt es sich in der Regel um
kontinuierliche Verfahren.
Diese haben den Vorteil, dass sie relativ große Durchsätze ermöglichen, stellen aber hohe Anforderungen an das Einsatzmaterial und die technischen Komponenten.
Um diese Probleme zu minimieren, sind sehr aufwendige Vorbehandlungsverfahren erforderlich.
Auch erlauben diese bisher entwickelten Verfahren nur die Verölung von weitgehend zerkleiner-
ten Kunststoffbestandteilen. Diese dürfen häufig nur eine Kantenlänge von wenigen Zentimetern aufweisen. Eine derartige Vorzerkleinerung und die Störstoffentfernung sind sehr aufwendig und kostenintensiv.  
 
5. Das Verfahren .
5.1 Das Grundprinzip
Bei dem Verfahren  der  handelt  es sich um ein diskontinuierliches  Batch-Verfahren,  dem sogenannten WSK-Wertstoffkonverter. Hierbei werden die zu verölenden Stoffe und der Katalysator in einen  mehrere  Kubikmeter  großen,  gut  isolierten  Behälter  gegeben  und  dann,  nach  dem  Verschließen, langsam aufgeheizt. Die gesamte Anlage hat keine beweglichen Teile. Nicht das Material  wird  bewegt,  sondern  nur  der  Dampf  aus  dem  Material.  Geräuschemissionen  entstehen also keine. Das Gas steigt durch die Temperatur im WSK auf und wird über die   Kondensatoren wieder abgekühlt.
Nicht der Durchsatz, sondern die Zuverlässigkeit und Einfachheit sind die Grundsätze des Konzeptes.
Bei  dem  im  WSK  stattfindenden  Verölungsverfahren  handelt  es  sich  um  einen  chemischphysikalischen  Verarbeitungsprozess.  Durch  Zuführung  von  Wärme  und  unter  Ausschluss  von Sauerstoff werden die eingesetzten Materialien unter Normaldruck mit Hilfe von Katalysatoren im Batchprozess verölt. Durch den Einsatz spezieller Katalysatoren werden die für den Prozess der Verölung  notwendigen  Temperaturen  auf  einem  niedrigen  Niveau  gehalten  und  eine  optimale Ausbeute  an  Öl  erzielt.  Das  Verfahren  arbeitet  bei  Temperaturen  bis  maximal  320°C.  Ziel  des Prozesses ist es, langkettige Kohlenwasserstoffe unter Einsatz eines Katalysators in kurzkettige Kohlenwasserstoffe umzuwandeln. Störende Bestandteile der eingesetzten Abfallstoffe wie z. B. Stickstoff,  Chlor,  Schwefel,  etc.  werden  durch  Zugabe  geeigneter  Chemikalien  zum  Teil  auch durch  den  Katalysator,  der  ebenfalls  als  Neutralisator  wirkt,  bereits  in  der  flüssigen  Phase  im Konverter neutralisiert bzw. als Salze, Oxide, Hydroxide usw.  im festen Rückstand des Prozesses gebunden.  
Da bei den gefahrenen Temperaturen die Entstehung von Dioxinen und Furanen verhindert wird, brauchen diese Stoffe nicht in einem nachgeschalteten Verfahren neutralisiert zu werden.  
Werden beispielsweise thermoplastische Kunststoffe erhitzt, beginnen sie zu erweichen und bilden dann eine Art Schmelze. Bei Temperaturen im Bereich von 200 – 500°C (ohne Verwendung von Katalysatoren!) findet dann die Zersetzung der Makromoleküle in unterschiedlichste niedermolekulare Moleküle statt. Es bilden sich Gase (z. B. Methan, Ethan), flüssige organische Verbindungen, Wasser und fester Kohlenstoff. Außerdem werden Heteroatome wie Stickstoff, Schwefel, Sauerstoff oder Chlor abgespalten. Durch den Einsatz von Katalysatoren kann die Zersetzungstemperatur herabgesetzt werden.
Störfaktoren wie z. B. ausgefallene Elektromotoren, brechende Schneckentransportsysteme oder Förderbänder können bei der Anlage erst gar nicht auftreten.
Die Wertstoffkonverter werden mit einer neu entwickelten Heizplatte erhitzt. Sowohl Heizplatte als auch Elektroregler sind CE und EX geschützt und bereits mehrfach anderweitig eingesetzt worden.  Zur  Verbesserung  der  Wirtschaftlichkeit  ist  zukünftig  vorgesehen  dort,  wo  es  möglich  ist, auch die Abwärme des BHKW zur Aufheizung zu nutzen.
Die Aufheizung geschieht stufenweise, zuerst auf ca. 100°C, um  zunächst Wasser und Sauerstoff auszutreiben, danach geht es langsam weiter bis maximal 320°C Celsius. Die dabei entstehenden Gase werden im Kondensator abgekühlt und kondensieren dabei zum großen Teil zu Öl.
Nicht kondensierbare Gase gelangen in die Gaswäsche, wo sie gereinigt und gefiltert werden.  
 
5.2 Vorteile gegenüber anderen Verfahren
Diese Art der Verdampfung hat einige Vorteile gegenüber den kontinuierlichen Verfahren  
 
1. Jeder  Stoff  wird  nur  soweit  erhitzt,  bis  er  seine  Verdampfungstemperatur  erreicht  hat,
beim Wasser also nur ca. 100° C, bei den anderen Stoffen entsprechend.  Bei den kontinu-
ierlichen Verfahren wird in der Regel der gesamte Stoff, der in den Verdampfungsprozess
gelangt, mit hohem Energieaufwand auf die maximale Temperatur erhitzt.
2. In der Gasphase befindet sich daher auch  immer nur der Stoff, der gerade bei der er-
reichten Temperatur verdampft, das bedeutet, dass im Kondensator keine Sekundärreaktio-
nen zwischen unterschiedliche Stoffen erfolgen, bei denen die Gefahr einer neuen Stoffbil-
dung (z.B. Wachse etc.) besteht. Diese würden den Prozess behindern.
Durch die niedrigen Temperaturen im WSK erhöht sich die Effektivität, dadurch macht die Sache wirtschaftlich  Sinn  und  belastet  die  Umwelt  nicht,  da  keine  Temperaturen  erreicht  werden,  die Dioxine, Furane etc. entstehen lassen.
Ein derartiger Konvertierungsvorgang dauert, einschließlich der Abkühlungsphase, ca. 5-8 Tage.
Das Verarbeitungsverfahren schließt die Bildung von Kokskristallen weitgehend aus, da ein wirksamer  Katalysator  verwendet  wird.  Dieser  Katalysator  wandelt  die  Kohlenwasserstoffe  nicht  in Methan  und  Kokskristalle  um,  sondern  die  Methylradikale  im  Katalysatorenmaterial  reduzieren lediglich die Moleküllängen.
 Schadstoffe (z. B. Chlor aus PVC) werden in dieser Anlage neutralisiert.
 
5.3   Zu den konvertierbaren Wertstoffen gehören:
  Kunststoffe aller Art, auch PVC o. ä.
  Gummi/Altreifen
  Altöle, Wachse, Fette aller Art, Trafoöle, Hydrauliköle
  Raffinerierückstände, Bitumen, Teere
  Pflanzliche  Rohstoffe,  Abfallholz,  Spanplatten,  imprägnierte  Möbelplatten,  Papier,  Baumschnitt, Sägeabfälle, Bahnschwellen etc.
  Krankenhausabfälle, diese werden im Konverter vollständig sterilisiert
 
Beispiele:

Konvertierung von Spuckstoffen
Inputmaterial: ca. 136 kg
Outputmaterial: 79 kg Rohöl, 44 kg Reststoffe,
13 kg Gas

 1


Konvertierung von technischem Gummi
Inputmaterial: ca. 250 kg
Outputmaterial: 190 kg Rohöl, 40 kg Reststoffe,
20 kg Gas
 12 

        
 Konvertierung von Entenferdern
Inputmaterial: ca. 300 kg
Outputmaterial: 240 kg Rohöl, 30 kg Reststoffe, 30 kg Gas

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 Konvertierung von Elektronikschrott
Inputmaterial: ca. 70 kg
Outputmaterial: 24 kg Rohöl, 16 kg Metall,
23 kg Kohlenstoff, 7 kg Gas

14


 
5.4 Produkte
Die nicht „verölbaren“ Bestandteile verbleiben im Wertstoffkonverter. Neben den kondensierbaren Gasen entstehen auch Gase, die nicht bei Raumtemperatur kondensieren, wie zum Beispiel Butan, Propan und Methan. Je nach Einsatzmaterial kann es sich hierbei um 10 -15% des Einsatzmaterials handeln. Diese  Gase  werden  in der Gaswäsche gereinigt und  dann  direkt auf einem Gasmotor zur Stromerzeugung genutzt. Die hierbei entstehende Strommenge reicht für die eigene  Energieversorgung  des  Verfahrens  aus.  Sollte  noch  ein  Überschussstrom  erzeugt  werden können, dann kann dieser in das öffentliche Netz eingespeist werden. Da dieses Gas nicht unbehandelt freigesetzt werden darf, muss für den Ausfall des Gasmotors eine Redundanz vorhanden sein. Dies kann entweder ein zweiter Gasmotor oder eine Notfackel sein.
 
Damit die Anlage autark arbeiten kann, werden Wertstoffe von mehr als 6 000 kJ/kg benötigt.
Im  Wertstoffkonverter  verbleiben  alle  Bestandteile  des  Abfallgemisches  zurück,  die  nicht  verdampft  werden  konnten.  Diese  können  einfach  manuell  wieder  aus  dem  Behälter  entnommen werden und sind anderweitig  verwertbar, so  zum Beispiel die Metalle und andere mineralische Bestandteile.

Das  als  Produkt  entstehende  Öl  kann  je  nach  Verunreinigung  gezielt  gereinigt  werden  und  ist danach in der Regel auch direkt für den Einsatz im Dieselmotor eines Blockheizkraftwerks geeignet. Das Verfahren erhebt aber keinen Anspruch, normgerechte Kraftstoffe zu erzeugen.
 
Neben den genannten Abfällen lassen sich sehr gut flüssige Abfälle, wie zum Beispiel Altöle, bei diesem Verfahren einsetzen. Durch den dabei entstehenden besseren Wärmeübergang im Behälter wird das Verfahren dadurch noch deutlich beschleunigt.
 
5.5 Aktueller Status
Durch diese Verfahrensweise konnte erreicht werden, dass an die einzusetzenden Abfälle nahezu keine Anforderungen an eine Vorbehandlung gestellt werden. Wichtig ist nur; das eine möglichst hohe Beladungsdichte im Wertstoffkonverter erreicht werden kann.
Die aus den  Kondensatoren und den Motoren anfallende Wärme wird für die Vortrocknung der
Materialien oder nach Wunsch auch anderweitig eingesetzt. Je trockener das Eingangsmaterial ist, desto wirtschaftlicher arbeitet die Anlage. Dadurch entstehen kürzere Verbleibzeiten für das Material in der Anlage und damit verbundene Energieeinsparungen.
 
Als Nachteil dieses Verfahrens kann der geringe Durchsatz angesehen werden. Bei einem Volumen des Wertstoffkonverters von ca. 7 m³ und einer Dauer von ca. 5-8 Tagen für einen einzelnen Prozessdurchlauf lassen sich pro Tag pro Konverter nur ca. 1 t Abfall verarbeiten. Allerdings ist es möglich, mehrere Konverter parallel zu schalten und damit einen deutlich höheren Durchsatz zu erreichen. Die Gesamtanlage besteht aus Modulen, die leicht zu montieren und ebenso leicht auszuwechseln sind, ohne dass die Gesamtanlage ausgeschaltet werden muss. Auch kann der Prozess bei einem Zusatz von Altöl deutlich beschleunigt werden.
Bisher wurden Anlagen mit einer Kombination von bis zu vier Konvertern realisiert. Größere Anlagen sind zurzeit in der Planung.  
Da  aufgrund  der  wechselnden  Zusammensetzung  des  Ausgangsmaterials  auch  mit  einer
Schwankung  der  Qualität  des  Outputproduktes  gerechnet  werden  muss,  ist  nicht  vorgesehen; das Produkt allgemein als Kraftstoff zu verkaufen. Das produzierte Öl kann direkt in einem Blockheizkraftwerk, welches zu der Gesamtanlage gehört, verstromt werden. Das Endprodukt ist also nicht ein Kraftstoff; sondern Strom und Wärme. Bei Interesse kann dieses Öl aber auch der chemischen Industrie  zur  Herstellung neuer Kunststoffe oder spezieller Öle  zur Verfügung  gestellt werden.
Hierdurch handelt es sich  bei diesem Verölungsverfahren  eindeutig  um eine stoffliche Verwertung von Abfällen
6. Anlagenbeschreibung
  Die Anlage besteht aus den Modulen / Komponenten:  
 
Wertstoffkonverter
Kondensationseinheit
Gasreinigung
Tanks
Gasmotor und Notfackel
 
 
Fotos einer Verölungsanlage  
 
5

Links die Öltanks,
in der Mitte der Kondensator,
rechts der Wertstoffkonverter
Links die Gasreinigung,
rechts der Kondensator,
im Hintergrund der Wertstoffkonverter


  6.1 Wertstoffkonverter  
Der derzeitige Wertstoffkonverter (WSK) besteht aus Edelstahl. Er ist doppelwandig ausgeführt und hat einen Reaktionsraum, der von oben mittels Gabelstapler mit bis zu 7 m³   Material gefüllt werden kann.   Zukünftig sind auch größere Konverter vorgesehen.  
Der Konverter wird oben mit einem Deckel verschlossen und über eine am Boden des Reaktionsraumes befindliche, neu entwickelte Heizplatte elektrisch beheizt. Er ist von außen isoliert, um Wärmeverluste zu reduzieren.  
 
 
Die nachfolgende Skizze verdeutlicht das Prinzip des Aufbaus unserer Wertstoffkon-
vertierungsanlagen  
 
 6
 
Im WSK werden die zu konvertierenden Materialien gemeinsam mit dem Katalysator und einem Ölgemisch  erhitzt, wobei sie sich, wie zuvor beschrieben, zersetzen. Die sich bildenden Energiedämpfe verlassen den WSK über eine am oberen Rand angebrachte Rohrleitung und gelangen in die nachfolgende Kondensationseinheit.  
 
  6.2 Kondensationseinheit  
 
Der Kondensator besteht ebenfalls aus Edelstahl. Er steht gemeinsam mit der nachgeschalteten Gasreinigung in einer groß dimensionierten Auffangwanne. Der Kondensator ist ein Behälter, der zur Abkühlung der im WSK entstehenden Energiedämpfe auf Raumtemperatur dient. Er verfügt über keinerlei Einbauten oder bewegte Teile. Die Abkühlung erfolgt durch Wärmeabgabe über die Oberfläche des Kondensators in die Umgebung. Es wird kein Kühlmedium verwendet.   
Im Kondensator werden durch die Abkühlung auf Raumtemperatur die kondensierbaren Bestandteile aus der Gasphase abgeschieden. Diese werden dann in dafür vorgesehenen Tanks aufgefangen.  
 
Schema unter Einbeziehung der Outputmaterialien  

111
 
 
 
  6.3 Reinigung nicht kondensierbarer Gase  
Die Gasreinigung besteht aus einem Aktivkohlefilter, der sich in einem Edelstahlbehälter befindet. Im Kondensator nicht kondensiertes Gas strömt durch den Aktivkohlefilter und wird dort soweit gereinigt, dass die Verbrennung im Gasmotor mit Generator ohne Schwierigkeiten möglich ist.  
   
  6.4 Gasmotor  
Nach der Gasreinigung verbleibt ein Gasgemisch, das sich aus den bei Umgebungstemperatur nicht kondensierbaren Bestandteilen zusammensetzt. Es besteht hauptsächlich aus Methan und Ethan sowie Anteilen von Äthylen. Das Gas wird im Regelbetrieb unter Zugabe von Dieselkraftstoff in einem Gasmotor mit Generatoreinheit verbrannt, um so Strom für die Beheizung des Konverters zu erzeugen. Die Abgase werden über ein flexibles Sammelrohr nach außen geleitet.   

7. Beschreibung des derzeitigen Prozessablaufs   
   
Der WSK wird  zunächst teilweise mit einem Ölgemisch z. B. aus dem vorherigen Batch, das zur Verbesserung des Wärmeübergangs benötigt wird, und dem Katalysator befüllt. Anschließend werden die bereit gestellten Inputmaterialien z. B. mittels Gabelstapler oder, falls vorhanden, mit einem Hebezeug von oben in den Wertstoffkonverter eingebracht und der WSK-Deckel wird geschlossen.  
 
Ist der Konverter soweit vorbereitet,  werden das automatische Aufheizprogramm und der Gasmotor gestartet. Der Konverterinhalt wird stufenweise erwärmt. In der ersten Stufe wird zur Verdampfung des enthaltenen freien Wassers und zur Verdrängung des vorhandenen Luftsauerstoffs die Temperatur im WSK über die Heizplatte auf zunächst 120-130°C gesteuert. Das in dieser Phase im Kondensator anfallende  Flüssigprodukt  (Prozesswasser  oder  Vorkondensat  genannt)  wird  in  einen  separaten  Tank (Anfahrtank) geleitet und dort bis zum Abtransport gespeichert.  
 
Anschließend wird die Temperatur im WSK stufenweise auf max. 320°C erhöht. Die Dauer des Konvertierungsvorganges ist abhängig vom Inputmaterial und davon, wann die Öl- und Gasausbeute zurückgehen. Die Anlage arbeitet während dieser Zeit durchgehend kontinuierlich und wird fern betreut.
Das in dieser Phase im Kondensator anfallende Flüssigprodukt (Ölgemisch) wird in  miteinander verbundenen transportablen Tanks gespeichert.   
 
Kommt die Öl-Produktion zum Abschluss, werden zunächst die Heizung und bei Anlagen mit nur einem Konverter, dann der Gasmotor ausgeschaltet. Der WSK kühlt sich auf Raumtemperatur ab. Dieser Vorgang dauert etwa  12 Stunden. Er kann mittels Gebläse-Unterstützung auf 2 Stunden reduziert werden.   Dann wird der WSK-Deckel geöffnet und der Einsatzbehälter zur Entleer- und Befüllstation verbracht, hier wird der sich noch im WSK befindende  feste Prozessrückstand entfernt. Anschließend kann der WSK für den nächsten Durchgang neu befüllt werden.  
Die gesamte Anlage hat keine beweglichen Teile. Störfaktoren wie z. B. ausgefallene Elektromotoren, brechende Schneckentransportsysteme oder Förderbänder können bei der Anlage also nicht auftreten.    
Nicht das Material wird bewegt, sondern nur der Dampf aus dem Material. Geräuschemissionen entstehen somit nur aus dem Betrieb des Gasmotors.   

 
8. Behandlung und Entsorgung von Sekundärabfällen
In der Anlage gibt es drei Verfahrensschritte, bei denen es zu Sekundärabfällen kommt.
a)  Im WSK die nicht verdampften Reste.
Hierbei handelt es sich in erster Linie um evtl. eingebrachte Metalle, Glas, Keramik, allerdings
können auch organische Reste übrig bleiben, die nicht verdampft wurden. Diese liegen dann
in Form einer Kohle vor und die kann je nach Inhalt weiter verwertet werden.
Die  Verwertung  von  Metallen,  Glas  und  Keramik  ist  problemlos  möglich.  Die  verbleibende Kohle kann entweder im nächsten Konvertierungsvorgang wieder eingesetzt werden und reagiert dann mit den neu eingesetzten Stoffen oder diese Kohle wird anderen Verbrennungspro-
zessen zugeführt. 
b)   Kondenswasser
In der ersten Stufe der Verölung wird die Restfeuchte der Einsatzstoffe verdampft. Dabei ent-
steht  ein  Destillat.  Da  einige  leicht  flüchtige  Bestandteile  bereits  bei  100  °C  zusammen mit dem  Wasser  ausgetrieben  werden,  ergibt  sich  ein  organisch  belastetes  Wasser.  Wenn  die Menge nur gering ist, besteht die Möglichkeit, dieses Wasser im Ansaugkanal des BHKW einzuspeisen  und  zu  verdampfen.  Die  organischen  Bestandteile  werden  im  Verbrennungsprozess zerstört (evtl. liefern sie sogar noch Energie), der Wasseranteil mischt sich mit dem Abgas und erleichtert noch die Abgasreinigung. Dieser Weg ist allerdings nur bei geringen Mengen möglich.
 
Bei  großen  Mengen  müssen  die  Abwässer  konventionell  entsorgt  werden.  Dieses  Problem tritt im Übrigen bei allen Vergasungsverfahren auf.  
 
Es ist daher sehr zu empfehlen, die Einsatzstoffe vorher gut zu trocknen.
c) Abfälle aus der Produktbehandlung  
Einige der Zusatzstoffe in den Kunststoffen gehen bei der Verdampfung über die Kondensato-
ren in das Öl und müssen dann aus diesem entfernt werden. Hierbei handelt es sich insbe-
sondere um Chlor und Schwefel.
Diese Stoffe können sowohl über Waschverfahren wie teilweise auch über Filter entfernt wer-
den.  In  der  Regel  entstehen  hierbei  unproblematische  Produkte  wie  NaCI,  FeS  etc.,  diese können normalerweise problemlos entsorgt werden.
 
9. Kosten
In den bisherigen Kalkulationen wurde davon ausgegangen, dass der normale kunststoffreiche Abfall ohne Zuzahlung angenommen werden muss.
 Das  bedeutet,  dass  alle  Kosten  wie  Abschreibung,  Betriebsmittel,  Personal,  durch  das  Produkt finanziert werden müssen. Hierbei ist der zu erzielende Erlös für die Produkte Strom und Wärme die grundlegende  Größe.  Eine  genaue  Wirtschaftlichkeitsbetrachtung  ist  nur  projektbezogen  möglich.
Größere Anlagen werden dabei wirtschaftlicher, da die Kosten nicht linear mit dem Anlagendurchsatz ansteigen.


10. Platz und Raumbedarf  
Ein  Konverter  benötigt  ca.  40  m 2   Stellplatz  inklusive  der  erforderlichen  Bedienungs-  und Wartungsfläche. Bei nebeneinander stehenden Konvertern reduziert sich diese auf ca. 30 m 2 .
Ein Kondensator benötigt ca. 20-25 m 2 , das gleiche gilt für die Produktbehandlung.
 
Da  mindestens  4  Vergaser  an  einen  Kondensator  und  eine  Produktbehandlung  angeschlossen werden können, benötigt eine Anlage mit 4 Verdampfern insgesamt       290 m 3
 
Konverter        4  *   40 m 2   =  160  m 2
Kondensator.   1      40 m 2  =    40   m 2
Produkte.         1      25 m 2 =       25 m 2
Verkehrsfläche         25 m 2          25 m 2
                                        250   m 2
 
Der Betriebsraum sollte eine Mindesthöhe von  6 m aufweisen um die Konverter problemlos befüllen und entleeren zu können. Hebezeuge über der Anlage wären sehr von Vorteil.
Bei  großen  Anlagen  ist  es  möglich,  die  Befüllung  und  Entleerung  in  einem  gesonderten  Raum durchzuführen. Hierdurch verringert sich der Platzbedarf.


 11. Umweltauswirkungen
 
Da die Anlage drucklos betrieben und durch die Sogwirkung der Kondensatoren eher noch ein kleiner Unterdruck  erzeugt  wird,  kommt  es  im  Normalbetrieb  nur  zu  geringen  Emissionen  aus  der  Anlage.
Diese  können  in  geringem  Maße  bei  der  Befüllung  oder  Entleerung  der  Konverter  entstehen  und treten auch dann  nur kurzfristig  auf. Die  nicht kondensierbaren Gase  werden direkt im BHKW oder einem  separaten  Gasmotor  verbrannt.  Aus  Sicherheitsgründen  wird  als  Redundanz  entweder  eine Notfakel oder ein Reservemotor vorhanden sein müssen.
 
Ein  Ausfall  der  Kondensatoren  ist  ebenfalls  sehr  unwahrscheinlich,  da  diese  mit  Umgebungsluft gekühlt  werden.  Schließlich  sollen  nur  Produkte  erzeugt  werden,  die  bei  normaler Umgebungstemperatur  flüssig  sind.  Andere  entstehende  Gase  werden  sofort  in  einem  BHKW  zur Energieerzeugung genutzt. Daher ist es auch nicht sinnvoll bzw. erforderlich, die Kondensatoren mit einer speziellen Kühlung auszurüsten.
Emissionen entstehen durch den Betrieb der BHKWs mit dem produzierten Öl. Dies wird in der Regel aber nicht am Standort der Verölung der Fall sein.

 

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