DE4324073A1 - Verfahren zur Herstellung eines rohstofflich verwertbaren Produkts aus Altkunststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung ist auf ein Verfahren zur Herstellung eines rohstofflich verwertbaren Produkts aus Altkunststoffen, die vorwiegend aus Kunststoffen der Gruppe der Polyolefine oder aus Mischungen aus Kunststoffen der Gruppe Polyolefine und Polystyrole bestehen und die durch ein Aufbereitungs- und Sortierverfahren aus Hausmüll, Verpackungsmüll, Gewerbemüll, Elektronikschrott, Autoschrott oder aus Kunststoffproduktionsabfällen gewonnen werden, gerichtet.

Bei der Verwertung von Altkunststoffen unterscheidet man nach

- einer Wiederverwendung als Sekundärwerkstoff, dem sogenannten werkstofflichen Recycling,
- einer Rückführung der Polymere auf Produkte, durch die Erdöl bzw. petrochemische vor- oder Zwischenprodukte substituiert werden können, dem sogenannten rohstofflichen Recycling, und
- der Nutzung des Kunststoffheizwertes in einer Verbrennung.

Der Gesetzgeber fordert Prioritäten in der genannten Reihenfolge.

Im werkstofflichen Recycling sind, auch bei hohen Trennschärfen der angewendeten Sortierverfahren, nur begrenzte Mengen unterzubringen, zumal die gewonnenen Fraktionen häufig noch eine zu große Sortenvielfalt oder zu vielfältige Beimengungen wie Farbpigmente, Weichmacher etc. aufweisen.

Für die Verfahren des rohstofflichen Recyclings wie beispielsweise Vergasung, Hydrierung, Pyrolyse etc. stellen Kunststoffanteile mit Heteroatomen wie insbesondere das chlorhaltige PVC mehr oder weniger entscheidende Nachteile dar. Das Chlor muß beispielsweise chemisch gebunden werden und führt zu erheblichen Mengen an schwer zu entsorgenden Reststoffen. Die Möglichkeit einer teilweisen Rückgewinnung freiwerdender Salzsäure ist mit hohen Kosten verbunden. Die größten auch genehmigungsrechtlichen Nachteile entstehen durch eine nicht völlig auszuschließende Dioxinbildung.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Produkten im Sinne eines rohstofflichen Recyclings zu schaffen, mit dem wesentliche Mengen von Altkunststoffen unter Vermeidung der genannten Nachteile sinnvoll verwertet werden können.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit Entwicklung der Sortierzentrifuge ist gegenüber herkömmlichen Verfahren eine völlig neue, wesentlich trennschärfere Sortierqualität zu erreichen, so daß sich neue Möglichkeiten zum rohstofflichen Recycling eröffnen.

Durch das Verfahren gemäß der Erfindung, als letzte Sortierstufe eine Sortierzentrifuge einzusetzen, werden Altkunststoffe erhalten, die weitgehend frei von Heteroatome enthaltenden Stoffen sind, also beispielsweise auch frei von Kunststoffen aus PVC, und die weitgehend aus den Kunststoffen der Gruppe der Polyolefine und/oder der Polystyrole bestehen.

Bei dieser letzten Sortierstufe wird zunächst ein ggf. bereits durch ein vorhergehendes - hier nicht näher erläutertes - Aufbereitungs- und Sortierverfahren vorangereichertes Altkunststoffgemisch in einer Sortierzentrifuge, die nach dem Sink-Schwimm-Verfahren in einem Zentrifugalfeld das Altkunststoffgemisch nach der Dichte trennt, in eine Leichtfraktion aus Altkunststoffen, die beispielsweise zu über 99% aus Polyolefinen und/oder Polystyrolen besteht, sowie in eine Schwerfraktion getrennt, die sich vorwiegend aus PVC, sonstigen Altkunststoffen sowie aus Fremdstoffen, wie beispielsweise Glas, Steinen etc. zusammensetzt.

Die als Schwimmgut erhaltenen Altkunststoffe, die aus der Sortierzentrifuge mit einer Korngröße von beispielsweise <20 mm ausgetragen werden, sind aufgrund ihrer Reinheit vielfach als Sekundärrohstoff für eine Wiederverwertung als Werkstoff geeignet. Falls dies aber aus unterschiedlichen Gründen, beispielsweise wegen zu großer Mengen, einer immer noch gegebenen zur großen Sortenvielfalt oder zu vielfältigen Beimengungen wie Farbpigmenten etc. nicht möglich ist, können diese Altkunststoffe durch eine Nachbehandlung und gegebenenfalls nach Zumischen eines Kohlenstoffträgers erfindungsgemäß mit Vorteil in ein solches Produkt umgewandelt werden, durch das Erdöl bzw. petrochemische Vor- oder Zwischenprodukte substituiert werden können.

So kann gemäß der Erfindung die Nachbehandlung eine Erhitzung und nachfolgende Brikettierung umfassen, bei der die Altkunststoffe soweit erhitzt werden, daß beginnende Erweichungs- und Schmelzvorgänge für die Brikettierung ausreichende Haftbedingungen im Brikett herbeiführen und so hohe Brikettfestigkeiten erreicht werden (Druckfestigkeit und Sturzfestigkeit), daß eine weitere Verwendung, beispielsweise eine Umwandlung der Altkunststoffbriketts in ein Synthesegas (bei reiner Sauerstoffatmosphäre) oder in ein Heizgas (bei Luftatmosphäre) in einem an sich bekannten Vergasungsreaktor, beispielsweise einem für die Kohlevergasung geeigneten Schachtofen, möglich ist.

Insbesondere für eine akzeptierte Synthesegasqualität mit vernachlässigbaren HCl-Gehalten ist eine weitestgehende PVC-Abscheidung aus der zu verwendenden Kunststofffraktion von entscheidender Bedeutung, was durch den Einsatz der vorgeschalteten Sortierzentrifuge sichergestellt ist.

Eine weitere Möglichkeit der rohstofflichen Verwertung der mit Hilfe der Sortierzentrifuge erhaltenen, weitgehend PVC-freien Altkunststofffraktion durch Umwandlung in ein Synthesegas ist gemäß der Erfindung die Vergasung der Altkunststoffe in einem an sich bekannten Schwerölvergaser, wobei den Altkunststoffen, gegebenenfalls nach vorhergehender weiterer Zerkleinerung, vor der Vergasung Heizöl zugemischt wird. Das erforderliche Mischungsverhältnis von Altkunststoff zu Heizöl beträgt hierbei je nach gewünschter Zusammensetzung des Synthesegases 1 : 1 bis 1 : 20, bevorzugt 1 : 4 bis 1 : 10.

In vorteilhafter Weise läßt sich aus den Altkunststoffen gemäß der Erfindung auch ein Brenn- oder Kraftstoff herstellen, wobei es im Hinblick auf die einhaltung der Abgasvorschriften von entscheidender Bedeutung ist, daß die resultierenden Brenn- oder Kraftstoffe praktisch chlor- und stickstofffrei sind. Gefordert werden beispielsweise, insbesondere zur Vermeidung von Dioxinemissionen, Cl-Gehalte unter 200 ppm, ein Grenzwert, der mit der vorgeschalteten Sortierzentrifuge noch unterschritten wird.

Zur Herstellung eines Brenn- oder Kraftstoffes aus der weitgehend PVC-freien Altkunststofffraktion können erfindungsgemäß zwei unterschiedliche Verfahren angewendet werden.

In der ersten Variante wird die Altkunststofffraktion in einer Mahltrocknung von restlicher Trennflüssigkeit befreit sowie vorzugsweise auf eine Partikelgröße <1 mm zerkleinert und anschließend in einem Rührbehälter intensiv mit Heizöl oder vorzugsweise Dieselöl vermischt, wobei ein Mischungsverhältnis von 1 : 10 bis 1 : 40, bevorzugt 1 : 15 bis 1 : 20, eingestellt wird. Die resultierende Suspension, die unter anderem wegen der sehr nahe beieinanderliegenden Dichten der Altkunststoffe (ρ Polyethylen = 0,93 g/cm³, ρ Polypropylen = 0,90 g/cm³) und von Dieselöl (ρ = 0,84 g/cm³) bei sehr geringer Rührintensität im gleichmäßigen Mischzustand verbleibt, kann in Dieselmotoren als alternativer Kraftstoff oder beispielsweise in Ölheizungen als alternativer Brennstoff eingesetzt werden.

In der zweiten Variante werden Altkunststoffe bei erhöhten Temperaturen und gegebenenfalls unter Scherbeanspruchung geschmolzen und dabei einer thermischen Degradation, beispielsweise einer extrusiven thermischen Degradation, ausgesetzt. Dabei werden die Makromoleküle der Kunststoffe soweit zu kürzeren Molekülketten abgebaut, daß eine ölartige Flüssigkeit resultiert, die sich mit Heizöl oder Dieselöl in einem Mischungsverhältnis von 1 : 1 bis 1 : 40, bevorzugt 1 : 4 bis 1 : 20 in beispielsweise einen Intensivrührer zu einer stabilen homogenen Flüssigkeit mischen läßt. Diese kann ebenfalls in Dieselmotoren als alternativer Kraftstoff oder beispielsweise in Ölheizungen als alternativer Brennstoff eingesetzt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung eines rohstofflich verwertbaren Produkts aus Altkunststoffen, die vorwiegend aus Kunststoffen der Gruppe der Polyolefine oder aus Mischungen aus Kunststoffen der Gruppe Polyolefine und Polystyrole bestehen und die durch ein Aufbereitungs- und Sortierverfahren aus Hausmüll, Verpackungsmüll, Gewerbemüll, Elektronikschrott, Autoschrott oder aus Kunststoffproduktionsabfällen gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, daß als letzte Sortierstufe des Sortierverfahrens eine Sortierzentrifuge verwendet wird, in der aus einem Altkunststoffgemisch die schwereren Heteroatome enthaltenden Kunststoffe, insbesondere das chlorenthaltende PVC, und andere Verunreinigungen abgetrennt werden, wonach das verbleibende aus Polyolefinen oder Mischungen von Polyolefinen und Polystyrolen bestehende weitgehend heteroatomfreie Altkunststoffgemisch durch eine Nachbehandlung zu einem verwertbaren Produkt umgewandelt wird, im Sinne einer Verwertung, bei der Erdöl bzw. petrochemische Vor- oder Zwischenprodukte durch Altkunststoffe substituiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbehandlung eine Brikettierung umfaßt, bei der die Altkunststoffe soweit erhitzt werden, daß beginnende Schmelzvorgänge für die Brikettierung ausreichende Haftbedingungen im Brikett herbeiführen und so hohe Brikettfestigkeiten erreicht werden, daß eine Umwandlung der Altkunststoffbriketts bei reiner Sauerstoffatmosphäre in ein Synthesegas und bei Luftatmosphäre in ein Heizgas in einem an sich bekannten, für die Kohlevergasung geeigneten Schachtofen möglich ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Altkunststoff ein Kohlenstoffträger, vorzugsweise ein Produkt der Petrochemie, zugemischt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbehandlung eine Vergasung umfaßt, bei der die Altkunststoffe nach Zumischung von Heizöl, das in einem Mischverhältnis von Altkunststoff zu Heizöl von 1 : 1 bis 1 : 20, vorzugsweise 1 : 4 bis 1 : 10, zugemischt wird, in einem an sich bekannten Schwerölvergaser zu einem Synthesegas umgewandelt werden.

5. Verfahren zur Herstellung eines Brenn- oder Kraftstoffes, insbesondere nach dem Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbehandlung eine Mahltrocknung umfaßt, bei der die Altkunststoffe vorzugsweise auf kleiner 1 mm zerkleinert und diese anschließend in einem Rührbehälter mit Heizöl oder Dieselöl intensiv vermischt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzte Heizöl- bzw. Dieselölmenge einem Mischungsverhältnis von Altkunststoff zu Öl von 1 : 10 bis 1 : 40, vorzugsweise 1 : 15 bis 1 : 20, entspricht.

7. Verfahren zur Herstellung eines Brenn- oder Kraftstoffes insbesondere nach dem Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nachbehandlung die Altkunststoffe bei erhöhter Temperatur geschmolzen und dabei einer thermischen Degradation unterzogen werden, wobei die Makromoleküle der Kunststoffe soweit zu kürzeren Molekülketten abgebaut werden, daß eine ölartige Flüssigkeit resultiert, die dann in einem Rührbehälter mit Heizöl oder Dieselöl intensiv gemischt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzte Heizöl- bzw. Dieselölmenge einem Mischungsverhältnis von Altkunststoff zu Öl von 1 : 1 bis 1 : 40, vorzugsweise 1 : 4 bis 1 : 20, entspricht.