用外来粒子热分解起始原料的方法和设备的制作方法

专利名称：用外来粒子热分解起始原料的方法和设备的制作方法
用外来粒子热分解起始原料的方法和设备
本发明涉及起始原料热分解的方法和设备，特别是用于分解肉类 和骨粉、例如来自清洁油轮的油渣、汽车杂物、例如来自生物柴油生 产的基础甘油、来自油漆车间的涂料污泥、污染土壤、涂布木材、例 如有机玻璃的塑料的方法和设备。根据本发明的方法，有机起始原料 在几乎所有情况下热分解。
因此，本发明特别地追求能够以合适的方式热分解有害废物并由 此适当地处理该有害废物的目的。有害废物为具有危险特征并因此对 健康或环境构成可能的危害的废物。在许多国家，对关于有害废物的 处理的技术系统、所用方法和证明文件以及有害废物的位置具有严格 的要求。
例如，仅仅在欧共体中，每年生产数百万吨待处理的肉类和骨粉。
由于源自BSE的危险，现在禁止使用肉类和骨粉作为动物饲料。其作 为肥料的用途由于类似的原因也是不可能的。
对于处理，目前肉类和骨粉例如在水泥工业中用作二级燃料。水 泥工业需要并接受肉类和骨粉的此类处理的付款。肉类和骨粉作为替 代燃料的用途由WO 2005/068908公开。在DE 201 03 293 Ul中描述了 肉类和骨粉目前主要通过垃圾焚化进行处理。
由DE 102 12 104 Al可知一种回收肉类和骨粉的方法，其中肉类 和骨粉在反应器中在金属浴中(例如锡浴或锌浴)，在250。C至450。C 的金属浴温度下通过热解进行分解。液体金属的毒性构成问题。此外， 该方法较复杂。
在现有技术中，热解法，即在排除氧气下的热分解，通常在垂直 反应系统中大规模地进行。垂直反应系统包含筒仓形(silo-shaped)、 外部加热的容器和接近底部提供的混合工具。在这种系统中的问题是 产物床最初仅包含固体，因此应该搅拌固体起始原料。在这种情况下， 产物的所需运动是困难的。产物不充分的运动导致不充分的热传递。 热量应通过筒仓形容器壁到达固体起始原料，这在产物不充分运动的情况下仅缓慢起作用。因此肉类和骨粉的100%分解几乎不能确保，或 只能伴随不可接受的时间量。剩余的固体残余物并非不含有害污染物 而具有足够高的安全水平从而使得它们可例如用作土壤改良剂。在分 解过程中有毒重金属的加入造成关于处理的另外的问题。此外，分解 仅能分批进行。连续或准连续操作是不可能的。也是由于该原因，该 方法花费很多时间，并因此是不经济的。
为了能够连续进行大规模的热解，在现有技术中将起始原料进料 至转鼓或旋转管。产物床在旋转过程中循环以提供良好的完全混合，
例如由印刷公布WO 2005/068908可知。所述鼓或管通常利用煤气燃烧 器从底部在外加热。起始原料的进料经由鼓的一端进行。在鼓的另一 端，产生的固体在向下方向上从产物床抽取，且产生的气体物质在向 上方向上从产物床抽取。然后通过冷凝分离气体中的可冷凝成分。
在这种连续方法中，确保肉类和骨粉真正完全分解是特别困难的。 因此，可出现得自分解的固体仍然含有未分解的肉类和骨粉。与肉类 和骨粉的处理相关的问题不能以此方式解决。而且，当所述鼓用煤气 燃烧器从底部加热时，可在上述连续方法中发生热量过热。此外，由 于进料和排料以及鼓的旋转，确保鼓中氧气的排除在技术上是困难的。
由WO 2005/068908可知，在前述现有技术中，分解产物最初是至 少部分粘性的，且在壁表面产生附聚物和沉积物是另外的问题。这另 外阻碍了所需的热传递和由此的热解。确保完全的热分解是困难的。
由EP 1 314 770 Bl可知用于肉类和骨粉的热解的电加热的流化床 反应器或卧式混合机。通过该教导无法确保肉类和骨粉足够完全的分 解以例如再利用分解产物作为土壤改良剂。因此，在此情况下同样在 热解过程中产生的附聚物影响了意图的分解的可靠性。
当在开始提到的另外的有机起始原料待分解时，对于该有机起始 原料发生类似的问题。
由DE 508 566可知一种用于燃料的低温焦化的加热炉。在加热的 转鼓中存在加热的钢球，其尺寸和重量使得仅在一定程度上破坏燃料。 认为在此方式中应避免炉中的复杂设备，如蜗杆、刀轴或耙机。根据 该印刷公布，如何使得难以处理的有害废物能够以可靠和完全的方式 热分解，从而不再需要对有害废物进行昂贵得多的不同处理并非显而易见的。
印刷公布DE 932 789公开了一种在混合蜗杆中将粉末状或微粒状 燃料除气的方法。除气所需的热能通过与加热的粉末状或微粒状热载 体(其例如由金属组成) 一起填充入蜗杆中的燃料供应。由此已知的 方法既不意图用于也不适合用于可靠地将有害废物热分解至可省略不 同的昂贵处理的完全程度。
本发明的目的是提供一种方法，通过该方法可以改进的方式完成 所需的大规模热分解，特别是例如肉类和骨粉的有害废物的热分解。 此外，本发明还提供一种用于进行所述方法的设备。
本发明的目的通过起始原料，特别是有机起始原料的热分解解决， 所述热分解包含权利要求1的特征。用于进行所述方法的设备包含并 列(coordinated)权利要求的特征。
为了解决所述目的，将既不热分解也不液化的外来粒子引入产物 床或混合材料。由于运动，外来粒子的加入防止了在热解过程中在产 物床或混合材料中的较大附聚物的形成。此外，外来粒子使得进行热 解的容器壁上的沉积物再次被松动。以此方式，实现了附聚物和沉积 物的减少以及由此的产物床内热传递的改进。因此热分解相应地更快 和更完全地进行。外来粒子为不同于起始原料和分解产物或可能产生 的中间产物的粒子。本发明意义内的外来粒子主要为由金属组成的球。
优选选择外来粒子的尺寸使得颗粒尺寸不同于来自热分解的固体 的颗粒尺寸，从而使得外来粒子能通过筛分与来自热分解的固体分离。 因此来自热分解的固体能以特别简单的方式与外来粒子分开。通常， 在热解过程中产生的固体以极微细粉末状灰末的形式存在。为了能够 在从热解容器移出固体时立即筛分外来粒子，己证明l至2毫米的直
径是有价值的。
优选选择外来粒子的材料使得该材料对于各个起始原料和对于分 解产物表现惰性，从而不污染来自热分解的产物且确保获得外来粒子。
优选地，所述外来粒子由良好导热的材料组成，优选由金属组成。 然而，也可使用例如石英砂或陶瓷颗粒的材料。通过提供具有良好导 热性的材料，获得了热解过程中(即在热分解过程中)改进的热传递。 外来粒子从容器壁吸收热量并在产物床内由此增加的表面上再次释放该热量。结果，热传递比现有技术显著改进。分解因此显著加速。经 过不希望的相变(例如塑性或韧性结持度)至少大大减少。起始原料 相应地更快、更均匀且更完全地热分解。
在许多情况下，钢适于满足外来粒子的材料的各种要求，所述材 料一方面提供充分良好的导热性，另一方面对于起始原料和分解产物 表现惰性。若在分解过程中生成酸或碱，则优选不锈钢或合适的耐碱 和耐酸特种钢。钢的机械稳定性也适于以充分机械稳定的方式表现。
所述外来粒子优选具有几毫米的直径，主要最大值为8毫米，优
选不超过4毫米。此外，所述外来粒子优选具有的最小尺寸为0.5毫米， 特别优选为至少1毫米。用具有该尺寸的粒子能特别良好地获得所需 的机械和导热效果。通常，不应超过8毫米的上限以避免机械损伤。 原则上，过大的直径导致较差的结果。过小的外来粒子的直径可导致 从固体分解产物中分离难以实现。
在本方法的一个发展中，使用通过热分解产生的固体，从而除了 外来粒子之外，将它们与起始原料一起进料至产物床以实现上述机械 和/或热效果。这可有助于本发明的方法。
优选地，热解(即热分解)用卧式混合机或在卧式混合机中在排 除氧气下进行。以此方式，流化床在热解过程中机械地产生。与旋转 管中的热解相比，发生流化而不仅仅是发生循环。由于该流化， 一方 面改进了由壁至流化床的热传递，且避免了床内的温度梯度。另一方 面，起始原料、外来粒子和生成的产物更好地混合。因此，发生更均 匀分布的热解。这以改进的方式确保移出的产物实际上是完全热分解 的。因此，没有未热分解的起始原料剩余在产物中。与旋转管相比， 由于卧式混合机的容器不运动(不像旋转管那样)，其也更易于确保氧 气的排除。因此，能更容易地提供气密性连接。
在进一步改进的本发明的发展中，使用例如由印刷公布 "Lebensmitteltechnik"， No. 2，第66-74页，第5巻，1973可知的锄 式混合机作为卧式混合机。因此，流化床以进一步改进的方式产生。
在本发明的进一步改进的具体实施方案中，特别当起始原料和由 此的混合材料特别粗时，使用包含接近壁安置的离心式叶片和接近轴 安置的回板(returning plates)的卧式混合机。给定离心式叶片和回板
9合适的旋转，混合材料通过离心式叶片在混合工具的轴的方向上从外 壁传递开。回板在外壁的方向上或在离心式叶片的方向上运送混合材 料。这以更改进的方式确保了所需的混合材料的完全混合，因此得到 更改进的结果，其中以改进的方式确保了分解的完全。分解也能特别 快地进行。非常快的分解对于，例如生物柴油残余物中的钾皂的分解， 是必要的，如已进行的实验所示。否则，可发生韧性的不利相。尤其 是在粗混合材料的情况下这种卧式混合机的使用更加有利。这种混合
器例如由印刷公布EP 1016451 Al可知。
由于类似的原因，如由印刷公布DE-AS 1101113已知的那样使用 混合器。两组不同排列的叶片在相反方向上运送，这在粗混合材料的 情况下特别有利，而且对产物是温和的。
在一个具体实施方案中，所述卧式混合机包含用于切碎热解过程 中的混合材料的刀头。这能进一步促进热分解。
优选在整个表面上加热进行热解的容器的圆柱形护套，特别是电 加热。因此，所述护套以均匀的方式达到各自所需的温度。以该方式 避免了混合材料(即起始原料)和外来材料以及已生成的分解产物局 部过热。
导流罩优选位于容器顶部，经由该导流罩气体成分被取出，且该 导流罩用作不可分解的热解残余物的灰末粒子(其通常非常轻)的沉 淀区。因此避免了灰末粒子的遗留。导流罩的护套优选是例如可利用 外部可控电加热系统或通过其他加热装置加热的。通过加热导流罩， 能避免可冷凝成分的过早冷凝。
由于相同的原因，优选加热将气体传导至冷凝器的管(也称为蒸 汽排出管)。
为了进一步提高本方法的效率，单独的以及结合的如下步骤是有 利的。
首先，将外来粒子填充至进行热解的容器。已证明5%至20%的填 充水平是有价值的。然后，将所述外来粒子加热至进行热解的所需温 度。有利地，该温度在起始原料的分解温度以上，为50。C至100。C。 随后，将粒状起始原料填充至容器并混合该混合材料。以此方式，由 于热量立即由外来粒子传递至起始原料上，起始原料的分解特别快地开始。因此壁上的附聚物和沉积物从一开始就被减到最少。
为了调节、监视和控制容器内的温度并控制取决于温度的方法的 实行，进行热解的容器得当地在其内部具有一个或数个热电偶或其他 合适的温度测量仪器。
现在将粒状起始原料逐渐进料至混合容器中，其优选通过混合容 器内的温度变化和/或混合容器的填充水平控制。对于温度，应注意保 持所需的温度范围，该温度范围优选在起始原料的分解温度以上，为 50至100。C。对于填充水平，应注意不超过最大值。该最大填充水平，
例如达到70%以确保正确操作。若仅将所述粒状起始原料逐渐进料直
至达到预定的最大填充水平，这也以改进的方式确保快速和完全的热 分解。作为选择或另外地，起始原料的进一步加入取决于混合容器中 的热分解的量进行控制。特别地，控制起始原料的进料以对应于热解 的量，从而确保快速和完全的热分解。在每种情况下热解的量能进行 估计，尤其是利用产生和取出的气体量，和/或利用混合容器中的重量 变化。
若达到预定的最大填充水平，停止起始原料的进料，然后等待直 至无气体再被取出以确保混合容器的含量，即混合材料完全热解。然
后，移出混合容器内的固体，优选使得剩余5至20%，特别优选10% 的填充水平。这造成良好的条件以能够在移出之后立即开始起始原料 的进一步进料。移出能经由排放设备在离心设备或混合工具运行时进 行。 .
在移出过程中，与通过热分解产生的固体不同的外来粒子立即被 筛分出来并优选与起始原料一起回料至混合容器。快速和完全的热解 也以此方式得以促进。
所得固体的优化利用可包含首先使用其作为燃料，然后进一步使 用剩余的不可燃残余物例如作为土壤改良剂。
气体分解产物在热解过程中被连续取出。然后将它们传导通过一 个或多个冷凝器以从气流作为整体或分别地分离可冷凝成分。最后， 该气体优选进行气体洗潘。完全地，因此有可能获得可用形式的各种 液体或气体成分。
当一部分分解产物升华时，即不形成液体最终相，分离通过在装有刮刀的封闭容器壁上的冷凝发生，从而从壁上移出升华物并在容器 的较低部分收集升华物，如需要，升华物能从容器的较低部分排放。 假如蒸汽除了升华成分还含有在冷凝时形成液体并由此润湿沉淀容器 中的升华物或甚至使升华物成为糊状的成分，则能加热所述沉淀容器。 温度应为可控的，并选择温度以使其在升华温度以下，但是，在任何 情况下在液相的沸腾温度以上。然后该液相的冷凝在具有合适冷却系 统的下游冷凝器中发生。
若在作为可冷凝蒸汽产生的分解产物中，在室温下的冷凝过程中 包含的化合物是一部分为液体且一部分为高度粘性物质生成的，则串 联连接至少两个冷凝器是必需的。第一个冷凝器在防止冷凝物的高度 粘性相的温度下操作。该冷凝物的收集容器也应被加热使得该冷凝物 能被排放。在第二个冷凝器中，剩余蒸汽在相应较低的温度下与具有 较低沸腾温度的液体分离。
在许多情况下，在冷凝之后仍然产生的分解气体应在进一步使用 之前去除干扰化合物。该气体清洗利用湿法清洗完成，在湿法清洗中 将气体传导经过吸收干扰物质的合适液体。在一些情况下，能完成气 体清洗使得活性炭用作吸收剂。
在一个具体实施方案中，肉类和骨粉被热分解。在肉类和骨粉的
情况下，其尽可能完全地热分解以避免关于BSE和其他病原体的问题 是特别重要的。相比于现有技术，完全分解通过本方法以显著改进的 方式得以确保。.特别对于肉类和骨粉的分解存在法定要求和严格检验， 法定要求和严格检验的目的在于得自肉类和骨粉的固体不再含有氮残 余物(其表示不充分分解的计量)。使用本发明，实现了在肉类和骨粉 的热分解之后在固体产物中不再检测得到氮残余物。
由于热分解以非常均匀的方式完成，产生的产物之间的改进的分 离相比于上述现有技术进一步完成。因此气体、液体和固体产物的分 离特别良好，如检査所示，尤其是例如对于肉类和骨粉。检査肉类和 骨粉的残余灰末。氮含量为0.01重量°/。以下。因此，这在检测限以下。 在这一点上满足了欧共体的所有规定。这在现有技术中是不可能的。
肉类和骨粉的热分解在一个实施例中如下进行。
使用体积为50升的卧式混合机。该混合机在其内部具有4个连接至轴上的搅拌臂。所述搅拌臂包含上述方式的带有回板的犁状离心式 叶片。在整个表面上电加热卧式混合机的护套使其均匀达到温度。加
热温度为650。C。在此情况下，热解温度大约为450。C+A20。C。带有 混合工具的轴以60转/分旋转。所述混合机的长度为400毫米，且直径 也为400亳米。具有大约950毫巴的略微减压。所述混合机以准连续 的方式操作。利用计量蜗杆将肉类和骨粉从预填充的容器供应至混合 机。在预填充的容器中确保一定量的肉类和骨粉总是在蜗杆以上。以 此方式确保无氧气进入所述混合容器。使用直径为2至4毫米的铁球 作为外来粒子。首先，用铁球填充混合空间至其体积的大约10%。使 用总共25千克的铁球。在球达到热解温度之后，经由预填充容器将肉 类和骨粉供应至混合机。
卧式混合机在操作过程中置于天平上。利用如此测定的重量变化， 检査未超过分别所需的填充水平，因为重量变化为填充水平酌量度。
所述混合机在5小时内进料35千克肉类和骨粉，以7千克/小时供 应。通过分解生成的气体在接近混合机的端壁在向上的方向上连续排 放并由此取出。通过热解生成的固体最初剩余在混合机中。若在混合 机中达到70%的填充水平，热解继续直至无气体能再被取出。这也确 保了最后供应的肉类和骨粉完全分解。然后，停止热解，并除了 10% 的填充水平之外在向下方向上取出固体。
优选地，生成的气体和固体在卧式混合机的混合容器的端面取出， 所述端面与起始原料传递进入容器的一侧相对。若固体不完全被取出 且生成的气体在向上方向上从容器排放，则这以进一步改进的方式确 保了仅有完全分解的产物被取出。
铁球和得自肉类和骨粉的固体的混合物的残余量剩余在混合机 中，从而因此能够立即继续热解。在本发明的意义中，所述铁球相比 于在肉类和骨粉的热分解过程中生成的固体具有良好的导热性。
所述球从取出的固体中筛分出来，并优选再次加入预填充容器。 以此方式，将位于预填充容器中的肉类和骨粉再次略微预加热，由此 进一步促进了热解。
源自肉类和骨粉的灰末由碳和如氧化钙、碳酸钙、硫酸盐和硝酸 盐的无机成分组成。在进行上述分解之后，所述灰末完全不含有机成分。
在本发明的另一具体实施方案中，独立于到目前为止描述的方法，
获自肉类和骨粉的灰末例如在750°C下燃烧。灰末的碳在该过程中燃 烧。剩余的是无机成分，其可被进一步优良使用，尤其是作为土壤改 良剂。
在肉类和骨粉的分解过程中生成的气体首先通过冷凝去除可冷凝 气体成分，然后传导通过硫酸溶液以从剩余气体去除氨。其结果为优 良可燃性气体。
获得的气体包含甲垸、乙烷、丁烷等。所述气体用于例如发电厂 中的燃烧。剩余冷凝物为重油，其能例如在坦克发动机中燃烧。因此， 肉类和骨粉的所有分解产物的利用是成功的且无任何健康忧虑。
所述方法也主要用于塑料混合物的塑料回收。塑料混合物再次被 分解为它们的初始化学物质。随后，单个的纯基础塑料(basic plastics) 能由这些初始物质再次制得。根据现有技术，到目前为止这种塑料混 合物首先被切成碎片，然后熔化。根据本方法，再利用的这些塑料混 合物的用途不允许用于食品包装。它们仅能用于公园长凳等的制备。 根据本发明的方法回收的塑料现在也能用于食品工业中。从由混合塑 料组成的新货品，相同的新货品由此能再次制得。如公园长凳的回收 货品无需从再加工的塑料制得。
附带地，由塑料制得的最终产物也能用于产生能量。
由于S1特异性(type-specific)塑料能以另一方式更好的回收，该 方法特别良好适用于塑料混合物而非型特异性塑料。目前，这在塑料 混合物的情况中造成一些问题。因此本发明解决了关于塑料混合物的 特定问题，即使从技术角度上本发明能以相同的方式应用于型特异性 塑料。
本方法通过热分解油渣、来自生物柴油生产的基础甘油、涂料污 泥、污染土壤、涂布的木材和各种塑料混合物进行测试。相比于现有 技术更完全的热分解总是成功实现。因此，这得到有机起始原料能根 据本发明的方法以改进的方式热分解的结论。
本方法是环境友好的。这能给废物处理场带来缓解。通常，所述 方法以能量中性(energetically neutral)的方式进行。热解法必须消耗的能量或多或少被回收。


图1示意性地显示了具有可旋转支持的水平轴2的卧式混合机1。
接近壁的离心式叶片3和接近轴的回板4经由臂5连接至轴2上。给 定轴的合适旋转，离心式叶片3在轴的方向上运送位于容器中的混合 材料，且回板在轴2的方向上运送回混合材料。混合机1具有在混合 容器的整个护套表面上扩展的电加热元件6。因此，所述护套表面被完 全加热。预填充容器7经由管8与混合机1的端壁9连接。粒状起始 原料能与外来粒子一起或不与外来粒子一起引入预填充容器中。然后 利用输送螺杆ll将起始原料传递至混合机中。在此过程中，应注意填 充不低于预填充容器中的填充高度10，使得输送螺杆11总是被完全覆
芏 rm 。
然后起始原料以所述方式在卧式混合机中热分解。如所述那样， 生成的气体在接近相对端壁通过管12在向上方向上被取出。然后可冷 凝成分通过冷凝器13从气体中分离并在向下方向上排放。不可冷凝的 气体成分继续向右传导并进行进一步加工。
通过热分解生成的固体如所述那样通过接近另一端壁14安置的管 15在向下方向上被取出。刀头16可连接至壁上以抵抗附聚物的形成。
相比于旋转管，在卧式混合机中更容易确保热解过程中必要的氧 气排除。
图2示意性地显示了进行本方法的设备的另一具体实施方案。在 此情况中，使用旋转进料器17而非蜗杆，从而以受控方式由重力驱动 将起始原料由预填充容器供应至卧式混合机l。此外，存在惰性气体供 应18，安置所述惰性气体供应18使得惰性气体与起始原料一起进入混 合机l，若存在爆炸危害，则这是有利的。导流罩19用作沉淀区，使 得灰末等不进入气体出口。
使用本发明，食品、屠宰废物、家畜饲料、鱼词料、塑料、弹性 体、橡胶和天然橡胶的产品、木材、纸张、组织、可生物降解残余产 品、重油或其残余物，以及来自上述产品的废物混合物能完全热分解。
在本发明的另一具体实施方案中，聚甲基丙烯酸酯废物，即有机 玻璃(plexiglass )被热解。热解用可以名称VT20购得的德国帕德博 恩Gebriider L6dige Maschinenbau GmbH公司的卧式混合机进行。数字20表示混合机的体积，即20升的混合机体积。混合机鼓从外部电加热。 在整个实验过程中，离心机构的旋转速度为100 rpm。首先，将11.5 千克直径为0.5毫米至1.0毫米的铁球填充至卧式混合机。施用略微的 真空以排去生成的分解冷凝物。在金属球达到大约470°C的温度之后， 在氮气氛下分别以1分钟的间隔分别加入ioo克聚甲基丙烯酸酯废物。 在该过程中，使产物温度不下降至350°C的值以下以使得热解以优化 方式进行。为了确保内部所需的470°C的热解温度，在鼓的外表面上 施加大约600°C的温度。利用取出的冷凝物的量，发现在进行添加的 时间内分解以完全的方式进行。由于在实践中在有机玻璃的热解中无 固体生成，在实验过程中既无固体也无金属球取出。蒸汽被排去并冷 凝以取出生成的分解冷凝物。非常纯的甲基丙烯酸作为冷凝物获得。 获得的冷凝物非常纯，以至于随后能被用于聚合而无需任何进一步的 处理。因此，例如，有可能由获得的甲基丙烯酸制备工艺有机玻璃。 将2，100克有机玻璃加入32分钟的实验。获得1,740克冷凝物。重量 差为固体残余物的结果。
以所述方式不使用球时，有机玻璃的热解是不可能的。否则，将 发生几乎不可控的塑料熔融。
在本发明的另一具体实施方案中，进行x射线胶片切屑的热解， 即如在药物中制得的那样的切碎的x射线胶片。使用可购自L6dige公 司的卧式混合机DVT50，即混合体积为50升的混合机。所述混合机的 鼓被电加热并且是完全隔热的。在实验过程中，旋转速度连续为45 rpm。加热温度为650。C。将氮气连续进料至卧式混合机的蒸汽出口以 实现惰化(inerting)。总共将25千克直径为1.4至2.0毫米的钢球进料 至混合机中并加热至450。C。随后，将切碎的x射线胶片以2.0升的部 分和5分钟的间隔加入具有手动操作盖子的下行管，即，将总共9.1 千克切碎的x射线胶片在75分钟内加入。为了安全的原因，在切碎的 x射线胶片的添加完成之后继续热解30分钟。在热解之后，将卧式混 合机的内容物冷却至40。C，并在向下的方向上取出冷却的固体。筛分 出球。结果为1千克带有金属银部分的碳。
所述混合机包含带有浸渍管的冷却分离器容器。将在热解过程中 生成的挥发性产物连续供应至所述带有浸渍管的冷却分离器容器。挥发性成分在分离器容器中升华。直至实验结束，生成2千克略微潮湿 的材料，该材料基本上由具有夹带的碳的对苯二甲酸组成。除了在卧 式混合机的混合工具的叶片臂上的略微沉积物之外，卧式混合机的内 部和加热蒸汽管不含产物沉积物。
在分离器容器中的产物中的湿气为由于合适的温度控制而能被分 离的冷凝物。
不同于不得不以相对较高的开支处理X射线胶片废物，用根据本 发明的方法获得对苯二甲酸，其能够例如用于新的X射线胶片的制造。 银能以常规的方式从碳银混合物中分离。由此获得纯的金属银。
软毛(fluff)在另一示例性具体实施方案中热解，即除了车身金属 板(body sheet metal)和其他较大的易于分离的金属汽车部件之外的汽 车部件。再次使用L6dige的卧式混合机DVT50，该卧式混合机DVT50 的鼓被电加热至500°C。离心机构的旋转速度为37;rpm。加入25千克 金属球并首先加热至400°C。如上述试验那样进行使用氮气的惰化。钢 球的直径再次为1.4至2.0毫米。
在金属球达到400°C的温度之后，将总共3.0千克的软毛在3分钟 内填充至混合机中。在24分钟之后，在接下来的6分钟过程中检测到 少量冷凝物。为了安全的原因再进行热解15分钟以确保热解的完全。 当所述实验结束时，冷却混合机直至内部的产物的温度为40。C以下。
冷凝物在整个实验过程中以短间隔取出。结果是0.57千克密度为 0.9、千克/升的热解冷凝物。其为在分解过程中生成的油。1.65千克的 固体残余物剩余在混合机中，该固体残余物也含有金属成分。剩下的 为气体，但仍然含有在更低冷凝温度下为液体的成分。总的来说，可 燃材料以油和气体的形式获得。残余物不再构成有害废物。因此根据 本发明能避免昂贵得多的有害废物"软毛"的处理。
在另一示例性具体实施方案中，进行木材的热解。在木材热解中 热解对于时间(闪热解)非常快速地进行以获得高质量的木油是必不 可少的。为此，所用木材必须以尽可能小的片存在。此外，热解温度 必须总是在460至480°C之间。
将25千克直径为1至1.5毫米的铁球加入L6dige公司的卧式混合 机DVT 50，该卧式混合机DVT50的混合鼓被电加热至600。C，其离心机构的旋转速度为90 rpm。
在球达到490。C的温度之后，加入0.6千克木材颗粒(0.5至4毫 米的颗粒尺寸)。由于冷木材的量和初期的分解，产物温度下降至 460°C，仅在5分钟之后再次达到485。C的值。因此分别将0.6千克木 材颗粒以5分钟的间隔加入热解过程。
将在热解过程中形成的气体以及蒸汽传导经过水冷管式冷凝器， 其中蒸汽被冷凝并收集于储存容器中。将所述气体烧尽。
获得相对于所用木材量为40%的木油量。未测量获得的气体和残 余碳的量。
在另一示例性具体实施方案中，进行用过的轮胎的热解。 L6dige公司的卧式混合机用作实验设备，该卧式混合机的混合鼓 被电加热至650。C，且其离心机构的旋转速度为90rpm。加入25千克 直径为1至1.5毫米的铁球。
在铁球达到560°C之后，加入1千克切碎的用过的轮胎。轮胎片 的尺寸最大为10x10x2厘米。在10分钟的产物停留时间之后，不再能 检测到冷凝物的生成，这意味着分解完成。在该实验的进一步的过程 中，每10分钟分别将1千克废弃轮胎加入混合机中。在整个实验过程 中，产物温度为540°C至560°C。在实验的整个持续时间中未获得产 物的韧性相。
生成的蒸汽在水冷壳管式冷凝器中分离并收集于收集容器中。热 解气体被燃尽。相对于所用的轮胎量获得29%的热解油。残余产物在 混合鼓中以微细粉末形式存在，且也含有轮胎体的钢丝片。
权利要求
1、通过热解将起始原料，特别是有机起始原料分解为气体、液体和/或固体产物的方法，其特征在于在热分解过程中将起始原料与外来粒子一起移入容器中，选择所述外来粒子的材料使得该材料在热解过程中既不热分解也不液化。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中使用有害废物、肉类和骨粉、 油渣、汽车杂物、车辆用过的轮胎、基础甘油、涂料污泥、污染土壤、 涂布木材或塑料作为起始原料。
3、 根据权利要求1或2所述的方法，其中用外来粒子填充进行热 解的所述容器为至少5%，优选为至少10%。
4、 根据权利要求1、 2或3所述的方法，其中通过热分解制得的 固体与外来粒子一起从容器中取出，并随后通过筛分分离取出的外来 粒子和取出的固体。
5、 根据权利要求l、 2、 3或4所述的方法，其中选择所述外来粒 子的材料使得该材料对起始原料和通过热分解制得的产物表现惰性。
6、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中选择所述外来粒 子的材料使得该材料具有良好的导热性，即主要为对应于金属的导热 性的导热性，其中所述外来粒子的材料优选由铁或钢组成。
7、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中所述外来粒子的 直径为0.5毫米至5毫米，优选为1至2毫米。
8、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中将通过热分解制 得的固体再供应至热解。
9、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中所述热解在卧式混合机中进行，所述卧式混合机优选包含靠近壁且靠近轴安置的混合 工具，该混合工具运送所述材料在相反方向上移动。
10、 根据前述权利要求所述的方法，其中在整个表面上加热至少 卧式混合机的混合容器的护套，即优选电加热。
11、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中将肉类和骨粉热分解，使得包含于制得的固体中的氮含量为0.01重量％以下。
12、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中在排除氧气下 利用蜗杆将粒状起始原料从预填充的容器传递至混合机的容器，控制 进料使得所述蜗杆在预填充的容器中总是被所述起始原料完全覆盖。
13、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中优选从一侧将 起始原料连续供应至卧式混合机的容器，优选从相对一侧将在热解过 程中在容器中产生的气体连续取出，当超过容器的预定填充水平时， 停止起始原料的供应，并在之后， 一旦无气体再被取出，就优选在相 对一侧从容器取出固体。
14、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中进行热解的容 器的填充水平通过称重确定。
15、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中将所述外来粒 子与通过热分解制得的固体一起从容器取出，将外来粒子与固体分离， 并将这些外来粒子与起始原料一起再供应至容器。
16、 优选根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中将肉类和 骨粉热分解，进一步使用由燃烧的肉类和骨粉制得的固体和在燃烧之 后剩余的无机成分，即优选用作土壤改良剂。
17、 根据前述权利要求1至15任一项所述的方法，其中塑料混合 物用作起始原料，且塑料由通过热分解制得的产物制得。
18、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中热分解在排除 氧气下进行。
19、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中仅当没有源自 热分解的气体可从卧式混合机再被取出时，结束卧式混合机中的热分 解。
20、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中进行热分解的 容器从外部被加热。
21、 根据甜述权利要求的任一项所述的方法，其中进行热分解直 至起始物质被完全热分解。
22、 进行根据前述权利要求的任一项所述的方法的设备，该设备 包含具有圆柱形混合容器的卧式混合机(1)、在整个表面上加热圆柱 形混合容器护套的加热装置(6)，和在相反方向上运送混合材料的混 合工具(3、 4)。
23、 根据权利要求22所述的设备，该设备包含预填充容器(7) 和在卧式混合机的混合容器与预填充容器之间的气密连接(8)，其中 所述设备包含用于将粒状起始原料进料至混合容器的计量蜗杆(11 ) 或旋转给料器。
24、 根据权利要求22或23所述的设备，该设备包含在混合容器 的内部的温度测量仪器。
25、 根据权利要求22至24任一项所述的设备，该设备包含在端 面(9)上或与端面(9)相邻的起始原料的进料，和至少在相对端面(14)上或至少与相对端面(14)相邻的分解产物的气密排放管(12、 15)，其中，优选地，气密排放管(12)在向上方向上通向混合容器外 部，且第二气密排放管(15)在向下方向上通向混合容器外部。
26、 根据权利要求22至25任一项所述的设备，该设备包含测定 混合容器内重量变化的天平。
27、 根据权利要求22至26任一项所述的设备，该设备在混合容 器内包含金属球、石英砂和/或陶瓷颗粒，其中金属球、石英砂和/或陶 瓷颗粒在混合容器中的填充水平优选为5%以上且不超过20%。
28、 根据权利要求22至27任一项所述的设备，该设备包含取出 气体产物的优选可加热导流罩(19)。
全文摘要
本发明涉及起始原料热分解的方法和设备，特别是用于分解肉类和骨粉、例如来自清洁油轮的油渣、汽车杂物、例如来自生物柴油生产的基础甘油、来自油漆车间的涂料污泥、污染土壤、涂布木材、如有机玻璃的塑料的方法和设备。根据本发明的方法，有机起始原料在几乎所有情况下非常完全地热分解。所述非常完全的分解通过将如金属球的外来粒子加入待热分解的起始原料实现。
文档编号C10B47/34GK101679871SQ200880013830
公开日2010年3月24日 申请日期2008年4月30日 优先权日2007年5月25日
发明者A·施密特, A·格罗布, H-J·西克尔曼 申请人:罗地格兄弟机械制造有限责任公司