Pirolízis szakmai konferencia Pirolízis a gyakorlatban Bezzeg Zsolt Klaszter a Környezettudatos Fejlődésért Environ-Energie Kft. 2013. szeptember 26.
01. Előzmények Napjainkban világszerte és itthon is rendkívül nagy az érdeklődés a hőbontási technológiák iránt, az érdeklődés ráadásul többirányú. A kutatás fókuszát jelentő hőbontási eljárás mind a laboratóriumi kutatások, mind pedig a feltalálók, a szabadalmi tevékenység körében egyre inkább az érdeklődés középpontjában áll külföldön és idehaza egyaránt. Sőt, hazai szellemi kapacitásainknak köszönhetően számos magyar vonatkozású vizsgálat történt az elmúlt években. A hőbontási eljárás igen aktuális probléma, a hulladékok hasznosítással történő kezelésére kínálhat megoldást, alapvetően thermikus hasznosítási megoldások révén, de olyan végtermékek előállítására is alkalmas, amelyek esetében már anyagában történő újrahasznosításról beszélhetünk.
02. Fogalom meghatározás Thermolízis eljárás fogalma: A szerves anyagú hulladék megfelelően kialakított reaktorban, hő hatására és oxigénszegény vagy oxigénmentes közegben - esetleg inert gáz bevezetése közben - szabályozott körülmények között bekövetkező kémiai lebontása, hőbontása. Thermolízis során szerves hulladékból: Thermolízis gáz, Folyékony végtermék, Szilárd végtermék keletkezik. A keletkező anyagok aránya az egyes technológiai folyamatokban eltérő.
03. Keletkező anyagok Thermolízis során az alábbi halmazállapotok állíthatók elő: Folyékony: keletkező szénhidrogén-folyadék, jellegzetesen kőolaj szaga van, nyers és feldolgozatlan frakcióban. Ez az anyag lehet üzemanyag, vagy tüzelőanyag, de mint vegyipari alapanyag további feldolgozásra, frakcionálásra is alkalmas. Szilárd: carbon black: finom fekete por. Összetevője: 80% szén,15% hamu, 5% víz. Felhasználható nyersanyagként hőtermelésre, szűrőberendezések abszorbenseként, valamint talajjavításra. Gáznemű: thermolízis gáz. Saját hőtermelésre használható a thermikus bontás folyamán, valamint az olajos frakció desztillációval történő elválasztására. Másodlagos hulladékképződés nem lép fel.
04. Alapfeltételek Kémiai átalakulás, hőbontás reakciófeltételei: Hőmérséklet, Felfűtési idő, Reakció idő, Szemcsenagyság. Végtermék összetételének, arányának fő meghatározója a hőmérséklet. Keletkező végtermékek hasznosíthatók: Energiahordozóként, Vegyipari alapanyagként, Egyéb célokra (talajjavítás).
05. Alapanyagok Az újrahasznosító cégek nem tudnak nagy mennyiséget feldolgozni. A hulladék kezelői élénken érdeklődnek minden olyan megoldás iránt, mely amellett, hogy megoldja a hulladék kezelés kérdését, még gazdasági hasznot is hajt. Legfontosabb alapanyag a műanyag hulladék, műszaki és ipari gumi hulladék. A feldolgozás fő profilja a műanyag hulladék újrahasznosítása, nagyobb regionális hulladéklerakó telepekkel együttműködve biztosítható a jövő. Érdekeltek az Önkormányzatok, mint azok a döntéshozó szervek, akiknek feladatkörébe egyrészt bizonyos hulladékok (pl. települési szilárd hulladék, szennyvíziszap) megfelelő összegyűjtésének és elhelyezésének megoldása utalva van.
06. Folyamata I. Egy kettős falú reaktorban 400-600 C hőmérséklet tartományban, keverés segítségével atmoszferikus nyomáson, oxigénmentes körülmények között, a beadagolt hulladékból hasznosítható folyékony, gáznemű és szilárd halmazállapotú végtermék keletkezik. Katalizátor alkalmazásával a szokásosnál alacsonyabb hőmérséklet is lehetséges. Az első lépés általánosságban arra szolgál, hogy a különféle hulladékokat termikusan kezeljék annak érdekében, hogy a különféle vegyületek megfelelően felbomoljanak, az inert anyagok eltávozzanak és a hasznosítható anyagokat vissza lehessen nyerni. A reaktorban végbemenő hőbontás során a feldolgozandó hulladék elgázosításra kerül, ennek a bontási fázisnak eredményeképpen létrejövő anyag részben olajgőzökből, részben éghető gázokból áll.
07. Folyamat II. A gőz-gáz keverékből vizes szeparátorban kerül leválasztásra a nehézolaj, majd több ezt követő technológiai fázison keresztül nyeri el végleges végtermék fázisát, könnyűolaj formájában. A zárt ciklusú technológiában a hőbontás során elgázosodó hulladék alkotórészeire bontása során keletkező gázok éghető része különféle elválasztó és tisztító eljárásokat követően visszavezetésre kerülnek a reaktor kazánjába. Így a kazán működtetéséhez szükséges gáz saját forrásból biztosítható. A gáz kénmentesítése szükséges, a hőbontáshoz technológiai víz biztosítása nem szükséges. A technológiához segédüzemek, valamint elő- és utókezelések is tartoznak, amely alatt pl. a hulladék előkészítését, a maradvány kezelését, a víztisztítást vagy a füstgázkezelést értjük.
08. Működési séma
09. Elrendezési séma
10. Térbeli nézet Technológia 3D átnézete:
11. Gyártás közbeni fotók
12. Szerelés közbeni fotók
13. Mérések I. A tesztüzemben különböző alapanyagok, illetve változó arányú és összetételű keverékeinek hőbontása történik a kísérleti terv alapján. A tesztüzemben felhasználásra kerülő különböző alapanyagok: Válogatott műanyag hulladékok, Különféle biohulladékok/zöldhulladékok, Biostabilizált települési szilárd hulladék Mechanikailag kezelt települési szilárd hulladék, Ömlesztett települési szilárd hulladék, Gumi hulladékok egyes fajtái, Ipari hulladékok egyes fajtái, Szennyvíziszap (papírral kiegészítve), Fáradt olaj, fekete szén, pirokoksz, stb.
14. Mérések II. A tesztüzemben kísérleti terv alapján változtatásra kerülnek: A különböző végtermékek egymáshoz képesti arányát megváltoztató paraméterek (pl. hőmérséklet, reakcióidő, nyomás). A végtermék minőségét, tisztaságát várhatóan befolyásoló paraméterek (pl. alapanyag előkészítettsége, aprítása, tulajdonságai pl. tisztaság vs. szennyező anyagok, nedvességtartalom, stb.). Optimalizált hőfokon és szemcseméretnél katalizátor anyagok alkalmazási lehetőségének vizsgálata. Megfelelő információk rendelkezésre állása esetén a mérési eredmények összehasonlító elemzésére is sor kerül a partnerüzemek eredményeivel.
15. Mérések III. A tesztüzemben kísérleti terv alapján rögzítésre kerülnek: Az egyes alapanyagok hőbontása során felhasznált és keletkező input és output anyagok mennyiségének vizsgálata különböző technológiai paraméterek mellett, ezen adatok helyszíni regisztrálása. A minőségi vizsgálatokhoz szükséges mintavételek beszerzése (alapanyagok, végtermékek, környezeti kibocsátások). Az egyes alapanyagok vizsgálati mennyiségéhez felhasznált összes anyag- és energiaráfordítás tételes kimutatása. A hőbontás reakció kinetikájának leírása az eltérő technológiai paraméterek mellett.
16. Tapasztalatok, célok A hőbontás, mint hulladékhasznosítási mód leginkább éppen a környezeti megítélése tekintetében vitatott. Az ellentétes vélemények valóságtartalmát, alátámasztottságát nagyon nehéz ellenőrizni, mivel a ténylegesen és sikeresen működő üzemek száma nagyon kevés, így az objektív mérési eredmények száma még nem elegendő ahhoz, hogy a kérdésekre egyértelmű választ lehessen kapni. Cél, hogy a hőbontásos hulladékhasznosítási (illetve energia- és alapanyag-előállítási) megoldások valós környezeti hatásainak feltérképezése és számszerűsítése valósuljon meg a tesztüzemben történő mérések segítségével. A tesztüzemi és a laboratóriumi modell körülmények által létrejövő vizsgálati eredmények felhasználhatók lesznek a jövőben más technológiák ilyen irányú elemzéséhez és értékeléséhez.
17. Záró KÖSZÖNÖM MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET! Bezzeg Zsolt Klaszter a Környezettudatos Fejlődésért Environ-Energie Kft. H-1093 Budapest, Lónyay utca 29.