Neues Verfahren senkt die Kosten der Gasbehandlung um rund 65 Prozent
BHS hat eine Komplettlösung für das wirtschaftliche Recycling von Kühlgeräten entwickelt, die die mechanische Zerkleinerung der Geräte mit einer thermisch-katalytischen Oxidation der Kühl- und Treibmittel kombiniert. Endprodukte des Prozesses sind nur die geschredderten Feststoffe und Kohlendioxid sowie eine Salzlösung oder – optional – vermarktbare chemische Grundstoffe. Da das Verfahren mehrere – bei anderen Verfahren erforderliche – Prozessschritte überflüssig macht, senkt BHS die Kosten für das Aufbereiten deutlich.
Bei der mechanischen Zerkleinerung von Kühlgeräten haben sich BHS Rotorshredder im praktischen Einsatz bei einem Recyclingunternehmen in Dänemark bewährt. Gemeinsam mit dem schwäbischen Unternehmen Kopf Anlagenbau GmbH hat BHS jetzt die Anlagentechnik insbesondere im Bereich der Gasreinigung weiterentwickelt, was zu insgesamt vier Patentanmeldungen führte. Die weiterentwickelte Komplettlösung macht das Recycling von Kühlgeräten deutlich wirtschaftlicher als bisher genutzte Verfahren und definiert damit einen neuen Stand der Technik.
Die mechanische Zerkleinerung erzeugt sortenrein getrennte Feststoffe; bei der katalytischen Umwandlung der Kühl- und Treibmittel werden mehr als 99 Prozent aller gasförmigen Emissionen in harmlose Substanzen wie Wasserdampf, Kohlendioxid und Salzlösungen umgewandelt.
Das IC-Verfahren ist eine neue Technologie zur Aufbereitung von FCKW- und kohlenwasserstoffhaltigen Kühlgeräten. Sie ist vor allem bei höherer Anlagenleistung attraktiv, da sich die Betriebskosten gegenüber den bisher üblichen Verfahren deutlich günstiger darstellen. Die Anlagen können bis zu 150 Kühlgeräte pro Stunde verarbeiten.
Der Produktname “IC” steht für die englischen Begriffe “Impact” (für die mechanische Zerkleinerung durch Prallwirkung) und “Catalyst” (für die katalytische Oxidation).
Das kürzlich zum Patent angemeldete IC-Verfahren macht mehrere Prozessschritte überflüssig, die bei anderen Verfahren erforderlich sind – so zum Beispiel die aufwendige Inertisierung des Shredders mit Stickstoff oder das kostenintensive Verflüssigen, Abfüllen, Transportieren und Entsorgen der Kühl- und Treibmittel. Im Vergleich mit kryogenen Verfahren braucht der Luftstrom in der Anlage nicht heruntergekühlt zu werden.
Auch in Bezug auf die effiziente Nutzung von Energie hat das Verfahren erhebliche Vorteile: Das Pentan, das in modernen Kühlgeräten mehr und mehr verwendet wird, hat einen beträchtlichen Energieinhalt und unterstützt so die thermische Behandlung der Gase bis hin zum thermisch autarken Betrieb.
Die Anlage nach dem IC-Verfahren besteht aus den folgenden drei Stufen:
Stufe 1: Vordemontage
Im ersten Anlagenteil werden – wie heute allgemein üblich – Bauteile aus Glas oder Holz, Plastikfolien, Elektrokabel, Kondensatoren, Quecksilberschalter und Kompressoren entnommen und gesammelt. Kühlmittel und Öle werden abgesaugt und voneinander getrennt. Die Kühlmittel werden dann in Behältern zwischengelagert, danach verwogen und schließlich direkt der Gasaufbereitung in Stufe 3 übergeben.
Stufe 2: mechanische Zerkleinerung
Für die mechanische Zerkleinerung verwendet BHS den bewährten Rotorshredder von Typ RS 3218. Er zerkleinert unterschiedlichste Materialien hocheffizient und selektiv auf die gewünschte Größe. Dabei trennt der Rotorshredder auch Materialverbunde und legt Metalle frei.
Nach der Vordemontage werden die Kühlgeräte über ein Förderband in den zylindrischen Arbeitsraum des Rotorshredders eingebracht. In ihm rotieren Schläger, die gelenkig an einer senkrecht stehenden, schnell laufenden Welle befestigt sind. Sie sind übereinander angeordnet und werden durch die Fliehkraft horizontal ausgerichtet und stabilisiert.
Beim Eintreten in den Schlagkreis der Werkzeuge werden die Kühlgeräte durch Schlag, Prall und Scherung intensiv beansprucht und zerkleinert. Haben die zerkleinerten Partikel die gewünschte Sollgröße erreicht, verlassen sie den Arbeitsraum durch einen massiven Spaltrost. Da das Material im Arbeitsbehälter in sehr kurzer Zeit und kontinuierlich zerkleinert wird, ergibt sich ein sehr günstiger energetischer Wirkungsgrad.
Schlägerstandzeiten von 50.000 bis 80.000 Kühlgeräten sichern eine hohe Verfügbarkeit und Produktivität der Anlage. Die rotierenden Schläger brauchen nicht nachgestellt oder geschärft zu werden, da sie nicht schneiden, sondern durch den Aufprall wirken. Die Verschleißkosten bei der Zerkleinerung liegen bei rund 0,08 Euro pro Kühlgerät.
Die zerkleinerten Feststoffe werden über Windsichter, Magnet- und Wirbelstromabscheider automatisch nach Polyurethan, ferromagnetischen und nicht-ferromagnetischen Anteilen sowie gemischtem Kunststoff sortiert und ausgeschleust. Das Polyurethan wird in einem weiteren Prozessschritt pelletiert und so entgast. Die restlichen in ihm enthaltenen Treibmittel werden ebenfalls der Gasreinigung zugeführt.
Stufe 3: Gasaufbereitung
Die im Zerkleinerungsraum enthaltene Luft wird zusammen mit den freigewordenen Treibmitteln kontinuierlich abgesaugt. Sie durchläuft die Gasaufbereitung, wird gereinigt und an die Umgebung abgegeben oder – optional – zum Großteil in den Zerkleinerungsraum zurückgeleitet. In die Gasaufbereitung werden ebenfalls die Kühlmittel aus der Stufe 1 und die Treibmittel aus der Pelletierung eingeleitet, gemeinsam behandelt und in Substanzen umgewandelt, welche die Ozonschicht nicht mehr schädigen. Die Abluft enthält weniger als 20 mg/m³ FCKW bei einem FCKW-Massenstrom von weniger als 10 g/h. So erfüllt sie die TA Luft sowie alle relevanten gesetzlichen Vorschriften und Grenzwerte der Europäischen Union.
Da dem Rotorshredder ständig Luft zugeführt wird, bleibt die Konzentration von Pentan ständig weit unter der unteren Explosionsgrenze (UEG). Aus diesem Grund kann und darf auf eine Inertisierung des Rotorshredders verzichtet werden.
Die Gasreinigung erfolgt in zwei hintereinander geschalteten Katalysatoren. Die Kohlenwasserstoffverbindungen wie Isobutan und Pentan werden im ersten Katalysator zu Wasser und Kohlendioxid oxidiert. Im zweiten Reaktor werden die FCKWs in die Bestandteile Chlorwasserstoff (HCl), Fluorwasserstoff (HF) und Kohlendioxid (CO2) umgewandelt.
Im Prozess können optional in einer weiteren Stufe die Endprodukte Salzsäure und eine Alkalifluoridlösung, zum Beispiel Natriumfluorid (NaF) oder Kaliumfluorid (KF), in hoher Reinheit erzeugt werden. Diese Stoffe können als Grundstoffe an die chemische Industrie weitergegeben werden. Falls auf diese Option verzichtet wird, werden die erzeugten HCl- und HF-Gase in eine konzentrierte Salzlösung umgewandelt, die extern entsorgt wird.
Die Anordnung mit zwei Katalysatorstufen hat gegenüber Anlagen mit nur einem Katalysator den Vorteil, dass der Prozess deutlich besser auf Schwankungen der Rohgaszusammensetzung reagieren kann. Dies erhöht die Anlagensicherheit und -effizienz. Zudem kann der zweite Katalysator abgeschaltet werden, wenn das Rohgas keine FCKW enthält. Somit werden die Betriebskosten weiter reduziert.
Da der Prozess im ersten Reaktor exotherm abläuft, dient er gleichzeitig als Vorerhitzer für die zweite Katalysatorstufe. Ebenso wird die thermische Energie der aus dem zweiten Reaktor austretenden Gase genutzt, um die noch unbehandelten Gase vorzuwärmen, bevor sie in den ersten Reaktor eintreten. Auf diese Weise sinkt der Energiebedarf der gesamten Anlage. Diese Prozessführung führt sogar dazu, dass die katalytische Oxidation ab einem bestimmten Anteil an Pentan-Kühlgeräten vollkommen energieautark abläuft.
Weiterhin entstehen im IC-Verfahren aufgrund des geringeren Energiebedarfes in Abhängigkeit vom Anteil an Pentan-Kühlgeräten etwa 10- bis 20-mal weniger CO2-Emissionen als bei der konventionellen Tiefkühlkondensation.
Kompetente Partner
Für Entwicklung und Vermarktung der Anlagen für das Kühlgeräterecycling ist BHS-Sonthofen mit der Kopf Anlagenbau GmbH im Jahr 2012 eine beiderseitig exklusive Zusammenarbeit eingegangen. Als Teil der Kopf Gruppe ist das Unternehmen aus Sulz-Bergfelden (Baden-Württemberg) ein erfahrener deutscher Systemlieferant im Bereich der Abwasser- und Prozesswasseraufbereitung sowie der industriellen Abgas- und Abluftreinigung. Kopf verfügt über umfangreiche Erfahrungen insbesondere in den Bereichen katalytische, adsorptive und absorptive Gasreinigung, mehrere Referenzen in Deutschland und Europa belegen die Kompetenz.
Sehr attraktive Kostenreduktion
Gegenüber den bisher üblichen, konventionellen Verfahren mittels Tiefkühlkondensation oder Aktivkohlefiltration lassen sich mit dem IC-Verfahren hohe Einsparungen bei den Betriebskosten realisieren. Die Kosten für Flüssigstickstoff und die externe Entsorgung der Gase entfallen vollständig. Außerdem entfallen die Risiken beim Transport der zu entsorgenden umweltschädlichen FCKW.
Vor allem bei höherer Anlagenleistung – ab einer Durchsatzleistung von 80 Stück pro Stunde – ist das IC-Verfahren wirtschaftlich sehr attraktiv, da die Betriebskosten gegenüber den bisherigen, konventionellen Verfahren deutlich niedriger sind. Da der Anteil an Pentangeräten in Zukunft steigen wird, reduzieren sich die Betriebskosten weiter, denn die aus dem Pentan frei werdende Energie unterstützt den thermischen Prozess, außerdem wird weniger Primärenergie für die Aufbereitung der FCKW benötigt.
Werden die beim Einsatz herkömmlicher Technik anfallenden Kosten für Flüssigstickstoff, Kondensation und externe Entsorgung der Gase mit den Betriebskosten für die Gasbehandlung im IC-Verfahren verglichen, erzielt das neue System beispielsweise bei einem Aufgabemix von 60 Prozent FCKW-Geräten und 40 Prozent Pentan-Geräten Kosteneinsparungen von rund 65 Prozent. Dies wurde gemeinsam mit einem Betreiber in Deutschland auf Basis aktueller Kosten errechnet. Bei einem höheren Anteil an Pentan-Kühlgeräten sind noch weitere Kosteneinsparungen möglich.
Ist die Anlage außerdem mit der optionalen Separationsstufe für die entstehenden Säuren ausgestattet, werden die Kosten durch den Verkauf von Salzsäure und der Alkalifluoridlösung zusätzlich reduziert.
Gleichzeitig ergeben sich auch bei der Zerkleinerungstechnik im Vergleich mit schneidenden Maschinen Kosteneinsparungen aufgrund des sehr geringen Verschleißes im BHS Rotorshredder.
Aufgrund der hohen Einsparungen bei den Betriebskosten amortisieren sich die Investitionskosten für das IC-Verfahren sehr schnell.
Mit einer erweiterten Sortierung ist es ebenfalls möglich, in der gleichen Anlage sowohl Kühlgeräte als auch Elektro- und Elektronikschrotte aufzubereiten.
Über BHS-Sonthofen
Mit über 300 Mitarbeitern ist BHS-Sonthofen GmbH ein technologisch führendes Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus. Neben dem Stammsitz in Sonthofen im Allgäu gehören Tochtergesellschaften in USA, China und Indien zur Firmengruppe. Mit den Arbeitsfeldern Misch-, Zerkleinerungs-, Recycling- und Filtrationstechnik ist BHS-Sonthofen weltweit erfolgreich tätig.
Im Geschäftsbereich Recyclingtechnik beliefert BHS-Sonthofen Kunden mit Maschinen und Anlagen, die sich insbesondere mit der Aufbereitung von metallhaltigen Wertstoffen (zum Beispiel Elektronikschrott, Schlacken, Shredderfraktionen) befassen. Besonderheit sind die Zerkleinerungsmaschinen mit vertikaler Welle, die sich unter anderem durch geringen Verschleiß und selektive Zerkleinerungswirkung auszeichnen.
Weitere Informationen unter www.bhs-sonthofen.de.
Über den Kooperationspartner KOPF
Die KOPF-Gruppe ist mit mehr als 140 Mitarbeitern am Standort Sulz-Bergfelden ein Unternehmen der Rosenfelder SSK-Gruppe (Sülzle-Stahlpartner-KOPF) und deckt weitestgehend das Spektrum der Technologien für Mensch und Umwelt ab. Alle KOPF Gesellschaften bieten maßgeschneiderte auf den Kundenwunsch abgestimmte Lösungen zum optimalen und schonenden Umgang mit den zur Verfügung stehenden Ressourcen. Der gesamte Bereich “Wasser” – angefangen von der Wassergewinnung über die Fortleitung bis hin zur Abwasseraufbereitung – wird von der KOPF Anlagenbau GmbH bearbeitet. Weitere Schwerpunkte liegen in der Projektierung und Realisierung von verfahrenstechnischen Komplettanlagen für die Wasser-, Luft- und Gasbehandlung, sowie in der hauseigenen schweißtechnischen Fertigung und Montage.
Weitere Informationen unter: www.kopf-gruppe.de
Kontakt:
BHS Sonthofen GmbH
Roland Schmid
An der Eisenschmelze 47
87527 Sonthofen
+49.8321.6099-0
press@bhs-sonthofen.de
http://www.bhs-sonthofen.de
Pressekontakt:
VIP-Kommunikation
Regina Reinhardt
Süsterfeldstraße 83
52072 Aachen
+49.241.89468-24
reinhardt@vip-kommunikation.de
http://www.vip-kommunikation.de