TY - THES

T1 - Verfahren zur Pyrolyse von Kunststoffabfällen und Methodik zur Untersuchung des Hochtemperaturverhaltens von Kunststoffen

AU - Klarner, Juergen Karl-Heinz

PY - 1996/12/12

Y1 - 1996/12/12

N2 - Kunststoffrecycling - ein Schlagwort, das in Anbetracht des ständig steigenden Kunststoffverbrauchs und des gewandelten Bewußtseins der Menschheit immer mehr an Aktualität gewinnt. Die Art des Recyclings wird von der Qualität der anfallenden Kunststoffabfälle bestimmt. Einen möglichen Weg des Recyclings von vermischten und verschmutzten (nicht sortenreinen) Kunststoffen stellt die rohstoffliche Verwertung mittels Pyrolyse dar.Die vorliegende Diplomarbeit behandelt das Thema der Hochtemperaturpyrolyse, d.h. die Pyrolyse bei Temperaturen über 900 °C. Unter dem Begriff Pyrolyse wird in diesem Zusammenhang die thermische Zersetzung von organischem Material unter Ausschluß von nicht systemimmanenten Stoffen verstanden.Der Vorgang des thermischen Abbaus verläuft bei der Hochtemperaturpyrolyse prinzipiell nicht anders als bei der Niedertemperaturpyrolyse, sondern nur vollständiger. Zunächst spaltet sich der Kunststoff ausgehend von der Oberfläche bei tieferen Temperaturen als der Pyrolyseendtemperatur in kürzere Bruchstücke, weil die Abbaumechanismen bereits vor dem Erreichen der Umgebungstemperatur einsetzen. Die kurzen Bruchstücke, auch als primäre Pyrolyseprodukte bezeichnet, werden anschließend bei höheren Temperaturen weiter in ihre Ausgangsbestandteile zersetzt. Dieser Abbau geht bei Temperaturen über 1000 °C soweit, daß auch Methan in seine Ausgangsstoffe Kohlenstoff und Wasserstoff zersetzt wird. D.h. genau genommen handelt es sich bei der Hochtemperaturpyrolyse nicht um die direkte Zersetzung des Kunststoffes bei einer hohen Pyrolyseendtemperatur, sondern um eine Hochtemperaturpyrolyse der bei niedrigeren Temperaturen abgespaltenen Pyrolyseprodukte.Das theoretische Modell der Hochtemperaturpyrolyse von Kunststoffen wurde durch eine Versuchsreihe mit Polyethylen bei Temperaturen über 1000 °C und verschiedenen Verweilzeiten bestätigt. Das Ergebnis dieser Untersuchung ist, daß bei einer Temperatur von 1200 °C und einem versuchsbedingten Verweilzeitspektrum von 13 bis 65 Sekunden sämtliches organisches Material zersetzt wird. Das Produktspektrum beschränkt sich nur mehr auf die zwei Fraktionen fester Pyrolyserückstand (Kohlenstoff) und Wasserstoff. Niedrigere Temperaturen oder kürzere Verweilzeiten reichen nicht für den vollständigen Ablauf der Sekundärreaktionen aus, was dazu führt, daß nicht alle primären Pyrolyseprodukte abgebaut werden.

AB - Kunststoffrecycling - ein Schlagwort, das in Anbetracht des ständig steigenden Kunststoffverbrauchs und des gewandelten Bewußtseins der Menschheit immer mehr an Aktualität gewinnt. Die Art des Recyclings wird von der Qualität der anfallenden Kunststoffabfälle bestimmt. Einen möglichen Weg des Recyclings von vermischten und verschmutzten (nicht sortenreinen) Kunststoffen stellt die rohstoffliche Verwertung mittels Pyrolyse dar.Die vorliegende Diplomarbeit behandelt das Thema der Hochtemperaturpyrolyse, d.h. die Pyrolyse bei Temperaturen über 900 °C. Unter dem Begriff Pyrolyse wird in diesem Zusammenhang die thermische Zersetzung von organischem Material unter Ausschluß von nicht systemimmanenten Stoffen verstanden.Der Vorgang des thermischen Abbaus verläuft bei der Hochtemperaturpyrolyse prinzipiell nicht anders als bei der Niedertemperaturpyrolyse, sondern nur vollständiger. Zunächst spaltet sich der Kunststoff ausgehend von der Oberfläche bei tieferen Temperaturen als der Pyrolyseendtemperatur in kürzere Bruchstücke, weil die Abbaumechanismen bereits vor dem Erreichen der Umgebungstemperatur einsetzen. Die kurzen Bruchstücke, auch als primäre Pyrolyseprodukte bezeichnet, werden anschließend bei höheren Temperaturen weiter in ihre Ausgangsbestandteile zersetzt. Dieser Abbau geht bei Temperaturen über 1000 °C soweit, daß auch Methan in seine Ausgangsstoffe Kohlenstoff und Wasserstoff zersetzt wird. D.h. genau genommen handelt es sich bei der Hochtemperaturpyrolyse nicht um die direkte Zersetzung des Kunststoffes bei einer hohen Pyrolyseendtemperatur, sondern um eine Hochtemperaturpyrolyse der bei niedrigeren Temperaturen abgespaltenen Pyrolyseprodukte.Das theoretische Modell der Hochtemperaturpyrolyse von Kunststoffen wurde durch eine Versuchsreihe mit Polyethylen bei Temperaturen über 1000 °C und verschiedenen Verweilzeiten bestätigt. Das Ergebnis dieser Untersuchung ist, daß bei einer Temperatur von 1200 °C und einem versuchsbedingten Verweilzeitspektrum von 13 bis 65 Sekunden sämtliches organisches Material zersetzt wird. Das Produktspektrum beschränkt sich nur mehr auf die zwei Fraktionen fester Pyrolyserückstand (Kohlenstoff) und Wasserstoff. Niedrigere Temperaturen oder kürzere Verweilzeiten reichen nicht für den vollständigen Ablauf der Sekundärreaktionen aus, was dazu führt, daß nicht alle primären Pyrolyseprodukte abgebaut werden.

M3 - Diplomarbeit

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