BRPI0400912B1

BRPI0400912B1 - Processo para a produção de óleo diesel de substâncias residuais e dispositivo para a execução do processo

Info

Publication number: BRPI0400912B1
Application number: BRPI0400912-6B1A
Authority: BR
Inventors: Christian Koch
Original assignee: Alphakat Gmbh
Priority date: 2003-12-02
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2015-01-27
Also published as: EP1538191B1; JP2005163013A; US20050115871A1; US7473348B2; ATE522590T1; RU2004109567A; CN1624077A; CA2474523A1; RU2360946C2; BRPI0400912A; CY1112093T1; EP1538191A1; MXPA04002431A; DE10356245A1; DE10356245B4; ES2376573T3

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE ÓLEO DIESEL DE SUBSTÂNCIAS RESIDUAIS E DISPOSITIVO PARA A EXECUÇÃO DO PROCESSO". [001] A invenção refere-se a um processo e um dispositivo para o encurtamento catalítico de moléculas de hidrocarbonetos a temperaturas de 300 a 400*0 com silicatos de sódio alcalinam ente dopados como catalisador com uma introdução de energia preponderantemente em forma de uma combinação de bombas e agitadores com uma separação ligada de substâncias minerais associadas. [002] Conhecida é a despolimerização catalítica com um catalisador especial de silicato de alumínio dopado com sódio da patente N° 10049377. Nisso, com o catalizador, a substância residual com teor de hidrocarboneto é em óleo diesel e gasolina. O aquecimento para a produção da energia de craqueamento, da energia de evaporação do hidrocarboneto craqueado em forma de óleo Diesel e gasolina e a energia de aquecimento assim como as perdas caloríficas são produzidas pelo aquecimento através da parede. [003] A desvantagem deste processo é o excesso de temperatura necessário pela diferença de temperatura através da parede em relação à temperatura de reação. Por isso, se forma algum coque reativo. A quantidade de coque aumenta quando o excesso de temperatura da parede em relação à mistura de reação sobe, isto é, quando deve ser alcançada uma determinada capacidade de produção. [004] Este coque reativo reage agora com o silicato de alumínio dopado com sódio a um resíduo não-reativo que polui a instalação e leva a reação a sucumbir. Esta mistura de reação do catalisador e do coque reativo se liga com a parede a um resíduo duro e requer um elevado dispêndio de limpeza nos intervalos de manutenção. A invenção, por isso, descreve apenas um procedimento econômico e não um processo. [005] O procedimento econômico, por isso, não é exeqüível com um aquecimento intensivo da parede e, com isso, com uma introdução ativa de calor pelo aquecimento pela parede. A baixa condutibilidade térmica do óleo de reação, presente na circulação, condiciona uma diferença de temperatura mais elevada entre o aquecimento situado externamente na parede em relação à reação no óleo, da qual necessita a energia de craqueamento (despolimerização), a energia de evaporação e a energia de aquecimento. [006] No circuito de óleo, com óleo usado e alcatrão, necessita-se por kg de óleo diesel evaporado de cerca de 0,4 kWh energia para o craqueamento, evaporação e aquecimento desde a temperatura de entrada de 250°C até a temperatura de reação de 390Ό. Quando da i n-trodução de substâncias sintéticas, a energia é quase o dobro porque estas são introduzidas frias e porque a energia de fusão está sendo utilizada adicionalmente. [007] Surpreendentemente, foi achado agora um processo de introdução de calor e um sistema de catalisadores a esse adaptado que evitam estas desvantagens completamente. O sistema não transporta o calor através da parede mas libera o calor diretamente no sistema de reação. [008] A introdução de energia se realiza nisso em um sistema de bombas e um sistema agitador com separação do vapor de óleo diesel em um hidrociclone de elevada velocidade. Os sistemas agitadores servem, no caso, também para a completa limpeza das superfícies dispostas no circuito. [009] O catalisador também foi desenvolvido de novo. Apenas para substâncias sintéticas, betume e óleos usados foi determinada, como a otimizada, a dopagem de uma molécula Y cristalizada homo-geneamente com sódio. Para as substâncias de utilização biológica, como graxas e óleos biológicos, foi descoberta, como a otimizada, a dopagem com cálcio. Para a transformação com madeira é necessária a dopagem com magnésio para produzir óleo diesel de alto valor. Para as substâncias de elevado teor de halogênio, como óleo para transformadores e PVC, a dopagem com potássio se torna necessária. [0010] O produto da instalação é óleo diesel, já que a descarga de produtos do circuito não permite nenhum outro produto mais leve no sistema. Este produto é utilizado com 10% para a produção das energias de processo em forma de corrente através de um agregado de produção de energia. A vantagem de conversão de energia é a solução simultânea dos problemas com o gás, que se forma em quantidades diminutas na instalação, o qual é conduzido ao ar de sucção, e a energia térmica dos gases de escape a qual é utilizada para a pré-secagem e o preaquecimento das substâncias utilizadas. [0011] A figura 1 mostra o esquema do processo de acordo com a invenção. Com 1 é denominada a bomba que no lado de sucção 2 possui a entrada de material 3 e a conexão com o circuito de óleo 4. No lado de saída se encontra a tubulação de pressão 5 que desemboca tangencialmente no recipiente agitador 6. Ali encontra-se um mecanismo agitador 7, que gira com sentido de rotação inverso, acionado pelo motor elétrico 8. O mecanismo agitador 7 possui, adicionalmente, braços de limpeza direcionados para cima que cobrem toda a superfície do recipiente agitador. [0012] O recipiente agitador 6 é ligado por uma tubulação de conexão 9 ao hidrociclone 10. Na tubulação de conexão, é disposta uma válvula de regulagem regulada 11a qual regula a pressão nos aparelhos subseqüentes. Em uma disposição especial, é disposta nessa tubulação também outra bomba que, regulada por pressão mediante conversores de freqüência, é regulada pela bomba 1. O hidrociclone 10 possui internamente um bocal Venturi 12, encostado na parede interna, que, igualmente, baixa o excesso de pressão remanescente e aumenta o efeito de separação. [0013] Por cima do hidrociclone se encontra um recipiente de segurança 13 com uma regulação de nível 14 com medição do nível de óleo 15. Sobre o recipiente de segurança 13 é disposto um mecanismo de mistura, acionado por motor elétrico, que possui braços de limpeza para a parte inferior do recipiente de segurança, do ciclone e do recipiente situado por baixo do ciclone. [0014] Lateral mente no recipiente de segurança 13 se acha a tubulação de vapor de produto 16 para o vapor de óleo diesel produzido até a estação de destilação 17 com o condensador 26. O condensador 26 é um refrigerador de água de feixe de tubos cuja água é rearrefecida no circuito de refrigeração. [0015] Na parte dianteira do condensador 26 precipita-se, eventualmente, água que se forma a qual, por meio de um sensor de conduti-bilidade com válvula de purga regulada, é eliminada, em separado, de maneira que no produto não é contida água alguma. O produto óleo diesel é retirado na parte superior da coluna através da tomada superior. A qualidade do óleo diesel é regulada mediante a tubulação de re-fluxo por meio da quantidade de refluxo. [0016] A tubulação de refluxo não tem nenhuma conexão com o recipiente de reserva de óleo diesel do gerador de corrente 27 que alimenta a instalação com corrente. Este consome cerca de 10% de óleo diesel produzido para a alimentação de eletricidade própria e produz, além disso, o calor da pré-secagem e o preaquecimento dos óleos pelo gás de escape do motor. [0017] Todos os recipientes, para fins de facilitar a fase de aquecimento, são dotados de um aquecimento elétrico externo. Por baixo do hidrociclone 10 encontra-se o recipiente de separação 18 com lâminas oblíquas 19 que cuidam de uma separação dos componentes não conversíveis em óleo diesel das substâncias utilizadas. [0018] Este recipiente de separação 18 é ligado a um tubo de sucção 2. No fundo do recipiente de separação 18 encontra-se uma medição de temperatura 19 que colocará a rosca sem-fim de descarga 20 em funcionamento quando a temperatura baixar pelo isolamento com a substância residual abaixo de um valor limite no medidor de temperatura 25. [0019] A rosca sem-fim de descarga 20 possui uma peça de filtragem 21 dentro do recipiente que deixa fluir as cotas líquidas através da peneira de filtração 22 de volta ao recipiente de separação 18 e uma peça de destilação lenta 23, aquecida eletricamente, situada fora do recipiente de separação 18 que deixa evaporar as quotas restantes de óleo do coque filtrado. Para este fim, é previsto um aumento de temperatura para até 600Ό. Os vapores de óleo que escap am da rosca sem-fim de destilação lenta 23 chegam através da tubulação de vapor 24 ao recipiente de segurança 13. [0020] A invenção é explicada em pormenores com base em um exemplo de execução. Uma bomba centrífuga com 200 kW de potência de acionamento, através de uma tubulação de sucção (2), eleva 5.000 l/h óleo de sucção e através da introdução de material (3) 600 kg de substâncias residuais em forma de óleo usado e betume com, no total, de 5.600 l/h à tubulação de pressão (5) que desemboca tangencial-mente no recipiente agitador 6 com um diâmetro de 1.400 mm. Ali, um mecanismo agitador 7, que gira com sentido de rotação inverso, é acionado pelo motor elétrico (8) com 40 kW. O mecanismo agitador (7) possui, adicionalmente, braços de limpeza direcionados para cima que cobrem toda a superfície do recipiente agitador, portanto, tanto a parte inferior do recipiente agitador com 1400 mm quanto a parte superior com um diâmetro de 500 mm. [0021] O recipiente agitador (6) é ligado mediante uma tubulação de conexão (9) com um diâmetro de 200 mm a um hidrociclone (10).

Na tubulação de comunicação, é disposta uma válvula de regulagem regulada (11) que regula a pressão nos aparelhos subseqüentes. O hidrociclone (10) tem um diâmetro de 1.000 mm e um bocal Venturi (12), encostado na parede interna, com uma seção transversal mais estreita de 100 x 200 mm que, igualmente, baixa o excesso de pressão remanescente e aumenta o efeito de separação. [0022] Por cima do hidrociclone, se encontra um recipiente de segurança (13) com um diâmetro de 2.000 mm, uma regulação de nível (14) com medição de nível de óleo (15). Sobre o recipiente de segurança (13), é disposto um mecanismo de mistura, acionado por motor elétrico com 10kW, que possui braços de limpeza para a parte inferior do recipiente de segurança, do ciclone e do recipiente situado por baixo do ciclone. [0023] Lateralmente no recipiente de segurança (13) se acha a tubulação de vapor de produto (16) para o vapor de óleo diesel produzido até a instalação de destilação (17) com um diâmetro de coluna de 500 mm. Todos os recipientes, para fins de facilitar a fase de aquecimento, são dotados de um aquecimento elétrico externo com uma potência total, em soma, de 50 kW. [0024] Por baixo do hidrociclone (10) encontra-se o recipiente de separação (18) com um diâmetro de 2.000 mm com as lâminas oblíquas (19) que cuidam de uma separação dos componentes não-conversíveis em óleo diesel das substâncias utilizadas. Este recipiente de separação (18) é ligado a um tubo de sucção (2) com um diâmetro de 200 mm. No fundo do recipiente de separação (18) encontra-se uma medição de temperatura (19) que colocará a rosca sem-fim de descarga (20) em funcionamento quando a temperatura baixar pelo isolamento com a substância residual abaixo de um valor limite no medidor de temperatura 25. [0025] A rosca sem-fim de descarga (20) com um diâmetro de 80 mm e uma capacidade de transporte de 10-20 kg/h possui uma peça de filtragem (21) dentro do recipiente que deixa fluir as cotas líquidas através da peneira de filtraçâo (22) de volta ao recipiente de separação (18) e uma peça de destilação lenta (23), eletricamente aquecida, situada fora do recipiente de separação (18), com um rendimento calorífico de 45 kW, que deixa evaporar as quotas restantes de óleo do coque filtrado. Para este fim, é previsto um aumento de temperatura para até 600Ό, Os vapores de óleo que escapam da rosca sem-fim de destilação lenta (23) chegam através da tubulação de vapor (24) ao recipiente de segurança (13).

Claims

1. Processo para a produção de óleo diesel de substâncias residuais em um circuito de óleo com separação de matérias sólidas e destilação de produto para o produto de óleo diesel, caracterizado pelo fato de que a introdução principal de energia e, por isso, o aquecimento principal, se efetua por uma ou várias bombas.

2. Processo, de acordo com as reivindicações 1, caracterizado pelo fato de que a energia hidrodinâmica da bomba é freada por um mecanismo agitador de rotação contrária e convertida em calor.

3. Processo, de acordo com a reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que, para a conversão catalítica, segundo a utilização, são utilizados os catalisadores em forma de moléculas Y homo-geneamente cristalizadas com sódio para hidrocarbonetos minerais, como betume, óleos e materiais sintéticos e para os materiais biológicos, como graxas e óleos biológicos, são utilizados dopagens com cálcio e para a transformação com madeira uma dopagem com magnésio, sendo que para substâncias de elevado teor de halogênio, como óleo para transformadores e PVC, é utilizada a dopagem com potássio.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a energia hidrodinâmica restante da bomba é regulada por uma chapeleta regulável no tubo superior de circuito e por um bocal Venturi no ciclone.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a instalação possui uma regulação de temperatura e uma regulação de nível que são deslocadas uma em relação à outra, isto é, que os sistemas de alimentação e de introdução de energia são controlados de tal maneira que o nível é sempre mantido.

6. Dispositivo para a execução do processo definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a instalação possui os componentes: bomba de alta capacidade, agitador de rotação contrá- ria, ciclone de separação no circuito e recipiente de separação com rosca sem-fim de descarga aquecido e instalação de destilação em ambas as saídas da instalação.