DE102006054506A1

DE102006054506A1 - Hochleistungskammermischer für katalytische Ölsuspensionen als Reaktor für die Depolymerisation und Polymerisation von kohlenwasserstoffhaltigen Reststoffen zu Mitteldestillat im Kreislauf

Info

Publication number: DE102006054506A1
Application number: DE102006054506A
Authority: DE
Inventors: Christian Koch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-11-27
Filing date: 2006-11-20
Publication date: 2007-09-13

Abstract

Die Erfindung ist eine Zusatzerfindung zu dem Patent Nr. 102005056735 und beinhaltet die Optimierung der Ein- und Austragssysteme für den Hochleistungskammermischer, in dem die eigentliche Zerlegung der Reststoffe in Mitteldestillat und anorganische Reste erfolgt.

Description

Die Zusatzanmeldung zu dem Patent beinhaltet eine spezielle Vorrichtung und ein Verfahren zur vorteilhaften Umsetzung der obigen Erfindung.

In der obigen Patentschrift wird auf die Komponenten des Eintrages und des Austrages nur allgemein eingegangen. Ziel der Zusatzanmeldung ist es, diese Komponenten präzise zu beschreiben und in einem Ausführungsbeispiel zu erläutern. Diese Präzisierungen werden möglich, da der Hochleistungskammermischer einen hohen Unterdruck erzeugen kann und somit alle Eintragsprobleme auf dieser Basis gelöst werden können. Dieses wird zuerst an der 1 für das Verfahren erläutert.

Zum Zweck eines verstopfungsfreien Eintrages wird auf der Ansaugseite des Hochleistungskammermischers 1 ein Eintragsbehälter 2 angeordnet, der 3 Eingangsöffnungen besitzt. Am oberen Ende des Behälters befindet sich die erste Eintragsöffnung, der Reststoffeintrag 4, der durch ein Eintragssystem 3, welches zerkleinernd und dosierend wirkt, and dem Eintragsbehälter 2 angrenzt.

Die 4 einzutragenden Stoffe, Reststoff trocken 5, Rückstandöl aus der Anlage oder als Reststoff 6, Kalk oder Soda als Neutralisationsmittel 7 und den Katalysator 8 in den Mischtrichter 9 gelangen in dieses Eintragssystem 3 durch den Trichter 9 und den Sammelbehälter 4. Sowohl der Trichter 9 als auch der Sammelbehälter 4 sind mit Vibratoren ausgestattet, die einen kontinuierlichen Zufluss gewährleisten.

Die anderen beiden Öffnungen an dem Eintragsbehälter 2 sind die Kreislaufkatalysatorölzuführung 10 aus dem Ölsammelbehälter 15 und die Sammelkatalysatorölzuführung 11 aus dem Ölsammelbehälter 15, die am Auslauf dieses Ölsammelbehälters angeordnet ist. Damit wird ermöglicht, daß das Katalysatoröl auch die Kalkrückstände im Kreislauf hält.

Auf der Druckseite des Hochleistungskammermischers 1 ist die Druckleitung 12 angebracht. Sie leitet das in dem Hochleistungskammermischer 1 erzeugte Produktdampf-Ölgemisch in den Verdampfer 14. Dieser besitzt eine Verteilungsrinne 13, die das eintretende Öl-Dampf-Gemisch in eine Vielzahl von Teilstrahlen durch Lochbleche in einer Ringdüse mit offenem Ende aufteilt, die die Wand benetzen und zu einer möglichst großen Oberfläche der Flüssigkeit in dem Verdampfer führt.

Damit wird erreicht, daß sich fast alles Produkt dampfförmig aus der Flüssigkeit abtrennen und nach oben in die Destillationskolonne 18 absetzen kann und möglichst kein Produkt in den Ölsammelbehälter 15 gelangt. Eine wiederholte Spaltung von bereits erzeugtem Produkt im Dieselsiedebereich würde die Produktionsmenge verringern und das Produkt in der Qualität absenken.

Das Zufuhrsystem 3 wird durch die Niveaukontrolle 16, die den Füllstand in dem Ölsammelbehälter 15 anzeigt und regelt, ein- und ausgeschaltet bzw. in der Geschwindigkeit geregelt. Am unteren Ende des Niveaukontrollbehälters 16 ist eine Pumpe 17 angeordnet, die eine kleine Menge Öl zu dem Eintragssystem 3 leitet, um dieses vor Verstopfungen zu schützen.

Auf der Dampfseite des Produktes wird in der Destillationskolonne 18 durch fraktionierte Destillation der Produktdampf von den mitgerissenen Ölteilchen gereinigt und in dem Kondensator 19 kondensiert. Die dabei in der Kondensation anfallenden Wasseranteile werden in dem Kondensator 19 durch eine Trennwand auf Grund ihres höheren spezifischen Gewichtes auf der Eingangsseite zurückgehalten.

Von dort gelangt der Wasseranteil in den pH-Meßbehälter 20 durch Austausch mit dem dort befindlichen Produkt mit dem nach unten sich absetzenden Wasser. In dem pH-Meßbehälter 20 befindet sich die pH-Meßsonde 23 und die Leitfähigkeitssonde 22. Bei Erreichen des Wassers an der Leitfähigkeitssonde 22 wird eine bestimmte Wassermenge in den Produktwasserbehälter 21 abgegeben und von dort in die Abwasserleitung abgeführt.

Das leichtere Produkt Diesel bzw. Heizöl gelangt über das Trennblech in dem Kondensator auf die Ausgangsseite in die Produktleitung 24, wobei dampfförmige Produktanteile über die Leitung 26 ebenfalls wie das Produkt in der Leitung 24 in den Produktbehälter 25 gelangen. Ein kleiner Teil des Produktes gelangt über die Leitung 25 geregelt zurück in die Destillationskolonne in einen der oberen Böden 27.

Die Regelung ist dabei so eingestellt, daß die Menge den Rücklauf in der Kolonne regelt. Dieser erzeugt eine unterschiedliche Produktqualität für Sommerdiesel mit einer mittleren Siedetemperatur von 290°C, für Sommerdiesel mit einer mittleren Siedetemperatur von 270°C und für Kerosin mit einer mittleren Siedetemperatur von 240°C. Die Kühlung des Kondensators erfolgt mit Kreislaufwasser und dem Rückkühler 38 mit Kreislaufwasserpumpe.

Nach dem Produktbehälter befindet sich die Vakuumpumpe 37, die das gesamte System auf Unterdruck hält. Das angesaugte Gas wird in dem Stromerzeuger als Ansaufluft beigegeben oder in einer katalytischen Abluftreinigung gereinigt. Als Gase, die aus der Anlage abgesaugt werden, fallen an die aus den biologischen Stoffen stammenden Kohlendioxide und die evtl. aus Undichtheiten stammenden kleinen Gasmengen.

Damit wird sichergestellt, daß kein brennbares Produkt aus der Anlage austreten kann. Die Vakuumpumpe regelt dazu die Menge an Eintrag und die Menge an Austrag der nicht reaktiven, anorganischen Rückstande, die am unteren Ende der Anlage ausgetragen werden.

Die nicht reaktiven Anteile des Eingangsstoffes und die sich durch den ionentauschenden Katalysator und dem zugegebenen Kalk oder Soda bildenden Salze gelangen über das Regelventil 30 und die Heißschlammpumpe 31 in die Wärmekammer 32.

Diese ist elektrisch auf 550°C geheizt und besitzt innseitig einen wärmeresistenten Verdampfungsbehälter mit dem Schlammeingang, eine Dampfrückleitung zu dem Verdampfer und einem Schneckenaustrag 33 für die aufgeheizten anorganischen Stoffe, die in den Rückstandsbehälter 34 gelangen. Das sind im Mittel 1-3 % des Eingangsstoffes.

Die im Rückstandsbehälter 34 gesammelten Stoffe werden mit dem Wasser des Behälters 21 anschließend vermischt. Die in der Suspension sich absetzenden Stoffe, Metall, Glas und Keramik werden separiert und die Suspension wird gefiltert Der Filterrückstand ist wieder verwertbarer Katalysator. Die Flüssigkeit enthält die gebildeten Salze und wird in das Abwasser geleitet.

Die Behälter besitzen Entlastungs- und Druckausgleichsleitungen, wie der Eintragsbehälter 2, der durch eine Entlüftungskammer mit Rückschlagventil 35 mit der Destillationskolonne verbunden ist. Des Weiteren sind alle wärmeführenden Teile doppelt isoliert mit einer Aluminiumoxidfasermatte auf der Oberfläche und eine Isoliermatte darüber. Außen ist ein Abdeckblech angeordnet, welches an der Turbine als geschlossene Kammer, die einen kleinen Überdruck aushalten kann, ausgebildet ist.

In einem Ausführungsbeispiel wird das Verfahren erläutert. Ein Hochleistungskammermischer 1 mit einer elektrischen Leistung von 200 kW saugt aus einem Sammelbehälter 2 mit einem Volumen von 800 l die Feststoffe aus der Correaupumpe der Firma Correau Paris, einer Zahnradzerkleinerungs- und dosierpumpe mit 37 kW. Der darüber angeordnete Behälter hat ein Fassungsvermögen von 2 m³. Die Verbindungsleitung ist DN50.
Die Verbindungsleitungen zwischen dem Sammelbehälter 2 und dem Ölsammelbehälter 15 sind relativ klein, um eine hohe Mischwirkung in dem Sammelbehälter bei hoher Ölaustrittsgeschwindigkeit und geregeltem Unterdruck zu ermöglichen. Sie haben einen Durchmesser von 1,5 Zoll und Ventile, die den Unterdruck in dem Sammelbehälter 2 regeln in Abhängigkeit von dem an dem Eintrag 3 befindlichen Material. Die Entlastungsleitung mit Rückschlagventil 36 hat einen Durchmesser von ¾ Zoll.
Der Verdampfungsbehälter 14 hat ein Fassungsvermögen von 2 m³ und eine Verteilungsrinne 13 mit einer Breite von 80 mm und 3 Lochreihen mit Lochdurchmesser von 8 mm, wobei die innere und äußere Lochreihe Schrägbohrungen von der Mitte weg zur Wand und zum Innenraum besitzen. Der darunter angeordnete Ölsammelbehälter 15 hat ein Volumen von 1,5 m³ und der Niveaubehälter ein Volumen von 100 Liter.
Die Destillationskolonne 18 hat 15 Glockenböden mit jeweils 52 Glocken mit einem Durchmesser von 600 mm. Der Kondensator 19 hat ein Volumen von 300 l. Das Austragssystem hat das Regelventil 30 DN50 mit einer Heißschlammpumpe ohne Kunststoffteile und ist verbunden mit der Wärmekammer 32, ein Wärmeofen der Firma Nabertherm mit 15 kW Leistung und einem Dampfrohr 35 zu dem Verdampfer 14 mit einem Durchmesser von 1,5 Zoll, isoliert und mit Kondensationsschlaufen versehen.
Der Rückstandsaustrag 33 ist eine Schnecke mit einem Durchmesser von 200 mm und einer Verschlusshülle über den Anschluss von dem Rückstandbehälter 34 mit einem Volumen von 1 m³. Die Leitung zu dem pH-Behälter 20 hat einen Durchmesser von 1,5 Zoll und der pH-Behälter hat ein Volumen von 0,5 m³ mit Leitfähigkeitssensor 22 und pH-Messer 23. Der Wassersammelbehälter 21 hat ein Volumen von 1 m³.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird an der 2 erläutert.
Auf der Ansaugseite des Hochleistungskammermischers 101 ist ein Eintragsbehälter 102 angeordnet, der 103 Eingangsöffnungen besitzt. Am oberen Ende des Behälters befindet sich die erste Eintragsöffnung, der Reststoffeintrag 104, der durch ein Eintragssystem 103, welches Zahnräder und ein Dosiereinsatz besitzen und an dem Eintragsbehälter 102 angrenzt.
Die 104 Eintragsöffnungen, Reststoff trocken 105, Rückstandöl aus der Anlage oder als Reststoff 106, Kalk oder Soda als Neutralisationsmittel 107 und den Katalysator 108 in den Mischtrichter 109 sind mit dem Eintragssystem 103 durch den Trichter 109 und den Sammelbehälter 104 verbunden. Sowohl der Trichter 109 als auch der Sammelbehälter 104 sind mit Vibratoren ausgestattet.
Die anderen beiden Öffnungen an dem Eintragsbehälter 102 sind die Kreislaufkatalysatorölzuführung 110 aus dem Ölsammelbehälter 115 und die Sammelkatalysatorölzuführung 111 aus dem Ölsammelbehälter 115, die am Auslauf dieses Ölsammelbehälters.
Auf der Druckseite des Hochleistungskammermischers 101 ist die Druckleitung 112 angebracht. Sie verbindet den Hochleistungskammermischer 101 mit dem Verdampfer 114. Dieser besitzt eine Verteilungsrinne 113, die innseitig ausgerüstet ist mit Lochblechen in einer Ringdüse mit offenem Ende.
Das Zufuhrsystem 103 ist mit dem Niveaukontrollbehälter 116 verbunden. Dieser enthält die Niveaustandssonde. Am unteren Ende des Niveaukontrollbehälters 16 ist eine Pumpe 117 angeordnet, die eine Verbindungsleitung zu dem Eintragssystem 103 hat.
Der Verdampfungsbehälter 114 ist mit der Destillationskolonne 118 verbunden. Am oberen Ende der Destillationskolonne 118 ist der Kondensator 119 angeordnet, der im Inneren eine Trennwand besitzt. Der Kondensator 119 hat auf der Eingangsseite eine Verbindung mit dem pH-Meßbehälter 120. In dem Behälter ist eine Leistfähigkeitssonde 122 angebracht, die elektronisch mit einem Wasserablassventil verbunden ist.
Auf der auf der Eingangsseite gegenüberliegenden Seite des Kondensators sind unten und oben Leitungen 124 und 126 angebracht, die mit dem Dieselproduktbehälter 125 verbunden sind. In der Leitung 124 ist ein Stellventil 128 angeordnet, welches mit eine Verbindungsleitung mit der Destillationskolonne ist. Das Stellventil hat mit einer elektronischen Regelung Verbindung, welches auf eine Temperaturmessung eingestellt ist. Diese Regelung besitzt die Anzeigen Sommerdiesel, Winterdiesel und Kerosin.
Der Kondensator 19 hat auf der Kühlungsseite Verbindung mit dem Rückkühler 138 mit Kreislaufwasserpumpe. Nach dem Produktbehälter befindet sich die Vakuumpumpe 137, die damit mit allen Teilen der Anlage verbunden ist.
Am unteren Ende des Ölsammelbehälters 115 ist das Rückstandaustragventil 130 angeordnet. Dieses ist verbunden mit einer Heißschlammpumpe 131 und der Wärmekammer 132. Diese befindet sich in einem elektrisch geheizten Ofen und besitzt neben dem Eingang von der Heißschlammpumpe 131 einen Dampfausgang 135.
Diese Leitung ist ebenfalls isoliert und besitzt Kondensatschlaufen mit Ablaßhähnen und endet in dem Verdampferbehälter 114. Die Wärmekammer hat auf der Ausgangsseite eine Entleerungsschnecke 133, die mit einem Aschebehälter 134 verbunden ist.
Dem Rückstandsbehälter 134 ist eine Suspensionskammer nachgeordnet, die eine Verbindungsleitung zu dem Wasserbehälter 121 besitzt und 2 Ausgänge hat. Der eine Ausgang auf der oberen Seite ist mit einer Filterpresse, die für Katalysatorschlamm geeignet ist verbunden und die untere Seite ist mit einem Wertstoffbehälter für Keramik, Metall und Gas verbunden.
Die Behälter besitzen Entlastungs- und Druckausgleichsleitungen, wie der Eintragsbehälter 102, der durch eine Entlüftungskammer mit Rückschlagventil 135 mit der Destillationskolonne verbunden ist. Des Weiteren sind alle wärmeführenden Teile doppelt isoliert mit einer Aluminiumoxidfasermatte auf der Oberfläche und eine Isoliermatte darüber. Außen ist ein Abdeckblech angeordnet, welches an der Turbine als geschlossene Kammer, die einen kleinen Überdruck aushalten kann, ausgebildet ist.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Vorrichtung erläutert. Ein Hochleistungskammermischer 101 mit einer elektrischen Leistung von 200 kW hat eine Verbindungsleitung mit einem Sammelbehälter 102 mit einem Volumen von 800 l. Dieser hat eine Verbindungsleitung nach oben mit der Correaupumpe der Firma Correau Paris, einer Zahnradzerkleinerungs- und dosierpumpe mit 37 kW. Der darüber angeordnete Behälter hat ein Fassungsvermögen von 2 m³. Die Verbindungsleitung ist DN50.
Die Verbindungsleitungen zwischen dem Sammelbehälter 102 und dem Ölsammelbehälter 115 sind relativ klein und haben einen Durchmesser von 1,5 Zoll und Ventile, die den Unterdruck in dem Sammelbehälter 102 regeln in Abhängigkeit von dem an dem Füllstand des Eintrages 103 befindlichen Material. Die Entlastungsleitung mit Rückschlagventil 136 hat einen Durchmesser von ¾ Zoll.
Der Verdampfungsbehälter 114 hat ein Fassungsvermögen von 2 m³ und eine Verteilungsrinne 113 mit einer Breite von 80 mm und 3 Lochreihen mit Lochdurchmesser von 8 mm, wobei die innere und äußere Lochreihe Schrägbohrungen von der Mitte weg zur Wand und zum Innenraum besitzen. Der darunter angeordnete Ölsammelbehälter 115 hat ein Volumen von 1,5 m³ und der Niveaubehälter ein Volumen von 100 Liter.
Die Destillationskolonne 118 hat 15 Glockenböden mit jeweils 52 Glocken mit einem Durchmesser von 600 mm. Der Kondensator 19 hat ein Volumen von 300 l. Das Austragssystem hat das Regelventil 30 DN50 mit einer Heißschlammpumpe ohne Kunststoffteile und ist verbunden mit der Wärmekammer 132, ein Wärmeofen der Firma Nabertherm mit 15 kW Leistung und einem Dampfrohr 135 zu dem Verdampfer 114 mit einem Durchmesser von 1,5 Zoll, isoliert und mit Kondensationsschlaufen versehen.
Der Rückstandsaustrag 133 ist eine Schmecke mit einem Durchmesser von 200 mm und einer Verschlusshülle über den Anschluss von dem Rückstandbehälter 134 mit einem Volumen von 1 m³. Die Leitung zu dem pH-Behälter 120 hat einen Durchmesser von 1,5 Zoll und der pH-Behälter hat ein Volumen von 0,5 m³ mit Leitfähigkeitssensor 122 und pH-Messer 123. Der Wassersammelbehälter 121 hat ein Volumen von 1 m³.

1

1: Hochleistungskammermischers
2: Eintragsbehälter
3: Eingangsöffnungen
4: Reststoffeintrag
5: Reststoff
6: Reststoff
7: Reststoff
8: Reststoff
9: Trichter
10: Kreislaufkatalysatorölzuführung
11: Sammelkatalysatorölzuführung
12: Druckleitung
13: Verteilungsrinne
14: Verdampfer
15: Ölsammelbehälter
16: Niveaukontrolle
17: Pumpe
18: Destillationskolonne
19: Kondensator
20: pH-Meßbehälter
21: Produktwasserbehälter
22: Leiffähigkeitssonde
23: pH-Meßsonde
24: Produktleitung
25: Produktbehälter
26: Leitung
27: Boden
28: Rücklaufventil
29: Rückstandsraum in Ölsammelbehälter 15
30: Regelventil
31: Heißschlammpumpe
32: Wärmekammer
33: Schneckenaustrag
34: Rückstandbehälter
35: Rückschlagventil
36: Rückschlagventil
37: Vakuumpumpe
38: Rückkühler

2

101: Hochleistungskammermischers
102: Eintragsbehälter
103: Eintragssystem
104: Eintragsöffnungen
105: Reststoff
106: Reststoff
107: Reststoff
108: Reststoff
109: Mischrichter
110: Kreislaufkatalysatorölzuführung
111: Sammelkatalysatorölzuführung
112: Druckleitung
113: Verteilungsrinne
114: Verdampferbehälter
115: Ölsammelbehälter
116: Niveaukontrollbehälter
117: Pumpe
118: Destillationskolonne
119: Kondensator
120: pH-Meßbehälter
121: Wassersammelbehälter
122: Leistungsfähigkeitssonde
123: pH-Messer
124: Leitungen
125: Dieselproduktbehälter
126: Leitungen
127: Rücklaufboden in Destillation
128: Tellventil
129: Rückstandsraum in Ölschnellbehälter 15
130: Rückstandaustragventil
131: Heißschlammpumpe
132: Wärmekammer
133: Entleerungsbehälter
134: Aschebehälter
135: Dampfausgang
136: Rückschlagventil
137: Vakuumpumpe
138: Rückkühler

Claims

Verfahren zur Erzeugung von Dieselöl aus kohlenwasserstoffhaltigen Reststoffen in einem Ölkreislauf mit Feststoffabscheidung und Produktdestillation für das Dieselprodukt nach dem Patent 10 2005 056 735 dadurch gekennzeichnet, dass der Hochleistungskammermischer 1 auf der Sauseite mit einem speziellen Eintragsbehälter 2 und auf der Druckseite mit einem vierstrahligen Verdampfer 14 verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintragsbehälter 2 auf der Reststoffeintragsseite eine verschließende, zerkleinernde Eintragspumpe hat und auf der Ölseite mit 2 Leitungen vom und unter dem Ölsammelbehälter 15 verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Verdampfer eine Destillationskolonne angebracht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der Ölsammelbehälter über eine Pumpe mit einer Wärmekammer verbunden ist, die den Rückstand bis zur vollständigen Ausdampfung der Kohlenwasserstoffe erhitzt mit 450-500°C.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, daß der Kammerwellenmischer 101 auf der Saugseite eine Verbindungsleitung zu dem Eintragsbehälter 102 besitz und auf der Druckseite mit den Verdampferrinnen 113 des Verdampfers 114 verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 105, dadurch gekennzeichnet, daß der Kammerwellenmischer doppelt isoliert ist und eine öldichte Außenhülle um die Isolation besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 105 und 106, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Sammelbehälter 102 verbundene Ölsammelbehälter 115 ein regelbares Auslassventil besitzt, welches über eine Heißschlammpumpe mit einem Behälter in einer Wärmekammer verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 107, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmekammer durch einen elektrischen Heizofen geheizt wird, der mindestens 550°C erreicht und Verbindungsleitungen aus der Wärmekammer zu dem Verdampfungsbehälter 113 und dem Aschebehälter 134 über eine Austragsschnecke 133 hat.