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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von
Mitteldestillat aus kohlenwasserstoffhaltigen Energieträgern.
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Aus
dem Stand der Technik ist es bekannt, die in Reststoffen enthaltenen
Brennstoffe in Form von Kohlenwasserstoffen nicht durch Reaktion
mit Sauerstoff durch die Verbrennung oder Vergasung freizusetzen,
sondern diese durch katalytische Behandlung unter Luftausschluß im Ölbad in
stofflicher Form freizusetzen und als Wertstoff zu gewinnen. Dies
dient der Vermeidung der Bildung von CO2 in der
Reststoffentsorgung und der Herstellung von Brennstoffen oder Treibstoffen
aus den Reststoffen.
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Der
Reststoff in Form von nachwachsenden Rohstoffen, wie Holz- und Pflanzenteilen,
von Abfallprodukten, wie Kunststoffen, von Tier- und Pflanzenabfällen, von
Altölen
und anderen organischen Rohstoffen, die einen vorzugsweise hohen
Anteil von Kohlenwasserstoffen beinhalten und wegen ihrer energetischen
Verwertbarkeit als Wertstoffe oder Energieträger bezeichnet werden können, verweilen
dabei solange im Ölbad,
bis durch Moleküldehydratisierung,
Molekülpolymerisation
und Molekülverkürzung (Depolymerisation/Verölung) diese
Kohlenwasserstoffe als Kohlenwasserstoffdampf abgetrennt werden
können.
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Aus
der
DE 100 49 377
C2 ist ein Verfahren zur Verölung von Kunststoffen, Fetten, Ölen und
anderen kohlenwasserstoffhaltigen Abfällen bekannt, wobei ein Katalysator
aus Natrium-Aluminiumsilikaten in einem Umlaufverdampfer im Kreislauf
in einem hochsiedenden Kohlenwasserstoff, wie Thermoöl, Grundöl oder Bunker-C-Öl, verrührt wird
und in dem Reaktorteil unter der Destillationsanlage Kunststoffe, Fette, Öle und andere
kohlenwasserstoffhaltige Abfälle
zugegeben werden. Der Reaktionsort für die Verölungsreaktion ist ein Umlaufverdampfersystem, das
aus einem Röhrenbündelverdampfer,
der mit Rauchgas beheizt wird, und einem mit zwei Rohren verbundenen
Reaktor besteht, der die Ein- und Austragsfunktionen erfüllt. Auf
dem Reaktor ist eine Destillationskolonne angeordnet, die das katalytisch
gespaltene Produkt in Dampfform aufnimmt und in das eigentliche
Produkt Diesel, Fraktion für
die Benzinproduktion und Rücklauf
in den Reaktor für
eine weitere katalytische Spaltungsreaktion separiert. Durch Verbrennung
unterhalb des Umlaufverdampfers wird warmes Rauchgas erzeugt und
durch die Rauchgasrohre des Umlaufverdampfers geleitet. In dem Umlaufverdampfer
kühlen
sich die heißen
Rauchgase ab, wobei in dem unteren Teil des Umlaufverdampfers an
der Innenseite der Rohre, wo die katalysatorhaltigen Öle mit den
geschmolzenen Reststoffen an die Rohre gelangen, Temperaturen von
ca. 430 bis 470° entstehen,
was zu einem selektiven katalytischen Cracken von den Reststoffen
zu einem Kohlenwasserstoffdampf führt.
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Die
hohe Temperatur der heißen
Rauchgase führt
zur Bildung von Reaktionskoks, der mit dem natriumdotierten Aluminiumsilikat
zu einem nicht reaktiven Rückstand
reagiert, der die Anlage verschmutzt und die Reaktion zum Erliegen
bringt. Dieses Reaktionsgemisch von dem Katalysator und dem Reaktionskoks
verbindet sich mit den Wandungen des Umlaufverdampfers und des Reaktors
zu einem harten Rückstand
und erfordert einen hohen Reinigungsaufwand in kurzen Wartungsintervallen.
Ein wirtschaftlicher Betrieb des bekannten Verfahrens ist daher
nur eingeschränkt
möglich.
Im übrigen
werden nur geringe Ausbeutegrade des Heizwertes der Inputstoffe
erreicht.
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Aus
der
EP 1 538 191 A1 ist
ein Verfahren zur Erzeugung von Dieselöl aus kohlenwasserstoffhaltigen
Reststoffen in einem Ölkreislauf
mit Feststoffabscheidung und Produktdestillation für das Dieselprodukt
bekannt, wobei der Hauptenergieantrag und dadurch die Haupterwärmung durch
ein oder mehrere Pumpen erfolgt und wobei die Strömungsenergie
der Pumpe durch ein gegenläufiges
Rührwerk gebremst
und in Wärme
umgewandelt werden soll. Ein aktiver Wärmeeintrag durch Beheizung
durch die Wand ist bei diesem Verfahren nicht vorgesehen. Statt
dessen wird die Wärme
nicht durch die Wand transportiert, sondern direkt im Reaktionssystem
freigesetzt. Das Rührwerk
dient dabei auch der vollständigen
Reinigung der im Kreislauf angeordneten Oberflächen. Die technische Umsetzung
des aus der
EP 1 538
191 A1 bekannten Verfahrens ist problematisch. Im übrigen läßt sich
nur schlecht eine Prozeßstabilität einstellen.
Im übrigen
zeichnet sich das vorbeschriebene Verfahren durch einen geringen
Ausbeutegrad des Heizwertes der Inputstoffe aus.
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Aus
der
DE 10 2005
056 735 B3 ist ein Hochleistungskammermischer für katalytische Öldispersionen
als Reaktor für
die Depolymerisation und Polymerisation von kohlenwasserstoffhaltigen
Reststoffen zu Mitteldestillat bekannt. Der Energieeintrag und Umsatz
findet überwiegend
in dem Hochleistungskammermischer statt, wobei der Pumpwirkungsgrad des
Hochleistungskammermischers niedrig ist, also die eingebrachte Energie
zum größten Teil
in Vermischungs- und Reibungsenergie umgewandelt wird. Auch dieses
Verfahren weist eine geringe Prozeßstabilität auf.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung von
Mitteldestillat aus kohlenwasserstoffhaltigen Energieträgern bereitzustellen,
das kostengünstig
ist, einen geringen verfahrenstechnischen Aufwand erfordert und
eine hohe Prozeßstabilität einerseits
und einen hohen Ausbeutegrad des Heizwertes der eingesetzten Energieträger andererseits
gewährleistet.
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Zur
Lösung
der vorgenannten Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten
Art vorgesehen, daß wenigstens
ein kohlenwasserstoffhaltiger Energieträger, ggf. wenigstens ein Katalysator
und ggf. wenigstens ein Zuschlagstoff, wobei es sich bei dem Zuschlagstoff
um einen Neutralisator handeln kann, als Inputmaterial einem ein
Prozeßölgemisch enthaltenden
Reaktor zugeführt
werden, wobei ein Prozeßölgemischstrom
aus dem Reaktor abgeführt und
auf eine Prozeßtemperatur
zwischen 150°C
bis 400°C,
vorzugsweise zwischen 350°C
bis 380°C,
erwärmt
wird, wobei der so erwärmte
Prozeßölgemischstrom
einem Degaser zugeführt
wird, wobei in dem Degaser dampfförmiges Mitteldestillat, nämlich dampfförmige Kohlenwasserstoffverbindungen
im Siedebereich der Mitteldestillatfraktion des Erdöls, von
dem erwärmten
Prozeßölgemischstrom
abgeschieden bzw. abgetrennt werden und wobei ein von dem dampfförmigen Mitteldestillat
entlasteter Prozeßölgemischstrom
aus dem Degaser zu dem im Reaktor vorhandenen Prozeßölgemisch
zurückgeführt wird.
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Bei
der Erfindung ist zunächst
vorgesehen, den aus dem Reaktor abgeführten Prozeßölgemischstrom außerhalb
von dem Reaktor auf Temperaturen von maximal 400°C, vorzugsweise von maximal 350°C bis 380°C, zu erwärmen, so
daß die
Bildung von Reaktionskoks verringert wird. Die Erwärmung erfolgt
dabei Gradientenminimiert. In diesem Zusammenhang sieht das erfin dungsgemäße Verfahren
vor, daß bei
der Erwärmung
des Prozeßölgemisches Temperaturspitzen,
wie sie bei der Erwärmung
des Prozeßölgemisches
bei dem aus der
DE
100 49 377 C2 bekannten Verfahren an den Rohrbündeln des Verdampfers
auftreten, durch eine geeignete Verfahrensführung bei der Wärmeübertragung
ausgeschlossen werden können.
Bei der Erwärmung
des Prozeßölgemisches
soll die maximale Temperatur über
den gesamten Strömungsquerschnitt
stets weniger als 400°C,
vorzugsweise weniger als 380°C, betragen.
Durch die so bewirkte geringere Koksbildung können der Reinigungsaufwand
verringert und die Wartungsintervalle verlängert werden, was zu einer
hohen Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens beiträgt. Im übrigen ist
bei der Erfindung kein Prozeßölgemisch-Kreislauf
im eigentlichen Sinne vorgesehen: Bei der Erfindung wird der aus
dem erwärmten
Prozeßölgemisch
freigesetzte Mitteldestillatdampf im Degaser abgetrennt und lediglich
das von dem dampfförmigen
Mitteldestillat entlastete Prozeßölgemisch zurück in den
Reaktor geführt.
Durch eine geeignete konstruktive Auslegung des Degasers läßt sich
damit die Ausbeute bei dem erfindungsgemäßen Verfahren deutlich gegenüber den bekannten
Verfahren erhöhen.
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Vorzugsweise
ist zumindest ein Teil des erwärmten
Prozeßölgemischstroms
von oben in den Degaser aufgebbar und an Einbauten des Degasers in
eine Mehrzahl von Teilströmen
aufteilbar, wobei die Teilströme
dann in einer Rieselfilmströmung
zum Reaktor abfließen.
Vorzugsweise wird im Degaser eine im wesentlichen glatte Rieselfilmströmung bei
vernachlässigbarer
Blasenbildung ausgebildet, wobei die Teilströme des Prozeßölgemisches
bindfädenartig
nach unten abfließen.
Im Zusammenhang mit der Erfindung ist überraschenderweise erkannt
worden, daß eine
ruhige Oberfläche
der Rieselfilmströmung zu
einem hohen Ausbeutegrad des Heizwertes des eingesetzten Energieträgers beiträgt, wobei
ein tropfenförmiges
Abfließen
des Prozeßölgemisches
durch den Degaser unerwünscht
ist und vorzugsweise durch entsprechende konstruktive Auslegung
der Einbauten weitgehend auszuschließen ist. Ein Teil des erwärmten Prozeßölgemischstroms
kann auch tangential in den Degaser eingeleitet werden, vorzugsweise
unterhalb der Einbauten, und fließt in Form einer Rotationsströmung an
einer Behälterinnenwand
des Degasers nach unten in Richtung zum Reaktor ab. Durch die Aufteilung
des erwärmten
Prozeßölgemischstroms
in einen von oben in den Degaser auf die Einbauten aufgegebenen
ersten Teilstrom und in einen tangential in den Degaser unterhalb
der Einbauten eingeleiteten zweiten Teilstrom wird eine große Oberfläche des
Prozeßölgemisches
im Degaser erzeugt, die zu einer hohen Freisetzung von dampfförmigen Mitteldestillat
im Degaser führt.
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Vorrichtungsgemäß weist
der Degaser dementsprechend einen oberen Zerteilungsraum und einen
unteren Degasungsraum auf, wobei im Zerteilungsraum strömungsleitende
und oberflächenvergrößernde Einbauten
zur Zerteilung eines Prozeßölgemischstroms
und zur Oberflächenvergrößerung des
Prozeßölgemischstroms
vorgesehen sind, und wobei, vorzugsweise, der Prozeßölgemischstrom mittig
in den Zerteilungsraum von oben auf die Einbauten aufgebbar ist.
Der Degasungsraum kann darüber
hinaus wenigstens einen Einlaß für einen
Prozeßölgemischstrom
derart aufweisen, daß der
Prozeßölgemischstrom
tangential in den Degaser einleitbar ist und als Rotationsströmung an
einer Behälterinnenwand
des Degasungsraums nach unten in Richtung zum Reaktor abfließt. Der
Einlaß in
den Degasungsraum ist dabei vorzugsweise unterhalb der strömungsleitenden
und oberflächenvergrößernden Einbauten
des Zerteilungsraums angeordnet. Der konstruktive Aufbau des erfindungsgemäßen Degasers
zeichnet sich durch eine hohe Selbstreinigungskraft aus und ist
wartungsarm, wobei eine Maximierung der Oberfläche des den Degaser durchströmenden Prozeßölgemisches
mit einer entsprechend hohen Ausbeute an dampfförmigem Mitteldestillat sichergestellt
wird.
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Der
Hauptenergieeintrag bei der Erwärmung des
aus dem Reaktor abgeführten
Prozeßölgemischstroms
auf eine Prozeßtemperatur
von vorzugsweise zwischen 350°C
bis 380°C
erfolgt erfindungsgemäß durch
indirekte Wärmeübertragung
von einem vorzugsweise flüssigen
Wärmeträger in wenigstens
einem statischen Mischer mit integrierter Wärmeübertrageeinrichtung. Vorrichtungsgemäß kann der
statische Mischer als Mischwärmetauscher
ausgebildet sein mit einer Mehrzahl von Rohrbündeln für einen Wärmeträger, insbesondere für ein Thermoöl, und Mischelementen
zwischen den Rohrbündeln
zur turbulenten Vermischung des Prozeßölgemisches. Es kommt also gleichzeitig
zu einer Erwärmung
und zu einer intensiven Vermischung des zu erwärmenden Prozeßölgemischstroms,
wobei sich in dem statischen Mischer eine turbulente Mischung des
Prozeßölgemisches
ausbilden kann.
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Darüber hinaus
kann eine indirekte Wärmeübertragung
des in dem Reaktor enthaltenden Prozeßölgemisches vorgesehen sein,
wobei eine Wärmeübertragung
von einem vorzugsweise flüssigen Wärmeträger, wie
beispielsweise einem heißen
Thermoöl,
auf das Prozeßölgemisch
durch eine Außenwand
des Reaktors erfolgen kann. Das Thermoöl, das zur Erwärmung des
Prozeßölgemischstroms
in dem statischen Mischer und zur Erwärmung des in dem Reaktor enthaltenden
Prozeßölgemisches
eingesetzt werden kann, sollte vorzugsweise eine maximale Temperatur
von weniger als 400°C,
insbesondere weniger als 380°C,
aufweisen, um die Bildung von Reaktionskoks zu vermeiden bzw. zu
verringern, was letztlich die Wartung vereinfacht.
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Vorrichtungsgemäß kann der
Reaktor einen oberen zylinderförmigen
Wandabschnitt aufweisen, wobei, vorzugsweise, der obere Wandabschnitt
als Doppelmantelzylinder mit einer Reaktorinnenwand und einer Reaktoraußenwand
ausgebildet ist und wobei, weiter vorzugsweise, in dem Doppelmantel eine
spiralförmig
an wenigstens einer Reaktorwand montierte Leiteinrichtung für einen
Wärmeträger vorgesehen
ist. Der obere Wandabschnitt weist einen oberen Einlaßstutzen
und einen unteren Einlaßstutzen
für einen
Wärmeträger auf,
wobei der Wärmeträger spiralförmig an
der Reaktorinnenwand entlang nach unten strömt. Dadurch ist ein zusätzlicher
Energieeintrag oder auch eine Kühlung
des Prozeßölgemischs
im Reaktor möglich.
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Der
von dem Mitteldestillat dampfentlastete Prozeßölgemischstrom kann bei dem
Eintritt aus dem Degaser in den Reaktor umgelenkt werden, wobei,
vorzugsweise, eine tangentiale Rotationsströmung an der Reaktorwand erzeugt
wird. Das Prozeßölgemisch
im Reaktor wird dabei statisch gemischt.
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In
einem oberen Eintrittsbereich des Reaktors sind vorzugsweise Einbauten
zur Strömungsumlenkung
des aus dem Degaser in den Reaktor zurückgeführten entlasteten Prozeßölgemischs
vorgesehen, wobei die Einbauten zur Erzeugung einer tangentialen
Wandströmung
entlang der Reaktorwand ausgebildet sind. Der Reaktor ist damit
als statischer Mischer ausgebildet, wobei keine aktiven Rühreinrichtungen
erforderlich sind. Dies trägt
zu einem kostengünstigen
Aufbau des Reaktors bei. Der Reaktor kann einen nach innen gewölbten Behälterboden aufweisen,
so daß sich
ein Sedimentationskegel im unteren Bereich des Reaktors ausbildet,
was den Austrag von verbrauchtem Katalysa tormaterial, Zuschlagstoffen
und nicht umgesetztem Energieträger aus
dem Reaktor vereinfacht.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann vorgesehen sein, daß ein
weiterer Prozeßölgemischstrom
aus dem Reaktor in einen Vorreaktor mit Mischeinrichtungen geleitet
wird, wobei das Inputmaterial dem Vorreaktor zugeführt und
mit dem weiteren Prozeßölgemischstrom
in dem Vorreaktor vermischt wird und wobei der so erhaltene kohlenwasserstoffreiche
Prozeßölgemischstrom
aus dem Vorreaktor in den Reaktor zurückgeführt wird. In dem Vorreaktor
kommt es zu einer Vorentwässerung
und Vorentgasung und nur zum geringen Teil zu einer katalytischen
Reaktion. In dem Vorreaktor wird das Inputmaterial mit ca. 350°C heißen Prozeßölgemisch,
das aus dem (Haupt-)Reaktor stammt, vermischt, wobei der Verflüssigungsprozeß des Energieträgers einsetzt.
Das Cracken von Kohlenwasserstoffverbindungen wird jedoch vorzugsweise
aufgrund von kurzen Verweilzeiten in Vorreaktor weitgehend unterbunden
und findet dann erst im (Haupt-)Reaktor statt. Der vorzugsweise
als Schneckenförderer
ausgebildete Vorreaktor weist wenigstens eine Eintragsschnecke,
vorzugsweise eine Doppelschnecke, als Eintragseinheit für das Inputmaterial
auf und einen mit der Eintragsschnecke verbundenen Mischbehälter, wobei,
weiter vorzugsweise, die Eintragsschnecke bis in den unteren Bereich
des Mischbehälters
eingreift und Mischflügel am
unteren Ende aufweist. Dadurch wird zum einen eine intensive Vermischung
des Inputmaterials mit dem aus dem (Haupt-)Reaktor stammenden Prozeßölgemisch
sichergestellt und zum anderen eine gute Selbstreinigung der Eintragsschnecke
gewährleistet.
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Grundsätzlich wird
die Eintragsschnecke durch nachkommendes Inputmaterials gekühlt, wobei
jedoch insbesondere beim Herunterfahren des Prozesses aus Gründen der
Materialbeständigkeit eine
Kühlung
der Eintragsschnecke erforderlich sein kann. Grundsätzlich ist
es auch möglich,
daß eine Beheizung
der Eintragsschnecke vorgesehen ist, um eine ausreichend hohe Temperatur
im Vorreaktor sicherzustellen.
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Für eine intensive
Vermischung kann der Mischbehälter
des Vorreaktors wenigstens einen unteren Einlaß für den weiteren Prozeßölgemischstrom vom
(Haupt-)Reaktor und wenigstens einen oberen Auslaß für den kohlenwasser stoffreichen
Prozeßölgemischstrom
aufweisen. Der Mischbehälter
ist somit als statischer Mischer ausgebildet, in dem jedoch im wesentlichen
keine Crackprozesse des Energieträgers stattfinden. Entsprechende
Einbauten können
ergänzend
vorgesehen sein, um die Vermischung zu intensivieren. Zu dem gleichen
Zweck kann eine tangentiale Zufuhr des weiteren Prozeßölgemischstroms
in den Mischbehälter
vorgesehen sein.
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Schließlich kann über den
Vorreaktor, insbesondere über
den Mischbehälter,
auch ein Trägeröl dem (Haupt-)Reaktor
zuführbar
sein, das einen Bestandteil des Prozeßölgemisches im Reaktor bildet.
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Um
eine hohe Prozeßstabilität und einen
hohen Ausbeutegrad des Heizwertes des Inputmaterials sicherzustellen,
sollte das Volumen-Verhältnis von
dem Prozeßölgemisch
im (Haupt-)Reaktor zu dem weiteren Prozeßölgemisch im Vorreaktor auf
5:1 bis 8:1 eingestellt werden. Dies setzt eine entsprechende konstruktive
Auslegung des Reaktorbehälters
und der Mischkammer des Vorreaktors voraus.
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Der
aus dem Vorreaktor zurückgeführte kohlenwasserstoffreiche
Prozeßölgemischstrom
wird mit dem im Reaktor enthaltenen Prozeßölgemisch und dem von dem dampfförmigen Mitteldestillat
entlasteten Prozeßölgemischstrom
aus dem Degaser vermischt. Die Zufuhr des kohlenwasserstoffreichen Prozeßölgemischstroms
in den Reaktor erfolgt unterhalb der im oberen Bereich des Reaktors
vorgesehenen Einbauten zur Strömungsumlenkung
des aus dem Degaser in den Reaktor zurückgeführten entlasteten Prozeßölgemischs.
Der aus dem Vorreaktor zurückgeführte kohlenwasserstoffreiche
Prozeßölgemischstrom
wird dabei vorzugsweise tangential in eine Mischzone des Reaktors
eingeleitet, so daß sich eine
Rotationsströmung
des gesamten Prozeßölgemisches
im Reaktor ausbildet. Durch den zielgerichteten Eintrag des aus
dem Vorreaktor zurückgeführten kohlenwasserstoffreichen
Prozeßölgemischstroms
wird das Prozeßölgemisch
im Reaktor in Rotation versetzt. Die Rotationsrichtung des aus dem Degaser
zurückgeführten entlasteten
Prozeßölgemischstroms
nach dem Eintritt in den Reaktor kann dabei der Rotationsrichtung
des tangential eingeleiteten kohlenwasserstoffreichen Prozeßölgemischstroms
aus dem Vorreaktor entsprechen.
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Vorrichtungsgemäß kann der
Reaktor ein Unterteil mit einem konisch zulaufenden oberen Wandabschnitt
und einem konisch zulaufenden unteren Wandabschnitt aufweisen, wobei
der obere und der untere Wandschnitt durch einen zylinderförmigen Wandabschnitt
miteinander verbunden sind. Der Prozeßölgemischstrom, der zur Erwärmung und
Vermischung dem statischen Mischer zugeführt wird, kann im oberen Bereich
des konisch zulaufenden oberen Wandabschnitts entnommen werden,
wobei dort wenigstens ein Auslaß vorgesehen
ist. Durch diesen Aufbau des Reaktors ist es möglich, aus einer oberen ersten
Sedimendationszone des Reaktors den zu erwärmenden Prozeßölgemischstrom
abzuführen
und zu dem statischen Mischer mit integrierter Wärmeübertragungseinrichtung zu leiten.
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Im
oberen Bereich des konisch zulaufenden unteren Wandabschnitts des
Unterteils kann wenigstens ein weiterer Auslaß vorgesehen sein. Dieser Auslaß ist zum
Ableiten eines mit wenigstens einem Katalysator und ggf. mit wenigstens
einem Zuschlagstoff angereicherten Prozeßölgemischstroms aus einer unteren
zweiten Sedimendationszone des Reaktors vorgesehen.
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Zur
Mehrfachnutzung des Katalysators ist es möglich, den zu erwärmenden
Prozeßölgemischstrom
aus der oberen ersten Sedimendationszone mit einem mit Katalysator
und ggf. Zuschlagstoff angereicherten Prozeßölgemischstrom aus einer unteren
zweiten Sedimentationszone des Reaktors zu vermischen und damit
eine bestimmte Katalysatorkonzentration im Prozeßölgemisch einzustellen. Das Vermischen
der beiden Ströme
erfolgt vor dem Eintritt in den statischen Mischer, so daß beide
Ströme im
Mischer intensiv vermischt und erwärmt werden. Im übrigen kann
eine Steuer- oder Regeleinrichtung zur Steuerung oder Regelung des
Volumenstrom-Verhältnisses
von dem zu erwärmenden
Prozeßölgemischstrom
zu dem angereicherten Prozeßölgemischstrom
vorgesehen sein.
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Ein
Teilstrom des zu erwärmenden
Prozeßölgemischstroms
und ggf. ein weiterer Teilstrom des mit Katalysator und ggf. Neutralisator
angereicherten Prozeßölgemischstroms
bilden den zum Vorreaktor geführten
weiteren Prozeßölgemischstrom.
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Kurz
vor dem Fördern
des zu erwärmenden Prozeßölgemischstroms
und ggf. des mit Katalysator angereicherten Prozeßölgemischstroms
in den statischen Mischer kann eine Beimischung von wenigstens einem
unverbrauchten Katalysator und/oder ggf. wenigstens einem Zuschlagstoff
aus entsprechenden Vorlagebehältern
vorgesehen sein. Dabei wird der Katalysator und/oder Zuschlagstoff
vor der Beimischung vorzugsweise mit einem Trägeröl vermischt bzw. in einem Trägeröl emulgiert,
was die Vermischung vereinfacht.
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Erfindungsgemäß ist weiter
vorgesehen, daß der
Energieträger,
der Katalysator und ggf. der Zuschlagstoff, die zusammen das Inputmaterial
für den Prozeß bilden
können,
vor der Zufuhr in den Vorreaktor miteinander vermischt und auf eine
Temperatur von weniger als 120°C,
vorzugsweise auf ca. 80 bis 100°C,
erwärmt
werden. Dabei kommt es zum einen zu einer Trocknung und zum anderen
zur Aggregatbildung vor der Zugabe des Inputmaterials in den Vorreaktor.
Der Energieträger
wird dabei trocken mit vorzugsweise pulverförmigem Katalysator und/oder Neutralisator
vermischt und erwärmt,
wobei das entstehende Aggregat eine hohe Reaktionsfläche aufweist
und eine Entmischung nicht stattfindet. Im übrigen weist das Aggregat eine
längere
Verweilzeit im Prozeßölgemisch
auf. Dadurch wird der Ausbeutegrad weiter erhöht.
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Die
Erfindung läßt es zu,
einzelne Erfindungsgedanken miteinander zu kombinieren, auch wenn
dies nicht im einzelnen beschrieben ist. Im übrigen kommt der statischen
Mischung und Öberflächenvergrößerung des
Prozeßölgemisches
im Degaser und im Reaktor sowie der Vormischung des Inputmaterials
mit dem Prozeßölgemisch
im Vorreaktor eine eigenerfinderische Bedeutung zu, wobei die hiermit
im Zusammenhang stehenden Erfindungsgedanken auch unabhängig voneinander
eine erfinderische Leistung begründen
können.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung exemplarisch beschrieben.
In der Zeichnung zeigt
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1 ein
schematisches Verfahrensfließbild des
Eintrags von einem kohlenwasserstoffreichen Energieträger zusammen
mit einem Katalysator und einem Neutralisator in einen Ölkreislauf
zur Erzeugung von dampfförmigen
Mitteldestillat und
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2 ein
schematisches Verfahrensfließbild des
Reaktionskreislaufes bei der Erzeugung von Mitteldestillat aus kohlenwasserstoffhaltigen
Energieträgern.
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In 1 ist
ein Verfahrensfließbild
dargestellt, das den Eintrag eines kohlenwasserstoffhaltigen Energieträgers 1 in
einen Ölkreislauf
zur Erzeugung von Mitteldestillat 2 darstellt. Bei dem
Energieträger 1 handelt
es sich im vorliegenden Fall um getrocknete und zerkleinerte Biomasse,
die in einem Vorlagebehälter 3 gelagert
wird. Aufgrund der Schwerkraft fällt
der Energieträger 1 aus
dem Vorlagebehälter 3 in
eine erste Förderschnecke 4.
Durch Rotation der Spindel wird das Stoffgemisch in den unteren
Trichter eines Rohrkettenförderers 5 geschoben.
Der Rohrkettenförderer 5 transportiert
den Energieträger 1 auf
eine Höhe
von ca. 12 m in einen oberen Trichter. Von dort aus fällt der
Energieträger 1 schwerkraftbedingt
in eine Zuführschnecke 6.
Die Zuführschnecke 6 fördert den
Energieträger 1 mit
einer Menge von 5 m3/h in eine erste Zellradschleuse 7 oder
in eine zweite Zellradschleuse 8. Die Zellradschleusen 7, 8 dienen
der periodischen Dosierung von Konusmischern 9, 10 mit
dem Ausgangsmaterial, wobei jede Zellradschleuse 7, 8 mit
einer Förderkapazität von 5
m3/h ausgelegt ist. Die Zellradschleusen 7, 8 stellen
dynamische Sperren dar, da Material hindurchtransportiert werden
kann und gleichzeitig ein leichter Unterdruck, erzeugt durch eine
Vakuumanlage, in den Konusmischern 9, 10 ermöglicht wird.
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Die
Konusmischer 9, 10 werden entgast, um den Anteil
an Sauerstoff zu verringern und die Gefahr einer Entzündung des
im weiteren Verfahren entstehenden Öldampfes gering zu halten.
Die Konusmischer 9, 10 weisen ein Nettovolumen
von ca. 2,4 m3 auf. Die Konusmischer 9, 10 werden
periodisch abwechselnd betrieben. Während der erste Konusmischer 9 mit
dem Energieträger 1 befüllt wird,
kann der zweite Konusmischer 10 mit Hilfe der integrierten Schnecke
durchmischt werden.
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Zusätzlich zu
dem Energieträger 1 können in die
Konusmischer 9, 10 periodisch wenigstens ein Katalysator 1a und/oder
ein Zuschlagstoff 1b, wie beispielsweise ein Neutralisator,
zudosiert werden, wo der Katalysator 1a und der Zuschlagstoff 1b als pulverförmige Mischung
vorliegen können.
Die Zeit der Durchmischung, Aufheizung, Entfeuchtung und Entgasung
in den Konusmi schern 9, 10 beträgt ca. eine
halbe Stunde, die Zeitspanne des Füllvorgangs beträgt ebenfalls
eine halbe Stunde. Da beide Konusmischer 9, 10 einen
Doppelmantel aufweisen, ist die Erwärmung des Stoffgemisches in
den Konusmischern 9, 10 auf ca. 100°C möglich. Die
Konusmischer 9, 10 werden mit einem Heizmedium,
vorzugsweise einem Thermoöl,
beheizt, so daß das
Inputmaterial 12 in den Konusmischern 9, 10 vorzugsweise eine
Temperatur von ca. 80°C
erreicht. Dies führt
zur Trocknung des Inputmaterials 12 bei Agglomeratbildung,
was sich vorteilhaft auf die Ausbeute bei der Erzeugung von Mitteldestillat 2 aus
dem Energieträger 1 auswirkt.
Die Temperaturerhöhung
ist notwendig, um den Anteil an Wasser in dem Gemisch zu verringern,
da es bei dieser Temperatur verdampft und über Entgasungsleitungen der
Konusmischer 9, 10 abgeführt werden kann. Bei zu hohem
Wasseranteil könnte
es zu einer Wasserdampfexplosion im weiteren Verfahren kommen. Zudem
wäre bei
einem hohen Wasseranteil die effektive Trennleistung bei der Erzeugung
von Mitteldestillat aus kohlenwasserstoffhaltigen Energieträgern 1 verringert.
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Die
beiden Konusmischer 9, 10 ermöglichen eine kontinuierliche
Beschickung eines in 2 dargestellten Vier-Zonen-Reaktors 11,
wobei über
gasdichte Schieber die Konusmischer 9, 10 periodisch entleert
werden. Aus den Konusmischern 9, 10 wird das Inputmaterial 12 ausgetragen,
das sich aus dem Energieträger 1,
ggf. dem Katalysator und ggf. wenigstens einem Zuschlagstoff zusammensetzt.
Das Inputmaterial 12 gelangt in eine Verbindungsschnecke 13 und
anschließend
in eine Verdichtungsschnecke 14, in der das Inputmaterial 12 auf
die Hälfte
der ursprünglichen
Größe zusammengepreßt wird.
Die Verbindungsschnecke 13 und die Verdichtungsschnecke 14 weisen
jeweils einen Doppelmantel auf, durch den ein Heizmedium, vorzugsweise
Thermoöl, mit
einer Temperatur von ca. 100 bis 120°C hindurchgeleitet wird. Dadurch
ist gewährleistet,
daß die
Temperatur des Inputmaterials 12 bei ca. 100°C konstant gehalten
wird.
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Im übrigen weist
die Verdichtungsschnecke 14 Absaugstellen auf, um weitere
Wasseranteile, u. a. Haftwasser, des getrockneten Inputmaterials 12 zu entfernen.
Zusätzlich
wird der Anteil an Sauerstoff weiter verringert.
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Von
der Verdichtungsschnecke 14 gelangt das Inputmaterial 12 in
zwei ATEX Räumradschleusen 15, 16.
Die Räumradschleusen 15, 16 fördern das Inputmaterial 12 in
den Fülltrichter 17 eines Schneckeneintragsmischers 18.
Der Schneckeneintragsmischer 18 stellt einen Vorreaktor
mit Mischeinrichtung dar und weist ein ovales Verbindungsrohr 19,
eine Doppelschnecke 20 und einen ca. 800 l fassenden Mischbehälter 21 auf.
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Das
Inputmaterial 12 wird aus dem Fülltrichter 17 durch
das Verbindungsrohr 19 in den Mischbehälter 21 mittels der
Doppelschnecke 20 geschoben und mit einem ca. 350°C heißen Prozeßölgemischstrom 22 vermischt,
der aus dem Reaktor 11 entnommen wird und aus einem Trägeröl mit bereits
gelöstem
Energieträger 1 besteht,
der zum Teil in gecrackter Form vorliegt. Die Schneckenenden der
Doppelschnecke 20 weisen Mischflügel 23 auf, die zur
Vermischung des Inputmaterials 12 mit dem Prozeßölgemischstrom 22 beitragen.
Die Mischfunktion wird unterstützt
durch dosiertes tangentiales Einpumpen des Prozeßölgemischstroms 22 aus
dem Reaktor 11 in den Mischbehälter 21 mit Hilfe
der Spiralgehäusepumpe 24,
und zwar an zwei Zulaufstellen 25, 26 des Mischbehälters 21.
Dadurch wird eine doppelte Vermischung gewährleistet. Des weiteren wirkt
die Doppelschnecke 20 als Stromstörer, da sie sich im Bereich
zwischen der Mitte des Mischbehälters 21 und dessen
Wand befindet. Durch die Doppelschnecke 20 werden zusätzliche
Turbulenzen der Strömung verursacht.
Die Verwendung einer Doppelschnecke 20 zeichnet sich im übrigen bei
vergleichsweise hohen Temperaturen im Mischbehälter 21 durch eine hohe
Betriebssicherheit aus.
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Im
Mischbehälter 21 strömt das Prozeßölgemisch 22 mit
einer Rotationsbewegung nach oben und vermischt sich mit dem eingeförderten
Inputmaterial 12. Nach kurzer Zeit wird ein so erhaltener
kohlenwasserstoffreicher Prozeßölgemischstrom 26 im oberen
Bereich des Mischbehälters 21 abgezogen und
zu dem Reaktor 11 zurückgeführt.
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Gelangt
das Inputmaterial 12 in den Schneckeneintragsmischer 18,
beginnt der Verflüssigungsprozeß. Der Crackprozeß, nämlich die
Spaltung der Kohlenstoffketten, beginnt aufgrund einer sehr kurzen
Verweilzeit des Prozeßölgemisches
im Schneckeneintragsmischer 18 nicht oder nur in geringem Umfang,
sondern ausschließlich
oder überwiegend erst
in dem Hauptprozeß im
Reaktor 11. Sollte auf der Oberfläche des Reaktionsgemisches
im Mischbehälter 21 der
noch nicht vollständig
gelöste
Energieträger 1 schwimmen,
wird dieser durch entsprechende Einbauten im Mischbehälter 21 zurückgehalten
bzw. in das Gemisch zurückgeleitet.
Lösen sich das
Inputmaterial 12 im Schneckeneintragsmischer 18 auf,
werden restliche Wasseranteile freigesetzt, die aus dem Schneckeneintragsmischer 18 abgeleitet
werden. Der Wasserdampf gelangt in einen Demister 27, der
Füllkörper enthält, an denen
vom Dampf mittransportierte Öltropfen
haften bleiben und wieder zurück
in den Schneckeneintragsmischer 18 abfließen. Der
Wasserdampf wird über
eine Vakuumanlage abgeleitet und das Restwasser in einem Kondensator 28 verflüssigt.
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Beide
Spindeln 29, 30 der Doppelschnecke 20 arbeiten
selbstreinigend. Die Spindeln 29, 30 sind am unteren
Ende an dem Kegelboden des Mischbehälters 21 und am oberen
Ende durch Wellendurchführungen
des Fülltrichters 17 drehbar
gelagert. Das Verbindungsrohr 19 ist ebenfalls mit einem
Doppelmantel ausgestattet, da im Mischbehälter 21 Temperaturen
von bis zu 350°C
herrschen können.
Die Temperatur im Fülltrichter 17 darf
100°C nicht überschreiten,
da die Räumradschleusen 15, 16 mit ATEX-Schutz
nur bis zu 100°C
ausgelegt sind. Sollte über
das Verbindungsrohr 19 zu viel Wärme nach oben strömen, kann
diese über
den Doppelmantel abgeleitet werden, wobei durch den Doppelmantel ein
entsprechendes Kühlmedium
geleitet wird.
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Für den Eintrag
von Trägeröl 31,
wie beispielsweise entwässertes
Altöl,
in den Ölkreislauf
ist ein beheizbarer Behälter 32 als
Vorlagebehälter
vorgesehen. Auch können
so flüssige
Reststoffe als Energieträger
in den Ölkreislauf
eingebracht werden. Mit der Pumpe 33 wird das Trägeröl 31 in
den Mischbehälter 21 eingetragen.
Die Befüllung
des Behälters 32 erfolgt über eine
Pumpe von einem Öllager.
Im Ergebnis kann über
den Schneckeneintragsmischer 18 das Trägeröl 31 dem Reaktor 11 zugeleitet
werden, beispielsweise, um Verdampfungsverluste auszugleichen. Darüber hinaus
kann aus dem Behälter 32 ein Trägerölstrom 34 zur
Herstellung einer Katalysator-/Zuschlagstoffemulsion in in 2 dargestellte Behälter 35, 36 geleitet
werden. Die Behälter 35, 36 besitzen
Einfülltrichter,
um das Befüllen
mit dem Katalysator 1a und dem Zuschlagstoff 1b zu
erleichtern.
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Der
Aufbau des in 1 dargestellten Eintragsystems
ermöglicht
eine ausreichende Trocknung, Durchmischung und Entlüftung des
Inputmaterials 12. Die Gefahr einer Wasserdampfexplosion
im Reaktor 11 besteht daher nicht. Ebenso muß die Entzündung von
freigesetztem Öldampf
nicht befürchtet werden.
Schließlich
wird durch einen geringen Wasseranteil im Reaktor 11 eine
hohe Trennleistung sichergestellt.
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In 2 ist
das Hauptkreislaufsystem bei der Erzeugung von Mitteldestillat 2 aus
dem kohlenwasserstoffhaltigen Energieträger 1 dargestellt.
Die Bestandteile des Hauptkreislauf- oder Reaktionssystems sind
der Vier-Zonen-Reaktor 11, ein Degaser 37 sowie
drei Mischwärmetauscherpaare 38, 39, 40 sowie
eine Mehrzahl von Pumpen und die dazugehörigen Rohrleitungen.
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Bei
der Erzeugung von Mitteldestillat 2 aus kohlenwasserstoffhaltigem
Energieträger 1 findet eine
Moleküldehydratisierung,
eine Molekülpolymerisation
und eine Molekülverkürzung (Depolymerisation/Verölung) bei
im Verhältnis
zur Pyrolyse geringerer Temperatur ohne Druckbeaufschlagung statt.
Die Prozeßführung wird
im Hauptstrom bei Temperaturen zwischen 300 bis 400°C und einem
leichten Unterdruck von –30
bis –100
mbar gegenüber
dem Umgebungsdruck durchgeführt.
Das beschriebene Verfahren ist durch einen hohen Ausbeutegrad des
Heizwertes des Energieträgers 1 gekennzeichnet.
Wird als Energieträger 1 Polymerabfall
eingesetzt, lassen sich mehr als 70 bis 80% der enthaltenen Kohlenwasserstoffe
gewinnen. Im übrigen
kommt es zu einer Entgiftung von umweltrelevanten Halogenen durch
Bindung im flüssigen
Zustand als immobilisierbare Salze.
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Der
aus dem Schneckeneintragsmischer 18 als Vorreaktor stammende
kohlenwasserstoffangereicherte Prozeßölgemischstrom 26 wird
in den Reaktor 11 eingeleitet. Das im Reaktor 11 enthaltene Prozeßölgemisch 54,
aufweisend den gelösten
Energieträger 1,
ggf. den Katalysator 1a, ggf. den Zuschlagstoff 1b und
Trägeröl, wird
im Kreislauf gefördert,
wobei je Umlauf eine entstehende Menge dampfförmigen Mitteldestillates in
ein oberhalb von dem Degaser 37 vorgesehenes Aufarbeitungssystem 41 überführt wird.
Das Aufarbeitungssystem 41 ist lediglich schematisch in 2 dargestellt.
Die Hauptbestandteile des Aufarbeitungssystems 41 sind
eine Dampfentspannungs-Vordestillationseinheit
bzw. Vorrektifikationseinheit, eine Rektifikationskolonne sowie
Kondensatoren und Wasserabscheider. In dem Aufarbeitungssystem 41 wird
das dampfförmige
Mitteldestillat destillativ in vier Gruppen ge trennt, nämlich Leichtsieder
(Kohlenwasserstoff im Siedebereich von Kerosin und Benzin), Mittelprodukt (Gasöl, nämlich Kohlenwasserstoffgemisch
im Siedebereich des Diesels), Schwersieder (Prozeßöl bzw. Trägeröl) und Sumpfprodukt
(Destillationsrückstände).
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Der
Reaktor 11 ist konstruktiv mit einer doppelten Konusform
im unteren Bereich ausgestattet. Der Reaktor 11 weist einen
oberen zylinderförmigen Wandabschnitt 43 mit
einem Unterteil 44 auf, wobei das Unterteil 44 einen
konisch zulaufenden oberen Wandabschnitt 45, einen konisch
zulaufenden unteren Wandabschnitt 46 und einen zylinderförmigen mittigen
Wandabschnitt 47 aufweist. Im Bereich des Unterteils 44 sind
Auslaßstutzen 50, 51 eingeschweißt, sowie
ein Auslaßstutzen 52 für Filterbettmaterial 42,
der Bestandteil des Sumpfkreislaufes ist.
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Ein
Doppelmantel im Bereich des oberen zylinderförmigen Wandabschnitts 43 dient
zur zusätzlichen
Wärmeübertragung/Kühlung mit
einem flüssigen
Wärmeträger, nämlich Thermoöl. Der Doppelmantel
ist so gefertigt, daß das
durch den oberen Einlaßstutzen 48 eingeführte Thermoöl über eine
spiralförmig
an der Reaktoraußenwand
montierte Leiteinrichtung um den Reaktor 11 strömt und den
Doppelmantel an einem Auslaßstutzen 49 verläßt. Im übrigen weist
der Reaktor 11 im Bereich seines Deckels Einbauten zur
Strömungsumlenkung
auf.
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Der
Reaktor 11 läßt sich
in vier Zonen I–IV einteilen.
Die oberste Zone I ist eine Gas-/Dampfzone. Hier strömt eine
geringe Menge Mitteldestillatdampf von der daruntergelegenen Mischzone
II in den Degaser 37. In der obersten Zone I sind auch
die Einbauten zur Strömungsumlenkung
angeordnet.
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Im
oberen Abschnitt der Mischzone II wird im Bereich eines Einlaßstutzens 53 der
kohlenwasserstoffreiche Prozeßölgemischstrom 26 tangential
in die Mischzone II eingeleitet und vermischt sich mit dem dort
vorhandenen Prozeßölgemisch 54.
Darüber
hinaus erfolgt in der Mischzone II eine Vermischung mit einem von
dampfförmigen
Mitteldestillat 2 entlasteten Prozeßölgemischstrom 55 aus
dem Degaser 37. Aufgrund des tangentialen Einleitvorgangs rotiert
die gesamte Flüssigkeit
im Reaktor 11. Die Rotationsbewegung wird durch das umgelenkte
flüssige Medium
aus dem Degaser 37 zusätzlich
in Bewegung gehalten. Die Bewegungsrichtung des rotierenden Prozeßölgemisches 54 und
des entlasteten Prozeßölgemischstroms 55 entsprechen
einander.
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Eine
Sedimentationszone III stellt einen dritten Abschnitt des Reaktors 11 dar
und befindet sich in dem oberen Konussegment. Hier wird ein Teil
des Prozeßölgemisches 54 durch
die Stutzen 50 als zu erwärmender Prozeßölgemischstrom 56 mit
Hilfe der Pumpen 57, 58, 59 aus dem Reaktor 11 zu
den drei Mischwärmetauschern 38, 39, 40 gefördert.
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In
einer untersten Zone IV des Reaktors 11, d. h. im unteren
Konussegment, erfolgt die Anreicherung des Prozeßölgemisches 54 mit
Katalysator und Zuschlagstoff in hochsiedender Kohlenwasserstoffmatrix.
Die unterste Zone IV stellt eine zweite Sedimentationszone dar.
Aus der untersten Zone IV wird ein mit Katalysator 1a und
dem Zuschlagstoff 1b angereicherter Prozeßölgemischstrom 60 mittels
der Pumpen 61, 62, 63 bedarfsweise mit
dem zu erwärmenden
Prozeßölgemischstrom 56 vermischt.
Ein Teilstrom 56a des zu erwärmenden Prozeßölgemischstroms 56 und
ein Teilstrom 60a des angereicherten Prozeßölgemischstroms 60 bilden
den zum Schneckeneintragsmischer 18 geleiteten Prozeßölgemischstrom 22,
in dem der Energieträger 1 vor
seinem Eintritt in den Reaktor 11 gelöst wird.
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Die
Mischwärmetauscher 38, 39, 40 bestehen
jeweils aus zwei zusammengeflanschten Mischwärmetauschereinheiten, wobei
Mischwärmetauschereinheiten
mit der Handelsbezeichnung "CSE-XR" der Firma Fluitec
verwendet werden können.
Zwischen den Rohrbündeln
der Mischwärmetauschereinheiten
sind Mischelemente angeschweißt,
die zu einer turbulenten Vermischung des Prozeßölgemisches führen.
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Kurz
bevor der Prozeßölgemischstrom 56 und
ggf. der angereicherte Prozeßölgemischstrom 60 in
die drei Mischwärmetauscher 38, 39, 40 gefördert werden,
erfolgt ggf. eine Beimischung von Katalysator 1a und ggf.
von Zuschlagstoff 1b. In den Mischwärmetauschern 38, 39, 40 werden
die Komponenten dann turbulent vermischt und auf ca. 380°C aufgeheizt.
Die Aufheizung erfolgt über
einen flüssigen
Wärmeträger, nämlich Thermoöl, das über Einlaßstutzen 64 zugeführt und über Auslaßstutzen 65 abgeführt wird.
Im übrigen weisen
die Mischwärmetauscher 38, 39, 40 Ein-
und Auslaßstutzen
für ein Reinigungsöl sowie
Stutzen zum Einleiten von Stickstoff auf.
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Der
Prozeßölgemischstrom 56 und
ggf. der angereicherte Prozeßölgemischstrom 60 sowie
ggf. der beigefügte
Katalysator 1a und ggf. der beigefügte Zuschlagstoff 1b gelangen
als erwärmter
Prozeßölgemischstrom 67 aus
den Mischwärmetauschern 38, 39, 40 in
den oberen Bereich 66 des Degasers 37. Im oberen
Bereich 66 weist der Degaser 37 einen Zerteilungsraum
mit strömungsleitenden
und oberflächenvergrößernden
Einbauten zur Zerteilung und zur Oberflächenvergrößerung des erwärmten Prozeßölgemischstroms 67 auf.
Der Prozeßölgemischstrom 67 wird
zum Teil vorzugsweise mittig in den Zerteilungsraum von oben auf
die Einbauten im oberen Bereich 66 des Degasers 37 aufgegeben.
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Darüber hinaus
weist der Degaser 37 wenigstens einen Einlaßstutzen
für einen
Teilstrom 68 des erwärmten
Prozeßölgemischstroms 67 auf,
wobei der Teilstrom 68 im oberen Bereich 66 des
Degasers unterhalb von den Einbauten tangential in den Degaser 37 gefördert wird
und an der Behälterinnenwand
des Degasers 37 rotierend abwärts strömt.
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Von
den Einbauten des Degasers 37 fließt das Prozeßölgemisch 67 als
Rieselfilm herab, wobei durch die feine Zerteilung eine große Oberfläche geschaffen
wird, was den Austritt von gecrackten Kohlenstoffketten aus dem
Prozeßölgemisch 67 erleichtert.
Diese gehen in die Dampfphase über
und strömen
als dampfförmiges
Mitteldestillat 2 zum Aufarbeitungssystem 41 ab.
Die dünnen
Ströme
fließen zusammen
mit dem an der Behälterinnenwand
rotierend abwärts
strömenden
Teilstrom 68 ab und gelangen in den Vier-Phasen-Reaktor 11.
Kurz nach dem Eintritt treffen sie auf die Einbauten in der Gas-Dampf-Zone I des Reaktors 11,
werden umgelenkt und der Kreislauf beginnt von neuem.
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Das
anhand der 1 und 2 beschriebene
Verfahren zur Erzeugung von dampfförmigem Mitteldestillat 2 zeichnet
sich durch eine statisch erzwungene absolut turbulente Mischung
des Prozeßölgemisches
in den Mischwärmetauschern 38, 39 und 40 aus.
Dadurch werden die Wärmeübertragungsgradienten minimiert
und das System selbstreinigend für
die Prozeßölfeststoffmischung
(Katalysatoren, mineralische Zuschlagstoffe) geführt.
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Als
Zuschlagstoffe 1b können
Kalkhydrat, Soda, Tonmehle und Bentonite zum Einsatz kommen. Als
Katalysator 1a werden vorzugsweise mineralische zeolithische
Feststoffe eingesetzt. Die vorzugsweise kontinuierlich erfolgende
Feststoffzugabe von Katalysator 1a und/oder Zuschlagstoff 1b liegt
im Bereich von 0,5 bis 20 Gew.-% mit Bezug auf das Prozeßölgemisch 54 im
Reaktor 11. Katalysatoren 1a und Zuschlagstoffe 1b wie
Soda und Kalkhydrat, werden in der Regel mit einem Anteil von 1
bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 1 bis 5 Gew.-%, zum Stoffeintrag
des Energieträgers 1 in
den Reaktor 1 gefördert.
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In
der Sedimentationszone III des Reaktors 11 sedimentieren
teilweise ungelöste
Reststoffe, der Katalysator 1a und Zuschlagstoffe 1b.
Das so in der untersten Zone IV entstehende Katalysatormischbett wird
mittels mindestens einer volumetrisch arbeitenden Pumpe 69 durch
das Rückfördern über den
oberen Teil der untersten Zone IV zum gemischten Katalysatorfließbett. Damit
können
ggf. der Katalysator 1a und der Zuschlagstoff 1b mehrfach
für den
Stoffumsatz genutzt werden. Das gemischte Fließbett wird in seiner Höhe durch
partielles Austragen von Filterbettmaterial 42 mittels
der Pumpe 69 konstant gehalten. Zum Herunterfahren des
Prozesses ist ein Ablaßtank 70 vorgesehen.