DE102010006881A1

DE102010006881A1 - Verfahren zur Konversion von Plasteabfällen sowie natürlichen Ölen und Fetten zu Treibstoffen

Info

Publication number: DE102010006881A1
Application number: DE102010006881A
Authority: DE
Inventors: Alfred Schymalla
Original assignee: Schymalla Alfred Dr 12437
Current assignee: Schymalla Alfred Dr 12437
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2011-08-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konversion von Plasteabfällen sowie natürlichen Ölen und Fetten zu Treibstoffen durch thermisch-katalytische Spaltung Durch besonders schonende Spaltbedingungen und Einsatz einer günstigen Katalysatormischung gelingt es, die Spalttemperatur herabzusetzen und eine hohe Ausbeute an Dieselöl zu erhalten. Das Endprodukt enthält nur geringe Mengen ungesättigter Verbindungen und Aromaten und ist für die Verwendung als Motortreibstoff gut geeignet.

Description

Die Erfindung betrifft ein thermisch-katalytisches Verfahren zur Herstellung von Treibstoffen aus Plasteabfällen sowie pflanzlichen und tierischen Ölen und Fetten durch schonende Spaltung.
Die zunehmende Verteuerung und Verknappung von Mineralöl erfordert die Erschließung neuer Ressourcen für die Herstellung von Motortreibstoffen. Seit mehreren Jahren werden Pflanzenöle oder Biodiesel als zur Treibstoffe verwendet.
Die Verwendung von Pflanzenöl im größeren Maßstab scheitert an den hohen Qualitätsanforderungen der modernen Dieselmotore. Gleiches gilt auch für Biodiesel:

• Zersetzung und Verharzung im Schmierkreislauf des Motors
• Korrosion
• Unzureichende Lagerstabilität
• erhöhter Verschleiß

Natürliche Öle und Fette sind Ester aus aliphatischen, höheren Fettsäuren und Glycerin. Durch Entfernung der Carboxylgruppe und Spaltung des aliphatischen Restes kann man Kohlenwasserstoffe im Bereich der Diesel- und Benzinfraktion erhalten.
Beim NExBTL-Verfahren wird unter hydrierenden Bedingungen Pflanzenöl zu einer Gas und Benzin und Diesel umgesetzt.
Die hydrierende Behandlung ist eine gut funktionierende Methode. Ihr Nachteil ist die kostenintensive Bereitstellung von Wasserstoff ( US 4992605 , EP 1693432 ) Plaste sind polymere Kohlenwasserstoffe, die durch Spaltung wieder in Kohlenwasserstoffe zurückgewandelt werden können. Die z. Z. technisch eingesetzten Verfahren (Clivia, Tokarz) arbeiten im Temperaturbereich von 350 bis 500°C. Die in beiden Verfahren erzeugten Kohlenwasserstoffgemische sind sehr reich an ungesättigten Verbindungen und Aromaten. Sie sind deshalb instabil und neigen insbesondere zu Verharzungen. Als Motortreibstoffe sind sie ungeeignet; sie erfüllen nicht die Standards für Motortreibstoffe. Die Ursachen sind:

• Eine zu hohe Spalttemperatur und zu tiefe Spaltung
• Eine breite Temperaturverteilung in den Spaltreaktoren

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines neuen effektiven Verfahrens zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen aus Abfallplaste und pflanzlichen oder tierischen Ölen und Fetten durch thermisch-katalytische Spaltung. Das Verfahren soll bei geringem Druck und ohne Verwendung von zusätzlichem Wasserstoff arbeiten.
Die Spaltung von Plaste sowie pflanzlichen oder tierischen Ölen und Fetten gelingt bei Temperaturen zwischen 320°C und 450°C in einem Rührkessel unter Verwendung eines Katalysators. Als Katalysator wird eine konzentrierte Lösung aus Alkalihydroxiden oder/und Karbonaten verwendet. Besonders günstig ist eine wasserhaltige eutektische Mischungen. Der Lösung sind gelöstes Aluminat und suspendierte Teilchen von Eisenoxiden zugefügt. Diese Zugaben bewirken, dass die Spalttemperatur um 20–30°C abgesenkt werden kann. Außerdem wird erreicht, dass abgespaltene Methylgruppen und Wasserstoff mit ungesättigten Bindungen reagieren. Diese Reaktion kann durch Zugabe von Wasser und niedrig siedenden Alkoholen noch verstärkt werden. Die Bildung von Aromaten wird vermindert.
1 zeigt das Verfahrensschema. Die Einsatzstoffe werden in flüssiger Form in den Reaktor (1) eingespeist und dort in der alkalischen Lösung, die auf Reaktionstemperatur vorgewärmt ist, zu möglichst feinen Tropfen dispergiert. Für diesen Vorgang sind Rührer (2) optimal. Kleine Tropfen ermöglichen einen hohen Stoff- und Wärmeübergang bei geringen Temperaturgradienten. Damit sind gute Umsätze und eine schonende Spaltung gesichert. Die Spaltprodukte werden dampfförmig abgezogen und in einem nachgeschalteten Kühler (3) kondensiert. Nicht kondensierbare Gase werden gasförmig gewonnen.
Die Erfindung wird in zwei Ausführungsbeispielen erläutert.
Beispiel 1.
In einen den vorgeheizten Rührreaktor, wird eine Plasteschmelze (Polyäthylen, Polypropylen) eingespeist, die auf 300°C oder auf maximal auf Reaktionstemperatur vorgeheizt ist. Die Spaltung erfolgt bei einer Temperatur von mindestens 320°C. Die alkalische Lösung enthält 38% NaOH, 68% KOH und 6% Wasser. Der Gehalt an Aluminat sollte 2% und der Anteil an suspendierten Fe-Oxiden 5% nicht übersteigen. Unter diesen Bedingungen wird das Einsatzprodukt zu 70% zu Dieselkohlenwasserstoffen umgesetzt. Der verbleibende Anteil sind Benzinkohlenwasserstoffe und Gase. Der den Reaktor verlassende Dampf wird kondensiert, wobei durch fraktionierende Kondensation Dieselöl und Benzin gesondert gewonnen werden können. Die Gasphase enthält hauptsächlich H₂ und CH₄.
Das Flüssigphasenprodukt besteht zu 20% aus ungesättigten Verbindungen, wenn kein Alkoholzusatz erfolgt. Durch Zugabe von 5 Ma-% Methanol (bezogen auf den Einsatzstoff) in den Reaktor Lässt sich der Gehalt an ungesättigten Verbindungen auf 4% begrenzen.
Beispiel 2.
Für die Umsetzung von natürlichen Fetten und Ölen sind Temperaturen zwischen 360°C und 400°C erforderlich. Der Druck muss in Abhängigkeit von der Temperatur zwischen 3 und 10 bar liegen, um genügend flüssiges Wasser im Reaktor zu erhalten. Außerdem ist eine ständige Zugabe von flüssigem Wasser notwendig, um den Carbonatgehalt in der Lösung zu begrenzen. Bei der Umsetzung entstehen je nach Einsatzstoff 70 bis 77% flüssige Kohlenwasserstoffe. Der Rest ist Gas, das 14–18% CO₂, 55–60% CO, 7–9% H₂, 10–12% Methan und geringen Mengen an leichten Gasen wie Ethan, Propan enthält.
Bezugszeichenliste

1: Reaktor
2: Rührer
3: Kühler
4: Produktzuführung
5: Endprodukt – Öl
6: Endprodukt – Gas

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 4992605 [0006]
EP 1693432 [0006]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Produktgemisches von Kohlenwasserstoffen aus pflanzlichen und tierischen Ölen und Fetten durch thermisch-katalytische Spaltung in einer konzentrierten Lösung aus Alkalihydroxiden oder/und Karbonaten, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung vorzugsweise die alkalischen Bestandteile im Verhältnis ihrer eutektischen Mischung, mindestens 5% Wasser und gelöstes Aluminat enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass niedrig siedende Alkohole, vorzugsweise Methanol, zugegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ständig Wasser zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im Bereich von 320–430°C liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Katalysatoren Eisenoxide zugegen werden.