DE102012000975A1

DE102012000975A1 - Verfahren zum Sedimentieren von Segmentpartikeln in einem Verfahren zur Gewinnung von Dieselöl

Info

Publication number: DE102012000975A1
Application number: DE102012000975A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Spieß
Original assignee: ECOTECFUEL LLC
Current assignee: ECOTECFUEL LLC
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2013-07-25
Also published as: EP2804686A1; US20140374364A1; CA2861940A1; WO2013107891A1

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sedimentieren von Sedimentpartikeln in einem Verfahren zur Gewinnung von Dieselöl aus einem in einem Kreislauf bewegten flüssigen Stoffgemisch, umfassend Öl, kohlenwasserstoffhaltige Reststoffe und Katalysatorpartikel, mittels katalytischer druckloser Verölung (KDV) beschrieben. Dem Stoffgemisch werden Sedimentpartikel entzogen, indem es über eine spiralförmige Leiteinrichtung geleitet wird. Die kohlenwasserstoffhaltigen Reststoffe werden stromabwärts hinter der spiralförmigen Leiteinrichtung in eine Gittereinrichtung eingegeben, die von dem Stoffgemisch umströmt und/oder durchströmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sedimentieren von Sedimentpartikeln in einem Verfahren zur Gewinnung von Dieselöl aus einem in einem Kreislauf bewegten flüssigen Stoffgemisch, umfassend Öl, kohlenwasserstoffhaltige Reststoffe und Katalysatorpartikel, mittels katalytischer druckloser Verölung (KDV), sowie einen Sedimentor zur Durchführung des Verfahrens.
Aus der DE 10 2005 056 735 B3 ist das Verfahren zur Erzeugung von Dieselöl aus kohlenwasserstoffhaltigen Reststoffen in einem Stoffgemischkreislauf mit Feststoffabscheidung und Produktdestillation für das Dieselprodukt bekannt. Bei dem Stoffgemisch handelt es sich um ein Öl-, Reststoff- und Katalysatorgemisch. Die eingesetzten Reststoffe enthalten langkettige Kohlenwasserstoffe, die mittels des Katalysators in als Dieselkomponenten geeignete kurzkettige Kohlenwasserstoffe aufgespaltet werden. Zum Ausdampfen der Dieselkomponenten aus dem in einem Kreislauf umgewälzten und auf 280 bis 320°C erhitzten flüssigen Stoffgemisches ist ein Separator vorgesehen, in den das Stoffgemisch mittels Venturidüsen eingesprüht wird, um eine große Verdampfungsfläche zu erzeugen.
Bei längerem Betrieb kann das eingesetzte Katalysatormaterial inaktiviert werden, weil sich Bestandteile des im Umlauf befindlichen Stoffgemischs auf der Katalysatoroberfläche abscheiden. Dadurch sinkt der Ertrag an Dieselöl.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des verbesserten Verfahrens anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Es wird ein Verfahren zum Sedimentieren von Sedimentpartikeln in einem Verfahren zur Gewinnung von Dieselöl aus einem in einem Kreislauf bewegten flüssigen Stoffgemisch, umfassend Öl, kohlenwasserstoffhaltige Reststoffe und Katalysatorpartikel, mittels katalytischer druckloser Verölung (KDV), vorgeschlagen, wobei vorgesehen ist, dass dem Stoffgemisch Sedimentpartikel entzogen werden, indem es über eine spiralförmige Leiteinrichtung geleitet wird, und dass die kohlenwasserstoffhaltigen Reststoffe stromabwärts hinter der spiralförmigen Leiteinrichtung in eine Gittereinrichtung eingegeben werden, die von dem Stoffgemisch umströmt und/oder durchströmt wird.
Durch das Sedimentieren des Stoffgemischs wird ein störungsfreier Dauerbetrieb ermöglicht, wobei das Sediment nach der Entnahme in weiteren Verfahrensschritten aufbereitet werden kann, indem beispielsweise Schadstoffe und verwertbare Reststoffe voneinander getrennt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass das Stoffgemisch nach dem Austritt aus der Leiteinrichtung so umgelenkt wird, dass es die Gittereinrichtung von oben nach unten umströmt.
In einer vorteilhaften Ausbildung kann vorgesehen sein, dass die Sedimentpartikel inaktivierte Katalysatorpartikel umfassen.
Weiter kann vorgesehen sein, dass das Stoffgemisch in einer zwischen der spiralförmigen Leiteinrichtung und der Gittereinrichtung angeordneten Labyrintheinrichtung verwirbelt wird. Durch die Verwirbelung kann eine Trennung der Sedimente entsprechend ihrer Masseverteilung erreicht werden, wobei massereiche Sedimentpartikel im Wirbel nach außen strömen und massearme Partikel nach innen strömen.
Weitere Ansprüche sind auf den in dem Verfahren eingesetzten Sedimentor gerichtet.
Es kann vorgesehen sein, dass der Sedimentor einen Zentralbehälter umfasst, wobei in dem Zentralbehälter ein äußerer Innenbehälter, ein Innerer Innenbehälter und ein Gitterbehälter ineinander geschachtelt angeordnet sind, und wobei zwischen dem Zentralbehälter, dem äußeren Innenbehälter, dem inneren Innenbehälter und dem Gitterbehälter jeweils ein Abstandsraum ausgebildet ist, wobei die Abstandsräume einen labyrinthartigen Durchströmungsraum für das Stoffgemisch bilden, und wobei in dem Abstandsraum zwischen dem Zentralbehälter und dem äußeren Innenbehälter eine spiralförmige Leiteinrichtung angeordnet ist.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Längsachse des Zentralbehälters senkrecht ausgerichtet ist.
Der Zentralbehälter, der äußere Innenbehälter, der innere Innenbehälter und der Gitterbehälter können koaxial zueinander angeordnet sein.
Es kann vorgesehen sein, dass die spiralförmige Leiteinrichtung an der Innenwandung des Zentralbehälters und/oder an der Außenwandung des äußeren Innenbehälters angeordnet ist.
Weiter kann vorgesehen sein, dass der labyrinthartige Durchströmungsraum durch mehrere im Querschnitt ringförmige zueinander koaxial angeordnete Durchströmungsräume gebildet wird.
Das durch die Durchströmungsräume strömende Stoffgemisch kann jeweils um 180° umgelenkt sein. Vorzugsweise könne die Durchströmungsräume das Stoffgemisch alternierend nach unten und nach oben umlenken.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
1 ein Ausführungsbeispiel eines in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Sedimentors in schematischer Schnittdarstellung;
2 ein Blockschaltbild eines Anwendungsbeispiels der Vorrichtung in 1.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Sedimentors, der in einer in 2 beschriebenen KDV-Anlage 2 zur katalytischen drucklosen Verölung einsetzbar ist. In der KDV-Anlage 2 werden bei einer Prozesstemperatur von 280 bis 320°C längerkettige Kohlenwasserstoffe unter Einwirkung eines Katalysators in kurzkettige Kohlenwasserstoffe, wie sie beispielsweise in Dieselöl enthalten sind, aufgespaltet. Dazu wird ein bei der Prozesstemperatur flüssiges Stoffgemisch, bei dem es sich um ein Öl-, Reststoff- und Katalysatorgemisch handelt, durch eine Flüssigkeitsringpumpe 1 im Kreislauf gefördert.
Der Sedimentor 28 umfasst einen senkrecht angeordneten Zentralbehälter 28z, über dem ein Separator 21 angeordnet ist. Der Zentralbehälter 28z ist als ein zylinderförmiger Behälter ausgebildet, der in einen kegelförmigen Fußabschnitt übergeht. Über dem Separator 21 ist eine Destillationskolonne 22 angeordnet, wie weiter unten in 2 beschrieben.
In dem zylinderförmigen Behälter sind ein äußerer Innenbehälter 28a, ein innerer Innenbehälter 28i und ein Gitterbehälter 28g ineinander geschachtelt angeordnet. Die topfförmigen Innenbehälter 28a und 28i weisen jeweils einen kegelförmigen Boden auf. Der Boden des äußeren Innenbehälters 28a weist nach oben, der Boden des inneren Innenbehälters 28i weist nach unten. Zwischen dem Zentralbehälter 28z, dem äußeren Innenbehälter 28a, dem inneren Innenbehälter 28i und dem Gitterbehälter 28g ist jeweils ein Abstandsraum ausgebildet.
Aus einem in den Separator 21 eintretenden Stoffgemisch 29 treten kurzkettige Kohlenwasserstoffe als Dampf 24d aus, der wie weiter unten beschrieben nach Kondensation als Dieselöl 24 vorliegt. Ausgedampftes Stoffgemisch 29r wird nun in den Abstandsraum zwischen dem Zentralbehälter 28z und dem äußeren Innenbehälter 28a geleitet, in dem eine spiralförmige Leiteinrichtung 28l angeordnet ist, auf der das Stoffgemisch 29r spiralförmig nach unten gleitet. Das Stoffgemisch 29r wird in der spiralförmigen Leiteinrichtung 28l verwirbelt, wobei Sedimentpartikel 32 abgetrennt werden, die nach dem Verlassen der spiralförmigen Leiteinrichtung 28l als Bodenschlamm nach unten sinken und in dem kegelförmigen Fußabschnitt des Zentralbehälters 28z gesammelt werden, aus dem sie abgeführt werden können. Zu den Sedimentpartikeln zählen auch inaktivierte Katalysatorpartikel, deren Oberfläche verunreinigt und zugesetzt ist.
Das von den Sedimentpartikeln 32 befreite Stoffgemisch 29r tritt nun in den Abstandsraum zwischen dem äußeren Innenbehälter 28a und dem inneren Innenbehälter 28i ein und strömt dabei nach oben. Sodann tritt das Stoffgemisch 29r in den Abstandsraum zwischen dem inneren Innenbehälter 28i und dem Gitterbehälter 28g ein und durchdringt dabei auch den in den Gitterbehälter 28g eingebrachten kohlenwasserstoffhaltigen Reststoff 30. Der Reststoff 30 wird durch das auf 280 bis 320°C erhitzte Stoffgemisch 29r aufgelöst und/oder homogenisiert. Es wird so ein mit dem Reststoff 30 angereicherte Stoffgemisch 29a gebildet, das den Zentralbehälter 28 über den kegelförmigen Boden des inneren Innenbehälters 28i verlässt und wieder in den Stoffkreislauf eintritt.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel zum Einsatz der in 1 beschriebenen Vorrichtung.
Die Flüssigkeitsringpumpe 1 verfügt über einen Saug-Stutzen 13, einen Druck-Stutzen 14 sowie einen Gas-Stutzen 15 zur Einleitung eines inerten Gases, das in dem in der Flüssigkeitsringpumpe 1 befindlichen Stoffgemisch 29a eine Schaumphase bildet. Das Stoffgemisch 29a reagiert noch in der Flüssigkeitsringpumpe 1 mit den Katalysatorpartikeln, wodurch langkettige Kohlenwasserstoffe in kurzkettige Kohlenwasserstoffe aufgespaltet werden. Es bildet sich so ein Stoffgemisch 29, das kurzkettige Kohlenwasserstoffe enthält. Das Stoffgemisch 29 wird über eine Rohrleitung in den Separator 21 eingetragen, in dem die kurzkettigen Kohlenwasserstoffe ausdampfen. Der Dampf 24d strömt in die über dem Separator 21 angeordnete Destillationskolonne 22 und gelangt sodann in einen stromabwärts nach der Destillationskolonne 22 angeordneten Kondensator 23. In dem Kondensator 23 sammelt sich Kondensat in Form von Dieselöl 24, das in einem Produkttank 25 gesammelt wird. Der Produkttank 25 ist mittels einer Vakuumpumpe 26 entlüftbar, wobei über dem Dieselöl 24 angesammeltes Abgas 27 zu einem Teil dem Gas-Stutzen 15 der Flüssigkeitsringpumpe 1 zugeführt wird. Zum Start des Prozesses wird anstelle des Abgases ein inertes Gas aus einem Druckgasbehälter eingespeist, beispielsweise Stickstoff.
Aus dem Separator 21 strömt das ausgedampfte Stoffgemisch 29r in den Sedimentor 28, in dem, wie oben in 1 beschrieben, Sedimentpartikel aus dem Stoffgemisch 29r entfernt werden und neuer Reststoff 30 hinzugegeben wird.
Das angereicherte Stoffgemisch 29a wird sodann dem Saugstutzen 13 der Flüssigkeitsringpumpe 1 zugeführt, wodurch der Stoffkreislauf geschlossen ist.
Bezugszeichenliste

1: Flüssigkeitsringpumpe
2: KDV-Anlage
13: Saug-Stutzen
14: Druck-Stutzen
15: Gas-Stutzen
21: Separator
22: Destillationskolonne
23: Kondensator
24: Dieselöl
24d: Dieseldampf
25: Produkttank
26: Vakuumpumpe
27: Abgas
28: Sedimentor
28a: äußerer Innenbehälter
28e: Eintrags-Stutzen
28g: Gitterbehälter
28l: Leiteinrichtung
28i: innerer Innenbehälter
28z: Zentralbehälter
29: Stoffgemisch
29a: angereichertes Stoffgemisch
29r: ausgedampftes Stoffgemisch
30: Reststoff
31: Reststoff-Vorratsbehälter
32: Sedimentpartikel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005056735 B3 [0002]

Claims

Verfahren zum Sedimentieren von Sedimentpartikeln in einem Verfahren zur Gewinnung von Dieselöl aus einem in einem Kreislauf bewegten flüssigen Stoffgemisch, umfassend Öl, kohlenwasserstoffhaltige Reststoffe und Katalysatorpartikel, mittels katalytischer druckloser Verölung (KDV), dadurch gekennzeichnet, dass dem Stoffgemisch Sedimentpartikel entzogen werden, indem es über eine spiralförmige Leiteinrichtung geleitet wird, und dass die kohlenwasserstoffhaltigen Reststoffe stromabwärts hinter der spiralförmigen Leiteinrichtung in eine Gittereinrichtung eingegeben werden, die von dem Stoffgemisch umströmt und/oder durchströmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch nach dem Austritt aus der Leiteinrichtung so umgelenkt wird, dass es die Gittereinrichtung von oben nach unten umströmt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sedimentpartikel inaktivierte Katalysatorpartikel umfassen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch in einer zwischen der spiralförmigen Leiteinrichtung und der Gittereinrichtung angeordneten Labyrintheinrichtung verwirbelt wird.
Sedimentor (28) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend einen Zentralbehälter (28z), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zentralbehälter (28z) ein äußerer Innenbehälter (28a), ein innerer Innenbehälter (28i) und ein Gitterbehälter (28g) ineinander geschachtelt angeordnet sind, dass zwischen dem Zentralbehälter (28z), dem äußeren Innenbehälter (28a), dem inneren Innenbehälter (28i) und dem Gitterbehälter (28g) jeweils ein Abstandsraum ausgebildet ist, wobei die Abstandsräume einen labyrinthartigen Durchströmungsraum für das Stoffgemisch bilden, und dass in dem Abstandsraum zwischen dem Zentralbehälter (28z) und dem äußeren Innenbehälter (28a) eine spiralförmige Leiteinrichtung (28l) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralbehälter (28z), der äußere Innenbehälter (28a), der innere Innenbehälter (28i) und der Gitterbehälter (28g) koaxial zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die spiralförmige Leiteinrichtung (28l) an der Innenwandung des Zentralbehälters (28z) und/oder an der Außenwandung des äußeren Innenbehälters (28a) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der labyrinthartige Durchströmungsraum durch mehrere im Querschnitt ringförmige zueinander koaxial angeordnete Durchströmungsräume gebildet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Durchströmungsräume strömende Stoffgemisch jeweils um 180° umgelenkt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse des Zentralbehälters (28z) senkrecht ausgerichtet ist.