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Das Verfahren und die Vorrichtung beinhaltet die Aufarbeitung von Roh- und Reststoffen zu umweltfreundlichen Produkten in mobilen Einheiten. Diese Aufarbeitung soll mobil erfolgen. Da die Reststoffe in der Landwirtschaft überwiegend dezentral anfallen, ist das eine wichtige Zielstellung.
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In der
deutschen Patenanmeldung Nr. 10 2009 012 486.1 wird ein solches Verfahren und Vorrichtung mit einer Ölreaktorvakuumpumpe mit hydraulischer Dichtung für katalytische Verölungsreaktionen aus voraufbereitetem breiartigen Reststoffen beschrieben. Die Anlage benötigt einen Vorprozeßbehälter und einen Separator für die Verölungsmaschine, der Ölreaktorvakuumpumpe. Das ist für mobile Anlagen sehr hinderlich, wenn eine Anlage mit Separater waagerechter Reaktionspumpe in eine mobile Einheit installiert werden soll. Die Verbindung der waagerechten Reaktionspumpe mit den Anlageteilen und der Destillation sprengt den mobilen Rahmen, um die Anlage mobil zu machen.
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Alle Versuche, die Reaktionseinheit zu kompaktieren scheiterten an der Notwendigkeit der waagerechten separaten Anordnung. Alle Versuche, diese Einheit senkrecht zu installieren, scheiterten an den Belastungen, die sich aus der exzentrischen Reaktionskammer auf die Welle entwickelten. Eine Vereinigung des Separators für das dampfförmige Produkt mit der Reaktionseinheit erschien unmöglich.
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Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass sich diese Belastungen völlig neutralisieren lassen, wenn die Reaktionskammer so geteilt wird, dass sich die Momente der Exzentrizität gegenseitig vollständig aufheben. Dieses ist zwar nicht für die waagerechte Anordnung wichtig, aber entscheidend für die Integration der Reaktionseinheit in den Separator, wodurch eine mobile Einheit möglich wird. Mit einer solchen Entwicklung lässt sich nur die Mobileinheit durch das Aneinanderreihen von 4 Behältern vollfunktionsfähig erstellen. Diese 4 Behälter, die eine mobile Einheit darstellen sind, der mit der Abwärme des Dieselmotors beheizte Vorprozeßbehälter mit den Eintragssystemen, der Separator mit der senkrechten, erfindungsgemäßen Vermischungsmaschine, dem Ölsicherheitsbehälter und der Reststoffaustragungseinheit.
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Die Teilung des Gehäuses entsprechend dem exzentrischen Moment mit einem Walzenläufer, der in dem geteilten Gehäuse den Unter- und Überdruck erzeugt und trotzdem der senkrechten Welle kein Gesamtbiegemoment überträgt, war nicht zu erwarten und ist ein zentraler Fortschritt in der Gestaltung einer mobilen Einheit.
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Ebenso überraschend ist die Wirkung dieser mobilen Technik auf die Aufarbeitung von Erdöl, der Erzeugung von Glühkohle aus Braunkohle und bei der Verarbeitung von grünen Abfällen zu Mitteldestillaten, die in der Erfindung näher beschrieben wird. Ebenso überraschend ist die Einfachheit der Rohrleitungsführung. Dadurch werden Verstopfungen vermieden, der Reaktionsprozeß der chemisch-katalytischen Reaktion in der Vermischungsmaschine wird durch den ungehinderten Zu- und Abfluss so verbessert, dass die Reaktionstemperatur noch weiter absinkt.
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Die erfinderische Vorrichtung ist auf den nachfolgenden 4 Figuren ersichtlich und soll nun im Einzelnen erläutert werden. Der Walzenläufer 1 ist in einer doppelt-exzentrischen Pumpenkammer 2 vertikal angebracht. Die Zufuhrleitung 3 und 6 sind auf den beiden Seiten der Pumpenkammer 2 montiert. Die Trenndüsen 4 und 5 auf beiden Seiten der Pumpenkammer in am Eintritt der seitlichen Eintrittskammer 8 und 6 angebracht. Die Antriebswelle mit dem Rührer 9 ist fest mit Walzenläufer 1 verbunden.
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Das Außengehäuse ist mit 7 bezeichnet. An der Welle 9 ist ein dynamisches Dichtrad 10 befestigt, welches Flügel nach außen besitzt. Am oberen Ende der Reaktionskammer 7 ist das Lager 11. 2 zeigt die Abscheidekammer 22. Sie hat die Zufuhrrohre 23 und 24 an der, die mit dem äußeren Mantel verbunden sind. Am unteren Ende ist der Ablaßflansch 26 und am oberen Ende der Verbindungsflansch 21 zur Destillation.
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3 zeigt die Destillation 33, die an den Verbindungsflansch 21 angeschraubt ist. Am oberen Ende der Destillation ist das Produktdampfrohr angebracht mit der Verbindung zum Entschwefelungsbehälter 31, der mit den Entschwefelungspeleets gefüllt ist. Am unteren Ende der Entschwefelung 31 ist der Luftkühler 32 angeordnet. Die 3 zeigt in der Seitenansicht die Zufuhreinrichtung 35 für die Entschwefelungspeletts und die Entnahmeeinrichtung für die Entschwefelungspeletts 34. Nach dem Luftkühler 38 ist die Produktleitung 37 zum Produkttank angeordnet.
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4 zeigt die gesamte Vorrichtung mit allen Einzelteilen. Der Antriebsmotor 101 ist über die Antriebswelle 102 mit dem erfinderischen Vertikalpumpengehäuse verbunden. Dieses Gehäuse besitzt die Dampfrohre 104 auf der Ausgangsseite und nach der Destillation den Luftkühler 105. Die Eintragsschnecke 106 ist mit dem Rührbehälter 108 der linken Seite der Darstellung verbunden. auf der Welle des Rührbehälters 108 sind die Rührflügel 109 montiert. Der Rührbehälter 108 hat seitlich angeflanscht die Destillationskolonne 107 mit dem Lufkühler 105.
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Auf der linken Seite der erfinderischen Vorrichtung der 4 ist die Zyklonkammer 113 angeordnet. Sie hat am unteren Ende ein Rohr 114, verbunden mit dem Reaktionsbehälter. Oberhalb der Zyklonkammer 113 ist die Destillationskolonne 110 angeordnet. An der Seite sind nach dem Dampfrohr die Entschwefelungsbehälter-Einrichtung 111 und der Luftkondensator und -kühler 112 angebracht.
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Das erfinderische Verfahren ist auf den nachfolgenden 4 Figuren ersichtlich und soll nun im Einzelnen erläutert werden. Der Walzenläufer 1 ist in einer doppelt-exzentrischen Pumpenkammer 2 vertikal verbunden. Die Zufuhrleitung 3 und 6 sind auf den beiden Seiten der Pumpenkammer 2 verbunden.
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Die Trenndüsen 4 und 5 auf beiden Seiten der Pumpenkammer in am Eintritt der seitlichen Eintrittskammer 8 und 6 angebracht und sorgt für die Druckdifferenz zwischen dem Eintritt und dem Austritt durch die Exzentrizität der Kammern gegenüber dem Walzenläufer. Die Antriebswelle mit dem Rührer 9 ist fest mit Walzenläufer 1 verbunden.
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Das Außengehäuse ist mit 7 bezeichnet. An der Welle 9 ist ein dynamisches Dichtrad 10 befestigt, welches Flügel nach außen besitzt. Dadurch wird eine Trennung des flüssigen Anteils von dem dampfförmigen Anteil durch Auszentrifugieren erreicht. Am oberen Ende der Reaktionskammer 7 ist das Lager 11. 2 zeigt die Abscheidekammer 22. Sie hat die Zufuhrrohre 23 und 24 an der, die mit dem äußeren Mantel verbunden sind. Dadurch entsteht eine Zentrifugalkammer zur Abscheidung der restlichen Flüssigkeit von dem Produktdampf. Am unteren Ende ist der Ablaßflansch 28 und am oberen Ende der Verbindungsflansch 21 zur Destillation.
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3 zeigt die Destillation 33, die an den Verbindungsflansch 21 angeschraubt ist. Am oberen Ende der Destillation ist das Produktdampfrohr angebracht mit der Verbindung zum Entschwefelungsbehälter 31, der mit den Entschwefelungspellets gefüllt ist. Die in der Entschwefelung eingebrachten Pellets aus Metalloxyden adsorbieren den restlichen Schwefelgehalt durch chemische Reaktion. Am unteren Ende der Entschwefelung 31 ist der Luftkühler 32 angeordnet. Die 3 zeigt in der Seitenansicht die Zufuhreinrichtung 35 für die Entschwefelungspeletts und die Entnahmeeinrichtung für die Entschwefelungspeletts 34. Nach dem Luftkühler 38 ist die Produktleitung 37 zum Produkttank angeordnet. IN dem Produktbehälter erfolgt die Trennung des Produktes von dem Kohlendioxid, welches in der Reaktion entstanden ist.
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4 zeigt die gesamte Vorrichtung mit allen Einzelteilen. Der Antriebsmotor 101 ist über die Antriebswelle 102 mit dem erfinderischen Vertikalpumpengehäuse verbunden. Dieses Gehäuse besitzt die Dampfrohre 104 auf der Ausgangsseite und nach der Destillation den Luftkühler 105. Die Eintragsschnecke 106 ist mit dem Rührbehälter 108 der linken Seite der Darstellung verbunden. Auf der Welle des Rührbehälters 108 sind die Rührflügel 109 montiert. Diese sorgen für die Vorreaktion des Eingangsstoffes mit dem Katalysatoröl durch CO2-Abscheidung und Wasserabtrennung. Der Rührbehälter 108 hat seitlich angeflanscht die Destillationskolonne 107 mit dem Luftkühler 105.
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Auf der linken Seite der erfinderischen Vorrichtung der 4 ist die Zyklonkammer 113 angeordnet. Sie hat am unteren Ende ein Rohr 114, verbunden mit dem Reaktionsbehälter. Oberhalb der Zyklonkammer 113 ist die Destillationskolonne 110 angeordnet. An der Seite sind nach dem Dampfrohr die Entschwefelungsbehälter-Einrichtung 111 und der Luftkondensator und -kühler 112 angebracht. Damit entsteht die zweistufige Zersetzung der Eingangsstoff durch CO2-Extraktion und Wasserabscheidung und anschließende Molekülverkürzung zu Mitteldestillat. Das Mitteldestillat trennt sich dann durch die Verdampfung von dem restlichen Reaktionsbrei.
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Die Erfindung soll durch je ein Ausführungsbeispiel für die Vorrichtung und das Verfahren näher erläutert werden. Das Ausführungsbeispiel der erfinderischen Vorrichtung ist:
Ein Walzenläufer mit dem Durchmesser von 500 mm und einer Länge von 500 mm sitzt auf einer Welle von 100 mm in einer doppelexzentrischen Pumpenkammer mit je einem Durchmesser von 620 mm. Der obere Teil der Pumpenkammer ist 300 mm lang und hat den engsten Spalt mit 1,5 mm auf der rechten Seite und der untere Teil der Pumpenkammer ist 200 mm lang und hat den engsten Spalt mit 1,5 mm auf der linken Seite des Gehäuses. Die Rohre für die Zu- und Abführung an dem Gehäuse sind DN 60. Die Gesamthöhe von dem Austritt der Welle am unteren Ende bis zum oberen Lager ist 1.000 mm.
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Die Zyklonkammer hat einen Durchmesser von 800 mm und 1.200 mm hoch und der innere Zylinder und die Destillationskolonne haben einen Durchmesser von 600 mm. Die Höhe der Destillationskolonne hat eine Höhe von 2.000 mm. Der Entschwefelungsbehälter hat einen Durchmesser von 500 mm und eine Höhe von 850 mm. Der luftgekühlte Kondensator hat eine Höhe von 850 mm und hat ein Rippenrohrbündel. Auf einer Seite ist ein Ventilator mit einem Temperaturfühler angeordnet.
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Entsprechend der 4 sind die Maße der Komponenten der auf der rechten Seite abgebildeten Vorprozeßtechnik so ausgebildet, dass die Bauhöhe gleich der auf der rechten Seite ist. Die Verbindungsrohrleitung zwischen dem Vorporzeßbehälter und dem erfinderischen Reaktionsmischer ist 600 mm. Zwischen beiden Teilen ist ein verstellbares Ventil in der Leitung von 600 mm angeordnet.
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Das Ausführungsbeispiel de erfinderischen Verfahrens ist:
Ein Walzenläufer mit dem Durchmesser von 500 mm und einer Länge von 500 mm sitzt auf einer Welle von 100 mm in einer doppelexzentrischen Pumpenkammer mit je einem Durchmesser von 620 mm. Dadurch wird ein Unterdruck auf der Eingangsseite und ein Überdruck auf der Ausgangsseite von ca. 0,5 bar Unterdruck und 1,5 bar Überdruck erzeugt. Die Düsen auf beiden Seiten des Läufers vermeiden einen Kurzschluss und sorgen dafür, dass die Druckdifferenz erhalten bleibt.
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Der obere Teil der Pumpenkammer ist 300 mm lang und hat den engsten Spalt mit 1,5 mm auf der rechten Seite und der untere Teil der Pumpenkammer ist 200 mm lang und hat den engsten Spalt mit 1,5 mm auf der linken Seite des Gehäuses. Die Rohre für die Zu- und Abführung an dem Gehäuse sind DN 60. Die Gesamthöhe von dem Austritt der Welle am unteren Ende bis zum oberen Lager ist 1.000 mm. Das mitdrehende Flügelrad führt zu einer Separation der Flüssigteilchen, die durch das Auszentrifugieren in die Kammer zurückgeführt werden.
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Die Zyklonkammer hat einen Durchmesser von 800 mm und 1.200 mm hoch und der innere Zylinder und die Destillationskolonne haben einen Durchmesser von 600 mm. Die Höhe der Destillationskolonne hat eine Höhe von 2.000 mm. Die Zyklonkammer sorgt für die Restabscheidung von Flüssigkeit, die am unteren Ende der Zyklonkammer in den Reaktor zurückgeführt wird.
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Der Entschwefelungsbehälter hat einen Durchmesser von 500 mm und eine Höhe von 850 mm. Der luftgekühlte Kondensator hat eine Höhe von 850 mm und hat ein Rippenrohrbündel. Auf einer Seite ist ein Ventilator mit einem Temperaturfühler angeordnet. Der Kondensator auf der Wasserseite hat eine Kühltemperatur von 50°C, die durch periodisches Einschalten des Ventilators gehalten wird. Auf der Produktseite hat der Kühler durch geregeltes Einschalten des Ventilators genau 100°C, um Wasser im Produkt zu verhindern und Produkt im Wasser zu vermeiden.
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Entsprechend der 4 sind die Maße der Komponenten der auf der rechten Seite abgebildeten Vorprozeßtechnik so ausgebildet, dass die Bauhöhe gleich der auf der rechten Seite ist. Die Verbindungsrohrleitung zwischen dem Vorporzeßbehälter und dem erfinderischen Reaktionsmischer ist 600 mm. Zwischen beiden Teilen ist ein verstellbares Ventil in der Leitung von 600 mm angeordnet. Durch die große Rohrweite zwischen den beiden Behältern, die durch den Schieber auf eine Temperaturdifferenz zwischen den beiden Teilen geregelt werden, erfolgt ein Stoffaustausch, der auf der einen Seite genügend Katalysatoröl in den Vorprozess fließen lässt und auf der anderen Seite den entstehenden Brei aus dem Vorprozess in den Reaktionsmischer fließen lässt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der mobilen Anlage ist der Einsatz von Braunkohle in der Anlage. Diese wird in dem Vorprozess von dem Wasser getrennt. Die Kohlenwasserstoffe werden in der Destillationsanlage in den Vorprozess erhalten, da sie in dem Siedebereich zu hoch liegen. Die in der Braunkohle enthaltene ”Asche” entspricht voll dem Katalysator des Prozesses der Dieselerzeugung. Unter Zugabe von Kalk oder Soda wird der Schwefelanteil gebunden. Bei pH-Werten von 7,5 und mehr erfährt das Kohle, Kohlenwasserstoff und Kalkgemisch in der Turbine die vollständige Umwandlung der Kohlenwasserstoffanteile zu Mitteldestillat, also einer Art Diesel.
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Ein Teil des Diesels verdampft in dem Reaktorteil und wird am Ende der Destillation als Produkt gewonnen. Der Rest des Diesels verbleibt in der entwässerten, entschwefelten Kohle und bildet mit dieser eine Glühkohle, also eine Kohle, die durch den Dieselanteil leicht entzündbar, umweltfreundlich, hochkalorig und gleichmäßig brennbar ist. Die Zusammensetzung dieser Glühkohle beinhaltet auch die Verwendung dieser Kohle als Straßenasphalt, da die Kohlenstoffstruktur mit dem Diesel eine Sinterstruktur für den Straßenbelag ergibt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der mobilen Anlage ist die Verwendung als Raffinerie für Erdöl. Bei Eingabe des Erdöles zu 90% in einen Plattenwärmetauscher zum Aufheizen mit der Abwärme des Dieselmotors und 10% in den Vorprozess mit weiteren 10–30% Biomasse und 3–20% Kalk entsteht in dem Vorprozess ein katalytisches Gemisch mit atomaren Wasserstoff und bei Übergang in den Mischungsreaktor, in dem die anderen 90% auf über 200°C vorgewärmten Erdölmengen eingegeben werden, ein katalytisches Reaktionsgemisch, welches bei 240–300°C sich vollständig in Mitteldestillat umwandelt. Das Gemisch kann damit ohne Rückstand fast vollständig in Mitteldestillat überführt werden. Die Reaktionsmischung wird zu einem solchen kleinen Teil in den Reststoffbehälter geführt, dass die Konzentration der Reaktionsmischung nicht über 60% ansteigt.
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Bezugszeichenliste
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Bezeichnungen zur Fig. 1
- 1
- Walzenläufer
- 2
- Doppelt-Exzentrische Pumpenkammer
- 3
- Zufuhrleitung
- 4
- Trenndüsen
- 5
- Trenndüsen
- 6
- Zufuhrleitung
- 7
- Außengehäuse
- 8
- Seitliche Eintrittskammer
- 9
- Welle mit Rühre
- 10
- Dichtrad
- 11
- Lager
Bezeichnungen zur Fig. 2 - 21
- Verbindungsflansch
- 22
- Abscheidekammer
- 23
- Zufuhrrohre
- 24
- Zufuhrrohre
- 25
- Mantelrohr
- 26
- Ablassflansch
Bezeichnungen zur Fig. 3 - 31
- Entschwefelungsbehälter
- 32
- Luftkühler
- 33
- Destillation
- 34
- Entschwefelungspellets
- 35
- Entschwefelungspellets
- 36
- Entschwefelungspellets
- 37
- Produktleitung
- 38
- Luftkühler
Bezeichnungen zur Fig. 4 - 101
- Antriebsmotor
- 102
- Antriebswelle
- 103
- Reaktor-Behälter
- 104
- Dampfrohre
- 105
- Luftkühler
- 106
- Eintragsschnecke
- 107
- Destillationskolonne
- 108
- Rührbehälter
- 109
- Rührflügel
- 110
- Destillationskolonne
- 111
- Entschwefelungsbehälter-Einrichrung
- 112
- Luftkondestaor- kühler
- 113
- Zyklonnkammer
- 114
- Rohr
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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