DE102014118486A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten von Altöl - Google Patents

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Rolf Schneider
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten von Altöl, mit welchem das Altöl in Fraktionen aufgeteilt wird und Feststoffe abgetrennt werden. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Altöl einem Einrohr-Reaktor zugeführt wird, in dem es in einem kontinuierlichen Prozess verdampft wird, und dass das erzeugte gasförmige Öl nach Verlassen des Einrohr-Reaktors einem ersten Zyklon zugeführt wird, in dem die höhersiedenden Stoffe und die Feststoffe von dem verdampften Öl abgetrennt werden. Auch betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten von Altöl, mit welchem das Altöl in Fraktionen aufgeteilt wird und Feststoffe abgetrennt werden.
  • Im Zuge des immer knapper werdenden Erdölvorkommens ist es erforderlich, Altöl wieder aufzubereiten, um daraus wieder verwendbare Schmierstoffe, Rohstoffe oder Brennstoffe zu erhalten. Hierfür wird das Altöl häufig in einem Kessel erhitzt und anschließend kondensiert, um das Öl in verschiedene Fraktionen aufzuteilen und um Fremdstoffe zu entfernen. Insbesondere können durch die thermische Aufbereitung des Öls unerwünschte Stoffe, wie Chlor-, Schwefel- oder Phosphorverbindungen an ausfällbare Feststoffe gebunden werden. Das batchweise Erhitzen hat den Nachteil, dass das Altöl häufig auf eine zu hohe Temperatur gebracht wird, bei der der Vercrackungsprozess beginnt. Dies ist zum Erhalt der gewünschten Eigenschaften, wie zum Beispiel der Schmierfähigkeit des Öls jedoch nicht erwünscht.
  • Aus der DE 36 38 606 A1 ist es bekannt, das Altöl in einem Einrohr-Reaktor zu erhitzen. Die Temperatur kann hierbei unter der Vercrackungstemperatur gehalten werden, so dass die Eigenschaften daraus gewonnenen Öls aufrechterhalten werden. Die verschiedenen Fraktionen werden über Seitenstränge aus dem Reaktor geführt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbereiten von Altöl bereitzustellen, bei welchem eine Aufteilung in unterschiedliche Fraktionen mit hoher Reinheit möglich ist.
  • Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass das Altöl einem Einrohr-Reaktor zugeführt wird, in dem es in einem kontinuierlichen Prozess unter Vakuum verdampft wird, und dass das erzeugte gasförmige Öl nach Verlassen des Einrohr-Reaktors einem ersten Zyklon zugeführt wird, in dem die höhersiedenden Stoffe und die Feststoffe von dem verdampften Öl abgetrennt werden. Die Erfindung nutzt hier die Eigenschaften des Einrohr-Reaktors dahingehend aus, dass im Zuge der steigendenden Temperatur des Öls in Strömungsrichtung eine immer größer werdende Menge verdampft. Hierdurch nehmen das Volumen und die Strömungsgeschwindigkeit des Öls in Strömungsrichtung zu. Am Ende des Reaktors kann das Öl eine Strömungsgeschwindigkeit von 1,0- bis 2,0-facher Schallgeschwindigkeit erreichen. Unter Vakuum soll hier ein Unterdruck von kleiner als 200 mbar verstanden werden.
  • Mit dieser hohen Strömungsgeschwindigkeit gelangt das verdampfte Öl in den Zyklonabscheider, der bei dieser Strömungsgeschwindigkeit sehr gute Abscheidewirkung aufweist. Im Zuge der Kreiselbewegung des Öldampfes durch den Zyklonabscheider werden zum einen eventuell vorhandene Feststoff abgetrennt. Zum anderen kühlt sich der Öldampf auch ab, so dass die höhersiedende Bestandteile des Öls kondensieren und ebenfalls abgeschieden werden. Damit ist eine Aufbereitung des Altöls ohne großen apparativen Aufwand möglich. Die für den Zyklonabscheider günstige hohe Geschwindigkeit liegt hinter dem Einrohr-Reaktor ohne weitere Maßnahmen vor, so dass der Öldampf unmittelbar in den Zyklonabscheider geleitet werden kann.
  • Am Feststoffausgang des ersten Zyklonabscheiders liegt daher als Produkt ein Gemisch aus höher siedenden Bestandteilen und Feststoffen vor, die vorher nicht abgetrennte werden konnten. Dieses Produkt kann beispielsweise bei der Bitumenherstellung verwendet werden.
  • Durch den Reingasausgang des Zyklonabscheiders gelangt eine Öldampffraktion mit einem niedrigeren Siedepunkt. Diese Fraktion kann gekühlt und verflüssigt werden. Das Produkt ist im Wesentlichen frei von Feststoffen und weist keine höhersiedende Bestandteile mehr auf.
  • Es kann aber auch vorgesehen werden, dass in Strömungsrichtung des dampfförmigen Öls wenigstens ein weiterer Zyklon in Reihe hinter dem ersten Zyklon geschaltet ist, um das verdampfte Altöl in verschiedene Fraktionen aufzuteilen. Es können insbesondere mehrere in Reihe hintereinander geschaltete Zyklonabscheider vorgesehen werden, die bei jeweils unterschiedlicher Temperatur arbeiten, so dass bestimmte Fraktionen des Öls mit unterschiedlichen Siedetemperaturen und hoher Reinheit herstellbar sind. Die am Feststoffausgang abgezogene Ölfraktion weist keine Feststoffe oder niedrigsiedende Bestandteile mehr auf, da diese bereits im vorhergehenden Zyklonabscheider abgetrennt worden sind. Auch sind keine höhersiedenden Bestandteile mehr enthalten, da sich diese noch in der Gasphase befinden und über den Reingasausgang zur weiteren Verarbeitung abgezogen werden.
  • Es ist zweckmäßig, wenn das Öl nicht über 380°C erhitzt wird. Hierdurch wird ein Verdampfen des Altöls unterhalb der Vercrackungstemperatur erreicht. Das Altöl wird daher schonend verdampft, und eine Aufspaltung der Moleküle findet nicht statt. Die gewünschten Eigenschaften des so aufbereiteten Öls bleiben daher aufrechterhalten.
  • Es kann weiterhin vorgesehen werden, dass dem zugeführten Altöl vor der Verdampfung Additive zugesetzt werden. Es können Additive, wie Kaliumhydroxyd (KOH) oder Natriumhydroxd (NaOH) zur Bindung der unerwünschten Esterverbindungen zugeführt werden. Auch hier ist die lange Verweildauer bis zur späteren Verflüssigung von Vorteil.
  • Grundsätzlich ist es günstig, wenn das Altöl vor der Zuführung in den Einrohr-Reaktor sedimentiert wird. Hierdurch werden grobe Verunreinigungen und grobe Feststoffe aus dem Altöl entfernt. Eine Verschmutzung des Einrohr-Reaktors wird daher vermieden.
  • Weiterhin kann das Altöl vor der Zuführung in den Einrohr-Reaktor auf 120°C bis 160°C vorgewärmt werden. Hierdurch können leicht flüchtige Bestandteile und auch Wasser vor dem Einrohrreaktor aus dem Altöl abgetrennt werden.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Durchführen des Verfahrens weist einen Einrohr-Reaktor zum Verdampfen von Altöl auf, dessen Ausgang mit dem tangentialen Eingang eines ersten Zyklonabscheiders verbunden ist. In dem Zyklonabscheider werden die Feststoffe und die höhersiedenden Bestandteile aus dem verdampften Öl entfernt. Weiterhin kann vorgesehen werden, dass der Reindampfausgang des ersten Zyklonabscheiders mit dem tangentialen Eingang eines weiteren Zyklonabscheiders verbunden ist, in dem eine geringere Temperatur als im ersten Zyklonabscheider herrscht und in dem das darin kondensierende Öl abgeschieden wird. Es können auf diese Weise mehrere Zyklonabscheider in Reihe hintereinander angeordnet und miteinander verbunden werden. Die Zyklonabscheider werden mit unterschiedlichen und in Strömungsrichtung des Öldampfes fallenden Temperaturen betrieben. Es kann somit eine Kaskade gebildet werden, in deren einzelnen Stufen Öl bestimmter Siedepunktfraktionen und mit hoher Reinheit abgezogen werden können.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur das Verfahrensschema zeigt.
  • Der in der Zeichnung dargestellte Einrohr-Reaktor 10 weist ein Rohr 11 auf, das sich wendelförmig von oben nach unten erstreckt. Das Rohr 11 ist dabei mehrere 100 m lang und insbesondere länger als 1.000 m. Die Länge und der Durchmesser werden nach der Kapazität der Aufbereitungsanlage bemessen und berechnet. An seinem in der Zeichnung oberen Einlauf 12 wird das Rohr 11 mit dem aufzubereitenden Altöl gespeist. Das Altöl kann vorbeahndelt und insbesondere sedimentiert und vorgewärmt sein. Die Einlauftemperatur kann beispielsweise 150°C betragen.
  • Der Einrohr-Reaktor 10 wird von unten und somit entgegen der Strömungsrichtung 21 des aufzubereitenden Altöls beheizt. Dies kann durch eine zentrale Wärmequelle oder aber durch unmittelbares Beheizen des wendelförmigen Rohres erfolgen. Dieses kann dafür doppelwandig ausgebildet sein. Solche Einrohr-Reaktoren sind grundsätzlich bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.
  • Es können noch Zuläufe 13 vorgesehen werden, durch welche Additive beispielsweise NaOH oder KOH zur Esterbehandlung des Altöls dem noch flüssigen Altöl zugegeben werden. Das Altöl mit diesen Additiven wird daher im Laufe seiner Bewegung durch den Einrohr-Reaktor kontinuierlich bis auf Siedetemperatur erhitzt. Die Siedetemperatur beträgt je nach Zusammensetzung des Altöls etwa 350°C bis 400°C. Das dampfförmige Öl durchläuft den Einrohr-Reaktor bis zu seinem Ausgang 14. Das Öl wird dabei nicht weiter erhitzt, so dass eine Vercrackung des Öls vermieden wird. Vielmehr erfolgt die Verdampfung des Öls in einer schonenden Weise über eine lange Verweildauer, so dass für die erforderlichen chemischen Reaktionen zur Aufbereitung des Altöls hinreichend Zeit besteht. Insbesondere läuft der Prozess kontinuierlich ab.
  • Aufgrund der Volumenvergrößerung des Öls beim Verdampfen steigt die Strömungsgeschwindigkeit während der kontinuierlichen Erwärmung weiter an. Beim Übergang in die Gasphase können dabei Strömungsgeschwindigkeiten in Höhe der 1,0 bis 2,0-fachen Schallgeschwindigkeit (etwa 350 m/sec bis 700 m/sec) entstehen. In dem dampfförmigen Öl sind am Ausgang 14 noch mitgerissene Feststoffe und höhersiedende Bestandteile enthalten.
  • Der Ausgang 14 des Einrohr-Reaktors 10 steht in Verbindung mit dem tangentialen Einlauf 15 eines Fliehkraftabscheiders oder Zyklons 16. Da das dampfförmige Öl mit sehr hoher Geschwindigkeit aus dem Rohr 11 und somit in den Zyklon 16 gelangt, kann eine gute Abtrennung der im Öldampf enthaltenen Feststoffe und der höhersiedenden und somit noch flüssigen Bestandeile aus dem Öldampf erfolgen. Die abgetrennten Bestandteile gelangen über die konische Zyklonwandung 17 in den Feststoffausgang 18 und werden dort abgeführt. Es ist offensichtlich, dass durch den Feststoffausgang auch flüssige Bestandteile und bereits kondensiertes Öl abgezogen werden. Das hier gewonnene Produkt kann zur Bitumenherstellung verwendet werden.
  • Der noch gasförmige Bestandteil des Altöls gelangt über das Tauchrohr 19 zum Reingasausgang 20. Dieses so gewonnene Produkt ist im wesentlichen frei von Feststoffen und von niedrigsiedenden Flüssigbestand-teilen. Es kann kondensiert und weiter verarbeitet werden.
  • ES ist natürlich auch möglich, mehrere Zyklone 16 in Reihe hintereinander anzuordnen derart, dass der Reingasausgang 20 eines Zyklons 16 mit dem tangentialen Gemischeingang 15 des nächsten Zyklons 16 in Verbindung steht. Am Feststoffausgang 18 können dann aufbereitete Öle mit unterschiedlichen Siedepunktfraktionen abgezogen werden. In der Zeichnung ist nur der erste Zyklon 16 gezeigt. Die folgenden Zyklone sind stets gleichwirkend und weisen nur eine andere Arbeitstemperatur auf. Lediglich die Dimensionen können sich ändern.
  • Im Zuge des Durchlaufs des dampfförmigen Öls durch den Zyklon wird sich dieses abkühlen, so dass schrittweise höhersiedende Fraktionen von den niedrigsiedenden Fraktionen abgetrennt werden. Nach dem ersten Zyklon 16 ist das dampfförmige Öl bereits feststofffrei, so dass das an den jeweiligen Feststoffausgängen der folgenden Zyklone sehr reines Öl einer bestimmten Siedepunktfraktion abgezogen werden kann.
  • Es kann hierbei vorgesehen werden, dass der Zyklon auf eine bestimmte Temperatur temperiert, also gekühlt oder beheizt wird, damit die gewünschte Fraktion am Feststoffausgang abgezogen werden kann. Die erforderliche Wärmeenergie kann teilweise aus der Abwärme beim Kondensieren der einzelnen Fraktionen gewonnen werden. Diese Abwärme kann auch zum Vorwärmen des unbehandelten Altöls verwendet werden.
  • Im Einrohr-Reaktor 10 kann an dessen Ausgang 14 eine Temperatur von etwa 400°C vorliegen. Im ersten Zyklon 16 herrscht eine Arbeitstemperatur von beispielsweise 380°C, im zweiten Zyklon kann eine Temperatur von beispielsweise 250° eingestellt sein. Der dritte Zyklon weist eine Temperatur von 210°C auf. Somit können die einzelnen Fraktionen des verdampften Öls sehr genau abgetrennt werden.
  • Mit dieser Vorrichtung und dem damit möglichen Verfahren kann Altöl ohne die Gefahr der Vercrackung aufgearbeitet werden. Das Öl hat seine ursprünglichen Eigenschaften behalten und ist kann im wesentlichen säurefrei sein. Es können unterschiedliche Fraktionen mit unterschiedlichen Siedepunkten voneinander getrennt werden.
  • 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
    • DE 3638606 A1 [0003]

Claims (7)

  1. Verfahren zum Aufbereiten von Altöl, mit welchem das Altöl in Fraktionen aufgeteilt wird und Feststoffe abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Altöl einem Einrohr-Reaktor (10) zugeführt wird, in dem es in einem kontinuierlichen Prozess verdampft wird, und dass das erzeugte gasförmige Öl nach Verlassen des Einrohr-Reaktors (10) einem ersten Zyklonabscheider (16) zugeführt wird, in dem die höhersiedenden Stoffe und die Feststoffe von dem verdampften Öl abgetrennt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung (21) des dampfförmigen Öls in Reihe hinter dem ersten Zyklonabscheider (16) wenigstens ein weiterer Zyklonabscheider mit einer geringeren Temperatur als im vorhergehenden Zyklonabscheider geschaltet ist, um das verdampfte Öl in verschiedene Fraktionen aufzuteilen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem zugeführten Altöl vor der Verdampfung Additive zugesetzt werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Altöl vor der Zuführung in den Einrohr-Reaktor sedimentiert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Altöl vor der Zuführung in den Einrohr-Reaktor auf 120°C bis 160°C vorgewärmt wird.
  6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Einrohr-Reaktor zum Verdampfen von Altöl, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Einrohr-Reaktors (10) mit dem tangentialen Gemischeingang (15) eines ersten Zyklonabscheiders (16) verbunden ist, in dem die Feststoffe und die höhersiedenden Bestandteile aus dem verdampften Öl entfernt werden.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Einrohr-Reaktor (10) und hinter dem Reingasausgang (20) des ersten Zyklonabscheiders (16) wenigstens ein weiterer Zyklonabscheider in Reihe geschaltet ist, wobei der Reingasausgang des vorhergehenden Zyklonabscheiders mit dem tangentialen Gemischeingang des folgenden Zyklonabscheiders verbunden ist, in dem eine geringere Temperatur als im vorhergehenden Zyklonabscheider herrscht und in dem das darin kondensierende Öl durch den jeweiligen Feststoffausgang des Zyklonabscheiders abgeschieden wird.
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