DE102019001702A1 - Plant and process for the catalytic production of diesel oils from organic materials - Google Patents
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Abstract
Anlage und Verfahren zur katalytischen Herstellung von Dieselöl aus einem Ausgangsstoff aus der Gruppe der Reststoffe, wie Kunsstoffe (PE, PP, PET, PVC, etc.), cellulosehaltige Stoffe und Biomaterialien, umfassend mindestens ein Einleitsystem für den festen Ausgangsstoff, einer Reaktionseinheit, mindestens eine ein- oder mehrteilige Trenn- und Abscheideeinheit und mindestens eine Sedimentaufbereitungsstufe für Feststoffe und/oder Sedimente, wobei die Reaktionseinheit einen Reaktor zur Behandlung einer Mischphase aus einer flüssigen Trägerphase und einem festen Ausgangsstoff aufweist, wobei der Reaktor einen Einlass für den Ausgangsstoff, einen Kopfauslass für die Gas- oder Dampfphase und einen Auslass umfasst, der mit dem Ausleitsystem verbunden ist, sowie mindestens ein motorisch angetriebenes Rühraggregat zur Homogenisierung und Umwälzung des Reaktorinhaltes, wobei der Reaktor weiterhin ein motorisch rotativ angetriebenes Schneidwerk aufweist, zur schlagenden und/oder schneidenden Zerkleinerung des Ausgangsstoffes.Plant and process for the catalytic production of diesel oil from a starting material from the group of residues, such as plastics (PE, PP, PET, PVC, etc.), cellulose-containing substances and biomaterials, comprising at least one feed system for the solid starting material, a reaction unit, at least a one-part or multi-part separation and separation unit and at least one sediment treatment stage for solids and / or sediments, the reaction unit having a reactor for treating a mixed phase of a liquid carrier phase and a solid starting material, the reactor having an inlet for the starting material, a head outlet for the gas or vapor phase and an outlet which is connected to the discharge system, as well as at least one motor-driven agitator unit for homogenizing and circulating the reactor contents, the reactor also having a motor-driven rotary cutter for beating and / or cutting Ze reduction of the raw material.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur katalytischen Herstellung von Dieselöl aus Reststoffen, wie Kunsstoffen (PE, PP, PET, PVC, etc.), cellulosehaltigen Stoffen und Biomaterialien gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechendes Verfahren nach Oberbegriff des Anspruches 18.The invention relates to a system for the catalytic production of diesel oil from residues such as plastics (PE, PP, PET, PVC, etc.), cellulose-containing substances and biomaterials according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a corresponding method Preamble of
Aus der
Die Aufgabe der Erfindung ist somit, eine Anlage und ein Verfahren bereit zu stellen, dass leichter betrieben werden kann und eine geringere Störungsanfälligkeit zeigt.The object of the invention is therefore to provide a system and a method that can be operated more easily and is less susceptible to failure.
Diese Aufgabe wird durch eine Anlage nach Anspruch 1 gelöst, die dadurch geprägt ist, dass der zentrale Reaktor, der den Ausgangsstoff in einem Trägeröl aufnimmt und in welchem die katalytische Reaktion erfolgt, mindestens ein motorisch rotativ angetriebenes Schneidwerk aufweist, mittels welchem mindestens zeitweise eine schlagende und/oder schneidende Zerkleinerung des Ausgangsstoffes erfolgt. Ein entsprechendes Verfahren ist gemäß Anspruch 18 gelöst.This object is achieved by a system according to claim 1, which is characterized in that the central reactor, which receives the starting material in a carrier oil and in which the catalytic reaction takes place, has at least one motor-driven rotary cutter, by means of which at least temporarily a beating and / or cutting comminution of the starting material takes place. A corresponding method is achieved according to
Als Ausgangsstoff sollen vorwiegend alle kohlenwasserstoffhaltigen Roh- und Reststoffe gelten, insbesondere Rest- und Abfallmaterialien aus der Gruppe der Kunsstoffen (PE, PP, PET, PVC, etc.), cellulosehaltigen Stoffe und Biomaterialien, wie Holz, Säge- oder Holzspähne, Papier, Karton, Pflanzenteile und dergleichen. Weiterhin soll unter einer granularen Partikelgröße rieselfähige Partikel verstanden werden, die in ihrer größten räumlichen Erstreckung im Mittel kleiner oder gleich 20mm aufweisen, vorteilhafterweise kleiner oder gleich 10mm aufweisen. Idealerweise sind diese als Spähne, Flakes oder vergleichbare flache Partikel ausgebildet.All raw and residual materials containing hydrocarbons should be considered as the starting material, in particular residual and waste materials from the group of plastics (PE, PP, PET, PVC, etc.), cellulose-containing materials and biomaterials such as wood, sawdust or wood chips, paper, Cardboard, plant parts and the like. Furthermore, a granular particle size is to be understood as meaning free-flowing particles which, in their largest spatial extent, have on average less than or equal to 20 mm, advantageously less than or equal to 10 mm. Ideally, these are designed as chips, flakes or comparable flat particles.
Vorliegend soll unter Diesel oder Dieselöl eine Kerosinmischung verstanden werden, die so genannten Mitteldestillatfraktionen bei bekannten Fraktionierungen von Erdöl. Das Trägeröl hingegen ist ein tiefersiedendes Schweröl oder Schwerölgemisch. Derartige Trägeröle sind in der Regel Thermoöle, welche sich bei hohen Betriebstemperaturen, wie vorliegend beispielsweise in dem Bereich von 280°C bis 320°C, nicht zersetzen. Weiterhin können sogenannte Zweitraffinate verwendet werden. Diese sind Öle, die nicht zu chemischen Reaktionen, einem Ausgasen oder Schaumbildung führen.In the present case, diesel or diesel oil is to be understood as meaning a kerosene mixture, the so-called middle distillate fractions in the case of known fractionations of petroleum. The carrier oil, on the other hand, is a lower-boiling heavy oil or heavy oil mixture. Such carrier oils are generally thermal oils which do not decompose at high operating temperatures, as in the present case, for example, in the range from 280 ° C to 320 ° C. So-called secondary refiners can also be used. These are oils that do not lead to chemical reactions, outgassing or foaming.
Diese Anlage zur katalytischen Herstellung von Dieselöl aus dem vorgenannten Ausgangsstoff, umfasst ein Einleitsystem für den Ausgangsstoff, eine Reaktionseinheit, mindestens eine ein- oder mehrteilige Trenn- und Abscheideeinheit und mindestens eine Sedimentaufbereitungsstufe für Feststoffe und/oder Sedimente, u.a. wie Aschen, Teerstoffe, und dergleichen. Dabei umfasst die Reaktionseinheit in der Regel nur einen zentralen Reaktor zur Behandlung einer Mischphase aus einer flüssigen Trägerphase (Trägeröl) und dem festen Ausgangsstoff, wobei der Reaktor häufig auch Schmelzreaktor genannt wird, weil in diesem die Feststoffe katalytisch in ein Dieselöl umgewandelt werden. Der Reaktor weist idealerweise nur einen Reaktorinnenraum auf, und hat aber im bestimmunggemäßen Betrieb einen gas- oder dampfgefüllten Kopfraum und einen mit der Mischpahse gefüllten Produktraum. Weiterhin umfasst er mind. einen Einlass für den Ausgangsstoff, mindestens einen Kopfauslass für eine Gas- oder Dampfphase, an den sich unmittelbar eine Abscheidekolonne anschließen kann oder hieran angebracht sein kann. Weiterhin ist ein Auslass vorhanden, der mit der Sedimentaufbereitungsstufe verbunden ist, sowie mindestens ein motorisch angetriebenes Rühraggregat zur Homogenisierung und Umwälzung des Reaktorinhaltes, welches mit mindestens einem Rührkörper in den Produktraum ragt.This plant for the catalytic production of diesel oil from the aforementioned starting material comprises a feed system for the starting material, a reaction unit, at least one one-part or multi-part separation and separation unit and at least one sediment processing stage for solids and / or sediments, among others. such as ashes, tar matter, and the like. The reaction unit generally comprises only one central reactor for treating a mixed phase of a liquid carrier phase (carrier oil) and the solid starting material, the reactor often also being called a melt reactor, because in this the solids are catalytically converted into diesel oil. The reactor ideally has only one reactor interior, but in normal operation it has a gas or steam-filled head space and a product space filled with the mixed phase. Furthermore, it comprises at least one inlet for the starting material, at least one top outlet for a gas or vapor phase, to which a separation column can directly adjoin or be attached. There is also an outlet that is connected to the sediment processing stage, as well as at least one motor-driven agitator for homogenizing and circulating the reactor contents, which protrudes into the product space with at least one agitator.
Die Sedimentaufbereitungsstufe zum Ausleiten und Abtrennen von festen Inhaltsstoffen aus dem Produktraum umfasst dabei ein Förderaggregat, einen Sedimentationskessel, ein vertikal unterhalb des Sedimentationskessels oder bodennah im Sedimentationskessel angeordnetes Ausleitelement. Dieses Ausleitelement ist als kratzendes oder schleifendes Fördermittel ausgebildet, insb. als Förderschnecke und dient zum Abtransport von ölhaltigen Feststoffen. Weiterhin ist der Sedimentationskessel über ein motorisch antreibbares Transportelement, welches als kratzendes oder schabendes Fördermittel ausgebildet ist, wie bspw. eine Förderschnecke, mit einem Rückführeinlass des zentralen Reaktors verbunden . Im Falle einer Förderschnecke, ist diese idealerweise als ziehende Förderschnecke konzipiert, so dass keine Rest- und Schmutzstoffe mechanisch auf die Dichtungsmaterialien einwirken. Dies hat den großen Vorteil gegenüber einer üblichen Pumpe, dass der gesamte Förderweg permanent mechanisch freigehalten wird und keine lokalen Anhaftungen und Querschnittsverengungen erfolgen können.The sediment processing stage for discharging and separating solid ingredients from the product space comprises a conveying unit, a sedimentation tank, a discharge element arranged vertically below the sedimentation tank or close to the bottom in the sedimentation tank. This diverting element is designed as a scratching or grinding conveying means, in particular as a screw conveyor and is used to remove oily solids. Furthermore, the sedimentation vessel is connected to a return inlet of the central reactor via a motor-driven transport element, which is designed as a scraping or scraping conveyor, such as a conveyor screw. In the case of a screw conveyor, this is ideally designed as a pulling screw conveyor so that no residues or contaminants affect the sealing materials mechanically. This has the great advantage over a conventional pump that the entire conveying path is permanently kept mechanically free and no local adhesions and cross-sectional constrictions can occur.
Der Sedimentationskessel dient als Separator und hat idealerweise einen konischen oder trichterförmigen Boden. Die Abscheidung im Sedimentationskessel kann gesteigert werden, wenn die Einlassleitung gegenüber dem Radius in der horizontalen Ebene geneigt ist, so dass die Flüssigkeit in Umfangsrichtung einströmen kann und sich ständiger Flüssigkeitswirbel ausbildet und hierdurch eine Art Zyklonabscheidung veranlasst wird.The sedimentation kettle serves as a separator and ideally has a conical or funnel-shaped bottom. The separation in the sedimentation tank can be increased if the inlet line is inclined in relation to the radius in the horizontal plane, so that the liquid can flow in in the circumferential direction and constant liquid vortices are formed and a type of cyclone separation is thereby initiated.
Eine Verbesserung besteht darin, dass das motorisch antreibbare, rückführende Transportelement im oberen Drittel des Sedimentationskessels mit diesem verbunden und/oder in diesen mit dem Einlassende hinein ragt. Weiterhin kann das rückführende Transportelement mit dem vom Sedimentationskessel entfernten Ende in den Reaktor hinein ragen und/oder dichtend mit diesem verbunden sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn dieses rückführende Transportelement in Richtung vom Sedimentationskessel zum Reaktor in Förderrichtung ein Gefälle aufweist, d.h. gegen die Horizontale geneigt ist. Ein Winkel im Bereich von 10° bis 45° hat sich als vorteilhaft erwiesen.An improvement is that the motor-driven, return transport element in the upper third of the sedimentation vessel is connected to the latter and / or protrudes into it with the inlet end. Furthermore, the return transport element can protrude into the reactor with the end remote from the sedimentation vessel and / or be connected to it in a sealing manner. It is particularly advantageous if this returning transport element has a gradient in the direction of the sedimentation tank to the reactor in the conveying direction, i.e. is inclined to the horizontal. An angle in the range from 10 ° to 45 ° has proven to be advantageous.
Bei einer Ausführungsvariante verfügt der Sedimentationskessel über ein motorisch antreibbares Kratz- und Schabelement, womit der Austrag der abgesetzten Anteile, wie Aschen, Feststoffe, Kalkanteile usw. als schwerer öliger Schlamm verbessert wird.In one embodiment, the sedimentation boiler has a motor-driven scraper and scraper element, which improves the discharge of the deposited fractions, such as ash, solids, lime fractions, etc. as heavy oily sludge.
Der Sedimentationskessel ist bei einer Anlagenvariante über dieses Ausleitelement mit einer Kopplungs- und Aufreinigungseinheit verbunden, welche eine Trocknungs- und Verdampfereinheit für diese ölhaltigen Feststoffe (Ölschlamm) und/oder eine Abscheideeinheit für die Dampf- und/oder Gasinhaltsstoffe umfasst.In one system variant, the sedimentation boiler is connected to a coupling and purification unit via this diverting element, which comprises a drying and evaporating unit for these oily solids (oil sludge) and / or a separation unit for the steam and / or gas constituents.
Wie beschrieben, ist weiterhin mindestens ein motorisch rotativ angetriebenes Schneidwerk zur schlagenden und/oder schneidenden Zerkleinerung des Ausgangsstoffes vorgesehen, welches mindestens eine Schneide oder einen Schneidabschnitt aufweist.As described, there is also at least one motor-driven, rotationally driven cutting mechanism for the percussive and / or cutting comminution of the starting material, which has at least one cutting edge or a cutting section.
Bei einer Ausführungsform des Schneidwerkes ist dieses an derselben Antriebswelle angebracht und von dieser angetrieben, wie der mindestens eine Rührkörper, wobei alternativ oder zusätzlich auch der mindestens eine Rührkörper als Schneide oder mit einem Schneidabschnitt aufgebildet sein kann. Eine weitere Alternative besteht darin, dass das Schneidwerk in den Produktraum hineinragt und eine eigene Antriebswelle und einen eigenen vom Antrieb des Rühraggregats unabhängigen Antrieb aufweist.In one embodiment of the cutting mechanism, it is attached to and driven by the same drive shaft as the at least one stirring body, wherein the at least one stirring body can alternatively or additionally be designed as a cutting edge or with a cutting section. Another alternative is that the cutting mechanism protrudes into the product space and has its own drive shaft and its own drive that is independent of the drive of the stirring unit.
Eine Verbesserung besteht darin, dass mindestens ein Rührkörper in vertikaler Höhenlage zwischen zwei Schneidwerken angeordnet ist, so dass diese unmittelbar ober- und unterhalb des Rührwerkes in der gerichteten Strömung schneidend und/oder zerteilend arbeiten können.An improvement is that at least one agitator is arranged in a vertical position between two cutting units, so that they can cut and / or divide directly above and below the agitator in the directed flow.
Der Antrieb muss dabei derart ausgelegt sein, dass er eine permanente vollständige Durchmischung und vielfache Umwälzung pro Minute ermöglicht, wozu er eine Geschwindigkeit des Rühraggregates von mindestens 400 bis 500 U/min ermöglichen muss. Vorteilhafterweise wird eine Umdrehung von 440 bis 470 U/min vorgenommen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Umfangsgeschwindigkeit des Rühraggregats im Bereich von 10 bis 20 m/s liegt, und idealerweise eine Umfangsgeschwindigkeit von 13 bis 18 m/s mittels des Antriebes erreichbar und im Betrieb der Anlage eingestellt werden kann. Für den Antrieb des Schneidwerkes gilt analog, dass eine Geschwindigkeit von mindestens 400 bis 500 U/min vorliegen sollte, wobei vorteilhafterweise eine Geschwindigkeit von über 440 bis 470 U/min beim Betrieb aufrecht gehalten werden sollte.The drive must be designed in such a way that it enables permanent, complete mixing and multiple circulations per minute, for which purpose it must enable a speed of the agitator of at least 400 to 500 rpm. A revolution of 440 to 470 rpm is advantageously carried out. It is advantageous if the circumferential speed of the agitator is in the range of 10 to 20 m / s, and ideally a circumferential speed of 13 to 18 m / s can be achieved by means of the drive and set during operation of the system. The same applies to the drive of the cutting unit that a speed of at least 400 to 500 rpm should be present, with a speed of over 440 to 470 rpm advantageously being maintained during operation.
Eine weitere Verbesserung besteht darin, dass das Rührwerk, insb. dessen Antriebswelle im Reaktor exzentrisch angeordnet ist, wodurch sich eine besonders vorteilhafte dreidimensionale Strömung im Produktraum des Reaktors einstellt. Dabei hat sich eine Achsexzentrizität der Rührorganachse zur Mittelachse des Reaktors als vorteilhaft herausgestellt, die im Bereich von 0,15 bis 0,25 liegt.Another improvement is that the agitator, in particular its drive shaft, is arranged eccentrically in the reactor, whereby a particularly advantageous three-dimensional flow is established in the product space of the reactor. An axial eccentricity of the stirrer axis to the central axis of the reactor which is in the range from 0.15 to 0.25 has proven to be advantageous.
Die stromabwärts dem Reaktor nachgeschaltete ein- oder mehrteilige Trenn- und Abscheideeinheit umfasst mindestens einen Kondensator und/oder eine Destillationskolonne zur Abtrennung des Dieselöls. Es hat sich überraschenderweise herausgesellt, dass es hinreichend ist, nach dem Reaktor - ggf. unmittelbar auf diesem, eine einfache Abscheidekolonne vorzusehen, um nachfolgend hierzu ein oder zwei Kondensatoren vorzusehen zur Abscheidung des Produktöls.The one-part or multi-part separating and separating unit connected downstream from the reactor comprises at least one condenser and / or a distillation column for separating the diesel oil. It has surprisingly been found that it is sufficient to provide a simple separation column after the reactor - possibly directly on top of it - in order to subsequently provide one or two condensers for separating the product oil.
Wie angedeutet, bildet dann die Abscheidekolonne mit dem Reaktor eine Baueinheit und ist direkt am Kopfraum angebracht oder über einen Flansch unmittelbar mit diesem verbunden. Dabei erstreckt sich der Kopfraum des Reaktors unmittelbar in den untersten Boden- oder Einlaufbereich der Kolonne und bildet einen einzigen Raum.As indicated, the separation column then forms a structural unit with the reactor and is attached directly to the head space or directly connected to it via a flange. The head space of the reactor extends directly into the lowest floor or inlet area of the column and forms a single space.
Weiterhin ist eine Heizeinrichtung für die Mischphase vorgesehen, welche bei einer verbesserten Variante als außen an der Reaktorwand anliegende Einrichtung vorgesehen ist und durch die Behälterwand hindurch auf das Fluid wirkt. Alternativ kann im Reaktor eine solche Heizeinrichtung umfasst sein. Diese Heizeinrichtungen sind so ausgelegt und dimensioniert, dass eine Erwärmung einer eingefüllten Mischphase auf über 200 °C erfolgen kann, idalerweise auf eine Temperatur zwischen 280 °C und 320°C.Furthermore, a heating device is provided for the mixed phase which, in an improved variant, is provided as a device resting on the outside of the reactor wall and acting on the fluid through the container wall. Alternatively, such a heating device can be included in the reactor. These heating devices are designed and dimensioned so that a filled mixed phase can be heated to over 200 ° C, ideally to a temperature between 280 ° C and 320 ° C.
Als besonders bevorzugt hat sich eine Mikrowellenheizeinrichtung als Heizeinrichtung herausgestellt. Diese hat einen sehr hohen Wirkungsgrad und an den Austauschflächen bzw. den aussendenden Oberflächen der Mikrowellenheizung erfolgt nicht, wie bei konventionellen Heizoberflächen, eine thermisch bedingte Anhaftung aufgrund lokaler Überhitzung. Mindestens eine solche Mikrowellenheizeinrichtung ist idealerweise im flüssigkeitsgefüllten Raum des Reaktorinnenraumes angeordnet. Die Leistung des Mikrowellengenerators sollte im Bereich von über 70kW liegen, idealerweise im Bereich von 80kW bis 250kW. Bedarfsweise kann die Leistung auch darüber liegen oder mehr als ein Mikrowellengenerator vorgesehen werden. A microwave heating device has proven to be particularly preferred as the heating device. This has a very high degree of efficiency and, as with conventional heating surfaces, there is no thermally induced adhesion due to local overheating on the exchange surfaces or the emitting surfaces of the microwave heater. At least one such microwave heating device is ideally arranged in the liquid-filled space of the interior of the reactor. The power of the microwave generator should be in the range of over 70kW, ideally in the range of 80kW to 250kW. If necessary, the power can also be higher or more than one microwave generator can be provided.
Die Mikrowellenheizung umfasst dabei als Hauptkomponenten in bekannter Weise ein Magnetron und einen Hohlleiter. Dieser Hohlleiter umfasst in der Regel unter anderem mindestens eine zum Produktraum angrenzende und abtrennende Glas- oder Quarzglasscheibe, einen Tuner zur Minimierung der reflektierten Mikrowellen, einen Zirkulator und eine Wasserlast sowie geeignete Detektoren und Richtkoppler. Bei einer verbesserten Ausführungsform grenzt an den Produktraum nicht nur eine Glas- oder Quarzglasscheibe, sondern eine Sicherheitsschleuse mit beidseitigem Abschluss durch eine Glas- oder Quarzglasscheibe, wobei deren Innenraum mit einem Inertgas gefüllt werden oder durch den ein Inertgas strömen kann. Dabei ist unter beidseitig die Richtung der Haupterstreckung des Hohlleiters zu verstehen, in welchem die Mikrowellen geführt werden. Der Vorteil besteht darin, dass der Innenraum evakuierbar ist und im Falle von Beschädigung der an den Produktraum angrenzenden Scheibe, kein Sauerstoff in den Reaktor gelangt und weiterhin die sonstigen Komponenten der Mikrowellenheizung geschützt bleiben.The microwave heater comprises a magnetron and a waveguide as main components in a known manner. This waveguide usually includes at least one glass or quartz glass pane adjoining and separating the product space, a tuner to minimize the reflected microwaves, a circulator and a water load, as well as suitable detectors and directional couplers. In an improved embodiment, the product space is not only adjoined by a glass or quartz glass pane, but a safety lock with a double-sided closure by a glass or quartz glass pane, the interior of which can be filled with an inert gas or through which an inert gas can flow. In this context, both sides are to be understood as the direction of the main extension of the waveguide in which the microwaves are guided. The advantage is that the interior can be evacuated and, in the event of damage to the pane adjoining the product space, no oxygen can get into the reactor and the other components of the microwave heating remain protected.
Eine Alternative Bauform besteht darin, dass nicht der Reaktorinhalt unmittelbar durch vorstehend genannte Scheibe in der Reaktorwand oder einem Befestigungsstutzen mittels Mikrowellenheizung erwärmt wird, sondern die mindestens eine Mikrowellenheizung durch ein Glas- oder Quarzglasrohr auf einen Seitenstrom der Mischphase einwirkt. Dieser Seitenstrom in einer Umlaufleitung wird vorteilhafterweise von einem geeigneten Fördermittel angetrieben, wie beispielsweise einer Doppelschneckenpumpe.An alternative design is that the reactor contents are not heated directly by the aforementioned disk in the reactor wall or a fastening nozzle by means of microwave heating, but rather the at least one microwave heating acts on a side stream of the mixed phase through a glass or quartz glass tube. This side stream in a circulation line is advantageously driven by a suitable conveying means, such as a twin screw pump.
Zur Dichtung der Sicherheitsscheiben der Sicherheitsschleuse im Hohlkanal werden vorteilhafterweise Papierdichtungen oder Dichtungen aus einem Kupfermaterial (Weichkupfer) vorgesehen, so dass eine gasdichte Trennung hergestellt ist. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass diese gasdichte Strecke vom zentralen Reaktor als sehr vorteilhafte Abkühlungsstrecke fungiert.To seal the safety panes of the safety lock in the hollow channel, paper seals or seals made of a copper material (soft copper) are advantageously provided so that a gas-tight separation is produced. It has surprisingly been found that this gas-tight section from the central reactor functions as a very advantageous cooling section.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Lage der Mikrowellenheizung im Deckel und/oder Kopfraum des Reaktors, was den Vorteil hat, dass die thermischen und mechanischen Einflüsse verringert werden. Weiterhin ist so eine gute Zugänglichkeit im Wartungsfalle gegeben.In an alternative embodiment, the position of the microwave heater is in the cover and / or head space of the reactor, which has the advantage that the thermal and mechanical influences are reduced. Furthermore, there is good accessibility in the event of maintenance.
Weiterhin besteht eine verbesserte Variante darin, dass ein Rückführungseinlass am Reaktor vorgesehen ist, der mit der Sedimentaufbereitungsstufe verbunden ist und über welchen Teilströme oder Teilmengen, die über einen Auslass entnommen wurden, in den Reaktor zurückgeführt werden können. Die rückgeführten Teilströme oder Teilmengen sind in der Regel flüssig und angereichert an Feststoffen, wie Kalk, Katalysator, Asche oder Teeranteile.Furthermore, an improved variant consists in that a recirculation inlet is provided on the reactor, which is connected to the sediment processing stage and via which partial flows or partial quantities that were withdrawn via an outlet can be returned to the reactor. The returned partial flows or partial amounts are usually liquid and enriched in solids, such as lime, catalyst, ash or tar fractions.
Der Reaktoreinlass und/oder der Rückführungseinlass sind derart ausgeformt, dass ein Gehäuse einer einleitenden Förderschnecke hieran gehalten und abgedichtet ist. Hierzu können bekannte Flansch- oder Kupplungselemente vorgesehen werden. Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn zwischen dem Reaktoreinlass und dem Auslassende der einleitenden Förderschnecke kein separates Rohrstück mehr vorhanden ist.The reactor inlet and / or the return inlet are shaped in such a way that a housing of an introducing screw conveyor is held on and sealed off. Known flange or coupling elements can be provided for this purpose. It is particularly advantageous if there is no longer a separate pipe section between the reactor inlet and the outlet end of the introducing screw conveyor.
Dabei besteht eine Verbesserung darin, dass das Gehäuse der einleitenden Förderschnecke unmittelbar am Reaktor mit dem Auslassende endet bzw. den Reaktorflansch bildet.An improvement is that the housing of the feed screw ends directly at the reactor with the outlet end or forms the reactor flange.
Prozess- und Hilfsstoffe, wie ein zu ergänzendes Trägeröl, Kalk, Katalysator können in eine der sonstigen Zuführungs- oder Rückführungsströme eingeleitet werden. Vorteilhafterweise ist aber eine separate Zuführungseinheit für Prozess- und Hilfsstoffe vorgesehen, die leitungsmäßig mit dem Reaktor verbunden ist, wobei hierfür ein eigener Zugangsstutzen im Reaktor vorgesehen ist.Process and auxiliary materials, such as a carrier oil to be supplemented, lime, catalyst, can be introduced into one of the other feed or return streams. Advantageously, however, a separate supply unit for process materials and auxiliary materials is provided, which is connected to the reactor in terms of lines, with a separate access port being provided in the reactor for this purpose.
Nicht im Einzelnen beschrieben, weil für den Fachmann fachüblich, sind nötige Leitungsverbindungen, Verbindungsflansche, Tragwerkselemente und dergleichen, sowie die bekannten und üblichen Steuerungs- und Regelungseinheiten.Necessary line connections, connecting flanges, structural elements and the like, as well as the known and customary control and regulation units, are not described in detail because they are customary for the person skilled in the art.
Unter Nutzung dieser Anlage und insbesondere des Reaktors, ist somit ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Dieselöl aus dem vorgenannten Ausgangsstoff möglich, welcher als granulare Feststoffphase in eine flüssige Phase aus dem vorgenannten Trägeröl eingebracht und katalytisch umgeformt wird.Using this system and in particular the reactor, a process for the continuous production of diesel oil from the aforementioned starting material is thus possible, which is introduced as a granular solid phase into a liquid phase from the aforementioned carrier oil and is catalytically converted.
Hierbei ist die Temperatur in der Mischphase zwischen 200 und 400 °C, und liegt idalerweise zwischen 280 °C und 320°C. Die Mischphase umfasst weiterhin einen Anteil an Kalk von 1,5 Gew.% bis 10 Gew.% (2-5), wobei Kalk hier als Sammelbegriff für Calcium- oder calciumcarbonathaltige Stoffe oder Stoffmischungen zu verstehen ist. Weiterhin umfasst die Mischphase einen Katalysator in einem Anteil von 1 Gew.% bis 15 Gew. % (2-10) .The temperature in the mixing phase is between 200 and 400 ° C, and is ideally between 280 ° C and 320 ° C. The mixed phase also includes a proportion of lime of 1.5% by weight to 10% by weight (2-5), with lime here as a collective term is to be understood as referring to substances or mixtures of substances containing calcium or calcium carbonate. The mixed phase also comprises a catalyst in a proportion of 1% by weight to 15% by weight (2-10).
Die gas- oder dampfförmige Phase wird kontinuierlich abgeführt, idealerweise mittels mind. einer Vakuumpumpe kontinuierlich aus dem Kopfraum des Reaktors abgezogen. Stromabwärts des Reaktors wird in mind. einem Kondensator das Dieselöl von der leichterflüchtigen gas- oder dampfförmigen Phase abgetrennt.The gas or vapor phase is continuously removed, ideally continuously withdrawn from the headspace of the reactor by means of at least one vacuum pump. Downstream of the reactor, the diesel oil is separated from the more volatile gas or vapor phase in at least one condenser.
Dabei wird parallel in der Mischphase der enthaltende garanulare Ausgangsstoff mittels der mindestens einen Schneide oder dem Schneidabschnitt mechanisch zerschnitten und/oder zerkleinert. Zur optimalen Durchmischung im Reaktorinnenraum und zur Vermeidung von jeglicher Sedimentation, beträgt die Umfangsgeschwindigkeit des Rühraggregates zwischen 8 bis 20 m/s, wobei es sich heraus gestellt hat, dass diese idealerweise zwischen 13 bis 17 m/s liegen sollte.In this case, in parallel in the mixing phase, the garannular starting material contained is mechanically cut and / or comminuted by means of the at least one cutting edge or the cutting section. For optimal mixing in the interior of the reactor and to avoid any sedimentation, the peripheral speed of the stirring unit is between 8 and 20 m / s, whereby it has been found that this should ideally be between 13 and 17 m / s.
Der Katalysator ist vorteilhafterweise ein Bentonith oder Zeolith, insb. ein Aluminium Silicat, der einen pulverförmigem Zustand aufweist. Das Drucknivau im Kopfraum des Reaktors ist kleiner oder gleich 1 bar und liegt idealerweise im Bereich von 25 bis 60 mbar.The catalyst is advantageously a bentonite or zeolite, in particular an aluminum silicate, which is in a powdery state. The pressure level in the head space of the reactor is less than or equal to 1 bar and is ideally in the range from 25 to 60 mbar.
Nachstehend wird die Erfindung beispielhaft näher erläutert, dabei zeigt
-
1 als Blockdiagramm einen Verfahrensablauf und die wichtigsten Verfahrensschritte, -
2 schematisch den Aufbau der Sedimentaufbereitungsstufe, -
3 eine Schnittdarstellung durch den Sedimentationskessel auf Höhe des Einlassstutzens, -
4 eine zweite Variante der Sedimentationsstufe, -
5 eine dritte Variante der Sedimentationsstufe und -
6 den Aufbau der Mikrowellenheizeinrichtung des zentralen Reaktors.
-
1 a block diagram of a process sequence and the most important process steps, -
2 schematically the structure of the sediment processing stage, -
3 a sectional view through the sedimentation tank at the level of the inlet nozzle, -
4th a second variant of the sedimentation stage, -
5 a third variant of the sedimentation stage and -
6th the construction of the microwave heating device of the central reactor.
In der
Weiterhin ist eine Produktaufbereitungsstufe
Bodennah mit Verbindung zum Produktraum
In
Wie weiterhin in
Der Sedimentationskessel
Wie in der
In der
Wie in den
Wie in den
In einer alternativen, nicht dargestellten Anordnung der Anlage
Die in der
Auch der Tank
Zur Verbesserung der Homogenisierung der Feststoffpartikel im Reaktor
Der Reaktor nach dem Ausführungsbeispiel der Anlage
Die Ausführung der Anlage
Das Fördermittel
Weiterhin zeigt die
In der
Übliche Flansch- und Verbindungselemente sind vorgesehen, aber nicht weiter ausgeführt. In den Innenraum
Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform grenzt an den Produktraum
Bei einer nicht dargestellten Bauform zur
Wie bereits erwähnt, ist es von Vorteil, wenn ein oder mehrere Ultraschallemitter vorgesehen werden.As already mentioned, it is advantageous if one or more ultrasonic emitters are provided.
Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn beispielsweise als Dichtungsmaterial für die erste Sicherheitsscheibe
Die teilweise nicht dargestellten Aggregate können wie vorstehend ausgeführt einzeln oder gemeinschaftlich vorgesehen werden, insb. die Mikrowellenheizung
Die vorstehenden Ausführungsbeispiele sind stark vereinfacht, wobei übliche Elemente zur Prozessführung, Wartung, Überwachung und Steuerung vom Fachmann bedarfsweise vorzusehen sind. Weiterhin sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle Elemente in allen Figuren gezeigt, wobei eine Kombinierbarkeit grundsätzlich gegeben ist und ausdrücklich vorgeschlagen wird.The above exemplary embodiments are greatly simplified, with the usual elements for process management, maintenance, monitoring and control being to be provided by the person skilled in the art as required. Furthermore, for the sake of clarity, not all elements are shown in all the figures, although combinability is fundamentally given and is expressly suggested.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Anlageinvestment
- 44th
- AbscheidekolonneSeparation column
- 77th
- AusgangsstoffRaw material
- 88th
- Hilfs- und ProzessmedienAuxiliary and process media
- 8.18.1
- Tanktank
- 8.28.2
- FördermittelFunding
- 99
- Dieselöl/-leitungDiesel oil / pipe
- 1010
- ReaktoreinheitReactor unit
- 1111
- Reaktorreactor
- 11.111.1
- KopfraumHeadroom
- 11.211.2
- ProduktraumProduct room
- 1212
- ReaktoreinlassReactor inlet
- 12.112.1
- EinlassleitungInlet pipe
- 1313
- KopfauslassHead outlet
- 1414th
- BodenauslassFloor outlet
- 14.114.1
- AuslassleitungOutlet pipe
- 1515th
- RühraggregatAgitator
- 1616
- RührkörperAgitator
- 16.116.1
- Rührkörper ersterAgitator body first
- 16.216.2
- Rührkörper zweiterStirring body second
- 1717th
- Antriebswelledrive shaft
- 1818th
- SchneidwerkCutting unit
- 18.118.1
- Schneide oder SchneidabschnittCutting edge or cutting section
- 1919th
- Antriebdrive
- 2222nd
- HeizeinrichtungHeating device
- 22.122.1
- MikrowellenheizungMicrowave heating
- 22.222.2
- Mikrowellemicrowave
- 2323
- RückführungseinlassReturn inlet
- 23.123.1
- RückführungsleitungReturn line
- 2424
- SpeichertankStorage tank
- 2525th
- Kaminstack
- 2626th
- Gehäusecasing
- 2727
- ProduktleitungProduct management
- 3232
- Steuer- und VersorgungseinheitControl and supply unit
- 3333
- UltraschallemitterUltrasonic emitter
- 3434
- Daten- und/oder EnergieleitungData and / or power line
- 3535
- UltraschallwellenUltrasonic waves
- 3636
- SicherheitsschleuseSecurity gate
- 36.136.1
- Innenrauminner space
- 36.236.2
- SicherheitsglasSafety glass
- 36.336.3
- Einlassinlet
- 36.436.4
- SicherheitsglasSafety glass
- 3737
- MagnetronMagnetron
- 3838
- HohlleiterWaveguide
- 3939
- Glas- oder QuarzglasrohrGlass or quartz glass tube
- 6060
- SedimentationskesselSedimentation kettle
- 60.160.1
- EinlassstutzenInlet port
- 60.260.2
- AuslassöffnungOutlet opening
- 60.360.3
- Kesselabschnitt, konischCup section, conical
- 6161
- FördermittelFunding
- 6262
- RückführschneckeReturn screw
- 62.162.1
- EinlassseiteInlet side
- 62.262.2
- AuslassseiteOutlet side
- 62.362.3
- Antriebdrive
- 62.462.4
- Antriebswelledrive shaft
- 6363
- SchlammförderschneckeSludge screw conveyor
- 6464
- KratzrührerScraper
- 64.164.1
- Paddelpaddle
- 64.264.2
- Antriebswelledrive shaft
- 6565
- ReststoffsammelbehälterResidual waste collection container
- 6767
- AbsperrorganShut-off device
- 7070
- SedimentationskesselSedimentation kettle
- 70.170.1
- HeizeinrichtungHeating device
- 70.270.2
- RührwerkAgitator
- 7171
- Leitungmanagement
- 71.171.1
- ZuleitungSupply line
- 71.271.2
- RückleitungReturn line
- 71.371.3
- ZuleitungSupply line
- 7272
- Leitung management
- 100100
- EinleitsystemDelivery system
- 200200
- SedimentaufbereitungsstufeSediment processing stage
- 300300
- ProduktaufbereitungsstufeProduct preparation stage
- 400400
- Kopplungs- und Aufreinigungseinheit Coupling and purification unit
- α, β, γ, δα, β, γ, δ
- Winkel angle
- MAMA
- MittelachseCentral axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- DE 10356245 B4 [0002]DE 10356245 B4 [0002]
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