DE19620378C2

DE19620378C2 - Pyrolyseverfahren

Info

Publication number: DE19620378C2
Application number: DE1996120378
Authority: DE
Inventors: Jens Dr Haupt
Original assignee: L U T LABOR und UMWELTTECHNIK
Current assignee: L U T LABOR und UMWELTTECHNIK
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 1999-02-04
Anticipated expiration: 2016-05-22
Also published as: DE19620378A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Pyrolyseverfahren mit einem Dreizonenreaktor zur Konvertierung von Abfallfetten, mit einem Katalysatorfestbett, in das die umzuwandelnden Abfallfette als Einsatzstoff eingebracht werden.

Die Behandlung von chemischen Rohstoffen und Zwischenprodukten in Pyrolysereaktoren ist ein weit verbreitetes Verfahrensprinzip. Die größte Anwendungsbreite dieser Verfahrensgruppe wurde für die Behandlung von carbochemischen und petrolchemischen Produkten erreicht. Die gewünschte Zielrichtung ist dabei sehr vielfältig. Sie reicht von der Verringerung der mittleren Kettenlänge von Kohlenwasserstoffverbindungen zum besseren Transport durch Rohrleitungen (z. B. Visbreaking von atmosphärischen Rückständen und Vakuumrückständen) über die Entfernung von Heteroatomen (z. B. bei der Dehydrodesulfurierung beim Hydrocracken) bis hin zur Erzeugung von Flüssigprodukten aus wasserstoffarmen Fraktionen durch katalytische Crackverfahren. Die Reaktoren und die zugehörige Prozeßführung werden auf die jeweiligen Einsatzstoffe abgestimmt.

Insbesondere unter dem Eindruck der zunehmenden Nutzung nachwachsender Rohstoffe werden pyrolylische Verfahren zunehmend für die Nutzung von nativen Fetten und Ölen eingesetzt, um diese in normgerechte oder normnahe Kraftstoffe zu verwandeln. Bekannt sind beispielsweise Verfahren, die in der Gegenwart von HZSM-5- und anderen alumosilicatisch basierten Katalysatoren Kraftstoffe für den Einsatz in Verbrennungskraftmaschinen aus Pflanzen-Ölen auf pyrolytischem Wege herstellen.

So beschreibt z. B. die GB 1524 781 die Wandlung natürlicher Pflanzenöle mit Zirconium-, Ttan-, Nickel-, Magnesium-, Vanadium-, Chrom-, Platin-, und Cer-modifizierten alumosilicatischen Katalysatoren.

Einen Lösungsansatz zur Vermeidung von unerwünschten hochmolekularen Aufbauprodukten aus hochreaktiven Pyrolysezwischenprodukten zeigt die DD 297 439 A5 auf, indem anstelle einer Einspeisung von Wasserstoff CH- oder H-spendende Substanzen, vorzugsweise niedere Akohole, eingesetzt werden.

Mit dem Ziel der Erzeugung von Benzinkohlenwasserstoffgemischen mit ausreichender Oktanzahl beschreibt DE 33 35 688 A1 ein Pyrolyseverfahren auf der Basis von von Y-Zeolith- Aluminiumoxid-Siliciumdioxid-Trägerkatalysatoren im Niederdruckbereich.

Vor allem aus der kleintonnagigen Behandlung von mineralischen Altölen sind Verfahrensprinzipien mit dem Ziel der Reinigung und Entfernung von Heteroverbindungen bekannt.

Die DE 36 38 606 A1 favorisiert eine der Reaktivdestillation entlehnte Anordnung mit Seitenstromzugabe und Seitenstromabnahme, wobei ein inerter Wärmeträger ohne explizite katalytische Wirkung eingesetzt wird.

In der werteren Ergänzung wird dazu in der DE 37 03 110 A1 ausgeführt, wie durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit eine Erhöhung der Cracktemperatur vorgenommen werden kann. Ausgehend von diesem Verfahren wird in der DE 41 14 883 A1 die Reaktion in mehrere Stufen zerlegt, wobei nach jeder Stufe eine separate Entfernung der Sumpfphase und der gasförmigen Reaktionsprodukte erfolgt.

Eine ähnliche Vorgehensweise ist in der DE 34 05 858 C2 beschrieben. Das Verfahren stellt jedoch noch stärker die physikalische Stofftrennung durch Strippen und Destillieren in den Vordergrund, obwohl reaktionsunterstützend alumiumbasierte Katalysatoren zum Einsatz kommen.

Ein anderer Ansatz zur Behandlung von verbrauchten Mineralölprodukten wird in der DE 42 25 490 A1 verfolgt, indem die chemische Reaktion nicht durch direkten Wärmeübergang, sondern durch Strahlung erfolgt. Mit zwei hintereinandergeschalteten Reaktoren wird die Ausgangssubstanz in diesel- und heizölähnliche Produkte umgewandelt. Beschrieben ist weiterhin die Anwendung von Wasserstof in einem nachgeschalteten dritten Reaktor. Die katalytische Wandlung von vordestillierten Altöl- und Bioölfraktionen ist in der DE 43 35 399 A1 aufgezeigt. Der wabenförmig in einem Metallblock angeordnete Katalysator auf Perovskit- Basis mit den Oxiden der Elemente Lanthan, Cer und Kobalt unterstützt die katalytische Verdampfung. Voraussetzung für die Reaktion ist die Vorabtrennung leichtsiedender Bestandteile und eine katalytische Nachbehandlung zur Entfernung von ungewünschten Produkten.

Die Herstellung von kohlenwasserstoffbasierten Treibstoffen aus Biomasse wird in der US 51 86 722 beschrieben. Diese Erfindung beruht auf der katalytischen Wirkung von kohlenstoffgeträgerten Pd-Katalysatoren.

Die bekannten technischen Lösungen zur Pyrolyse von Kohlenwasserstoffverbindungen orientieren sich an einem in seinem Eigenschaftsbild weitestgehend konstanten Einsatzstoff. Daraus resultiert der Nachteil, daß mögliche Veränderunge einer Prozeßführung sich nur im Rahmen der jeweiligen technischen Ausführung der verwendeten Anlagen bewegen können. Eine Anpassung an Einsatzstoffe, deren Zusammensetzung in einem werten Stoffspektrum variiieren kann, ist nur beschränkt möglich. So gestatten die bekannten technischen Lösungen nicht die Verarbeitung von Produkten, wie Abfallfette aus Gaststätten, der Fleisch- und Wurstfabrikation, der Fettabscheidung aus Kläranlagen und von rückgenommenen Bio- Hydraulikölen zu einem vereinheitlichten Stoff der als Kraftstoff für Verbrennungskraftmaschinen (heizölähnliches Produkt) eingesetzt werden kann.

Das Stoffspektrum von Abfallfetten reicht daher von nahezu wasserfreien reinen Triglyceriden bis zu wasserhaltigen Fettsäuren.

Derartige Produkte werden gegenwärtig ohne echte Verwertung in Abfallverbrennungsanlagen entsorgt oder dem Tierfutter beigegeben.

Weiterhin ist es von Nachteil, daß die teilweise sehr aufwendigen technischen Lösungen für geringere Bereitstellungsmengen an Einsatzstoffen nicht wirtschaftlich arbeiten.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen in seiner Zusammensetzung in einem wie oben angegebenen weiten Stoffspektrum variierenden Einsatzstoff auch bei geringeren Bereitstellungsmengen wirtschaftlich zu einem vereinheitlichten Reaktionsprodukt zu verarbeiten, das als Kraftstoff für Verbrennungskraftmaschinen geeignet ist, wobei die Gasbildung und die Koksbildung gering zu halten sind.

Die Aufgabe wird durch einen Pyrolysereaktor mit einem Katalysatorbett, in das die umzuwandelnden Abfallfette als Einsatzstoff eingebracht werden, dadurch gelöst, daß der Reaktor in katalytisch unterschiedlich wirksame Reaktionszonen mit getrennt voneinander steuerbaren Heizungen unterteilt ist, von denen mindestens eine Reaktionszone Zuführungs- und Ableitungselemente enthält, die für den gesteuerten Transport des Einsatzstoffes in voneinander verschiedene Bereiche des Festbettes geführt sind.

Vorteilhafterweise sind die Zuführungs- und Ableitungselemente über den Querschnitt des Reaktors verteilte Rohre von unterschiedlicher Länge, deren Rohröffnungen durch siebartige Verschlüsse abgedeckt sind und die von einem in der Reaktorwand befestigten Träger gehalten werden.

Die Verschlüsse besitzen eine Maschenweite von weniger als 50% der geringsten Ausdehnung der Elemente des Festbettes.

Mit den Zuführungs- und Ableitungselementen vergrößert sich die potentielle Einleitfläche bzw. das Verteilvolumen auch unter ungünstigen hydrodynamischen Bedingungen.

Eine erste der Reaktionszonen enthält als Katalysator modifizierte Aluminiumoxide oder Zeolithe, die bei einer Arbeitstemperatur von 320°C bis 400°C, vorzugsweise 340°C bis 380°C der Decarboxylierung entstehender Fettsäuren und/oder Entfernung von Heteroverbindungen dienen.

Eine zweite der Reaktionszonen enthält als sauren Katalysator röntgenamorphe Alumo- Silicate oder Zeolithe, die bei einer Arbeitstemperatur von 340°C bis 450°C, vorzugsweise 380°C bis 420°C der Dehydratisierung und Isomerisierung entstehender Produkte dienen. Schließlich enthält eine dritte der Reaktionszonen einen Katalysator auf der Basis von modifizierten Aluminiumoxiden oder Zeolithen, die bei einer Arbeitstemperatur von 380°C bis 550°C dem Wasserstofftransfer sowie der Isomerisierung und Reformierung dienen. Der Arbeitsdruck im Reaktor liegt im Bereich von 0,15 MPa bis 12 MPa.

Die zur Durchführung einer komplexen Reaktion notwendigen Einzelreaktionen sind zur weitestgehend getrennten Optimierung auf unmittelbar nacheinanderfolgende Reaktionszonen verteilt. Die partielle Aktivierung bzw. Deaktivierung der in den Reaktionszonen eingesetzten, aufeinander abgestimmten Katalysatoren erfolgt durch die getrennt voneinander gesteuerten Reaktionstemperaturen. Dadurch können die Einzelreaktionen an das stark variierende Ausgangsprodukt so angepaßt werden, daß ein vereinheitlichtes Zielprodukt entsteht.

Die Zuführungs- und Ableitungselemente schränken die unerwünschte Inhibierung von größeren Teilen der Reaktionszone durch gebildete Koksablagerungen wesentlich ein.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen in Reaktionszonen unterteilten Pyrolysereaktor

Fig. 2 einen Teil einer Reaktionszone mit Zuführungs- und Ableitungselementen

Fig. 3 einen Schnitt A-A durch die Reaktionszone

Gemäß Fig. 1 besteht der als Rohrreaktor ausgebildete Pyrolysereaktor aus drei sich aneinander anschließenden, getrennt voneinander beheizbaren Reaktionszonen 1, 2 und 3, in denen Katalysatoren in Form eines Festbettes eingebracht sind. Die Heizung erfolgt durch Heizeinrichtungen 4, 5, 6, die sowohl auf der Basis einer Kombinationsverbrennung von erzeugtem Spaltgas, beigegebenem Flüssiggas oder heizölähnlichen Produkten als auch zusätzlich elektrisch arbeiten können. Auch eine ausschließliche elektrische Heizung ist möglich.

Festbettreaktoren mit einer relativ hohen Katalysatorbelastung bzw. -aktivität neigen häufig zu koksbedingten Total- oder Teilausfällen von aktiven Zonen, die dann aus Strömungsgründen vom Einsatzstoff nicht mehr erreicht werden. Deshalb enthält mindestens eine der Reaktionszonen 1, 2, 3 gemäß Fig. 2 als Rohre 7, 8 unterschiedlicher Länge ausgebildete Zuführungs- und Ableitungselemente, die für den gesteuerten Transport des Einsatzstoffes in voneinander verschiedene Bereiche des Festbettes 9 geführt sind. Die als Verteilanordnung bei der Stoffein- und -ausleitung dienenden Rohre 7, 8 werden von einem in der Reaktorwand 10 befestigten Träger 11 gehalten. Siebartige Verschlüsse 12 mit einer Maschenweite von weniger als 50% der geringsten Ausdehnung der Elemente des Festbettes an den Öffnungen der Rohre 7, 8 verhindern ein Eindringen der Katalysatoren.

Die Träger 11 dienen außerdem der Unterteilung des Festbettes 9 in die Reaktionszonen. Ist für eine der Reaktionszonen keine der Zuführungs- und Ableitungselemente erforderlich, übernehmen Lochplatten diese Trennung.

Das gesamte Reaktorvolumen wird mit katalytisch aktivem Material, vorzugsweise in sphärischer Form oder als Hohlstrang beschickt. Zusätzlich kann jedoch im Bereich der Zuführungs- und Ableitungselemente statt mit katalytisch aktivem Material mit deaktiviertem hochgebranntem Aluminiumoxid oder mit Verdünnungen aus Katalysator und deaktiviertem Aluminiumoxid gearbeitet werden.

Der zu behandelnde Einsatzstoff wird nach einer Vorheizung bzw. nach Durchlaufen eines nichtdargestellten vorgeschalteten Reaktors üblicherweise auf den Kopf des Reaktors aufgegeben und gelangt in die Reaktionszone 1, die mit der Heizeinrichtung 1 indirekt auf die Reaktionstemperatur bei einem Arbeitsdruck im Bereich von 0,15 MPa bis 12 MPa gebracht wird.

Die Reaktionszone 1 ist für die Durchführung der hydrolytische Esterpaltung in Kombination mit der Decarboxylierung der entstehenden Fettsäuren und/oder der Entfernung von Heteroverbindungen vorgesehen. Das Festbett in dieser Zone besteht aus dafür geeigneten Katalysatoren, wie z. B. modifizierten Aluminiumoxiden oder Zeolithen. Die Arbeitstemperatur beträgt 320°C bis 400°C, vorzugsweise 340°C bis 380°C.

In der Reaktionszone 2 wird mit einem sauren Katalysator die Dehydratisierung und Isomerisierung der entstehenden Produkte ermöglicht. Außerdem setzt sich die Decarboxylierung fort. Als Katalysator werden röntgenamorphe Alumo-Silicate oder Zeolithe eingesetzt. Die Arbeitstemperatur beträgt 340°C bis 450°C, vorzugsweise von 380°C bis 420°C.

Die Reaktionszone 3 enthält einen den Wasserstofftransfer und die Isomerisierung unterstützenden Katalysator auf der Basis von modifizierten Aluminiumoxiden oder Zeolithen. Die Arbeitstemperatur beträgt 380°C bis 550°C, vorzugsweise von 400°C bis 520°C.

Die Arbeitstemperatur der einzelnen Reaktionszonen 1, 2, 3 wird in Abhängigkeit vom gewünschten Zielprodukt durch Bestimmung von Ersatzparametern prozeßgesteuert so geführt, daß auch bei wechselnden Einsatzstoffen eine optimale Produktqualität erreicht wird.

Nach der Abscheidung von Spaltgasen und Wasser aus dem Reaktionsgemisch liegt ein heizöl- oder benzinähnliches Kohlenwasserstoffprodukt vor.

Die Regenerierung der Katalysatoren erfolgt durch eine hinlänglich bekannte kombinierte Sauerstoff-Chlor-Behandlung. Die Reduktion erfolgt beim Wiederanfahren mit kurzkettigen Kohlenwasserstoffen.

Die Erfindung soll ferner anhand folgender Beispiele näher erläutert werden.

1. Ausführungsbeispiel

Bei einem Durchmesser des Rohres von 135 mm ist die Reaktionszone 1 für die Durchführung der hydrolytischen Esterpaltung in Kombination mit der Decarboxylierung der entstehenden Fettsäuren mit einem basisch dotierten Festbettkatalysator (Böhmit gefällt, im Eintropfverfahren zu Sphären geformt und mit 1,5% NaCO₃ imprägniert, anschließend bei 600°C 2 h calciniert) bestückt.

In der Reaktionszone 2 wird als saurer Katalysator, der die Dehydratisierung und Isomerisierung der entstehenden Produkte ermöglicht, ein röntgenamorphes Alumo-Silicat eingesetzt, das durch gemeinsame Fällung von Kieselsäure und Aluminium-Aquoxid hergestellt wurde. Das Produkt enthält weniger als 0,01% Na.

Die Reaktionszone 3 enthält für die komplexe Dehydrierungs- bzw. Wasserstofftransferreaktionen in Verbindung mit der Isomerisierung der Produkte einen Ni dotierten Katalysator auf der Basis ausgetauschter Y-Zeolithe.

Der Reaktor wird mit einem auf 280°C aufgeheizten Flüssigprodukt (triglyceridisches Frittierfett mit 0,5% H₂O, Chlorgehalt < 0,03%, freie Fettsäuren < 2,6%) beaufschlagt. Bei einem Durchsatz von 150 kg/h und einer Temperatur von 380°C durchläuft das Produkt die 2,5 m lange Reaktionszone 1 und gelangt anschließend in die 4 m lange Reaktionszone 2. Die Reaktionstemperatur beträgt in diesem Bereich 420°C. In der unmittelbar nachfolgend angeordneten Reaktionszone 3 erfolgt auf einer Länge von 4 m die Umwandlung zu den gewünschten Endprodukten bei einer Temperatur von 480°C. Die gesamte Reaktion wird bei 0,15 MPa Totaldruck ausgeführt.

Nach der Abscheidung der Spaltgase und des Wassers aus dem Reaktionsgemisch wurde folgende Produktzusammensetzung ermittelt:

Masse-Ausbeute:	86%
C₆- bis C₈-Aromaten	5,7%
C₅- bis C₁₀-Aliphaten mit max.	4,8%
1 Verzweigung@	C₁₂- bis C₂₀-Aliphaten, unverzweigt	79,2%

Dadurch können die Einzelreaktionen an das stark variierende Ausgangsprodukt so angepaßt werden, daß ein vereinheitlichtes Zielprodukt entsteht.

Die Anpassung der Einzelreaktionen an ein in seiner Zusammensetzung verändertes Ausgangsprodukt veranschaulicht die Verarbeitung von hochgradig hydrolysierten Produkten aus Fettabscheidern (Anteil an Triglyceriden 3,5%, Anteil freie Fettsäuren 78,1 %, 15,1% H₂O, Chlorgehalt < 0,03%). Mit dem gleichen Reaktor konnte durch folgende Temperatureinstellungen ein Reaktionsprodukt erhalten werden, das dem beim Einsatz von Frittierfetten sehr ähnlich ist.

Zone
Temperatur
1	330°C
2	435°C
3	460°C

Masse-Ausbeute:	82%
C₆- bis C₈-Aromaten	3,8%
C₅- bis C₁₀- Aliphaten mit max.	6,3%
1 Verzweigung@	C₁₂- bis C₂₀-Aliphaten, unverzweigt	77,4%

In beiden Fällen wurde eine geringe Spaltgasproduktion von weniger als 3% bezogen auf die Ausgangssubstanz erreicht. Die Koksbildung war so gering, daß eine Entfernung des Kokses während der Katalysator-Laufzeit nicht erforderlich war.

2. Ausführungsbeispiel

Im nachstehend beschriebenen Beispiel sind die Reaktionsbedingungen besonders auf stickstoff- und schwefelreichere Einsatzstoffe abgestimmt.

Jede der Reaktionszonen 1, 2 und 3 wird bei diesem Beispiel ausschließlich elektrisch beheizt. Der als zylindrischer Vollraumreaktor ausgebildete Reaktor ist mit Zuführungs- und Ableitungselementen versehen, weist jedoch zwischen den Reaktionszonen lediglich eine Separation über Lochplatten auf. Der Reaktordurchmesser beträgt 350 mm.

Die Reaktionszone 1 ist mit einem geschwefelten Ni-Mo-HZSM-Katalysator (2,5% Ni, 3,1% Mo) bestückt, der die Entfernung von Heteroverbindungen bevorzugt ermöglicht. So werden in der Reaktionszone 1 Schwefel als H₂S und Stickstoff als NH₃ ausgetragen. Außerdem findet eine teilweise Decarboxylierung statt.

In der Reaktionszone 2 wird als saurer Katalysator ein hochkristalliner teilausgetauschter HZSM-Katalysator mit einem Seltenerdenanteil von 4,3% eingesetzt, der die Dehydratisierung, Decarboxylierung und Isomerisierung der Produkte ermöglicht.

Die Reaktionszone 3 enthält einen Nidotierten Katalysator auf der Basis eines teilausgetauschten HZSM-Zeolithes für komplexe Dehydrierungs- bzw. Wasserstofftransferreaktionen in Verbindung mit der Isomerisierung der Produkte. Die Anzahl der Doppel- und Mehrfachbindungen wird im Hinblick auf eine Verbesserung der Lagerstabilität der Reaktionsprodukte minimiert.

Der Reaktor wird mit einem auf 250°C aufgeheizten Flüssigprodukt (triglyceridisches Abfallfett mit 5,5% H₂O, Chlorgehalt < 0,03%, Schwefelgehalt 0,85%, Stickstoffgehalt 1,05%, freie Fettsäuren 8,3%) beaufschlagt. Bei einem Durchsatz von 150 kg/h durchläuft das Produkt die 500 mm lange Reaktionszone 1. Die Temperatur beträgt 340°C. Nach dem Verlassen der esterspaltenden und decarboxylierenden Reaktionszone tritt das Reaktionsgemisch in die 750 mm lange Reaktionszone 2 ein. Die Reaktionstemperatur beträgt in diesem Bereich 380°C und in der 500 mm langen Reaktionszone 3410°C.

Der Arbeitsdruck im Reaktor beträgt 0,15 MPa.

Masse-Ausbeute:	81%
C₆- bis C₈- Aromaten	7,7%
verzweigte C₅- bis C₁₀-Aliphaten	10,2%
C₁₂- bis C₂₀-Aliphaten, unverzweigt	71,3%

Die Anpassung der Einzelreaktionen an ein in seiner Zusammensetzung verändertes Ausgangsprodukt veranschaulicht die Verarbeitung von hochgradig hydrolysierten stickstoff- und schwefelhaltigen Produkten aus Fettabscheidern (Anteil an Triglyceriden 2,5 %, Anteil freie Fettsäuren 78,1%, 15,1% H₂O, Chlorgehalt < 0,03%, Stickstoff 0,92%, Schwefel 0,43%). Für den gleichen Reaktor konnte die nachfolgende Einstellung als optimal gefunden werden:

Zone
Temperatur
1	350°C
2	375°C
3	405°C

Das Reaktionsprodukt wurde mit großer Ähnlichkeit zum Einsatz des vorhergehenden Einsatzstoffes erhalten:

Masse-Ausbeute:	78%
C₆- bis C₈-Aromaten	9,7%
verzweigte C₅- bis C₈-Aliphaten	10,3%
C₁₂- bis C₂₀-Aliphaten, unverzweigt	65,9%

In beiden Fällen wurde eine geringe Spaltgasproduktion von ca. 4,5%, bezogen auf die Ausgangssubstanz erreicht. Es bildet sich besonders im Falle des zweiten Einsatzstoffes ein Koks vom olefinischen Typ, der durch einen Regenerierschritt einfach entfernbar ist. Nach Durchführung der Regenerierung wird eine ca. 98%ige Aktivität des Katalysator- Gesamtsystems, bezogen auf die Ausgangsaktivität erreicht. Auch nach 10 Regenerierungsschritten bleibt eine über 90%ige Aktivität, bezogen auf die Ausgangsaktivität erhalten. Auswirkungen auf die Selektivität der Reaktion wurden nicht beobachtet.

3. Ausführungsbeispiel

Das nachstehende Beispiel wurde besonders im Hinblick auf die Erzeugung eines hohen benzinähnlichen Anteils im Reaktionsprodukt ausgelegt.

Die Reaktionszonen 1, 2, 3 werden im vorliegenden Falle mit einem Mischbrennersystem, bestehend aus Gasbrennern zur Verbrennung der Spaltgase und Ölbrennern zur Verbrennung von heizölartigen Stoffen, beheizt. Sowohl beim Eintritt in den Reaktor als auch zwischen den einzelnen Reaktionszonen 1, 2, 3 werden Zuführungs- und Ableitungselemente gemäß Fig. 2 verwendet.

Die Reaktionszonen 1 und 2 sind analog zu denen im vorhergehenden Ausführungsbeispiel ausgelegt.

Die Reaktionszone 3 enthält einen Multimetall-Reforming-Katalysator auf -Al₂O₃-Basis mit 2% Chromanteil, 0,35% Pt und 0,15% Re zur kombinierten Isomerisierung und Reformierung.

Der Reaktor wird mit einem auf 280°C aufgeheizten Flüssigprodukt (triglyceridisches Abfallfett mit 2,5% H₂O, Chlorgehalt < 0,03%, freie Fettsäuren < 2,6%, Stickstoff 0,67 %, Schwefel 0,43%) beaufschlagt. Bei einem Durchsatz von 150 kg/h durchläuft das Produkt die 500 mm lange Reaktionszone 1. Die Temperatur beträgt 385°C. In der 750 mm langen Reaktionszone 2 beträgt die Temperatur 450°C. In der unmittelbar nachfolgend angeordneten Reaktionszone 3 erfolgt auf einer Länge von 750 mm die Umwandlung zu den gewünschten Endprodukten bei einer Temperatur von 505°C.

Die Reaktionen werden bei einem Druck von 10 MPa ausgeführt.

Masse-Ausbeute:	79%
C₆- bis C₈-Aromaten	5,7%
verzeigte und cyclisierte C₅- bis	42,8%
C₂₀-Aliphaten@	C₁₂- bis C₂₀-Aliphaten, unverzweigt	26,2%

Die Spaltgasproduktion beträgt unter diesen Bedingungen 8,5%, bezogen auf die Ausgangssubstanz. In der Reaktionszone 2 bildet sich vorzugsweise olefinischer Koks, während in der Reaktionszone 3 teilweise auch aromatische Koksbestandteile ermittelt werden. Aus diesem Grunde muß zyklisch eine Katalysatorregenerierung durch Oxidation und Aktivkomponenten-Neuverteilung (Chlor-Sauerstoffbehandlung nach Stand der Technik) vorgenommen werden. Nach der Regenerierung wird die Ausgangsaktivität im allgemeinen wieder erreicht. Erst nach der Zerstörung der Struktur des Aluminiumoxidträgers (Reaktionszone 3) durch mehr als 30maliges Regenerieren ist ein irreversibler Aktivitätsverlust vorhanden, der zu Katalysatoraustausch zwingt.

Claims

1. Pyrolyseverfahren mit einem Dreizonenreaktor zur Konvertierung von Abfallfetten, mit einem Katalysatorfestbett, in das die umzuwandelnden Abfallfette als Einsatzstoff eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Reaktionszone 1 als Katalysator modifizierte Aluminiumoxide oder Zeolithe enthält und bei Temperaturen von 320°C bis 400°C, vorzugsweise jedoch zwischen 340°C und 380°C zur Decarboxylierung und/oder Entfernung von Heteroverbindungen betrieben wird,
b) die Reaktionszone 2 als Katalysator röntgenomorphe Alumo-Silicate oder Zeolithe enthält und bei Temperaturen von 340°C bis 450°C, vorzugsweise jedoch zwischen 380°C und 420°C zur Dehydratisierung und Isomerisierung entstehender Produkte betrieben wird,
c) die Reaktionszone 3 ein übergangsmetallmodifiziertes Aluminiumoxid bzw. einen übergangsmetallmodifizierten Zeolithen als Katalysator enthält und bei Temperaturen von 380°C bis 550°C dem Wasserstofftransfer sowie der Isomerisierung und Reformierung dient,
d) der Arbeitsdruck des Reaktors im Bereich von 0,15 MPa bis 12 MPa liegt.

2. Reaktor zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Reaktor in katalytisch unterschiedlich wirksame Reaktionszonen (1, 2, 3) mit getrennt voneinander steuerbaren Heizungen (4, 5, 6) unterteilt ist, von denen mindestens eine Reaktionszone Zuführungs- und Ableitungselemente enthält, die für den gesteuerten Transport des Einsatzstoffes in voneinander verschiedene Bereiche des Festbettes geführt sind,
b) die Zuführungs- und Ableitungselemente über den Querschnitt des Reaktors verteilte Rohre (7, 8) von unterschiedlicher Länge sind, deren Rohröffnungen durch siebartige Verschlüsse (12) abgedeckt sind und die von einem in der Reaktorwand (10) befestigten Träger gehalten werden,
c) die Maschenwerte der Verschlüsse (12) weniger als 50% der geringsten Ausdehnung der Elemente des Festbettes beträgt.