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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von Ölen, wie Altöl oder Rohöl, mit welchem das Öl in Fraktionen aufgeteilt wird und Verunreinigungen abgetrennt werden, und bei welchem das Öl einem Einrohr-Reaktor zugeführt wird, in dem es in einem kontinuierlichen Prozess verdampft, und das erzeugte gasförmige Öl nach Verlassen des Einrohr-Reaktors unmittelbar einem Zyklonabscheider zugeführt wird, in dem die höher siedenden Stoffe und die Feststoffe von dem verdampften Öl abgetrennt werden. Das Verfahren eignet sich sowohl für die Behandlung von Rohölen und Altölen. Es wird daher überwiegend nur von Ölen gesprochen, womit aber beide Ölarten zu verstehen sind.
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Im Zuge des immer knapper werdenden Erdölvorkommens ist es erforderlich, Altöl wiederaufzubereiten, um daraus 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 z.B. der Schmierfähigkeit des Öls, jedoch nicht erwünscht.
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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 des daraus gewonnenen Öls aufrechterhalten bleiben. Die verschiedenen Fraktionen werden über Seitenstränge aus dem Reaktor geführt.
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Aus der
DE 10 2014 118 486 A1 ist es bekannt, das Altöl einem Einrohr-Reaktor und anschließend wenigstens einem Zyklonabscheider zuzuführen, um verschiedene Fraktionen abzutrennen. Dem Altöl werden dabei vor dem Eintritt in den Einrohr-Reaktor Natriumhydroxid (NaOH) oder Kaliumhydroxid (KOH) zur Bindung von unerwünschten Esterverbindungen zugeführt.
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Grundsätzlich können die aufgearbeiteten Öle in unterschiedliche Klassen gruppiert werden. Hierbei bedeuten Öle der Klasse I ein normal aufgearbeitetes Öl. Die Gruppe II enthält weiterbehandelte Öle, und die Gruppe III enthält Öle, die hinsichtlich ihrer Inhaltsstoffe frisch raffinierten Ölen entsprechen. Mit dem eingangs beschriebenen und aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren können Öle der Klassen I und II hergestellt werden. Insbesondere bei der Verwendung eines Einrohr-Reaktors wird erreicht, dass das behandelte Öl nicht gecrackt wird, so dass es seine ursprüngliche Schmierfähigkeit beibehält. Allerdings enthält das damit aufbereitete Altöl immer noch unerwünschte Inhaltsstoffe, insbesondere Schwefel, so dass es sich nicht für ein Öl der Gruppe III eignet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Behandeln von Ölen so auszubilden, dass das Öl weitestgehend von Verunreinigungen befreit wird.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass dem Öl vor dem oder im Laufe des Einrohr-Reaktors in seiner flüssigen Phase oder in der Übergangsphase zwischen flüssig und gasförmig oder seiner gasförmigen Phase primärer Wasserstoff zugeführt wird, und dass die im Zyklonabscheider abgeschiedene gas- oder dampfförmige Fraktion des Öls kondensiert und anschließend eine Hydrierstufe zugeführt wird, in der unter hohem Druck dem zugeführten Öl sekundärer Wasserstoff zugeführt wird. Unter dem Begriff primärer Wasserstoff soll hier verstanden werden, dass dieser Wasserstoff dem nahezu unbehandelten Altöl zugeführt wird. Unter dem Begriff sekundärer Wasserstoff soll verstanden werden, dass dieser Wasserstoff in der Hydrierstufe zugeführt wird.
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Es hat sich gezeigt, dass nach der Behandlung des Altöls mit primärem Wasserstoff vor oder zu Beginn des Einrohr-Reaktors große Anteile von Fremdstoffen, insbesondere von Schwefel entfernt werden können. Allerdings weist das in dem Zyklonabscheider abgeschiedene Reinöl immer noch einen erhöhten Schwefelgehalt auf, so dass es nicht in die Gruppe III klassifiziert werden kann. Erst durch die sich anschließende Hydrierung des im Zyklonabscheider abgeschiedenen Reinöls wird der Schwefelgehalt weiter reduziert, so dass das so gewonnene Öl in die Gruppe III klassifiziert werden kann.
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Der zugeführte primäre Wasserstoff zu Beginn des Verdampfungsprozesses in die flüssige Phase des Altöls hat den Vorteil, dass der Wasserstoff eine lange Verweilzeit für die Reaktion mit dem Öl hat. Bei der Zuführung in der Übergangsphase zwischen flüssig und gasförmig oder der Zuführung in der gasförmigen Phase des Öls liegt ein reaktiver Zustand vor, und es werden Wärmeverluste vermieden. Es kann zudem vorgesehen werden, dass der primäre Wasserstoff an mehreren Stellen des Einrohr-Reaktors zugeführt wird.
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Die Erfindung nutzt hier die Eigenschaft des Einrohr-Reaktors dahingehend aus, dass im Zuge der steigenden Temperatur des Öls in Strömungsrichtung eine immer größer werdende Menge verdampft. Durch die Rauigkeit der Wandoberfläche des Rohres wird eine turbulente Durchströmung des Rohrs und somit eine gute Durchmischung erreicht, so dass zum einen die Hydrierung des Öls durch den primären Wasserstoff unterstützt wird. Zum anderen werden Schadstoffe und insbesondere Schwefel durch den zugeführten Wasserstoff gebunden und können als Schwefelwasserstoff (H2S) nach der Reaktionsgleichung
H2 + S → H2S (gasförmig) ausgetragen werden. Die Qualität des so behandelten Öls wird deutlich verbessert.
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Durch die zunehmende Verdampfung des Öls in Strömungsrichtung nehmen das Volumen und die Strömungsgeschwindigkeit des Öls in Strömungsrichtung zu. Am Ende des Einrohr-Reaktors kann das Öl eine Strömungsgeschwindigkeit von der 1,0- bis 2,0-fache Schallgeschwindigkeit (etwa 350 m/sec bis 700 m/sec) bei einer Volumenzunahme des verdampften Öls um den Faktor 1.000 erreichen. Weiterhin entsteht ein Unterdruck im Einrohr-Reaktor, der kleiner als 200 mbar sein kann. Dieser Zustand wird auch mit kinetischem Plasma bezeichnet. Die Reaktionen mit dem zugeführten primären Wasserstoff werden dadurch unterstützt.
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Mit dieser hohen Strömungsgeschwindigkeit gelangt das verdampfte und mit dem Wasserstoff behandelte 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 Feststoffe abgetrennt. Zum anderen kühlt sich der Öldampf auch ab, so dass die höher siedenden Bestandteile des Öls kondensieren und ebenfalls abgeschieden werden. Damit ist eine Aufbereitung des Öls ohne großen apparativen Aufwand möglich. Die für den Zyklonabscheider günstige hohe Geschwindigkeit liegt hinter dem Einrohr-Reaktor ohne weitere Maßnahmen bereits vor, so dass der Öldampf unmittelbar in den Zyklonabscheider geleitet werden kann.
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Es ist dabei günstig, wenn der Eingang des Zyklonabscheiders unmittelbar hinter dem Ausgang des Einrohr-Reaktors angeordnet ist. Dadurch werden Strömungsverluste vermieden.
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Das hinter dem Zyklonabscheider gewonnene Reinöl weist schon einen sehr hohen Reinheitsgrad auf. Allerdings ist der Schwefelgehalt immer noch realitiv hoch, so dass es nicht in die Gruppe III klassifiziert werden kann. Es ist daher gemäß der Erfindung weiterhin vorgesehen, dass dieses Öl zusätzlich hydriert wird. Durch diese Hydrierung können die Schadstoffe Schwefel, Stickstoff oder Chlor weiter entfernt werden. Insbesondere können die Grenzwerte für ein Öl der Gruppe III eingehalten werden.
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Die Hydrierstufe arbeitet häufig mit Katalysatoren, die jedoch grundsätzlich empfindlich gegen Katalysatorgifte sind, die in Altölen vorkommen. Hier zeigt sich ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens. Durch die Vorbehandlung des zugeführten Öls werden die Katalysatorgifte zuverlässig aus der abgetrennten Reinölfraktion entfernt. Dies bedeutet, dass hinter dem Zyklonabscheider kaum noch Katalysatorgifte vorhanden sind, die die Katalysatoren der Hydrierstufe beeinträchtigen könnten. Dadurch wird das Verfahren kostengünstig.
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In jedem Fall ist es zweckmäßig, wenn das Öl vor der Zuführung in den Einrohr-Reaktor sedimentiert wird. Hierdurch werden grobe Verunreinigungen und grobe Feststoffe aus dem Öl entfernt. Eine Verschmutzung des Einrohr-Reaktors wird daher vermieden.
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Weiterhin kann das Öl vor der Zuführung in den Einrohr-Reaktor auf 120°C bis 160°C vorgewärmt werden. Hierdurch können leichtflüchtige Bestandteile und insbesondere Wasser vor dem Einrohr-Reaktor aus dem Öl abgetrennt werden. Die Vorwärmung kann beispielsweise durch die Abwärme des Einrohr-Reaktors erfolgen.
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Gemäß der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass die Arbeitstemperatur des hinter dem Einrohr-Reaktor vorhandenen Zyklonabscheiders im Wesentlichen der Ausgangstemperatur des Einrohr-Reaktors entspricht. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Zyklonabscheider in dem gleichen Gehäuse wie der Einrohr-Reaktor angeordnet ist, so dass die dortige Temperatur auch im Zyklonabscheider herrscht. Damit kann ein unerwünschtes oder unkontrolliertes Kondensieren von Fraktionen des Öldampfs vermieden werden, die der Weiterverarbeitung zugeführt werden können. Der Trennschnitt kann daher sehr genau eingestellt werden.
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Am Feststoffausgang des ersten Zyklonabscheiders liegt daher als Produkt ein Gemisch aus höher siedenden Bestandteilen und Feststoffen vor, die vorher nicht abgetrennt werden konnten. Dieses Produkt kann beispielsweise bei der Bitumenherstellung verwendet werden.
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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 höher siedenden Bestandteile mehr auf. Dieses Öl wird anschließend in der Hydrierstufe weiterbearbeitet.
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Es kann vorgesehen werden, dass in Strömungsrichtung des dampfförmigen Öls in Reihe hinter dem Zyklonabscheider wenigstens ein weiterer Zyklonabscheider mit einer geringeren Temperatur als im vorhergehenden Zyklonabscheider geschaltet ist, um das verdampfte Öl in verschiedene Fraktionen aufzuteilen. Es sind somit bestimmte Fraktionen des Öls mit unterschiedlichen Siedetemperaturen und hoher Reinheit herstellbar. Die am Feststoffausgang abgezogene Ölfraktion eines folgenden Zyklonabscheiders weist bereits keine Feststoffe oder niedrig siedende Bestandteile mehr auf, da diese bereits im vorhergehenden beziehungsweise ersten Zyklonabscheider abgetrennt worden sind. Auch sind keine höher siedenden Bestandteile enthalten, da sich diese noch in der Gasphase befinden und über den Reingasausgang zur weiteren Verarbeitung abgezogen werden. Es können somit Öle bestimmter Trennschnitte in hoher Reinheit erzeugt werden.
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Hinter dem Zyklonabscheider kann das verdampfte Öl in bekannter Weise in mehreren Kondensationsstufen weiter aufgeteilt und verflüssigt werden. Damit werden verschiedene Fraktionen des Öls in hoher Qualität und hoher Reinheit gewonnen. Es ist hierbei vorgesehen, dass der in jedem Zyklonabscheider abgetrennte gasförmige Bestandteil des Öls einem separaten Kondensator zugeführt wird und dort kondensiert. Es kann vorgesehen werden, dass ein Teil eines Reingasstroms kondensiert und ein anderer Teil einem weiteren Zyklonabscheider zugeführt.
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Das in der Hydrierstufe zu hydrierende Öl befindet sich in der Regel im flüssigen Zustand. Es braucht daher nicht unbedingt unmittelbar hinter dem Zyklonabscheider hydriert werden. Vielmehr ist es möglich, dass jedem Zyklonabscheider ein Kondensator oder Kühler zugeordnet ist, so dass verschiedene Öle mit verschiedenen Eigenschaften separat kondensiert oder gekühlt werden. Es kann dann vorgesehen werden, dass das in einem Zyklonabscheider abgetrennte und in einem Kondensator kondensierte Öl in einem dieser abgetrennten fraktionszugeordneten Vorratsbehälter unter Normaldruck zwischengelagert wird, bevor es der Hydrierstufe zugeführt wird. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise nur eine Hydrierstufe vorgesehen zu werden braucht. Die Öle der verschiedenen Fraktionen werden solange zwischengelagert, bis eine ausreichende Menge für die Hydrierstufe vorhanden ist. Anschließend erfolgt die Hydrierung einer bestimmten Fraktion.
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Die Hydrierung mit dem sekundären Wasserstoff kann unter einem Druck von 70 bar bis 110 bar und vorzugsweise zwischen 80 bar und 100 bar erfolgen. Es können aber auch geringere Drücke vorgesehen werden. Die Temperatur kann beispielsweise zwischen 200°C und 400°C betragen. Zweckmäßig ist es, wenn eine Temperatur unterhalb der Crack-Temperatur gewählt wird, um eine Vercrackung des Öls zu vermeiden.
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Insgesamt gelingt es durch dieses Verfahren Altöl in einer Weise aufzuarbeiten, dass ein Öl mit hoher Reinheit gewonnen wird. Dieses Öl hat die Eigenschaft von Ölen der Gruppe III und kann somit gut und ohne Einschränkung weiterverarbeitet oder weiterverwendet werden.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Durchführen eines solchen Verfahrens umfasst einen Einrohr-Reaktor zum Verdampfen von Öl, dessen Ausgang mit dem tangentialen Gemischeingang eines Zyklonabscheiders verbunden ist. In dem Zyklonabscheider werden die Feststoffe und die höher siedenden Bestandteile aus dem verdampften Öl entfernt. Es ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass in Strömungsrichtung vor dem Einrohr-Reaktor und/oder in Strömungsrichtung vorderen Bereich des Einrohr-Reaktors wenigstens eine Zufuhrstelle zum Einleiten vom primären Wasserstoff in das Öl vorhanden ist, dass der Reingasausgang des Zyklonabscheiders mit einem Kondensator verbunden ist, um das gas- oder dampfförmige Öl zu kondensieren, und dass der Kondensatausgang des Kondensators mittelbar oder unmittelbar mit einer Hydrierstufe verbunden ist, in der dem kondensierten Öl unter hohem Druck sekundären Wasserstoff zugeführt wird.
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Zweckmäßig ist es, wenn zwischen dem Kondensator und der Hydrierstufe ein Vorratsbehälter angeordnet ist, in dem das kondensierte Öl unter Normaldruck gelagert wird. Dieses kondensierte Öl wird dann der Hydrierstufe zugeführt.
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Weiterhin kann vorgesehen werden, dass in Strömungsrichtung vor der Zuführstelle für den reaktiven primären Wasserstoff wenigstens eine weitere Zuführstelle für Natriumhydroxid (NaOH) und/oder Kaliumhydroxid (KOH) vorhanden ist. Damit können die Esterverbindungen im Altöl gebunden werden.
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Der Einrohr-Reaktor kann aus einem herkömmlichen Stahlrohr bestehen, das eine relativ raue innere Oberfläche aufweist, so dass sich eine turbulente Strömung einstellt. Die Vermischung und die Reaktion des verdampfenden Öls mit dem primären Wasserstoff wird damit unterstützt.
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Für einen energetisch günstigen Betrieb ist vorgesehen, dass der Zyklonabscheider sich unmittelbar an dem Ausgang des Einrohr-Reaktors anschließt. In diesem Zusammenhang bedeutet der Begriff unmittelbar auch eine kurze Wegstrecke von wenigen Metern zwischen diesen Aggregaten ohne weitere Einbauten. Dadurch wird die hohe Strömungsgeschwindigkeit des aus dem Einrohr-Reaktor austretenden dampfförmigen Öls ausgenutzt, so dass der Zyklonabscheider einen hohen Abscheidegrad aufweist. Weiterhin kann vorgesehen werden, dass der Zyklonabscheider im gleichen Gehäuse wie der Einrohr-Reaktor angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, dass die Arbeitstemperatur dieses Zyklonabscheiders im Wesentlichen der Temperatur des Einrohr-Reaktors entspricht.
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Weiterhin kann vorgesehen werden, dass hinter dem Einrohr-Reaktor und hinter dem Reingasausgang des Zyklonabscheiders 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 vorgehenden Zyklonabscheider herrscht und in dem das darin kondensierte Öl durch den jeweiligen Feststoffausgang des Zyklonabscheiders abgeschieden wird. Es können damit verschiedene Fraktionen abgetrennt werden, deren Reinheit zunehmend größer wird. Gleichwohl liegt bereits am Reingasausgang des ersten Zyklonabscheiders bereits ein sehr reines aufgearbeitetes Öl vor.
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Weiterhin kann vorgesehen werden, dass in Strömungsrichtung hinter dem Einrohr-Reaktor und hinter dem Zyklonabscheider wenigstens eine Abführung zum Abführen des im Zuge der Behandlung entstandenen Schwefelwasserstoffs vorgesehen ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur das Verfahrensschema zeigt.
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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 einhundert Meter lang und insbesondere länger als 1.000 m. Die Länge und der Durchmesser werden nach der Kapazität der Aufbereitungsanlage bemessen und berechnet. An seinem Einlauf 12 wird das Rohr 11 mit dem zu behandelnden Öl gespeist. Das Öl kann vorbehandelt und insbesondere sedimentiert und vorgewärmt sein. Die Einlauftemperatur kann beispielsweise 150°C betragen.
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Der Einrohr-Reaktor 10 wird von unten und somit entgegen der Strömungsrichtung 13 des aufzubereitenden Öls beheizt. Dies kann durch eine zentrale Wärmequelle 14 oder aber durch unmittelbares Beheizen des wendelförmigen Rohres 11 erfolgen. Dieses kann dafür doppelwandig ausgebildet sein. Solche Einrohr-Reaktoren sind grundsätzlich bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.
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Im Zulauf 12 kann noch wenigstens eine Zuführung 15 vorgesehen werden, durch die Additive, beispielsweise NaOH oder KOH zur ersten Behandlung des dort noch flüssigen Öls zugegeben werden. Das Öl mit diesen Additiven wird im Laufe seiner Bewegung durch den Einrohr-Reaktor 10 kontinuierlich bis auf Siedetemperatur erhitzt.
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Weiterhin ist eine Zuführung 16 im vorderen Bereich des Einrohr-Reaktors 10 vorgesehen, durch die reaktiver Wasserstoff (H2) dem noch flüssigen Öl zugeführt wird. Durch diesen primären Wasserstoff werden eine Hydrierung des Öls und eine Reparatur von Kohlenwasserstoffketten bewirkt.
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Weiterhin wird bei der Behandlung von Altöl mit Wasserstoff dessen Schwefelgehalt reduziert, da der vorhandene Schwefel mit dem primären Wasserstoff zu Schwefelwasserstoff (H2S) reagiert, der an geeigneter Stelle hinter dem Einrohr-Reaktor 10 in bekannter Weise ausgetragen werden kann.
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Insgesamt kann die Qualität des in dieser Weise im Einrohr-Reaktor behandelten Öls deutlich verbessert werden. Die Zuführung 16 für den Wasserstoff befindet sich dabei vorzugsweise in Strömungsrichtung des Öls hinter der Zuführung 15 für die Additive NaOH oder KOH im Zulauf 12 des Einrohr-Reaktors 10.
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Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Zuführung für den Wasserstoff im Laufe des Einrohr-Reaktors 10 in Strömungsrichtung 13 weiter hinten vorzusehen. Die in der Zeichnung gestrichelt gezeichnete Zuführung 16' befindet sich in etwa im Bereich der Übergangsphase des Öls zwischen flüssig und gasförmig. Die ebenfalls gestrichelt dargestellte Zuführung 16" befindet sich in einem Bereich des Einrohr-Reaktors 10, in dem das Öl gasförmig und somit besonders reaktiv ist. Es können auch mehrere Zuführungen für den Wasserstoff im Laufe des Einrohr-Reaktors 10 vorgesehen werden.
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Die Siedetemperatur des Öls beträgt je nach Zusammensetzung etwas 350°C bis 400°C. Das dampfförmige Öl durchläuft den Einrohr-Reaktor bis zu seinem Ausgang 17. 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 und Hydrierung des Öls hinreichend Zeit besteht. Insbesondere läuft der Prozess kontinuierlich ab.
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Durch die Rauigkeit der Innenwand des Rohres 11 wird zudem eine Bildung einer turbulenten Strömung und somit eine bessere Vermischung und Reaktion des zugeführten primären Wasserstoffs und der zugeführten Additive mit dem Öl erreicht.
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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/s bis 700 m/s) entstehen. In dem dampfförmigen Öl sind am Ausgang 17 des Einrohr-Reaktors noch mitgerissene Feststoffe und höher siedende Bestandteile enthalten.
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Der Ausgang 17 des Einrohr-Reaktors 10 steht in Verbindung mit dem tangentialen Einlauf 18 eines Fliehkraftabscheiders oder Zyklonabscheiders 19. 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 höher siedenden und somit noch flüssigen Bestandteile aus dem Öldampf erfolgen. Die abgetrennten Bestandteile gelangen über die konische Zyklonwandung 20 in den Feststoffausgang 21 und werden dort abgeführt. Es ist offensichtlich, dass durch den Feststoffausgang 21 auch flüssige Bestandteile und bereits kondensiertes Öl abgezogen werden. Das hier gewonnene Produkt kann zur Bitumenherstellung verwendet werden.
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Der noch gasförmige Bestandteil des Öls gelangt über das Tauchrohr 22 zum Reingasausgang 23 des Zyklonabscheiders 19. Dieses so gewonnene Produkt ist im Wesentlichen frei von Feststoffen und von niedrig siedenden Flüssigbestandteilen. Es kann kondensiert und weiterverarbeitet werden.
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Hierfür steht der Reingasausgang 23 des Zyklonabscheiders 19 in Verbindung mit einem Kondensator 24, in dem diese abgetrennte Fraktion kondensiert. Das kondensierte und somit flüssige Öl gelangt über eine Zuleitung 25 in einen Vorratsbehälter 26, in dem Normaldruck herrscht. Aus diesem Vorratsbehälter 26 wird das Öl gegebenenfalls über eine Pumpe 32 einer Hydrierstufe 27 zugeführt, in der das Öl unter Zuführung von sekundärem Wasserstoff unter hohem Druck hydriert wird. Der Wasserstoff wird durch eine Zuleitung 30 der Hydrierstufe 27 zugeführt. Durch diese Hydrierung des bereits relativ reinen Öls wird insbesondere der Schwefelgehalt weiter reduziert. Es gelingt somit am Ausgang 28 der Hydrierstufe 27 ein aufgearbeitetes Öl bereitzustellen, das in die Gruppe III klassifiziert werden kann. Dieses Öl hat die Eigenschaften wie ein frisch raffiniertes Öl, so dass es für alle Verwendungsmöglichkeiten zur Verfügung steht.
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In der Zeichnung ist ein einstufiges Verfahren mit nur einem Zyklonabscheider 19 dargestellt. Es ist natürlich auch möglich, mehrere Zyklone 16 in Reihe hintereinander anzuordnen derart, dass der Reingasausgang 23 eines Zyklons 19 mit dem tangentialen Gemischeingang 18 des nächsten Zyklons in Verbindung steht. Am Feststoffausgang der einzelnen Zyklone können dann aufbereitete Öle mit unterschiedlichen Siedepunktfraktionen abgezogen werden. Die folgenden Zyklone sind stets gleichwirkend und weisen nur eine andere Arbeitstemperatur auf. Auch können sich die Dimensionen ändern. Das an dem Feststoffausgang eines folgenden Zyklons abgezogene Öl kann ebenfalls in einem Vorratsbehälter unter Normaldruck zwischengelagert werden. Dieses Öl kann dann ebenfalls in einer Hydrierstufe oder in einer gemeinsamen Hydrierstufe 27, die abwechselnd für Öle unterschiedlicher Fraktionen verwendet wird, weiterbehandelt werden.
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Im Zuge des Durchlaufs des dampfförmigen Öls durch einen Zyklonabscheider 19 wird sich dieses abkühlen, so dass schrittweise höhersiedende Fraktionen von den niedrigsiedenden Fraktionen abgetrennt werden. Nach dem ersten Zyklonabscheider 19 ist das dampfförmige Öl bereits feststofffrei, so dass an den jeweiligen Feststoffausgängen der folgenden Zyklone sehr reines Öl einer bestimmten Siedepunktfraktion abgezogen werden kann. Dieses Öl kann einer weiteren Hydrierung mit sekundärem Wasserstoff unterzogen werden.
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Es kann hierbei vorgesehen werden, dass ein Zyklonabscheider 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 Öls vor dem Zulauf 12 des Einrohr-Reaktors 10 verwendet werden.
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Im Einrohr-Reaktor 10 kann an dessen Ausgang 14 eine Temperatur von etwa 380°C bis 400°C vorliegen. Im ersten Zyklonabscheider 19 herrscht eine ähnliche Arbeitstemperatur von 375°C bis 395°C, im zweiten Zyklon kann eine Temperatur von beispielsweise 240°C bis 260°C eingestellt sein. Der dritte Zyklon weist eine Temperatur von beispielsweise 200°C bis 220°C auf. Somit können die einzelnen Fraktionen des verdampften Öls sehr genau abgetrennt werden.
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Auch ist es möglich, hinter dem Zyklon eine oder mehrere Kondensationsstufen vorzusehen, in denen das verdampfte Öl mit unterschiedlichen Siedepunkten bei unterschiedlichen Temperaturen kondensiert. Damit kann in an sich bekannter Weise ebenfalls eine Auftrennung in unterschiedliche Fraktionen erfolgen. Die sich anschließende Hydrierung mit sekundärem Wasserstoff kann für jede Fraktion separat erfolgen.
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Der durch die Reaktion mit dem Wasserstoff erzeugte gasförmige Schwefelwasserstoff wird aufgrund des niedrigen Siedepunkts vorzugsweise durch eine Abführung 29 hinter dem letzten Zyklonabscheider oder der letzten Kondensationsstufe ausgetragen.
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In der Zeichnung ist der Zyklonabscheider 19 unterhalb des Einrohr-Reaktors 10 dargestellt. Tatsächlich ist es aber günstig, wenn der Eingang 18 des Zyklonabscheiders sich unmittelbar an den Ausgang 17 des Einrohr-Reaktors anschließt. Der Zyklonabscheider 19 befindet sich dann neben dem Einrohr-Reaktor, so dass nur eine kurze Rohrstrecke dazwischenliegt. Auch kann der Zyklonabscheider 19 im gleichen Gehäuse 31 wie der Einrohr-Reaktor 10 angeordnet sein, um unterschiedliche Temperaturen im Zyklonabscheider 19 und am Reaktor-Ausgang 17 zu vermeiden.
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Mit dieser Vorrichtung und dem damit möglichen Verfahren kann Öl und insbesondere Altöl oder Rohöl ohne die Gefahr der Vercrackung aufgearbeitet werden. Das Öl hat seine ursprünglichen Eigenschaften behalten und ist im Wesentlichen säurefrei. Es können unterschiedliche Fraktionen mit unterschiedlichen Siedepunkten voneinander getrennt werden.
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Durch die zusätzliche Hydrierung mit sekundärem Wasserstoff wird der Schwefelhalt des letztlich erzeugten Öls so weit reduziert, dass ein Öl der Gruppe III hergestellt wird. Dieses Öl kann ohne Weiteres auch für solche Anwendungen benutzt werden, für die ansonsten ein frisch raffiniertes Öl eingesetzt werden müsste.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3638606 A1 [0003]
- DE 102014118486 A1 [0004]
