DE2304391C3 - Verfahren zum Vergasen von schweren Kohlenwasserstoffen oder Altölen - Google Patents

Description

25

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vergasen von schweren Kohlenwasserstoffen oder Altölen zum Betrieb von Verbrennungsvorrichtungen, wobei die schweren Kohlenwasserstoffe oder Altöle vor ihrer Einspeisung in die Verbrennungsvorrichtung verdampft und von im entstehenden öldampf enthaltenen Feststoffen gereinigt werden.

Der immer stärker werdende Anfall von Altölen, beispielsweise von Getriebe- und Motorenaltölen sowie auch von verbrauchten Maschinenölen, oder auch schweren Kohlenwasserstoffen z. B. aus Rohölen, wie Bunker-C-Ölen, hat zu dem Wunsch geführt, diese öle nutzbringend zu verwerten, beispielsweise durch Verbrennung in Dieselmotoren oder in Brennern. Aufgrund der in ihnen enthaltenen Erosionsteile, die sich im wesentlichen aus anorganischen Abriebprodukten zusammensetzen, eignen sich Altöle jedoch nicht zum direkten Einsatz in Dieselmotoren, da diese Erosionsteile einen hohen Verschleiß der Motoren verursachen. Auch die Verwendung von schweren Kohlenwasserstoffen in Brennern führt zu erheblichen Verschmutzungen, die ihren Einsatz mit hohen Reparaturkosten verbinden.

Um schwere Kohlenwasserstoffe oder Altöle zum störungsfreien Betrieb beispielsweise von Motoren und Brennern verwenden zu können, ist deshalb ihre so vorherige Aufarbeitung unerläßlich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Vergasen von schweren Kohlenwasserstoffen oder Altölen mit den Verbrennungsvorrichtungen, insbesondere Dieselmotoren, betrieben werden können.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe ein Verfahren der eingangs angegebenen Art vorgeschlagen, bei dem die Feststoffe vom entstehenden Öldampf mitgerissen werden, der öldampf in einem Heißgaszyklon bei Zentrifugalbeschleunigungen zwischen 500 g <>o und 20 000 g von den Feststoffen gereinigt wird und in einem Spaltgasgenerator mit einem Luft-Abgas-Gemisch in ein der Verbrennungsvorrichtung zuzuführendes Spaltgas umgewandelt wird.

Vorzugsweise wird ein Teil des im Spaltgasgenerator <>> erzeugten Spaltgases in einer solchen Menge dem Verdampfer zugeführt und in diesem mit dem öldampf vermischt, daß die Temperatur des öldampfes konstant bleibt

Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht aus einem Verdampfer, einem Heißgaszyklon, einem ein- oder mehrstufigen Spaltgasgenerator und einer Verbrennungsvorrichtung. Die einzelnen Vorrichtungen der Anordnung sind bekannt

Bei der Verbrennungsvorrichtung kann es sich um die Brennräume einer Brennkraftmaschine, beispielsweise eines Dieselmotors, oder um einen Brenner handeln.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß ein Spaltgasgenerator, wie er zum Beispiel in den deutschen Offenlegungsschriften 21 03 008 und 22 32 506 beschrieben ist, besonders gut geeignet ist, die gereinigten schweren Kohlenwasserstoffe oder das gereinigte Altöl mit oder ohne Ausnutzung von Abfallwärme in Brenngas umzuwandein, das nach dem Ansaug- oder Einspritzverfahren anschließend beispielsweise in einem Dieselmotor verbrannt werden kann. Die eigentliche Reinigung des öldampfes von den in ihm enthaltenen feinen, teilweise wenige um großen Feststoffteilchen erfolgt durch Heißgaszyklone mit Geschwindigkeiten zwischen 30 m/s und 300 m/s, bei denen Zentrifugalbeschleunigungen zwischen 500 und 20 000 g auftreten. Ein derartiger Heißgaszyklon ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift 20 38 045 bekannt

Im folgenden soll eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Figur näher dargestellt werden, die ein Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt

In der Figur ist mit 1 ein Verdampfer bezeichnet, der ein ihm bei 10 zugeführtes Altöl derart verdampft, daß die in dem Altöl enthaltenen anorganischen Abriebprodukte und Feststoffe vom öldampf zum Heißgaszyklon 2 mitgerissen werden. Im Heißgaszyklon 2 scheiden sich die teilweise nur wenige μΐη großen Teilchen bei Geschwindigkeiten zwischen 30 m/s und 300 m/s ab und werden von Zeit zu Zeit oder kontinuierlich aus ihm entfernt Der so gereinigte Altöldampf geht eventuell durch ein Filter 3, um auch die letzten Verunreinigungen aus dem Altöldampf zu entfernen, einen Wärmetauscher 4, einen weiteren Abgas-Wärmetauscher 5 und wird dann dem Spaltgasgenerator 6 zugeführt Die Wärmetauscher 4 und 5 dienen dazu, das dem Spaltgasgenerator 6 zugeführte Gemisch aus Spaltgas und öldampf vorzuwärmen. Das im Spaltgasgenerator 6 erzeugte Spaltgas wird nach Durchsetzen des Wärmetauschers 4, eines weiteren Wärmetauschers 9, der da» dem Spaitgasgenerator zuzuführende Frischluft-Ab gasgemisch aufheizt, und eines Kühlers 7 schließlich einem Verbrennungsmotor 8 zugeführt Die zur Verbrennung des Spaltgases erforderliche Zusatzluft kann diesem über eine Leitung 12 beigemischt werden. Ein Teil des Spaltgases wird nun über die Leitung 11 dem Verdampfer 1 zugeführt, und zwar gerade jeweils soviel, daß die Temperatur des öldampfes konstant bleibt Diese Rezirkulation eines Teiles des Spaltgases verhindert gleichzeitig Rußbildung und damit Flammbildung im Heißgaszyklon.

Das aus dem Verbrennungsmotor austretende Abgas wird über die Leitung 13 durch den Abgaswärmeaustauscher 5 geleitet und über die Leitung 16 an die Umgebung abgegeben. Ein Teil des Abgases kann über die Leitung 15 der durch die Leitung 14 eintretenden Frischluft beigemischt und mit dieser über den Wärmeaustauscher 9 dem Spaltgasgenerator 6 zugeführt werden.

Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einer Anordnung durchgeführt, die einen Verdampfer, einen auf hohe Betriebstemperaturen ausgelegten Zyklon nach der DE-OS 20 38 045, einen Spaltgasgenerator nach der DE-OS 2210 365 sowie einen Brenner enthält Der Verdampfer besteht hierbei aus einem mit einer Abgaszuleitung versehenen Hüllrohr von 40 cm Durchmesser, der eine düsenartige Verengung mit IC cm Durchmesse aufweist, hinter dieser Verengung sich auf 19 cm Durchmesser erweitert und in das Einlauf rohr des Zyklons übergeht In Längsrichtung des Hüllrohres ragt in dieses ein Rohrbündel aus 15 parallelen, am Ende offenen Rohren von 4 cm Durchmessern bis unmittelbar zu der Verengung hinein. Der Zyklon ist auf Durchsätze von 1 bis 4 mVsec und Geschwindigkeiten von 40 bis 300m/sec ausgelegt und scheidet Teilchen bis zu Durchmessern von weniger als 1 pin ab. Um entstehende Druckverluste auszugleichen und die hohen Gasgeschwindigkeiten zu erzeugen, ist am Auslaufrohr des Zyklon ein Gebläse angeordet

Nachdem die Anlage angefahren worden ist werden 30% des im Spaltgasgenerator erzeugten Spaltgases über eine Spaltgasrückführungsleitung zu dem Rohrbündel des Verdampfers zurückgeführt In diesen heißen Spaltgasstrom wird Bunker-C-Öl mit einem Durchsatz von 0,9 kg/sec eingedüst, so daß sich die Temperatur des erhaltenen Gemisches auf etwa 18O⁰C einstellt Bei dieser Temperatur werden die leichtflüchtigen Bestandteile des Öls verdampft, während die schwererflüchtigen Bestandteile zu einem Tröpfchennebel versprüht werden. Dieser Tröpfchennebel vermischt sich am Ausgang des Rohrbündels mit einem vom Brenner rückgeführten Abgasstrom, der 10% der heißen Brennerabgase enthält Hinter der Verengung werden Abgas und Tröpfchennebel miteinander verwirbelt, wobei sich eine Temperatur von 300" C einstellt Bei dieser Temperatur werden auch die schwererfhlchdgen Bestandteile des Bunker-C-Öls verdampft und teilweise auch thermisch zersetzt, wobei nur eine geringe Koksund Rußbildung auftritt, da diese durch den im Spaltgas enthaltenen Wasserstoff weitgehend unterbunden wird.

Die hohe Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches verhindert eine Absetzung und ein Anbacken der Verunreinigungen an den Verdampferwänden. Die anfallenden Verunreinigungen werden vielmehr im Heißgaszyklon, der bei diesem Betrieb Zentrifugalbe-

<s schleuniglingen von 6000 g liefert, abgeschieden. Das nunmehr gereinigte Öldampf-Spaltgas-Abgas-Gemisch wird nun in den Spaltgasgenerator geleitet, in dem es mit einer einer Luftzahl von λ = 0,15 entsprechenden Luftmenge vermischt und an Katalysatoren bei einer Temperatur von 800⁰C umgesetzt wird. Das hierbei entstehende Spaltgas enthält 10 VoL% CH₄ und andere gasförmige Kohlenwasserstoffe, 8% CO, 10% Wasserstoff, ferner Stickstoff (aus der Luft) und 3,5% CO₂.2% des Ausgangsbrennstoffes fallen in Form von Ruß, Verkokungsprodukten und anderen Verunreinigungen an, jedoch werden diese Verunreinigungen weitgehend im Heißgaszyklon abgeschieden und führen zu keiner übermäßigen Verschmutzung des Verdampfers und des Brenners.

jo Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es also möglich, Abfallöle einer nutz- und gewinnbringenden Verwertung in Verbrennungsmotoren zuzuführen, sowie schwere Kohlenwasserstoffe ohne vorherige Raffination zu verbrennen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Vergasen von schweren Kohlenwasserstoffen oder Altölen zum Betrieb von Verbrennungsvorrichtungen, wobei die schweren s Kohlenwasserstoffe oder Altöle vor ihrer Einspeisung in die Verbrennungsvorrichtung verdampft und von im entstehenden öldampf enthaltenen Feststoffen gereinigt weiden, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffe vom entstehenden öldampf mitgerissen werden, der Öldampf in einem Heißgaszyklon bei Zentrifugalbeschleunigungen zwischen 500 g und 20000 g von den Feststoffen gereinigt wird und in einem Spaltgasgenerator mit einem Luft-Abgas-Geniisch in ein der Verbrennungsvor- is richtung zuzuführendes Spaltgas umgewandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des im Spaltgasgenerator erzeugten Spaltgases in einer solchen Menge dem Verdampfer zugeführt und in diesem mit dem öldampf vermischt wird, daß die Temperatur des öldampfes konstant bleibt