DE3224114A1

DE3224114A1 - Verfahren zum erwaermen von fluessigkeiten mit dabei zur bildung von ablagerungen neigenden bestandteilen

Info

Publication number: DE3224114A1
Application number: DE19823224114
Authority: DE
Inventors: Fritz 7000 Stuttgart Steixner
Original assignee: RIVI ESTABLISHMENT
Current assignee: RIVI ESTABLISHMENT
Priority date: 1982-06-29
Filing date: 1982-06-29
Publication date: 1983-12-29

Description

Verfahren zum Erwärmen von Flüssigkeiten mit dabei zur Bildung
von Ablagerungen neigenden Bestandteilen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erwärmen von Flüssigkeiten mit dabei zur Bildung von Ablagerungen neigenden Bestandteilen.
Die Erhitzung von Flüssigkeiten erfolgt in der Regel mit Hilfe von Heizpatronen bzw. Wärmeaustauschern. Hier treten Probleme auf, wenn die Flüssigkeiten Bestandteile enthalten, die zur Bildung von Ablagerungen neigen, da sich diese Ablagerungen vorzugsweise an den zur Wärmeübertragungen dienenden Flächen absetzen. Dies führt zu einer Verschlechterung der Wärmeübertragung und kann außerdem zu einer Verminderung des Durchflußquerschnittes bis zur völligen Verstopfung führen.
So haben sich bei Versuchen zur Wiederaufarbeitung von Altöl aus Kraftfahrzeugen durch eine crackende Destillation Schwie- rigkeiten infolge von bitumen- und kohleartigen Ablagerungen an den Heizstäben ergeben, die in das aufzuarbeitende Altöl ragen. Derartige Ablagerungen zwingen zu einer häufig wiederkehrenden Unterbrechung der Crackreaktion, worunter die Wirtschaftlichkeit einer solchen Aufarbeitung leidet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erwärmen von solchen Flüssigkeiten zu schaffen, bei dem störende Ablagerungen, insbesondere Verkrustungen ~vermieden werden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Erwärmen mit Hilfe von Mikrowellen vorgenommen wird. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß bei einer Erwärmung mit Hilfe von Mikrowellen unerwünschte Ablagerungen vermieden werden können und zwar auch dann, wenn es infolge der Erhitzung des Mediums zur verstärkten Bildung bzw. Ausfällung von Feststoffen kommt. Außerdem ist die Erhitzung mit Hilfe von Mikrowellen ohne eine Verengung des Durchflußquerschnittes möglich.
Die Erwärmung der Flüssigkeiten erfolgt vorzugsweise während sich die Flüssigkeiten bewegen, insbesondere in Rohren geführt werden. Dabei ist ein Führen der Flüssigkeiten in den Rohren ohne freie Flüssigkeitsoberfläche bevorzugt. Die Flüsligkeiten können mit Vorteil allmählich aufgeheizt werden, insbesondere indem sie in Fließrichtung mehrfach nacheinander der Einwirkung von Mikrowellen ausgesetzt werden. Hierbei kann ein ausreichend hohes Temperaturniveau auch dadurch begünstigt werden, daß mindestens ein Teil der Flüssigkeit zur weiteren Erhitzung rückgeführt wird. Auch ist ein Vorheizen der Flüssigkeiten auf konventionelle Art bis zu einer Temperatur, bei der die gefürchteten Ablagerungen noch nicht auftreten, möglich. Bereits vorhandene oder infolge des Erwärmens abgeschiedene Feststoffe werden, soweit sie die weitere Behandlung der Flüssigkeit stören, im Anschluß an das Erwärmen und/oder innerhalb des Rückführungskreislaufes abgeschieden.
Die Erhitzungsdauer und die Erhitzungstemperatur richten sich nach der Art der Behandlung der Flüssigkeit. Die Erhitzung kann zum Zwecke der Durchführung von Reaktionen und/ oder zur Destillation bzw. Fraktionierung durchgeführt werden.
Besonders geeignet ist die erfindungsgemäße Erwärmungsart für die Aufarbeitung von U1 zur Gewinnung von Brenn- und Treibstoffen. Hierbei hat die Aufarbeitung von Altöl besondere wirtschaftliche und umweltschonende Bedeutung. Durch die Erfindung ist es möglich geworden, handliche und insbesondere fahrbare Kleinanlagen zur Wiederaufarbeitung von Altöl zu erstellen, die kostengünstig und wartungsfreundlich sind und somit eine Aufarbeitung auch von kleineren Mengen an Altöl ermöglichen. So können Firmen und Behörden mit größeren Fuhrparks, Fuhrunternehmen, Autowerkstätten, Tankstellen u. dgl. eine selbständige Aufbereitungsanlage betreiben und die durch crackende Destillation erhaltenen Kohlenwasserstoffe beispielsweise für Heizzwecke verwenden Es ist überraschend, daß Altöl mit Hilfe von Mikrowellen ohne Schwierigkeiten bis auf Cracktemperatur erhitzt werden kann.
Die Aufarbeitungstemperatur des Altöls liegt zweckmäßigerweise im Bereicht von 350 bis 7000 C, insbesondere im Bereich von 400 bis 600 C. Sie kann jedoch auch darUber liegen. Es hat sich weiterhin überraschend gezeigt, daß bei diesen relativ niedrigen Temperaturen des Cracken des Altöls ohne besonderen Zusatz von Katalysatoren möglich ist, auch wenn solche zugesetzt werden können. Altöl stellt an sich ein schlecht zu definierendes Gemisch dar, das auch noch gewisse Anteile an Benzin enthält und häufig noch mit Wasser, Batteriesäure u. dgl. verunreinigt ist, weil beim Auffangen des Altöls in der Regel kein besonderer Wert auf Reinhaltung gelegt wird. Möglicherweise enthält Altöl aufgrund seiner Zusammensetzung selbst schon katalytisch wirkende Bestandteile, die ein wirksames Cracken bei den relativ niedrigen Temperaturen ermöglichen.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere eine Vorrichtung zum Aufarbeiten von Altöl. Zur Erhitzung des flüssigen Mediums sind vorzugsweise aufrechtstehende Rohre vorgesehen, denen mindestens ein sog. Mikrowellenkraftpaket, vorzugsweise mehrere in verschiedenen Höhen, zugeordnet sind. Derartige Mikrowellenkraftpakete, wie sie beispielsweise von der Firma GIGATHERM, Heiden, St. Gallen, Schweiz vertrieben werden, ermöglichen einen konzentrierten Durchtritt der Mikrowellen durch die Rohre quer zur Durchströmungsrichtung der Flüssigkeit. Die Rohre bestehen vorzugsweise aus Oxidkeramik, können jedoch auch aus anderen für Mikrowellenerwärmung geeigneten Materialien bestehen.
So ist beispielsweise in einem vertikalen Rohr, dem fünf Mikrowellenkraftpakete zugeordnet sind, eine Erhitzung des Altöls von 300 auf 6000 C möglich, wobei die Vorwärmung bis auf 3000 C mit üblichen Heizstäben erfolgen kann, da bis zu diesen Temperaturen Ablagerungen nicht auftreten. Das auf 0 erhitzte 600 C erhitzte Altöl, das vorzugsweise drucklos gehalten wird, geht unter gleichzeitiger Aufspaltung der höher siedenden Bestandteile in die Dampfform über und es kann dann nach Abscheidung mitgeführter Feststoffe und sonstiger Verschmutzungen durch fraktionierte Kühlung bzw. Destillation ein gecracktes Produkt gewonnen und aufgetrennt werden.
Gegenstand der Erfin-dung ist weiterhin die Verwendung von Mikrowellen zum Erhitzen von Zoll, insbesondere Altöl, und dessen Wiederaufbereitung durch Destillieren und Cracken.
Dabei können Mikrowellen verwendet werden, die in den Ublichen Wellenbereichen liegen, sogar solche, die zum Erhitzen von Gegenständen auf wässriger Basis eingesetzt werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit der Zeichnung und den Ansprüchen. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Cracken von Altöl und Fig. 2 ein Fließschema, das die weitere Aufarbeitung und Gewinnung des gecrackten Produktes zeigt.
Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform ist eine Kleinanlage zum Cracken von altem Motorenöl von Kraftfahrzeugen. Die Anlage weist ein Crackrohr 1 auf, das einen Innendurchmesser von etwa 100 mm und eine Höhe von ca. 1300 mm besitzt. Das Crackrohr 1 besteht aus Oxidkeramik, insbesondere auf der Basis von Aluminiumoxid. Entlang des Crackrohes 1 sind Ubereinander fünf Kraftpakete 2 zur Erzeugung von Mikrowellen angeordnet. Jedes Kraftpaket hat eine Leistung von 1,2 KW und arbeitet mit einer Frequenz von 2,49 Giga-Hertz. Damit ist eine Aufheizung des Altöls bis auf 9000 C möglich. Die Kraftpakte 2 bestehen jeweils aus einem Mikrowellengenerator 3 und einem ringförmigen Leiter 4, der das Crackrohr 1 polschuhartig umgibt und die Mikrowellen quer durch das Rohr 1 leitet.
Das Innere des Crackrohres 1 ist frei von hineinragenden oder den Querschnitt verengenden Bauteilen. Unterhalb des Crackrohres 1 befindet sich ein sog. Vorwärmer 5 in Form eines üblichen Wärmetauschers bzw. eines mit Heizstäben versehenen Behälters. Der Vorwärmer 5 ist an das untere Ende des Crackrohres 1 dicht angeflanscht. Vom oberen Ende des Crackrohres führt ein Rohr 6 zu einem Zyklon 7, der mit dem aus dem Crackrohr entweichenden Dampf beschickt wird und zur Abscheidung von mitgerissenen flüssigen und festen Bestandteilen dient. Vom Zyklon führt ein weiteres Rohr 8 zu einer nichtdargestellten Fraktionierungseinrichtung, in der das erhaltene Produkt in gasförmige Bestandteile sowie Benzin und Diesel- bzw. Heizöl aufgetrennt werden kann. Das untere Ende des Zyklons 7 ist mit einem Mischbehälter 9 verbunden, der als Vorratsbehälter für das durch ein Zuführungsrohr 10 eingeführte Altöl dient und gleichzeitig eine Durchmischung des durch den Zyklon rückgeführten Materials mit der Altölbeschickung ermöglicht. Das untere Ende 11 des Mischbehälters 9 ist trichterfömig ausgebildet und weist einen verschließbaren Ablaß 12 für angesammelten Schlamm auf. Oberhalb des trichterförmigen Endes 11 führt ein Verbindungsrohr 13 vom Mischbehälter 9 zum Vorwärmer 5, so daß zwischen Crackrohr 1 und Mischbehälter 9 ein geschlossener Kreislauf vorliegt. Im Betrieb der Anlage sind sowohl das Crackrohr 1, als auch der Mischbehälter 9 bis zu deren oberen Ende mit flüssigem O1 beschickt, wogegen das darüber befindliche Rohr 6 und der Zyklon 7 im wesentlichen mit dampfförmigen Kohlenwasserstoffen beschickt sind. Ein am Mischbehälter 9 angeordenter Niveaugeber 14 regelt die Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Mischbehälter 9 und Crackrohr 1 durch Regelung des zufließenden Altöls.
Im Betrieb wird die Anlage kontinuierlich betrieben, wobei im Mischbehälter 9 etwa ein Volumenteil rückgeführtes Material mit zwei Teilen neu zugeführtem Altöl vermischt werden.
Dabei wird die Mischung durch die erhöhte Temperatur des rückgeführten Materials auf etwa 2000 C gebracht. Die Fließgeschwindigkeit der Mischung ist im Mischbehälter 9 aufgrund seines relativ großen Querschnittes, der ein Mehrfaches von dem Querschnitt des Crackrohres beträgt, relativ gering, so daß sich Feststoffe am trichterförmigen Ende absetzen können.
Die von groben Feststoffen im wesentlichen freie Mischung gelangt durch das Verbindungsrohr 13 in den Vorwärmer 5, in dem es auf ca. 3000 C aufgewärmt wird und mit dieser Temperatur von unten her in das Crackrohr 1 eingeleitet wird. Dort wird es stufenweise durch die fünf Kraftpakete 2 auf eine Temperatur von 6000 C aufgeheizt. Während dieser Zeit entweichen niedrigsiedende Bestandteile des Altöls, während gleichzeitig höhersiedende Bestandteile einer Crackreaktion unterworfen werden und ebenfalls dampfförmig entweichen. Im Rohr 6 und im Zyklon 7 kühlt der Dampf wiederum etwas ab, so daß das rückgeführte Material etwa mit einer Temperatur von ca.
0 550 C von oben her in den Mischbehälter 9 gelangt. Die gesamte Crackreaktion wird vorzugsweise im wesentlichen drucklos durchgeführt, wodurch der bauliche Aufwand sehr gering gehalten werden kann. Durch die Verwendung von Mikrowellen zum Aufheizen des Altöls auf die Cracktemperatur werden Ablagerungen von bitumenartigen Stoffen im Crackrohr im wesentlichen vermieden, so daß die Anlage über längere Zeit wartungsfrei laufen kann.
Das in Fig. 2 dargestellte Fließschema zeigt die weitere Behandlung des gecrackten Oles im Anschluß an den Zyklon 7. Das im Zyklon 7 von flüssigen und festen Bestandteilen befreite Produkt gelangt Uber die Leitung (8) in eine Fraktionskolonne 16 und zwar uer deren als trichterfömiger Abschei- der ausgebildetes unteres Ende 17. In der Fraktionskolonne 16 werden drei Fraktionen aufgefangen und zwar ein gasförmiges Produkt in der obersten Leitung 18, ein benzinähnliches Produkt in der darunter liegenden Leitung 19 und ein dieselartiges Produkt in der Leitung 20. Diese drei Produkte werden getrennt voneinander in einem Kühler 21 gekühlt, der mit einem Kühlaggregat 22 verbunden ist. Danach gelangen die Produkte durch ihnen zugeordnete Wasserabscheider 23, 24 und 25. Das gasförmige Produkt wird danach unmittelbar zu Heizzwecken verwendet bzw. abgefackelt, wie dies bei 26 angedeutet ist.
Benzin und Dieselöl werden in getrennten Sammelbehältern 27 und 28 aufbewahrt und können vor dem Gebrauch mittels Pumpen 29 und 30 durch mechanische Filter 31 bzw. Kohlefilter 32 geleitet werden.

Claims

Verfahren zum Erwärmen von Flüssigkeiten mit dabei zur Bildung von Ablagerungen neigenden Bestandteilen.

Patentansprüche Verfahren zum Erwärmen von Flüssigkeiten mit dabei zur Bildung von Ablagerungen neigenden Bestandteilen, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen mit Hilfe von Mikrowellen vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeiten während des Erhitzens bewegt, insbesondere in Rohrleitungen geführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeiten allmählich aufgeheizt, insbesondere in Fließrichtung mehrfach nacheinander der Einwirkung von Mikrowellen ausgesetzt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeiten mindestens zum Teil im Kreislauf zur weiteren Erhitzung rückgeführt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Erwärmung bzw. Teilerwärmung, insbesondere innerhalb des Kreislaufs, eine Abscheidung von Feststoffen vorgenommen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeit erwärmt wird, die überwiegend aus U1, insbesondere aus Altöl, besteht.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeiten mindestens teilweise destilliert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das U1 zur Gewinnung von niedriger siedenden Flüssigkeiten mindestens teilweise gecrackt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das U1 zum Cracken auf Temperaturen von 350 bis 7000 C, insbesondere 400 bis 6000 C, erhitzt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Cracken des Altöls ohne besonderen Zusatz von Katalysatoren erfolgt.
11. Verwendung von Mikrowellen zum Destillieren von U1, insbesondere zum Cracken von Altöl.
12. Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Mikrowellen mit dem für die Erhitzung von wässrigen Medien vorgesehenen Wellenbereich eingesetzt werden.
13. Vorrichtung zum Erhitzen von Flüssigkeiten mit zur Bildung von Ablagerungen neigenden Bestandteilen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine mit der Flüssigkeit durchströmbare Leitun-g (1) aufweist, der mindestens ein, vorzugsweise mehrere Mikrowellenkraftpakete (2) zugegeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellenkraftpakete (2) die Leitung (1) zangenartig umfassen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die, vorzugsweise als Rohr mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildete Leitung (1) mit Steigung zur Horizontalen angeordnet ist, vorzugsweise im wesentlichen senkrecht steht.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kraftpakete (2) auf der Leitung (1) in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitung (1) ein Vorwärmer (5) mit konventioneller Heizung, insbesondere Heizpatronen, vorgeschaltet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (1) im Betrieb vollständig mit dem zu erhitzenden Medium gefüllt ist.