DE4128180A1 - Transportable anlage zur rueckstandsarmen aufbereitung von altoel, rueckstandsoelen und anderen schweren oelen zu dieseloel und benzin mit einem softcrackingverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optimalen stofflichen Verwertung von Altölen oder ande­ ren Rückständen, wie Rückstandsteere und Polymerisate, zu einem atmosphärischen Mitteldestillat, wie Dieselöl oder leichtes Heizöl unter Minimierung anderer Produkte.

Bekannt ist die Aufarbeitung des Altöles zu einem Zweitraf­ finat in einer Vakuumdestillation mit Dünnschichtverdampfern oder die Aufarbeitung von solchen Rückständen in einem Hoch­ temperaturcrackverfahren mit heißen Keramikteilchen, die im Kreislauf einer zirkulierenden Wirbelschicht gefahren wer­ den. Weiterhin ist die Verbrennung solcher Rückstände in Kesseln bekannt.

Alle 3 Verfahren sind unter den Gesichtspunkten des Umwelt­ schutzes, der Produktqualitätsanforderungen und der Energie­ ausbeute zunehmend erschwert, so daß die Verwertung des Alt­ öles schwieriger wird. Das Zweitraffinat ist bei den hohen Anforderungen moderner Hochleistungsmotoren schwer absetz­ bar. Die Hochtemperaturverwertung des Altöles hat eine ge­ ringe Produktausbeute und viel Wärme- und Abgasanfall und die Verbrennung bringt durch den notwendigen Ausbrand in einer besonders heißen Flamme soviel Stickoxide, daß ein sehr teures und aufwendiges Entstickungsverfahren nachges­ chaltet werden muß. Dieses ist bei den kleinen Kesselgrößen, die sich bei dem dezentralen Anfall des Altöles als sinnvoll erscheinen, nicht mehr wirtschaftlich.

Die erfinderische Tätigkeit konzentrierte sich somit auf die Suche nach einem System der möglichst weitgehenden Erhaltung der stofflichen Inhalte des Altöles in einer Form, die all­ gemein benötigt wird. Der größte Markt für Ölprodukte ist der Diesel- und Heizölmarkt. Keines der bekannten Verfahren ist in der Lage, dieses Produkt mit allen Qualitätsanforde­ rungen und hoher Ausbeute aus dem Altöl zu gewinnen.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß in einem ca. zu 25% gefüllten Behälter, der in der unteren Hälfte gleich­ mäßig über ein Schamott- oder Sandbett so beheizt wird, daß in dem Bett ca. 600 bis 700°C und an der Behälterwand ca. 350 bis 500°C herrschen, sich das vorgewärmte Ältöl auf ca. das doppelte Volumen in einem Schaumzustand ausdehnt und dann bei relativ gleichbleibenden Temperaturen zu dem Haupt­ produkt Dieselöl mit entsprechenden Anteilen anderer Crack­ produkte zersetzt. In diesem Zustand wurde also ein Soft- Cracking-Prozeß entdeckt, der die Umwandlung des Vakuumpro­ duktes Schmieröl überwiegend nur bis zum Dieselöl führt.

Wichtig für die Verwertung dieser Erfindung war die Lösung des Problemes des laufenden Austrages der dabei entstehenden teerigen Rückstände. Es wurde nun entdeckt, daß die Bleich­ erde nicht nur das Dieselprodukt nach der Destillationsko­ lonne zu einer hellen Flüssigkeit reinigt, sondern an­ schließend in dem Crackbehälter sich auch für die Umwandlung des klebrigen und teerigen Rückstandes in ein krümeliges, förderfähiges Gemisch eignet.

Damit wird nicht nur erreicht, daß der Rückstand relativ vollständig von der Kratzschnecke von der Behälterwand abge­ löst wird, sondern auch daß er auch gut über die konische Schnecke in die darüberliegende Brennkammer mit einem För­ derrohr gefordert werden kann. Damit wird erreicht, daß der Filterstoff nur in cremiger Form von unten nach oben geför­ dert werden braucht und der Transport des trockenen Gutes durch die Schwerkraft von dem Ofen über den Dieselnachreini­ ger zu dem Softcracker erfolgen kann.

Das Soft-Cracking-Verfahren führt zur Umwandlung der schwe­ felhaltigen Komponenten in riechende Merkaptane. Diese müs­ sen aus dem Kreislauf ausgeschleust werden. Es wurde nun entdeckt, daß im Gegensatz zu dem dazu üblichen Adip (Diiso­ propan) die Alkazidlauge (Kalium hydrogen stearat) für die erfinderische mobile Kleinanlage die besseren Ergebnisse bringt, um die Geruchsstoffe aus allen 3 Produkten, dem primären Benzin, dem Crackbenzin und dem Dieselöl zu entfer­ nen und diese in dem Brennofen mit den festen Rückständen zu verbrennen.

In 3 Figuren soll die Erfindung näher beschrieben werden. Fig. 1 zeigt die Übersicht über das erfinderische Verfahren und die erfinderische Vorrichtung. Bei dem erfinderischen Verfahren ist mit 1 der Altölstrom im vorgereinigten kalten Zustand bezeichnet, welches in dem Motorkühler 2 durch das Kühlwasser des Motors 3 aufgewärmt wird. Der Rest der Kühl­ wassermotorwärme m Falle nicht ausreichender Wärmeabnahme durch das Altöl wird in dem normalen Luftkühler 58 des Mo­ tors abgeführt.

Als Treibstoff für den Motor 3, der den Strom in dem Genera­ tor 4 erzeugt ist das Crackbenzin, welches am Kopf der Ko­ lonne 16 abgezogen wird und in der Leitung Benzinfraktion zur Extraktion 35 dem Motor zugeführt wird. Die Abgasreini­ gung des Motors 3 geschieht in dem Motor-Abgaskatalysator 5. Die heißen und gereinigten Motorabgase werden in der Leitung 6 Abgasstrom Motor durch den Abgaskühler Altöl 7 geleitet, der das Altöl auf eine Temperatur von 120 bis 200°C auf­ wärmt. Steigt die Temperatur auf Werte darüber an, wird die Rauchgasklappe 71 geöffnet und das Rauchgas direkt ins Freie geleitet.

Bei der Erhitzung im Abgaskühler Altöl 7 verdampfen aus dem Altöl die leichtsiedenden Fraktionen, Wasser und Benzin bzw. auch Lösungsmittel, wenn dieses im Altöl enthalten ist. Insofern ist diese leichte Fraktion, die auch zum Teil aus Lösungsmittel bestehen kann nur bedingt für die Verbrennung im Motor 3 geeignet und wird separat gereinigt und gespei­ chert.

Dieses geschieht durch die Abkühlung in den beiden Wärme­ tauschern 48 und 50, dem Alkazidwärmetauscher I 48 und dem Kondensator leichte Fraktion 50. Das Kondensat aus Wasser und leichter Fraktion (Benzin oder Lösungsmittel) wird über die Pumpe leichte Fraktion 51 in den Trennbehälter leichte Fraktion gefördert und trennt sich dort, in dem das Wasser am Austritt 55 in die Leitung 56 und die leichte Fraktion am Austritt 53 in die Leitung 54 geleitet wird.

Die Fehlleitung der Stoffe wird durch einen Schwimmer 72 verhindert, der leichter ist als Wasser, jedoch schwerer ist als die leichte Fraktion und somit auf der Trennzone schwimmt und je nach Anfall jeweils die untere oder obere Öffnung freigibt. Die Leitung leichte Fraktion zur Extrak­ tion 54 führt in die Extraktion der Fig. 2, während die Leitung Wasser zur Extraktion 56 mit dem Wasser zur Verdün­ nung des Extraktionsmittel in der Weise dient, daß der Dampfverlust der Desorption des Extraktionsmittels wieder gedeckt ist.

Die schwere Fraktion, der eigentliche Schmierölanteil des Altöles, verbleibt in dem Trennbehälter leichte-/schwere Fraktion 8 in flüssiger Form und wird über die Leitung schwere Fraktion 9 in den eigentlichen Soft-Crack-Behälter 10 von unten her so eingeleitet, daß der Einlauf schwere Fraktion in Crackbehälter 30 den in Crackung befindlichen Ölschaum nicht stört. Die Aufheizung des Öles in dem Soft- Crack-Behälter 10 geschieht durch die elektrische Heizung 12.

Diese ist eine Schamotte- oder Sandschicht, in die die elek­ trische Heizung servicefreundlich mit einzelnen Heizstäben eingeschoben ist. Der Flüssigkeitsstand in dem Crackbehälter soll ca. 50% bei dem Crackvorgang betragen. Bei der Ausdeh­ nung des Rückstandsöles während des Crackvorganges, bei dem sich das Öl im Schaumzustand befindet, von ca. 2:1 führt zu einem Ausfüllen des Behälters mit Öl. Dieser Ölschaum darf den Behälter im ungecrackten Zustand nicht verlassen, wes­ halb auf die Einhaltung eines Schaumstandes von ca. der Hälfte des Behälterinhaltes zu achten ist. Dieses geschieht vorzugsweise über einen Ultraschallsensor oder über einen Schwimmerschalter, der die Zufuhr des Öles so regelt, daß dieser Stand gehalten wird.

Die Temperatur der Heizung ist an den Heizstäben im Schamot­ te 500 bis 700°C, vorzugsweise 650°C und die Temperatur an der Behälterinnenwand ist zwischen 350 und 500°C, vorzugs­ weise 450°C. Bei der sanften Crackung entsteht ein Rück­ standsteer, der durch die Crackschnecke 11 von der Behälter­ wand gelöst und in die konische Transportschnecke feste Rückstände 13 gefördert wird. Die Crackschnecke 11 besitzt auf der Außenseite der Wendel Zähne und in der Wendel Durch­ brüche, die die Rückströmung des Öles bei dem Kratzvorgang erlaubt.

Der klebrige Rückstand wird dadurch förderfähig, daß aus dem Behälter Dieselfilterung 21 die beladene Bleicherde 22 vom gefilterten Diesel 23 über die Zellenradschleuse Bleicherde 26 und die Leitung angereicherte Bleicherde 27, vermischt mit dem Rücklauf schwere Fraktion 17 aus der Destillations­ kolonne 16 über die Leitungen Einbindung Rücklauf schwere Fraktion in Bleicherde 28 und den Auslauf Bleicherde/schwere Fraktion in Crackbehälter 29 auf der einen Seite des Crack­ behälters eintritt und das Material so über den ganzen Be­ hälter mit dem Rückstandsteer 79 vermischt wird.

Dabei entsteht aus dem klebrigen Teer eine förderfähige Bleicherde-Teer-Paste, die über die konische Transport­ schnecke feste Rückstände 13 über die Förderleitung feste Rückstände 14 in den oberen Teil des Containers in die Brennkammer 15 gefördert wird. Dieser wird angeheizt durch die leichte Fraktion aus der Leitung Lösungsmittel zur Ex­ traktion 54 unter Verbrennung schwefelhaltiger Extraktions­ gase aus der Leitung Einströmung Merkaptangase 39. Die Ver­ brennungsluft wird über die Leitung und das Verbrennungs­ luftgebläse 38 der Brennkammer 15 zugeführt.

Hier brennt die Bleicherde aus, wobei der Teer die Haupt­ energie auch für die umweltfreundliche Entsorgung anderer Rückstände aus der Aufbereitung der Produkte liefert und die Rauchgase über die Abgasleitung Brennkammer 40 mit der opti­ malen Reinigungstemperatur für die Katalysatoren für Abgase aus Brennkammer 41 erzeugt.

Die ausgebrannte Bleicherde gelangt durch den Austrag Asche +Bleicherde 42 der Brennkammer 15 in den Sammel- und Ab­ kühlbehälter 43, in dem die Asche auskühlt und anschließend wieder als das Adsorptionsmittel Bleicherde verwendet werden kann. Die Anreicherung der Bleicherde mit Rückständen aus dem Öl ist sehr gering und beträgt je Tonne Altöl ca. 1 kg. Von dem Vorratsbehälter gelangt die Bleicherde über die Mühle 44 in den Behälter Dieselfilterung 21, in dem aus dem Dieselöl die restlichen Harze und Rußteilchen entfernt wer­ den und als goldgelbe Flüssigkeit über die Leitung Diesel­ strom zur Extraktion 25 in die Extraktion geleitet wird.

Durch die Förderung der Bleicherde in cremiger Form von unten nach oben wird vermieden, daß staubförmiges Gut nach oben gefördert wird und somit kann die trockene Bleicherde durch ihr Eigengewicht von oben nach unten transportiert werden. Die Paste aus Teer und Bleicherde läßt sich viel besser und staubfrei fördern, so daß dieser Zustand der Bleicherde benutzt wird, im Kreislauf die Überwindung des Höhenunterschiedes von unten nach oben zu erreichen. Gleich­ zeitig verhindert das Steigrohr das Austreten von Öl aus dem Behälter über die Rückstandsleitung.

In der Destillationskolonne 16 erfolgt die Stofftrennung durch die Zufuhr des Crackdampfes von unten und der flüssi­ gen leichten Benzinfraktion von oben. Die Benzinfraktion wird deshalb in einem Benzinkondensator 32 kondensiert und dosiert in die Kolonne 16 über die Leitung rückgeführte Benzinfraktion 36 als auch über die Leitung 35 Benzinfrak­ tion zur Extraktion abgegeben.

Fig. 2 zeigt das Verfahren der Entfernung der schwefelhal­ tigen Merkaptane aus den Produkten, die auch für den Geruch verantwortlich sind. Zur Entfernung dieses Geruchsstoffes muß das Produkt mit dem Extraktionsmittel vermischt werden. Dieses geschieht in den Produktleitungen Lösungsmittel leichte Fraktion 54, der Leitung Dieselstrom zur Extraktion 25 und Leitung Benzinfraktion zur Extraktion 35.

Es wurde nun gefunden, daß im Gegensatz zu den Raffinerien, die die Schwefelentfernung bei unterschiedlichen Druck mit Adip (Diisopropan) durchführen, für die erfindungsgemäße transportable Aufbereitungstechnik die Alkazidlauge (Kalium­ hydrogenstearat) die beste Möglichkeit der Extraktion und der nachfolgenden Aufarbeitung bietet. Mit diesem Extrak­ tionsmittel ergibt sich eine optimale thermodynamische Ab­ stimmung mit den anfallenden Wärmen und ihren Temperaturen und dem Bedarf der Lauge bei der Adsorption. Außerdem ist die Lauge gut wasserlöslich und ermöglicht so die Einbezie­ hung des kondensierten Wassers in die Extraktion.

Während die Produktfraktionen Diesel, Benzin und leichte Fraktion in den dazugehörigen Tanks 64 jeweils nach oben abgezogen werden, gelangt die Alkazidlauge über die Leitun­ gen belasteter Alkazidstrom 65 in die Leitung Wasser zur Extraktion 56, in der das aus der Erwärmung des Altöles abgetrennte Wasser mit der Lauge zusammen in die Aufarbei­ tung geleitet wird. Diese geschieht dann bei höheren Tempe­ raturen da die Merkaptane sich dann wieder aus der Alkazid­ lauge lösen und als reine Abgase dann in den Ofen zur Ver­ brennung geleitet werden können.

Die Aufheizung geschieht in dem Alkazidwärmetauscher I 48 und in dem Alkazidwärmetauscher II 57 durch das Abgas des Benzinmotors. In dem nachfolgenden Trennbehälter Alkazid/Merkaptangase 66 fällt die eingedampfte Alkazidlauge in der richtigen Konzentration dadurch an, daß die Erwärmung der Lauge über den Alkazidwärmetauscher II 57 gesteuert wird. Ist die Konzentration zu hoch, wird ein Teil des Mo­ torabgases an dem Alkazidwärmetauscher I 48 gebypaßt.

Die Alkazidlauge wird in dem Alkazidkühler 68 gekühlt und in dem Alkazidtank 60 für die nächste Extraktion zwischengela­ gert, von wo aus die aufbereitete Alkazidlauge über die Leitung 49 Alkazidstrom zu den einzelnen Extraktionsbehäl­ tern 63 über die Mischer 62 gelangt.

Das aus der Alkazidlauge abgetrennte Merkaptan-Wasserdampf- Gemisch wird über die Leitung Gasstrom Merkaptane 67 in die Brennkammer 15 geleitet. Restdämpfe, die sich aus der Alka­ zidlauge in dem Vorratsbehälter bilden, werden über die Entlüftungsleitung 69 Gasstrom Merkaptane ebenfalls in die Brennkammer abgegeben. Die Entlüftungsleitungen Produkte 70 aus den Lagertanks führen lediglich die Restgase, die sich bei der Lagerung der Produkte bilden in die Ansaugluft des Motors.

Die Fig. 3 zeigt schließlich das Verfahren des Wärmeeintra­ ges für die Crackung des Öles in dem Soft-Crack-Behälter 79. Um den Stahlmantel 78 mit einer Temperatur von ca. 450°C liegt eine Schamottschicht 76, der in der unteren Hälfte die Elektroheizung in Form von Elektroheizstäbe 77 sitzt. Hier wird die Wärme für die Aufheizung des Öles von ca. 200°C auf ca. 450°C und die crackende Verdampfung eingebracht.

Die Außenisolierung 75 vermindert die Verlustwärmeabgabe nach außen und ist sehr wichtig, da es sich bei der Wärme um edle elektrisch erzeugte Wärme von hoher Temperatur handelt. Der Temperaturfühler 74 steuert die Zufuhr elektrischer Energie zum Heizen. Der Crackvorgang erzeugt die Teerschicht 79, die durch die Crackschnecke 11 auf eine Dicke von ca. 1 mm begrenzt wird.

In den 3 Figuren ist auch die erfinderische Vorrichtung dargestellt. Bei der erfinderischen Vorrichtung ist mit 1 die Altölleitung zwischen dem Altöltank und dem Kühlwasser­ wärmetauscher 2 des Motors bezeichnet. Dieser besitzt Ver­ bindungsleitung zu dem Motorkühler 58 und dem Motor 3. Die Treibstoffleitung für den Motor ist die Leitung 35, einer Zweigleitung überhalb der Destillationskolonne 16, die mit dem Ventil 34 mit den Leitungen am oberen Ende der Kolonne verbunden ist.

In der Abgasleitung des Motors 3 ist der Motor-Abgaskataly­ sator 5 angeordnet. Der Motor 3 ist antriebswellenseitig mit dem Generator 4 verbunden. Die Abgasleitungen des Motors 6 führen zu dem Wärmetauscher 7 und 57, die auf der kalten Seite mit der Altölleitung 1 und der Alkazidleitung 49 ver­ bunden sind.

Die Motorabgasleitung 6 besitzt noch einen Abzweig, der nicht mit dem Abgaskühler Altöl 7 verbunden ist und der eine Rauchgasklappe 71 besitzt, die mit dem Temperaturwächter im Trennbehälter leichte-/schwere Fraktion 8 meßtechnisch verbunden ist. Zwischen dem Trennbehälter 8 und dem Abgas­ kühler Altöl 7 besteht eine Verbindungsleitung Altölstrom 1.

Der Trennbehälter leichte-/schwere Fraktion 8 besitzt eine Flüssigkeitsabzweigleitung 9, die mit dem Crackbehälter 10 verbunden ist und eine Leitung leichte Fraktion 47, die mit dem Alkazidwärmetauscher I 48 verbunden ist. Eine Abzweig­ leitung der Dampfleitung leichte Fraktion 47 führt um den Alkazidwärmetauscher I 48 herum.

Diese hat ein Thermostatventil 73, welches eine Regelleitung zu dem Wärmetauscher 48 hat. Diese führt in die Leitung vom Wärmetauscher 48 zu dem Kondensator leichte Fraktion 50, der auf der anderen Seite Anschlüsse an das Kühlwasser besitzt. Über die Pumpe leichte Fraktion 51 ist der Wärmetauscher mit einer Leitung mit dem Trennbehälter leichte Fraktion 52 verbunden, der eine Schwimmerkugel 72 besitzt, die mit Ver­ schlußvorrichtungen für die Leitungen 54 und 56 auf beiden Seiten so bestückt ist, daß die Entfernung der beiden Ver­ schlüsse kürzer ist als die Entfernung der beiden Abflüsse voneinander. Sowohl die Leitung 54 als auch die Leitung 56 ist mit Behältern der Extraktion verbunden, die auf Fig. 2 ersichtlich sind.

Der Trennbehälter leichte-/schwere Fraktion 8 ist mit der Produktleitung schwere Fraktion 9 mit dem Crackbehälter 10 verbunden. Dieser ist im Aufbau auf Fig. 3 dargestellt. Der Behälter 10 besitzt die Elektroheizung 12, die Transport­ schnecke fest Rückstände 13 und die Crackschnecke 11. Die Crackschnecke besitzt auf dem Umfang Zähne und in den Wen­ deln Durchbrüche. Auf dem Behälter mit Verbindung zum Behäl­ ter ist die Destillation 16 angeordnet. Sie besitzt die Destillationsböden, die Glockenböden, die jeweils die Abgän­ ge von unten nach oben gesehen 17, 18 und 31 haben.

Die Leitung 17 mündet in die Leitung angereicherte Bleich­ erde 28, die mit dem unteren Teil des Behälters 10 verbunden ist und dort den Auslauf Bleicherde/schwere Fraktion be­ sitzt. Die Transportschnecke 13 ist über die Förderleitung 14 mit der Brennkammer 15 verbunden. In diesen Behälter münden die Leitung mit dem Verbrennungsluftgebläse 38, der Anschluß des Brenners 37, die Einströmung Merkaptangase 39 und die Abgasleitung 40, die mit dem Behälter 41 Katalysator für Abgas aus Brennkammer verbunden ist.

Am unteren Ende der Brennkammer 15 ist die Austragsleitung 42 Asche+Bleicherde, die mit den Sammel- und Abkühlbehäl­ ter 43 verbunden ist. Dieser ist am unteren Ende über die Mühle 44 mit der Falleitung 45 mit dem Behälter Dieselfilte­ rung 21 verbunden. An dem Behälter ist die Dieselleitung 25 und die Leitung 20 mit der Dieselpumpe angeordnet. Vor die­ ser Leitung 20 ist der Dieselkühler 19 angeordnet.

Die Vorrichtung wird in der Fig. 2 näher erläutert. In der Figur sind die Leitungen ersichtlich, die nach den Behältern der Fig. 1 geschaltet sind. In der Fig. 2 ist die Leitung 56 Wasser zur Extraktion ersichtlich, in die die Leitungen 65 belasteter Alkazidstrom einmünden. Am Ende der Leitungen ist der Alkazidwärmetauscher I angeordnet, der mit dem Alkazidwärmetauscher II verbunden ist. Dieser ist mit dem Trennbehälter Alkazid/Merkaptangase verbunden. Von dem Be­ hälter führen 2 Leitungen zu dem Alkazidkühler 68 und dem Gasstrom Merkaptane 67. In die Leitung 67 mündet die Leitung 69 Entlüftungsleitung Merkaptane, die in die Einströmung Merkaptangase 39 an der Brennkammer 15 einmündet.

Aus dem Alkazidtank 60 führt über die Alkazidpumpe 61 die Alkazidleitung 49 in die Leitungen 54 Lösungsmittel zu Ex­ traktion, 25 Dieselleitung zur Extraktion und 35 Benzinlei­ tung zur Extraktion, die jeweils nach der Einmündungsstelle den Mischer 62 besitzen. Dieser ist mit einer Leitung mit den Separationsbehältern 63 verbunden, der die beiden An­ schlüsse 65 belastete Alkazidlauge und die Verbindungslei­ tung zum Tank 64 besitzen. Die Tanks 64 sind über die Ent­ lüftungsleitung Produkte 70 mit der Luftansaugleitung des Motors verbunden.

Ein wesentliches erfinderisches Vorrichtungselement zeigt Fig. 3, die den Aufbau des Crackbehälters 10 zeigt. Darin ist mit 75 die Außenisolation, mit 76 die Schamotteschicht, mit 77 die Stäbe E-Heizung, mit 78 der Stahlmantel und mit 79 die Teerschicht bezeichnet.

Ein besonderes Ausführungsbeispiel zeigt die Besonderheiten der erfinderischen Vorrichtung und des erfinderischen Ver­ fahrens näher.

Das erste Ausführungsbeispiel soll das erfinderische Ver­ fahren näher erläutern.

Eine Anlage, die für einen Altölstrom von 200 kg/h ausgelegt ist, besitzt einen 45 kW Benzinmotor. Dieser ist mit einem Generator für 42 kVA gekoppelt. Die elektrische Leistung von 40 kVA wird bei einer Drehzahl von 3000 1/min abgegeben. Diese Leistung wird an die Komponenten der Anlage Heizung Crackbehälter mit bis zu 30 kW, dem Antriebsmotor der Crack­ schnecke, der Förderschnecke schwere Rückstände, den Geblä­ sen und Brenner der Brennkammer und der Meß- und Regeltech­ nik der Anlage abgegeben.

Die vom Motor erzeugte Wärme im Kühlwasser und Abgas wird abgegeben zu 30 kW an den Altölstrom aus dem Kühlwasser und 10 kW aus dem Abgas und zu 15 kW an die Alkazidlauge aus dem Abgas des Motors.

Die Wärmetauscher für die Wasser-Altöl Wärmeübertragung sind Rohrbündelwärmetauscher und die Wärmetauscher der Rauch­ gas/Altöl-Wärmeübertragung sind Rippenrohrwärmetauscher. Der Abgasstrom des Motors ist 135 m³/h und besitzt nach Verlassen des Motors eine Temperatur von 500°C. Der Treib­ stoff des Motors ist das Crackbenzin, das in dem Crackbehäl­ ter erzeugt und in der Destillation abgetrennt wird.

Durch die Erwärmung des Altöles in 2 Stufen auf ca. 200°C werden aus den 200 kg/h angesaugten Altöles 40 kg/h Wasser und leichte Fraktion abgedampft. Die leichte Fraktion kann dabei, je nach Herkunft des Öles, sowohl leichte Benzine als auch Lösungsmittel sein.

Sie eignet sich deshalb nicht für den Benzinmotor und wird zur Aufheizung der Brennkammer auf die Betriebstemperatur für die Verbrennung der festen Rückstände aus dem Crackbe­ hälter verwendet. Von den 40 kg/h sind ca. 10 kg die leichte Fraktion und 30 kg/h Wasser. Die Kondensation dieser leich­ ten Fraktion erfolgt unter Aufheizung des Entschwefelungs­ mittel Alkazid und dem Kühlwasser mit Leistungen von 20 kW.

Die restlichen 160 kg/h auf 200°C erwärmtes Altöl fließt von unten her in den Crackbehälter, der die Abmaße von D=750 mm und L=1600 mm hat. Die Heizung dieses Behälters ist elektrisch 30 kW und liegt in einem Schamottebett, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Im Schamottebett wird eine Tempera­ tur von 650°C eingeregelt.

Das Bett hat eine Dicke von 30 mm und die Heizstäbe liegen in der Mitte der Schamotteschicht. Die Wandtemperatur des Behälters ist damit 450°C und die Innentemperatur des Be­ hälters im Öl an der Wand ist 420°C. Die Wandstärke ist 10 mm und das Material besteht aus Siederohrmaterial. Um die Schamotteschicht ist eine 20 cm dicke Isolierung.

Auf dem Behälter ist eine Auftriebsdestillationskolonne mit einem Durchmesser von 30 cm. In der Kolonne sind 8 Glocken­ böden mit einem Abstand von 10 cm. Auf der Kolonne ist ein Kondensator, der mit Kühlwasser aus dem Kühlwasserkreislauf der Anlage gespeist wird. Das Rücklaufverhältnis ist 10.

Die Crackwendel im Behälter wird mit einem Motor von 0,5 kW angetrieben und hat eine Drehgeschwindigkeit von 1/2 1/min. In der Wendel sind Durchbrüche in runder Form mit einem D=150 mm. Die Zuleitung des Altöles in den Behälter erfolgt durch eine Leitung mit 1′′ Durchmesser. Die Austragsschnecke feste Fraktion hat einen konischen Durchmesser von 2′′ auf 1′′ und endet in einer 1′′-Leitung. Die Menge an festen Rück­ stand ist 5 kg/h. Die vorgesehene Maximalleistung der Schnecke ist 20 kg/h.

Die Kondensationsleistung des Benzins auf der Kolonne der Destillation ist 155 kg/h. 15 kg/h ist damit Benzinprodukt und 140 kg/h ist Rücklauf. 10 kg/h sind auch der Verbrauch des Benzinmotors, 5 kg/h werden gespeichert für die instati­ onären Vorgänge. In dem Motor werden auch alle gasförmigen Kohlenwasserstoffe verbrannt, die bei der Crackung des Altöles entstehen und die von der Destillationskolonne und den Behältern in die Motorverbrennungsluft angesaugt werden.

Auf den mittleren Böden der Destillationskolonne wird der Dieseltreibstoff flüssig abgeleitet. Die Ableitungsanschlüs­ se haben 1/2′′ Durchmesser und vereinigen sich in einer 3/4′′- Leitung, die zum Dieselfilter führt. Hier ist Bleicherde von 50 l Inhalt enthalten, der im Mittel je Stunde um 2 kg/h ergänzt und am unteren Ende als verbraucht abgezogen wird.

Dabei reichert sich die Bleicherde mit den restlichen Fest­ stoffpartikelchen an, die bei dem Crackvorgang entstehen. Diese 2 kg/h sind die Ergänzung der Festkomponente in dem Crackbehälter, um hier den Teeraustrag zu unterstützen. Die Dieselfraktion ist 140 kg/h. Diese wird nach der Bleicherde­ filterung über eine 3/4′′-Leitung an die Alkazidanlage abge­ geben.

Hier werden die 140 kg/h Diesel mit 140 kg/h Alkazidlauge gemischt und in einem Absetzbehälter wieder voneinander getrennt. Die Vermischung geschieht in einem Rohr-Sulzer- Mischer.

Die Brennkammer ist für einen Volumenstrom von 120 m³/h ausgelegt und erzeugt ein Rauchgas mit einer Temperatur von 600°C. In der Brennkammer werden die schweren Rückstände mit den Abgasen aus der Alkazidentschwefelung verbrannt. Die Brennkammer wird auf Temperatur gebracht mit der leichten Fraktion, die in der ersten Stufe der Altölaufwärmung an­ fällt (10 kg/h). Dieses geschieht mit einem Gebläsebrenner, der 3 kg/h dieser leichten Fraktion mit Luft gemischt ver­ brennt. Der Rest des Anfalles der leichten Fraktion (7 kg/h) ist für die instationären Verhältnisse, wie Anfahren und stand by Betrieb bevorratet.

Die Produkte 10 kg/h leichte Fraktion, 15 kg/h Crackbenzin, 140 kg/h Diesel und 30 kg/h Wasser werden in der Alkazident­ schwefelung von den Merkaptanen und damit von den riechenden Komponenten befreit, die aus dieser in die Brennkammer abge­ geben werden.

Die Alkazidentschwefelung führt eine Vermischung der Kompo­ nenten mit den im Umlauf befindlichen 140 kg/h Alkazidlauge durch, wobei aus den Produkten leichte Fraktion, Crackbenzin und Diesel nur die riechenden Stoffe, die Merkaptane gelöst werden, das Wasser jedoch sich vollständig vermischt. Dieses wird erst bei der Desorption wieder mit den Merkaptanen ausgetrieben.

Die Desorption ist durch einen Schwimmerschalter so ther­ misch gesteuert, daß in jedem Kreislauf soviel Wasser bei der Desorption verdampft, wie vorher aufgenommen wurde. Der Dampf wird mit den Merkaptanen der Brennkammer zugeführt und ist in dem Rauchgas der Brennkammer enthalten. Eine Anrei­ cherung aus Stoffen aus dem Wasser in der Alkazidlauge ist nicht zu befürchten, da dieses Wasser bereits ein Kondensat des Prozesses darstellt.

Für den Prozeß werden die Abtrennungen der Stoffe von der Alkazidlauge erfinderisch dadurch gelöst, daß in den Trenn­ behältern mit einem Durchmesser von 30 cm und einer Höhe von 80 cm ein Schwimmerventil mit Verschlußfortsätzen zu den beiden Öffnungen unten und oben besitzt, welche mit dem Schwimmerkörper verbunden sind. Der Auftrieb des Schwimmer­ körpers ist größer als Alkazidlauge und niedriger als die 3 Produkte, so daß jeweils die Alkazidlauge nach unten abströmt und die Produkte nach oben.

Nomenklatur

 1 Altölstrom
 2 Motorkühler
 3 Motor
 4 Generator
 5 Motor-Abgaskatalysator
 6 Abgasstrom Motor
 7 Abgaskühler Altöl
 8 Trennbehälter leichte-/schwere Fraktion
 9 Schwere Fraktion
10 Crackbehälter
11 Crackschnecke
12 E-Heizung
13 Transportschnecke feste Rückstände
14 Feste Rückstände
15 Brennkammer
16 Kolonne
17 Rücklauf schwere Fraktion
18 Dieselfraktion
19 Dieselkühler
20 Dieselpumpe
21 Behälter Dieselfilterung
22 Bleicherde
23 gefilterter Diesel
24 Dieselfilter
25 Dieselstrom zur Extraktion
26 Zellenradschleuse Bleicherde
27 angereicherte Bleicherde
28 Einbindung Rücklauf schwere Fraktion in Bleicherde
29 Auslauf Bleicherde/schwere Fraktion in Crackbehälter
30 Einlauf schwere Fraktion in Crackbehälter
31 Benzinfraktion
32 Benzinkondensator
33 Benzinpumpe
34 Aufteilung Benzinfraktionsstrom
35 Benzinfraktion zur Extraktion
36 Rückgeführte Benzinfraktion
37 Brenner
38 Verbrennungsluftgebläse
39 Einströmung Merkaptangase
40 Abgasleitung Brennerkammer
41 Katalysator für Abgas aus Brennkammer
42 Austrag Asche+Bleicherde
43 Sammel- u. Abkühlbehälter
44 Mühle
45 Falleitung
46 Einbindung Abzug Dieselfraktion
47 Leichte Fraktion
48 Alkazidwärmetauscher I
49 Alkazidstrom
50 Kondensator leichte Fraktion
51 Pumpe leichte Fraktion
52 Trennbehälter leichte Fraktion
53 Austrag Lösungsmittel
54 Lösungsmittel zur Extraktion
55 Austrag Wasser
56 Wasser zur Extraktion
57 Alkazidwärmetauscher II
58 Luftkühler
59 Alkazidleitung
60 Alkazidtank
61 Alkazidpumpe
62 Mischer
63 Separationsbehälter
64 Tank
65 belasteter Alkazidstrom
66 Trennbehälter Alkazid/Merkaptangase
67 Gasstrom Merkaptane
68 Alkazidkühler
69 Entlüftungsleitung Merkaptane
70 Entlüftungsleitung Produkte
71 Rauchgasklappe
72 Schwimmer
73 Regelventil
74 Temperaturfühler
75 Außenisolierung
76 Schamottschicht
77 Stäbe E-Heizung
78 Stahlmantel
79 Teerschicht

Claims (16)

1. Verfahren zur zweistufigen Umwandlung von Altölen oder ande­ ren Rückstandsölen zur überwiegenden Produktion von Diesel­ öl, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe das Öl auf ca. 120-250°C erwärmt wird, wobei die leichten Produkte, wie Wasser, Benzin und Lösungsmittel verdampfen und einer zweiten Stufe, in der das vorgewärmte Altöl in einem elek­ trisch geheiztem, mit einem Wärmeverteilungssystem, wie Schamotte oder Sand, belegtem Metallbehälter, wobei an die­ sem Temperaturen in Abhängigkeit von der Art des Altöls von 350 bis 500°C dadurch erzeugt werden, daß in dem elektrisch geheizten Wärmeverteilungsbett ca. 600 bis 700°C geregelt werden und der Behälter insgesamt isoliert ist, wobei das Öl in dem Behälter während des Crackvorganges sich in einem Schaumzustand befindet und der Schaum 40 bis 60% des Be­ hälterinhaltes einnimmt, wobei der bei dem Crackvorgang entstehende Rückstand mit einer Crackschnecke, die an der Oberfläche Zähne hat und in der Wendel Durchlässe besitzt, von der Behälterwand abgelöst wird und durch eine Transport­ schnecke aus dem Behälter gefördert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Behälter entweichende Crackdampf unmittelbar oberhalb des Behälters in einer Auftriebskolonne rektifiziert wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Destillationskolonne austretende Dieselölfraktion über eine Bleicherdeschicht geleitet wird, die periodisch oder kontinuierlich durch die Asche der Verbrennungskammer 15 ersetzt wird und in den Crackbehälter ausgetragen wird, wo sie sich mit dem Rückstand vermischt und mit diesem in die Verbrennungskammer transportiert wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pro­ dukte mit einem Entschwefelungsmittel vermischt werden, welches anschließend abgetrennt und desorbiert wird und die dabei austretenden schwefelhaltigen Verbindungen, wie Mer­ kaptane in der Brennkammer verbrannt werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ sorgung der Einheit durch einen Motor erfolgt, der mit der Motorkühlung und dem Abgas die Vorerwärmung des Rückstands­ öles mit der Verdampfung des Wassers und der leichten Frak­ tion und mit dem Strom vorwiegend die Beheizung des Crackbe­ hälters versorgt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ gase aus dem Motor und der Brennkammer mit Katalysatoren erfolgt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenn­ vorgänge der Flüssigkeiten in den Separatoren durch Schwim­ mer erfolgt, die nach oben und unten Verschlußfortsätze ha­ ben, die die Ausgänge wechselseitig verschließen können.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssig­ keitsstände mit Ultraschallsensoren erfolgen.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Umwandlung von Rückstandsöl in überwiegend Dieselöl in zwei hinterein­ ander geschalteten Erwärmungsbehältern, dadurch gekennzeich­ net, daß die Altölleitung über einen Vorerwärmungsbehälter, einem Separationsbehälter in einen Crackbehälter geführt wird, der mit einer Crackschnecke ausgerüstet ist, eine in einem Wärmespeicher, wie Sand oder Schamotte gebetteten Elektroheizung besitzt und am unteren Ende sowohl die Zu­ fuhrleitungen des Altöles als auch die Förderschnecke des Rückstandes besitzt, die mit einer Leitung zur Brennkammer verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Crack­ schnecke auf ihrer Außenseite Zähne angebracht sind, die der Behälterinnenwand gegenüberstehen und die Crackschnecke in den Wendeln Durchbrüche besitzt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Behäl­ ters eine Destillationskolonne angeflanscht ist, die minde­ stens 3 Rektifikationsböden übereinander besitzt, die mit seitlichen Ablässen verbunden sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer oberhalb des Crackbehälters und der Dieselfilterung ange­ bracht ist und der Crackbehälter mindestens 2 Verbindungs­ leitungen nach oben in Richtung Brennkammer besitzt, die Förderleitung schwere Rückstände und die Verbindungsleitung zu der Dieselfilterung.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer 15 sowohl einen Eingang Merkaptangase als auch einen Ausgang zu einer Katalysatorkammer besitzt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroheizstäbe des Behälters 10, die Antriebssysteme und die Wärmetauscher eine Verbindung mit einem Verbrennungsmotor besitzen, der mit einem elektrischen Generator gekoppelt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Separatoren ein Schwimmerventil angeordnet ist, welches eine Dichte von unter 1 hat und an beiden Seiten Verschlußfortsätze besitzt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Crack­ behälters 10 ein Ultraschallniveaustandssensor angebracht ist.