DE4235213C2 - Verfahren zur Reinigung von verschmutzten Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von verunreinigtem Paraffinöl, insbesondere Altöl, wie z. B. verbrauchtes Motoröl.

Bekannte Verfahren zur Reinigung von verschmutzten Paraffinölen bestehen in der Regel aus der Zugabe von Bindemitteln für die Verunreinigungen im Paraffinöl und einer nachfolgenden Extraktion der Verunreinigungen in Verbindung mit den gebundenen Bindemitteln.

Der wesentliche Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß die benutzten Bindemittel am Ende des Reinigungsprozesses in verschmutzter Form, nämlich Bindemittel mit den ursprünglichen Verschmutzungen des Altöles, anfallen. Hieraus ergeben sich die bekannten Probleme der Entsorgung, wodurch eine wirtschaftliche Anwendung wesentlich behindert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren darzustellen, das eine Reinigung von verschmutztem Altöl unter Benutzung eines wiederverwertbaren Extraktionsmittel durchführt und damit die Entsorgungsproblematik wesentlich verringert und gleichzeitig die Kosten für das Extraktionsmittel auf niedrigem Niveau hält.

Die Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Verfahrensanspruches gelöst.

Die Erfinder haben erkannt, daß es durch Einsatz geeigneter Extraktionsmittel möglich ist, die Verunreinigungen, die sich in verschmutztem, insbesondere gebrauchtem Paraffinöl befinden, durch geeignete Extraktionsmittel zu agglomerieren, wobei die benutzten Extraktionsmittel nach erfolgtem Austrag der agglomerierten Verschmutzungen durch nachfolgende Destillation wieder zurückgewonnen werden können und in den Prozeßkreislauf wieder eingeführt werden können.

Die wesentliche Aufgabe bei dieser Erfindung bestand darin, geeignete Substanzen zu finden, die zum einen die Agglomeration der Verunreinigungen hervorruft, zum anderen im weiteren Prozeß einfach wieder extrahierbar sind. Die Lösung des Problem zeigte sich in der Anwendung eines Gemisches aus einem polaren und einem unpolaren Lösungsmittel, das beispielhaft hier eine Mischung aus 50% Isopropanol und 50% Aceton darstellt.

Die verfahrenstechnische Realisierung der Extraktion der Verunreinigungen durch diese beiden Extraktionsmittel bewegt sich im Rahmen bekannter verfahrenstechnischer Aufgaben, wie Mischen, Dispergieren, anschließendes Trennen und Konzentrieren in mehreren Stufen.

Die Weiterentwicklung des Reinigungsverfahrens führte konsequenterweise dazu, das gereinigte Öl einem Crackprozeß zu unterwerfen, so daß aus den erhaltenen langkettigen Kohlenwasserstoffverbindungen bevorzugte Endprodukte entstehen. Hierzu wurde erfindungsgemäß ein Verfahren entwickelt, das eine Aufspaltung der langen Kohlenwasserstoffketten in unmittelbarer Umgebung einer Entladungsstrecke erzeugte, wobei ggf. eine vorherige Behandlung durch ein Magnetfeld, wie es aus anderen Crackprozessen bekannt ist, durchgeführt wird. Die Crackung wird hierbei jeweils in Abhängigkeit der gewünschten Endprodukte in Anwesenheit oder Abwesenheit von Wasserstoff bzw. von gesättigten bzw. ungesättigten Kohlenwasserstoffen durchgeführt.

Die Erfindung ist im nachfolgenden anhand der Figuren beschrieben.

Die Figuren stellen im einzelnen folgendes dar:

Fig. 1 zeigt eine schematische Verfahrenszeichnung einer bevorzugten Anwendung des beschriebenen Reinigungsverfahrens.

Fig. 2 zeigt das in Fig. 1 beschriebene Reinigungsverfahren mit einem anschließenden Crackverfahren.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt des im Crackverfahren genutzten Plasmareaktors.

Fig. 1 zeigt eine schematische Verfahrenszeichnung einer bevorzugten Anwendung des beschriebenen Reinigungsverfahrens. Zunächst zeigt die Figur einen Rührkesselreaktor R1, in den das zu reinigende Öl zusammen mit dem Extraktionsmittel eingeleitet und vermischt wird. Die Verweildauer des Öles in diesem Rührkessel ist abhängig vom Verschmutzungsgrad. Auf der Unterseite des Rührkessels R1 werden die harzigen Bestandteile abgezogen, während die leichtere Phase in eine Zentrifuge R2 eingeleitet wird. In der Zentrifuge wird die schwere von der leichten Phase getrennt, wobei die schwere Phase die Abfallprodukte beinhaltet, und die leichte Phase in einen weiteren Behälter R3 ggf. mit einer weiteren Zufuhr von Extraktionsmittel eingeleitet wird. Nach dem Behälter R3 wird das Gemisch über Röhrenerhitzer R4 geleitet, so daß ein Großteil des Destillates abdestilliert wird und in den Kreislauf zurückgeführt wird, während die flüssige Phase in einen weiteren Behälter R5 eingeleitet wird und ggf. mit weiterem Extraktionsmittel vermischt wird und von dort über einen hier beispielhaft angegebenen Dünnschichtverdampfer R6 endgültig vom Extraktionsmittel befreit wird, wobei die flüssige Phase das gereinigte Öl enthält und die gasförmige Phase das Extraktionsmittel enthält, das über einen zwischengeschalteten Kondensator abgekühlt und in den Produktionskreislauf zurückgeführt wird. Die flüssige Phase entspricht dem vorgereinigten Öl und wird über eine Leitung dem Crackprozeß zugeführt.

Fig. 2 zeigt das in Fig. 1 beschriebene Reinigungsverfahren mit den gleichen Bezugszeichen mit einem anschließenden Crackverfahren. Hier sei lediglich die Erweiterung des Prozesses beschrieben. Anschließend an das Reinigungsverfahren zeigt Fig. 2 ein Crackverfahren mit Hilfe eines Plasmareaktors. Das gereinigte Öl aus dem in Fig. 1 beschriebenen Verfahren wird in einen Behälter 1 geleitet und von dort, gesteuert durch ein Ventil V1, über eine Leitung L1 in eine an sich bekannte Magnetisierungsvorrichtung 2 geleitet. Von dieser Magnetisierungsvorrichtung 2 wird das vormagnetisierte Öl zum Plasmareaktor 3 über die Leitung L2 weitergeführt in dem der eigentliche Crackvorgang unter Zugabe des Reaktionsgases aus dem Behälter 4 über die Leitung L3 stattfindet. Der im Plasmareaktor notwendige Lichtbogen wird über zwei Elektroden, die im Inneren des Plasmareaktors liegen erzeugt, die über die Strom/Spannungsversorgung 5 mit Energie versorgt werden. Die beim Cracken entstandenen kurzkettigen Kohlenwasserstoffen werden über eine Ableitung L4 zu Wärmetauschern 6 bzw. zum Kondensator 7 weitergeleitet in denen das Endprodukt abkondensiert wird. Weiterhin ist eine Ableitung L5 aus dem Plasmareaktor vorgesehen aus dem das überschüssige Koks bzw. die nach dem Crack-Vorgang nichtsiedenden Anteile in einen Vorratsbehälter 8 abgeführt werden. Das Reaktionsgas, das im Kondensator 7 wieder abgeschieden wird, wird über eine rückführende Leitung L6, die über ein Mischventil V2 in die Leitung L3 übergeht, dem Plasmareaktor wieder zugeführt. Selbstverständlich sind in der erfindungsgemäßen Vorrichtung notwendige dem Stande der Technik entsprechende Regelventile mit entsprechenden Regelmechanismen eingebaut inklusive der notwendigen Pumpen und Ventilatoren.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch den im Crackverfahren genutzten Plasmareaktor. Der Plasmareaktor besteht in diesem Beispiel im wesentlichen aus mehreren ineinander geschachtelten Zylindern, die eine Zusammenführung des Reaktionsgases mit dem zu verarbeitenden Paraffinöl in geeigneter Weise ermöglichen und dieses entstandene Gemisch an einem, zwischen zwei Elektroden 1 und 2 erzeugten, Lichtbogen vorbeiführen, an dem der eigentliche Crackvorgang stattfindet. Genauer gesagt ist hier ein erster Zylinder 20 und ein zweiter konzentrisch darauf gesetzter Zylinder 10 dargestellt, in dem sich zentral angeordnet zwei Elektroden 1 und 2 befinden, die ihren Lichtbogen im unteren Drittel des Zylinders 20 zwischen den Elektrodenspitzen 1.1 und 2.1 erzeugen. Die beiden Elektroden sind an den jeweiligen Kopfenden des ersten Zylinders 20 und des zweiten Zylinders 10 isoliert angebracht und zentral durch die Deckel 11 und 21 geführt. Von der unteren Seite her wird über ein entsprechendes Labyrinth 22 im unteren Deckel 21 des Zylinders 20 das Reaktionsgas direkt an die Elektrode 2 herangeführt und steigt die Elektrode umspülend in einem engen zylinderförmigen Kanal 23, der durch die Elektrode 2 und das umgebende Isolationsmittel 24 gebildet ist, nach oben zu dem unmittelbar vor dem Lichtbogen liegenden Mischbereich 25. Das zu crackende Öl wird am oberen Ende des ersten Zylinders 20 durch einen Zuführflansch 26 seitlich eingeführt und über entsprechend ausgebildete Kanäle durch einen als Zuführung ausgebildeten Deckel 27 in einen Hohlraum 29 geleitet, der aus einem äußeren doppelwandigen Zylinder 20 mit zwischen den Doppelwandungen 20.1 und 20.2 liegenden Heizschlangen 28 gebildet wird. Das Öl gelangt dann durch diesen Hohlraum nach unten und tritt im unteren Drittel des Zylinders 20 wiederum in einen ringförmigen Kanal 30 ein, der aus dem Isolationsmittel 24 der ersten Elektrode 2 und einem bis zur Höhe der Elektrode 2 aufsteigenden Isolationseinsatz 32, der an dem innenliegenden Zylinder 31 anliegt, gebildet wird. In diesem Kanal steigt das Öl auf und wird zum Mischbereich 25 mit dem Reaktionsgas geführt. Direkt vor dem Mischbereich 25 ist eine Verengung 32.1 des Isolationseinsatzes 32 vorgesehen, so daß eine gute Vermischung zwischen Reaktionsgas und Öl gewährleistet ist. Gleichzeitig wird die Strömungsrichtung auf den kurz über diesem Mischpunkt gelegenen Lichtbogen gerichtet. Oberhalb des Lichtbogens befindet sich die zweite Elektrode 1, die von dem am Lichtbogen entstandenen Flüssigkeits/Gas-Gemisch umspült wird und die sich auf der Mittellinie des inneren Zylinders befindet. Das Gemisch wird durch den zylinderförmigen Hohlraum 34 zwischen Elektrode und innerem Zylinder 31 nach oben geführt und erreicht über einen entsprechenden Durchgang 35 den zweiten Zylinder 10 in dem das eventuell entstandene Koks abgeschieden und über eine Leitung die in den unteren Flansch 36 führt ausgesondert wird. Der Zylinder 10 besteht aus einem hohlförmigen Zylindermittelteil 10.1, einem oberen und einem unteren Flansch 37 und 36 und einem oberen Deckel 11, durch die die zweite Elektrode 1 in den Innenraum 38 des Zylinders 10 eingeführt ist. Es besteht zwischen dem oberen und unteren Flansch auf einer Seite ein rohrförmiger Bypaß mit Schauglas 39 durch das der Flüssigkeitsstand im Zylinder 10 eingesehen werden kann. An jedem dieser Flansche 37 und 38 ist jeweils eine Abführung 35 und 40 vorgesehen. Die untere Abführung 35 am Flansch 36 dient dazu, das entstandene flüssige Produkt mit Koksanteilen abzuführen, während die obere Abführung 40 am Flansch 37 dazu dient, das gasförmige Produkt abzuleiten.

Claims (13)

1. Verfahren zur Reinigung von verschmutzten Ölen, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Öl folgenden Verfahrensschritten unterworfen wird:

• 1.1 das Öl wird mit einem Extraktionsmittel mit folgenden Eigenschaften gemischt:
  • 1.1.1 das Extraktionsmittel besteht im wesentlichen aus zwei Substanzen;
  • 1.1.2 die erste Substanz ist ein polares Lösungsmittel;
  • 1.1.3 die zweite Substanz ist ein unpolares Lösungsmittel;
• 1.2 die im ersten Schritt entstandenen Harze werden durch geeignete Mittel (z. B. einen Dekanter) abgesetzt;
• 1.3 aus dem verbleibenden Extrakt wird durch geeignete Mittel (z. B. eine Zentrifuge) die schwere Phase abgetrennt;
• 1.4 der verbleibende Extrakt wird durch geeignete Mittel (z. B. einen Umlaufverdampfer) erhitzt, wobei das flüssige Destillat (das Extraktionsmittel) in den Kreislauf wieder zurückgeführt wird;
• 1.5 der verbleibende Extrakt wird ggf. nochmals mit Extraktionsmittel gemischt und ein weiteres Mal durch geeignete Mittel erhitzt (z. B. über einen Dünnschichtverdampfer geleitet), wobei das Destillat (das Extraktionsmittel) in den Kreislauf zurückgeführt wird und das in flüssiger Phase verbleibende Öl in raffiniertem Zustand aufgefangen wird und dem Crackprozeß zugeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Extraktionsmittel ein Gemisch aus Isopropanol und Aceton vorgesehen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Extraktionsmittel aus 50% Isopropanol und 50% Aceton besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß eine aufzubereitende Menge Öl von 120 kg ca. 600 Liter Extraktionsmittel zugegeben werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das gereinigte Öl einem nachfolgenden Crackverfahren, mit folgenden Merkmalen unterzogen wird:

• 5.1 das vorgereinigte Öl wird mindestens einem Magnetfeld hoher Magnetflußdichte ausgesetzt;
• 5.2 das Öl wird nach der Magnetfeldbehandlung vernebelt und in einem Plasmareaktor unter Beifügung eines Reaktionsgases der unmittelbaren Wirkung eines Lichtbogens ausgesetzt und damit in seiner molekularen Struktur aufgespalten;
• 5.3 das entstandene neue Produkt wird im Anschluß an den Plasmareaktor in bekannten Verfahren rekondensiert.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das für freie Bindungsstellen der gespaltenen Kohlenwasserstoffe im Crackprozeß freien Wasserstoff zur Verfügung stellt (z. B. H₂-Gas).

7. Verfahren gemäß Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß für freie Bindungsstellen der gespaltenen Kohlenwasserstoffe im Crackprozeß gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe zur Verfügung gestellt sind (z. B. Methan oder Äthylen).

8. Verfahren entsprechend Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspaltung im Plasmareaktor unter Anwesenheit von Wasserstoff durchgeführt wird.

9. Verfahren gemäß Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspaltung im Plasmareaktor unter Ausschluß von Wasserstoff stattfindet.

10. Verfahren gemäß Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das verbleibende Restkoks über eine separate Leitung aus dem Plasmareaktor abgeschieden wird.

11. Verfahren nach Anspruch 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgas aus einem Gemisch von mindestens zwei unterschiedlichen Reaktionsgasen besteht.

12. Verfahren nach Anspruch 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgas aus den Kondensatoren wiedergewonnen wird und dem Prozeß zurückgeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verarbeitenden Öle PCB-haltige Trafoöle Anwendung finden und im Plasmareaktor aufgrund der extrem hohen Temperaturen ein Endprodukt frei von Dioxin entsteht.