DE4423089C2 - Verfahren zur Aufarbeitung von gebrauchten, mit Fremdstoffen verunreinigten Schmierölen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung von gebrauchten, mit Fremdstoffen verunreinigten Schmierölen. Dabei sind unter solchen Schmierölen in der Technik einge­ setzte Öle zu verstehen, wobei es sich entweder um Öle auf Mineralölbasis oder um Bioöle, d. h. Öle pflanzlichen Ur­ sprungs handelt.

Für die Wiederaufarbeitung bzw. das Recycling von Schmier­ ölen auf Mineralölbasis stehen unterschiedliche, erfolg­ reich im großtechnischen Einsatz befindliche Verfahren zur Verfügung. So ist das sogenannte Schwefelsäure-Bleicherde- Kontaktverfahren bekannt, welches sich weltweit im groß­ technischen Maßstab durchgesetzt hat. Bei diesem Verfahren werden die Öle von Wasser destillativ getrennt. Die Öle werden mit konzentrierter Schwefelsäure versetzt, um die im Öl enthaltenen Additive zu fällen. Danach werden die Öle mit Bleicherde versetzt und destillativ behandelt. Die aus diesen Verfahrensschritten ausscheidenden Säureharze und Bleicherden werden als Reststoffe abgegeben. Die Destilla­ tion erfolgt vorzugsweise unter Vakuum.

Solche Verfahren lassen sich bei Bioölen nicht anwenden, da infolge des Einsatzes saurer Fällungsingredentien die Esterbindungen gespalten werden und die freien Fettsäuren zu Ablagerungen und Verstopfungen der Anlagen und Rohrlei­ tungssysteme führen. Zudem ist bei einer Spaltung der Esteröle keine Wirtschaftlichkeit der Aufarbeitung gegeben, da das Produkt zerstört wird und in die Säureharze ab­ fließt.

Aktualisierte Verfahren arbeiten auf der Basis einer Total­ verdampfung, bei der kein Schwefelsäurezusatz benötigt wird. Allerdings ist auch bei diesem Ansatz mit größeren Schwierigkeiten zu rechnen, wenn der prozentuale Anteil der Bioöle im Mineralöl einen Schwellenwert von etwa 10% über­ schreitet. Die Siedebereiche der Bioöle überlappen sich nämlich mit denen des Mineralöls. Darüber hinaus liegen die Siedebereiche per se sehr hoch. Es ist deshalb fraglich, ob in diesen Siedebereichen eine qualitativ hochwertige, d. h. exakte Trennung der Destillate (Vakuum-Temperatur-Steue­ rung) möglich ist. Vor allem aber können unbekannte Sekun­ därprodukte anfallen oder neu entstehen, die bisher nicht verfahrensrelevant waren. In diesem Falle wären erhebliche Nacharbeiten hinsichtlich Umwelt- und Toxikologieaspekten notwendig.

Aufgrund der bisher fehlenden Möglichkeiten des Recyclings derartiger Bioöle bestehen deshalb derzeit in Deutschland gesetzliche Bestimmungen dahingehend, daß Bioöle einem Ver­ mischungsverbot mit Altöl auf Mineralölbasis oder syntheti­ schen Ölen unterworfen sind und deshalb getrennt gesammelt und getrennt als Sondermüll entsorgt werden müssen, vor­ zugsweise in einer Sondermüllverbrennung. Ein Recycling derartiger Bioöle ist dabei nicht möglich. Dies führt dazu, daß die Entsorgungsproblematik bisher einen ernsthaften Hemmschuh für die Marktausdehnung des Produktes Bioöl dar­ stellt. Die durchschnittlichen Kosten für die Entsorgung von Bioölen belaufen sich nämlich auf ca. DM 800,- pro Tonne, während die Entsorgung bzw. Wiederaufarbeitung von Altöl zu einem wesentlich günstigeren Preis von etwa DM 200,- pro Tonne erfolgt.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Lösung zu schaf­ fen, mit der unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten im großtechnischen Einsatz eine Aufarbeitung von gebrauchten, mit Fremdstoffen verunreinigten Schmierölen sowohl auf Mineralöl- als auch auf Bioölbasis möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs be­ zeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Öl­ gemisch aus Altöl auf Mineralölbasis und aus gebrauchtem Bioöl, ggf. nach vorangehender thermischer Trennung von Wasser und Gasöl, in einen Reaktor eingeleitet und dort die Bioöle mit einem einwertigen Alkohol unter Bildung von Glycerin zu einwertigen Fettsäureestern umgeestert werden und anschließend die Mineralöle, die einwertigen Fettsäure­ ester und das Glycerin thermisch voneinander getrennt und weiter aufgearbeitet werden.

Es hat sich herausgestellt, daß es mit dieser Verfahrens­ führung in besonders vorteilhafter Weise möglich ist, beide Produkte (Altöl auf Mineralölbasis und gebrauchtes Bioöl) in einer einzigen Anlage gemeinsam aufzuarbeiten, so daß die Notwendigkeit einer getrennten Sammlung und Entsorgung bzw. Aufarbeitung entfällt. Durch die Umesterung der hoch­ molekularen Bioöle (Glycerin-Fettsäure-Ester) zu einwerti­ gen, niedermolekularen Fettsäureestern (Biosprit) ist es möglich, den Trennprozeß in einem niedrigen Temperaturbe­ reich fahren zu können und nur die Bioöle zu spalten, wel­ che aufgrund ihrer Umesterung zu einwertigen Estern deut­ lich in ihrem Siedebereich reduziert werden. Infolge dieser einseitigen Siedebereichsverschiebung können die Mineral­ öle, die einwertigen Ester und das bei der Umesterung frei­ werdende Glycerin anschließend destillativ voneinander ge­ trennt werden.

Um die Umesterung der Bioöle im Reaktor zu einwertigen Fettsäureestern zu begünstigen, ist es vorteilhaft, zusätz­ lich auch einen Katalysator zu verwenden, wobei sich Na­ trium als besonders geeignet erwiesen hat.

Zur Trennung der im Reaktor entstandenen Zwischenprodukte ist es in weiterer Ausgestaltung vorteilhaft vorgesehen, daß in einer ersten Verdampfungseinrichtung die einwertigen Ester, das Glycerin und der überschüssige Alkohol abge­ trennt und als Sumpfprodukt die verbleibenden Mineral- oder Bioöle abgezogen werden. Die als Sumpfprodukt anfallenden Mineralöle oder Bioöle können anschließend einer konventio­ nellen Wiederaufbereitung als abgetropfte Trockenöle zuge­ führt werden. Hierdurch entfällt in den konventionellen Anlagen die herkömmliche Vorbehandlung der Entwässerung und Gasölabscheidung.

Zur weiteren Aufarbeitung der am Kopf der Verdampfungsein­ richtung abgezogenen Produkte ist vorteilhaft vorgesehen, daß die einwertigen Ester, das Glycerin und der überschüs­ sige Alkohol in eine weitere Verdampfungs- bzw. Rektifi­ ziereinrichtung geleitet werden und dort als Kopfprodukt die Fettsäureester und als Sumpfprodukt das Glycerin abge­ zogen werden, wobei vorzugsweise die Rektifizierung unter Vakuum durchgeführt wird. Mittels dieser Rektifizierung ist es möglich, die einwertigen Fettsäureester unter Vakuum und schonender Temperaturführung exakt in reiner Form abzutren­ nen. Das Endprodukt ist dann folglich verkaufsfähiger Bio­ sprit.

Je nach der Beschaffenheit des aufzuarbeitenden Ölgemisches ist vorteilhaft vorgesehen, daß das Ölgemisch vor der Ein­ leitung in den Reaktor zunächst thermisch entwässert wird und dann anschließend vorteilhaft das entwässerte Ölgemisch vor der Einleitung in den Reaktor in einer Destillations­ einrichtung von Gasöl befreit und als Sumpfprodukt abgezo­ gen und in den Reaktor geleitet wird.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur in einem Verfahrensfließbild eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Getrennt oder auch gemischt gesammeltes Altöl auf Mineral­ ölbasis und aus gebrauchtem Bioöl wird als Ölgemisch symbo­ lisiert durch einen Pfeil 1 in eine Entwässerungskolonne 2 eingegeben, in welcher vorzugsweise bei atmosphärischem Druck eine Entwässerung beispielsweise bei 120°C durchge­ führt wird. Aus dieser Entwässerungskolonne 2 wird über Kopf über eine Leitung 3 der Wasser- und Benzinanteil destillativ abgeschieden und anschließend durch einen Küh­ ler K in eine Trenneinrichtung 4 geführt, aus welcher über eine Leitung 5 Wasser und über eine Leitung 6 Benzin ge­ trennt abgeführt wird.

Am Sumpf der Entwässerungskolonne 2 wird als Sumpfprodukt eine aus einem Altöl/Bioöl-Gemisch, Additiven und Diesel­ kraftstoff bestehende Zusammensetzung über eine Leitung 7 abgeführt und nach Erwärmung in einem Wärmeaustauscher WA in eine Gasölkolonne 8 geleitet, in welcher bei einer Tem­ peratur von vorzugsweise etwa 360°C eine thermische Ab­ trennung von Gasöl (Diesel) erfolgt. Das durch die Destil­ lation abgeschiedene Gasöl wird als Kopfprodukt über eine Leitung 9 abgezogen und nach einer Kühlung in einem Kühler K als Produkt aus der Anlage geführt.

Als Sumpfprodukt aus der Gasölkolonne 8 wird folglich eine Zusammensetzung abgezogen, welche aus einem Altöl/Bioöl-Ge­ misch und Additiven besteht. Dieses Sumpfprodukt wird über eine Leitung 10 durch einen weiteren Wärmeaustauscher WA in einen Reaktor 11 eingegeben. In diesem Reaktor wird, wie durch einen Pfeil 12 angedeutet ist, ein einwertiger Alko­ hol zugeführt und unter Verwendung eines geeigneten Kataly­ sators erfolgt im Reaktor 11 beispielsweise bei einem Tem­ peraturniveau von etwa 70°C unter Bildung von Glycerin eine Umesterung der hochmolekularen Bioöle (Glycerin-Fett­ säure-Ester) zu einwertigen, niedermolekularen Fettsäure­ estern (Biosprit). Diese Reaktion im Reaktor 11 kann im Verfahrensablauf kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden. Aus dem Reaktor sind von Zeit zu Zeit entsprechende Reststoffe bzw. der Katalysator abzuziehen, was durch eine Leitung 13 symbolisiert ist.

Über eine weitere Leitung 14 werden die im Reaktor ent­ standenen Produkte, nämlich die einwertigen niedermolekula­ ren Fettsäureester, die Mineralöle und das bei der Umeste­ rung freiwerdende Glycerin in eine Verdampfungseinrichtung 15 eingeleitet, in welcher eine destillative Trennung der vorgenannten Stoffe erreichbar ist, da aufgrund der Spal­ tung der Bioöle im Reaktor 11 und Umesterung zu einwertigen Estern die Bioöle in ihrem Siedebereich deutlich reduziert werden konnten. In dieser Verdampfungseinrichtung 15 wird als Sumpfprodukt Mineralöl oder Bioöl abgezogen (Leitung 16), welches nachfolgend noch weiter aufgearbeitet werden kann, was durch eine Einrichtung 17 angedeutet ist. Trocke­ nes, abgetropftes Mineral- oder Bioöl kann dann über eine Leitung 18 abgeführt werden.

Am Kopf der Verdampfungseinrichtung 15 werden die einwerti­ gen Ester, das Glycerin und der überschüssige Alkohol abge­ zogen und über eine Leitung 19 nach Kühlung in einem Kühler K in wenigstens eine Rektifizierkolonne 20 eingeleitet. Die Rektifizierung in der Rektifizierkolonne 20 wird vorzugs­ weise unter Vakuum durchgeführt, beispielsweise bei einem Temperaturniveau von 360°C. Mittels dieser Rektifizierung ist es möglich, die einwertigen Fettsäureester unter Vakuum und schonender Temperaturführung exakt in reiner Form ab zu­ trennen, wobei das Endprodukt am Kopf der Rektifizierko­ lonne über eine Leitung 21 abgeführt wird und verkaufsfähi­ gen Biosprit (Biodiesel) darstellt.

Im Sumpf der Rektifizierkolonne 20 läßt sich über eine Lei­ tung 22 das Glycerin abführen, das dann ggf. einer weiteren Verarbeitung zuführbar ist.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Aus­ führungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So kann es ggf. notwendig sein, mehr als einen Reaktor 11 zur Umeste­ rung der Bioöle vorzusehen. Darüber hinaus können zur Tren­ nung der einwertigen Ester und des Glycerins auch mehrere Rektifizierkolonnen vorgesehen sein.

Claims (5)

1. Verfahren zur Aufarbeitung von gebrauchten, mit Fremd­ stoffen verunreinigten Schmierölen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ölgemisch aus Altöl auf Mineralölbasis und aus ge­ brauchtem Bioöl, ggf. nach vorangehender thermischer Tren­ nung von Wasser und Gasöl, in einen Reaktor eingeleitet und dort die Bioöle mit einem einwertigen Alkohol unter Bildung von Glycerin zu einwertigen Fettsäureestern umgeestert wer­ den und anschließend die Mineralöle, die einwertigen Fett­ säureester und das Glycerin thermisch voneinander getrennt und weiter aufgearbeitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umesterung der Bioöle ein Katalysator verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Verdampfungseinrichtung die einwertigen Ester, das Glycerin und der überschüssige Alkohol abge­ trennt und als Sumpfprodukt die verbleibenden Mineral- oder Bioöle abgezogen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einwertigen Ester, das Glycerin und der überschüs­ sige Alkohol in eine weitere Verdampfungs- bzw. Rektifi­ ziereinrichtung geleitet werden und dort als Kopfprodukt die Fettsäureester und als Sumpfprodukt das Glycerin ab­ gezogen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rektifizierung unter Vakuum durchgeführt wird.