EP0267654B1 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Aufbereitung von Altöl - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Aufbereitung von Altöl Download PDF

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EP0267654B1
EP0267654B1 EP87202165A EP87202165A EP0267654B1 EP 0267654 B1 EP0267654 B1 EP 0267654B1 EP 87202165 A EP87202165 A EP 87202165A EP 87202165 A EP87202165 A EP 87202165A EP 0267654 B1 EP0267654 B1 EP 0267654B1
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EP
European Patent Office
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reactor
pipe
process according
stage
oil
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EP87202165A
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EP0267654A3 (en
EP0267654A2 (de
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Christian O. Schön
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Individual
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M175/00—Working-up used lubricants to recover useful products ; Cleaning
    • C10M175/0025—Working-up used lubricants to recover useful products ; Cleaning by thermal processes
    • C10M175/0033—Working-up used lubricants to recover useful products ; Cleaning by thermal processes using distillation processes; devices therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S203/00—Distillation: processes, separatory
    • Y10S203/06—Reactor-distillation

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the continuous treatment of waste oil, in which the waste oil is heated and subjected to a subsequent fractionation and distillation into products of different qualities (side fractions) and precautions are taken to keep deposits free.
  • Single-stage or multi-stage distillation processes are known for this, in which the waste oil is heated to the processing temperature of approx. 300 ° C by tube heaters or other heat exchangers and then processed in large-volume reaction columns, generally in a first stage under atmospheric pressure and in one second stage under vacuum. In a third stage, the residues can then be distilled under negative atmospheric pressure.
  • a known such method is e.g. B. the sulfuric acid bleaching earth process.
  • the waste oil remains in the system for a very long time. Because of the large-volume containers, temperature and pressures are difficult to control.
  • the vacuum that can be achieved in practice is 60 to 100 mbar.
  • Corresponding to the boiling and evaporation temperature of the fractions in question correspondingly high temperatures must be applied, some of which are just below the cracking temperature of the oils in question. Cracking must be prevented in order to maintain the lubricating effect.
  • the present invention has for its object to provide a method and an apparatus for performing this method for the treatment of waste oil, in which the yield is as high as possible and the reaction and residence time is as short as possible and which do not have the disadvantages of the known devices and methods Has.
  • the invention solves the problem by a method in which the waste oil is gradually heated higher and higher in a single-tube reactor, in each stage to an exact temperature and the corresponding exact pressure required for the quality required for the subsequent separation (sub - or overpressure) as well as with a precisely settable residence time in the reactor, whereby separation (decomposition) into a mixture of solid, liquid and gaseous product portions takes place depending on the temperature and pressure reached, and that at the end of each stage the gasified or evaporated oil mist immediately without storage and immediately separated and then distilled to the desired product.
  • reactor is also understood to mean a single-tube still, since in most cases, but not always, a chemical reaction takes place in the single-tube reactor.
  • a method according to the invention works with a significantly higher yield, depending on the quality of the used oil up to 90%. Only about 1 to 2% acid tar is generated.
  • the waste products to be disposed of are used as fuel and chemical auxiliaries in the cement industry.
  • the waste oil is expediently preheated before being fed into the single-tube reactor.
  • the pressure is preferably reduced from stage to stage to a vacuum of up to 1 mbar. This was not possible with the known systems.
  • the preheating can also be done in the single-tube reactor.
  • the increasing heating of the waste oil in the direction of flow can take place in many ways, for example by electrical heating, inductive or resistance heating. Can be advantageous In the last stage, where there may be caking on the tube walls, indirect high-frequency heating of the product can also be considered. Likewise, as described further below, positively guided heat transfer media which wash around the single pipe in countercurrent can also be used advantageously.
  • the ability to run sections of the reactor under different pressures means that chemical reactions can be carried out continuously. For example, by feeding sodium, harmful chlorine can be bound to table salt, which can then e.g. can be excreted with coke at the end of the reactor.
  • table salt which can then e.g. can be excreted with coke at the end of the reactor.
  • other known methods can also be used for this.
  • the process in the final stage of the reactor is operated at a temperature in the range from approx. 3oo to 9oo ° C and the pressure is between 1 mbar and 10 bar, preferably atmospheric pressure. Bitumen or coke comes out of the reactor as the last product. This end product largely contains the contaminants and pollutants and is e.g. used by the cement industry as a fuel and chemical additive.
  • the quality of the side fractions can be improved in a known manner by adding reflux.
  • the enrichment can take place in place of the return admixture of the steam or mixture separated from the cutters.
  • mechanically driven rotor bodies excrete the liquids contained in the steam and feed them back to the next product or the bottom.
  • the returned product or the returned sump can be swirled with the product steam or gas in a one-pipe part.
  • the gases or vapors leaving via the top of the respective return admixtures are condensed as usual and processed further.
  • the side fractions can be processed in an outgoing single tube reactor for further distillations.
  • chemicals can be dosed or fed exactly to improve the product at precise pressures and temperatures as in the main line.
  • Hydrogenation can take place both in the main strand and for a certain side fraction in a side strand. If the hydrogenation takes place in a side strand, this is advantageously also designed as a single-tube reactor.
  • hydrogen can advantageously be fed in at various points along the single-tube reactor either in the main line or in a side line in such an amount that under hydrogenation conditions at least 20% by weight, preferably at least 30% by weight and particularly preferably at least 35% by weight. % are dissolved in the suspension.
  • hydrogen should be dissolved in the suspension up to saturation. As much hydrogen as possible is thus fed in at the start of the hydrogenation reaction, but under the above conditions. Since hydrogen is consumed during the hydrogenation reaction, the reactor is replenished at several points along the way according to the consumption - again under the above conditions. The higher the hydrogenation pressure, the more hydrogen can be fed in at the beginning and also along the reactor. At high hydrogenation pressures, fewer make-up points are required than at low pressures.
  • the single-tube reactor is particularly favorable for cooling, ie, the heat dissipation of the exothermic hydrogenation process. Harmful overheating during hydrogenation, such as in autoclaves, does not occur. It is possible to dissipate the entire heat of reaction via the reactor wall to an external cooling medium and, if necessary, to recover it. A Recovery results in a reduction in production costs. Oil can also be fed in at one or more points along the reactor below the hydrogenation temperature. A uniform reaction temperature can thus be controlled in a simple manner over the entire tubular reactor. This uniform reaction temperature contributes to a higher selectivity.
  • the pipes can be provided with a non-smooth surface (e.g. twisted or cross-twisted pipes) or with ribbing (lengthways or crosswise) on the surface with hot gas heating.
  • a non-smooth surface e.g. twisted or cross-twisted pipes
  • ribbing lengthways or crosswise
  • the quality of the products obtained from the waste oil can be further improved in such a single-tube reactor and the yield can be increased if, according to a very advantageous development of the invention, in one of the last stages of the single-tube reactor leading to a distilled-off fraction, an increased flow rate compared to the initial speed of the waste oil brought about and the temperature level above the general cracking temperature from 300 ° to 320 ° C to about 325 ° to 800 ° C is raised briefly.
  • the single-tube reactor makes it possible to keep the waste oil's residence time in the reactor extremely short and to keep it exactly to seconds or even milliseconds to control accuracy, depending on how far the cracking temperature has been exceeded, so that with the short residence time that can be achieved with this, the temperature can be raised far above the normal cracking temperature without cracking - ie hydrogen separation and splitting of the molecules - taking place.
  • the speeds can increase to or even exceed the speed of sound and thus the residence time can be reduced considerably, ie the higher the temperature selected, the greater the speed and thus the corresponding reduction in the residence time.
  • the waste oil after the dewatering stage is heated in a single stage until it reaches approximately 800 ° C. at the end of this stage and is conveyed through the reactor to a very high final speed, which can be in the range of the speed of sound, and at the end suddenly cooled to a temperature below the normal critical cracking temperature and then the various Fractions are gradually distilled off at appropriate steam pressures and boiling points.
  • the dewatered waste oil is practically chased through the reactor.
  • a high vacuum and the very high temperatures up to 800 ° C in the reactor turn the waste oil into steam, which flows at a speed up to the speed of sound at the end of this single stage.
  • the entire steam mixture is then suddenly cooled to such an extent that the cracking temperature is not reached, so that no cracking can take place.
  • the vacuum according to measure c) can e.g. be generated by a water ring pump, an oil ring pump, a gas jet or the like. These devices suck out at the end of the reactor.
  • Each measure can be combined individually or two of the same or all three.
  • the conveyance is in the middle area between the beginning and end of the single-pipe reactor is supported by at least one additional mechanical conveyor.
  • a root blower, a capsule blower or the like can serve as an additional conveying device. This results in an increase in the speed of the flow.
  • the cooling can take place in the reactor itself.
  • a particularly good and sudden cooling is achieved according to the invention in that it is brought about by impinging the flow at the end of the stage on a cooled surface with a so-called gossip effect. So far, this effect has only been used in metallurgy in the production of high-quality metals and metal compounds.
  • the pollutants are removed in appropriate cleaning stages in the total flow or in the side fractions.
  • metal balls can advantageously be used, which either pass through the reactor from time to time or continuously with the oil or are rejected.
  • Another possibility for cleaning is in particular for the last stage, in which there is a particular risk that the product will crack - that is, forms coke which bakes on the tube wall - in a carrier medium, such as. B. to mix liquid tin, salts or sand with the oil. Due to the high flow velocity, the carrier medium swirls and rubs off the deposits that build up on the wall. If there is no turbulence, this can be generated by built-in turbulators or by product recycling.
  • a carrier medium such as. B. to mix liquid tin, salts or sand with the oil. Due to the high flow velocity, the carrier medium swirls and rubs off the deposits that build up on the wall. If there is no turbulence, this can be generated by built-in turbulators or by product recycling.
  • the abrasion on the inner wall of the tube which is dependent on the flow rate can be measured by counting by means of a Geiger counter of the particles removed from a radioactively irradiated point of the tube.
  • a sufficient flow velocity is achieved when the values of the Geiger counter exceed the basic value that is already present.
  • vibrations which can be increased to the resonance can also be introduced into the oil and / or into the pipe. These vibrations can be superimposed as interference vibrations or generated as ultrasound or infrasound in the reactor. They can be designed as longitudinal or transverse vibrations.
  • the invention furthermore relates to a device for carrying out the processing method according to the invention.
  • a pump delivering from a storage container for the waste oils is connected to a one-pipe reactor which is divided into sections of differently heatable temperatures and adjustable pressures and in which separators and condensers are arranged at the end of the sections.
  • the separators are of such a size that no storage takes place in them, so that they can be separated without any dwell time.
  • the separators can also be designed as rotary separators, such as. by self-impulses of the flowing mixture or powered centrifugal separators, disintegrators or the like.
  • the different pressures (overpressure or underpressure) in the single-tube reactor are maintained by separate feed pumps.
  • At the outlet of each section there are adjustable overflow valves in the event of overpressure or it is counteracted promoted manometric columns.
  • suction takes place by means of pumps or, advantageously, it takes place in a barometric arrangement.
  • the tube of such a single-tube reactor horizontally, but a vertical arrangement is also possible. It can be arranged in loops and cascades or in a ring next to and above one another in order to keep the structural dimensions small.
  • outlets at slightly different temperatures can be provided for each side fraction.
  • the outlets can also be designed as single-tube reactors, which can have the same features as the main line.
  • the monotube is preferably inserted in a tubular round or angular outer jacket and means are provided for introducing heat transfer media between the two tubes.
  • This causes the heat transfer medium to be forced, e.g. Hot pressure water, heat transfer oils or the like. Non-aggressive hot gases are particularly advantageous for this. Due to the total reflection of the heat radiation occurring in the space between the jacket tube and the actual tube reactor, high heat transfer coefficients not previously achieved can be obtained.
  • the flow velocity in the pipe also increases more and more. This is generally between 0.1 to 150 m / s, preferably 0.5 to 60 m / s.
  • the tube diameter can be of different sizes along the reactor according to a further embodiment of the invention and preferably increases in the direction of flow of the waste oil. With increasing volume, the flow rate can thus be kept equal or at least approximately equal to a critical value for the pipe. However, it can also be useful for certain waste oils, in which many gaseous parts go away initially, that the pipes become thinner again later. It depends on the composition of the waste oil in question.
  • each pipe is temperature or speed controlled.
  • Another way of influencing the sensitivity, ie the ratio of volume in the tube to the heat transfer surface, especially at the beginning, is to make the tube one from the circle to give a different cross-sectional shape.
  • the tube can be pressed flat (oval) at the beginning and only later change to a round cross-section via transition pieces when there is high steam volume.
  • Such a single-tube reactor can have a length of approximately 1,000 to 2,000 m and is preferably arranged in a larger number of loops which extend in a cascade shape, as is shown, for example, in FIG. 3 is shown.
  • the ratio of pipe diameter to length can be between 700: 1 to 20,000: 1, while the pipe diameter can be between 10 to 500 mm clear width, preferably 80 to 150 mm clear width.
  • the reactor shown in FIG. 1 has six stages A to F.
  • the waste oil which is pumped from the tank 6 into the reactor is preheated in stage A.
  • a heating medium introduced into the annular space 7 between the actual single pipe 8 and a jacket pipe 9 via supply and discharge lines 10 and 11 is used for this purpose.
  • stage A low-boiling gasolines are separated off after heating to about 90 ° C. via a separator 12 and condenser 13, and after stage B after heating up about 100 to 115 ° C water and azotropic oils, after stage C after heating to about 120 to 150 ° C heavy gasoline, after stage D after heating to about 220 to 250 ° C gas oils (neutral oils in a subsequent stage, not shown) and after stage E after heating to approximately 300 ° C base oils.
  • stage D and E the respective product is still hydrogenated in side-strand single-tube reactors 14 and 15 in this example.
  • Separators 12 and condensers 13 are provided after each of the stages B to E, as well as feed and discharge lines 10 and 11 for a respectively heated heating medium.
  • stage F 18 coke emerges from the reactor.
  • a circuit 16 with a pump 17 or a conveying device for gaseous media or fluidizable solids for a carrier medium for cleaning the inner tube wall of this stage, for example a liquid metal or the like.
  • a return column can be connected between separator 12 and condenser 13, as is described in more detail in connection with the example according to FIG. 2.
  • Fig. 2 four stages A, C, D and E of another example are shown.
  • the actual single-tube reactor 8 is in turn surrounded by a jacket tube 9, as is only partially shown in this figure.
  • the used oil in a tank 6 is pressed into the single pipe 8 by a pump 5, where it is heated to approx. 90 ° C. by hot water heated in the water heater 20 between the jacket pipe 9 and the single pipe 8.
  • Gas can be separated in three intermediate separators 12a, 12b and 12c. From the intermediate separator, the separated gas goes to the main separator 12 via a return column 21, where the condenser 22 connects.
  • low-boiling oils and water are excreted here at 23, depending on the temperature.
  • the used oil is conveyed by the pump 24 into the second stage C (a stage corresponding to stage B in FIG. 1 is not provided in this example), where it is heated to 120 to 150 ° C. by means of thermal oil heated in the furnace 25.
  • stage C a stage corresponding to stage B in FIG. 1 is not provided in this example
  • intermediate separators 12a, 12b, 12c and, at the end of the stage, a main separator 12 with a return column 21 are provided.
  • Heavy gasoline is excreted here at 26 via the capacitor 22.
  • the used oil is heated to 220 to 250 ° C. by means of hot gases heated in the burner 28 by means of the pump 27 and brought to a negative pressure of approximately 50 to 200 mbar by means of the vacuum pump 29.
  • Gas oil (neutral oil in a subsequent step (not shown)) is deposited here via the condenser 22 at 30.
  • the pump 31 conveys the bottom product from stage C to stage E.
  • the oil can be further heated to approximately 300 ° C. by hot gases.
  • a vacuum pump 29 also brings the waste oil to a negative pressure of approximately 1 to 100 mbar. Gas separation takes place in the main separator 12.
  • the gas is fed to the condenser 22 via the return column 21.
  • 32 base oils are excreted.
  • the coking can take place at 1 mbar to 10 bar overpressure, preferably atmospheric pressure.
  • a so-called Carrier medium e.g. liquid tin, sand or the like can be supplied in order to remove any caking of coke on the inner pipe wall.
  • additional single-tube reactors 14 and 15 can also be used for the hydrogenation of the derivatives in the side strands for the oils branched off here.
  • the tubes of the single-tube reactor 8 and the jacket tube 9 expand here in the direction of flow.
  • the supply and discharge pipes 10 and 11 lead to the corresponding furnaces for heating the waste oil. If the pipes are arranged horizontally, it can be used to avoid a Fixing used oil and dirt on the bottom of the pipe can be very advantageous to provide means to swirl the used oil.
  • turbulators or one or more pipe constrictions can be used for this purpose. The latter can be created, for example, by indentations in the pipe. Changes in the direction of the pipe in waves or the like can also be useful for this.
  • Carrier media can also be introduced at the beginning or at any point along the reactor.
  • the described method according to the invention and the associated device for separating and hydrogenating waste oil can also be used analogously at corresponding pressures and temperatures for pyrolysis oil which is obtained in the pyrolysis of waste materials or other substances, in particular in the pyrolysis of waste tires and plastic waste.
  • the single-tube reactor has great advantages because of its great preparation and product selectivity.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Aufbereitung von Altöl, bei dem das Altöl erwärmt und einer anschließenden Fraktionierung und Destillation in Produkte unterschiedlicher Qualitäten (Seitenfraktionen) unterzogen wird und wobei Vorkehrungen zur Freihaltung von Ablagerungen getroffen sind.
  • Hierfür sind ein- oder mehrstufige Destillationsverfahren bekannt, bei denen das Altöl durch Röhrenerhitzer oder andere Wärmetauscher auf die Verarbeitungstemperatur von ca. 300° C erhitzt und anschließend in großvolumigen Reaktionskolonnen verarbeitet wird, und zwar im allgemeinen in einer ersten Stufe unter atmosphärischem Druck und in einer zweiten Stufe unter Vakuum. In einer dritten Stufe können dann noch die Rückstände unter atmosphärischem Unterdruck destilliert werden. Ein bekanntes derartiges Verfahren ist z. B. das Schwefelsäure-Bleicherde-Verfahren. Bei diesen bekannten Verfahren ist die Verweilzeit des Altöls in der Anlage sehr lang. Wegen der großvolumigen Behälter sind Temperatur und Drücke schwer beherrschbar. Das in der Praxis erreichbare Vakuum liegt bei 60 bis 100 mbar. Entsprechend der Siede- und Verdampfungstemperatur der betreffenden Fraktionen müssen entsprechend hohe Temperaturen aufgebracht werden, die zum Teil knapp unter der Vercrackungstemperatur der betreffenden Öle liegen. Um die Schmierwirkung zu erhalten, muß ein Vercracken aber verhindert werden.
  • Auch tritt eine hohe Umweltbelastung durch Säureteer und Bleicherde auf. Die Kosten für die Entsorgung sind relativ hoch, da die Ausbeute bei ca. 60 % liegt und ca. 20 % als Säureteer entsorgt werden müssen (ca 20 % werden als Wasserdampf entfernt.
  • Die neuere Entwicklung für die Altölaufbereitung läuft deswegen in Richtung des Einsatzes von Dünnschichtverdampfern. Auch ist Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet mit überkritischen Gasen bekannt. Der betriebstechnische Aufwand ist hier beträchtlich. Da diese Verfahren mit relativ großen Volumen bei zündfähigen Bedingungen arbeiten, ist die Explosions- und Brandgefahr sehr hoch und die sicherheitstechnischen Anforderungen sind entsprechend groß. In den Behältern herrschen Drücke bis 15o bar.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zur Aufbereitung von Altöl zu schaffen, bei welchem die Ausbeute möglichst hoch sowie die Reaktions- und Verweilzeit möglichst kurz ist und welche die genannten Nachteile der bekannten Einrichtungen und Verfahren nicht hat. Die Erfindung löst das Problem durch ein Verfahren, bei dem das Altöl in einem Einrohrreaktor stufenweise immer höher erwärmt wird, und zwar in jeder Stufe auf eine für die in der für die anschließende Trennung jeweils gewünschte Qualität erforderliche genaue Temperatur und den entsprechenden genauen Druck (Unter- oder Überdruck) sowie bei exakt einstellbarer Verweilzeit in dem Reaktor, wobei nach und nach je nach erreichter Temperatur und Druck eine Auftrennung (Zerlegung) in ein Gemisch von festen, flüssigen und gasförmigen Produktanteilen erfolgt, und daß am Ende jeder Stufe der vergaste bzw. verdampfte Ölnebel unmittelbar ohne Speicherung und sofort abgeschieden und dann zu dem gewünschten Produkt destilliert wird.
  • Im Gegensatz zu den bekannten großvolumigen Reaktionskolonnen werden also bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur ganz kleine Volumen verarbeitet, die mit hoher Strömungsgeschwindigkeit den Einrohrreaktor durchströmen. Die Verweilzeit des Öles in dem Reaktor ist sehr gering und kann mit äußerster Präzision genau eingestellt werden.
  • Unter"Reaktor" sei dabei auch schon eine Einrohrdestillieranlage verstanden, da zwar in den meisten Fällen, aber nicht unbedingt immer, in dem Einrohrreaktor eine chemische Reaktion stattfindet.
  • Ein solcher Einrohrreaktor ist zwar für die kontinuierliche Polymerisation von Kunststoffen und neuerdings für die Druckhydrierung von Kohle bekannt und wurde hier schon mit Erfolg zur Erzeugung von Triebstoffen angewendet. Hier müssen allerdings lange Molekülketten aufgebrochen und hydriert werden, weshalb der Vorgang nur bei hohen Temperaturen und Drücken durchgeführt werden kann. Bei Altöl, das seine Schmierwirkung behalten soll, muß dagegen das Aufbrechen verhindert werden. Der Erfinder hat nun erkannt, daß im Prinzip dennoch die gleiche Einrichtung auch zur Aufbereitung von Altöl anwendbar ist, wofür es bisher völlig unbekannt und selbst für Erdölfachleute nicht naheliegend war. Im Gegensatz zur Kohlehydrierung, wo ein neues Produkt entsteht, handelt es sich hier um die Veredelung und Rückgewinnung eines Produktes (Rohstoffersparnis).
  • Ein Verfahren nach der Erfindung arbeitet mit einer wesentlich höheren Ausbeute, je nach Altölqualität bis zu 90 %. Es werden nur ca. 1 bis 2 % Säureteer erzeugt. Die zu entsorgenden Abfallprodukte werden als Brennstoff und chemische Hilfsstoffe in der Zementindustrie verwendet.
  • Zweckmäßigerweise wird das Altöl vor Einspeisung in den Einrohrreaktor vorgewärmt. Der Druck wird vorzugsweise von Stufe zu Stufe bis auf ein Vakuum bis zu 1 mbar verringert. Dies war bei den bekannten Anlagen nicht möglich. Die Vorwärmung kann auch im Einrohrreaktor erfolgen.
  • Die in Fließrichtung zunehmende Erwärmung des Altöls kann auf vielerlei Art erfolgen, z.B. durch elektrische Heizung, induktiv oder Widerstandsheizung. Vorteilhaft kann in der letzten Stufe, wo es zu Anbackungen an den Rohrwänden kommen kann, auch eine indirekte Hochfrequenzerwärmung des Produktes infrage kommen. Ebenso können auch, wie weiter unter beschrieben, zwangsgeführte, das Einrohr im Gegenstrom umspülende Wärmeträgermedien vorteilhaft angewendet werden.
  • Durch das günstige Verhältnis Wärmeübergangsfläche (Reaktorwand) zu Reaktorinhalt ist eine sehr genaue Temperaturführung sowie eine günstige und schnelle Wärmeeinfuhr möglich. Das gleiche gilt bei Kühlvorgängen. Aufgrund der genauen Temperaturführung können scharfgeschnittene Fraktionen hergestellt werden, denn es sind Temperaturgenauigkeiten von 1° C und weniger möglich. Eine solche Temperaturgenauigkeit ist bei den bekannten Reaktionskolonnen mit den großen Volumen und der allgemein ungenauen und inhomogenen Erwärmung auf keinen Fall erreichbar. Das erreichbare niedere Vakuum von 1 mbar und weniger läßt eine Herabsetzung der Siedetemperatur zu, so daß die Fraktionen mit tieferer Temperatur, d.h. schonender abdestilliert werden können. Dadurch steigt die Qualität des Endproduktes.
  • Weiterhin ergeben sich sicherheitstechnische Vorteile aufgrund der kleinen Volumen, welche exakt in Druck und Temperatur geführt, überwacht und beherrschbar sind. Einzuführende gefährliche Chemikalien wie z.B. Natrium werden nur in kleinen und damit ungefährlichen Menge gehandhabt und dosiert. Auch gegenüber den Entwicklungstendenzen bei der Aufbereitung von Altöl kann man bei der vorliegenden Erfindung wesentlich niedere Drücke erreichen. Da der Verbrauch an Schwefelsäure und Bleicherde stark reduziert werden kann, tritt eine wesentliche Verminderung der Umweltbelastung auf. Die Einsparung liegt zwischen 70 und 95 %.
  • Durch die Möglichkeit, Sektionen des Reaktors unter unterschiedlichen Drücken (Atmosphärendruck, Vakuum, Überdruck) zu fahren, können chemische Reaktionen kontinuierlich durchgeführt werden. Z. B. durch Einspeisung von Natrium kann schädliches Chlor zu Kochsalz gebunden werden, das dann z.B. mit Koks am Ende des Reaktors ausgeschieden werden kann. Es können hierzu aber auch andere bekannte Verfahren angewendet werden. Erfindungsgemäß wird das Verfahren in der Endstufe des Reaktors auf eine Temperatur im Bereich von ca. 3oo bis 9oo°C gefahren und der Druck beträgt zwischen 1 mbar und 1o bar, vorzugsweise Atmosphärendruck. Dabei tritt Bitumen oder Koks als letztes Produkt aus dem Reaktor. Dieses Endprodukt enthält zum größten Teile gebunden die Schmutz-und Schadstoffe und wird z.B. von der Zementindustrie als Brenn- und chemischer Zuschlagstoff eingesetzt. Es entfällt somit die Schwierige und kostspielige Entsorgung des Säureteers, der bei den bekannten Verfahren als umweltbelastendes Produkt austritt und dessen Beseitigung einen beträchtlichen finanziellen Aufwand erforder. Die geringe, z.B. aus den Seitenfraktionen anfallenden 1 bis 2 % Säureteer können im Koks gebunden werden. Der Verkokungsvorgang kann mit oder ohne Gasbeimischung stattfinden. Bei Wegfall der Verkokung wird Schweröl mit den Schmutz- und Schadstoffen zu Verbrennung in die Zementindustrie geliefert.
  • Eine Verbesserung der Qualität der Seitenfraktionen kann in bekannter Weise durch Rücklaufbeimischungen erfolgen. Die Anreicherung kann an Stelle der Rücklaufbeimischung des aus den Abschneidern abgetrennten Dampfes bzw. Gemisches erfolgen. In diesem Falle werden z.B. durch mechanisch angetriebene Rotorkörper die im Dampf enthaltenen Flüssigstoffe ausgeschieden un dem zur nächsten Stufe abgehenden Produkt bzw. dem Sumpf wieder zugeführt.
  • Ebenso kann an Stelle der Rücklaufbeimischnungen das rückgeführte Produkt bzw. der rückgeführte Sumpf in einem Einrohrteil mit dem Produktdampf bzw. Gas verwirbelt werden.
  • Die über den Kopf der jeweiligen Rücklaufbeimischungen abgehenden Gase bzw. Dämpfe werden wie üblich kondensiert und weiter verarbeitet. Die Seitenfraktionen können in einem abgehenden Einrohrreaktor für weitere Destillationen vearbeitet werden. Es können auch hier Chemikalien zur Verbesserung des Produkts bei genauen Drücken und Temperaturen wie im Hauptstrang exakt dosiert bzw. eingespeist werden.
  • Eine Hydrierung kann sowohl im Haupstrang als auch für eine bestimmte Seitenfraktion in einem Seitenstrang stattfinden. Wenn die Hydrierung in einem Seitenstrang stattfindet, wird dieser in vorteilhafter Weise ebenso als Einrohrreaktor ausgebildet.
  • Für die Hydrierung kann in vorteilhafter Weise längs des Einrohrreaktors entweder im Hauptstrang oder in einem Seitenstrang an verschiedenen Stellen Wasserstoff in einer solchen Menge eingespeist werden, daß unter Hydrierbedingungen mindestens 20 Gew.%, vorzugsweise mindestens 30 Gew.% und besonders bevorzugt mindestens 35 Gew.% in der Suspension gelöst sind. Grundsätzlich sollte Wasserstoff bis zur Sättigung in der Suspension gelöst werden. Es wird also bei Beginn der Hydrierreaktion möglichst viel Wasserstoff eingespeist, jedoch unter den vorstehenden Bedingungen. Da während der Hydrierreaktion Wasserstoff verbraucht wird, wird längs des Reaktors an mehreren Stellen entsprechend dem Verbrauch welcher nachgespeist - ebenfalls wieder unter den obigen Bedingungen. Je höher der Hydrierdruck, desto mehr Wasserstoff kann am Beginn und auch längs des Reaktors eingespeist werden. Bei hohen Hydrierdrücken sind als weniger Nachspeisstellen erforderlich, als bei niedrigen Drücken.
    Wie schon erwähnt, ist der Einrohrreaktor im Gegensatz zu den bekannten Autoklav-Reaktoren besonders günstig für die Kühlung, d.h., die Wärmeabfuhr des exothermen Hydriervorganges. Schädliche Überhitzungen beim Hydrieren, wie z.B. in Autoklaven treten somit nicht auf. Es ist möglich, die gesamte Reaktionswärme über die Reaktorwandung an ein äußeres Kühlmedium abzuführen und gegebenenfalls zurückzugewinnen. Eine Rückgewinnung bewirkt eine Senkung der Produktionskosten. Auch kann man an einer oder mehreren Stellen längs des Reaktores unter der Hydriertemperatur liegendes Öl einspeisen. Damit kann in einfacher Weise über den gesamten Rohrreaktor eine einheitliche Reaktionstemperatur eingesteuert werden. Diese einheitliche Reaktionstemperatur trägt zu einer höheren Selektivität bei. Ein bei gleicher Maximaltemperatur beim Autoklavreaktor hat eine höhere Hydriergeschwindigkeit und damit eine größere Ölgewinnleistung zur Folge. Das aus dem Reaktor austretende Gemisch wird in dem Abscheider in eine Flüssigkeitfraktion und eine Gasfraktion getrennt, die beide in an sich bekannter Art aufgearbeitet werden.
  • Die Rohre können zur Steigerung des Wärmeüberganges mit nichtglatter Oberfläche (z.B. gedrallte oder kreuzgedrallte Rohre) oder mit Verrippung (längs oder quer) an der Oberfläche bei Heißgasbeheizung versehen werden.
  • Für eine bessere Verwirbelung des Altöls im Reaktor ist es ferner vorteilhaft, das Altöl in den Reaktor einzudüsen und dabei zu zerstäuben.
  • Die Qualität der aus dem Altöl gewonnenen Produkte kann in einem derartigen Einrohrreaktor noch weiter verbessert und die Ausbeute gesteigert werden, wenn gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in einer der letzten zu einer abzudestillierenden Seitenfraktion führenden Stufen des Einrohrreaktors eine gegenüber der Anfangsgeschwindigkeit des Altöls erhöhte Strömungsgeschwindigkeit herbeigeführt und das Temperaturniveau über die allgemeine Vercrackungstemperatur von 300° bis 320° C auf ca. 325° bis 800° C kurzzeitig angehoben wird.
  • Der Erfinder hat erkannt, daß es der Einrohrreaktor ermöglicht, die Verweilzeit des Altöls im Reaktor außerordentlich kurz zu halten und diese exakt auf Sekunden- oder sogar Millisekunden genauigkeit zu steuern, je nachdem, wie weit die Vercrackungstemperatur überschritten worden ist, so daß bei der damit erzielbaren kurzen Verweilzeit die Temperatur weit über die normale Vercrackungstemperatur angehoben werden kann, ohne daß ein Vercracken - d.h. Wasserstoffabscheidung und Aufspalten der Molekühle - stattfindet. Die Geschwindigkeiten können bis Schallgeschwindigeit oder sogar darüber steigen und damit die Verweilzeit ganz beträchtlich verringert werden, d.h., je höher die Temperatur gewählt wird, desto größer muß die Geschwindigkeit und damit die entsprechende Verkürzung der Verweilzeit werden. Außerdem findet in einem solchen Einrohrreaktor eine starke Verwirbelung statt, wodurch eine große Temperatur-Homogenität erreicht wird, so daß mit Sicherheit alle Kohlenstoffmoleküle die gleiche hohe Temperatur annehmen, aber nicht die für eine Vercrackung notwendige Energie auf Grund der kurzen Verweilzeit.
  • Der Vorteil dieser Weiterbildung des erfindungagemäßen Verfahrens liegt darin, daß sämtliche wertvollen langkettigen Moleküle erhalten bleiben und aufgrund der sehr hohen Temperaturen abdestilliert werden können, was bisher nicht möglich war. Im Gegenteil, diese langkettigen wertvollsten Bestandteile wurden bisher bei der Entsorgung der Bleicherde auf kostspielige Art vernichtet. Sie behalten jetzt ihre Struktur und es bleiben im Recycling äußerst wervolle Rohstoffe erhalten, bzw. sie werden zurückgewonnen, d.h. aus dem Altöl können hochwertige Schmieröle hergestellt werden. Damit wird die Ausbeute nochmals wesentlich gesteigert. Eine Umweltverschmutzung wird damit praktisch ausgeschaltet.
  • Gemäß einer Alternativausbildung der Erfindung wird das Altöl nach der Entwässerungsstufe in einer einzigen Stufe steigend bis zu etwa 800° C am Ende dieser Stufe erwärmt und bis zu einer sehr hohen Endgeschwindigkeit, die im Bereich der Schallgeschwindigkeit liegen kann, durch den Reaktor gefördert und am Ende schlagartig auf eine Temperatur unterhalb der normalen kritischen Vercrackungstemperatur abgekühlt und anschließend die verschiedenen Fraktionen stufenweise bei entsprechenden Dampfdrücken und Siedepunkten abdestilliert.
  • In einer derartigen Anlage wird das entwässerte Altöl durch den Reaktor praktisch hindurchgejagt. Durch ein hohes Vakuum und die sehr hohen Temperaturen bis zu 800° C im Reaktor wird das Altöl zu Dampf, der mit einer Geschwindigkeit bis in den Bereich der Schallgeschwindigkeit am Ende dieser einzigen Stufe strömt. Am Ende des Einrohrreaktors, der eine Länge von z.B. 0,2 bis ca. 2 km oder sogar mehr haben kann, wird dann das gesamte Dampfgemisch schlagartig soweit abgekühlt, daß die Vercrackungstemperatur unterschritten wird, so daß keine Vercrackung stattfinden kann.
  • In vorteilhafter Weise kann die Erhöhung der Strömungsgeschweindigkeit durch eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen herbeigeführt werden:
    • a) es wird der Pumpendruck am Anfang des Einrohrreaktors erhöht,
    • b) die bei der durch Verdampfung bei der Destillation eintretende Volumenzunahme wird nicht durch Zwischenabscheider abgezogen,
    • c) es wird in der End- bzw. einzigen Stufe am Ende des Einrohrreaktors ein Vakuum angelegt,
    • d) es werden flüssige oder gasförmige Teile oder ein Gemisch von beiden zugeführt.
  • Das Vakuum gemäß Maßnahme c) kann z.B. durch eine Wasserringpumpe, eine Ölringpumpe, einen Gasstrahler o. dgl. erzeugt werden. Diese Vorrichtungen saugen am Ende des Reaktors heraus. Es kann jede Maßnahme einzeln oder jeweils zwei derselben oder auch alle drei miteinander kombiniert werden.
  • Im Hinblick auf die hohen Strömungsgeschwindigkeiten, insbesondere die im Bereich der Schallgeschwindigkeit auftretenden außerordentlich hohen Rohrreibungsverluste kann es zusätzlich vorteilhaft sein, wenn im mittleren Bereich zwischen Anfang und Ende des Einrohrreaktors die Förderung durch wenigstens eine zusätzliche mechanische Fördervorrichtung unterstützt wird. Als zusätzliche Fördervorrichtung kann hier beispielsweise ein Rootgebläse, ein Kapselgebläse oder dgl. dienen. Dies resultiert in einer Geschwindigkeitserhöhung des Förderstromes.
  • In weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann die Abkühlung jeweils im Reaktor selbst erfolgen. Eine besonders gute und schlagartig wirkende Kühlung wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß sie durch Aufprallen des Förderstromes am Ende der Stufe auf eine gekühlte Fläche mit einem sogenannten Klatsch-Effekt herbeigeführt wird. Dieser Effekt wird bisher nur in der Metallurgie bei der Erzeugung hochwertiger Metalle und Metallverbindungen angewendet.
  • Die Schmutzstoffe werden in entsprechenden Reinigungsstufen im Gesamtstrom oder in den Seitenfraktionen entfernt.
  • In beiden Alternativverfahren kann von einer "Blitzdestillation" gesprochen werden.
  • Zur Reinigung des Rohrreaktors können in vorteilhafterweise Metallkugeln verwendet werden, die entweder von Zeit zu Zeit oder auch kontinuierlich mit dem Öl durch den Reaktor durchlaufen oder wieder ausgeschieden werden.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Reinigung besteht insbesondere für die letzte Stufe, bei welcher besonders die Gefahr besteht, daß das Produkt zum Vercracken kommt - also Koks bildet, welcher an der Rohrwandung anbackt - darin, ein Trägermedium, wie z. B. flüssiges Zinn, Salze oder Sand mit dem Öl zu vermischen. Aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit verwirbelt das Trägermedium und scheuert die an der Wandung anbackenden Ablagerungen ab. Findet keine Verwirbelung statt, so kann diese durch eingebaute Turbulatoren oder durch Produktrecycling erzeugt werden.
  • In weiterer erfindungsgemäßer Ausbildung kann zur Kontrolle einer ausreichenden Strömungsgeschwindigkeit, um Ablagerungen an der Rohrinnenwand zu vermeiden, der von der Strömungsgeschwindigkeit abhängige Abrieb an der Rohrinnenwand durch Zählung mittels eines Geigerzählers der an einer radioaktiv bestrahlten Stelle des Rohres abgetragenen Partikel gemessen werden. Eine hierfür ausreichende Strömung-geschwindigkeit ist dann erreicht, wenn die Werte des Geigerzählers den ohnehin vorhandenen Grundwert übersteigen.
  • Zur Vermeidung von Koksanbackungen können erfindungsgemäß auch in das Öl und/oder in das Rohr bis zur Resonanz steigerbare Schwingungen eingeleitet werden. Diese Schwingungen können als Interferenz-Schwingungen überlagert oder als Ultra- oder Infraschall im Reaktor erzeugt werden. Sie können als Längs- oder Querschwingungen ausgebildet sein.
  • Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Aufbereitungsverfahrens. Danach ist eine aus einem Vorratsbehälter für das Altöle fördernde Pumpe an einen Einrohrreaktor angeschlossen, der in Sektionen unterschiedlich beheizbarer Temperaturen und einstellbarer Drücke unterteilt ist und bei dem an Ende der Sektionen Abscheider und Kondensatoren angeordnet sind. Die Abscheider haben gerade eine solche Größe, daß in ihnen keinerlei Speicherung stattfindet, so daß ohne jegliche Verweildauer darin abgeschieden werden kann. In vorteilhafterweise können die Abscheider auch als Rotationsabscheider ausgebildet sein, wie z,.B. durch Eigenimpulse des strömenden Gemisches oder fremdkraftbetätigte Zentrifugalabscheider, Desintegratoren o. dgl.
  • Die unterschiedlichen Drücke (Über- oder Unterdruck) im Einrohrreaktor werden durch separate Einspeisepumpen aufrechterhalten. Am Austritt jeder Sektion sind einstellbare Überströmventile bei Überdruck vorgesehen oder es wird gegen manometrische Säulen gefördert. Bei Überdruck erfolgt Absaugung durch Pumpen oder es findet in vorteilhafterweise barometrische Aufstellung statt.
  • Es ist zweckmäßig, die Röhre eines solchen Einrohrreaktors liegend anzuordnen, jedoch ist eine vertikale Anordnung ebenfalls möglich. Er kann in Schleifen und Kaskaden oder auch ringförmig neben- und übereinander angeordnet sein, um die baulichen Abmessungen gering zu halten.
  • Es können für jede Seitenfraktion mehrere Abgänge bei gering unterschiedlicher Temperatur vorgesehen werden. Dabei können die Abgänge ebenfalls als Einrohrreaktoren ausgebildet sein, welche die gleichen Merkmale wie der Hauptstrang aufweisen können.
  • Vorzugsweise ist das Einrohr in einem rohrförmigen runden oder eckigen Außenmantel eingelegt und es sind Mittel zum Einbringen von Wärmeträgermedien zwischen beide Rohre vorgesehen. Hierdurch erfolgt eine Zwangsführung des Wärmeträgermediums, wie z.B. Heißdruckwasser, Wärmeträgeröle oder dgl. Ganz besonders vorteilhaft sind hierfür nicht aggresive Heißgase. Durch die in dem Zwischenraum zwischen dem Mantelrohr und dem eigentlichen Rohrreaktor auftretende Totalreflexion der Wärmestrahlung können bisher nicht erreichte hohe Wärmeübergangszahlen erhalten werden.
  • Z.B. ist bei einem gasförmigen Wärmeträger von 800° C und einer Produkttemperatur von 400° Ceine Wärmeübergangszahl von K = 256 Kcal/m² h° C (1072 KJ/m² h° C) bei Glattrohren möglich. Dies resultiert in einer Verkleinerung der Heizfläche und einer wesentlichen Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit, d.h., der Durchlauf ist schneller. Dies wiederum führt zu einer sensibleren Anlage mit einer besseren Regelung für Temperatur und chemische Zusätze.
  • Bei chemischen Zusätzen wie z.B. Wasserstoff beim Hydrieren oder Natrium bei Chlorbindung können diese eng toleriert zugegeben werden, so daß insgesamt gesehen eine Einsparung von Chemikalien möglich ist. Diese kann beim Hydrieren z.B. 20 bis 25 % betragen.
    Es können aber auch mehrere Rohre der Kaskade in einem Außenmantel größeren Durchmessers geführt werden, z.B. wenn die Anforderungen an eine exakte Temperaturführung nicht so hoch sind.
    Bei liegender Anordnung des Einrohrreaktors können gerade Teile desselben auch drehend oder schwenkbar ausgebildet sein.
  • Da bei den meisten Altölen mit zunehmenden Temperaturen und entsprechend größer werdendem Vakuum (1 mbar möglich), die abgesonderten gasförmigen Teile immer weiter zunehmen könne, nimmt dann auch die Strömungsgeschwindigkeit im Rohr immer mehr zu. Diese liegt im allgemeinen zwischen 0,1 bis 150 m/s, vorzugsweise bei 0,5 bis 60 m/s. Um den Geschwindigkeitsanstieg im gewünschten Bereich zu halten, kann der Rohrdurchmesser gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung längs des Reaktors von unterschiedlicher Größe sein und nimmt vorzugsweise in Fließrichtung des Altöls zu. Damit kann die Fließgeschwindigkeit bei zunehmendem Volumen gleich oder zumindest annähernd gleich unterhalb einem für das Rohr kritischen Wert gehalten werden. Es kann aber auch bei bestimmten Altölen, bei denen schon anfänglich viele gasförmige Teile weggehen, zweckmäßig sein, daß die Rohre im späteren Verlauf wieder dünner werden. Die hängt von der Zusammensetzung des betreffenden Altöls ab.
  • Für die Geschwindigkeitsanpassung kann es auch zweckmäßig sein, wegen des hohen Gasanteiles - bedingt durch Vakuum bis 1 mbar - vorzugsweise in der letzten Stufe zwei oder drei Rohre parallel zu betreiben. In diesem Fall wird jedes Rohr temperatur-oder geschwindigkeitsgeregelt.
  • Eine weitere Möglichkeit, die Sensibilität, d.h. das Verhältnis Volumen im Rohr zur Wärmeübergangsfläche insbesondere am Anfang zu beeinflussen, besteht darin, dem Rohr eine vom Kreis querschnitt abweichende Querschnittsform zu geben. Insbesondere kann das Rohr am Anfang flach (oval) gedrückt sein und erst später, wenn hohes Dampfvolumen kommt, über Übergangsstücke auf einen runden Querschnitt übergehen.
  • Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt
    • Fig. 1 -
    einen schematischen Überblick über einen Einrohrreaktor nach der Erfindung.
    Fig. 2 -
    im Schema vier Stufen eines modifizierten Reaktors nach der Erfindung in ausführlicher Darstellung.
    Fig. 3 -
    im Schema perspektivisch den tatsächlichen Rohrverlauf einer Stufe eines Einrohrreaktors nach Fig. 1 und
    Fig. 4 -
    im Schema einen Ausschnitt eines Einrohrreaktors mit veränderlichem Rohrquerschnitt.
  • Ein solcher Einrohrreaktor, wie er beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist, kann eine Länge von etwa 1.ooo bis2 .ooo m haben und ist vorzugsweise in einer größeren Anzahl von sich kaskadenförmig in die Höhe erstreckenden Schleifen angeordnet, wie es beispielsweise in Fig. 3 dargestellt ist. Das Verhältnis Rohrdruchmesser zu Länge kann zwischen 700 : 1 bis 20.000 : 1 liegen, während der Rohrdurchmesser zwischen 10 bis 500 mm lichte Weite, vorzugsweise 80 bis 150 mm lichte Weite betragen kann.
    Der in Fig. 1 gezeigte Reaktor hat sechs Stufen A bis F. Das über eine Pumpe 5 aus dem Tank 6 in den Reaktor geförderte Altöl wird in der Stufe A vorgewärmt. Hierzu dient ein in den Ringraum 7 zwischen dem eigentlichen Einrohr 8 und einem Mantelrohr 9 über Zu- und Ableitungen 10 bzw. 11 eingebrachtes Heizmedium. Nach Stufe A werden nach Erwärmung auf etwa 90° C über einen Abscheider 12 und Kondensator 13 leichtsiedende Benzine abgeschieden, nach Stufe B nach Erwärmung auf etwa 100 bis 115° C Wasser und azotrope Öle, nach Stufe C nach Erwärmung auf etwa 120 bis 150°C Schwerbenzin, nach Stufe D nach Erwärmung auf etwa 220 bis 250° C Gasöle (Neutralöle in einer nicht gezeichneten anschließenden Stufe) und nach Stufe E nach einer Erwärmung auf etwa 300° C Grundöle. Nach den Stufen D und E wird in diesem Beispiel das jeweilige Produkt in Seitenstrang-Einrohrreaktoren 14 bzw. 15 noch hydriert. Abscheider 12 und Kondensatoren 13 sind nach jeder der Stufen B bis E vorgesehen, ebenso Zu-und Ableitungen 10 bzw. 11 für ein jeweils entsprechend temperiertes Heizmedium. Nach Stufe F tritt bei 18 Koks aus dem Reaktor. In dieser letzten Stufe F ist außerdem ein Kreislauf 16 mit Pumpe 17 oder eine Fördereinrichtung für gasförmige Medien oder fluidisierbare Feststoffe für ein Trägermedium zum Reinigen der Rohrinnenwand dieser Stufe, z.B. ein Flüssigmetall oder dergleichen, vorgesehen. Es versteht sich, daß zwischen Abscheider 12 und Kondensator 13 jeweils eine Rücklaufkolonne eingeschaltet sein kann, wie es auführlicher im Zusammenhang mit dem Beispiel nach Fig. 2 beschrieben ist.
  • In Fig. 2 sind vier Stufen A, C, D und E eines weiteren Beispieles dargestellt. Der eigentliche Einrohrreaktor 8 ist wiederum von einem Mantelrohr 9 umgeben, wie es in dieser Fig. nur teilweise gezeigt ist. Das in einem Tank 6 befindliche Altöl wird durch eine Pumpe 5 in das Einrohr 8 gedrückt, wo es durch zwischen das Mantelrohr 9 und das Einrohr 8 im Gegenstrom eingebrachtes in dem Warmwasserbereiter 20 erwärmtes Warmwasser auf ca. 90° C erwärmt wird. In drei Zwischenabscheidern 12 a, 12b und 12c kann Gas abgeschieden werden. Von den Zwischenabscheidern geht das ab geschiedene Gas zu dem Hauptabscheider 12 über eine Rücklaufkolonne 21, wo sich der Kondensator 22 anschließt. Entsprechend der hier erreichten Temperatur werden hier bei 23 je nach Temperatur leichtsiedende Öle und Wasser ausgeschieden.
  • Das Altöl wird mit der Pumpe 24 in die zweite Stufe C weitergefördert (eine der Stufe B in Fig. 1 entsprechende Stufe ist in diesem Beispiel nicht vorgesehen), wo es mittels in dem Ofen 25 erwärmten Wärmeträgeröls auf 120 bis 150° C erwärmt wird. Auch in dieser Stufe sind wieder Zwischenabscheider 12a,12b, 12c und am Ende der Stufe ein Hauptabscheider 12 mit Rücklaufkolonne 21 vorgesehen. Über den Kondensator 22 wird hier Schwerbenzin bei 26 ausgeschieden. in der dritten Stufe D wird über die Pumpe 27 das Altöl mittels in dem Brenner 28 erwärmter Heißgase auf 220 bis 250° C erwärmt und mittels der Vakuumpumpe 29 auf einen Unterdruck von ca. 50 bis 200 mbar gebracht. Im Anschluß an diese Vakuumpumpe kann für nicht kondensierbare Gase eine thermische Nachverbrennung stattfinden. Über den Kondensator 22 wird hier bei 30 Gasöl (Neutralöl in einer nicht gezeichneten anschließenden Stufe) abgeschieden. Die Pumpe 31 fördert das Sumpfprodukt von Stufe C nach Stufe E. In dieser vierten Stufe des vorliegenden Beispiels kann das Öl durch Heißgase weiter auf ca. 300° C erhitzt werden. Eine Vakuumpumpe 29 bringt auch hier das Altöl auf einen Unterdruck von ca. 1 bis 100 mbar. Gasabscheidung findet in dem Hauptabscheider 12 statt. Das Gas wird über die Rücklaufkolonne 21 zum Kondensator 22 geführt. In diesem werden bei 32 Grundöle ausgeschieden. In einer weiteren hier nicht dargestellten Stufe kann das Verkoken stattfinden bei 1 mbar bis 10 bar Überdruck, vorzugsweise Atmosphärendruck. In dieser Stufe kann auch dem Altöl ein s.g. Trägermedium, z.B. flüssiges Zinn, Sand o. dgl. zugeführt werden, um evtl. Anbackungen von Koks an der Rohrinnenwand zu beseitigen.
  • Wie in Fig. 4 dargestellt, welche Hauptabscheider 12 der dritten und vierten Stufe des Beispieles nach Fig. 3 zeigt, können für die hier abgezweigten Öle in den Seitensträngen noch zusätzliche Einrohrreaktoren 14 und 15 zum Hydrieren der Derivate eingesetzt werden. Die Rohre des Einrohrreaktores 8 und des Mantelrohres 9 erweitern sich hier in Fließrichtung. Die Zu- bzw. Ableitungsrohre 10 und 11 führen zu den entsprechenden Öfen zum Erwärmen des Altöles. Bei horizontaler Anordnung der Rohre kann es zur Vermeidung eines Festsetzens von Altöl und Schmutzteilen am Boden des Rohres sehr vorteilhaft sein, Mittel vorzusehen, um das Altöl zu verwirbeln. Hierzu können z.B. Turbulatoren oder eine oder mehrere in Abständen angebrachte Rohrverengungen dienen. Letztere können z.B. durch Eindellungen im Rohr erzeugt werden. Auch Richtungsänderungen des Rohres in Wellen oder dgl. können hierfür brauchbar sein.
  • Es kann auch besonders in der letzten Stufe mit dem größten Vakuum ein Rücklauf von bereits verarbeitetem Altöl am Anfang oder an mehreren Stellen längs des Reaktors wieder eingeführt werden. (Produktrecycling)
  • Auch Trägermedien können am Anfang oder an beliebigen Stellen längs des Reaktors eingeführt werden.
  • Das geschilderte erfindungsgemäße Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zum Trennen und Hydrieren von Altöl sind analog bei entsprechenden Drücken und Temperaturen auch anwendbar für Pyrolyseöl, das bei der Pyrolyse von Abfallstoffen oder anderen Stoffen anfällt, insbesondere bei der Pyrolyse von Altreifen und Kunststoffabfällen. Dabei bringt der Einrohrreaktor wegen seiner großen Aufbereitungs-und Produktselektivität große Vorteil.

Claims (20)

  1. Verfahren zur kontinuierlichen Aufbereitung von Altöl, wobei das Altöl erwärmt und einer anschließenden Fraktionierung und Destillation in Produkte unterschiedlicher Qualitäten (Seitenfraktionen) unterzogen wird, und wobei Vorkehrungen zur Freihaltung von Ablagerungen getroffen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Altöl in einem Einrohrreaktor stufenweise immer höher erwärmt wird, und zwar in jeder Stufe auf eine für die in der für die anschließende Trennung jeweils gewünschte Qualität erforderliche genaue Temperatur und den entsprechenden genauen Druck (Unter- oder Überdruck) sowie bei exakt einstellbarer Verweilzeit in dem Reaktor, wobei nach und nach je nach erreichter Temperatur und Druck eine Auftrennung (Zerlegung) in ein Gemisch von festen, flüssigen und gasförmigen Produktanteilen erfolgt, und daß am Ende jeder Stufe der vergaste bzw. verdampfte Ölnebel unmittelbar ohne Speicherung und sofort abgeschieden und dann zu dem gewünschten Produkt destilliert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck von Stufe zu Stufe auf ein Vakuum bis auf 1mbar verkleinert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hydrierung in einem Seitenstrang des Einrohrreaktors bei einer Temperatur im Bereich von 200 bis 450 ° C, vorzugsweise 250 bis 350° C, und bei einem Druck zwischen 1oo bis ca. 3oo bar durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Endstufe des Reaktors die Temperatur im Bereich von ca. 3oo bis 9oo° C liegt und der Druck zwischen 1 mbar und 1o bar, vorzugsweise Atmosphärendruck.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Altöl in den Einrohrreaktor eingedüst und dabei zerstäubt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer der letzten zu einer Seitenfraktion führenden Stufen des Einrohrreaktors eine gegenüber der Anfangsgeschwindigkeit des Altöls erhöhte Strömungsgeschwindigkeit herbeigeführt und das Temperaturniveau über die allgemeine Vercrackungstemperatur von 300 bis 320° C auf ca. 325 bis 800° C angehoben wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Entwässerungsstufe das Altöl in einer einzigen Stufe steigend bis zu etwa 800° C am Ende dieser Stufe erwärmt und bis zu einer sehr hohen Endgeschwindigkeit, die im Bereich der Schallgeschwindigkeit liegen kann, durch den Reaktor gefördert und am Ende schlagartig auf eine Temperatur unterhalb der normalen kritischen Vercrackungstemperatur abgekühlt wird und anschließend die verschiedenen Fraktionen stufenweise bei entsprechenden Dampfdrücken und Siedepunkten abdestilliert werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit durch eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen herbeigeführt wird:
    a) es wird der Pumpendruck am Anfang des Reaktors erhöht,
    b) die bei der durch Verdampfung bei der Destillation eintretende Volumenzunahme wird nicht durch Zwischenabscheider abgezogen,
    c) es wird in der End- bzw. einzigen Stufe am Ende des Reaktors eine Vakuum angelegt,
    d) es werden flüssige oder gasförmige Teile oder ein Gemisch von beiden zurückgeführt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im mittleren Bereich zwischen Anfang und Ende des Einrohreaktors die Förderung durch wenigstens eine zusätzliche mechanishe Fördervorrichtung unterstützt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung durch Aufprallen des Förderstromes auf eine gekühlte Fläche am Ende der Stufe mit einem s.g. Klatsch-Effekt herbeigeführt wird..
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Freihalten der Innenwand des Rohres in durch Anbackungen, Anlagerungen oder Koksablagerungen gefährdeten Stufen des Reaktors dem Öl abrasiv wirkend nicht verkokende Bestandteile zugegeben werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontrolle einer ausreichenden Strömungsgeschwindigkeit, um Ablagerungen an der Rohrinnenwand zu vermeiden, der von der Strömungsgeschwindigkeit abhängige Abrieb an der Rohrinnenwand durch Zählung mittels eines Geigerzählers der an einer radioaktiv bestrahlten Stelle des Rohres abgetragene Partikel gemessen wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in das Öl und / oder das Rohr bis zur Resonanz steigerbare Schwingungen eingeleitet werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Altölaufbereitung benötigten Chemikalien, z.B. Wasserstoff beim Hydrieren oder Natrium für die Chlorbindung, an einer oder mehreren Stellen längs des Reaktors eingespeist werden.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erwärmen des Altöls nicht aggressives Heißgas in einem Ringraum um das Einrohr eingeleitet wird.
  16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15 mit einer das Altöl aus einem Vorratsbehälter kontinuierlich fördernden Pumpe, gekennzeichnet durch einen an die Pumpe (5) angeschlossenen Einrohrreaktor (8), der in Sektionen unterteilt ist, die unterschiedlich temperierbar sind und deren Drücke einstellbar sind und daß am Ende jeder Sektion Abscheider (12) und Kondensatoren (13,22) angeordnet sind.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß von wenigstens einem Abscheider (12) ein als Einrohrreaktor ausgebildeter Seitenstrang (14,15) abgeht.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Einrohr (8) von einem rohrförmigen Außenmantel (9) mit Abstand umgeben ist und daß Mittel zum Einbringen eines Wärmeträgermediums zwischen beide Rohre (8 und 9) vorgesehen sind.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrdurchmesser längs des Reaktors unterschiedlich ist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrdurchmesser in Fließrichtung des Altöls zunimmt.
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