EP0305847B1 - Verfahren zum pyrolytischen Verwerten von Destillations-rückstand - Google Patents

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EP0305847B1
EP0305847B1 EP88113623A EP88113623A EP0305847B1 EP 0305847 B1 EP0305847 B1 EP 0305847B1 EP 88113623 A EP88113623 A EP 88113623A EP 88113623 A EP88113623 A EP 88113623A EP 0305847 B1 EP0305847 B1 EP 0305847B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
pyrolysis
distillation residue
fluidized bed
process according
gas
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP88113623A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0305847A1 (de
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Walter Prof. Dr. Kaminsky
Uwe Steffensen
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ABB AG Germany
Original Assignee
Asea Brown Boveri AG Germany
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Filing date
Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/28—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid material
    • C10G9/32—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid material according to the "fluidised-bed" technique
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/02—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by distillation

Definitions

  • the invention relates to a process for the pyrolytic utilization of distillation residue, which is obtained in the thermal processing of waste oil and / or waste oil.
  • waste oils or waste oils From the internal state of the art it is known to subject waste oils or waste oils to chemical pretreatment and then to send them to fractional distillation.
  • the chemical pretreatment binds the pollutants present in the waste oil, and fractional distillation produces valuable, usable oils.
  • the residues from distillation, which are viscous or semi-solid to solid at ambient temperature, are pyrolytically decomposed.
  • the pyrolysis gas obtained in this way is preferably used as a heating gas for the fractional distillation, the pyrolysis oils formed are further processed or fed to the fractional distillation together with the waste oil.
  • the object of the invention is to specify a method of the type mentioned at the outset with which the distillation residues obtained can be processed in a simple and inexpensive manner.
  • the process should be trouble-free and easily adaptable to the consistency of the distillation residues.
  • the solution to this problem is that the distillation residue is in a flowable state, but at most with a limit temperature which is below the coking temperature of the distillation residue and has a safety margin from the coking temperature and is shielded against further heating in a pyrolysis reactor which exceeds the limit temperature introduced and subjected to pyrolysis in a fluidized bed heated indirectly to 400 to 900 ° C.
  • the distillation residue is therefore expediently brought into a flowable and pumpable state by heating, the degree of heating being selected in particular depending on the consistency and composition of the distillation residue.
  • the flowable distillation residue must not exceed a temperature above which the distillation residue tends to coke. Coking would make it very difficult or impossible to introduce the distillation residue into the pyrolysis reactor.
  • the distillation residue may only be heated up to a limit temperature that is a safe distance from the coking temperature.
  • the flowable distillation residue is shielded against unwanted further heating.
  • Adhesion is prevented by the fluidizing gas required for the formation of the fluidized bed entraining the suddenly evaporated distillation residue before coking and bonding of the fluidized bed occurs.
  • the fluidized bed is expediently formed by the intermingling of fine-grained fluidizing material, in particular sand, aluminum oxide or coke.
  • the coking temperature of the distillation residue varies depending on its composition. It is best determined by experiment. A safety distance is chosen as the limit temperature of the distillation residue, which is at least about 50 ° C lower than the coking temperature of the distillation residue.
  • the coking temperature of the distillation residue is generally dependent on the content of multinuclear aromatic hydrocarbon compounds in such a way that, in the case of a distillation residue with a low content of these hydrocarbon compounds, the coking temperature is higher than with a high content of polyaromatic hydrocarbon compounds.
  • the distillation residue of highly aromatic oils e.g. obtained from coal can have a coking temperature of approximately 350 ° C in the presence of metal parts.
  • the distillation residue of paraffin-rich oils, e.g. extracted from petroleum has a coking temperature of approximately 400 ° C or above.
  • the coking temperature is understood to be the temperature at which high-molecular hydrocarbon compounds crack into a carbon skeleton. This carbon structure (coke) occurs in solid or semi-solid form and leads to constrictions and blockages in pipes and pumps.
  • the distillation residue is expediently heated to the limit temperature and introduced at this temperature into the pyrolysis reactor. Because by preheating, the further heating of the distillation residue to pyrolysis temperature in the pyrolysis reactor is greatly facilitated and accelerated, so that its evaporation and decomposition takes place suddenly in the fluidized bed.
  • the process according to the invention achieves trouble-free pyrolysis with a high mass throughput.
  • the fluidized bed is heated by at least one gas-fired jet heating tube, in particular a jacket jet tube. Since these jacketed radiant heating tubes, which are known per se, reach temperatures of around 1000 to 1100 ° C., the distillation residue supplied is heated rapidly, even with a high throughput of distillation residue. Pyrolysis gas obtained from pyrolysis is advantageously used for heating the jacket radiant tubes.
  • distillation residue is introduced into the fluidized bed in a finely divided form.
  • the distillation residue is sprayed into the fluidized bed with the aid of at least one spray nozzle shielded from thermal insulation.
  • the insulation here advantageously consists of a layer of porcelain applied to the spray nozzle.
  • distillation residue is introduced into that region of the fluidized bed in which the fluidizing gas required for the formation of the fluidized bed is introduced into the pyrolysis reactor.
  • the process according to the invention is very preferably used to utilize the distillation residue which arises in the processing of waste oil or waste oil containing chlorine compounds, the chlorine compounds being converted into sodium chloride by metallic sodium before the fractional distillation of the waste oil or waste oil.
  • the pyrolysis plant has a standing, circular-cylindrical pyrolysis reactor 10.
  • a horizontally extending nozzle base 12 is arranged, which has a plurality of uniformly distributed openings 14.
  • the distance between the nozzle base 12 and the lower end of the pyrolysis reactor is approximately 10 to 20% of its clear height.
  • the fluidized bed 16 forms above the nozzle base 12, a free space 18 remaining above the fluidized bed in which the pyrolysis gas collects.
  • the clear height of the free space 18 is approximately 15 to 25% of the clear height of the pyrolysis reactor 10.
  • the feed tube 20 for the flowable distillation residue opens into the fluidized bed 16.
  • the feed pipe runs approximately in the vertical longitudinal axis 22 of the pyrolysis reactor 10 and is guided from the outer space through the fluidizing gas space 24 arranged below the nozzle base 12 and through the nozzle base 12 into the fluidized bed 16.
  • the feed tube 20 protrudes into the fluidized bed 16 approximately to a length which corresponds to two to five times its diameter. Further explanations of the feed tube 20 are given in the explanation of FIG. It is advisable to provide several feed pipes evenly distributed over the bottom of the nozzle.
  • a pipeline 26 is connected to the lower end of the feed pipe 20 in the drawing and is connected to a standing, closed container 32 by inserting a throttling and shut-off valve 28 and a pump 30.
  • the container 32 is provided with thermal insulation 33 and is used to hold the distillation residue.
  • the container 32 is provided with a heater 34, which is expediently designed as a coil.
  • An electrical or gas-heated pipe coil is likewise expedient, pyrolysis gas being used as the heating gas.
  • the pyrolysis plant shown in FIG. 1 is operated in connection with a processing plant, the distillation residue is transported from the processing plant into the container 32. This is indicated by the dashed line 40 provided with an arrow, which connects the processing plant 42 shown schematically to the container 32.
  • the processing plant works according to a process which is described in the article "Cleaning with metallic sodium” in issue 21, page 184 of the "Chemische Rundschau" year 1986. Reference is expressly made here to the disclosure of this article.
  • the pyrolysis indicated in the circuit diagram of the article is carried out with the present inventive method. In this known method, the waste oil or waste oil is processed with finely divided metallic sodium. This makes it possible to separate organic chlorine compounds and other contaminants from the waste oil or waste oil.
  • a jacket radiant tube 44 is provided in the fluidized bed for heating the fluidized bed 16 to operating temperature.
  • This straight jacket radiant tube is inserted horizontally into the fluidized bed 16 from the outside and runs approximately halfway up the fluidized bed 16.
  • a plurality of jacket radiant tubes 44 are expediently provided. Since the jacket jet heating tube is fired with heating gas, a heating gas line 46 with an inserted throttle and shut-off element 48 is provided. The air required for the combustion is supplied through the air line 50. Further information on the jacket radiant tube is given in connection with the explanation of FIG. 6.
  • an overflow channel 54 running with a slope is connected, which opens into the upper area of a residue container 56.
  • the lower area of this residue container is provided with a discharge device 58, indicated in FIG. 1, which expediently has the shape of a discharge lock.
  • a line 60 is connected to the free space 18 of the pyrolysis reactor and, with the interposition of a throttle and shut-off element 62, is connected to a container 64 which serves to hold powdery additives.
  • the free space 18 is connected by a gas line 66 to the inlet of a cooler 68.
  • a cyclone separator 70 is inserted, the bottom with a line 72 including shut-off device 74 for the Removal of the separated solids is provided.
  • a line leads from the outlet of the cooler 68 to a separating container 76, which is provided for the separation of gaseous and liquid substances. While the liquid substances are drawn off through line 78 with the shut-off element 80 inserted, the separated gas is fed through line 82 to a second cooler 84, which is constructed similarly to cooler 68 a second separator tank 88, the structure and function of which is identical to that of the separator tank 76.
  • the gas separated in the second separating tank 88 is discharged into the pyrolysis gas line 90, into which a compressor 92 is inserted. Downstream of the compressor 92, the heating gas line 46 is connected to the pyrolysis gas line 90. Likewise, the fluidizing gas chamber 24 is connected to the pyrolysis gas line 90 downstream of the compressor 92 through the fluidizing gas line 94 with an inserted throttle and shut-off element 96.
  • a gas storage device 104 is connected to the pyrolysis gas line 90 upstream of the compressor 92 through a pipeline 106 with an inserted second compressor 108.
  • FIG 2 shows the area II, ie the area of the feed pipe 20 of Figure 1 as a detail and in a larger representation. Accordingly, the feed pipe 20 is guided from the outer space 110 through the fluidized gas space 24 and through an opening 112 of the nozzle base 12 into the fluidized bed 16 and opens there.
  • the feed tube 20 is concentrically surrounded by a protective tube 114.
  • the protective tube has a clear width that is approximately five to ten times the outer diameter of the feed tube 20.
  • the protective tube 114 is closed at its upper end with a circular disk 116 which abuts the nozzle base 12.
  • the feed tube 20 penetrates the circular disc 116.
  • the other end of the straight protective tube 114 is provided with a flange 118 which is fastened to the outside of the bottom 120 of the fluidizing gas space and carries the protective tube 114.
  • the protective tube is not closed in the region of the flange 118, so that its interior has a full cross section with the exterior 110.
  • the upper end of the feed pipe 20 is provided with a spray nozzle 122 which is surrounded by an insulating layer 124.
  • the spray nozzle is welded or screwed to the supply pipe.
  • the insulating layer reduces heat transfer from the fluidized bed 16 to the spray nozzle and is preferably made of porcelain.
  • Parts of the feed tube 20 which protrude into the fluidized bed are likewise provided with the insulating layer.
  • the entire feed tube 20 is expediently insulated from external heat in the region of the fluidizing gas space 24 with a further insulating layer 123.
  • the thickness of the porcelain insulation layers is approximately 2 to 4 cm.
  • Hard porcelain which contains a high proportion of feldspar or quartz and which is stable up to a temperature of approximately 800 ° C. is expediently used as the porcelain.
  • a porcelain such as is used in spark plugs of gasoline engines is advantageously used.
  • Figure 6 shows the jacket jet pipe 44 of Figure 1 in the central vertical section as a detail and in a larger representation.
  • the region of the casing tube 126 which projects into the fluidized bed 16 has a length which is approximately the same, five to four Twenty times its outside diameter.
  • the wall 128 itself is double-shelled and filled with an insulating material 132, expediently in the form of glass or rock wool. On the inside, the wall 128 is still insulated with a ceramic layer 129.
  • a guide tube 134 is arranged concentrically in the jacket tube 126 and runs at a distance from the jacket tube, so that a first annular channel 136 is formed.
  • the gas supply tube 138 runs concentrically and at a distance from the guide tube 134, so that a second annular channel 140 is formed.
  • the ring channels and the gas supply line end in the outer space 110.
  • the gas supply pipe 138 is connected to the heating gas line 46 for heating gas supply (cf. FIG. 1), the second ring channel 140 is connected to the air line 50 and the first ring channel 136 is connected to the exhaust gas line 142. All connections are in the outer space 110.
  • the guide tube 134 ends in front of the closed end 144 of the jacket tube 126 at a distance which is two to four times the inside width of the jacket tube 126.
  • the gas supply pipe 138 ends in front of the open end 146 of the guide pipe at a distance which is approximately two to four times the clear width of the guide pipe 134.
  • the end of the gas supply pipe 138 is provided with a gas nozzle 148.
  • the operation of the jacket radiant tube 44 proceeds as follows. Heating gas is passed through the heating gas line 46 and the gas supply pipe 138 to the gas nozzle 148 and enters the guide pipe 134 there. At the same time, air is introduced through the air line 50 into the second ring channel 140, where it flows to the open end 146.
  • the heating gas emerging from the gas nozzle 148 mixes with the supplied air, so that after ignition of the gas-air mixture, combustion takes place in the end region of the guide tube 134.
  • the hot flue gases pass from the guide tube 134 into the end region of the casing tube 126, are deflected there in the opposite direction and flow through the first ring channel 136 to the exhaust gas line 142, which conducts the exhaust gases into the outside space.
  • the jacket tube 126 is heated to a temperature of approximately 900 to 1100 ° C. by the combustion of the heating gas. Due to this high temperature, the heat transfer to the fluidized bed 16 is considerable. The heat transfer is approximately ten to twenty times that of heating pipes which are obtained from a heat transfer medium, e.g. hot gases that are heated.
  • a heat transfer medium e.g. hot gases that are heated.
  • the distillation residue which is preferably obtained in the waste oil treatment plant 42, is introduced into the container 32.
  • the distillation residue is usually semi-solid or viscous at ambient temperature.
  • the distillation residue is heated by the heater 34.
  • a hot heat transfer medium expediently steam, is guided through the coil of the heater 34 with the aid of the lines 36 and 38. The heating is carried out so far that the distillation residue becomes pumpable and flowable. It should be noted, however, that the coking temperature is not exceeded. Because at higher temperatures, the distillation residue tends to crack and excrete tar coke-like substances, which would lead to blockages in the pipes and to system malfunctions.
  • the distillation residue is preferably reduced to at most one Limit temperature heated, which is approximately 50 ° C below the coking temperature. This safety distance ensures that the coking temperature is not reached anywhere in the system.
  • the flowable distillation residue is expediently heated to the limit temperature if possible. This preheating facilitates and accelerates further heating to the pyrolysis temperature in the fluidized bed.
  • the flowable and pumpable distillation residue is then fed to the feed pipe 20 by means of the pump 30 and sprayed into the fluidized bed 16 through the spray nozzle 122.
  • the mass flow of the flowable distillation residue is adjusted to the required level by the throttle and shut-off device 28.
  • the pipeline 26 and the throttle and shut-off element 28 are first of all provided with heat-insulating insulation 150, which is indicated in FIG. 1. As a result, heating of the pipeline 26 by external heat sources, for example the pyrolysis reactor, is avoided. However, the introduction of the flowable distillation residue into the pyrolysis reactor requires special attention.
  • the feed tube 20 is surrounded by the protective tube 114 in the region of the pyrolysis reactor, as shown in FIG. 2. This avoids shielding against the effects of heat from the hot pyrolysis reactor.
  • the intermediate space 113 between the protective tube 114 and the feed tube 20 is connected to the outer space 110 only at its lower end, a resting, warm air layer is formed in the intermediate space 113, which has a heat-insulating effect. It is also expedient to provide the feed tube 20 with a heat-insulating porcelain layer in the area of the protective tube 114.
  • the spray nozzle 122 Since the spray nozzle 122 is directly exposed to the hot pyrolysis layer, the temperature of which is preferably 400 to 800 ° C., the spray nozzle 122 must also be protected against heating above the limit temperature.
  • the spray nozzle is provided with the insulating layer 124 made of ceramic, preferably porcelain (see FIG. 2). Parts of the feed pipe 20 which lead to the spray nozzle 122 and run in the fluidized bed must also be provided with the same insulating layer.
  • the flowable distillation residue is thus introduced into the pyrolysis reactor with shielding against external heat and sprayed there into the fluidized bed 16.
  • the fluidized bed 16 consists of swirled, small-grain fluidized material, in particular sand.
  • a fluidizing gas is fed through the fluidizing gas line 94 to the fluidizing gas space 24. From this fluidizing gas space 24, the fluidizing gas flows through the openings 14 of the nozzle base 12 into the pyrolysis reactor and swirls the fluidizing material present there, so that the fluidizing bed 16 is formed.
  • Pyrolysis gas which is fed through the pyrolysis gas line 90 and the compressor 92 to the fluidization gas line 94 is expediently used as the fluidizing gas.
  • the pyrolysis gas is taken directly from the second separating tank 88 or, in particular for starting up the system, from the gas storage device 104.
  • the throttle and shut-off device 154 which is arranged in line 152, must be opened.
  • the fluidized bed 16 is preferably heated by a plurality of jacket radiant tubes, of which one jacket jet tube 44 is shown in FIG. 1.
  • the heating gas required for firing the jacket radiant tube is taken from the pyrolysis gas line 90 through the heating gas line 46.
  • the gas pressure required for the flow of the pyrolysis gas and for the formation of the fluidized bed is brought about by the compressor 92. Since the jacket jet heating tube is fired directly with heating gas, it reaches a surface temperature between 1000 and 1100 ° C.
  • the heating power of the jacket radiant tube is therefore correspondingly high.
  • the heat transfer takes place here on the one hand by heat radiation on the sand serving as a fluidizing medium and on the other hand by convection.
  • the fluidized bed is therefore heated intensively, so that the flowable distillation residue sprayed into the fluidized bed is heated very quickly to the required pyrolysis temperature.
  • the preheating of the distillation residue to the limit temperature also contributes significantly to this.
  • the pyrolysis gas which is obtained in fluidizing bed 16 in a reducing atmosphere with exclusion of air, collects in free space 18.
  • the pyrolysis residue is drawn off through the overflow channel 54 and passed into the residue container 56.
  • a discharge device 58 is connected to this for the removal of the pyrolysis residue, which is preferably fed to a landfill.
  • additive material 64 is introduced into the pyrolysis reactor from the container. Fine-grained lime, calcium oxide or dolomite are used as additives.
  • the pyrolysis gas is fed from the free space 18 through the gas line 66 to the cooler 68.
  • the pyrolysis gas flows through the cyclone separator 70, in which dust-like components are separated. These components are then removed from the cyclone separator through line 72.
  • the pyrolysis gas is cooled to a temperature between 100 ° C and 250 ° C.
  • part of the pyrolysis gas condenses and a pyrolysis oil is formed which is separated from the pyrolysis gas in the separating tank 76.
  • the pyrolysis oil collects in the bottom region of the separating container and is removed and processed further through line 78. Cooling water is expediently used for the indirect cooling of the pyrolysis gas in the cooler 68.
  • the cooled pyrolysis gas which collects in the upper region of the separating container 76, flows through the line 82 to the second cooler 84, in which it is cooled to a temperature of approximately 20 to 40 ° C.
  • the pyrolysis oil resulting from partial condensation of the pyrolysis gas is separated from the pyrolysis gas in the second separating tank 88.
  • the pyrolysis oil is drawn off through a pipeline and reused. Cooling water is expediently used for the indirect cooling of the pyrolysis gas in the second cooler 84.
  • the pyrolysis gas separated from the pyrolysis oil in the second separation tank 88 is fed to the pyrolysis gas line 90.
  • the pyrolysis gas it is expedient for the pyrolysis gas to be introduced into the pyrolysis gas line 90 subject to further cooling and / or to pass through a gas scrubber.
  • pyrolysis gas is removed from the pyrolysis gas line 90 and fed to the fluidizing gas space 24 and the jacket radiant tube 44.
  • the remaining pyrolysis gas is conveyed through the second compressor 108 and the line 106 into the gas storage 104. From here it is removed and reused, e.g. for heating rooms.
  • the gas storage device 104 is also connected by a line 152 to the pyrolysis gas line 90, the throttle and control element 154 being inserted into the connection. This is only open while the system is starting up as long as no pyrolysis gas is generated. In this case, previously stored pyrolysis gas is removed from the gas storage device 104 and fed to the pyrolysis gas line 90 for supplying the fluidized bed 16 and the jacket radiant tube 44.
  • the pyrolysis residue which is obtained in the residue container 56 is approximately 10 to 15% by weight of the distillation residue supplied, and accordingly around 90% of the distillation residue is converted into valuable raw materials.
  • a characteristic mass balance is given in Table 1 (see Appendix).
  • the pyrolysis oils obtained in the separation tanks 76 and 88 consist predominantly of valuable aromatic hydrocarbon compounds. About 70% by weight of these compounds consist of benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, styrene, indane and indene.
  • the composition of the pyrolysis gas that is delivered to the pyrolysis gas line 90 is given, for example, in Table 2 (see Appendix).
  • the great advantage of the present process lies in the high quality of the pyrolysis products and the low proportion of pyrolysis residue.
  • the advantage is increased by the fact that the sulfur originating from the waste oils or waste oils, which collects in the distillation residue, is bound during the pyrolysis by basic additives such as lime, calcium oxide or dolomite.
  • the pyrolysis products are then almost free of hydrogen sulfide.
  • the shielding of the feed tube 20 against external heat radiation according to FIG. 2 will be selected if the distillation residue is only heated to a temperature which is far below the limit temperature, preferably by at least 50 ° C. However, if it is necessary to heat the distillation residue to a temperature close to the limit temperature or to the limit temperature in order to generate the flowability and to preheat it largely, additional measures must be taken to further heat the flowable distillation residue, in particular in the area of its introduction into the pyrolysis. Prevent reactor with the aim of avoiding coking. In this case, an introduction according to FIG. 3 is chosen. Thereafter, the feed pipe 320 is additionally cooled in the region of the pyrolysis reactor by cooling water which is fed in through the line 322 and discharged through the line 324.
  • the feed pipe 320 is surrounded by a first annular space 326.
  • the first annular space 326 is connected to a second annular space 328, which coaxially surrounds the first annular space 326.
  • the second annular space 328 runs at a distance from the protective tube 314, so that a third annular space 330 is formed which is in contact with the outer space 110 Connection is so that outside air for cooling can enter this annulus.
  • the line 322 which supplies cooling water, is connected to the second annular space 328.
  • the cooling water then flows in the second annular space 328 in the direction of the spray nozzle 122 and passes into the first annular space 326 at the upper end region of the second annular space.
  • the cooling water flows to the lower end of the supply pipe 320 and is discharged through the line 324.
  • the combination of protective tube 314 and liquid cooling will surely prevent additional heating of the flowable distillation residue due to external heat.
  • the distillation residue can therefore be heated in the container 32 up to the limit temperature without the risk that the coking temperature is reached by external heat.
  • the nozzle 122 is protected against heating in the same way as was described in connection with FIG. 2.
  • the cooling of the feed pipe 320 is carried out in the region of the fluidizing gas space 24.
  • FIG. 4 shows an embodiment variant of the pyrolysis reactor 10 from FIG. 1, the other parts of the system according to FIG. 1 connected to the pyrolysis reactor are unchanged and are therefore not shown.
  • the standing pyrolysis reactor 410 has a circular-cylindrical region 412, which is followed by a circular-conical region 414 at the bottom.
  • a vertical discharge channel 415 is connected to the lower end of the circular-conical area 414 and opens into a discharge device 417.
  • This discharge device has a screw conveyor 421 which is driven by a motor 423.
  • a plurality of, preferably eight to sixteen, tubes 424 which are evenly distributed around the circumference and which are introduced from the outer space 110 approximately at right angles through the wall of the pyrolysis reactor into the pyrolysis reactor 410 and end there in the vicinity of the inner wall .
  • These tubes 424 have openings 426 in the pyrolysis reactor which point downwards to the connection point of the discharge channel 415.
  • the other end of the tubes 424 is connected in the outer space to a ring line 428 which surrounds the pyrolysis reactor.
  • the ring line 428 is in turn connected to the fluidizing gas line 94 (cf. also FIG. 1).
  • the horizontally extending jacket radiant tubes 44 are provided, of which only a piece is shown in FIG. 4.
  • the heating gas line 46, the air line 50 and the exhaust line 142 are provided.
  • the feed pipe 420 provided for the feed of the flowable distillation residue is arranged below the pipes 424 on the circular conical region 414 of the pyrolysis reactor. If necessary, a plurality of feed pipes 420 are provided and are evenly distributed around the circumference.
  • the feed pipe 420 penetrates the wall of the pyrolysis reactor approximately at a right angle and has at its upper end a spray nozzle 422 which is directed vertically upwards and accordingly sprays upwards into the fluidized bed 416. If there is only one spray nozzle, then this is arranged centrally. If several spray nozzles are provided, they are arranged evenly distributed over the cross section of the pyrolysis reactor.
  • FIG. 5 shows the area of the feed pipe 420 as a detail and on a larger scale.
  • the feed pipe 420 is cooled here in the same way as the feed pipe 320 according to FIG. 3, so that reference is made to the description of FIG. 3 regarding the structure.
  • the only difference is that a bend 430 is provided at the end of the feed pipe 420, which connects the vertically arranged spray nozzle 422 to the inclined feed pipe 420.
  • the spray nozzle 422 is provided with an insulating layer 124 which, in the present case, additionally extends over the bend 430 which connects the inclined feed pipe to the spray nozzle 422.
  • the wall 432 of the pyrolysis reactor is designed exactly as it was explained in connection with FIG. 6.
  • the insulation consists of the same material and has the same dimensions as in the example according to FIG. 1 or 3.
  • pyrolysis gas is supplied to the ring line 428 as a fluidizing gas through the fluidizing gas line 94.
  • the fluidizing gas flows from the ring line 428 through the tubes 424 into the pyrolysis reactor 410 and exits from the openings 426 at an angle downwards.
  • the fluidizing material present in the pyrolysis reactor preferably sand, is whirled up and the fluidized bed 416 is formed.
  • the fluidized bed is heated by the jacket jet heating tube 44, which is operated in the same manner as described above.
  • the flowable distillation residue is fed through the insulated pipe 26 from the container 32 to the feed pipe 420 and through the spray nozzle 422 into the fluidized bed 416 sprayed (see also Figure 1).
  • the supply pipe 420 is cooled by cooling water.
  • the sprayed-in distillation residue as described in connection with FIG. 1, is thermally decomposed with the exclusion of air and the pyrolysis gas is fed through the gas line 66 to the coolers.
  • additives which have been removed from the container 64 are added to bind the pollutants.
  • the pyrolysis residue is discharged from the pyrolysis reactor through the discharge channel 415 and conveyed into the external space 110 with the aid of the screw conveyor 421.
  • the pyrolysis residue is then fed to a landfill, just as in the exemplary embodiment according to FIG.
  • the delivery capacity of the screw conveyor 421 is regulated in such a way that the fluidized bed 416 has the desired height or thickness.
  • waste oil and "waste oil” in the sense of the present invention include, in addition to the actual oils of this type, in particular also those oils which are mentioned in the present description on page 6, below, and on page 7, above.
  • FIG. 7 shows the upper end region of the spray nozzle 122, 422 as a detail and in a representation which is enlarged compared to the representations of FIGS. 2, 4 and 5.
  • the metallic spray nozzle 122 or 422 which tapers and has an outlet opening 156.
  • the spray nozzle is surrounded by an insulating layer 124, but the outlet opening 156 remains free.
  • the insulating layer 124 preferably consists of the substances mentioned above.
  • the outlet opening 156 is preferably provided with a swirl body which atomization of the spray nozzle is improved. Such swirl bodies for spray nozzles are known, in the present case the swirl body is therefore not shown in the drawing.
  • the diameter of the outlet opening 156 is small compared to the diameter of the feed pipes 20, 320, 420.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum pyrolytischen Verwerten von Destillationsrückstand, der bei der thermischen Aufarbeitung von Altöl und/oder Abfallöl anfällt.
  • Aus dem internen Stand der Technik ist es bekannt, zur Verwertung von Altölen oder Abfallölen diese einer chemischen Vorbehandlung zu unterwerfen und dann einer fraktionierten Destillation zuzuführen. Durch die chemische Vorbehandlung werden die im Altöl vorhandenen Schadstoffe gebunden, durch die fraktionierte Destillation werden wertvolle, verwertbare Öle gewonnen. Die bei der Destillation anfallenden Rückstände, die bei Umgebungstemperatur zähflüssig oder halbfest bis fest sind, werden pyrolytisch zersetzt. Das hierbei gewonnene Pyrolysegas wird vorzugsweise als Heizgas für die fraktionierte Destillation eingesetzt, die entstandenen Pyrolyseöle werden weiterverarbeitet oder zusammen mit dem Altöl der fraktionierten Destillation zugeführt.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem die anfallenden Destillationsrückstände auf einfache und kostengünstige Weise verarbeitet werden können. Darüberhinaus soll das Verfahren störungsfrei und an die Konsistenz der Destillationsrückstände leicht anpaßbar sein.
  • Die Lösung dieser Aufgabe besteht nun darin, daß der Destillationsrückstand in fließfähigem Zustand, jedoch höchstens mit einer Grenztemperatur, die unterhalb der Verkokungstemperatur des Destillationsrückstandes liegt und einen Sicherheitsabstand zur Verkokungstemperatur aufweist und unter Abschirmung gegen eine die Grenztemperatur übersteigende, weitere Erhitzung in einen Pyrolyse-Reaktor eingebracht und in einem auf 400 bis 900°C indirekt aufgeheizten Wirbelbett einer Pyrolyse unterworfen wird.
  • Es wird also der Destillationsrückstand zweckmäßig durch Erhitzen in gut fließfähigen und pumpfähigen Zustand versetzt, wobei insbesondere je nach Konsistenz und Zusammensetzung des Destillationsrückstands der Grad der Erhitzung gewählt wird. Der fließfähige Destillationsrückstand darf jedoch eine Temperatur nicht überschreiten, oberhalb welcher der Destillationsrückstand zur Verkokung neigt. Denn durch eine Verkokung wäre das Einbringen des Destillationsrückstands in den Pyrolyse-Reaktor sehr erschwert oder unmöglich. Um eine ungewollte Aufheizung des Destillationsrückstands auf die Verkokungstemperatur während des Transports von der Erwärmungsstelle zum Pyrolyse-Reaktor zu vermeiden, darf der Destillationsrückstand nur bis zu einer Grenztemperatur erhitzt werden, die einen Sicherheitsabstand zur Verkokungstemperatur aufweist. Desweiteren wird der fließfähige Destillationsrückstand gegen ungewollte weitere Erhitzung abgeschirmt. Durch diese Maßnahmen ist eine störungsfreie Förderung des Destillationsrückstands in den Pyrolyse-Reaktor gewährleistet. Hier wird der fließfähige Destillationsrückstand in überraschender Weise schnell thermisch zersetzt, ohne daß das Wirbelbett durch Koksbildung verklebt.
  • Eine Verklebung wird dadurch verhindert, daß durch das Wirbelgas, das für die Bildung des Wirbelbettes erforderlich ist, der schlagartig verdampfte Destillationsrückstand mitgerissen wird, bevor es zu einer Verkokung und Verklebung des Wirbelbettes kommt. Das Wirbelbett wird zweckmäßig durch die Verwirbelung von feinkörnigem Wirbelmaterial, insbesondere Sand, Aluminiumoxid oder Koks gebildet.
  • Die Verkokungstemperatur des Destillationsrückstandes ist je nach seiner Zusammensetzung unterschiedlich, sie wird am besten durch Versuche ermittelt. Als Grenztemperatur des Destillationsrückstandes wird als Sicherheitsabstand eine Temperatur gewählt, die mindestens ungefähr 50°C kleiner ist als die Verkokungstemperatur des Destillationsrückstandes.
  • Dies gilt insbesondere für Verkokungstemperaturen über ungefähr 200°C. Liegt die Verkokungstemperatur unter ungefähr 200°C, so ist es oft zweckmäßig, den Sicherheitsabstand geringer zu wählen, vorzugsweise 10°C, um eine ausreichende Fließ- und Pumpfähigkeit des Destillationsrückstands zu erreichen.
  • Die Verkokungstemperatur des Destillationsrückstandes ist im allgemeinen abhängig vom Gehalt an vielkernigem aromatischen Kohlenwasserstoffverbindungen derart, daß bei Destillationsrückstand mit geringem Gehalt an diesen Kohlenwasserstoffverbindungen die Verkokungstemperatur höher ist als bei hohem Gehalt an polyaromatischen Kohlenwasserstoffverbindungen.
  • Der Destillationsrückstand von hocharomatischen Ölen, die z.B. aus Kohle gewonnen werden, kann in Gegenwart von Metallteilen eine Verkokungstemperatur von ungefähr 350°C aufweisen. Der Destillationsrückstand von paraffinreichen Ölen, die z.B. aus Erdölen gewonnen werden, besitzt eine Verkokungstemperatur von ungefähr 400°C oder darüber.
  • Als Verkokungstemperatur wird jene Temperatur verstanden, bei der ein Aufcracken von hochmolekularen Kohlenwasserstoffverbindungen zu einem Gerüst aus Kohlenstoff beginnt. Dieses Kohlenstoffgerüst (Koks) fällt in fester oder halbfester Form an und führt zu Verengungen und Verstopfungen von Rohren und Pumpen.
  • Zweckmäßig wird der Destillationsrückstand auf Grenztemperatur erhitzt und mit dieser Temperatur in den Pyrolysereaktor eingebracht. Denn durch die Vorwärmung wird die weitere Erhitzung des Destillationsrückstandes auf Pyrolysetemperatur im Pyrolysereaktor sehr erleichert und sehr beschleunigt, so daß seine Verdampfung und Zersetzung im Wirbelbett schlagartig erfolgt.
  • Insgesamt gesehen wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine störungsfreie Pyrolyse mit hohem Massendurchsatz erreicht.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird das Wirbelbett durch mindestens ein gasbefeuertes Strahlheizrohr, insbesondere Mantelstrahlrohr, beheizt. Da diese an sich bekannten Mantelstrahlheizrohre Temperaturen von rund 1000 bis 1100°C erreichen, wird eine rasche Erhitzung des zugeführten Destillationsrückstandes selbst bei hohem Durchsatz an Destillationsrückstand erreicht. Für die Beheizung der Mantelstrahlheizrohre wird vorteilhaft bei der Pyrolyse gewonnenes Pyrolysegas benutzt.
  • Für eine schnelle Aufheizung und thermische Zersetzung des Destillationsrückstandes im Pyrolysereaktor ist es am besten, wenn der Destillationsrückstand in fein verteilter Form in das Wirbelbett eingebracht wird. Hierzu ist es empfehlenswert, daß der Destillationsrückstand mit Hilfe mindestens einer durch eine thermische Isolierung gegen Erhitzung abgeschirmte Sprühdüse in das Wirbelbett eingesprüht wird. Die Isolierung besteht hierbei vorteilhaft aus einer auf der Sprühdüse angebrachten Porzellanschicht.
  • Für die Abschirmung gegen eine ungewollte weitere Erhitzung des fließfähigen Destillationsrückstandes über die Grenztemperatur während der Förderung von der Erhitzungsstelle in das Wirbelbett sind verschiedene Möglichkeiten gegeben. Ist der Destillationsrückstand bereits bei einer Temperatur fließfähig, die weit unterhalb der Grenztemperatur liegt, so genügt es in vielen Fällen, daß der Destillationsrückstand in den unteren, kältesten Bereich des Wirbelbettes eingebracht wird. Eine zusätzliche Aufheizung des Destillationsrückstandes ist wegen der dort vorhandenen, relativ kalten Bauteile des Pyrolysereaktors kaum zu befürchten.
  • Das gleiche trifft auch dann zu, wenn der Destillationsrückstand in jenen Bereich des Wirbelbettes eingeführt wird, in dem das für die Bildung des Wirbelbettes erforderliche Wirbelgas in den Pyrolyse-Reaktor eingeführt wird.
  • Ist es jedoch erforderlich oder gewünscht, den Destillationsrückstand bis an die Grenztemperatur zu erhitzen, um ihn in fließfähigen und pumpfähigen Zustand zu versetzen und oder ihn möglicht weitgehend vorzuwärmen, so empfiehlt es sich, den fließfähigen Destillationsrückstand durch einen mit einer Kühlung versehenen Zufuhrkanal in den Pyrolysereaktor einzuführen. Hierdurch wird selbst bei hoher Temperatur der benachbarten Bauteile des Pyrolysereaktors eine zusätzliche und unerwünschte weitere Erhitzung des fließfähigen Destillationsrückstands mit Sicherheit vermieden.
  • In ganz bevorzugter Weise wird das erfindungsgemäße Verfahren angewendet zum Verwerten von Destillationsrückstand, der bei der Aufarbeitung von Chlorverbindungen enthaltendem Altöl oder Abfallöl anfällt, wobei die Chlorverbindungen vor der fraktionierten Destillation des Altöls oder Abfallöls durch metallisches Natrium in Natriumchlorid umgewandelt wurden.
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Altöle oder Abfallöle, die chlorhaltige, organische Verunreinigungen aufweisen, mit fein verteiltem metallischem Natrium zu behandeln, wodurch die Verunreinigungen zu Natriumchlorid umgewandelt werden (Aufsatz: "Reinigen mit metallischem Natrium" aus "Chemische Rundschau", Jahrgang 1986, Ausgabe 21, Seite 18, VCH-Verlagsgesellschaft, D 6940 Weinheim). Die bei der anschließenden fraktionierten Destillation anfallenden Destillationsrückstände werden dann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren weiterbehandelt. Durch die Verknüpfung des bekannten Verfahrens zur Chlorbindung mit dem Verfahren gemäß der Erfindung ist ein überraschend einfacher Weg gezeigt, mit dem sich besonders kritische Altöle entsorgen und verwerten lassen. Als bezüglich der Entsorgung besonders kritische Altöle gelten
    • _ Öle mit hohem Anteil an polychlorierten Biphenylen (PCB), die in der Vergangenheit als Transformatorenöle dienten,
    • _ Öle mit chlorierten Dioxinen und Furanen,
    • _ Sickeröle aus Mülldeponien, die erfahrensgemäß einen hohen chlorierten Schadstoffanteil aufweisen,
    • _ Kohlenwasserstoffe, die in chemischen Reinigungsanlagen anfallen und
    • _ Abfallöle, die mit Transformatorenölen vermischt sind.
  • Durch die vorgenannte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, diese kritischen Altöle bis auf einen Pyrolyserückstand von ungefähr 2 bis 4 Gew.% zu verwerten. Da der Pyrolyserückstand nur umweltverträgliche anorganische Salze enthält, kann dieser unbedenklich deponiert werden.
  • Da das im Destillationsrückstand enthaltene Natriumchlorid verunreinigt ist und daher zum Schmelzen neigt, bestanden Bedenken, ob dies nicht zu einer Verklebung und somit einer Inaktivierung des Wirbelbetts führen könnte. In überraschender Weise traf dies jedoch nicht zu, da, wie sich gezeigt hat, die aufzuschmelzenden Salzanteile von den Poren des körnigen Pyrolyserückstands, der sich im Wirbelbett aus anorganischen, nicht schmelzenden Beimengungen und wenig Ruß bildet, aufgesogen werden.
  • Um Schwefelverbindungen, die im Destillationsrückstand enthalten sind, im Wirbelbett zu binden, empfiehlt es sich, zusätzlich pulverförmigen Kalk, Calciumoxid oder Dolomit in das Wirbelbett einzubringen. Die Korngröße dieser Stoffe beträgt maximal 1 mm.
  • Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus der folgenden Beschreibung von Pyrolyse-Anlagen hervor, die für die Durchführung des Verfahrens geeignet sind und in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind.
  • Hierbei zeigt:
    • Figur 1 Das vereinfachte Schaltschema einer Pyrolyse-Anlage, deren Pyrolysereaktor einen Wirbelboden aufweist,
    • Figur 2 den Bereich der Einführungsstelle des Destillationsrückstands in den Pyrolysereaktor als Einzelheit II der Figur 1 und in größerer Darstellung,
    • Figur 3 eine Ausführungsvariante des Gegenstands der Figur 2,
    • Figur 4 eine Ausführungsvariante des Pyrolysereaktors der Figur 1 als Einzelheit,
    • Figur 5 die Einführung des Destillationsrückstands in den Pyrolyse-Reaktor der Figur 4 als Einzelheit V der Figur 4 in größerem Maßstabe,
    • Figur 6 ein zur Beheizung des Wirbelbettes eingesetztes Mantelstrahlheizrohr als Einzelheit in zentralen Längsschnitt und in gegenüber den Figuren 1 und 4 größerer Darstellung und
    • Figur 7 den Endbereich der Sprühdüse als Einzelheit und in größerem Maßstab im axialen Vertikalschnitt.
  • Gemäß Figur 1 weist die Pyrolyse-Anlage einen stehenden, kreiszylindrischen Pyrolyse-Reaktor 10 auf. Im Innenraum des Pyrolyse-Reaktors ist ein horizontal verlaufender Düsenboden 12 angeordnet, der eine Vielzahl gleichmäßig verteilter Öffnungen 14 aufweist. Der Abstand des Düsenbodens 12 vom unteren Ende des Pyrolyse-Reaktors beträgt ungefähr 10 bis 20% seiner lichten Höhe. Oberhalb des Düsenbodens 12 bildet sich während des Betriebs das Wirbelbett 16 aus, wobei oberhalb des Wirbelbettes ein freier Raum 18 verbleibt, in dem sich das Pyrolysegas sammelt. Die lichte Höhe des freien Raumes 18 beträgt ungefähr 15 bis 25% der lichten Höhe des Pyrolyse-Reaktors 10.
  • In das Wirbelbett 16 mündet das Zufuhrrohr 20 für den fließfähigen Destillationsrückstand. Das Zufuhrrohr verläuft hierbei ungefähr in der vertikalen Längsachse 22 des Pyrolyse-Reaktors 10 und ist vom Außenraum durch den unterhalb des Düsenbodens 12 angeordneten Wirbelgasraum 24 sowie durch den Düsenboden 12 bis in das Wirbelbett 16 geführt. Das Zufuhrrohr 20 ragt ungefähr auf einer Länge, die dem zwei- bis fünffachen seines Durchmesser entspricht, in das Wirbelbett 16. Nähere Erläuterungen zu dem Zufuhrrohr 20 werden bei der Erläuterung der Figur 2 gegeben. Zweckmäßig sind mehrere, gleichmäßig über den Düsenboden verteilte Zufuhrrohre vorgesehen.
  • An das in der Zeichnung untere Ende des Zufuhrrohres 20 ist eine Rohrleitung 26 angeschlossen, die unter Einfügung eines Drossel- und Absperrorgangs 28 sowie einer Pumpe 30 an einen stehenden, geschlossenen Behälter 32 angeschlossen ist. Der Behälter 32 ist mit einer thermischen Isolierung 33 versehen und dient zur Aufnahme des Destillationsrückstandes. Außerdem ist der Behälter 32 mit einer Heizung 34 versehen, die zweckmäßig als Rohrschlange ausgebildet ist. Durch die Rohrschlange wird mit Hilfe der Leitungen 36 und 38 ein heißer Wärmeträger, insbesondere Dampf, geführt. Ebenso zweckmäßig ist eine elektrische- oder gasbeheizte Rohrschlange, wobei als Heizgas Pyrolysegas benutzt wird.
  • Wird die in Figur 1 dargestellte Pyrolyse-Anlage in Verbindung mit einer Aufbereitungsanlage betrieben, so wird der Destillationsrückstand aus der Aufbereitungsanlage in den Behälter 32 transportiert. Dies ist durch die gestrichelte und mit einem Pfeil versehene Linie 40 angedeutet, welche die schematisch dargestellte Aufbereitungsanlage 42 mit dem Behälter 32 verbindet. Die Aufbereitungsanlage arbeitet nach einem Verfahren, das in dem Aufsatz "Reinigen mit metallischem Natrium" in der Ausgabe 21, Seite 184 der "Chemischen Rundschau" Jahrgang 1986 beschrieben ist. Auf die Offenbarung dieses Aufsatzes wird hier ausdrücklich Bezug genommen. Die im Schaltschema des Aufsatzes angedeutete Pyrolyse wird mit dem vorliegenden, erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt. Bei diesem bekannten Verfahren wird das Altöl oder Abfallöl mit feinverteiltem metallischem Natrium verarbeitet. Hierdurch ist es möglich, organische Chlorverbindungen und andere Verunreinigungen von dem Altöl oder Abfallöl abzutrennen. Hiermit werden auch PCB-Anteile des Altöls oder Abfallöls zuverlässig zerstört. Diese Zerstörung geschieht dadurch, daß sich das chemisch gebundene Chlor mit dem Natrium zu Natriumchlorid (Kochsalz) verbindet. Durch eine fraktionierte Destillation werden anschließend bis zu 80% des entgifteten und von Verunreinigungen befreiten Altöls oder Abfallöls zu hochwertigen Ölen weiterverarbeitet. Die bei der fraktionierten Destillation entstehenden Destillationsrückstände werden, wie weiter oben beschrieben, in den Behälter 32 eingebracht. Selbstverständlich ist das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung nicht beschränkt auf eine Verarbeitung von solchen Destillationsrückständen, das erfindungsgemäße Verfahren ist vielmehr geignet für die Verwertung von Altöl- oder Abfallöl-Destillationsrückständen jeder Art.
  • Für die Beheizung des Wirbelbettes 16 auf Betriebstemperatur ist im Wirbelbett ein Mantelstrahlheizrohr 44 vorgesehen. Dieses gerade Mantelstrahlheizrohr ist vom Außenraum horizontal in das Wirbelbett 16 eingeführt und verläuft ungefähr in halber Höhe des Wirbelbettes 16. Zweckmäßig sind mehrere Mantelstrahlheizrohre 44 vorgesehen. Da das Mantelstrahlheizrohr mit Heizgas befeuert wird, ist eine Heizgasleitung 46 mit eingefügtem Drossel- und Absperrorgan 48 vorgesehen. Die für die Verbrennung erforderliche Luft wird durch die Luftleitung 50 zugeführt. Nähere Angaben über das Mantelstrahlheizrohr werden im Zusammenhang mit der Erläuterung der Figur 6 gegeben.
  • Im Bereich der Oberfläche 52 des Wirbelbettes ist ein mit Gefälle verlaufender Überlaufkanal 54 angeschlossen, der in den oberen Bereich eines Rückstandsbehälters 56 mündet. Der untere Bereich dieses Rückstandsbehälters ist mit einer in Figur 1 angedeuteten Austragvorrichtung 58 versehen, die zweckmäßig die Form einer Austragsschleuse aufweist.
  • An den freien Raum 18 des Pyrolyse-Reaktors ist eine Leitung 60 angeschlossen, die unter Zwischenschaltung eines Drossel- und Absperrorgans 62 mit einem Behälter 64 verbunden ist, der zur Aufnahme von pulverförmigen Zuschlagstoffen dient.
  • Desweiteren ist der freie Raum 18 durch eine Gasleitung 66 mit dem Eingang eines Kühlers 68 verbunden. In die Gasleitung 66 ist ein Zyklonabscheider 70 eingefügt, der unten mit einer Leitung 72 samt Absperrorgan 74 für die Abfuhr der abgeschiedenen Feststoffe versehen ist. Vom Ausgang des Kühlers 68 führt eine Leitung zu einem Abscheidebehälter 76, der für die Trennung von gasförmigen und flüssigen Stoffen vorgesen ist. Während die flüssigen Stoffen durch die Leitung 78 mit eingefügtem Absperrorgan 80 abgezogen werden, wird das abgetrennte Gas durch die Leitung 82 einem zweiten Kühler 84 zugeführt, der ähnlich aufgebaut ist wie der Kühler 68. Der Ausgang des zweiten Kühlers 84 ist durch die Leitung 86 mit einem zweiten Abscheidebehälter 88 verbunden, dessen Aufbau und Funktion identisch ist mit dem Abscheidebehälter 76.
  • Das im zweiten Abscheidebehälter 88 abgetrennte Gas wird in die Pyrolysegas-Leitung 90 abgegeben, in die ein Verdichter 92 eingefügt ist. Stromab des Verdichters 92 ist die Heizgasleitung 46 an die Pyrolysegas-Leitung 90 angeschlossen. Ebenso ist der Wirbelgasraum 24 durch die Wirbelgasleitung 94 mit eingefügtem Drossel- und Absperrorgan 96 an die Pyrolysegas-Leitung 90 stromab des Verdichters 92 angeschlossen.
  • Schließlich ist noch ein Gasspeicher 104 durch eine Rohrleitung 106 mit eingefügtem zweiten Verdichter 108 an die Pyrolysegas-Leitung 90 stromauf des Verdichters 92 angeschlossen.
  • Figur 2 zeigt den Bereich II, d.h. den Bereich des Zufuhrrohres 20 der Figur 1 als Einzelheit und in größerer Darstellung. Demnach ist das Zufuhrrohr 20 vom Außenraum 110 her durch den Wirbelgasraum 24 und durch eine Öffnung 112 des Düsenbodens 12 in das Wirbelbett 16 geführt und mündet dort. Das Zufuhrrohr 20 ist von einem Schutzrohr 114 konzentrisch umgeben. Das Schutzrohr weist eine lichte Weite auf, die ungefähr das Fünf- bis Zehnfache des Außendurchmessers des Zufuhrrohres 20 beträgt. Das Schutzrohr 114 ist an seinem oberen Ende mit einer Kreisscheibe 116 verschlossen, die an den Düsenboden 12 stößt. Das Zufuhrrohr 20 durchdringt hierbei die Kreisscheibe 116. Das andere Ende des geraden Schutzrohres 114 ist mit einem Flansch 118 versehen, der außen am Boden 120 des Wirbelgasraumes befestigt ist und das Schutzrohr 114 trägt. Das Schutzrohr ist im Bereich des Flansches 118 nicht verschlossen, so daß sein Innenraum mit vollem Querschnitt mit dem Außenraum 110 in Verbindung steht.
  • Das obere Ende des Zufuhrrohres 20 ist mit einer Sprühdüse 122 versehen, die von einer Isolierschicht 124 umgeben ist. Die Sprühdüse ist am Zufuhrrohr angeschweißt oder angeschraubt. Die Isolierschicht verringert die Wärmeübertragung vom Wirbelbett 16 an die Sprühdüse und sie besteht vorzugsweise aus Porzellan. Ebenso sind Teile des Zufuhrrohres 20, die in das Wirbelbett ragen, mit der Isolierschicht versehen. Zweckmäßig ist das gesamte Zufuhrrohr 20 im Bereich des Wirbelgasraumes 24 mit einer weiteren Isolierschicht 123 gegen äußere Hitzeeinwirkung isoliert. Die Dicke der Porzellan-Isolierschichten beträgt ungefähr 2 bis 4 cm. Als Porzellan wird zweckmäßig ein Hartporzellan verwendet, das einen hohen Anteil an Feldspat oder Quarz enthält und das bis zu einer Temperatur von ungefähr 800°C beständig ist. Vorteilhaft wird ein Porzellan verwendet, wie es in Zündkerzen von Ottomotoren eingesetzt ist.
  • Figur 6 zeigt das Mantelstrahlrohr 44 der Figur 1 im zentralen Vertikalschnitt als Einzelheit und in größerer Darstellung. Man erkennt das gerade, äußere Mantelrohr 126, das durch die Wand 128 des Pyrolyse-Reaktors in die Wirbelschicht 16 eingeführt ist und dort endet. Der in das Wirbelbett 16 ragende Bereich des Mantelrohres 126 hat eine Länge, die ungefähr gleich ist, dem Fünf- bis Zwanzigfachen seines Außendurchmessers. Zur Festlegung des Mantelrohres 126 ist dieses mit einem Flansch 130 versehen, der außen an der Wand 128 befestigt ist. Die Wand 128 selbst ist zweischalig ausgebildet und mit einem Isolierstoff 132, zweckmäßig in Form von Glas- oder Steinwolle ausgefüllt. Auf der Innenseite ist die Wand 128 noch mit einer Keramikschicht 129 isoliert.
  • Im Mantelrohr 126 ist konzentrisch ein Leitrohr 134 angeordnet, das mit Abstand zum Mantelrohr verläuft, so daß ein erster Ringkanal 136 gebildet ist. Innerhalb des Leitrohres 134 verläuft das Gaszufuhrrohr 138 konzentrisch und mit Abstand zum Leitrohr 134, so daß ein zweiter Ringkanal 140 entstanden ist. Die Ringkanäle und die Gaszufuhrleitung enden in Außenraum 110.
  • Das Gaszufuhrrohr 138 ist zur Heizgasversorgung an die Heizgasleitung 46 angeschlossen (vgl. Figur 1), der zweite Ringkanal 140 ist mit der Luftleitung 50 verbunden und der erste Ringkanal 136 ist an die Abgasleitung 142 angeschlossen. Sämtliche Anschlüsse liegen hierbei in Außenraum 110. Das Leitrohr 134 endet vor dem verschlossenen Ende 144 des Mantelrohres 126 mit einem Abstand, der dem Zwei- bis Vierfachen der lichten Weite des Mantelrohres 126 gleich ist. Das Gaszufuhrrohr 138 endet vor dem offenen Ende 146 des Leitrohres mit einem Abstand, der ungefähr das Zwei- bis Vierfache der lichten Weite des Leitrohres 134 beträgt. Das Ende des Gaszufuhrrohres 138 ist mit einer Gasdüse 148 versehen.
  • Der Betrieb des Mantelstrahlheizrohres 44 verläuft folgendermaßen. Heizgas wird durch die Heizgasleitung 46 und das Gaszufuhrrohr 138 zur Gasdüse 148 geleitet und tritt dort in das Leitrohr 134 ein. Gleichzeitig wird Luft durch die Luftleitung 50 in den zweiten Ringkanal 140 eingeführt, wo sie zum offenen Ende 146 strömt.
  • Hierbei vermischt sich das aus der Gasdüse 148 austretende Heizgas mit der zugeführten Luft, so daß nach einer Zündung des Gas-Luft-Gemisches eine Verbrennung im Endbereich des Leitrohres 134 erfolgt. Die heißen Rauchgase treten vom Leitrohr 134 in den Endbereich des Mantelrohres 126 über, werden dort in die Gegenrichtung umgelenkt und strömen durch den ersten Ringkanal 136 zur Abgasleitung 142, welche die Abgase in den Außenraum ableitet.
  • Durch die Verbrennung des Heizgases wird das Mantelrohr 126 auf eine Temperatur von ungefähr 900 bis 1100°C erhitzt. Durch diese hohe Temperatur ist die Wärmeübertragung ans Wirbelbett 16 erheblich. Die Wärmeübertragung beträgt ungefähr das Zehn- bis Zwanzigfache gegenüber Heizrohren, die von einem Wärmeträger, z.B. heißen Gasen, beheizt sind.
  • Während des Betriebs der Pyrolyse-Anlage wird der Destillationsrückstand, der vorzugsweise in der Altöl-Aufbereitungsanlage 42 anfällt, in den Behälter 32 eingegeben. Der Destillationsrückstand ist bei Umgebungstemperatur meist halbfest oder zähflüssig. Um diesen nun pyrolytisch verarbeiten zu können, wird der Destillationsrückstand durch die Heizung 34 erhitzt. Hierzu wird ein heißer Wärmeträger, zweckmäßig Dampf, mit Hilfe der Leitungen 36 und 38 durch die Rohrschlange der Heizung 34 geführt. Die Erhitzung wird hierbei soweit geführt, daß der Destillationsrückstand pumpfähig und fließfähig wird. Hierbei ist jedoch zu beachten, daß die Verkokungstemperatur nicht überschritten wird. Denn bei höheren Temperaturen neigt der Destillationsrückstand zur Vercrackung und Ausscheidung von teerkoksartigen Stoffen, welche zu Verstopfungen der Leitungen und zu Betriebsstörungen der Anlage führen würden. Vorzugsweise wird der Destillationsrückstand auf höchstens eine Grenztemperatur erhitzt, die ungefähr 50°C unterhalb der Verkokungstemperatur liegt. Durch diesen Sicherheitsabstand ist gewährleistet, daß an keiner Stelle des Systems die Verkokungstemperatur erreicht wird. Zweckmäßig wird der fließfähige Destillationsrückstand möglichst bis auf die Grenztemperatur erhitzt. Durch diese Vorwärmung wird die weitere Erhitzung auf Pyrolysetemperatur im Wirbelbett erleichtert und beschleunigt. Der fließfähige und pumpfähige Destillationsrückstand wird dann mit Hilfe der Pumpe 30 dem Zufuhrrohr 20 zugeführt und durch die Sprühdüse 122 in das Wirbelbett 16 eingesprüht. Der Massenstrom des fließfähigen Destillationsrückstands wird hierbei durch das Drossel- und Absperrorgan 28 auf das erforderliche Maß eingestellt.
  • Da der fließfähige Destillationsrückstand die Grenztemperatur auf seinem Weg in die Wirbelschicht 16 an keiner Stelle überschreiten soll, sind besondere Maßnahmen erforderlich, um ein Überschreiten der Grenztemperatur durch äußere Wärmeeinwirkung auszuschließen. Auch ist auszuschließen, daß der Destillationsrückstand mit Rohren oder Sprühdüsen in Berührung kommt, deren Temperaturen höher als die Grenztemperatur sind. Hierzu ist zunächst einmal die Rohrleitung 26 sowie das Drossel- und Absperrorgan 28 mit einer wärmedämmenden Isolierung 150 versehen, die in Figur 1 angedeutet ist. Hierdurch wird eine Erhitzung der Rohrleitung 26 durch äußere Wärmequellen, z.B. den Pyrolyse-Reaktor, vermieden. Besondere Aufmerksamkeit erfordert jedoch die Einführung des fließfähigen Destillationsrückstands in den Pyrolyse-Reaktor. Um hierbei eine unerwünschte weitere Erhitzung des fließfähigen Destillationsrückstands zu vermeiden, ist das Zufuhrrohr 20 im Bereich des Pyrolysereaktors von dem Schutzrohr 114 umgeben, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Hierdurch wird eine Abschirmung gegen Wärmeeinwirkung von seiten des heißen Pyrolyse-Reaktors vermieden.
  • Da zudem der Zwischenraum 113 zwischen dem Schutzrohr 114 und dem Zufuhrrohr 20 nur an seinem unteren Ende mit dem Außenraum 110 in Verbindung steht bildet sich im Zwischenraum 113 eine ruhende, warme Luftschicht aus, die wärmedämmend wirkt. Zweckmäßig ist es noch, das Zufuhrrohr 20 im Bereich des Schutzrohres 114 mit einer wärmedämmenden Porzellanschicht zu versehen.
  • Da die Sprühdüse 122 der heißen Pyrolyseschicht, deren Temperatur vorzugsweise 400 bis 800°C, beträgt, direkt ausgesetzt ist, muß auch die Sprühdüse 122 gegen eine Erhitzung über die Grenztemperatur geschützt werden. Hierzu ist die Sprühdüse mit der Isolierschicht 124 aus Keramik, vorzugsweise Porzellan, versehen (vgl. Figur 2). Auch sind Teile des Zufuhrrohres 20, die zur Sprühdüse 122 führen und im Wirbelbett verlaufen, mit einer gleichen Isolierschicht zu versehen.
  • Der fließfähige Destillationsrückstand wird also unter Abschirmung gegen äußere Wärmeeinwirkung in den Pyrolyse-Reaktor eingebracht und dort in das Wirbelbett 16 versprüht. Das Wirbelbett 16 besteht aus verwirbeltem, kleinkörnigem Wirbelmaterial, insbesondere Sand. Zur Ausbildung des Wirbelbettes wird ein Wirbelgas durch die Wirbelgasleitung 94 dem Wirbelgasraum 24 zugeführt. Von diesem Wirbelgasraum 24 strömt das Wirbelgas durch die Öffnungen 14 des Düsenbodens 12 in den Pyrolyse-Reaktor und verwirbelt das dort vorhandene Wirbelmaterial, so daß das Wirbelbett 16 entsteht. Als Wirbelgas wird zweckmäßig Pyrolysegas benutzt, das durch die Pyrolysegasleitung 90 und den Verdichter 92 der Wirbelgasleitung 94 zugeführt wird. Das Pyrolysegas wird hierbei unmittelbar dem zweiten Abscheidebehälter 88 oder, insbesondere zum Anfahren der Anlage, dem Gasspeicher 104 entnommen. Hierzu ist das Drossel- und Absperrorgan 154 zu öffnen, das in der Leitung 152 angeordnet ist.
  • Das Wirbelbett 16 wird vorzugsweise durch mehrere Mantelstrahlheizrohre aufgeheizt, von denen ein Mantelstrahlheizrohr 44 in Figur 1 dargestellt ist. Das für die Befeuerung des Mantelstrahlheizrohres erforderliche Heizgas wird durch die Heizgasleitung 46 der Pyrolysegas-Leitung 90 entnommen. Der für den Fluß den Pyrolysegases und für die Ausbildung des Wirbelbettes erforderliche Gasdruck wird durch den Verdichter 92 bewirkt. Da das Mantelstrahlheizrohr direkt mit Heizgas befeuert wird, erreicht es eine Oberflächentemperatur zwischen 1000 und 1100°C. Die Heizleistung des Mantelstrahlheizrohres ist daher entsprechend groß. Die Wärmeübertragung erfolgt hier einmal durch Wärmestrahlung an den als Wirbelmedium dienenden Sand und zum andern durch Konvektion. Das Wirbelbett wird daher intensiv beheizt, so daß der in das Wirbelbett eingesprühte, fließfähige Destillationsrückstand sehr rasch auf die erforderliche Pyrolyse-Temperatur aufgeheizt wird. Hierzu trägt auch die Vorwärmung des Destillationsrückstandes auf die Grenztemperatur wesentlich bei.
  • Das Pyrolysegas, das im Wirbelbett 16 in reduzierender Atmosphäre unter Luftabschluß gewonnen wird, sammelt sich im freien Raum 18. Der Pyrolyse-Rückstand wird durch den Überlaufkanal 54 abgezogen und in den Rückstandsbehälter 56 geleitet. An diesen ist eine Austragvorrichtung 58 angeschlossen für die Abfuhr des Pyrolyse-Rückstandes, der vorzugsweise einer Deponie zugeführt wird.
  • Um Schwefelverbindungen, die im fließfähigen Destillationsrückstand vorhanden sind, bei der Pyrolyse zu binden, wird aus dem Behälter 64 Zuschlagmaterial in den Pyrolyse-Reaktor eingebracht. Als Zuschlagmaterial dient zweckmäßig feinkörniger Kalk, Calciumoxid oder Dolomit.
  • Als Richtwert für die Dosierung gilt folgendes. Für die Bindung von 1 kg Schwefel, der im Destillationsrückstand enthalten ist, sind ungefähr erforderlich: 1,75 kg Calciumoxid oder 3,12 kg Kalk oder 5,75 kg Dolomit. Auch sind Gemische dieser Stoffe zweckmäßig.
  • Das Pyrolysegas wird aus dem freien Raum 18 durch die Gasleitung 66 dem Kühler 68 zugeführt. Hierbei durchströmt das Pyrolysegas den Zyklonabscheider 70, in dem staubförmige Bestandteile abgeschieden werden. Diese Bestandteile werden dann durch die Leitung 72 aus dem Zyklonabscheider entfernt. Im Kühler 68 wird das Pyrolysegas auf eine Temperatur zwischen 100°C und 250°C abgekühlt. Hierbei kondensiert ein Teil des Pyrolysegases und es entsteht ein Pyrolyseöl, das im Abscheidebehälter 76 vom Pyrolysegas getrennt wird. Das Pyrolyseöl sammelt sich im Bodenbereich des Abscheidebehälters und wird durch die Leitung 78 entfernt und weiterverarbeitet. Für die indirekte Abkühlung des Pyrolysegases im Kühler 68 wird zweckmäßig Kühlwasser verwendet.
  • Das gekühlte Pyrolysegas, das sich im oberen Bereich des Abscheidebehälters 76 sammelt, strömt durch die Leitung 82 dem zweiten Kühler 84 zu, in dem es auf eine Temperatur von ungefähr 20 bis 40°C abgekühlt wird. Das hierbei durch teilweise Kondensation des Pyrolysegases entstehende Pyrolyseöl wird im zweiten Abscheidebehälter 88 vom Pyrolysegas getrennt. Das Pyrolyseöl wird durch eine Rohrleitung abgezogen und weiterverwertet. Für die indirekte Abkühlung des Pyrolysegases im zweiten Kühler 84 wird zweckmäßig Kühlwasser eingesetzt.
  • Das im zweiten Abscheidebehälter 88 vom Pyrolyseöl getrennte Pyrolysegas wird der Pyrolysegas-Leitung 90 zugeführt. Es ist jedoch in vielen Fällen zweckmäßig, das Pyrolysegas vor dem Einleiten in die Pyrolysegas-Leitung 90 einer weiteren Kühlung zu unterwerfen und/oder durch einen Gaswäscher zu führen.
  • Wie bereits weiter oben dargelegt, wird aus der Pyrolysegas-Leitung 90 Pyrolysegas entnommen und dem Wirbelgasraum 24 sowie dem Mantelstrahlheizrohr 44 zugeführt. Das restliche Pyrolysegas wird durch den zweiten Verdichter 108 und die Leitung 106 in den Gasspeicher 104 gefördert. Von hier wird es entnommen und weiterverwertet, z.B. für die Beheizung von Räumen. Der Gasspeicher 104 ist noch durch eine Leitung 152 mit er Pyrolysegas-Leitung 90 verbunden, wobei in die Verbindung das Drossel- und Regelorgan 154 eingefügt ist. Dieses ist nur während des Anfahrens der Anlage solange geöffnet, wie kein Pyrolysegas erzeugt wird. In diesem Falle wird zuvor gespeichertes Pyrolysegas dem Gasspeicher 104 entnommen und der Pyrolysegas-Leitung 90 für die Versorgung des Wirbelbettes 16 sowie des Mantelstrahlheizrohres 44 zugeführt.
  • Der Pyrolyserückstand, der im Rückstandsbehälter 56 anfällt, beträgt ungefähr 10 bis 15 Gew.% des zugeführten Destillationsrückstandes, demnach werden rund 90% des Destillationsrückstandes in wertvolle Rohstoffe umgewandelt. Eine charakteristische Massenbilanz ist in Tabelle 1 angegeben (siehe Anhang).
  • Die in den Abscheidebehältern 76 und 88 anfallenden Pyrolyseöle bestehen überwiegend aus wertvollen aromatischen Kohlenwasserstoffverbindungen. Ungefähr 70 Gew.% dieser Verbindungen bestehen hierbei aus Benzol, Toluol, Ethylbenzol, Xylol, Styrol, Indan und Inden. Die Zusammensetzung des Pyrolysegases, das an die Pyrolysegas-Leitung 90 abgegeben wird, ist beispielsweise in Tabelle 2 angegeben (siehe Anhang).
  • In der hohen Qualität der Pyrolyse-Produkte und dem geringen Anteil an Pyrolyserückstand liegt der große Vorteil des vorliegenden Verfahrens. Der Vorteil wird dadurch verstärkt, daß der von den Altölen oder Abfallölen herrührende Schwefel, der sich im Destillationsrückstand sammelt, während der Pyrolyse durch basische Zuschlagsstoffe wie Kalk, Calciumoxid oder Dolomit gebunden wird. Die Pyrolyseprodukte sind dann nahezu frei von Schwefelwasserstoff.
  • Die Abschirmung des Zufuhrrohres 20 gegen Wärmeeinstrahlung von außen gemäß Figur 2 wird man dann wählen, wenn der Destillationsrückstand lediglich auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die weit unterhalb der Grenztemperatur, vorzugsweise um mindestens 50°C, liegt. Ist es jedoch erforderlich, zur Erzeugung der Fließfähigkeit und zur weitgehenden Vorwärmung den Destillationsrückstand auf eine Temperatur nahe der Grenztemperatur oder auf die Grenztemperatur aufzuheizen, so müssen zusätzlich Maßnahmen getroffen werden, um eine weitere Erhitzung des fließfähigen Destillationsrückstands insbesondere im Bereich seiner Einführung in den Pyrolyse-Reaktor zu verhindern, mit dem Ziel, Verkokungen zu vermeiden. In diesem Fall wird eine Einführung gemäß Figur 3 gewählt. Danach wird das Zufuhrrohr 320 im Bereich des Pyrolysereaktors zusätzlich durch Kühlwasser gekühlt, das durch die Leitung 322 zugeführt und durch die Leitung 324 abgeführt wird.
  • Gemäß Figur 3 ist das Zufuhrrohr 320 von einem ersten Ringraum 326 umgeben. Im Bereich des oberen Endes des Schutzrohres 314 ist der erste Ringraum 326 mit einem zweiten Ringraum 328 verbunden, der den ersten Ringraum 326 koaxial umgibt. Der zweite Ringraum 328 verläuft hierbei mit Abstand zum Schutzrohr 314, so daß ein dritter Ringraum 330 entsteht, der mit dem Außenraum 110 in Verbindung ist, so daß Außenluft zur Kühlung in diesem Ringraum eintreten kann. Am unteren, außerhalb des Pyrolyse-Reaktors verlaufenden Bereich ist an den zweiten Ringraum 328 die Leitung 322 angeschlossen, welche Kühlwasser zuführt. Das Kühlwasser strömt dann in zweiten Ringraum 328 in Richtung zur Sprühdüse 122 und tritt am oberen Endbereich des zweiten Ringraums in den ersten Ringraum 326 über. Hier strömt das Kühlwasser zum unteren Ende des Zufuhrrohres 320 und wird durch die Leitung 324 abgeführt. Durch die Kombination von Schutzrohr 314 und Flüssigkeitskühlung wird mit Sicherheit eine zusätzliche Erhitzung des fließfähigen Destillationsrückstands durch Wärmeeinwirkung von außen vermieden. Der Destillationsrückstand kann daher im Behälter 32 bis zur Grenztemperatur erhitzt werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Verkokungstemperatur durch äußere Wärmeeinwirkung erreicht wird. Die Düse 122 ist im Auführungsbeispiel gemäß Figur 3 auf die gleiche Weise gegen Erhitzung geschützt, wie es im Zusammenhang mit Figur 2 beschrieben wurde. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, wird die Kühlung des Zufuhrrohres 320 im Bereich des Wirbelgasraumes 24 durchgeführt.
  • In Figur 4 ist eine Ausführungsvariante des Pyrolyse-Reaktors 10 der Figur 1 gezeigt, die mit dem Pyrolyse-Reaktor verbundenen weiteren Anlagenteile gemäß Figur 1 sind hierbei unverändert und daher nicht dargestellt. Gemäß Figur 4 weist der stehende Pyrolyse-Reaktor 410 einen kreiszylindrischen Bereich 412 auf, an den sich unten ein kreiskegelförmiger Bereich 414 anschließt. An das untere Ende des kreiskegelförmigen Bereiches 414 ist ein vertikaler Abfuhrkanal 415 angeschlossen, der in eine Austragsvorrichtung 417 mündet. Diese Austragsvorrichtung weist eine Förderschnecke 421 auf, die von einem Motor 423 angetrieben wird.
  • Im kreiskegelförmigen Bereich 414 sind mehrere, vorzugsweise acht bis sechzehn Stück, gleichmäßig am Umfang verteilte Rohre 424 vorgesehen, die vom Außenraum 110 ungefähr rechtwinklig durch die Wand des Pyrolyse-Reaktors in den Pyrolyse-Reaktor 410 eingeführt sind und dort in der Nähe der Innenwand enden. Diese Rohre 424 weisen im Pyrolyse-Reaktor nach unten zur Anschlußstelle des Abfuhrkanals 415 zeigende Öffnungen 426 auf. Das andere Ende der Rohre 424 ist im Außenraum an eine Ringleitung 428 angeschlossen, die den Pyrolyse-Reaktor umgibt. Die Ringleitung 428 ist ihrerseits mit der Wirbelgasleitung 94 verbunden (vgl. auch Figur 1).
  • Im kreiszylindrischen Bereich des Pyrolyse-Reaktors 410 sind die horizontal verlaufenden Mantelstrahlheizrohre 44 vorgesehen, von denen in Figur 4 lediglich ein Stück eingezeichnet ist. Zur Versorgung und Entsorgung der Mantelstrahlheizrohre sind, genau wie in Figur 1, die Heizgasleitung 46, die Luftleitung 50 sowie die Abgasleitung 142 vorgesehen.
  • Das für die Zufuhr des fließfähigen Destillationsrückstands vorgesehene Zufuhrrohr 420 ist unterhalb der Rohre 424 am kreiskegelförmigen Bereich 414 des Pyrolyse-Reaktors angeordnet. Erforderlichenfalls sind mehrere Zufuhrrohre 420 vorgesehen und gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet. Das Zufuhrrohr 420 durchdringt ungefähr rechtwinklig die Wand des Pyrolyse-Reaktors und es weist an seinem oberen Ende eine Sprühdüse 422 auf, die vertikal nach oben gerichtet ist und demnach nach oben in das Wirbelbett 416 sprüht. Ist nur eine einzige Sprühdüse vorhanden, dann ist diese zentrisch angeordnet. Sind mehrere Sprühdüsen vorgesehen, so sind sie über dem Querschnitt des Pyrolysereaktors gleichmäßig verteilt angeordnet.
  • Da das Zufuhrrohr 420 innerhalb des Pyrolysereaktors unmittelbar dem heißen Wirbelbett 416 ausgesetzt ist, muß das Zufuhrrohr 420 dort mit einer Wasserkühlung versehen sein. In Figur 5 ist der Bereich des Zufuhrrohrs 420 als Einzelheit und in größerem Maßstabe dargestellt. Das Zufuhrrohr 420 ist hier auf die gleiche Weise wie das Zufuhrrohr 320 gemäß Figur 3 gekühlt, so daß bezüglich des Aufbaus auf die Beschreibung der Figur 3 verwiesen wird. Der einzige Unterschied besteht darin, daß am Ende des Zufuhrrohrs 420 ein Bogen 430 vorgesehen ist, der die vertikal angeordnete Sprühdüse 422 mit dem geneigt verlaufenden Zufuhrrohr 420 verbindet. Auch hier ist die Sprühdüse 422 mit einer Isolierschicht 124 versehen, die sich im vorliegenden Fall zusätzlich noch über den Bogen 430 erstreckt, der das geneigt verlaufende Zufuhrrohr mit der Sprühdüse 422 verbindet. Wie weiter aus Figur 5 ersichtlich, ist die Wand 432 des Pyrolyse-Reaktors genauso ausgebildet, wie es im Zusammenhang mit Fig. 6 erläutert wurde. Die Isolierung besteht aus dem gleichen Material und hat die gleichen Dimensionen wie im Beispiel gemäß Fig. 1 oder 3.
  • Während des Betriebs der Anlage wird durch die Wirbelgasleitung 94 der Ringleitung 428 Pyrolysegas als Wirbelgas zugeführt. Von der Ringleitung 428 strömt das Wirbelgas durch die Rohre 424 in den Pyrolyse-Reaktor 410 und tritt dort aus den Öffnungen 426 schräg nach unten aus. Hierdurch wird das im Pyrolyse-Reaktor vorhandene Wirbelmaterial, vorzugsweise Sand, aufgewirbelt und es entsteht das Wirbelbett 416. Die Beheizung des Wirbelbettes erfolgt hierbei durch das Mantelstrahlheizrohr 44, das auf die gleiche Weise wie weiter oben beschrieben, betrieben wird. Gleichzeitig wird der fließfähige Destillationsrückstand durch die isolierte Rohrleitung 26 vom Behälter 32 dem Zufuhrrohr 420 zugeführt und durch die Sprühdüse 422 in das Wirbelbett 416 eingesprüht (vgl. auch Figur 1). Hierbei wird das Zufuhrrohr 420 durch Kühlwasser gekühlt. Im Wirbelbett wird der eingesprühte Destillationsrückstand, wie im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben, unter Luftabschluß thermisch zersetzt und das Pyrolysegas durch die Gasleitung 66 den Kühlern zugeführt. Zur Schadstoffbindung werden auch hier, genauso wie im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1, Zuschlagstoffe zugeführt, die dem Behälter 64 entnommen wurden.
  • Der Pyrolyse-Rückstand wird durch den Abfuhrkanal 415 aus dem Pyrolyse-Reaktor abgeführt und mit Hilfe der Förderschnecke 421 in den Außenraum 110 gefördert. Der Pyrolyse-Rückstand wird dann, genau wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 1, einer Abfalldeponie zugeführt. Durch Änderung der Drehzahl des Motors 423 wird die Förderleistung der Förderschnecke 421 derart einreguliert, daß das Wirbelbett 416 die gewünschte Höhe oder Dicke aufweist.
  • Die Begriffe "Altöl" und "Abfallöl" im Sinne vorliegender Erfindung umfassen außer den eigentlichen Ölen dieser Art insbesondere auch jene Öle, die in vorliegender Beschreibung auf der Seite 6, unten, und auf Seite 7, oben, genannt sind.
  • In Fig. 7 ist der obere Endbereich der Sprühdüse 122, 422 als Einzelheit und in einer Darstellung gezeigt, die gegenüber den Darstellungen der Figuren 2, 4 und 5 vergrößert ist. Man erkennt die metallische Sprühdüse 122 bzw. 422, die sich verjüngt und eine Austrittsöffnung 156 aufweist. Die Sprühdüse ist von einer Isolierschicht 124 umgeben, die Austrittsöffnung 156 bleibt jedoch frei. Die Isolierschicht 124 besteht vorzugsweise aus den weiter oben genannten Stoffen. Vorzugsweise ist die Austrittsöffnung 156 mit einem Drallkörper versehen, der die Zerstäubung der Sprühdüse verbessert. Solche Drallkörper für Sprühdüsen sind bekannt, im vorliegenden Fall ist der Drallkörper daher in der Zeichnung nicht dargestellt. Der Durchmesser der Austrittsöffnung 156 ist klein gegenüber dem Durchmesser der Zufuhrrohre 20, 320, 420.
    Figure imgb0001
    Figure imgb0002

Claims (11)

1. Verfahren zum pyrolytischen Verwerten von Destillationsrückstand, der bei der thermischen Aufarbeitung von Altöl und/oder Abfallöl anfällt, dadurch gekennzeichnet, daß der Destillationsrückstand in fließfähigem Zustand, jedoch höchstens mit einer Grenztemperatur, die unterhalb der Verkokungstemperatur des Destillationsrückstandes liegt sowie einen Sicherheitsabstand zur Verkokungstemperatur aufweist, und unter Abschirmung gegen eine die Grenztemperatur übersteigende weitere Erhitzung in einen Pyrolyse-Reaktor (10; 410) eingebracht und ein einem auf 400 bis 900°C indirekt aufgeheizten Wirbelbett (16; 416) einer Pyrolyse unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelbett (16; 416) durch mindestens ein Strahlheizrohr (44) aufgeheizt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Destillationsrückstand mit Hilfe mindestens einer durch eine Isolierschicht (124) gegen Erhitzung abgeschirmten Sprühdüse (122; 422) in das Wirbelbett (16, 416) eingesprüht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Destillationsrückstand in den unteren Bereich des Wirbelbettes (16, 416) eingebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Destillationsrückstand in jenen Bereich des Wirbelbetts (16; 416) eingeführt wird, in dem das für die Bildung des Wirbelbettes erforderliche Wirbelgas in den Pyrolyse-Reaktor (10; 410) eingeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Pyrolysereaktors der Destillationsrückstand durch ein gegen Wärmeeinfall von außen geschütztes Zufuhrrohr (20; 320; 420) in den Pyrolyse-Reaktor (10; 410) eingeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelbett (16; 416) mit Hilfe von Pyrolysegas, das von flüssigen Bestandteilen befreit ist, erzeugt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Pyrolyserückstand durch einen Überlaufkanal (54) oder eine Förderschnecke (421) aus dem Pyrolyse-Reaktor abgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in das Wirbelbett (16; 416) feingemahlener Kalk, Calciumoxid oder Dolomit zur Schwefelbindung eingeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Destillationsrückstand auf Grenztemperatur erhitzt in den Pyrolysereaktor eingebracht wird.
11. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Verwertung von Destillationsrückstand, der bei der fraktionierten Destillation von Chlorverbindungen enthaltendem Altöl und/oder Abfallöl anfällt, dessen Chlorverbindungen vor der fraktionierten Destillation des Altöls oder Abfallöls durch metallisches Natrium in Natriumchlorid umgewandelt wurden.
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