EP1745115B1 - Device and method for recovering fractional hydrocarbons from recycled plastic fractions and/or from oily residues - Google Patents
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- EP1745115B1 EP1745115B1 EP05701145A EP05701145A EP1745115B1 EP 1745115 B1 EP1745115 B1 EP 1745115B1 EP 05701145 A EP05701145 A EP 05701145A EP 05701145 A EP05701145 A EP 05701145A EP 1745115 B1 EP1745115 B1 EP 1745115B1
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen von fraktionierten Kohlenwasserstoffen aus Kunststoffwertstoffen und/oder aus ölhaltigen Rückständen, wobei die Kunststoffwertstoffe und/oder Rückstände nach Sorten sortiert und unter Verwendung eines Eintragungssystems verdichtet werden und die verdichtete Masse einem Aufschmelzbehälter, bevorzugt unterhalb des Flüssigkeitsspiegels, zugeführt und darin aufgeheizt wird, so dass eine Auftrennung in eine erste Flüssigphase, eine erste Gasphase und einen Rückstandanteil stattfindet, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1; ebenso betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16 zum Gewinnen von fraktionierten Kohlenwasserstoffen aus Kunststoffwertstoffen und/oder aus ölhaltigen Reststoffen.The invention relates to a method for obtaining fractionated hydrocarbons from plastic materials and / or from oil-containing residues, wherein the plastic materials and / or residues sorted by variety and compacted using a registration system and the compacted mass to a melting vessel, preferably below the liquid level, fed and is heated so that a separation into a first liquid phase, a first gas phase and a residue portion takes place, according to the preamble of
Kunststoffe werden heute in nahezu allen Lebensbereichen eingesetzt und müssen nach Gebrauch verwertet und/oder entsorgt werden. Dabei bereitet eine gesundheitsgerechte Entsorgung erhebliche Probleme. Kunststoffe wie .Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) oder Polystyrol, die aus langkettigen Makromolekülen bestehen, müssen zu ihrer Verwertung in kleine Moleküle aufgespalten werden. Durch eine Konvertierungsanlage können derartige Kunststoffwertstoffe in einem Niedertemperatur-Crackingprozess in ein ölähnliches Produkt mit gasförmigen Beimengungen und einem festen Rückstand umgewandelt werden.Today, plastics are used in almost all areas of life and must be recycled and / or disposed of after use. At the same time, health-friendly disposal poses considerable problems. Plastics such as polypropylene (PP), polyethylene (PE) or polystyrene, which consist of long-chain macromolecules, must be split into small molecules for their utilization. Through a conversion plant, such plastics can be converted in a low-temperature cracking process into an oil-like product with gaseous admixtures and a solid residue.
Das beim Crackingprozess entstehende Gas besteht aus einem Gemisch von Methan, Ethan, Ethen, Propan, Propylen, I-Buten, I-Butan, 1-Buten, 1-Butan, Pentan u.a., sowie einem geringem Rest an Wasserdampf. Das aus Polystyrol gewonnene Öl besteht zu über 50% aus Styrenen und enthält daneben 2-Methyl-Styrene, Toluene, Ethylbenzene und Benzene. Das aus Polyethylen und Polypropylen gewonnene Öl besteht in der Hauptsache aus Paraffinen und Olefinen und enthält nur geringe Mengen an Aromaten. Die schwerflüchtigen Rückstände bestehen aus Koksen, schwerölähhnlichen langkettigen Kohlenwasserstoffen. Der ölähnliche Rückstand kann in einem weiteren Verfahrensschritt mit Wasser vermischt werden. Hierbei entsteht eine Öl-Wasser-Emulsion, die energetisch, beispielsweise als Befeuerungsmittel, verwertet werden kann.The resulting gas during the cracking process consists of a mixture of methane, ethane, ethene, propane, propylene, i-butene, i-butane, 1-butene, 1-butane, pentane, etc., and a small amount of water vapor. The polystyrene-derived oil consists of more than 50% styrenes and also contains 2-methyl-styrenes, toluene, ethylbenzene and benzene. The oil obtained from polyethylene and polypropylene consists mainly of paraffins and olefins and contains only small amounts of aromatics. The low-volatile residues consist of cokes, heavy oil-like long-chain hydrocarbons. The oil-like residue can in a further process step be mixed with water. This produces an oil-water emulsion, which can be utilized energetically, for example as a lighting agent.
Durch die
Durch die
Durch die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren und die Vorrichtung dergestalt weiter zu entwickeln, dass der Energieeintrag verbessert wird und dass insbesondere durch eine optimale und gezielte Energieverwendung und durch Wärmerückgewinnung in unterschiedlichen Bereichen der Wirkungsgrad des Verfahrens und der Vorrichtung verbessert wird.The invention has for its object to further develop the aforementioned method and apparatus that the energy input is improved and that in particular by an optimal and targeted use of energy and heat recovery in different areas of the efficiency of the method and the device is improved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Flüssigphase und die erste Gasphase in einen Verdampfungsbehälter transportiert werden, in welchem unter weiterem Wärmeeintrag eine zweite Flüssigphase und eine zweite Gasphase entsteht, wobei die zweite Flüssigphase in einen Nacherhitzer überführt und dort unter weiterem Wärmeeintrag weiter erhitzt wird, so dass eine dritte Gasphase entsteht, wonach die zweite Gasphase aus dem Verdampfungsbehälter und dritte Gasphase aus dem Nacherhitzer einem Crackturm zugeführt werden, wo ein weiteres Aufbrechen (Cracken) der langkettigen Kohlenwasserstoffe in kurzkettige Kohlenwasserstoffe stattfindet und das entstandene Ölgas danach einem Kondensator zugeführt wird, in welchem das Ölgas zu flüssigem Öl kondensiert wird, wobei das Öl das Zielprodukt darstellt, und das Verfahren unter Verwendung eines mehrkreisiges Aufheizsystems durchgeführt wird zur Erzeugung der notwendigen Prozesswärme für den Aufschmelzbehälter, den Verdampfungsbehälter und den Nacherhitzer, und als Wärmeträger Öl oder Salz oder Gas verwendet wird.This object is achieved in that the liquid phase and the first gas phase are transported to an evaporation tank in which further heat input, a second liquid phase and a second gas phase is formed, wherein the second liquid phase is transferred to a reheater and further heated there with further heat input so that a third gas phase is formed, after which the second gas phase from the evaporation vessel and third gas phase from the reheater are fed to a cracking tower, where further cracking of the long-chain hydrocarbons into short-chain hydrocarbons takes place and the resulting oil gas is then fed to a condenser, in which the oil gas is condensed to liquid oil, where the oil is the target product, and the process is carried out using a multi-circuit heating system to generate the necessary process heat for the melting tank, the evaporation tank and the reheater, and used as a heat transfer oil or salt or gas.
In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung des Verfahrens wird dieses unter Verwendung eines mehrkreisigen, indirekten Aufheizsystems durchgeführt, welches die Prozesswärme für den Aufschmelzbehälter, den Verdampfungsbehälter und den Nacherhitzer erzeugt, wobei als Wärmeträger Öl oder Salz oder Gas verwendet werden kann. Dazu kann in vorteilhafter Weise ein nicht kondensierbarer Anteil des Ölgases zur thermischen Verwertung dem Aufheizsystem zur Befeuerung desselben zugeführt werden. Das Aufheizsystem umfasst somit alle Komponenten für die Versorgung des Aufschmelzbehälters und des Verdampfungsbehälters mit Energie. Die im Prozess entstehenden thermisch verwertbaren Nebenprodukte, wie ein Anteil einer Öl-Wasseremulsion aus den Rückstandanteilen aus dem Aufschmerzbehälter sowie ansonsten nicht verwertbare Gasanteile aus dem Crackturm sowie einem Gasanteil aus einer Flammdurchschlagssicherung, werden in vorteilhafter Weise im Aufheizsystem zur Erzeugung der primären Prozesswärme verwendet.In a further embodiment of the method according to the invention, this is carried out using a multi-circuit, indirect heating system which generates the process heat for the melting tank, the evaporation tank and the reheater, it being possible to use oil or salt or gas as the heat carrier. For this purpose, a non-condensable fraction of the oil gas for thermal utilization can be supplied to the heating system for firing the same in an advantageous manner. The heating system thus comprises all components for the supply of the melting vessel and the evaporation vessel with energy. The thermally recoverable by-products formed in the process, such as a proportion of an oil-water emulsion from the residue components from the Aufschmerzbehälter and otherwise unusable gas fractions from the Crackturm and a gas component from a flame arrester, are used in an advantageous manner in the heating system for generating the primary process heat.
Zusätzlich wird vorteilhaft ein Maximum an Wärme aus dem Bereich der Ölgas- und Rückstandvorkühlung aus einem Kühlsystem dem Aufheizsystem zurückgeführt. Dazu kann der Kondensator aus einem Vorkondensator und einem Hauptkondensator bestehen, welcher an ein mehrkreisiges Kühlsystem angeschlossen sein kann. Die Überschusswärme aus dem Vorkondensator, dem Hauptkondensator und dem Rückstandvorkühlbehälter wird so dem Aufheizsystem zugeführt. Ebenso kann die Öl-Wasseremulsion zur thermischen Verwertung dem Aufheizsystem zur Befeuerung zugeführt werden.In addition, a maximum of heat from the area of the oil gas and residue precooling from a cooling system is advantageously returned to the heating system. For this purpose, the capacitor may consist of a precondensator and a main capacitor, which may be connected to a multi-circuit cooling system. The excess heat from the pre-condenser, the main condenser and the residual pre-cooling tank is thus fed to the heating system. Likewise, the oil-water emulsion for thermal utilization can be supplied to the heating system for firing.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist in vorteilhafter Weise einen geringen Energieaufwand auf sowie eine optimale Energieverwendung mittels Wärmerückgewinnung, bezogen auf die Ausbeute. Insbesondere wird durch den Wärmekreislauf in den unterschiedlichen Prozess-Bereichen vorteilhaft indirekt und gezielt erwärmt. Insbesondere können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens Kunststoffwertstoffe nach den Abfallverwerkungsvorschriften vorschriftsmäßig verwertet werden.The inventive method advantageously has a low energy consumption and optimum energy utilization by means of heat recovery, based on the yield. In particular, the heating circuit in the different process areas advantageously heats indirectly and specifically. In particular, by means of the method according to the invention, plastic materials can be recycled in accordance with the waste incineration regulations.
In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung wird als Kondensator ein Vorkondensator und ein Hauptkondensator verwendet, wobei die Überschusswärme aus dem Vorkondensator, dem Hauptkondensator und einem Rückstandvorkühlbehälter dem Aufheizsystem zugeführt wird, und der Hauptkondensator an ein mehrkreisiges Kondensationssystem angeschlossen ist.In a further embodiment according to the invention, a precondensator and a main capacitor are used as the capacitor, the excess heat from the precondensator, the main capacitor and a residual precooling vessel being supplied to the heating system, and the main capacitor being connected to a multi-circuit condensation system.
In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung werden die Kunststoffwertstoffe und/oder ölhaltigen Rückstände in einem Vorbehandlungsprozess nach der Sortierung zerkleinert und gegebenenfalls vor der Durchführung des Crackingprozesses getrocknet. Die Kunststoffwertstoffe werden nach PP, PE und PS in Hart- und Weichplastikanteile sortiert. Da der Wasseranteil der Kunststoffe aus energetischen Gründen unter 1 % liegen soll, werden Kunststoffe mit höherem Wasseranteil vorher getrocknet. Zum Eintragen der Kunststoffwertstoffe und/oder der ölhaltigen Rückstände in den Aufschmelzbehälter kann innerhalb des Eintragungssystems eine Stopfschnecke oder ein Stopfwerk verwendet werden, weiche die Rückstände zum Sauerstoffentzug verdichtet. Ebenso sollten die Kunststoffwertstoffe fein geschreddert der Stopfschnecke oder dem Stopfwerk zugeführt werden.In a further embodiment according to the invention, the plastic materials and / or oily residues are comminuted in a pretreatment process after sorting and optionally dried before the cracking process is carried out. The plastic materials are sorted by PP, PE and PS into hard and soft plastic parts. Since the water content of the plastics should be below 1% for energy reasons, plastics with a higher water content are dried beforehand. To enter the plastic materials and / or the oil-containing residues in the melting container can be used within the registration system, a plug screw or a Stopfwerk, which compacts the residues for oxygen deprivation. Likewise, the plastic materials should be fed fine shredded the stuffing screw or Stopfwerk.
In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung des Verfahrens wird der Rückstandanteil innerhalb des Aufschmelzbehälters in einen darunter befindlichen Sedimentationsabteil transportiert, wo eine Aufkonzentrierung des Rückstandanteils erfolgt und anschließend der aufkonzentrierte Rückstandanteil in einen Rückstandvorkühlbehälter überführt wird, in welchem eine Kühlung des Rückstandanteils mittels eines Kühlmediums erfolgt, vorzugsweise unter 120° C. Der gekühlte Rückstandanteil kann einer Emulsionseinheit zugeführt werden, in welcher aus dem Rückstandanteil eine Öl-Wasseremulsion hergestellt wird.In a further embodiment of the invention, the residue is transported within the Aufschmelzbehälters in an underlying sedimentation where concentration of the residue is carried out and then the concentrated residue fraction is transferred to a residue precooler, in which a cooling of the residue fraction by means of a cooling medium, preferably below 120 The cooled residue fraction can be fed to an emulsion unit in which an oil-water emulsion is prepared from the residue fraction.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist zwischen dem Crackturm und dem Hauptkondensator ein Vorkondensator angeordnet, welcher das Ölgas vorkühlt und Wärme auf einem hohen Temperaturniveau zurückgewinnt sowie das Temperaturgefälle zwischen Crackturm und Hauptkondensator verringert. Des Weiteren kann der Hauptkondensator und gegebenenfalls der Vorkondensator an ein mehrkreisiges Kühlsystem angeschlossen sein.In a further embodiment of the method, a precondensator is arranged between the cracking tower and the main condenser, which pre-cools the oil gas and recovers heat at a high temperature level and reduces the temperature gradient between cracking tower and main condenser. Of Furthermore, the main capacitor and optionally the precondensator can be connected to a multi-circuit cooling system.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise zwischen 300 bis 450 Grad Celsius und von Normaldruck bis zu 2 bar Überdruck durchgeführt.The inventive method is preferably carried out between 300 to 450 degrees Celsius and normal pressure up to 2 bar overpressure.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Gewinnen von fraktionierten Kohlenwasserstoffen aus Kunststoffwertstoffen und/oder aus ölhaltigen Rückständen, wobei die Kunststoffwertstoffe und/oder die Rückstände nach Sorten sortiert sind, mit einem Eintragungssystem zur Verdichtung der Kunststoffwertstoffe und/oder der ölhaltigen Rückstände unter Luftabschluss sowie mit einem nachgeschalteten Aufschmelzbehälter zum Aufheizen und Aufschmelzen der verdichteten Masse zur Erzeugung einer ersten Flüssigphase, einer ersten Gasphase und eines Rückstandanteils, ist dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufschmelzbehälter zur Erzeugung unter weiterem Wärmeeintrag einer zweiten Flüssigphase und einer zweiten Gasphase ein Verdampfungsbehälter angeordnet ist, auf welchen zur Einleitung und weiteren Erhitzung der zweiten Flüssigphase ein Nacherhitzer folgt zum Entstehen einer dritten Gasphase, und an den Verdampfungsbehälter und den Nacherhitzer zum Aufbrechen (Cracken) der langkettigen Kohlenwasserstoffe in kurzkettige Kohlenwasserstoffe ein Crackturm angeschlossen ist, an welchen ein Kondensator angeschlossen ist zur Kondensation des Ölgases zu flüssigem Öl als das Zielprodukt, wobei die Vorrichtung ein mehrkreisiges Aufheizsystem aufweist zur Erzeugung der notwendigen Prozesswärme für den Aufschmelzbehälter, den Verdampfungsbehälter und den Nacherhitzer auf hierfür optimierten Temperaturniveaus, mit Öl oder Salz oder Gas als Wärmeträger.A device according to the invention for recovering fractionated hydrocarbons from plastic materials and / or from oil-containing residues, wherein the plastic materials and / or residues are sorted by variety, with a registration system for the compression of the plastic materials and / or oily residues under exclusion of air and with a downstream reflow tank for heating and melting the compacted mass to produce a first liquid phase, a first gas phase and a residue portion, is characterized in that after the melting vessel for generating further heat input of a second liquid phase and a second gas phase, an evaporation vessel is arranged, on which the introduction and Further heating of the second liquid phase, a reheater follows to the emergence of a third gas phase, and to the evaporation vessel and the reheater for breaking (cracking) of the long-chain Hydrocarbons in short-chain hydrocarbons, a cracking tower is connected to which a condenser is connected to the condensation of the oil gas to liquid oil as the target product, the apparatus having a multi-circuit heating system for generating the necessary process heat for the melting tank, the evaporation tank and the reheater optimized for this purpose Temperature levels, with oil or salt or gas as the heat carrier.
In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung ist zum Eintragen der Kunststoffwertstoffe und/oder der ölhaltigen Rückstände in den Aufschmelzbehälter innerhalb des Eintragungssystems eine Stopfschnecke oder ein Stopfwerk zum Verdichten des Kunststoffwertstoffes und/oder der ölhaltigen Rückstände angeordnet, vor der sich gegebenenfalls ein kugelförmiger Übergabebehälter zur Übergabe in die Stopfschnecke oder das Stopfwerk befindet. Der Ausgang der Stopfschnecke oder des Stopfwerks mündet unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der geschmolzenen Masse in den Aufschmelzbehälter.In a further embodiment of the device, a stuffing screw or a Stopfwerk for compressing the plastic material and / or the oil-containing residues is arranged for entering the plastic materials and / or oily residues in the melting within the registration system, before which optionally a spherical transfer container for transfer into the Plug screw or the stuffing mechanism is located. The output of the plug screw or the Stopfwerks opens below the liquid level of the molten mass in the Aufschmelzbehälter.
In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung weist dieselbe ein mehrkreisiges Aufheizsystem auf zur Erzeugung der notwendigen Prozesswärme auf hierfür optimierten Temperaturniveaus, wobei als Wärmeträger Öl oder Salz oder Gas dient.In a further embodiment of the device, the same has a multi-circuit heating system for generating the necessary process heat at this optimized temperature levels, serving as a heat carrier oil or salt or gas.
In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung ist unterhalb des Aufschmelzbehälters ein Sedimentationsabteil zur Aufnahme des Rückstandenteils angeordnet. An den Sedimentationsabteil kann ein Rückstandvorkühlbehälter sowie daran eine Emulsionseinheit angeordnet sein zur Herstellung einer Öl-Wasseremulsion aus dem Rückstandanteil.In a further embodiment of the device, a sedimentation compartment for receiving the residue part is arranged below the melting tank. To the sedimentation compartment can be arranged a residue precooling container as well as an emulsion unit for producing an oil-water emulsion from the residue portion.
In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung ist der Kondensator aus einem Hauptkondensator und einem Vorkondensator gebildet, wobei zwischen dem Crackturm und dem Hauptkondensator zur Vorkühlung des Ölgases der Vorkondensator angeordnet ist. An den Hauptkondensator kann des Weiteren ein mehrkreisiges Kühlsystem angeschlossen sein.In a further embodiment of the device, the capacitor is formed of a main capacitor and a precondensator, wherein between the cracking tower and the main capacitor for precooling of the oil gas, the precondensator is arranged. Furthermore, a multi-circuit cooling system can be connected to the main capacitor.
In weiterer Ausgestaltung weist die Vorrichtung zur Erzeugung der Prozesswärme für den Aufschmelzbehälter, den Verdampfungsbehälter und den Nacherhitzer ein mehrkreisiges Aufheizsystem auf.In a further embodiment, the device for generating the process heat for the melting tank, the evaporation tank and the reheater on a multi-circuit heating system.
Des Weiteren weisen der Aufschmelzbehälter und der Verdampfungsbehälter sowie gegebenenfalls der Nachheizbehälter einen außenliegend angeordneten Heizmantel und/oder innenliegende Heizwendeln auf, welche über das gemeinsame Wärmeträger-Aufheizsystem aufheizbar sind.Furthermore, the melting tank and the evaporation tank and, if appropriate, the after-heating tank have an externally arranged heating jacket and / or internal heating coils which can be heated via the common heat carrier heating system.
Kurzbezeichnung der Zeichnung, in der zeigen:
- Figuren 1a, 1b und 1c
- eine Prozessanlage über drei Figuren verteilt, zum Gewin- nen von fraktionierten Kohlenwasserstoffen aus Kunststoffrohmate- rial und/oder ölhaltigem Rückstände
Figur 2- ein modifiziertes Eintragungssystem gegenüber demjenigen der
Figur 1 Figur 3- eine den
Figuren 1a ,1B und1c ähnliche Prozessanlage, in welcher die Wärmeträger- und Kühlkreisläufe genauer dargestellt sind Figur 4- ein weiteres Eintragungssystem einer Prozessanlage
Figur 5- ein weiteres Eintragungssystem einer Prozessanlage mit einem Kühlmantel um das Zuleitungsrohr und Stopfschneckenmantel vor einem weiteren Aufschmelzbehälter
- Figur 6
- ein weiteres Beispiel eines Hauptkondensators und
Figur 7- eine weitere, der
ähnliche Prozessanlage.Figur 3
- Figures 1a, 1b and 1c
- distributed a process plant over three figures, to win of fractionated hydrocarbons from plastic raw material and / or oily residues
- FIG. 2
- a modified registration system over that of
FIG. 1 - FIG. 3
- a the
FIGS. 1a .1B and1c similar process plant, in which the heat transfer and cooling circuits are shown in more detail - FIG. 4
- another registration system of a process plant
- FIG. 5
- Another registration system of a process plant with a cooling jacket around the supply pipe and plug screw shell in front of another melting tank
- FIG. 6
- another example of a main capacitor and
- FIG. 7
- another, the
FIG. 3 similar process plant.
Die in den Figuren dargestellte Prozessanlage zum Gewinnen von fraktionierten Kohlenwasserstoffen, aus Kunststoffwertstoffe und/oder ölhaltigem Rückstände besteht aus einer Siloanlage 1, in welcher die aufzubereitenden Kunststoffwertstoffe, vorzugsweise in geschreddertem Zustand, gelagert sind. Die Lagerung kann auch in einem Bunker erfolgen. Zur Entnahme der Kunststoffwertstoffe ist an die Siloanlage 1 eine mittels des Buchstabens "M" gekennzeichnete, motorgetriebene Trogförderschnecke 2 angeschlossen, welche in einen Übergabebehälter 3 fördert, zum Beispiel ein geflanschtes Kugelgehäuse zur flexiblen Anpassung an unterschiedliche örtliche Gegebenheiten. An den Übergabebehälter 3 schließt sich eine Stopfschnecke 4 oder ein Stopfwerk an, welche die Kunststoffwertstoffe verdichtet und dergestalt die Luft und damit den Sauerstoff weitgehend austreibt. Das untere Ende der Stopfschnecke 4 oder des Stopfwerks mündet in einen Aufschmelzbehälter 7 und zwar unterhalb oder oberhalb dessen Füllstandes. Zwischen dem Ende der Stopfschnecke 4 oder des Stopfwerks und der Einmündung in den Aufschmelzbehälter 7 ist eine pneumatisch betätigte Drossel-Rückschlag-Armatur 5 angeordnet, auf die eine Eintragarmatur 6 in Form eines Kugelhahns 6 folgt.The process plant shown in the figures for obtaining fractionated hydrocarbons, from plastic materials and / or oily residues consists of a
Der Aufschmelzbehälter 7 besitzt an seinem unteren Ende einen Sedimentationsabtell 10 zur Aufnahme und Aufkonzentrierung eines aus der Flüssigphase der verdichteten Masse ausfallenden Rückstandanteils. Das Sedimentationsabteil 10 ist über drei in Reihe aufeinander folgende Rückstandaustragarmaturen 11, 12 und 13 leitungsmäßig mit einem Rückstandvorkühlbehälter 15 verbunden, welcher einen außen liegenden Kühlmantel 14 aufweist. Innerhalb des Rückstand-Vorkühlbehälters 15 erfolgt eine Ansammlung des Rückstandes und eine Kühlung des Rückstandes mittels eines Kühlmediums aus einem Kühlsystem 34, vorzugsweise unter 120° C. Die Vorkühlung des Rückstands erfolgt unter der Möglichkeit der Wärmerückführung in das Aufheizsystem, wodurch eine Reduzierung des Temperaturgefälles zwischen Aufschmelzbehälter 7 und einer nachfolgenden Emulsionseinheit 16 gegeben ist.The
Der gekühlte Rückstand wird leitungsmäßig der Emulsionseinheit 16 zugeführt, in welcher mittels eines motorgetriebenen Rührwerks aus dem Rückstandanteil eine Öl-Wasseremulsion hergestellt wird. Durch die Reduzierung des Temperaturgefälles verringert sich auch die notwendige Wasservorlage in der Emulsionseinheit 16, wodurch eine höhere Ölkonzentration in der Öl-Wasseremulsion möglich ist und damit der Brennwert derselben angehoben wird.The cooled residue is fed to the
Der Aufschmelzbehälter 7 besitzt ein Rührwerk 9 zum Homogenisieren der aufgeschmolzenen Kunststoffmasse sowie eine Abrakeleinrichtung 17 zum Abstreifen der inneren Wandung des Aufschmelzbehälters 7 im Bereich der Einmündung der Stopfschnecke 4 oder des Stopfwerks. Des Weiteren ist der Aufschmelzbehälter 7 oben geschlossen und besitzt im oberen Bereich einen seitlichen Abgang A. Dadurch ist eine große Festigkeit im Bereich des oberen Behälterbodens durch Verringerung der Anzahl an Öffnungen gegeben. Des Weiteren ist der Aufschmelzbehälter 7 von einem außen liegenden Heizmantel 8 umgeben, welcher derart konstruiert ist, dass ein homogener Wärmeeintrag gegeben ist und insbesondere heat peaks beim Betrieb vermieden werden. Ebenso ermöglicht der außen liegenden Heizmantel 8 einen Wärmeaustrag, Kondensierung, vor Wartungsarbeiten oder auch in einem Havariefall.The
Des Weiteren kann der Aufschmelzbehälter 7 und der Verdampfungsbehälter 20 mit eingehängten konzentrischen Rohrwendeln, zum Beispiel zwei, ausgestattet sein. Durch die Verwendung von Rohrwendeln zur Wärmeübertragung wird eine größere Übertragungsfläche erreicht.Furthermore, the
Innerhalb des Aufschmelzbehälters 7 erfolgt eine Aufheizung der Kunststoffmasse, so dass eine Auftrennung in eine erste Flüssigphase, eine erste Gasphase und einen Rückstandanteil stattfindet, wonach die Flüssigphase und die erste Gasphase über den Abgang A leitungsmäßig in einen Verdampfungsbehälter 20 transportiert werden, in welchem unter weiterem Wärmeeintrag in die Masse eine zweite Flüssigphase und eine zweite Gasphase entsteht. Der Verdampfungsbehälter 20 dient zum Verdampfen von Wertstoffteilen mit höheren Verdampfungstemperaturen. Der Abgang A des Aufschmelzbehälters 7 bzw. der Eingang A des Verdampfungsbehälters 20 kann eine zusätzliche Heizung 18, wie Elektroeintauchheizung, aufweisen, an die sich ein weiterer Zwischenerhitzer 19 anschließen kann, um den Wärmeeintrag im Zulauf des Verdampfungsbehälters 20 zu erhöhen.Within the
Der Wärmeeintrag in den Verdampfungsbehälter 20 erfolgt geregelt über einen Heizmantel 21 und/oder Heizwendeln auf einem höheren Niveau als im Aufschmelzbehälter 7 in eine reduzierte Menge an Kunststoff, wodurch eine Reduzierung der Energiemenge auf hohem Temperaturniveau gegeben ist. Auch der Verdampfungsbehälter 20 weist ein motorgetriebenes Rührwerk 22 zum Homogenisieren des aufgeschmolzenen Wertstoffs auf. Innerhalb des Verdampfungsbehälters 20 erfolgt die Bildung einer zweite Flüssigphase und einer zweiten Gasphase.The heat input into the
Parallel dem Verdampfungsbehälter 20 ist leitungsmäßig ein Nachheizbehälter 23 geschaltet, welcher eine eigene Heizung 24 aufweist, die eine Elektroheizung E sein kann. Der Nachheizbehälter 23 dient zum weiteren Nachheizen und Verdampfen einer noch kleineren Menge von Wertstoffteilen als im Verdampfungsbehälters 20 mit den höchsten Verdampfungstemperaturen der Wertstoffteile, so dass in ihm eine dritte Gasphase entsteht. Der Verdampfungsbehälters 20 ist nach unten mittels einer Rückstandaustragarmatur 25, zum Beispiel vom Typ Kugelhahn, verschlossen zum Austrag von Rückständen. Der Nachheizbehälter 23 weist seinerseits an seinem unteren Ende eine Entleerarmatur 26 zur Entleerung des Nachheizbehälters 23 auf.Parallel to the evaporation tank 20 a
Auf den Verdampfungsbehälters 20 ist ein Crackturm 27 aufgesetzt, welcher zum Aufbrechen der langkettigen Moleküle in kurzkettige Molekühle dient; im Crackturm 27 findet eine Trennung des entstehenden Ölgases von schwersiedenden Bestandteilen statt. Auch der Nachheizbehälter 23 ist leitungsmäßig an den Crackturm 27 angeschlossen, so dass in denselben sowohl die zweite Gasphase aus dem Verdampfungsbehälter 20 als auch die dritte Gasphase aus dem Nachheizbehälter 23 eingeleitet wird. Über eine Produktgasleitung 28, nämlich eine Rohrleitung 28, kann die Ableitung des im Crackturm entstehenden Produktgases in einen Vorkondensator 29 erfolgen, welcher als Wärmetauscher arbeitet, um Wärme auf einem hohen Temperaturniveau zurückzugewinnen, so dass diese Vorkühlung des Produktgases mit der Möglichkeit der Wärmerückgewinnung in das Aufheizsystem erfolgt. Das Ölgas wird danach dem Hauptkondensator 30 zugeführt, in welchem das Ölgas zu flüssigem Öl kondensiert wird.On the
Der Hauptkondensator 30 verfügt über zwei Kühlkreisläufe, nämlich einen Sumpfkühlungskondensator 31 und einen Kopfkühlungskondensator 32. Der Hauptkondensator 30 weist eine zuführende und abgehende Leitung mit einer Umwälzpumpe 35 zur Umwälzung des Öls auf. In der Leitung sind ebenfalls zwei Automatikarmaturen mit Drosselfunktion angeordnet zum Umschalten und Aufteilen des Umwälzstroms zum Hauptkondensator 30 oder in eine Übergabeleitung 37 zu einem (nicht gezeigten) Separator. Die Leitung besitzt des Weiteren einen Dosierpunkt 40 als Impfstelle zur Zuführung von Additiven, um zum Beispiel das Produktöl zu konditionieren, zu stabilisieren und die Produkteigenschaften einzustellen.The
Eine Zugabe eines Additivs kann auch in der Leitung zwischen Crackturm und Hauptkondensator erfolgen.Addition of an additive can also be made in the line between cracking tower and main condenser.
Des Weiteren ist der Hauptkondensator 30 über einen Restgasabzug 39 leitungsmäßig mit einem Aufheizsystem 38 der Prozessanlage verbunden, wobei über den Restgasabzug 39 eine Ableitung des nicht kondensierbaren Anteils des Produktgases in das Aufheizsystem 38 der Prozessanlage zur thermischen Verwertung in dem Aufheizsystem erfolgt.Furthermore, the
Der Hauptkondensator erreicht durch Anwendung des Verfahrensprinzips Quenchen eine sehr schnelle Abkühlung und Kondensation des heißen Produktgases (Schockkühlung) auf ein mittleres Temperaturniveau von 80-200°C.The main condenser achieves a very rapid cooling and condensation of the hot product gas (shock cooling) to an average temperature level of 80-200 ° C by applying the process principle quenching.
Als Quenchmedium wird gekühltes Kondensat (Produktöl) verwendet. Das Quenchen kann apparativ auf zwei verschiedene Weisen erfolgen: Der heiße Gasstrom wird in den flüssigen Umwälzstrom aus gekühltem Kondensat eingesaugt, wo es aufgrund der hohen Turbulenz zu intensivem Wärmeaustausch und unverzüglicher Kondensation des Produktgases kommt. Oder alternativ kann die Quenche als Füllkörperkolonne ausgeführt werden, wobei ein flüssiger Umwälzstrom aus gekühltem Kondensat über den Füllkörpern verrieselt wird und heißes Produktgas im Gegenstrom von unten nach oben strömt und dabei kondensiert. Durch die große Oberfläche der Füllkörper wird ein intensiver Wärmeaustausch zwischen kaltem Kondensat und heißem Produktgas erzielt, so dass letzteres unverzüglich kondensiert.The quench medium used is cooled condensate (product oil). The quenching can be done in two different ways: The hot gas stream is sucked into the liquid recycle stream of cooled condensate, where due to the high turbulence intensive heat exchange and immediate condensation of the product gas occurs. Or alternatively, the quench can be carried out as a packed column, wherein a liquid recycle stream of cooled condensate is trickled over the packing and hot product gas flows in countercurrent from bottom to top and thereby condenses. Due to the large surface of the packing, an intensive heat exchange between cold condensate and hot product gas is achieved, so that the latter condenses immediately.
Somit kann durch Anordnung von zwei Füllkörperkolonnen die eine regeneriert werden, während die andere im Regelbetrieb arbeitet, wobei zur Regeneration der Umwälzstrom in der zu regenerierenden Füllkörperkolonne abgeschaltet und der vom Crackturm kommende heiße Gasstrom durch die zu regenerierende Füllkörperkolonne geleitet wird, wodurch die Schüttung in derselben aufgeheizt wird und Ablagerungen abgelöst werden. Die Regenerierung der Füllkörperkolonnen geschieht somit wechselweise.Thus, by arranging two packed columns, the one can be regenerated while the other is operating normally, with the regeneration of the recycle stream in the packed column to be regenerated being shut off and the hot gas stream coming from the cracking tower being passed through the packed column to be regenerated, thereby causing the bed to fill is heated and deposits are replaced. The regeneration of the packed columns thus happens alternately.
In weiterer Modifikation der Erfindung müssen die Wärmetauscher des Hauptkondensators nicht notwendigerweise innerhalb des Kondensators, zum Beispiel als Sumpf- und Kopfkühlung, angeordnet sein, sondern es genügt ein Wärmetauscher in der Leitung des Umwälzstromes.In a further modification of the invention, the heat exchangers of the main capacitor do not necessarily have to be inside the condenser, for example be arranged as bottom and head cooling, but it is sufficient a heat exchanger in the line of the circulating flow.
Das Aufheizsystem ist vorzugsweise mehrkreisig zur Erzeugung der notwendigen Prozesswärme auf hierfür optimierten Temperaturniveaus. Als Wärmeträger kann Öl oder Salz oder Gas eingesetzt werden zum Wärmetransport mit regelbarer maximaler Aufheiztemperatur. Der Wirkungsgrad des Aufheizsystems wird dadurch maximiert, indem eine Wärmerückführung in das System unter Verwendung des Restgases zur Befeuerung des Aufheizsystems erfolgt. Damit kommt das erfindungsgemäße Verfahren ohne die beim Stand der Technik notwendige separate Gasverbrennung, Gasfackel, aus. Die maximale Energieausnutzung ist auch dadurch gegeben, weil durch mehrere optimierte Temperaturniveaus eine flexible Beheizung des Aufheizsystems möglich ist, nämlich durch das Produktöl, durch das Produktgas sowie durch die Öl-Wasseremulsion, wie auch elektrisch oder durch Kombination aus den verschiedenen vorgenannten Energieträgern. Um die Energiemengen zu erfassen und zu überwachen können des Weiteren die entstehenden Temperaturdifferenzen, die unterschiedlichen Drücke sowie die unterschiedlichen Durchflussmengen der Wärmeträgerkreisläufe herangezogen werden.The heating system is preferably multi-circuit for generating the necessary process heat at this optimized temperature levels. As a heat carrier oil or salt or gas can be used for heat transfer with adjustable maximum heating temperature. The efficiency of the heating system is thereby maximized by providing heat recovery to the system using the residual gas to fire the heating system. Thus, the method according to the invention does not require the separate gas combustion, gas flare, required in the prior art. The maximum energy utilization is also given because flexible heating of the heating system is possible by means of several optimized temperature levels, namely by the product oil, by the product gas and by the oil-water emulsion, as well as electrically or by a combination of the various aforementioned energy sources. In order to record and monitor the amounts of energy, the resulting temperature differences, the different pressures as well as the different flow rates of the heat transfer medium circuits can be used.
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Aus 100 kg trockenen, sauberen und reinen Kunststoffwertstoffen entstehen ca. 75-90 kg Produktöl, 2-12 kg Rückstände und 2-15 kg nicht kondensierbare Gase zur thermischen Verwertung im Aufheizsystem. Die Ausbeute an Produktöl ist unter anderem abhängig von den eingetragenen Kunststoffsorten.From 100 kg of dry, clean and pure plastic materials, about 75-90 kg of product oil, 2-12 kg of residues and 2-15 kg of non-condensable gases are produced for thermal utilization in the heating system. The yield of product oil depends, among other things, on the types of plastic that are registered.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. Cracking-Verfahren und die Vorrichtung sind in den Industriezweigen der hygienischen Aufarbeitung zur Verwertung von Kunststoffwertstoffen und/oder ölhaltigen Reststoffen oder Kunststoffabfällen und/oder ölhaltigen Abfällen gewerblich anwendbar.The inventive method or cracking method and the device are industrially applicable in the industries of hygienic workup for the recovery of plastic materials and / or oily residues or plastic waste and / or oily waste.
- 11
- Siloanlagesilo
- 22
- TrogförderschneckeTrough conveyor screw
- 33
- ÜbergabebehälterTransfer container
- 44
- Stopfschnecke oder StopfwerkPlug screw or Stopfwerk
- 55
- Drossel-RückschlagarmaturThrottle non-return valve
- 66
- Eintragarmaturentry fitting
- 7,397.39
- Aufschmelzbehältermelting tank
- 8,218.21
- HeizmäntelHeating jackets
- 9,229.22
- Rührwerkeagitators
- 1010
- Sedimentationsabteilsedimentation compartment
- 11, 12, 13, 25, 2611, 12, 13, 25, 26
- RückstandaustragarmaturenRückstandaustragarmaturen
- 14,4314.43
- Kühlmantelcooling jacket
- 1515
- RückstandvorkühlbehälterRückstandvorkühlbehälter
- 1616
- Emulsionseinheitemulsion unit
- 1717
- AbrakelvorrichtungAbrakelvorrichtung
- 1818
-
Heizung des Zwischenerhitzers 19Heating of the
reheater 19 - 1919
- Zwischenerhitzerreheater
- 2020
- VerdampfungsbehälterEvaporation tank
- 2323
- Nacherhitzerreheater
- 2727
- Crackturmcracking tower
- 2828
-
Rohrleitung 28
Pipe 28 - 2929
- Vorkondensatorpre-condenser
- 30, 4430, 44
- Hauptkondensatormain condenser
- 3434
- Kühlsystemcooling system
- 3838
- Aufheizsystemheating system
- 39,5339.53
- AbgängeDisposals
- 4040
- oberer EinfüllstutzenUpper filler neck
- 4141
- Zuführrohrfeed
- 4242
- Flüssigkeitsspiegelliquid level
- 4545
- Öffnung des HauptkondensatorsOpening of the main capacitor
- 4646
- Füllkörperkolonnenpacked columns
- 4747
- Leitungmanagement
- 4848
- Pumpepump
- 49, 5049, 50
- Wärmetauscherheat exchangers
- 5151
- Rückleitungreturn
- 5252
- Abzweigungsleitungbranch line
- 56, 5756, 57
- Heizwendelheating coil
- AA
- Abgangleaving
Claims (23)
- A method for recovering fractionated hydrocarbons from recycled plastic fractions and/or from oily residues, whereby the recycled plastic fractions and/or residues are sorted by type and compacted under the exclusion of air using a feed system (1, 2, 3, 4), and the compacted mass is fed into a melting apparatus (7), preferably below the liquid level, and heated up therein, so that a separation into a first liquid phase, a first gas phase and a residue fraction takes place, characterized in that
the liquid phase and the first gas phase are transported into an evaporation vessel (20) where, under additional input of heat, a second liquid phase and a second gas phase are formed, whereby the second liquid phase is transferred into a reheater (23) and further heated there under additional input of heat, so that a third gas phase is formed, after which the second gas phase from the evaporation vessel (20) and the third gas phase from the reheater (23) are fed into a cracking tower (27), where further cracking of the long-chain hydrocarbons into short-chain hydrocarbons takes place, and the oil gas thus formed is then fed to a condenser (30) in which the oil gas is condensed into liquid oil, whereby the oil constitutes the target product, and the method is carried out making use of a multi-circuit heating system (38) in order to generate the requisite process heat for the melting apparatus (7), for the evaporation vessel (20) and for the reheater (23), whereby oil or salt or gas is used as the heat transfer medium. - The method according to Claim 1, characterized in that,
in order to feed the recycled plastic fractions and/or the oily residues into the melting apparatus (7), a plug screw (4) or a plug mechanism is used within the feed system for compacting the residues in order to remove oxygen, and then feeds them into the melting apparatus below its liquid level. - The method according to Claim 1, characterized in that
the medium and heavy fractions of the hot oil gas or crack gas are cooled off abruptly by quenching with cold condensate to a medium temperature level, resulting, at the same time, in the condensation of medium-chair to long-chain hydrocarbons. - The method according to Claim 3, characterized in that,
in order to carry out the quenching procedure, the gas stream is either drawn into the cold, liquid circulation stream, or else it is fed over two packed beds inside packed columns that are operated in a countercurrent, whereby cold condensate trickles over the packings. - The method according to Claim 3, characterized in that,
thanks to fact that there are two packed columns, one can be regenerated while the other runs in normal operation, whereby for purposes of regeneration, the circulation stream in the packed column that is to be regenerated is switched off and the hot gas stream coming from the cracking tower is fed through the packed column that is to be regenerated, as a result of which the packing therein is heated up, and deposits are removed. - The method according to one of the preceding claims, characterized in that,
for purposes of generating the primary process heat, a non-condensable fraction of the oil gas is thermally utilized by being fed to the heating system in order to fire it. - The method according to one of the preceding claims, characterized in that,
the oil-water emulsion is thermally utilized by being fed to the heating system (38) in order to fire it. - The method according to Claim 1, characterized in that
a pre-condenser (29) and a main condenser (30) are used as condensers, and the excess heat from the pre-condenser (29), from the main condenser (30) and from a residue pre-cooling tank (15) is fed to the heating system (38), whereby the main condenser is connected to a multi-circuit condensation system. - The method according to Claim 1, characterized in that
the recycled plastic fractions and/or oily residues are comminuted after having been sorted and, if applicable, they are dried before the cracking process is carried out. - The method according to Claim 1, characterized in that
the residue fraction inside the melting apparatus (7) is transported into a sedimentation compartment (10) located underneath said melting apparatus (7), where the residue fraction is concentrated, and subsequently, the concentrated residue fraction is transferred into a residue pre-cooling tank (15) where the residue fraction is cooled by means of a cooling medium from a cooling system (34), preferably to a temperature of less than 120°C [248°F]. - The method according to one of the preceding claims, characterized in that
the cooled residue fraction is fed to an emulsion unit (16) in which an oil-water emulsion is produced from the residue fraction. - The method according to one of the preceding claims, characterized in that,
between the cracking tower (27) and the main condenser (30), there is a pre-condenser (29) that, in order to recover energy at a high temperature level, pre-cools the oil gas, as a result of which the temperature gradient between the cracking tower (27) and the main condenser (30) is reduced. - The method according to one of the preceding claims, characterized in that
the main condenser (30) and, if applicable, the pre-condenser (29), are connected to a multi-circuit cooling system (34). - The method according to Claim 1, characterized in that
the efficiency of the heating system is maximized in that heat is returned to the system, making use of the residual gas to fire the heating system. - The method according to Claim 1, characterized in that
several optimized temperature levels allow flexible heating of the heating system, namely, by product oil, by product gas as well as by an oil-water emulsion, as well as electrically or through a combination of the various above-mentioned energy carriers, thus yielding the maximum energy utilization. - A device for recovering fractionated hydrocarbons from recycled plastic fractions and/or from oily residues, whereby the recycled plastic fractions and/or residues have been sorted by type, having a feed system (1, 2, 3, 4) for compacting the recycled plastic fractions and/or the oily residues under the exclusion of air, and also having a downstream melting apparatus (7) for heating and melting the compacted mass in order to generate a first liquid phase, a first gas phase and a residue fraction, characterized in that,
downstream from the melting apparatus (7), in order to generate a second liquid phase and a second gas phase under additional input of heat, there is an evaporation vessel (20) which is followed by a reheater (23) in order to introduce and further heat the second liquid phase so that a third gas phase is formed, and a cracking tower (27) is connected to the evaporation vessel (20) and to the reheater (23) in order to crack the long-chain hydrocarbons into short-chain hydrocarbons, whereby a condenser (30) is connected to said cracking tower (27) in order to condense the oil gas into liquid oil as the target product, whereby the device has a multi-circuit heating system (38) in order to generate the requisite process heat for the melting apparatus (7), for the evaporation vessel (20) and for the reheater (23) to temperature levels that have been optimized for this purpose, with oil or salt or gas being used as the heat transfer medium. - The device according to Claim 16, characterized in that
in order to feed the recycled plastic fractions and/or the oily residues into the melting apparatus (7), there is a plug screw (4) or a plug mechanism within the feed system for compacting the recycled plastic fractions and/or the oily residues, upstream from which, if applicable, there is a spherical transfer tank (3) to effectuate the transfer into the plug screw (4) or into the plug mechanism. - The device according to Claim 17, characterized in that
the outlet of the plug screw (4) or plug mechanism opens up into the melting apparatus (7) below the liquid level of the melted mass inside said melting apparatus (7). - The device according to Claim 16, characterized in that
a sedimentation compartment (10) for receiving the residue fraction is arranged underneath the melting apparatus (7). - The device according to Claim 19, characterized in that
a residue pre-cooling tank (15) with an emulsion unit (16) attached thereto is arranged on the sedimentation compartment (10) for purposes of producing an oil-water emulsion out of the residue fraction. - The device according to Claim 16, characterized in that
the condenser consists of a main condenser (30) and a pre-condenser (29), and it is arranged between the cracking tower (27) and the main condenser (30) in order to pre-cool the oil gas of the pre-condenser (29). - The device according to Claim 16, characterized in that
a multi-circuit cooling system (34) is connected to the main condenser (30). - The device according to Claim 16, characterized in that
the melting apparatus (7) and the evaporation vessel (20) as well as, If applicable, the reheater (23) have an externally arranged heating jacket (8, 21) and/or coiled tubes (56, 57), and said heating jackets (8, 21) can be heated up by means of the shared heat-carrier heating system (38).
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