EP2742113A1

EP2742113A1 - Modulierbares universalverfahren zur herstellung von syntheseprodukten

Info

Publication number: EP2742113A1
Application number: EP12725606.3A
Authority: EP
Inventors: Reinhard Unger; Andreas Unger
Original assignee: Kunststoff- und Umwelttechnik GmbH
Current assignee: Kunststoff- und Umwelttechnik GmbH
Priority date: 2011-08-08
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2014-06-18
Also published as: CA2844425A1; JP2014528975A; MX2014001479A; WO2013020549A1; DE112012003312B4; US9631153B2; DE102012100897A1; IL230882A0; RU2014108920A; DE112012003312A5; US20140182194A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemischen Umsetzung von Stoffgemischen, die aus festen und flüssigen Kohlenwasserstoffen hergestellt werden, zu Gas-Dampf-Gemischen und kohlenstoffhaltigen Stoffen durch thermische Einwirkungen, Katalyse und verfahrenstechnische Prozesse und eine Vorrichtung bestehend aus an sich bekannten mantelbeheizten vertikal und horizontal angeordneten Reaktoren mit Fördereinrichtungen und weiteren Apparaten in einer verfahrenstechnischen Schaltung.

Description

Modulierbares Universalverfahren zur Herstellung von Syntheseprodukten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemischen Umsetzung von Stoffgemischen, die aus festen und flüssigen Kohlenwasserstoffen hergestellt werden, zu Gas-Dampf- Gemischen und kohlenstoffhaltigen Stoffgemischen durch thermische Einwirkungen, Katalyse und verfahrenstechnische Prozesse und eine Vorrichtung als Universaleinheit mit modulierbaren Ausrüstungen für spezielle Anwendungen bestehend aus an sich bekannten mantelbeheizten vertikal und horizontal angeordneten Reaktoren mit Fördereinrichtungen und weiteren Apparaten in bekanntem Aufbau mit bekannten Einbauten und in einer erfindungsgemäßen verfahrenstechnischen Schaltung. Während der letzten 10 Jahre wurden insbesondere unter dem Druck der novellierten Umweltgesetzgebung und der seit dem Jahr 2005 verbotenen Deponierung von Reststoffen, die einen Glühverlust von mehr als 5 Ma . % haben, zahlreiche Patentanmeldungen auf diesem Gebiet vorgenommen.

Die Patente beziehen sich auf die Hoch- und die Niedertemperaturvergasung. Die Vergasung wird mit Biomasse bzw. mit Abfallstoffen durchgeführt.

Von einigen Autoren wird ausgeführt, dass bisher die Mitteltemperaturpyrolyse und die Schmelzpyrolyse für die Nischenanwendung und für die thermische Behandlung ausgewählter derzeitig energetisch verwertbarer Reststoffe nicht ausreichend geeignet ist und dass sie eine ähnliche Größenordnung in der Anwendung, wie die Müllverbrennung, nicht erreichen würde. Es werden grundlegende Ansätze bei der Pyrolyse erläutert.

Als Pyrolyse bezeichnet man die vollständige thermische Zerstörung von organischer Substanz durch unterstöchiometrische Luftzufuhr. Der Prozess erfordert die Zufuhr von Wärmeenergie. Als Ziel wird allgemein verfolgt, einen Energieträger in Form von Pyrolysegas zu erzeugen.

Die bekannten Verfahren

- Schwelverfahren mit einer Prozesstemperatur

500 °C, - Mitteltemperaturpyrolyse im Temperaturbereich

500 bis 800 °C,

- Schmelzpyrolyse bei Temperaturen von 800 bis 1.500 °C werden kritisiert.

Bei den Pyrolyseverfahren entstehen in Abhängigkeit von den gewählten Prozessbedingungen Pyrolysegas bzw. -teer. Das Pyrolysegas enthält unterschiedliche Komponenten und bei den meisten Verfahren auch ca. 50 % Stickstoff. In den nachgeschalteten Prozessen kann das Gas zur Erzeugung von Wärmeenergie genutzt werden .

Die Pyrolyse wird beispielsweise in

Drehrohrreaktoren, in Schachtreaktoren oder in Flugstromvergasern durchgeführt. Nachteilig ist, dass das Aufgabegut zu zerkleinern ist und einer Teilverbrennung unterzogen werden muss. Das Schwelgas gelangt dann zu einem weiteren Gaswandler (Crackreaktor, Reaktor) , wo höhere organische Bestandteile noch einmal zersetzt werden sollen. Das im Gaswandler erzeugte Spaltgas wird nach Abkühlung in einer Gaswäsche (zweistufig mit saurer Stufe für die Bindung von H₂SO₄, alkalische Stufe mit NaOH für die Bindung von HCl) gereinigt und dem nachfolgenden Prozess zugeführt, falls es sich um einen Prozess handelt, bei dem sich nur ein geringerer Anteil Stickstoff im Gas befindet. Es kann festgestellt werden, dass die nach dem Hochtemperaturverfahren arbeitenden Anlagen nicht funktionstüchtig waren und nicht mehr in Betrieb sind .

In einem Verfahren wird auch mit einer Vergasung bei niedrigen Temperaturen gearbeitet. Es wird zuerst ein Zwischenprodukt hergestellt. Das entstehende Gas gelangt direkt in das Folgesystem Gasaufbereitung und wird hier gereinigt. Das bei dieser Vergasung entstehende Gas-Gemisch weist jedoch einen hohen Kohlendioxid- und einen geringeren Heizwert auf. Die Eigenschaften sind nicht ausreichend regelbar. Um eine Kritik der bekannten Technologien zu ermöglichen, sind jedoch wichtige Vorbedingungen zu klären. Es ergeben sich Vorgaben an den Einsatzstoff, andererseits gibt es Vorgaben an die Reststoffe der Prozesse. Eine Auswahl der Technologien kann somit nur im gesamten Kontext einer solchen Anlage gesehen werden (Keldenich und Mrotzek, 2005; Dahmen, 2007; Spiegelberg, 2008; Bush et al . , 2009). Die Autoren geben auch einen grundsätzlichen Überblick zu den Technologien und kritisieren zurückliegend Rost- und Wirbelschichttechnologie .

Beispielsweise werden Schachtreaktor und Vergasung im Festbett (Beispiele: Lurgi, MFU, Gatzke, Kupol, 2SV) genannt. Hier findet die Vergasung bei Luftzufuhr statt. Für die Durchführung des Verfahrens werden hohe Temperaturen eingestellt. Verfahrensbedingt wird ein Armgas erzeugt. In der Regel muss Sauerstoff eingesetzt werden. Es wird bei diesem Verfahren auch der Zusatz von Braunkohle vorausgesetzt. Es muss auch das zugesetzte Abfallmaterial pelletiert werden. Da die meisten dieser Anlagen unter Druck arbeiten, muss ein entsprechend hoher Aufwand bei den Ausrüstungen der Materialzufuhr betrieben werden (Ausstattung mit Schleusenbehältern, Einsatz von Spülstickstoff in den Schleusenbehältern, Diskontinuität der Zuführung) . Der Schlackeaustrag erfolgt über Spezialeinrichtungen flüssig in wassergefüllte Behälter. Kritisiert wird die Undurchführbarkeit der Sicherstellung der Temperaturführung und der Einhaltung einer kontinuierlichen Gaserzeugung.

Der Drehtrommelreaktor soll unter Temperaturen zwischen 400 und 600 °C durchgeführt werden. Auf Grund der Kurzschussströmungen entsteht jedoch nur ein niederkalorisches, schlecht einsetzbares Gas.

Bei einem Verfahren mit Flugstromvergaser werden feste Stoffe, Flüssigschlamm und Gas Sauerstoff eingegeben. Das Material muss verdüst werden und verbrennt teilweise bei hohen Temperaturen im freien Fall. Es wird ein Armgas aus Kohlenoxiden und Wasserstoff hergestellt. Die Materialteilchen müssen eine Feinheit aufweisen, damit die Zeit des freien Falles ausreicht, um sie zu vergasen. Das Gas wird mit Wasser gequenscht, die entstehende Schlacke fällt in Tropfen in den wassergefüllten Sumpf. Die Reaktion erfolgt in der Regel um 1.600 °C und unter Druck. Ein Merkmal des Verfahrens ist ein gekühltes Brennraumrohr im geschlossenen Vertikalreaktor. Das Verfahren stellt bestimmte Anforderungen an die Eigenschaften des einzuschleusenden Materials.

Bei einem Verfahren mit einem Horizontalrektor mit gerührtem Festbett (Choren Freiberg) erfolgt die Einspeisung des Materials über mehrere abgeschieberte Schleusenbehälter mit Räumgeräten und

StickstoffÜberlagerung mit Druckausgleich zur Beschickung eines liegenden beheizten Reaktors mit Rotor und Überlauf des teilvergasten Produktes. Die Beschickung und der Austrag des Materials erfolgt über Schneckenapparate. Die Beheizung erfolgt durch Teilverbrennung des Materials mit Sauerstoff. Das Material wird in die teilvergaste Füllung eingetragen und umgerührt. Die Temperatur dieser Stufe liegt bei 550 °C, der Arbeitsdruck bei 5 bar. Das Verfahren erwies sich als zu störanfällig.

Des Weiteren sind zum Stand der Technik gehörende Schutzrechte bekannt:

DE 100 47 787

„Verfahren zur Brenngaserzeugung aus Hausmüll und ähnlichen Abfällen durch Pyroloyse mit nachgeschalteter Umwandlung der Pyrolyseprodukte Schwelgas und Schwelkoks in Permanentgas"

DE 100 33 453

„Verfahren und Vorrichtung zur Pyrolyse und Vergasung von Stoffgemischen, die organische Bestandteile enthalten" DE 100 65 921

„Verfahren und Vorrichtung zur Vergasung von Brenn-, Rest- und Abfallstoffen mit Vorverdampfung" DE 200 01 920

„Vorrichtung zur Vergasung von kohlenstoffhaltigen Feststoffen"

DE 100 18 201

„Pyrolyseofen zum thermischen Spalten von Kohlenwasserstoffen"

Der Nachteil des aufgeführten Standes der Technik bzw. der gegebenen Schutzrechte besteht darin, dass mit den beschriebenen Verfahren nur Gase mit vergleichsweise geringen Heizwerten hergestellt werden können. Dies ist insbesondere der Tatsache geschuldet, das die Verfahren auf dem Prinzip der Teilverbrennung von Kunststoffabfällen und anderen Abfällen beruhen. Das bewirkt eine fehlende Gleichmäßigkeit, einen geringeren Heizwert, eine Ungleichmäßigkeit der Zusammensetzung, Nachteile bei der Gasqualität, eine Schadstoffbelastung und erhöhte Anforderungen an die Materialvorbereitung.

Ziel der Erfindung ist es, ein Universalverfahren zur Herstellung von Syntheseprodukten zu schaffen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein modulierbares Universalverfahren zur Herstellung von

Syntheseprodukten zu realisieren, welches mit geringstem Aufwand an Standortanforderungen, die sich aus Material- und Produktanforderungen ableiten, zur Verfahrensumsetzung angepasst werden kann. Die Notwendigkeit der Anpassbarkeit an die sich sehr stark unterscheidenden Materialeigenschaften setzt ein Verfahren und auch Merkmale der Vorrichtung voraus, die eine flexible Prozessführung gestatten. Dies wird dadurch erreicht, dass das Verfahren in einer Folge von nacheinander bzw. in Kreisläufen geschalteten Modulen durchgeführt wird, die im Rahmen der beschriebenen Verfahrensmerkmale verändert werden und bedarfsgerecht ausgetauscht werden können. Durch verfahrensspezifische Kopplungsprozesse wird bei einer Modifizierung eines Moduls die Anpassung der Prozessfolge erreicht.

Die Erfindung wird nachfolgend als Verfahren und Vorrichtung beschrieben, wobei die Patentansprüche 1 und 2 realisiert werden. Das Verfahren zur chemischen Umsetzung von Stoffgemischen, die aus festen und flüssigen Kohlenwasserstoffen hergestellt werden, zu Gas-Dampf- Gemischen und kohlenstoffhaltigen Stoffen durch thermische Einwirkungen, Katalyse und verfahrenstechnische Prozesse ist so entwickelt, dass in der Prozessfolge „A", bestehend aus den Prozessen im Hauptreaktor, im

Konvertierungsschuss , im Nachreaktor und im Crackreaktor, die chemische Umsetzung von Stoffen und in der Prozessfolge „B", bestehend aus den Prozessen Abscheidung und Konditionierung Ol, Abscheidung von

Schadstoffkomponenten, Koks-Öl-Abscheidung und Trennung, Gaswäsche, Umlauf erdampfung, die Abmischung und Abscheidung von Stoffen durchgeführt werden, in dem in der Prozessfolge „A" Kohlenwasserstoffe in einer mehrstufigen Depolymerisations- und Crackreaktion im Hauptreaktor sowie den darauffolgenden Gas- Dampf-Reaktionen im Konvertierungsschuss und im Nachreaktor unterworfen werden und in der Prozessfolge „B" die hergestellten Stoffe einer fraktionierten Kondensation, einer Reinigung, Trennung, Verdampfung, Abmischung und

Konditionierung unterzogen werden, wobei hergestellte Komponenten im Kreislauf durch Prozesse einer oder beider Prozessfolgen geführt werden; dass der Prozessfolge „A" als anisotrope Materialmischung zugeführte Kohlenwasserstoffe in Form einer Schüttung einer Depolymerisations- und Crackreaktion im Hauptreaktor und einer darauffolgenden Gleichgewichtsreaktion im

Konvertierungsschuss und im Nachreaktor unterzogen werden, in die kohlenstoffhaltige Gemische, Permanentgase, Wasserdampf, kohlenoxidhaltige Dampf-Gemische und organische Dampfkomponenten als Stoffstrom eingeleitet werden, wodurch unter der Einwirkung von indirekt zugeführter Wärme in Verbindung mit der Zuführung von öllöslichen Stoffen und Öl aus der Prozessfolge „B", und ein Produktgas und Kohlenstoff hergestellt werden; dass die hergestellte anisotrope Mischung aus Partikeln mechanisch aufgetrennt wird, so dass in einer indirekt beheizten Ringzone, in der unter der Wirkung der vorwiegend an der Partikeloberfläche stattfindenden Crackreaktion an den Bestandteilen der anisotropen Mischung in dem abwärts gerichteten Stoffstrom eine Verdampfung unter Erzeugung eines konzentrisch gerichteten Stoffstromes mit einer hohen transportierten Energiemenge stattfindet, und in einem aufwärts geförderten Mengenstrom in dem durch erhitzte Partikel der Schüttung temperierten und gleichzeitig auch durch Wärmeübertragung indirekt beheizten pulsierend verdichteten und entspannten Kernzone, in der Kohlenstoff mitgeführt wird, vorwiegend die Depolymerisation stattfinden zu lassen, während das in den Zonen durch Cracken, Verdampfen und Gasreaktion hergestellte Gas-Dampf-Gemisch unter Zuführung und Abmischung von öllöslichen Stoffen gemeinsam mit dem den Prozess in der Ringzone überbrückenden Stoffstrom, der auf eine hohe Temperatur gebracht wurde, in den Stoffstrom des in die Prozessfolge „A" geschalteten hochtemperierten Koksbett eingeleitet wird, in welchem dann im Konvertierungsschuss eine Gleichgewichtsreaktion geführt wird unter Zuführung weiterer öllöslicher Stoffe mit darin enthaltenen Schadstoffen, die in der nachfolgenden Prozessfolge „B" aus

Trennprozessen mit einer Ölabscheidung, einer Koks-Wasser-Abscheidung sowie dem Trenn- und Verdampfungsprozess im Umlauf erdampfer anfallen; dass eine über den Trenn- und

Verdampfungsprozess im Umlauf erdampfer und einen katalytischen Crackprozess im Crackreaktor geleitete leichtsiedende Komponente aus dem Trennprozess im Koks-Öl-Abscheider als

Stoffstrom der Ringzone und damit dem abwärts gerichteten Stoffstrom zugeführt und chemisch umgesetzt wird; dass die teilweise umgesetzten Stoffe mit dem abwärts gerichteten Stoffstrom der

Gleichgewichtsreaktion in der Konvertierung im Konvertierungsschuss dem Stoffstrom des Koksbettes zugeführt werden, so dass unter der Wirkung des Koksbettes und der beteiligten Komponenten ein Gas-Dampf-Gemisch mit Anteilen dampfförmiger Kohlenwasserstoffe hergestellt werden kann, das dem Nachreaktionsprozess im Nachreaktor zugeführt und in diesem einer Gasgleichgewichtsreaktion unterworfen wird, und das in dem hergestellte Rohgas als Gasstrom den Gaswäschern in der Prozessfolge „B" mit den konditionierten Stoffströmen bzw. Gasströmen und Dampfkomponenten als Schadstoffhaltiges Gas- Dampf-Gemisch unter Einstellung der Temperatur der Waschmedien in den Wäschern, welche durch den umlaufenden Stoffstrom, durch einen zugeführten Stoffstrom und Wärmeübertragung vorgenommen wird, einer fraktionierten

Kondensation unterworfen wird, dass die Pulsation des Druckes im Kernbereich des Prozesses im Hauptreaktor durch einen aufwärts geförderten Mengenstrom ausgelöst und durch den Verdampfungsprozess der Ringzone sowie die über den katalytischen Crackprozess zugeführte leichtsiedende Komponente des Trennprozesses im Koks-Öl-Abscheider verstärkt wird, wodurch die Verdampfungsgeschwindigkeit an der Partikeloberfläche der anisotropen Mischung erhöht wird; dass die Gasreaktion im Gas-Dampf-Gemisch in mehreren in einer Kaskade angeordneten Reaktionszonen, wie Konvertierungsschuss und Nachreaktor, mit Koksbett und dem geförderten Stoffstrom unter Zuführung von Permanentgasen, öllöslicher Stoffe und Wasserdampf zur Gasherstellung, zur chemischen Umsetzung öllöslicher Schadstoffe und zur chemischen Umsetzung von schwersiedenden

Kohlenwasserstoffen durchgeführt wird und eine Gasreaktion als Reduktionsprozess geführt wird; dass der Trennprozess im Koks-Öl-Abscheider durch Beheizung der oberen Trennerzone und gleichzeitiger horizontalen Förderung der Medien in der unteren Trennerzone unter der Wirkung der Gravitation und der unterschiedlichen

Löslichkeit von Stoffen der kondensierten Komponenten in einem aus dem Gaswäscher abgezogenen Stoffstrom mit einer darin befindlichen schweren Ölkomponente und mitgeführten Kokspartikeln und einem Stoffstrom einer wässrigen Komponente mit darin befindlichen wasserlöslichen Schadstoffen und darin enthaltenem Öl und öllöslichen Schadstoffen miteinander gemischt, ineinander gelöst und dann durch Steuerung der Medienmengen sowie Erzeugung und Einstellung einer Phasengrenze derart getrennt werden, dass die leichtsiedende Ölkomponente, die Ölkomponente schwerer als Wasser mit darin gelösten öllöslichen Stoffen und ein Gemisch aus Wasser mit wasserlöslichen Schadstoffen und

Kohlenstoff, voneinander getrennt und abgeführt werden, wobei das Wasser dabei Salze aufnimmt, abgeleitet und anschließend von der festen Komponente getrennt in den Gaswäscher eingeleitet wird, während die feste Kohlenstoffkomponente als Suspension nach Abtrennung eines Teils der wässrigen Komponente aus Wasser mit Schadstoffen der anisotropen Mischung zugeführt und in die Reaktion im Reaktor zurückgeleitet wird; dass durch den Trennprozess im Koks-Öl- Abscheider die Kohlenwasserstoffkomponente dechloriert wird und die aus dem Gaswäscher zugeführte schwere Kohlenwasserstoffkomponente mit einer Dichte großer bzw. gleich Wasser, die Koksstaub als Feststoff enthält, und eine aus der Prozessfolge zugeführte leichte

Ölkomponente, die leichter als Wasser ist und in der Schadstoffe und Lösungsvermittler für Öl und Wasser in Form von chinoiden und phenolischen Systemen enthalten sind, gemischt werden und dem Reaktionsprozess im Nachreaktor zur chemischen Reduktion der Lösungsvermittler zugeführt werden; dass in der Prozessfolge

Destillationsprozess

Kohlenwasserstoffkomponenten integriert welche zur Verwendung abgeleitet werden; dass im oberen Bereich des Hauptreaktors bei Temperaturen < 500 °C eine Dechlorierung stattfindet und die entstehenden Dämpfe gemeinsam im Wasserdampf als Schadstoffhaltiger Dampf in die Gaswäsche abgeleitet werden; dass ein kohlenstoffhaltiges Gemisch im Koks-Öl- Abscheider hergestellt und in den Depolymerisationsprozess im Hauptreaktor als Komponente für die Reduktion eingespeist wird.

Vorrichtung bestehend aus an sich bekannten mantelbeheizten vertikal und horizontal angeordneten Reaktoren mit Fördereinrichtungen und weiteren Apparaten in bekanntem Aufbau mit bekannten Einbauten und in einer verfahrenstechnischen Schaltung ist so entwickelt , dass der vertikale Hauptreaktor im Bereich der Hochtemperaturzone eine Querschnittsverringerung und eine anschließende Querschnittserweiterung aufweist, so dass zwischen diesen ein den unteren und den oberen Reaktorteil verbindendes Rohrstück angeordnet wird, durch das eine in beiden Reaktorteilen befindliche exzentrisch gelagerte vertikale Schnecke hindurchtritt, die in beiden Reaktorenteilen von jeweils einem Register aus Röhren umgeben ist, welches den Reaktionsraum in Zonen unterteilt und an den Mantelheizraum angeschlossen ist, dass ein weiteres Rohrregister des

Hauptreaktors, welches an beide Reaktorteile angeschlossen ist und sich im Heizmantelraum an der Außenseite befindet, beide Reaktorteile überbrückt , dass die obere Kammer des Hauptreaktors im oberen Teil durch ein u-förmiges nach unten offenes Blech in einen Außenbereich und einen Innenbereich geteilt ist und dass der Materialzuführungsstutzen des Hauptreaktors in der Weise angeordnet ist, dass er mit dem oberen Teil des Innenbereiches in Verbindung steht, dass der Medienstutzen des aus dem Crackreaktor kommenden Stoffstroms und der Medienstutzen für das kohlenstoffhaltige Gemisch vom Abscheider mit dem oberen Reaktorteil und der Medienstutzen der Leitungen aus dem Koks-Öl-Abscheider und dem Umlauf erdampfer mit dem unteren Reaktorteil in Verbindung steht, dass in dem oberen Reaktorteil des Hauptreaktors ein Dechlorierungsraum angeordnet ist, der einen Medienstutzen für die Zuführung einer anisotropen Materialmischung und einen Medienstutzen für die Ableitung des Schadstoffhaltigen Dampfes besitzt, dass dem unteren Reaktorteil des Hauptreaktors ein horizontaler Reaktor mit einer integrierten Schnecke, Konvertierungsschuss und ein oder mehrere Nachreaktoren nachgeschaltet sind, dass der Koks-Öl-Abscheider ein gekammerter Behälter mit einer unter allen Kammern angeordneten rotierenden Schnecke ist, der im oberen Bereich beheizt ist, mit einem Rührwerk in einem der mittleren Kammern ausgerüstet ist und Überläufe zwischen den Kammern und zu den Medienanschlüssen an der Apparatewand besitzt, wobei die Höhen der Überläufe in steigender Höhenanordnung in Richtung des Stutzens der aus der Gaswäsche ankommenden Leitung angeordnet sind, dass der Koks-Öl-Abscheider mit mindestens einem Gaswäscher und einem Abscheider eines zweiten Gaswäschers und den verfahrensbedingt funktionell zugeordneten Apparaten über Medienleitungen verbunden ist. Nachfolgend werden das Verfahren und die Vorrichtung an Ausführungsbeispielen gemäß der

Figur 1 Prozessfolge „A"

Figur 2 Prozessfolge „B" beschrieben und erläutert.

Das Verfahren zur chemischen Umsetzung von Stoffgemischen, die aus festen und flüssigen Kohlenwasserstoffen hergestellt werden, zu Gas-Dampf- Gemischen und kohlenstoffhaltigen Stoffen durch thermische Einwirkungen, Katalyse und verfahrenstechnische Prozesse ist so konfiguriert, dass in der Prozessfolge „A", bestehend aus den Prozessen im Hauptreaktor, im Konvert ierungsschuss , im Nachreaktor und im Crackreaktor , die chemische Umsetzung von Stoffen und in der Prozessfolge „B", bestehend aus den Prozessen Abscheidung und Konditionierung Öl, Abscheidung von

Schadstoffkomponenten, Koks-Öl-Abscheidung und

Trennung, Gaswäsche, Umlaufverdampfung, die

Abmischung und Abscheidung von Stoffen durchgeführt werden, in dem in der Prozessfolge „A" Kohlenwasserstoffe in einer mehrstufigen Depolymerisat ions- und Crackreaktion im Hauptreaktor sowie den darauffolgenden Gas-Dampf-Reaktionen im

Konvertierungsschuss und im Nachreaktor unterworfen werden und in der Prozessfolge „B" die hergestellten Stoffe einer fraktionierten Kondensation, einer Reinigung, Trennung, Verdampfung, Abmischung und Konditionierung unterzogen werden, und hergestellte Komponenten in Kreisläufen durch Prozesse einer oder beider Prozessfolgen geführt werden, wobei der Prozessfolge „A" zugeführte

Kohlenwasserstoffe als anisotrope Materialmischung einer Depolymerisations- und Crackreaktion und darauffolgend einer Gleichgewichtsreaktion unterzogen werden, in die kohlenstoffhaltige Gemische, Permanentgase, Wasserdampf, kohlenoxidhaltige Dampf- Gemische und organische Dampfkomponenten eingeleitet werden, wodurch unter der Einwirkung von indirekt zugeführter Wärme in Verbindung mit der Zuführung von öllöslichen Stoffen und Öl aus der Prozessfolge „B", und ein Produktgas und Kohlenstoff hergestellt werden, wofür die anisotrope Mischung mit dem Stoffstrom gemischt einer indirekt beheizten Ringzone zugeführt wird, in der unter der Wirkung der vorwiegend an der Partikeloberfläche stattfindenden Crackreaktion in dem abwärts gerichteten Stoffstrom eine Verdampfung unter Erzeugung eines konzentrisch gerichteten Stoffstromes mit einer hohen transportierten Energiemenge stattfindet, um in dem aufwärts geförderten StoffStromstrom in dem durch erhitzte Partikel der Schüttung temperierten und gleichzeitig auch durch Wärmeübertragung indirekt beheizten pulsierend verdichteten und entspannten Kernzone, in der Kohlenstoff mitgeführt wird, vorwiegend die Depolymerisation stattfinden zu lassen, während das in den Zonen durch Cracken, Verdampfen und Gasreaktion hergestellte Gas-Dampf-Gemisch unter Zuführung und Abmischung der Stoffströme gemeinsam mit dem den Prozess in der Ringzone überbrückenden Stoffstrom der auf eine hohe Temperatur gebracht wurde, in das hochtemperierte Koksbett des Stoffstrom eingeleitet wird, in welchem dann eine

Gleichgewichtsreaktion geführt wird unter Zuführung weiterer öllöslicher Stoffe mit darin enthaltenen Schadstoffen, die in der nachfolgenden Prozessfolge „B" aus Trennprozessen anfallen, und eine in diversen Prozessen und dem katalytischen Crackprozess hergestellte leichtsiedende Komponente als Stoffstrom der Ringzone und damit dem abwärts gerichteten Stoffstrom zugeführt und chemisch umgesetzt wird, im Kernbereich des Prozesses im Hauptreaktor eine Pulsation des Druckes durch den aufwärts gerichteten Stoffstrom und durch Zuführung der leichtsiedenden Komponente zur Erhöhung der

Verdampfungsgeschwindigkeit an den Partikeln in der Ringzone ausgelöst wird, die Reaktion des Gas-Dampf-Gemisches in Verbindung mit dem Koks des geförderten Stoffstrom unter Zuführung von Permanentgasen, öllöslicher Stoffe und Wasserdampf aus der Prozessfolge „B" zur Gasherstellung durchgeführt und die Gasreaktion als Reduktionsprozess geführt wird, und Durchführung des Trennprozesses in der Prozessfolge „B" durch Beheizung der oberen Trennzone bei gleichzeitiger horizontalen Förderung der Medien in der unteren Trennzone und Herstellung der Stoffströme leichtsiedende Ölkomponente,

Ölkomponente schwerer als Wasser und Wasser mit wasserlöslichen Schadstoffen sowie Kohlenstoff, in Verbindung mit der Steuerung der Medienmengen und Einstellung einer Phasengrenze zur Rückführung der Ölkomponenten mit Schadstoffen und

Lösungsvermittlern, die chinoide und phenolische Systemen enthalten, die Kohlenwasserstoffkomponenten dechloriert und von Koksstaub befreit werden. Das Verfahren ist weiterhin so entwickelt, dass in der Prozessfolge „A" gemäß Figur 1 die Reaktionsprozesse - Crack- und Depolymerisationsreaktion,

- Konvertierungs- und katalytischer Reaktion,

- Gleichgewichtsreaktion und Wassergasshiftreaktion,

- katalytische Reaktion mit Mineralstoffen in aufeinanderfolgenden und sich teilweise überlappenden Reaktionsprozessen über den

Hauptreaktor Rl, den Konvertierungsschuss R2/14, den Nachreaktor R3 und den Crackreaktor C zur chemischen Umsetzung von Stoffen ausgeführt werden, in dem zuerst eine mehrstufige Depolymerisations- und Crackreaktion zur Spaltung von hochmolekularen Stoffen, wie Kunststoffen, und zur Abspaltung von kleinen Molekülen durchgeführt wird, um Stoffströme mit definierten Eigenschaften zu erzeugen, die in der Folgereaktion umgesetzt werden können, dass dann ein Prozess im Konvertierungsschuss R2/14 mit Gas-Dampf-Reaktionen durchgeführt wird, um sowohl eine Reduktion als auch eine Methanisierung, zu erzielen, um anschließend die erzeugten Stoffe mit Wasserdampf und Kohlenstoff einer weiteren Gas-Dampf- Gleichgewichtsreaktion im Nachreaktor R3 zu unterwerfen, womit durch die Verfahrensmerkmale der durchgeführten chemischen Reaktion ein definiertes Gasgemisch erzeugt wird, und in der Prozessfolge „B" gemäß Figur 2 die hergestellten Stoffe einer fraktionierten Kondensation, einer Reinigung, Trennung, Verdampfung und Abmischung unterzogen werden und dabei bestimmte hergestellte Komponenten im Kreislauf durch Prozesse einer oder beider Prozessfolgen geführt werden, um Schadstoffe abzutrennen, auszutauschen und auszuschleusen, um eine Anreicherung im Kreislauf zu vermeiden, dass in der Prozessfolge „B" gemäß Figur 2, bestehend aus den Prozessen

- Abscheidung Öl AI

- Abscheidung A2 Wasser mit Mineralien

- Koks-Öl-Abscheider F

- Gaswäscher Gl

- Gaswäscher G2

- Gaswäscher G3

- Prozess im Umlauf erdampfer V

- Abscheider Z

die Trennung, Abmischung und Abscheidung von Stoffen durchgeführt wird.

In der Prozessfolge „A" wird eine anisotrope Materialmischung al in Form einer Schüttung in eine kohlenstoffhaltige Mischung zugeführt, ferner werden Wasserdampf yl,

kohlenoxidhaltige Dampf-Gemische z2,

Permanentgase zl,

kohlenstoffhaltiges Gemisch jl,

öllösliche Stoffe r,s,t,

organische Dampfkomponenten k,

Öl x,

Kohlenstoff v und

Produktgasgemisch u

an den erfindungsgemäßen Stellen eingeleitet,

und eine indirekter Wärmezuführung über die Bausteine Wärme Wl, W2, W3 in den Prozess zur Temperatureinstellung durchgeführt , die hergestellte anisotrope Mischung aus Partikeln wird mechanisch getrennt, und der abwärts gerichtete Stoffstrom bl wird einer indirekten Beheizung in der Ringzone E unterzogen, in der unter der Wirkung der vorwiegend an der Partikeloberfläche der anisotropen Mischung in dem abwärts gerichteten Stoffstrom bl eine Crackreaktion und eine Verdampfung verbunden mit der Erzeugung eines konzentrisch gerichteten Stoffstromes b2 stattfindet mit dem eine flächenbezogen hohe Energiemenge in die Kernzone übergeht , und der aufwärts geförderten Mengenstrom b3 der Kernzone, in der vorwiegend die Depolymerisation D stattfindet, mit zuvor erhitzten Partikeln und unter gleichzeitiger indirekter Wärmeübertragung durch das Innenregister 15 erhitzt und pulsierend verdichtet und entspannt wird, der abwärts gerichtete Stoffstrom bl und der Stoffstrom c2, der über das Außenregister geführt wird, in dem eine indirekte Wärmezuführung über den Baustein Wärme Wl stattfindet, gemischt werden, wobei der Stoffstrom c2 den Depolymerisationsprozess überbrückt , das in den Zonen - durch Cracken, Verdampfen und

Gasreaktion - hergestellte Gas-Dampf-Gemisch d als

Stoffstrom in den Konvertierungsprozess in den Konvertierungsschuss R2/14 eingeleitet wird, dass die Stoffe mit dem abwärts gerichteten Stoffstrom bl und dem Stoffstrom c2 der

Gleichgewichtsreaktion im Konvertierungsschuss R2/14 dem geförderten Stoffstrom mit Kohlenstoff cl des Koksbettes zugeführt werden, in dem geförderten Stoffstrom mit Kohlenstoff cl in einem erzeugten hochtemperierten Koksbett eine Gleichgewichtsreaktion unter Wärmezufuhr im Baustein Wärme W2 geführt wird,

in diesem öllösliche Stoffe r, s, t mit darin enthaltenen Schadstoffen eingeleitet werden, die aus den Trennprozessen Abscheidung Öl AI und dem Koks-Öl- Abscheider F und dem Trenn- und Verdampfungsprozess im Umlauf erdampfer V zugeführt werden, eine über den Trenn- und Verdampfungsprozess im Umlauf erdampfer V und einen katalyt ischen Crackprozess im Crackreaktor C geleitete leicht siedende Komponente m aus dem Koks-Öl-

Abscheider F als organische Dampfkomponente k der Ringzone E und damit dem abwärts gerichteten Stoffstrom bl zugeführt und chemisch umgesetzt wird, die Gasreaktion im Gas-Dampf-Gemisch d in mehreren in einer Kaskade angeordneten Reaktionszonen im Konvert ierungsschuss R2/14 und in der Nachreaktion im Koksbett mit dem geförderten Stoffstrom mit Kohlenstoff cl unter Zuführung von Permanentgasen zl, öllöslichen Stoffen r, s, t und Schadstoffen und Wasserdampf yl als Sauerstofflieferanten zur Gasherstellung, zur chemischen Umsetzung öllöslicher Schadstoffe und zur chemischen Umsetzung von schwersiedenden Kohlenwasserstoffen durchgeführt wird und eine Gasreaktion geführt wird, so dass im Koksbett der Reaktionszonen im Konvertierungsschuss R2/14 und im Nachreaktor R3 aus den Komponenten des Gas-Dampf-Gemisches d die Gasströme e mit Anteilen dampfförmiger

Kohlenwasserstoffe hergestellt werden, die den Gaswäschern Gl, G2, G3 der Prozessfolge „B" zugeführt werden, in denen die Gasströme e, fl, f2 gewaschen und die Dampfkomponenten durch Einstellung der Temperatur der Waschmedien der Wäscher, welche durch den Stoffstrom-Überlauf q und die Wärmeableitung im Baustein Wärme W5 vorgenommen wird, einer fraktionierten Kondensation unterworfen werden, die über den katalytischen Crackprozess im Crackreaktor C geführte leichtsiedende Komponente m des Trennprozesses in dem Koks-Öl-Abscheider F der Ringzone E vom Hauptreaktor Rl zugeführte organische Dampfkomponente k die Verdampfungsgeschwindigkeit an der Partikeloberfläche der anisotropen

Materialmischung al erhöht wird, der Trennprozess in dem Koks-Öl-Abscheider F durch Beheizung im Baustein Wärme W5 der oberen Trennerzone und gleichzeitiger horizontalen Förderung der Medien in der unteren Trennerzone unter der Wirkung der Gravitation und der unterschiedlichen Löslichkeit von Stoffen der kondensierten Komponenten g aus dem Gaswäscher Gl mit einer schweren Ölkomponente und einer mitgeführten Kokskomponente und der Stoffstrom mit wasserlöslichen Schadstoffen n einer wässrigen Komponente mit darin enthaltenem Öl x und öllöslichen Schadstoffen miteinander gemischt, ineinander gelöst und dann durch Steuerung der Medienmengen sowie Erzeugung und Einstellung einer Phasengrenze derart getrennt werden, dass die Stoffströme Öl x als leichtsiedende Komponente m, Öl x schwer gelöst in Öl x leicht mit Schadstoffen und Kokssuspension als öllöslicher Stoff s und Wasser mit Koks als kohlenstoffhaltiges Gemisch j2, und Wasser mit Schadstoffen und Kohlenstoff j4, voneinander getrennt und abgeführt werden, wobei das Wasser Salze aufnimmt, abgeleitet und anschließend von der festen Komponente getrennt in den Gaswäscher Gl eingeleitet wird, die feste Komponente als kohlenstoffhaltiges Gemisch jl der anisotropen Materialmischung al zugeführt und die flüssigen organischen Komponenten als öllösliche Stoffe s in die Reaktion im Nachreaktor R3 zurückgeleitet werden, dass durch den Trennprozess im Koks-Öl-Abscheider F die Kohlenwasserstoffkomponente dechloriert wird und die aus dem Gaswäscher zugeführte schwere Kohlenwasserstoffkomponente mit einer Dichte von Wasser, die Feststoff als Koksstaub enthält, und eine aus der Prozessfolge „B" zugeführte leichte Ölkomponente, die leichter als Wasser ist, und in der Schadstoffe und Lösungsvermittler für Öl x und Wasser in Form von chinoiden und phenolischen Systemen enthalten sind, gemischt werden und dem Reaktionsprozess im Nachreaktor R3 zugeführt werden, dass in der Prozessfolge „B" ein Destillationsprozess für Kohlenwasserstoffkomponenten integriert ist, welche zur Verwendung abgeleitet werden, dass im oberen Bereich der Kernzone bei Temperaturen unter 500 °C und unter den Bedingungen eine Dechlorierung stattfindet und die dabei entstehenden Dämpfe gemeinsam im Wasserdampf yl in die Gaswäsche abgeleitet .

Die Vorrichtung wird näher beschrieben.

Die Gaserzeugung besteht aus dem Hauptreaktor mit Konvertierung Rl, R2 und den Nachreaktoren R3 und aus peripheren Ausrüstungen.

In dem Hauptreaktor Rl erfolgt die teilweise chemische Umsetzung des eingesetzten Inputmaterials in gas- bzw. dampfförmige Kohlenwasserstoffe. Dazu werden im Hauptreaktor Rl Crack-, Depolymerisations- und Gasreaktion durchgeführt.

Der Hauptreaktor Rl besteht aus einer gekammerten Zarge 1, einem Heizmantel 2, einem eingebauten Schneckenrührer 3 mit Antriebslaterne 4 und einem an der unteren Hochtemperaturkammer 11 angeschlossenen horizontal geneigten Konvertierungsschuss R2/14 mit Zarge 6, Heizmantel 5, Schnecke 7 mit Antriebslaterne 70, dabei ist der Konvertierungsschuss R2/14 geneigt.

Der Hauptreaktor Rl besteht aus folgenden Bauteilen: Eintragsbereich 8 mit Verteiler

Reaktormischkammer 9

Hochtemperaturbereich 10

Hochtemperaturkammer 11

Heizmantelraum 12 mit Brennern

Konvertierungsschuss R2/14

Innenregister 15

Wärmeübertragungsregister 16. Der Hauptreaktor Rl verfügt über eine konzentrisch auf den Deckel aufgebaute Antriebslaterne 4 für den Antrieb des Schneckenrührers 3 und weiterhin über eine Anzahl von Eingängen für Stoffstöme. Die gesamte aus den Reaktorkammern bestehende Zarge 1 ist mantelbeheizt 2.

Die Reaktormischkammer 9 und die Hochtemperaturkammer 11 sind konisch und durch den dadurch gebildeten Hochtemperaturbereich 10 unterteilt. In jeder Kammer befindet sich ein Innenregister 15 zur Wärmeübertragung, dass mit dem Baustein Wärme Wl verbunden ist. Durch dieses wird heißes Abgas geleitet. Die Reaktormischkammern 9 werden durch ein durch den Heizmantelraum 12 führendes

Wärmeübertragungsregister 16, das mit den Reaktorräumen verbunden ist, überbrückt. Mit diesem wird Produktgas aus dem oberen Bereich des Hauptreaktors in den Konvert ierungsschuss R2/14 geführt und erhitzt. Hochtemperaturkammer 11 und Wärmeübertragungsregister 16 münden in den horizontal geneigten Konvertierungsschuss R2/14. Die

Reaktormischkammern 9 sind vom Baustein Wärme Wl umschlossen, der mit Brennern 13 ausgestattet ist. Die eingebauten Schneckenrührer 3 sind mit einer durchgehenden Welle in der jeweiligen Antriebslaterne 4 und am entgegengesetzten Ende gelagert.

Der Hauptreaktor besitzt Eingänge für die Zuführung von Kohlenwasserstoffen, wie Permanentgas zl und kohlenoxidhaltige Dampf-Gemische z2, und für die Zuführung von organischen Dampkomponenten k aus dem Crackersystem. Der Hauptreaktor besitzt ferner einen Eingang für Schadstoffhaltigen Dampf j3 zur Ableitung von Brüden aus dem Eintragsbereich 8 über eine Leitung in den zweiten Gaswäscher G2. Der Hauptreaktor wird von einem Isoliermantel 19 umschlossen.

Nachfolgend wird die Materialführung beschrieben. Das Inputmaterial wird aus der vorgeschalteten Ausrüstung, zum Beispiel einem Schneckenrührer 3, in den Eintragsbereich 8 des Hauptreaktors Rl eingetragen. Durch diesen fällt es in die Reaktormischkammer 9. In den Zonen Reaktormischkammer 9, Hochtemperaturbereich 10 und Hochtemperaturkammer 11 steht das Material in einem kontinuierlichen Stoffaustausch mit stationär geführter Reaktion. Ein abwärts gerichteter Stoffstrom bl wird in der Ringzone E in die Hochtemperaturzone gefördert, ein aufwärts geförderter Mengenstrom b3 wird durch den Schneckenrührer 3 bei der Depolymerisation D in der Mischkammer zur Abmischung mit dem Material aus dem Eintragsbereich 8 nach oben gefördert. Die Taktung der Schneckenumdrehung bewirkt eine stetige Druckänderung und in Verbindung mit dem konzentrisch gerichteten Stoffstrom b2 unter Nutzung des Materials als Wärme-Carrier die Führung der Reaktion im Kernbereich der Reaktormischkammer 9. Die Geschwindigkeit und Taktung der Schneckenumdrehung bewirkt dabei die Anpassung des Reaktionsprozesses an die wechselnden Eigenschaften des Materials, wie Partikelgroße, Stoffunterschiede,

Vergasungsgeschwindigkeitsunterschiede .

Die Kontur des Hochtemperaturbereichs 10 mit der des Innenregisters 15 und dem Brenner 13 bewirken die maximale Verstärkung der übergehenden flächenbezogenen Energiemenge des konzentrisch gerichteten StoffStroms b2. Die Hochtemperaturkammer 11 schafft durch eine Erweiterung des Querschnitts ein ausreichendes Volumen und damit eine ausreichende Verweildauer des Materials, damit die Crackreaktion ablaufen und die Gasgleichgewichtsreaktion ausgelöst werden kann.

Im horizontalen Konvertierungsschuss R2/14 wird der bereits teilweise umgesetzte Stoffstrom weitergefördert. In diesem Reaktionsbereich wird über dem Koksbett die Gleichgewichtsreaktion als Gas- und Konvertierungsreaktion durch Reduktion von

Kohlenwasserstoffen geführt. Der Grad der Umsetzung des Materials nimmt dabei zu. Das Material wird in dieser Zone durch eine Schnecke 7 mit Antrieb bidirektional gefördert. Über den Austragsstut zen des Konvertierungsschusses R2/14 gelangt der verbleibende feste Stoffström in den Nachreaktor R3. Die Gasführung verläuft wie folgt.

In den verschiedenen Zonen des Hauptreaktors Rl laufen aufgrund der unterschiedlichen

Prozessparameter und des unterschiedlichen

Umsetzungsgrades des Stoffgemisches verschiedene chemische Reaktionen ab. Um eine einheitliche und den Anforderungen entsprechende Gasqualität herzustellen, wird das Gas aus den vertikalen Zonen von oben über das Wärmeübertragungsregister 16 geführt, aufgeheizt, wieder zusammengefasst und dem Konvertierungsschuss R2/14 zugeführt. Über dem im Konvertierungsschuss R2/14 vorhandenen Koksbett nimmt das der oberen Zone entstammende Gas an der Konvertierungsreaktion teil. Der gesamte Gasstrom geht dann ebenfalls über den Austragsstut zen in den Nachreaktor R3 über.

Der Druck im Reaktor wird durch eine Regelung im Bereich des Prozesses der Gasreinigung im Gaswäscher G3 in einem Druckbereich konstant gehalten.

Das Cracken von Kohlenwasserstoffen im Crackreaktor C findet folgendermaßen statt.

Der Crackreaktor C ist ein röhrenförmiger ummantelter beheizter Apparat, in dem sich eine

Katalysatorschüttung befindet. Diese besteht aus Zeoliten. Dem Crackreaktor C wird ein ölhaltiger Dampf 1 leichtsiedender Kohlenwasserstoffe insbesondere in Mischung mit aromatischen Molekülen aus dem Umlaufverdampfer V zugeführt, die in der Anlage hergestellt wurden. Die Kohlenwasserstoffe, insbesondere Leichtsieder, werden temperiert und teilweise im Crackreaktor C zur Spaltung der aromatischen Moleküle chemisch umgesetzt, um als Vergasungsmittel die organische Dampfkomponente k) nach Zuführung in die obere Ringzone E der Reaktormischkammer 9 des Hauptreaktors Rl eine Gasdampfreaktion zu bewirken. Die Kohlenwasserstoffe werden im Gas-Dampf-Gemisch d in der

FestStoffschüttung der Reaktormischkammer 9 an KohlenstoffPartikeln, die hier mitgefördert werden, reduziert. Die geregelte Zuführung des organischen Dampfkomponente k als Vergasungsmittel bewirkt damit die Regelung der Reaktion und damit der hergestellten Gasmenge .

Nachfolgend werden die Nachreaktoren beschrieben.

In den Nachreaktoren R3 findet durch Rückvermischung des Reaktorinhaltes und Zuführung weiterer Komponenten die chemische Umsetzung von den sich dabei verringernden Kohlenwasserstoffen statt, die aus den vorgeschalteten Apparaten zugeführt werden. Durch die Verweildauer wird auch bewirkt, dass eine vollständige Umsetzung von massiven Partikeln des Materials erfolgt. Dabei durchströmt auch das komplette aus dem Hauptreaktor Rl eingetragene Rohgas den Reaktorinhalt bzw. das Koksbett der Hochtemperaturzone der vertikalen Nachreaktoren R3. Damit wird die Reaktionszeit für die Konvertierungsreaktion vergrößert und durch den Aufbau der Reaktoren eine Kurzschlussströmung des Rohgases unterbunden. Der Nachreaktor R3 besteht aus den Apparateteilen:

• Gasraum 20 mit Dom 21

• Hochtemperaturkammer 22 mit vertikaler Fördereinrichtung 23

• Register innen 25 und Register außen 24

• Konvertierungsschuss 26 mit Fördereinrichtung 27

• Heizmantelraum und Brennkammer 28. Gasraum 20 und Hochtemperaturkammer 22 sind im vertikalen Teil des Nachreaktors R3 angeordnet. Der Konvertierungsschuss 26 liegt im geneigten horizontalen Teil unterhalb der Hochtemperaturkammer 22. Der Heizmantel 5 umgibt die Reaktionskammern. Die Hochtemperaturkammer 22 ist als konischer Schuss ausgeführt. Die Schnecke 7 des Konvertierungsschusses R2/14 reicht durch den Gasraum 20 des Nachreaktors R3 hindurch.

Die Apparateteile des Nachreaktors R3 sind von einem Heizmantelraum mit Brennkammer 28 umschlossen, der mit Brennern 13 ausgestattet ist. Er besitzt ein Innenregister 15, das mit dem Heizmantelraum und Brennkammer 28 verbunden ist. Durch dieses wird heißes Abgas geleitet. Das Register dient der Reaktionsführung und der Vergrößerung der Fläche für die Wärmeübertragung.

Die Hochtemperaturkammer 22 ist unterhalb des Gasraumes 20 angeordnet und als zylindrischer Schuss ausgeführt. Hochtemperaturkammer 22 und Register außen 24 münden in den horizontal geneigten Konvert ierungsschuss 26. Die eingebaute

Fördereinrichtung 27 ist mit der Welle des Antriebs verbunden und gelagert. Der Nachreaktor R3 besitzt einen Eingang für die Zuführung von Komponenten aus der Prozessfolge „B" - Gasreinigung.

Die Gasführung der Nachreaktoren R3 gestaltet sich wie folgt. Das Rohgas gelangt zum einen aus dem Konvert ierungsschuss R2/14 des Hauptreaktors Rl in die Hochtemperaturkammer 22 des Nachreaktors R3. Die zweite Teilmenge Rohgas wird durch chemische Umsetzung Nachreaktor R3 unter Zuführung von Wasserdampf yl und öllöslichen Stoffen r, s, t hergestellt. Die gesamte Gasmenge strömt über den Gasraum 20 und den Dom 21 des Nachreaktors R3 in den ersten Gaswäscher Gl der Prozessfolge „B" .

Die Prozessfolge „B" besteht aus den Gaswäschern Gl, G2, G3, der Abscheidung Öl AI und der Abscheidung A2, dem Abscheider Z, dem Umlaufverdampfer V und dem Koks-Öl-Abscheider F.

Der Koks-Öl-Abscheider F ist ein

Schwerkraftabscheider, in dem flüssige Komponenten auf verschiedenen Niveaus abgezogen werden. Der Koks- Öl-Abscheider F ist mehrteilig gekammert und mit Einbauten versehen. Auf dem Boden des Koks-Öl- Abscheiders F trägt eine Schnecke kontinuierlich die absinkende feste Phase aus.

Die Führung der Medien wird nachfolgend beschrieben. Aus dem Gaswäscher Gl werden zwei Teilströme ausgeschleust und dem Koks-Öl-Abscheider F zugeführt. In diesem werden zuerst Öle x und Leichtsieder abgetrennt .

Nach der Abtrennung der leichtsiedenden Komponenten m und der Mischung aus Wasser mit Schadstoffen und Kohlenstoff j2 besteht das in der mittleren Kammer des Koks-Öl-Abscheiders F verbleibende Medium im Wesentlichen aus Wasser. Dieses wird als Wasser mit Schadstoffen j4 abgeleitet. Das Wasser mit Schadstoffen und Kohlenstoff j2 wird über einen Abscheider Z dem Gaswäscher Gl zugeführt. Die leichtsiedende Komponente m geht in den Umlaufverdampfer V. Aus dem Umlaufverdampfer V werden unterschiedliche Teilströme abgezogen. Die leichteren Komponenten gehen in den Crackreaktor C über. Die schwereren Komponenten werden dem

Konvertierungsschuss R2/14 des Hauptreaktors Rl und des Nachreaktors R3 als Permanentgase zl, öllöslicher Stoffe r zugeführt und dort im Koksbett weiter umgesetzt .

Das Rohgas wird als Gasstrom e in den Gaswäscher Gl und weiter folgend in die Gaswäscher G2 und G3 eingeleitet und gereinigt. Diese dienen der Abscheidung von Teeren, Ölen und Koks aus dem Produktgasstrom sowie der Abkühlung des

Produktgasstromes unter 150 °C. Sie dienen ferner der Abscheidung der verbleibenden Aliphate sowie von Schadstoffen aus dem Produktgasstrom. Jeder Wäscher wird von den hergestellten flüssigen Medien durchströmt. Durch den Zweiphasenstrom findet der Stoffaustausch statt.

In die Gasreinigung integriert ist eine Abscheidung Öl AI und eine Abscheidung A2, die organische Bestandteile aus dem Wäschermedium abtrennen.

Des Weiteren werden zwei Anwendungsbeispiele der Anlage beschrieben.

Beispiel 1

Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einer Prozessfolge „A", unter Zuführung einer anisotropen Mischung aus 30 % Kunststoffabfällen, 30 % Gummiabfällen, 10 % Baumischabfällen 10 % mineralischen Stoffen und 20 % Wasser, Durchführung einer Depolymerisations- und Crackreaktion und einer darauffolgenden Gleichgewichtsreaktion, wobei ein Umsatz der reaktionsfähigen Stoffanteile von 55 % erreicht wird, so dass der nachgeschaltete Gleichgewichtsprozess und der Gas-Dampf-

Reaktionsprozess auf einen Umsatz von < 30 % der dampfförmigen Anteile gebracht wird. Dazu werden in die Kohlenstoffe v Wasserstoffhaltige Gasgemische, zum Beispiel Wasserdampf yl, und organische Dampfkomponenten k, als Stoffström eingeleitet. Die Prozesse werden unter der Einwirkung von indirekt zugeführter Wärme wl in den Bausteinen Wärme Wl, W2 , W3 durchgeführt. Ferner werden die anfallenden Komponenten in Form öllöslicher Stoffe r, s, t aus der Prozessfolge „B" zugeführt. Mit dem Verfahren werden bei einer Temperaturfahrweise zwischen 500 bis 650 °C ein Produktgasgemisch u zu 48 %, aromatenhalt ige organische Flüssigkeiten Öl x zu 12 % und Kohlenstoff v zu 25 % hergestellt. Der Rest ist anfallendes Abwasser p.

Beispiel 2

Durchführung des Verfahrens, in dem die hergestellte anisotrope Mischung aus Partikeln derart mechanisch aufgetrennt wird, dass in der indirekt beheizten Ringzone E in der unter der Wirkung der vorwiegend an der Partikeloberfläche der anisotropen Mischung stattfindenden Crackreakt ion in dem abwärts gerichteten Stoffstrom bl die Verdampfung von 40 % der Mischung unter Erzeugung eines konzentrisch gerichteten Stoffstromes b2 stattfindet und unter der Wirkung dieses konzentrisch gerichteten Stoffstromes b2 bei einer berechneten übergehenden flächenbezogenen Energiemenge von 45 kWh/m² durch die Manteloberfläche die Reaktion in der auf 620 °C temperierten Schüttung bei gleichzeitiger Pulsation der verdichteten und entspannten Kernzone bei einer Pulsation durch den Schneckenrührer 3 von 60 Pulsen/h ein Produktgas erzeugt wird, das nach dem Gasreinigungsprozess in der Prozessfolge „B" einen hohen Methananteil von 30 bis 32 % und gleichzeitig einen Wasserstoffanteil von ca. 25 % aufweist. Dabei weist der überbrückende Stoffstrom c2 durch indirekte Beheizung W3 w3 eine Temperatur von 850 °C auf. Die Analysen der Gaszusammensetzung

beispielhaft wie folgt angegeben:

Beispielanalysen Gas [% Vol]

Bestandteil Analyse 1 Analyse 2 Analyse 3

CH4 30,400 Vol-% 32,547 Vol-% 30,199 Vol-%

C2H6 7,500 Vol-% 7,758 Vol-% 7,087 Vol-%

C2H4 6,400 Vol-% 6,620 Vol-% 5,996 Vol-%

C3H8 1,200 Vol-% 1,241 Vol-% 1,199 Vol-%

C4Hlo (i-But) 0,100 Vol-% 0,103 Vol-% 0,164 Vol-%

C4Hlo (n-But) 0,060 Vol-% 0,062 Vol-% 0,076 Vol-%

CO 13,200 Vol-% 12,550 Vol-% 13,192 Vol-%

C02 12, 100 Vol-% 12,928 Vol-% 12,000 Vol-%

H2 24, 600 Vol-% 25,033 Vol-% 27,902 Vol-%

02 0,200 Vol-% 0,210 Vol-% 0,270 Vol-%

N2 1,100 Vol-% 1,138 Vol-% 1,477 Vol-%

Bezugszeichen

Zarge

Heizmantel

Schneckenrührer

Antriebslaterne

Heizmantel

Zarge

Schnecke

Eintragsbereich

Reaktormischkammer

Hochtemperaturbereich

Hochtemperaturkämmer

Heizmantelraum

Brenner

Innenregister

Wärmeübertragungsregister

Verteiler

Isoliermantel

Gasraum

Dom

Hochtemperaturkämmer

Fördereinrichtung

Register außen

Register innen

Konvertierungsschuss

Fördereinrichtung

Heizmantelraum und Brennkammer

Antriebslaterne A Prozessfolge

AI Abscheidung Öl

A2 Abscheidung

B Prozessfolge

C Crackreaktor

D Depolymerisation

E Ringzone

F Koks-Öl-Abscheider

Gl Gaswäscher

G2 Gaswäscher

G3 Gaswäscher

Rl Hauptreaktor

R2/14 Konvertierungsschuss

R3 Nachreaktor

V Umlaufverdampfer

Wl Wärme

W2 Wärme

W3 Wärme

W5 Wärme

Z Abscheider

al anisotrope Materialmischung

a2 ölhaltiges Material

bl abwärts gerichteter Stoffstrom

b2 konzentrisch gerichteter Stoffstrom b3 aufwärts geförderter Mengenstrom cl geförderter Stoffstrom mit Kohlenstoff c2 Stoffstrom

d Gas-Dampf-Gemisch

e Gasstrom

fl Gasstrom f2 Gasstrom

g kondensierte Komponenten

h kondensierte Komponenten

i kondensierte Komponenten

jl kohlenstoffhaltiges Gemisch

j2 Wasser mit Schadstoffen und Kohlenstoff j3 Schadstoffhaltiger Dampf

j4 Wasser mit Schadstoffen

k organische Dampfkomponente

1 ölhaltige Dämpfe

m leichtsiedende Komponente

n Stoffstrom mit wasserlöslichen Schadstoffen o Stoffstrom mit wasserlöslichen Schadstoffen

P Abwasser

q Stoffstrom-Überlauf

r öllösliche Stoffe

s öllösliche Stoffe

t öllösliche Stoffe

u Produktgasgemisch

V Kohlenstoff

wl indirekt zugeführte Wärme

w2 indirekt zugeführte Wärme

w3 indirekte Beheizung W3

X Öl

yi Wasserdampf

y2 Stoffström

zl Permanentgas

z2 kohlenoxidhaltiges Dampf-Gemisch

Claims

Patentansprüche

Modulierbares Universalverfahren zur Herstellung von Syntheseprodukten, die aus festen und flüssigen Kohlenwasserstoffen hergestellt werden, zu Gas-Dampf-Gemischen und kohlenstoffhaltigen Stoffen durch thermische Einwirkungen, Katalyse und verfahrenstechnische Prozesse dadurch gekennzeichnet, dass in der Prozessfolge „A", bestehend aus den Prozessen im Hauptreaktor, im

Konvert ierungsschuss , im Nachreaktor und im Crackreaktor , die chemische Umsetzung von Stoffen und in der Prozessfolge „B", bestehend aus den Prozessen Abscheidung und

Konditionierung Öl, Abscheidung von

Schadstoffkomponenten, Koks-Öl-Abscheidung und Trennung, Gaswäsche, Umlaufverdampfung, die Abmischung und Abscheidung von Stoffen durchgeführt werden, in dem in der Prozessfolge „A"

Kohlenwasserstoffe in einer mehrstufigen Depolymerisations- und Crackreaktion im Hauptreaktor sowie den darauffolgenden Gas- Dampf-Reaktionen im Konvertierungsschuss und im Nachreaktor unterworfen werden und in der Prozessfolge „B" die hergestellten Stoffe einer fraktionierten Kondensation, einer Reinigung, Trennung, Verdampfung, Abmischung und

Konditionierung unterzogen werden, und hergestellte Komponenten in Kreisläufen durch Prozesse einer oder beider Prozessfolgen geführt werden, wobei der Prozessfolge „A" zugeführte Kohlenwasserstoffe als anisotrope

Materialmischung einer Depolymerisations- und Crackreaktion und darauffolgend einer

Gleichgewichtsreaktion unterzogen werden, in die kohlenstoffhaltige Gemische, Permanentgase, Wasserdampf, kohlenoxidhaltige Dampf-Gemische und organische Dampfkomponenten eingeleitet werden, wodurch unter der Einwirkung von indirekt zugeführter Wärme in Verbindung mit der Zuführung von öllöslichen Stoffen und Öl aus der Prozessfolge „B", und ein Produktgas und Kohlenstoff hergestellt werden. Reaktor des Verfahrens dadurch gekennzeichnet, dass ein mantelbeheizter, vertikaler

Hauptreaktor (Rl) im Bereich der

Hochtemperaturzone (D) eine

Querschnittsverringerung (10) und eine anschließende Querschnittserweiterung (11) aufweist, so dass zwischen diesen ein den unteren und den oberen Reaktorteil des Hauptreaktors (Rl) verbindendes Rohrstück angeordnet ist, durch das ein in beiden Reaktorteilen befindlicher exzentrisch gelagerter vertikaler Schneckenrührer (3) hindurchtritt, der in beiden Reaktorteilen von jeweils einem Register aus Röhren umgeben ist, welches den Reaktionsraum in Zonen unterteilt und an den Mantelheizraum angeschlossen ist, ein weiteres Rohrregister des Hauptreaktors (Rl), welches an beide Reaktorteile angeschlossen ist und sich im Heizmantelraum befindet, beide Reaktorteile überbrückt, in dem oberen Reaktorteil des Hauptreaktors (Rl) ein Dechlorierungsraum angeordnet ist und dem unteren Reaktorteil des Hauptreaktors (Rl) ein horizontaler Konvert ierungsschuss (R2/14) mit integrierter Schnecke (7) und ein oder mehrere Nachreaktoren (R3) nachgeschaltet sind.