EP3247775B1 - Verfahren und anlage zum überführen von kunststoffabfällen in einen brennstoff mit eigenschaften von diesel/heizöl - Google Patents

Verfahren und anlage zum überführen von kunststoffabfällen in einen brennstoff mit eigenschaften von diesel/heizöl Download PDF

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EP3247775B1
EP3247775B1 EP15707270.3A EP15707270A EP3247775B1 EP 3247775 B1 EP3247775 B1 EP 3247775B1 EP 15707270 A EP15707270 A EP 15707270A EP 3247775 B1 EP3247775 B1 EP 3247775B1
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EP
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heating device
cracking reactor
temperature
plastic materials
distillation column
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Gerold Weser
Teunis Christiaan VAN DER REE
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Bluealp Innovations BV
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    • C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/04—Diesel oil

Definitions

  • the invention relates to a method and a plant for processing plastic waste, in particular plastic waste based on (i) polyolefins and / or (ii) organic liquids based on petroleum, converting such plastic waste into hydrocarbons with 1 carbon atom (methane). up to hydrocarbons with more than 22 carbon atoms.
  • Fractionated hydrocarbons are obtained from plastic waste and / or from oil-containing residues, the plastic waste and / or residues being sorted first and compressed using an entry system to exclude air.
  • the compacted mass is fed to a melting tank and heated therein, so that a separation into a first liquid phase, a first gas phase and a residue takes place, after which the first liquid phase and the first gas phase are transported into an evaporation tank, in which a second liquid phase with further heat input and a second gas phase arise, the second liquid phase being transferred to a post-heater 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 container and the third gas phase from the post-heater are fed to a cracking reactor, 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, the oil being the target product.
  • the gas phase present after the cracking zone of the reactor is, for example, fed to a distillation device which is operated in such a way that long-chain polymers condense and are fed back to the cracking zone of the reactor.
  • Relatively short-chain hydrocarbons (C1-C4) present in gaseous form after the distillation device and a cooler connected to it can be used as fuel for energy.
  • WO 2012/149590 A1 describes a process for the depolymerization of plastic material, in particular old or waste plastics, by means of heat input, the plastic material being melted and degassed into a plastic melt before it is fed to a depolymerization reactor, the plastic melt being added as a solvent from crude oil, so that the viscosity of the plastic melt solution supplied to the depolymerization reactor (3) is reduced compared to the viscosity of the plastic melt.
  • the withdrawn liquids can be cleaned in special adsorption and / or filter systems before being transferred to storage tanks and any interfering components (e.g. organic acids) that may have been removed can be removed.
  • interfering components e.g. organic acids
  • These acidic exhaust gases are preferably subjected to gas scrubbing with an alkali, such as sodium hydroxide solution, whereupon the scrubbing liquor, which contains practically no hydrocarbons, can be disposed of uncritically.
  • an alkali such as sodium hydroxide solution
  • the compression in the first stage (a2) is suitably carried out by means of a screw compressor and the second stage (a3) by means of an extruder, the compressor as well as the extruder should be heatable.
  • a preferred heating medium is thermal oil.
  • the supply of the plastic materials in a stage (a1) upstream of stage (a2) is suitably carried out via a system of at least two and preferably two buffer containers, which are preferably pressurized and / or flushed with nitrogen, and one of which is filled while the another is emptied, and both are connected to a weighing system, which allows a metered filling of the feeding system with plastic waste.
  • the recycle stream mentioned in (b5) above is obtained by pumping down plastic recyclables melted from the cracking reactor by means of a high-temperature pump, high-energy pitch and tar-like substances that do not convert into the gaseous state, and pumping excess carbon from the cracking of polymers and feeding them to a separator system .
  • This separator system is preferably a cyclone separator, optionally and preferably connected to a sedimentation tank (settling tank).
  • the gaseous hydrocarbons from the cracking reactor are preferably fed to the partial condenser via a packed column, so that the path for the separation of the hydrocarbons which have not yet been sufficiently cracked (usually more than 22 carbon atoms) becomes longer.
  • This has the positive effect that the partial condenser can be operated at a higher temperature without a substantial proportion of excessively long hydrocarbons being able to leave the cracking reactor, or that the temperature in the partial condenser does not have to be set so low that a substantial proportion of hydrocarbons also have 22 or fewer carbon atoms are returned to the cracking reactor and further cracked there, which would reduce the proportion of longer-chain hydrocarbons in the product diesel.
  • the gases / vapors emerging from the cracking reactor after the packed column and the condenser are fed to a distillation device with a reboiler and distillation column, which is at least partially designed as a packed column and with an intermediate plate.
  • the gases / vapors are broken down into a gaseous and a liquid fraction.
  • the liquid fraction is drawn off at the intermediate plate as product diesel and the gaseous fraction at the top of the distillation column.
  • the gaseous fraction is cooled so that low boilers (C5-C7 / C8) condense and can be drawn off as a liquid fraction.
  • the Uncondensed gases (C1-C4) are preferably used as fuel for heating the thermal oil.
  • the lengths of the hydrocarbons in the individual fractions can be controlled well, on the one hand by the temperature of the partial condenser, then by the length of the distillation column and the temperature in this and in the cooler.
  • the system can be operated continuously thanks to the entry of the recyclable plastics via two buffer systems.
  • Preferred first and second heating devices in the context of this invention are tubular heat exchangers which are flushed with thermal oil.
  • the temperature of the partial capacitor is adjustable, for example in a range from 150 ° C. to 350 ° C., for chain lengths of a maximum of 22 carbon atoms, preferably to 300 ° C.
  • the thermal fine separation of the gas emerging from the cracking reactor is preferably carried out by countercurrent distillation, in which part of the product diesel is returned to the distillation column above the removal point, in particular sprayed.
  • the temperature in this column can be varied or adjusted, e.g. in such a way that - depending on the setting - hydrocarbons with 8-9 to 20-22 carbon atoms are removed from the intermediate floor as product diesel.
  • the type of hydrocarbon mixture of the low boilers or the uncondensed gases can also be varied or determined via the temperature setting during cooling.
  • the product diesel and / or the low boilers are usually drawn off and stored for later use, while the uncondensed gases (C1-C4) are used directly as fuel for heating the thermal oil.
  • Any impurities present in the product diesel and / or the low boilers, in particular sulfur-containing compounds, halogen acids and organic acids can be removed by absorption and / or filtration.
  • a device for processing plastic-containing waste and organic liquids based on petroleum which is particularly suitable for carrying out the method described above, comprises a first heating device, a second heating device, a cracking reactor, and a return flow line leading from a lower region of the cracking reactor via a separator system into the feed of the molten plastic waste from the first heating device into the second heating device.
  • the first and the second heating device are each a tube heat exchanger which is flushed with thermal oil.
  • the first and / or the second heating device can also consist of a plurality of heating devices connected in series or in parallel, but as a whole they have the properties of the first and second heating devices.
  • the first and second heating devices and the cracking reactor have independently controllable heaters.
  • Preferred heating devices are heat exchangers which are designed as tubular heat exchangers, the tubes being filled with the melt and being washed around by thermal oil. This ensures the largest possible heat transfer area, which has the advantage that it is possible to work with a small temperature difference (usually max. 20 ° C) between the desired temperature in the melt and the temperature of the heat transfer medium, the thermal oil.
  • This cycle in particular the continuous pumping-out, brings about continuous mixing in the cracking reactor, which in many cases makes additional stirring unnecessary.
  • the separator system in addition to the cyclone separator, has a sedimentation tank which is arranged outside the recycle stream line but is connected to the cyclone separator, but can optionally be connected to the recycle stream line via the heater device bypass and is preferably connected .
  • the cracking reactor is equipped with a partial condenser which has a cooling / heating device which is designed such that a defined temperature can be set in the partial condenser.
  • a preferred cooling / heating device contains as a heat transfer medium a heat carrier which can be brought to a temperature by means of a temperature control unit which is required to set the temperature required within the partial condenser.
  • a preferred heat transfer medium is a thermal oil.
  • the partial capacitor in particular in combination with a packed column, has the effect that only - or at least predominantly - molecules of a defined chain length emerge from the cracking reactor.
  • a distillation device Downstream of the cracking reactor or the partial condenser is a distillation device which can be operated in such a way that long-chain molecules condense (product diesel) and from which short-chain molecules emerge as a gas phase.
  • This gas phase can be partially condensed in a cooler downstream of the distillation column (low boilers and uncondensed gases).
  • the distillation device comprises a reboiler and a distillation column, which preferably has an area designed as a packed column and also preferably an intermediate plate at which the liquid fraction, e.g. condensed product diesel, is withdrawn. Part of this liquid fraction, this product diesel, can be returned to the distillation column to optimize the temperature above the removal point, which serves for better separation of the hydrocarbon fractions.
  • a reboiler and a distillation column, which preferably has an area designed as a packed column and also preferably an intermediate plate at which the liquid fraction, e.g. condensed product diesel, is withdrawn.
  • the liquid fraction e.g. condensed product diesel
  • the cooler intended for further separation of the gas phase into low boilers and non-condensed gases has a heating / cooling device with which a defined temperature - and thus the composition of the hydrocarbon fractions - can be set in the cooler.
  • adsorption and / or filter units Downstream of the distillation column or the cooler, adsorption and / or filter units can be provided for adsorbing impurities from the light liquid and / or the product diesel.
  • These adsorption or filter units can comprise several adsorbers or filters, which alternate can be switched on or off for adsorbing or regenerating.
  • plastic waste Cleaned and pre-sorted polyolefin-rich waste, hereinafter also referred to as plastic waste, is stored in a bunker.
  • the pre-sorting can be carried out using standard methods.
  • the plastics e.g. PVC, PET recognized on the basis of their IR spectra or other characteristics and foreign substances e.g. removed by means of a selectively placeable air flow.
  • the plastic materials may still contain small amounts of contaminants, e.g. chlorine and / or sulfur containing compounds, rubber, metals, sand etc. which will be removed later in the process.
  • the plastics materials are preferably fed to the plant with the aid of the introduction system described below.
  • This system has the advantage that a permanent purging with inert gas (nitrogen) can be dispensed with when filling the melting zones and the cracking reactor, since the introduction system filled with at least partially melted plastic materials represents an airtight seal.
  • the system can also be filled with another delivery system.
  • This delivery system itself is divided into at least two zones that perform different tasks.
  • the plastic mixture to be processed is continuously fed to the introduction system from the buffer containers, which are alternately filled or emptied, first in a compressor, in which it is homogenized and essentially heated by friction. If necessary, the heating can be supported by additional heating, in particular via the outer wall of the compressor, which, e.g. with thermal oil, can be heated.
  • the material should be heated to a temperature of 120 to 150 ° C so that water vapor can be evaporated and extracted in this stage, especially by applying a slight vacuum.
  • the material is then conveyed into an extruder, preferably heated with thermal oil, and heated there to about 250-300 ° C. At these temperatures, sulfur-containing and chlorine-containing plastic parts are destroyed. HCl and H 2 S are drawn off from the extruder with a vacuum pump.
  • the acidic pollutants are preferably neutralized with sodium hydroxide solution as part of a gas wash and disposed of. At max.
  • the exhaust gas contains only small amounts of hydrocarbons at 300 ° C.
  • this technology also has the advantage that the heating devices (melting zones) and the cracking reactor are permanently flushed with inert gas (nitrogen) can be dispensed with, since the feed system or the extruder, which is already filled with partially melted plastic, is an airtight seal.
  • inert gas nitrogen
  • the extruder compresses and transports the plastic materials into a first heating device, a first tubular heat exchanger, in which the plastic materials flow through the tubes, which are washed with thermal oil as the heating medium.
  • the entire heating surface of the Tubes are chosen so large that the smallest possible temperature difference between the heating medium and plastic materials can be used. This minimizes the deposition of coke by cracking processes on the tube walls.
  • An additional advantage of tubular heat exchangers is that they are easy to clean. In order to melt the plastic materials completely, they are heated to approx. 380 ° C.
  • the output of the first heating device, the first heat exchanger is connected to a return flow line.
  • recycle stream which was passed out of the cracking reactor via a cyclone separator functioning as a slag discharge system, is mixed into the plastic melt from the first heating device.
  • the mixed stream flows into a second heating device, a second tubular heat exchanger, in which the plastic melt is heated to 400 ° C.
  • the molten plastic materials, together with the cracking gases already generated at this temperature enter the cracking reactor.
  • the plastic molecules become purely thermolytic at approx. 400 ° C, i.e. without the use of catalysts, broken down into an essentially gaseous hydrocarbon mixture (cracked).
  • the heat transfer in the cracking reactor is preferably not carried out or not only through the reactor wall (boiler principle).
  • the heat input preferably takes place over a large area with the smallest possible temperature difference, as a result of which baking and coke formation can be avoided or at least greatly reduced.
  • a suitable heating medium is a plurality of tubular heat exchangers or bundles of heating tubes which are arranged within the cracking reactor and which are filled with heat transfer medium, in particular heat transfer oil, or through which heat transfer medium flows.
  • the tube heat exchangers or heating pipes can easily be arranged within the cracking reactor in such a way that, even when they are present, a conventional, centrally located agitator can be dispensed with, i.e. that sufficient mixing of the melt is achieved solely due to the continuously pumped and recirculated recycle stream.
  • the heat transfer medium that is used to heat the plastic melt in the cracking reactor can be kept at a comparatively low temperature of preferably 405 ° C. to a maximum of 420 ° C.
  • a high temperature liquid pump At the bottom of the cracking reactor there is an outlet leading to a high temperature liquid pump.
  • This pump is able to pump fluids with a temperature of 400 ° C and is not affected by possible abrasive components in the plastic melt.
  • High-energy pitch-like and tar-like substances that do not change into the gaseous state, as well as the excess carbon that results from the cracking of polymers, are pumped through a separator system, in particular a cylindrical cyclone separator with a sedimentation container connected to it.
  • a separator system in particular a cylindrical cyclone separator with a sedimentation container connected to it.
  • the heavier parts flow downwards in the cyclone separator, preferably into a settling basin, since these still contain large amounts of molten plastic.
  • the flow rate in the settling tank is very low, so that an additional separation between high and low density parts, or solid particles and molten plastic can be achieved.
  • a phase obtained in the settling tank, which is rich in molten plastic, can be bypassed back into the recycle stream line, the separated phase of higher density, which comprises the solids, is removed and can be used as a high-energy fuel.
  • the gaseous hydrocarbon mixture formed in the cracking reactor flows from the cracking reactor into a partial condenser, and preferably first through a packed column and only then into a partial condenser.
  • This partial condenser is preferably actively heatable and / or coolable, in particular coolable and also preferably set such that hydrocarbons which do not correspond to the desired product character, e.g. diesel / heating oil character, condense and flow back into the cracking reactor, where they are cracked further until they are cracked are shorter than hydrocarbons with a maximum of 22 carbon atoms and can pass through the condenser.
  • the part boiling at lower temperatures (for example less than C20 or C22) is not retained by the condenser and is sent from it to a quench / distillation unit in which the low boilers and gases (C1-C7 / C8) are separated from the middle distillate (C8 / C9 - C20 / C22) is carried out.
  • This quench / distillation device comprises a reboiler (evaporator) and a distillation column.
  • the bottom temperature in this quench / distillation device is preferably controlled by an evaporator, a so-called reboiler, which can be heated up to 400 ° C. Hydrocarbons with more than 22 carbon atoms are accumulated in the reboiler and pumped back out of the reboiler into the cracking reactor.
  • the distillation column is at least partially designed as a packed column.
  • a tray is preferably also provided, in which at least a portion of the liquid hydrocarbons is collected.
  • These liquid hydrocarbons are drawn off and - preferably in a heat exchanger - cooled.
  • Part of the cooled liquid is returned as a recycling stream (reflux) for temperature control at the top of the distillation column, preferably after adding a radical inhibitor which acts as a stabilizer and prevents the formation of new paraffins in the product diesel.
  • the product diesel which is removed from the distillation step and preferably contains a radical inhibitor (as a result of the reflux mixed with such an inhibitor), is - as already mentioned above - preferably finally cooled in a further heat exchanger and, if appropriate, filtered and processed by means of an adsorption and / or filtering device.
  • an antioxidant is preferably added to prevent the degradation of the product diesel.
  • the steam that emerges from the top of the still includes the lower boiling components (gasoline hydrocarbons, e.g. C1 to C8).
  • This steam is cooled in an actively coolable condenser.
  • the condensate a low boiler (e.g. C5-C8), is drained into a storage container.
  • the part that is not condensed at room temperature, C1 to C4 or methane to butane is - optionally after cleaning, e.g. by means of adsorption / desorption processes - either placed in a storage container by means of a compressor, from which it can later be used in a burner for heating the heat transfer medium, or it is fed directly to such a burner.
  • the compressor 1 is preferably filled via two buffer systems (not shown) which are pressurized or flushed with nitrogen and which can be weighed in order to be able to precisely determine and regulate the quantity of plastic materials introduced. Thanks to the two buffer systems, the system can be operated continuously, since one buffer system is filled while the other buffer system is being emptied.
  • the plastic materials are homogenized, compressed and essentially heated by friction, if necessary supported by a thermal oil heater, preferably in the outer wall of the compressor, in particular a screw compressor. Heating in this compressor to 120-150 ° C allows the removal of most of the water it contains.
  • the water removal can be supported by applying a vacuum and is preferably supported by applying a vacuum.
  • the dried, compressed plastic materials are conveyed from the compressor 1 into an extruder 2, preferably heated with thermal oil, and further heated to approximately 250-300 ° C., so that at least some of the plastic materials are melted.
  • a vacuum pump sucks off the harmful gases, in particular the acidic gases HCl and H 2 S.
  • This entry system 1, 2 formed from compressor 1 and extruder 2, or this entry technique also has the advantage that when filling the melting zones and the cracking reactor to one permanent purging with inert gas (nitrogen) can be dispensed with, since the system filled with molten plastic is an airtight seal.
  • the at least partially melted plastic reaches a first heating device, a first tubular heat exchanger, 3 in which the plastic materials are heated to a temperature of 300 ° C. to 380 ° C., so that all plastic is melted.
  • This recycle stream is withdrawn from the cracking reactor 5 by means of the high-temperature pump 7 and conducted in the recycle stream line 10 via the cyclone separator 8 into the stream of plastic materials emerging from the heat exchanger 3.
  • the liquid phase formed from the molten plastic materials originating from heat exchanger 3 and the recycle stream, is melted further in a second heating device, a second heat exchanger, 4 at a temperature of 380 ° C. to 400 ° C., if necessary, whereby already a thermal one Can use cracking.
  • the molten plastic materials, together with vapors already containing hydrocarbons, are then fed to the cracking reactor 5, which can optionally be heated by means of a heat exchanger 6 and in which the molten hydrocarbons are broken down (cracked) at approx. 400 ° C.
  • the entire plastic melt which is located in the cracking reactor 5 and in the second heat exchanger 4, is continuously circulated by means of the high-temperature pump 7.
  • the gaseous hydrocarbons leaving the cracking reactor are fed to a filler column with a subsequent partial condenser 10 in which long-chain hydrocarbons (longer than e.g. C22) condense, returned to the cracking reactor 5 and cracked until they have a chain length of - depending on the setting - a maximum of C20 to Have C22.
  • long-chain hydrocarbons longer than e.g. C22
  • the gases which do not condense in the usually unheated packed column 12 or in the partial condenser 11 are fed to a distillation device 13, 14, 15, 16, in which they are broken down into a gaseous and a liquid fraction and from which the liquid fraction as middle distillate, the gaseous fraction as low boilers and uncondensed gases are withdrawn from the distillation device 13, 14, 15, 16.
  • the distillation device 13, 14, 15, 16 comprises a reboiler 13 and a distillation column 14.
  • the distillation column 14 preferably has an area designed as a packed column 15 and, if appropriate within this area containing the packed body or preferably above this area, an intermediate plate 16 on the liquid fraction (Product diesel) is collected and can be derived.
  • the product diesel derived from the distillation device 13, 14, 15, 16 is preferably cooled by means of a heat exchanger and part of this cooled product diesel can be returned to the distillation device via recycle stream line 17 in order to set optimal temperature conditions.
  • the return, the reflux usually takes place at the top of the distillation apparatus, but in any case above the intermediate base 16, the removal point of the product diesel.
  • a radical inhibitor which prevents the formation of long-chain paraffins etc. is preferably added to the product diesel serving as reflux. This addition is suitably carried out after the heat exchanger and after the reflux stream has branched off.
  • the removed liquids can be cleaned in adsorption and / or filter systems and any interfering components (e.g. organic acids) can be removed before the hydrocarbons are transferred to a storage tank.
  • any interfering components e.g. organic acids
  • At least one stabilizer Before storing the product diesel, it is preferred to add at least one stabilizer to it.
  • Free radical inhibitors as well as stabilizers and antioxidants are known to the person skilled in the art.
  • a suitable radical inhibitor is e.g. BHT (Butylhydroxitoluol)
  • suitable stabilizers are e.g. strongly basic amines
  • a suitable antioxidant is e.g. Phenyldiamine.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Aufbereiten von Kunststoffabfällen, insbesondere Kunststoffabfällen auf (i) Basis von Polyolefinen und/oder (ii) organischen Flüssigkeiten auf der Basis von Erdöl, unter Überführung solcher Kunststoffabfälle in Kohlenwasserstoffe mit 1 C-Atom (Methan) bis zu Kohlenwasserstoffen mit mehr als 22 C-Atomen.
    • Hintergrund
  • In Anbetracht der endlichen Erdölreserven, des steigenden Verbrauchs an Kunststoffen und der immer restriktiveren Auflagen der Regierungen im Hinblick auf die Aufbereitung von Abfallstoffen und das Recyceln von Wertstoffen, gewinnt die Aufbereitung von Kunststoffabfällen, die beispielsweise aus dem Restmüll aussortiert werden, immer mehr an Bedeutung.
  • Es sind bereits einige Verfahren zur Kunststoffabfall-Aufbereitung bekannt doch haben diese noch diverse Nachteile.
  • Aus der WO 2005/071043 A1 ist ein Aufbereitungsverfahren bekannt, bei dem Kunststoffabfälle zu Öl verarbeitet werden.
  • Dabei werden aus Kunststoffabfälle und/oder aus ölhaltigen Reststoffen fraktionierte Kohlenwasserstoffe gewonnen, wobei die Kunststoffabfälle und/oder Reststoffe zuerst sortiert und unter Verwendung eines Eintrag-Systems unter Luftabschluss verdichtet werden. Die verdichtete Masse wird einem Aufschmelzbehälter zugeführt und darin aufgeheizt, so dass eine Auftrennung in eine erste Flüssigphase, eine erste Gasphase und einen Rückstandanteil stattfindet, wonach die erste Flüssigphase und die erste Gasphase in einen Verdampfungsbehälter transportiert werden, in welchem unter weiterem Wärmeeintrag eine zweite Flüssigphase und eine zweite Gasphase entstehen, 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 die dritte Gasphase aus dem Nacherhitzer einem Crackreaktor 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.
  • Dieses Verfahren wird den heutigen Umweltanforderungen in Bezug auf die Schwefel- und Chlorgehalte nicht gerecht, führt zu einem hohen Anteil an kohlenstoffreichen Rückständen und weist Mängel auf hinsichtlich Flexibilität und Qualität des Endproduktes.
  • WO 2008/022790 beschreibt ein Verfahren zum Aufbereiten von kunststoffhaltigen Abfällen und organischen Flüssigkeiten auf der Basis von Erdöl, Speiseöl, Fetten oder dergleichen, mit den Schritten:
    • Eintragen des Stoffgemischs in einen Reaktor, der in eine Schmelz- und eine Crackzone unterteilt ist, oder in zwei hintereinander geschaltete Reaktoren,
    • Aufschmelzen des Stoffgemischs in einer Schmelzzone des Reaktors bei 250°C bis 350°C,
    • Austragen von Störstoffen aus der Schmelze,
    • Cracken von in der Schmelze enthaltenen langkettigen Polymeren in einer Crackzone des Reaktors bei 420°C bis 450°C bis diese in den gasförmigen Zustand übergehen,
    • Austragen der Gasphase aus dem Reaktor,
    • Kondensieren der Gasphase in einem Kühler,
    • Entfernen von Verunreinigungen aus der nach dem Kühlen (Quenchen) vorliegenden Leichtflüssigkeit und
    • Speichern der Leichtflüssigkeit.
  • Die nach der Crackzone des Reaktors vorliegende Gasphase wird beispielsweise einer Destillationseinrichtung zugeführt, die derart betrieben wird, dass langkettige Polymere kondensieren und wieder der Crackzone des Reaktors zugeführt werden. Relativ kurzkettige, nach der Destillationseinrichtung und einem sich daran anschliessenden Kühler gasförmig vorliegende Kohlenwasserstoffe (C1-C4) können als Brennstoff energetisch genutzt werden.
  • Bei den Verfahren des Stands der Technik fallen relativ grosse Mengen Schlacke an und die Endprodukte sind nur mässig an die Bedürfnisse anpassbar und von massiger Reinheit.
  • WO 2012/149590 A1 beschreibt ein Verfahren zur Depolymerisation von Kunststoffmaterial, insbesondere Alt- bzw. Abfallkunststoffen, mittels Wärmeeintrag, wobei das Kunststoffmaterial zu einer Kunststoffschmelze geschmolzen und entgast wird, bevor es einem Depolymerisationsreaktor zugeführt wird, wobei der Kunststoffschmelze eine aus Rohöl gewonnene Fraktion als Lösungsmittel zugesetzt wird, so dass die Viskosität der dern Depolymerisationsreaktor (3) zugeführten Kunststoffschmelze-Lösung gegenüber der Viskosität der Kunststoffschmelze verringert wird.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Während die Erfindung in den unabhängigen Ansprüchen definiert ist, ergeben sich weitere Aspekte der Erfindung aus den abhängigen Ansprüchen, den Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung war es, ein verbessertes Verfahren zur Aufbereitung von Kunststoffabfällen (in der Folge auch als Kunststoffwertstoffe bezeichnet) und eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens bereitzustellen. Die Verbesserungen umfassen Reduktion der Schlackebildung und/oder flexiblere Produktsteuerung und/oder optimierte Reinheit der Produkte. In einem Ausführungsbeispiel betrifft die Erfindung das Bereitstellen eines Verfahrens zum Gewinnen von Kohlenwasserstoffen aus vorzugsweise Polyolefinabfällen mittels rein thermolytischen Crackens in einem Crackreaktor, dem eine erste Heizvorrichtung und eine zweite Heizvorrichtung vorgeschaltet sind, ohne Verwendung von Katalysatoren, wobei
    • (b1) die gegebenenfalls und vorzugsweise bereits teilweise geschmolzenen Kunststoffwertstoffe einer ersten Heizvorrichtung zugeführt werden, in der sie bei einer Temperatur von 300°C bis 380°C (weiter) aufgeschmolzen werden,
    • (b2) die geschmolzenen Kunststoffwertstoffe zusammen mit Rückführstrom, welcher aus dem Crackreaktor abgepumpt wurde, einer zweiten Heizvorrichtung zugeleitet werden, in der sie weiter erhitzt werden auf Temperaturen von 380°C bis 400°C,
    • (b3) die geschmolzenen Kunststoffwertstoffe zusammen mit bereits gebildeten kohlenwasserstoffhaltigen Dämpfen aus der zweiten Heizvorrichtung dem Crackreaktor zugeführt werden, in dem die geschmolzenen Kunststoffwertstoffe bei ca. 400°C weiter aufgespalten (gecrackt) werden, wobei die gasförmigen Kohlenwasserstoffe einem Partialkondensator zugeführt werden, in dem langkettige Kohlenwasserstoffe kondensieren und in den Crackreaktor zurückgeführt werden, vorzugsweise einem Kondensator, dem eine Füllkörperkolonne vorgeschaltet ist,
    • (b4) kurzkettige Kohlenwasserstoffe aus dem Crackreaktor austreten und einer Destillationseinrichtung zugeführt werden, in der sie in eine gasförmige und eine flüssige Fraktion zerlegt werden und aus der die flüssige Fraktion als Produkt-Diesel abgezogen wird, und die gasförmige Fraktion über einen Kühler geleitet wird, in dem sie aufgespalten wird in Leichtsieder (C5-C7), die gelagert werden, und in die nicht kondensierten Gase (C1-C4), die vorzugsweise als Brennstoff zum Heizen des Thermoöls verwendet werden,
    • (b5) hochenergetische aber nicht in den gasförmigen Zustand übergehende pech- und teerartige Substanzen, sowie beim thermolytischen Cracken von Polymeren entstehender Kohlenstoffüberschuss zusammen mit dem Rückführstrom aus dem Crackreaktor abgepumpt und mittels einer Separiervorrichtung in Rückführstrom und Rückstand aufgetrennt werden, wobei der Rückführstrom zwischen der ersten Heizvorrichtung und der zweiten Heizvorrichtung den geschmolzenen Kunststoffwertstoffen beigemischt und der Rückstand in einen Auffangbehälter geleitet wird.
  • Die abgezogenen Flüssigkeiten (Produkt-Diesel und Leichtsieder) können vor dem Überführen in Lagertanks in speziellen Adsorptions- und/oder Filtersystemen gereinigt und eventuell entstandene störende Bestandteile (z.B. organische Säuren) entfernt werden.
  • Ein für die erfindungsgemässe Anlage bevorzugtes Einbringsystem umfasst die Zuführung der Kunststoffabfälle zur ersten Heizvorrichtung via ein Einbringsystem, in dem
    • (a2) in einer ersten Stufe in einem mechanischen Verdichtersystem bei 120 bis 150°C Wasserdampf abgeführt wird und eine Verdichtung und Trocknung erfolgt,
    • (a3) in einer zweiten Stufe, in einem Extruder, bei 250 bis 300°C zumindest partielles Aufschmelzen und Entfernung saurer Gase, insbesondere von HCl und H2S, mittels Vakuum erfolgt.
  • Diese sauren Abgase werden vorzugsweise einer Gaswäsche mit Lauge, wie Natronlauge, unterzogen, worauf die Waschlauge, die praktisch keine Kohlenwasserstoffe enthält, unkritisch entsorgt werden kann.
  • Die Verdichtung in der ersten Stufe (a2) erfolgt geeigneterweise mittels eines Schneckenverdichters und die zweite Stufe (a3) mittels eines Extruder, wobei der Verdichter, wie auch der Extruder heizbar sein sollten. Ein bevorzugtes Heizmedium ist Thermoöl.
  • Die Zuführung der Kunststoffwertstoffe in einer der Stufe (a2) vorgeschalteten Stufe (a1) erfolgt geeigneterweise über ein System von mindestens zwei und bevorzugt zwei Pufferbehältern, die vorzugsweise mit Stickstoff beaufschlagt und/oder gespült werden, und von denen der eine gefüllt wird, währendem der andere entleert wird, und die beide mit einem Wägesystem verbunden sind, welches ein dosiertes Befüllen des Einbringsystems mit Kunststoffabfall gestattet.
  • Der oben in (b5) genannte Rückführstrom wird erhalten, indem unten aus dem Crackreaktor mittels Hochtemperaturpumpe geschmolzene Kunststoffwertstoffe, hochenergetische aber nicht in den gasförmigen Zustand übergehende pech- und teerartige Substanzen, sowie beim Cracken von Polymeren entstehender Kohlenstoffüberschuss abgepumpt und einem Separator-System zugeleitet wird. Bei diesem Separator-System handelt es sich vorzugsweise um einen Zyklon-Separator, gegebenenfalls und vorzugsweise verbunden mit einem Sedimentierbehälter (Absetzbehälter).
  • Die gasförmigen Kohlenwasserstoffe aus dem Crackreaktor werden dem Partialkondensator vorzugsweise über eine Füllkörperkolonne zugeführt, damit der Weg für die Trennung der noch nicht ausreichend gecrackten Kohlenwasserstoffe (üblicherweise mehr als 22 C-Atome) länger wird. Dies hat die positive Wirkung, dass der Partialkondensator bei höherer Temperatur betrieben werden kann, ohne dass ein wesentlicher Anteil an überlangen Kohlenwasserstoffe den Crackreaktor verlassen kann, oder aber dass die Temperatur im Partialkondensator nicht so tief eingestellt werden muss, dass ein wesentlicher Anteil an Kohlenwasserstoffen mit 22 oder weniger C-Atomen in den Crackreaktor zurückgeführt und dort weiter gecrackt wird, was den Anteil an längerkettigen Kohlenwasserstoffen im Produkt-Diesel vermindern würde.
  • Die aus dem Crackreaktor nach der Füllkörperkolonne und dem Kondensator austretenden Gase/Dämpfe werden einer Destillationseinrichtung mit Reboiler und Destillationskolonne, die zumindest partiell als Füllkörperkolonne und mit einem Zwischenboden gestaltet ist, zugeführt. In dieser Deatillationseinrichtung werden die Gase/Dämpfe in eine gasförmige und eine flüssige Fraktion zerlegt. Die flüssige Fraktion wird am Zwischenboden als Produkt-Diesel und die gasförmige Fraktion oben an der Destillationskolonne abgezogen. Die gasförmige Fraktion wird gekühlt, so dass Leichtsieder (C5-C7/C8) kondensieren und als flüssige Fraktion abgezogen werden können. Die nicht kondensierten Gase (C1-C4) werden vorzugsweise als Brennstoff zum Heizen des Thermoöls verwendet.
  • Die Längen der Kohlenwasserstoffe in den einzelnen Fraktionen können gut gesteuert werden, einerseits durch die Temperatur des Partialkondensators, dann durch die Länge der Destillationskolonne und die Temperatur in dieser und im Kühler.
  • Dank der Eintragung der Kunsstoffwertstoffe via zwei Puffersysteme lässt sich die Anlage kontinuierlich betreiben.
  • Im Rahmen dieser Erfindung bevorzugte erste und zweite Heizvorrichtungen sind mit Thermoöl umspülte Röhrenwärmetauscher.
  • Damit die Kettenlänge den jeweiligen Wünschen angepasst werden kann, ist es bevorzugt, wenn die Temperatur des Partialkondensators einstellbar ist, beispielsweise in einem Bereich von 150°C bis 350°C, für Kettenlängen von maximal 22 C-Atomen vorzugsweise auf 300°C.
  • Die thermische Feintrennung des aus dem Crackreaktor austretenden Gases erfolgt vorzugsweise mittels Gegenstromdestillation, bei der ein Teil des Produkt-Diesels oberhalb der Entnahmestelle in die Destillationskolonne zurückgeführt, insbesondere eingesprüht wird. Durch dieses Zurückführen von Produkt-Diesel in die Destillationskolonne kann die Temperatur in dieser Kolonne variiert bzw. eingestellt werden, z.B. derart, dass - je nach Einstellung - Kohlenwasserstoffe mit 8-9 bis 20-22 C-Atomen am Zwischenboden als Produkt-Diesel abgezogen werden. Auch die Art des Kohlenwasserstoffgemisches der Leichtsieder bzw. der nichtkondensierten Gase kann über die Temperatureinstellung beim Kühlen variiert bzw. bestimmt werden.
  • Üblicherweise werden der Produkt-Diesel und/oder die Leichtsieder abgezogen und für spätere Verwendungen gelagert, währenddem die nicht kondensierten Gase (C1-C4) direkt als Brennstoff zum Heizen des Thermoöls energetisch genutzt werden.
  • Im Produkt-Diesel und/oder den Leichtsiedern allenfalls vorhandene Verunreinigungen, insbesondere schwefelhaltige Verbindungen, Halogen-Säuren und organische Säuren können durch Absorption und/oder Filtrierung entfernt werden.
  • Eine Vorrichtung zum Aufbereiten von kunststoffhaltigen Abfällen und organischen Flüssigkeiten auf der Basis von Erdöl, die insbesondere zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens geeignet ist, umfasst eine erste Heizvorrichtung, eine zweite Heizvorrichtung, einen Crackreaktor, und eine Rückführstrom-Leitung, die von einem unteren Bereich des Crackreaktors via ein Separator-System in die Zuleitung des geschmolzenen Kunststoffabfalls aus der ersten Heizvorrichtung in die zweite Heizvorrichtung führt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste und die zweite Heizvorrichtung je ein mit Thermoöl umspülter Röhrenwärmetauscher. Die erste und/oder die zweite Heizvorrichtung können auch aus mehreren in Serie oder parallel geschalteten Heizvorrichtungen bestehen, die aber als Gesamtheit die Eigenschaften der ersten und zweiten Heizvorrichtungen aufweisen.
  • Für optimale Flexibilität haben die erste und die zweite Heizvorrichtung und der Crackreaktor unabhängig voneinander regelbare Heizungen.
  • Bevorzugte Heizvorrichtungen sind Wärmetauscher, die als Rohrwärmetauscher ausgeführt sind, wobei die Rohre mit der Schmelze gefüllt sind und von Thermoöl umspült werden. Dadurch wird eine möglichst grosse Wärmeübertragungsfläche gewährleistet, was den Vorteil bietet, dass mit geringem Temperaturunterschied (üblicherweise max. 20°C) zwischen Wunschtemperatur in der Schmelze und der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums, des Thermoöls, gearbeitet werden kann.
  • Der Rückführstrom umfasst neben Plastikschmelze kohlenstoffreiche Partikel sowie nicht schmelzbare Verunreinigungen, die sich im Sumpf des Crackreaktors ansammeln. Dieser Rückführstrom wird aus dem Crackreaktor kontinuierlich abgepumpt und über ein Separator-System geleitet, in welchem Partikel abgeschieden werden, worauf der Reststrom vor der zweiten Heizvorrichtung wieder der Plastikschmelze zugeführt wird. Das Separator-System umfasst einen Zyklon-Separator. Dieser Zyklon-Separator umfasst einen zylindrischen Teil mit zentral angeordnetem Rohr. Infolge der Zentrifugalkraft werden grössere Teilchen nach aussen bewegen, so dass über das zentral angeordnete Rohr primär Plastik-Schmelze und gegebenenfalls kleine Partikel über die zweite Heizvorrichtung in den Crackreaktor zurückgeführt werden.
  • Durch diesen Kreislauf, insbesondere das kontinuierliche Abpumpen, wird im Crackreaktor eine kontinuierliche Durchmischung bewirkt, die ein zusätzliches Rühren in vielen Fällen unnötig macht.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Separator-System neben dem Zyklon-Separator einen ausserhalb der Rückführstrom-Leitung angeordneten aber mit dem Zyklon-Separator verbundenen Sedimentationstank auf, der aber gegebenenfalls via Bypass heizvorrichtungsseitig mit der Rückführstrom-Leitung verbunden sein kann und vorzugsweise verbunden ist.
  • Der Crackreaktor ist mit einem Partialkondensator bestückt, der eine Kühl-/Heizvorrichtung aufweist, die derart ausgelegt ist, dass im Partialkondensator eine definierte Temperatur eingestellt werden kann. Eine bevorzugte Kühl-/Heizvorrichtung enthält als Wärmeübertragungsmittel einen Wärmeträger, der mittels einer Temperiereinheit auf eine Temperatur gebracht werden kann, die benötigt wird, um die innerhalb des Partialkondensators benötigte Temperatur einzustellen. Ein bevorzugter Wärmeträger ist ein Thermoöl.
  • Diesem Partialkondensator vorgeschaltet, d.h. zwischen dem Crackreaktor und dem Partialkondensator angeordnet, kann eine Füllkörperkolonne sein, die üblicherweise nicht beheizt ist. Diese Füllkörperkolonne dient der besseren Auftrennung im Partialkondensator.
  • Der Partialkondensator, insbesondere in Kombination mit einer Füllkörperkolonne, bewirkt, dass nur - oder zumindest überwiegend - Moleküle definierter Kettenlänge aus dem Crackreaktor austreten.
  • Dem Crackreaktor bzw. dem Partialkondensator nachgeschaltet ist eine Destillationseinrichtung, die derart betrieben werden kann, dass langkettige Moleküle kondensieren (Produkt-Diesel) und aus der kurzkettige Moleküle als Gasphase austreten. Diese Gasphase kann in einem der Destillationskolonne nachgeschalteten Kühler partiell kondensiert werden (Leichtsieder und nicht-kondensierte Gase).
  • Die Destillationseinrichtung umfasst einen Reboiler und eine Destillationskolonne, die vorzugsweise einen als Füllkörperkolonne gestalteten Bereich und ebenfalls vorzugsweise einen Zwischenboden aufweist, an dem die flüssige Fraktion, z.B. kondensierter Produkt-Diesel, abgezogen wird. Ein Teil dieser flüssigen Fraktion, dieses Produkt-Diesels, kann zur Optimierung der Temperatur oberhalb der Entnahmestelle in die Destillationskolonne zurückgeführt werden, was der besseren Trennung der Kohlenwasserstoff-Fraktionen dient.
  • Der zur weiteren Auftrennung der Gasphase in Leichtsieder und nicht-kondensierte Gase bestimmte Kühler weist eine Heiz-/Kühlvorrichtung auf, mit der im Kühler eine definierte Temperatur - und damit die Zusammensetzung der Kohlenwasserstoff-Fraktionen - einstellbar ist.
  • Der Destillationskolonne bzw. dem Kühler nachgeschaltet können Adsorptions- und/oder Filtereinheiten zum Adsorbieren von Verunreinigungen aus der Leichtflüssigkeit und/oder dem Produkt-Diesel vorgesehen sein. Diese Adsorptions- beziehungsweise Filtereinheiten können mehrere Adsorber bzw. Filter umfassen, die abwechselnd zum Adsorbieren oder Regenerieren zu- oder abgeschaltet werden können.
  • In der Folge wird nun ein Gesamtverfahren vom angelieferten Abfall bis zu den Endprodukten im Detail beschrieben.
  • Gereinigte und vorsortierte polyolefinreiche Abfälle, in der Folge auch als Kunststoffwertstoffe bezeichnet, werden in einem Bunker gelagert. Die Vorsortierung kann mittels gängiger Verfahren durchgeführt werden. Dabei werden die Kunststoffe, z.B. PVC, PET anhand ihrer IR-Spektren oder anderer Merkmale erkannt und Fremdstoffe z.B. mittels eines punktuell platzierbaren Luftstroms entfernt. Trotz dieser Vorsortierung enthalten die Kunststoffwertstoffe möglicherweise immer noch geringe Anteile an Störstoffen, wie z.B. chlor- und/oder schwefelhaltige Verbindungen, Gummi, Metalle, Sand etc., die zu einem späteren Zeitpunkt innerhalb des Verfahrens entfernt werden.
  • Da das Aufbereitungsverfahren zur Verhinderung unerwünschter Oxidation unter weitgehendem Sauerstoffausschluss durchgeführt werden muss, werden die Kunststoffwertstoffe der Anlage vorzugsweise mit Hilfe des im Folgenden geschilderten Einbringsystems zugeführt. Dieses System besitzt den Vorteil, dass bei der Befüllung der Schmelzzonen und des Crackreaktors auf eine permanente Spülung mit Inertgas (Stickstoff) verzichtet werden kann, da das mit zumindest teilweise geschmolzenen Kunststoffwertstoffen befüllte Einbringsystem einen luftdichten Abschluss darstellt. Grundsätzlich ist die Anlage aber auch mit einem anderen Einbringsystem befüllbar.
  • Die exakte und reproduzierbare Dosierung im erfindungsgemässen Einbringsystem geschieht mit Hilfe von zwei Pufferbehältern, welche gewogen werden. Diese Pufferbehälter können gegebenenfalls mit Stickstoff beaufschlagt oder gespült werden. Vom jeweiligen Pufferbehälter aus geschieht die Befüllung des Systems mit Hilfe eines mechanischen Einbringsystems.
  • Dieses Einbringsystem selbst ist in mindestens zwei Zonen aufgeteilt, die unterschiedliche Aufgaben übernehmen. Das zu verarbeitende Kunststoffgemisch wird dem Einbringsystem aus den Pufferbehältern, die abwechselnd gefüllt bzw. entleert werden, kontinuierlich zugeführt und zwar zuerst in einen Verdichter, in dem es homogenisiert und im Wesentlichen durch Friktion erhitzt wird. Falls erforderlich kann die Erhitzung durch zusätzliches Heizen unterstützt werden, insbesondere über die Aussenwand des Verdichters, die, z.B. mit Thermoöl, beheizt werden kann. Im Verdichter sollte das Material auf eine Temperatur von 120 bis 150°C erhitzt werden, damit in dieser Stufe Wasserdampf ausgedampft und, insbesondere durch Anlegen eines leichten Vakuums, abgesaugt werden kann.
  • Danach wird das Material in einen vorzugsweise mit Thermoöl beheizten Extruder befördert und dort auf ca. 250 - 300°C erhitzt. Bei diesen Temperaturen werden schwefelhaltige und chlorhaltige Kunststoffanteile zerstört. HCl und H2S werden aus dem Extruder mit einer Vakuumpumpe abgezogen. Die sauren Schadstoffe werden vorzugsweise mit Natronlauge im Rahmen einer Gaswäsche neutralisiert und entsorgt. Bei max. 300°C enthält das Abgas nur geringe Mengen an Kohlenwasserstoffen, Neben der Entfernung von Wasser, HCl und H2S bei relativ geringen Temperaturen besitzt diese Technik zudem den Vorteil, dass bei der Befüllung der Heizvorrichtungen (Schmelzzonen) und des Crackreaktors auf eine permanente Spülung mit Inertgas (Stickstoff) verzichtet werden kann, da das mit bereits teilweise geschmolzenem Kunststoff befüllte Einbringsystem bzw. der Extruder einen luftdichten Abschluss darstellt.
  • Der Extruder verdichtet und transportiert die Kunststoffwertstoffe in eine erste Heizvorrichtung, einen ersten Röhrenwärmetauscher, in welchem die Kunststoffwertstoffe durch die Röhren fliessen, die mit Thermoöl als Heizmedium umspült werden. Die gesamte Heizfläche der Röhren ist so gross gewählt, dass mit einer möglichst kleinen Temperaturdifferenz zwischen Heizmedium und Kunststoffwertstoffen gearbeitet werden kann. Damit wird eine Ablagerung von Koks durch Crackprozesse an den Röhrenwänden minimiert. Ein zusätzlicher Vorteil von Röhrenwärmetauschern ist, dass sie leicht zu reinigen sind. Um die Kunststoffwertstoffe vollständig zu schmelzen werden sie auf ca. 380°C erhitzt.
  • Der Ausgang der ersten Heizvorrichtung, des ersten Wärmetauschers, ist verbunden mit einer Rückführstrom-Leitung. Durch diese Rückführstrom-Leitung wird Rückführstrom, welcher aus dem Crackreaktor via einen als Schlackenaustrags-System fungierenden Zyklon-Separator geleitet wurde, der Kunststoffschmelze aus der ersten Heizvorrichtung zugemischt. Der gemischte Strom fliesst in eine zweite Heizvorrichtung, einen zweiten Röhrenwärmetauscher, in welchem die Kunststoffschmelze auf 400°C erhitzt wird. Aus diesem zweiten Wärmetauscher gelangen die geschmolzenen Kunststoffwertstoffe zusammen mit den bei dieser Temperatur bereits entstandenen Crackgasen in den Crackreaktor. In diesem Reaktor werden bei ca. 400°C die Kunststoff-Moleküle rein thermolytisch, d.h. ohne Verwendung von Katalysatoren, in ein im Wesentlichen gasförmiges Kohlenwasserstoff-Gemisch zerlegt (gecrackt).
  • Als gut geeignet hat sich beispielsweise ein Verfahren erwiesen, das mit grossen Wärmeaustauschflächen arbeitet, so dass trotz gutem Durchsatz mit Wärmeträgermittel einer Temperatur gearbeitet werden kann, die maximal ca. 20°C über der angestrebten Temperatur liegt. Durch diese Temperaturbeschränkung kann Koksbildung weitgehend vermieden oder zumindest stark reduziert werden.
  • Die Wärmeübertragung im Crackreaktor erfolgt zur Vermeidung von pyrolytischen Zersetzungsreaktionen vorzugsweise nicht oder nicht nur durch die Reaktorwand (Heizkesselprinzip). Vorzugsweise erfolgt der Wärmeeintrag über eine grosse Fläche mit einer möglichst kleinen Temperaturdifferenz, wodurch Anbacken und Koksbildung vermieden oder zumindest stark vermindert werden kann. Ein geeignetes Heizmittel sind mehrere innerhalb des Crackreaktors angeordnete Röhrenwärmetauscher oder Bündel von Heizrohren, die mit Wärmeträgermittel, insbesondere Wärmeträgeröl, gefüllt sind bzw. von Wärmeträgermittel durchströmt werden.
  • Die Röhrenwärmetauscher bzw. Heizrohre können innerhalb des Crackreaktors problemlos so angeordnet werden, dass auch bei deren Anwesenheit auf ein übliches, zentral angeordnetes Rührwerk verzichtet werden kann, d.h. dass alleine aufgrund des kontinuierlich abgepumpten und zurückgeführten Rückführstroms ausreichende Durchmischung der Schmelze erreicht wird.
  • Aufgrund der grossen Wärmeübertragungsflächen kann das Wärmeträgermedium, das zur Erhitzung der Kunststoffschmelze im Crackreaktor verwendet wird, auf einer vergleichsweise tiefen Temperatur von vorzugsweise 405°C bis maximal 420°C gehalten werden.
  • Am unteren Ende des Crackreaktors befindet sich ein Auslass, der zu einer Hochtemperaturflüssigkeitspumpe führt. Diese Pumpe ist in der Lage, Fluide mit einer Temperatur von 400°C zu pumpen, und wird nicht durch mögliche abrasive Bestandteile in der Kunststoffschmelze beeinträchtigt. Hochenergetische aber nicht in den gasförmigen Zustand übergehende pech- und teerartige Substanzen sowie der beim Cracken von Polymeren entstehende Kohlenstoffüberschuss werden durch ein Separatorsystem, insbesondere einen zylindrischen Zyklon-Separator mit damit verbundenem Sedimentationsbehälter, gepumpt. Beim Eintritt in den Zyklon-Separator wird die tangentiale Geschwindigkeit des Fluids aufgrund der Dimensionen des Zyklon-Separators erhöht.
  • Der Anstieg der Geschwindigkeit der Kunststoffschmelze in Kombination mit der zylindrischen Form des Zyklon-Separators führt zu einer Zentrifugalwirkung. Teilchen höherer Dichte werden zur Aussenseite des Zyklons geschwenkt, während leichtere Teilchen ihren Weg in die Mitte des Zyklon-Separators finden. Diese leichteren Teilchen werden zusammen mit einem Grossteil des geschmolzenen Kunststoffs durch ein Rohr aus dem Zyklon geleitet. Diese Rohr ist vorteilhafterweise parallel zur Zylinderachse und konzentrisch um diese herum angeordnet. Dieser aus dem Zyklon-Separator geleitete Strom wird wieder mit geschmolzenem Kunststoff, der aus der ersten Heizvorrichtung kommt, gemischt und über die zweite Heizvorrichtung in den Crackreaktor zurückgeleitet.
  • Die schwereren Teile fliessen im Zyklon-Separator nach unten, vorzugsweise in ein Absetzbecken, da diese immer noch grössere Mengen an geschmolzenem Plastik umfassen. Die Strömungsgeschwindigkeit im Absetzbecken ist sehr gering, so dass eine zusätzliche Trennung zwischen Teilen hoher und niedriger Dichte, bzw. Feststoffteilchen und geschmolzenem Kunststoff erreicht werden kann.
  • Eine im Absetzbecken erhaltene Phase, die reich ist an geschmolzenem Kunststoff, kann via Bypass zurückgeführt werden in die Rückführstromleitung, die abgeschiedene Phase höherer Dichte, welche die Feststoffe umfasst, wird entfernt und kann als hochenergetischer Brennstoff verwendet werden.
  • Das im Crackreaktor gebildete gasförmige Kohlenwasserstoff-Gemisch strömt aus dem Crackreaktor in einen Partialkondensator, und vorzugsweise zuerst durch eine Füllkörperkolonne und dann erst in einen Partialkondensator. Dieser Partialkondensator ist vorzugsweise aktiv heiz- und/oder kühlbar, insbesondere kühlbar und ebenfalls vorzugsweise so eingestellt, dass Kohlenwasserstoffe, welche nicht dem gewünschten Produktcharakter, z.B. Diesel/Heizölcharakter entsprechen, kondensieren und zurück in den Crackreaktor fliessen, wo sie weiter gecrackt werden bis sie kürzer sind als Kohlenwasserstoffe mit z.B. maximal 22 C-Atomen und den Kondensator passieren können.
  • Mit dieser Technologie ist es möglich, die Bildung von langkettigen Kohlenwasserstoffen (Wachs / Paraffinen) weitgehend oder gar vollständig zu vermeiden.
  • Der bei niedrigeren Temperaturen siedende Teil (beispielsweise kleiner als C20 oder C22) wird durch den Kondensator nicht zurückgehalten und aus diesem in eine Quench/Destillationseinrichtung geschickt, in der eine Abtrennung der Leichtsieder und Gase (C1-C7/C8) vom Mitteldestillat (C8/C9 - C20/C22) durchgeführt wird. Diese Quench/Destillationseinrichtung umfasst einen Reboiler (Verdampfer) und eine Destillationskolonne.
  • Die Sumpftemperatur in dieser Quench/Destillationseinrichtung wird vorzugsweise durch einen Verdampfer, einen sogenannten Reboiler geregelt, welcher bis zu 400°C erhitzt werden kann. Kohlenwasserstoffe mit mehr als 22 C-atomen werden im Reboiler akkumuliert und aus dem Reboiler in den Crackreaktor zurückgepumpt.
  • Die Destillationskolonne ist zumindest teilweise als Füllkörperkolonne gestaltet. In einem mittleren Bereich, beispielsweise in der Mitte der Destillationskolonne ist zudem vorzugsweise ein Boden vorgesehen, bei dem zumindest ein Anteil der flüssigen Kohlenwasserstoffe aufgefangen wird. Diese flüssigen Kohlenwasserstoffe werden abgezogen und - vorzugsweise in einem Wärmetauscher - abgekühlt. Ein Teil der abgekühlten Flüssigkeit wird als Rezyklierstrom (Reflux) zur Temperatursteuerung oben in die Destillationskolonne zurückgeführt, vorzugsweise nach versetzen mit einem Radikalinhibitor, der als Stabilisator wirkt und die Neubildung von Paraffinen im Produkt-Diesel verhindert.
  • Der aus dem Destillationsschritt entnommene und vorzugsweise (infolge des mit einem solchen Inhibitor versetzten Refluxes) einen Radikalinhibitor enthaltende Produkt-Diesel wird - wie bereits oben erwähnt - vorzugsweise in einem weiteren Wärmetauscher abschliessend abgekühlt und gegebenenfalls mittels Adsorptions- und/oder Filtriereinrichtung gefiltert und aufbereitet. Nach dem Filtrationsschritt bzw. vor dem Einbringen in einen Lagerbehälter wird vorzugsweise ein Antioxidans zugesetzt, um den Abbau des Produkt-Diesels zu verhindern.
  • Der Dampf, der aus dem oberen Teil der Destillationseinrichtung austritt, umfasst die niedriger siedenden Komponenten (benzinartige Kohlenwasserstoffe, z.B. C1 bis C8). Dieser Dampf wird in einem aktiv kühlbaren Kondensator abgekühlt. Das Kondensat, ein Leichtsieder (z.B. C5-C8), wird in einen Vorratsbehälter abgelassen. Der bei Raumtemperatur nicht kondensierte Teil, C1 bis C4 bzw. Methan bis Butan wird - gegebenenfalls nach Reinigung, z.B. mittels Adsorptions-/Desorptionsverfahren - entweder mittels eines Kompressors in einen Vorratsbehälter verbracht, aus dem er zu einem späteren Zeitpunkt in einem Brenner zum Erhitzen des Wärmeträgermittels verwendet werden kann, oder er wird direkt einem solchen Brenner zugeführt.
  • Obschon hier ein Gesamtverfahren beschrieben wird, sind darin einzelne erfinderische Aspekte enthalten, die auch zur Verbesserung bestehender Anlagen verwendet werden können. Solche Aspekte sind:
    1. (i) Eintrag der Kunststoffwertstoffe über das spezielle Eintragssystem. Dieses Eintragssystem ermöglicht Prozessführung ohne bzw. mit geringen Mengen Inertgas (Stickstoff), was die Brennbarkeit der aus dem System abgeführten kohlenwasserstoffhaltigen Gase (C1-C4) verbessert.
    2. (ii) Durch die Verwendung des speziellen Eintragssystems, das in der ersten Zone, dem Verdichter, bei Temperaturen von 120°C - 150°C arbeitet, wird der Anteil an Wasserdampf stark reduziert, was zu einer Optimierung des Gasvolumens führt.
    3. (iii) Durch die Anordnung des Extruders vor den Heizvorrichtungen und vor dem Crackreaktor und durch dessen Betrieb bei 250-300°C werden Schadstoffgase, wie HCl und H2S, ausgetrieben, ohne dass bereits merkbare Mengen an Kohlenwasserstoffen verloren gingen. Diese frühe Abtrennung von sauren Gasen führt zu einer stark verminderten Korrosion der nachfolgenden, bei höheren Temperaturen betriebenen Vorrichtungen.
    4. (iv) Durch den Partialkondensator, insbesondere mit vorgeschalteter Füllstoffkolonne, wird verhindert, dass Kohlenwasserstoffe, die eine gewünschte Länge überschreiten, ins Destillationssystem gelangen.
    5. (v) Die Destillationseinrichtung ermöglicht eine sehr genaue Auftrennung der Kohlenwasserstoff-Fraktionen in eine flüssige Fraktion, z.B. Produkt-Diesel, und eine gasförmige Fraktion, z.B. Leichtsieder/nicht-kondensierte Gase. Durch die Einstellung der Sumpftemperatur im Reboiler einerseits, und durch die Einstellung der Temperatur bzw. des Temperaturprofils in der Destillationskolonne durch Anpassung des Refluxes an Produkt-Diesel lässt sich die Auftrennung des aus dem Crackreaktor direkt stammenden Gasstroms in kurzkettige und langkettige Fraktionen gezielt steuern.
    6. (vi) Ein Teil der geschmolzenen Kunststoffmischung wird aus dem Crackreaktor und durch einen Zyklon-Separator gepumpt, wo die Teilchen mit hoher Dichte abgetrennt werden. Um eine bessere Trennung zu erzielen, wird die Fraktion mit hoher Dichte aus dem Zyklon in einen Sedimentations-/Absetztank geführt, in dem die Flüssigkeit genügend Zeit hat, um ein stabiles Gleichgewicht zwischen leichteren und schwereren Teilchen zu erreichen, so dass ein weiterer Anteil an Kunststoffschmelze zurückgeführt werden kann. Durch dieses Abpumpen von Bodenmaterial aus dem Crackreaktor und Abscheiden von Feststoffen bzw. Produkten hoher Dichte im Separatorsystem wird einerseits die Bildung von Ablagerungen im Crackreaktor vermindert oder gar verhindert, andererseits wird durch die im Kreislauf geführte Kunststoffschmelze eine Durchmischung im Crackreaktor erzielt, die ein zusätzliches Mischen oft überflüssig macht.
    Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figur.
  • Die Figur zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäss bevorzugten Anlage. Darin haben die Bezugszeichen die folgenden Bedeutungen:
    1. 1 Verdichter
    2. 2 Extruder
    3. 3 erste Heizvorrichtung (erster Wärmetauscher)
    4. 4 zweite Heizvorrichtung (zweiter Wärmetauscher)
    5. 5 Crackreaktor
    6. 6 Heizung für Crackreaktor (Wärmetauscher)
    7. 7 Hochtemperaturpumpe
    8. 8 Zyklon-Separator
    9. 9 Sedimentationsbehälter/Absetzbehälter
    10. 10 Rückführstrom-Leitung
    11. 11 Partialkondensator
    12. 12 Füllkörperkolonne
    13. 13 Reboiler (Verdampfer)
    14. 14 Destillationskolonne
    15. 15 Füllkörperkolonne
    16. 16 Zwischenboden
    17. 17 Rezyklierstrom-Leitung
    Weg(e) zur Ausführung der Erfindung
  • Das Verfahren zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere einzelner Fraktionen von Kohlenwasserstoffen, aus Kunststoffabfällen, insbesondere Polyolefinabfällen, mittels pyrolytischen Crackens, wird nun anhand des in der Figur dargestellten Anlageschemas genauer beschrieben.
  • Die Befüllung des Verdichters 1 erfolgt vorzugsweise über zwei Puffersysteme (nicht gezeigt), die mit Stickstoff beaufschlagt oder gespült sind, und die gewogen werden können, um die eingebrachte Menge an Kunststoffwertstoffen genau bestimmen und regeln zu können. Dank der beiden Puffersysteme kann die Anlage kontinuierlich betrieben werden, da das eine Puffersystem gefüllt wird währenddem das andere Puffersystem entleert wird.
  • Im Verdichter 1 werden die Kunststoffwertstoffe homogenisiert, verdichtet und im Wesentlichen durch Friktion erhitzt, falls nötig unterstützt durch eine Thermoölheizung, vorzugsweise in der Aussenwand des Verdichters, insbesondere eines Schraubenverdichters. Die Erhitzung in diesem Verdichter auf 120-150°C, erlaubt die Entfernung des grössten Teils des enthaltenen Wassers. Die Wasserentfernung kann durch Anlegen eines Vakuums unterstützt werden und wird vorzugsweise durch Anlegen eines Vakuums unterstützt.
  • Aus dem Verdichter 1 werden die getrockneten, verdichteten Kunststoffwertstoffe in einen vorzugsweise mit Thermoöl beheizten Extruder 2 gefördert und weiter auf ca. 250 - 300°C erhitzt, so dass zumindest ein Teil der Kunststoffwertstoffe geschmolzen wird. Am Extruder 2 saugt eine Vakuumpumpe die Schadgase, insbesondere die sauren Gase HCl und H2S, ab. Dieses Eintrag-System 1,2, gebildet aus Verdichter 1 und Extruder 2, bzw. diese Eintragstechnik besitzt zudem den Vorteil, dass bei der Befüllung der Schmelzzonen und des Crackreaktors auf eine permanente Spülung mit Inertgas (Stickstoff) verzichtet werden kann, da das mit geschmolzener Plastik befüllte System einen luftdichten Abschluss darstellt.
  • Aus diesem Eintrag-System 1,2 gelangt das zumindest teilweise geschmolzene Plastik in eine erste Heizvorrichtung, einen ersten Röhrenwärmetauscher, 3 in dem die Kunststoffwertstoffe auf eine Temperatur von 300°C bis 380°C aufgeheizt werden, so dass aller Kunststoff geschmolzen vorliegt.
  • Nach dem Wärmetauscher 3 werden die aus diesem austretenden Kunststoffwertstoffe gemischt mit einem Rückführstrom. Dieser Rückführstrom wird aus dem Crackreaktor 5 mittels der Hochtemperaturpumpe 7 entnommen und in der Rückführstrom-Leitung 10 über den Zyklon-Separator 8 in den aus dem Wärmetauscher 3 austretenden Strom an Kunststoffwertstoffen geleitet.
  • Die Flüssigphase, gebildet aus den aus Wärmetauscher 3 stammenden geschmolzenen Kunststoffwertstoffen und dem Rückführstrom, wird in einer zweiten Heizvorrichtung, einem zweiten Wärmetauscher, 4 bei einer Temperatur von 380°C bis 400°C - falls noch notwendig - weiter aufgeschmolzen, wobei bereits ein thermisches Cracken einsetzen kann. Die geschmolzenen Kunststoffwertstoffe, zusammen mit bereits gebildeten kohlenwasserstoffhaltigen Dämpfen, werden anschliessend dem Crackreaktor 5 zugeführt, der gegebenenfalls mittels Wärmetauscher 6 geheizt werden kann und in dem die geschmolzenen Kohlenwasserstoffe bei ca. 400°C aufgespalten (gecrackt) werden. Die gesamte Kunststoffschmelze, die sich im Crackreaktor 5 und im zweiten Wärmetauscher 4 befindet, wird mittels der Hochtemperaturpumpe 7 permanent umgewälzt. Dadurch wird einerseits eine gute Durchmischung erreicht, andererseits dient sie gleichzeitig dazu die Schlacke aus dem Crackreaktor in das Separator-System 8,9, gebildet aus Zyklon-Separator 8 und dem Sedimentationstank 9 zu pumpen, aus dem sie ausgetragen werden kann. Bei dieser Schlacke handelt es sich zum überwiegenden Teil um hochenergetische aber nicht in den gasförmigen Zustand übergehende pech- und teerartige Substanzen, sowie um den beim Cracken von Polymeren entstehenden Kohlenstoffüberschuss.
  • Die den Crackreaktor verlassenden gasförmigen Kohlenwasserstoffe werden einer Füllstoffkolonne mit anschliessendem Partialkondensator 10 zugeführt, in denen langkettige Kohlenwasserstoffe (länger als z.B. C22) kondensieren, in den Crackreaktor 5 zurückgeführt und solange gecrackt werden, bis sie eine Kettenlänge von - je nach Einstellung - maximal C20 bis C22 haben.
  • Die Gase, welche nicht in der üblicherweise unbeheizten Füllkörperkolonne 12 beziehungsweise im Partialkondensator 11 kondensieren (C1-C20/C22) werden einer Destillationseinrichtung 13,14,15,16 zugeführt, in der sie in eine gasförmige und eine flüssige Fraktion zerlegt und aus der die flüssige Fraktion als Mitteldestillat, die gasförmige Fraktion als Leichtsieder und nicht kondensierte Gase aus der Destillationseinrichtung 13, 14, 15, 16 abgezogen werden.
  • Die Destillationseinrichtung 13,14,15,16 umfasst einen Reboiler 13 und eine Destillationskolonne 14. Die Destillationskolonne 14 weist vorzugsweise einen als Füllkörperkolonne 15 gestalteten Bereich auf und, gegebenenfalls innerhalb dieses Füllkörperenthaltenden Bereichs oder vorzugsweise oberhalb dieses Bereichs einen Zwischenboden 16, auf dem flüssige Fraktion (Produkt-Diesel) aufgefangen wird und abgeleitet werden kann. Der aus der Destillationseinrichtung 13,14,15,16 abgeleitete Produkt-Diesel wird vorzugsweise mittels eines Wärmetauschers abgekühlt und ein Teil dieses gekühlten Produkt-Diesels kann zur Einstellung optimaler Temperaturverhältnisse in die Destillationseinrichtung via Rezyklierstrom-Leitung 17 zurückgeführt werden. Üblicherweise erfolgt die Rückführung, der Reflux, oben in die Destillationsvorrichtung, auf jeden Fall aber oberhalb des Zwischenbodens 16, der Entnahmestelle des Produkt-Diesels.
  • Dem als Reflux dienenden Produkt-Diesel wird vorzugsweise ein Radikalinhibitor zugesetzt, der die Entstehung langkettiger Paraffine etc. verhindert. Diese Zugabe erfolgt geeigneterweise nach dem Wärmetauscher und nach dem Abzweigen des Refluxstroms.
  • Die abgezogenen Flüssigkeiten können in Adsorptions- und /oder Filtersystemen gereinigt und eventuell störende Bestandteile (z.B. organische Säuren) entfernt werden, bevor die Kohlenwasserstoffe in einen Lagertank überführt werden.
  • Vor dem Einlagern des Produkt-Diesels ist es bevorzugt, diesem mindestens einen Stabilisator zuzugeben.
  • Sowohl Radikalinhibitoren wie auch Stabilisatoren und Antioxidantien sind dem Fachmann geläufig. Ein geeigneter Radikalinhibitor ist z.B. BHT (Butylhydroxitoluol), geeignete Stabilisatoren sind z.B. stark basische Amine und ein geeignetes Antioxidans ist z.B. Phenyldiamin.
  • Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und in auch anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims (20)

  1. Verfahren zum Gewinnen von Kohlenwasserstoffen aus kunststoffhaltigen Abfällen und organischen Flüssigkeiten auf der Basis von Erdöl, gesamthaft bezeichnet als Kunststoffwertstoffe , vorzugsweise aus polyolefinreichen Kunststoffwertstoffen, mittels rein thermolytischen Crackens in einem Crackreaktor (5), dem eine erste Heizvorrichtung (3) und eine zweite Heizvorrichtung (4) vorgeschaltet sind, ohne Verwendung von Katalysatoren, wobei
    (b1) die gegebenenfalls und vorzugsweise bereits teilweise geschmolzenen Kunststoffwertstoffe einer ersten Heizvorrichtung (3) zugeführt werden, in der sie bei einer Temperatur von 300°C bis 380°C (weiter) aufgeschmolzen werden,
    (b2) die geschmolzenen Kunststoffwertstoffe zusammen mit Rückführstrom, welcher aus dem Crackreaktor (5) abgepumpt wurde, einer zweiten Heizvorrichtung (4) zugeleitet werden, in der sie weiter erhitzt werden auf Temperaturen von 380°C bis 400°C,
    (b3) die geschmolzenen Kunststoffwertstoffe zusammen mit bereits gebildeten kohlenwasserstoffhaltigen Dämpfen aus der zweiten Heizvorrichtung (4) dem Crackreaktor (5) zugeführt werden, in dem die geschmolzenen Kunststoffwertstoffe bei ca. 400°C weiter aufgespalten (gecrackt) werden, wobei die gasförmigen Kohlenwasserstoffe einem Partialkondensator (11) zugeführt werden, in dem langkettige Kohlenwasserstoffe kondensieren und in den Crackreaktor (5) zurückgeführt werden,
    (b4) kurzkettige Kohlenwasserstoffe aus dem Crackraktor (5) austreten und einer Destillationseinrichtung zugeführt werden, in der sie in eine gasförmige Fraktion und in eine flüssige Fraktion zerlegt werden,
    (b5) hochenergetische aber nicht in den gasförmigen Zustand übergehende pech- und teerartige Substanzen, sowie beim thermolytischen Cracken von Polymeren entstehender Kohlenstoffüberschuss zusammen mit dem Rückführstrom aus dem Crackreaktor (5) abgepumpt und mittels eines Separator-Systems (8, 9) aufgetrennt werden in Rückführstrom und Rückstand, wobei der Rückführstrom zwischen der ersten Heizvorrichtung (3) und der zweiten Heizvorrichtung (4) den in Heizvorrichtung (3) geschmolzenen Kunststoffwertstoffen beigemischt und der Rückstand in einen Auffangbehälter geleitet wird.
  2. Verfahren gemäss Anspruch 1, wobei die Zuführung der Kunststoffabfälle zur ersten Heizvorrichtung via ein Eintrag-System (1, 2) erfolgt, in dem
    (a2) in einer ersten Stufe in einem mechanischen Verdichter (1) bei 120 bis 150°C Wasserdampf abgeführt wird und eine Verdichtung und Trocknung erfolgt,
    (a3) in einer zweiten Stufe, in einem Extruder (2), bei 250 bis 300°C zumindest partielles Auf-schmelzen und Entfernung saurer Gase, insbesondere von
    HCl und H2S, mittels Vakuum und gegebenenfalls anschliessender Gaswäsche erfolgt.
  3. Verfahren gemäss Anspruch 2, wobei die Verdichtung in der ersten Stufe (a2) mittels eines Schraubenverdichters erfolgt.
  4. Verfahren gemäss Anspruch 2 oder 3, wobei (a1) die Kunststoffwertstoffe über ein System von mindestens zwei und bevorzugt zwei gegebenenfalls mit Inertgas, insbesondere Stickstoff, gespülte Pufferbehälter in das Eintrag-System (1, 2) eingebracht werden, wobei mindestens ein und bevorzugt ein Pufferbehälter gefüllt wird, währendem mindestens ein anderer und bevorzugt ein anderer Pufferbehälter in das Eintrag-System (1, 2) entleert wird, und wobei alle (beide) Pufferbehälter mit einem Wägesystem verbunden sind, welches ein dosiertes Befüllen des Einbringsystems mit Kunststoffabfall gestattet.
  5. Verfahren gemäss irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Rückführstrom erhalten wird, indem unten aus dem Crackreaktor (5) mittels Hochtemperaturpumpe (7) geschmolzene Kunststoffwertstoffe, hochenergetische aber nicht in den gasförmigen Zustand übergehende pech- und teerartige Substanzen, sowie beim Cracken von Polymeren entstehender Kohlenstoffüberschuss abgepumpt und einem Separator-System (8, 9) zugeleitet werden, wobei das Separator-System (8, 9) einen Zyklon-Separator (8) und einen Sedimentier-/Absetzbehälter (9) umfasst.
  6. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die gasförmigen Kohlenwasserstoffe aus dem Crackreaktor (5) dem Partialkondensator (11) über eine Füllkörperkolonne (12) zugeführt werden.
  7. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Gase aus dem Crackreaktor (5) nach dem Partialkondensator (11) einer Destillationseinrichtung (13, 14, 15, 16) umfassend einen Reboiler (13) und eine Destillationskolonne (14), zugeführt werden, wobei die Destillationskolonne (14) eine Füllkörperkolonne (15) und einen Zwischenboden (16) aufweist, wobei die Gase aus dem Crackreaktor (5) in der Destillationseinrichtung (13, 14, 15, 16) in eine gasförmige Fraktion und in eine flüssige Fraktion zerlegt werden, wobei die flüssige Fraktion am Zwischenboden (16) als Produkt-Diesel und die gasförmige Fraktion oben an der Kolonne abgezogen werden, wobei aus der abgezogenen gasförmigen Fraktion die Leicht-sieder (z.B. C5-C7) kondensiert und von den nicht kondensierten Gasen (z.B. C1-C4) abgetrennt werden.
  8. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anlage kontinuierlich betrieben wird.
  9. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, worin die erste Heizvorrichtung (3) und die zweite Heizvorrichtung (4) je ein mit Thermoöl umspülter Röhrenwärmetauscher sind.
  10. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Partialkondensator (11) auf eine Temperatur von 150°C bis 350°C einstellbar ist, vorzugsweise auf 300°C, wodurch auch die Kettenlänge der Moleküle, die den Partialkondensator passieren können, festgelegt werden kann, wobei vorzugsweise über Temperatureinstellung im Partialkondensator, in welchem ein Teil der gasförmigen Fraktion kondensiert wird, die Art der Kohlenwasserstoffgemische definiert wird.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die thermische Feintrennung des aus dem Crackreaktor (5) austretenden Gases in der Destillationskolonne (14) mittels Gegenstromdestillation durchgeführt wird, derart, dass ein Teil des am Zwischenboden (16) abgezogenen Produkt-Diesels, vorzugsweise nach Kühlung und vorzugsweise versetzt mit Radikalinhibitor, über eine Rezyklierstrom-Leitung (17) oben in die Destillationskolonne zurückgeführt wird, wobei vorzugsweise wobei über Temperatureinstellung in der Destillationskolonne (14) die Art der Kohlenwasserstoffgemische definiert wird.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Produkt-Diesel und/oder im Leichtsieder allenfalls noch vorliegende Verunreinigungen, insbesondere schwefelhaltige Verbindungen, Halogen-Säuren und organische Säuren, durch Adsorption und/oder Filtrierung entfernt werden.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei kurzkettige, nach dem Kondensator gasförmig vorliegende Kohlenwasserstoffe (z.B. C1-C4), gegebenenfalls nach Komprimierung und Zwischenlagerung, als Brennstoff energetisch genutzt werden.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Wärmeaustauschflächen zur Temperatureinstellung so bemessen sind, dass mit Wärmeträgermittel einer Temperatur gearbeitet werden kann, die maximal 20°C über der angestrebten Temperatur liegt.
  15. Vorrichtung zum Aufbereiten von kunststoffhaltigen Abfällen und organischen Flüssigkeiten auf der Basis von Erdöl, gesamthaft bezeichnet als Kunststoffwertstoffe, umfassend eine erste Heizvorrichtung (3), eine zweite Heizvorrichtung (4), einen Crackreaktor (5), und eine Rückführstrom-Leitung (10), die von einem unteren Bereich des Crackreaktors via ein Separator-System (8, 9) in die Zuleitung der geschmolzenen Kunststoffwertstoffe aus der ersten Heizvorrichtung (3) in die zweite Heizvorrichtung (4) führt, wobei der Crackreaktor (5) einen Partialkondensator (11) aufweist, der eine Kühl-/Heizvorrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, dass in dem Partialkondensator (11) eine definierte Temperatur einstellbar ist, und wobei das Separator-System (8, 9) einen Zyklon-Separator (8) umfasst.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die erste Heizvorrichtung (3) und die zweite Heizvorrichtung (4) je ein mit Thermoöl umspülter Röhrenwärmetauscher sind,
    wobei die Heizvorrichtungen (3, 4) und der Crackreaktor (5) unabhängig voneinander regelbare Heizungen haben,
    und/oder wobei die Heizvorrichtungen (3, 4) Wärmetauscher sind., die als Rohrwärmetauscher ausgeführt sind, wobei die Rohre mit den geschmolzenen Kunststoffwertstoffen gefüllt sind und von Thermoöl umspült werden.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei das Separator-System (8, 9) neben dem Zyklon-Separator (8) einen ausserhalb der Rückführstrom-Leitung (10) aber mit dem Zyklon-Separator verbundenen Sedimentations-/Absetz-behälter (9) aufweist, der via Bypass heizvorrichtungs-seitig mit der Rückführstrom-Leitung (10) verbunden ist.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Kühl-/Heizvorrichtung einen Wärmeträger umfasst, der mittels einer Temperiereinheit auf eine zum Einstellen der definierten Temperatur nötige Temperatur bringbar ist, wobei ein bevorzugter Wärmeträger ein Thermoöl ist,
    wobei vorzugsweise im Crackreaktor (5) dem Partialkondensator (11) vorgeschaltet eine Füllkörperkolonne (12) angeordnet ist.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, worin dem Crackreaktor (5) nachgeschaltet eine Destillationseinheit (13, 14, 15, 16) umfassend einen Reboiler und eine Destillationskolonne (14), angeordnet ist, wobei die Destillationskolonne (14) einen Zwischenboden (16) aufweist, derart, dass am Zwischenboden flüssige Fraktion und oben an der Kolonne gasförmige Fraktion abgezogen werden kann,
    wobei vorzugsweise der Destillationskolonne (14) nachgeschaltet, ein Kühler zum Kühlen der flüssigen Fraktion und/oder ein Kondensator zum teilweisen Kondensieren der gasförmigen Fraktion angeordnet ist, wobei der Kühler und/o-der der Kondensator eine Heiz-/Kühlvorrichtung aufweist mit der im Kühler und/oder im Kondensator eine definierte Temperatur einstellbar ist,
    wobei vorzugsweise die Destillationskolonne (14) mindestens teilweise als Füllkörperkolonne (15) gestaltet ist
    und wobei vorzugsweise die Destillationskolonne (14) mit einer Rezyklierstrom-Leitung (17) versehen ist, derart, dass ein Teil der aus der Destillationskolonne (14) abgezogenen flüssigen Fraktion oberhalb des Zwischenbodens (16), der Entnahmestelle, in die Destillationskolonne (14) zurückgeleitet werden kann.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, mit mindestens einer Adsorptionsbeziehungsweise Filtereinheit zum Adsorbieren von Verunreinigungen aus der flüssigen Fraktion oder dem kondensierten Teil der gasförmigen Fraktion, wobei die Adsorptions- beziehungsweise Filtereinheit vorzugsweise mehrere Adsorber bzw. Filter hat, die abwechselnd zum Adsorbieren oder Regenerieren zu- oder abgeschaltet werden können.
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