WO2006015804A1 - Thermische biomassenverölung - Google Patents

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WO2006015804A1
WO2006015804A1 PCT/EP2005/008477 EP2005008477W WO2006015804A1 WO 2006015804 A1 WO2006015804 A1 WO 2006015804A1 EP 2005008477 W EP2005008477 W EP 2005008477W WO 2006015804 A1 WO2006015804 A1 WO 2006015804A1
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reaction
oil
boiling
educt
separation
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PCT/EP2005/008477
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French (fr)
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Eckhardt Siekmann
Hermann Meyer
Original Assignee
Proton Technology Gmbh I.G.
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Priority to EP05770008A priority patent/EP1789515A1/de
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/02—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by distillation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S423/00—Chemistry of inorganic compounds
    • Y10S423/18—Treating trash or garbage

Definitions

  • the present invention relates generally to a process for producing hydrocarbon-containing oils, a modulus-of-oil modulus device for this process, a process for generating electrical, kinetic and / or potential energy, a process for producing a chemical product, a process obtainable from said process chemical product, goods at least partially based on or containing this chemical product, a process for the transport of goods or for the conveyance of persons and the use of one of the processes described above or the device described above in a sustainable environment Energy industry or to reduce the production of greenhouse gases.
  • BESTATIGUNGSKOPIE A number of documents are known from waste management, in which, for example, waste or waste raw materials are processed by pyrolytic processes, usually under very high temperatures and using suitable solid catalysts, to produce products which are compared to the waste or waste raw materials have lower molecular weights.
  • DE 102 15 679 A1 discloses a direct thermochemical conversion of high molecular weight organic substances into low-viscosity liquid fuels, whereby a combustible, low-viscosity liquid is obtained by shock heating of the biomass used in combination with a circulation of a product phase which is difficult to evaporate.
  • a disadvantage of this method is that obvious and technical usual measures for Verweilzeit Kunststoffung for this procedural Ren are not sufficient.
  • the process described in DE 102 15 679 A1 is carried out at a pressure of 80 bar, so that the reactor must be designed specifically for such high pressures. A use of such a reactor in, for example, mobile plants for the production of fuels from renewable raw materials is therefore not without problems.
  • DE 10049 277 A1 discloses a process for the catalytic production of diesel oil and gasolines from hydrocarbon-containing wastes and oils such as wood, a solid catalyst based on sodium aluminosilicate being used.
  • This method is disadvantageous on the one hand because solid particles, which also include solid catalyst components, are disadvantageous due to the risk of clogging caused by this solidification and the associated frequency of standstill times of a lubrication plant for a permanent, continuous and thus economical operation of a lubrication plant are.
  • DE 101 11 765 Al is It can be seen that predominantly residual catalyst residues remain in this process which can not be regenerated. Rather, such catalyst residues must be cleaned by incineration by expensive processes and, since such cleaning is generally possible only once, ultimately be disposed of.
  • the general object of the present invention is to contribute to the solution of the problems resulting from the prior art and to overcome the disadvantages resulting from the prior art.
  • the fuels obtainable by this process should be as less carcinogenic as possible and, when burned in an internal combustion engine, should ensure the highest possible cylinder pressure.
  • a further object of the invention is to provide a method and a device which can be operated in the smallest possible and decentralized units.
  • a contribution to achieving the above objects is made by a process for the preparation of hydrocarbons-containing oils, in which a starting material comprising a sugar and / or a sugar derivative is thermally split, comprising
  • a reaction step in which the starting material mass with a contact oil, wel ⁇ a boiling point of preferably determined according to DIN EN 60751 of at least 200 ° C, preferably of at least 250 ° C, even more preferably of at least 300 0 C, more preferably from at least 325 0 C and most preferably of at least 350 ° C at a pressure of 1013 mbar, to form a reaction phase at a reaction temperature in the range of 200 to 600 0 C, preferably in the range of 250 to 550 0 C, especially preferably in the range of 300 to 500 0 C and most preferably in a range of 350 to 450 0 C and an abso- Luten pressure in a range of 0.1 to 50 bar, preferably in a range from 0.5 bar Be ⁇ more preferably in a range from 0.75 bar to 10 bar, moreover preferably in a range from 0.9 bar to 1.5 bar, and most preferably at atmospheric pressure, into contact, and
  • reaction phase is separated into a light-boiling part and a heavy-silk part
  • thermochemical conversion of high molecular weight organic substances into low-viscosity liquid fuels also at pressures of not more than 50 bar down to 0.1 bar, but more preferably under atmospheric pressure (about 1013 mbar) can be performed.
  • "high boilers” are understood to mean compounds which have a boiling point at atmospheric pressure (ie 1013 mbar) or, for a boiling range, a boiling point of at least 200 ° C., preferably at least 25O 0 C, particularly preferably at least 300 C., moreover preferably at least 325 ° C. and most preferably at least 350 ° C.
  • low boilers are preferably compounds which have a boiling point or a boiling range of at most 200 ° C., preferably at most, at atmospheric pressure 250 ° C, more preferably not more than 300 0 C, further preferably at most 325 ° C and most preferably at most 350 0 C.
  • hydrocarbons-containing oils obtainable by the process according to the invention are preferably fuels which are liquid at room temperature and more preferably have a cetane index according to EN 590 of at least 46, preferably at least 48, more preferably at least 50 and most preferably 54 exhibit.
  • Petroleum, diesel, fuel oil, benzine or mixtures of at least two of these, particularly preferred hydrocarbons which are preferred according to the invention, are petroleum, with diesel being the most preferred.
  • oils containing hydrocarbons obtainable by the process according to the invention have a content of aromatic hydrocarbons determined by OENORM 12916 of at most 50% by weight, more preferably at most 25% by weight, even more preferably at most 10 wt .-%, more preferably at most 5 wt .-%, more preferably still more preferably at most 100 ppm and most preferably at most 1 ppm of aromatic hydrocarbons.
  • the proportion of starting material in the reaction phase is preferably in the range from 5 to 80% by weight, more preferably in a range from 10 to 70% by weight, even more preferably in one range from 20 to 60% by weight and most preferably in a range from 25 to 40% by weight, based in each case on the total mass of the reaction phase.
  • Suitable sugar or sugar derivatives are all synthetically known or naturally occurring sugar compounds known to the person skilled in the art.
  • sugar and / or sugar derivative according to the invention includes both mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, oligo- or poly-sugar. This applies regardless of whether these sugars are cyclic, linear, branched or crosslinked.
  • Suitable sugar derivatives are all chemical reaction products formed from sugars. These include, for example, sugar esters, sugar alcohols, sugar ethers, sugar phosphates, sugar salts, sugar whitening compounds and the like.
  • the abovementioned sugars or sugar derivatives may be composed of sucrose, manose, lactose, chitter, dextrose or combinations of at least two thereof.
  • Examples of cyclic sugars are cyclodextrins.
  • linear sugars are starch and starch derivatives.
  • Examples of branched sugars are celluloses.
  • crosslinked sugars are, for example, networks obtained from linear sugars or branched sugars by crosslinking reactions, as obtained, inter alia, in papermaking, paperboard or cardboard production.
  • the educt composition is at least 5% by weight, preferably at least 10% by weight, particularly preferably at least 15% by weight and moreover preferably at least 20% by weight, based in each case on the educt composition, sugar and / or a sugar derivative.
  • the starting material mass may include impurities. These are, in addition to other organic compounds such as proteins and der ⁇ same often water.
  • the starting material it is preferred in the process according to the invention for the starting material to have a water content in the range from 0.001 to 30% by weight, preferably in the range from 0.01 to 25% by weight, more preferably in the range from 1 to 20% by weight .-% and moreover preferably in the range of 5 to 10 wt .-%, each based on the educt mass having.
  • Certain quantities of water are advantageous in the process according to the invention, since these improve the stirrability of the educt mass on the one hand and less oil-soluble on the other hand, but so on more water-soluble constituents, in particular solids, during the reaction step and the subsequent workup can carry out the oil containing hydrocarbons and thus lead to an improvement in the product quality of this oil.
  • the educt composition used in the reaction step is at least 5% by weight, preferably at least 20% by weight and moreover preferably at least 70% by weight, based in each case on the educt composition , Particles having a particle size in the range of 0.001 to 50 mm, preferably in the range of 0.01 to 40 mm, particularly preferably in the range of 0.1 to 20 mm and moreover preferably in the range of 1 to 10 mm.
  • the above particle sizes can be determined by sieve analysis. The above selection of particle sizes makes it possible, on the one hand, to provide a homogeneous educt mass which leads to a reaction phase which can be stirred in a suitable manner. Such a reaction phase contributes to the most uniform possible course of the reaction step, in which in particular no undesirable bumping occurs.
  • the educt composition comprises at least one vegetable agricultural product comprising the sugar and / or the sugar derivative.
  • This product preferably forms the main part of the educt composition.
  • a vegetable agricultural product all plants which are familiar to the person skilled in the art and are used in agriculture are considered.
  • straw, hay and crops are preferred. Straw, hay and crops are in each case preferred embodiments.
  • Suitable straws are, in particular, stalks, rice straw or corn sharks that are produced during the grain harvest. Furthermore, straw can be obtained from reed, rapeseed, soybean, sugar cane stems or bamboo. As hay come all in agriculture resulting grassland cuts into consideration. Thus, for example, cuts obtained on meadows, decommissioning areas, dikes, football fields, street embankments and gardens can be used as today's.
  • Field crops include fodder beet, sugar beets, swede, stubble, comfrey, carrots, mustard, fodder beet, potatoes, maize, cereals such as barley, wheat, oats, rape, peas, beans, soy, rice or sugar cane, with fodder beet being particularly preferred are preferred.
  • Each of the examples mentioned above for straw, hay or field crops constitutes a preferred embodiment and can thus form a main component of the educt composition.
  • wood or foliage can also be used as educt mass or as constituent of the educt mass.
  • the educt composition is harvested less than two, preferably less than five, more preferably less than ten or even less than 15 hours before the reaction step.
  • This can be carried out, for example, by the reaction step following directly on the harvesting step, where appropriate between the harvesting step and the reaction step, a confectioning step in which the harvested agricultural product is prepared for the reaction step, in which, for example, it the right size and suitable th water content is brought.
  • the harvest step may also be combined with one or more order operations. In particular, a freight sequence adapted to the ground conditions is preferred as the order process.
  • crop rotation is particularly preferred in which cereals, preferably barley or soybeans, are first cultivated and harvested in a harvesting step, preferably in summer, and then oiled in the reaction step.
  • the cereals are then followed by beets as crops, with beets or stubble turnips being particularly preferred.
  • the beets are preferably harvested and oiled in the autumn of the same year.
  • the following spring, fodder beets can be grown in the same field on which cereals and then beets were first cultivated, which can be harvested and oiled in the autumn.
  • Another crop rotation preferred according to the invention provides that sugar cane is first cultivated and feed beets are cultivated directly following the crop of the sugar cane.
  • sugar cane or sugar beet When sugar cane or sugar beet is harvested, it is preferred that in the preparation step upstream of the reaction, the sugar cane or sugar beets can first be passed on to sugar juice, which if appropriate concentrated, to the sugar processing and pomace are digested.
  • sugar juice which if appropriate concentrated, to the sugar processing and pomace are digested.
  • the pomace thus obtained can be added to the liquid in the reaction step following the preparation step.
  • the contact oil used in the reaction step it is preferred for this to be at least 1% by weight, preferably at least 10% by weight, more preferably at least 40% by weight and moreover preferably at least 70% by weight, based in each case on the contact oil, a C 30 to C so, preferably a C 4 o to C 7 o and particularly preferably a C 50 to C 6S hydrocarbon includes.
  • These hydrocarbons preferably have at least 10% by weight, more preferably at least 50% by weight and more preferably at least 70% by weight, in each case based on the hydrocarbon, of unbranched hydrocarbon molecules.
  • the contact oil is brought to a temperature of more than 100 0 C, preferably more than 200 0 C and be ⁇ especially preferably more than 300 0 C prior to bringing into contact with the educt composition , It is particularly preferred that the contact oil is preheated to at least 70%, preferably at least 85% and particularly preferably at least 95% of the reaction temperature expressed in C 0 . In this way, as rapid as possible and uniform reaction is achieved by the contacting of vorgemérm ⁇ tem contact oil with the advantageously also preheated Eduktmasse.
  • the contact oil is based to at least 50% by weight, more preferably at least 75% by weight, even more preferably at least 99% by weight and most preferably at least 99.9 Wt .-% on the high boiler part, which, preferably after the separation of solids (see below) is recycled to the reaction step.
  • the reaction phase is less than 0.05% by weight, preferably less than 0.1% by weight and more preferably less than 1% by weight, in each case based on the educt composition having a solid catalyst.
  • This solid catalyst is preferably a sodium silicate catalyst molecular sieve.
  • the separation of the reaction phase obtained in the reaction step into a low-boiling part and a high-boiling part is preferably carried out by first separating the liquid phase formed in the reaction phase under the pressure and temperature conditions of the reaction phase, which comprises mainly high-boiling components, in the case of a continuous mode of operation Separation is preferably carried out by overflow valves.
  • the condensed high boilers are then separated from the still present after cooling gaseous phase comprising the low boilers.
  • the condensed high boilers are then preferably combined with the phase separated from the reaction phase and liquid under the pressure and temperature conditions of the reaction phase, which likewise comprises high boilers.
  • the high boilers are then fed in a further process step to a solids removal device and, after they have been freed of solids, then optionally stored in a high boiler as "high boiler.” From the high boiler, a portion of the high boilers can be recycled as contact oil into the reaction space ,
  • the retained in the first separating gaseous phase is then preferably conducted in a second cooling zone in which these gaseous phase, more preferably to a temperature in a range of 10 to 100 0 C, preferably from about 20 to 80 0 C of about 30 to 70 0 C and most preferably cooled to a temperature of about 50 0 C, wherein also in this case the cooling is preferably carried out by heat exchangers.
  • the heat released in the two heat exchangers can serve, for example, for preheating the contact oil or the educt mass.
  • the low boilers which are liquid after the second cooling, then condense, which are then separated off in a further separation device, preferably another cyclone, from gaseous constituents still present after cooling.
  • a further separation device preferably another cyclone
  • gaseous constituents still present after cooling.
  • still gaseous components which include, inter alia, methane, can be burned and the heat released can likewise be used to preheat the contact oil and / or the educt mass or to heat the reaction space.
  • the oil separated in this way, condensed, hydrocarbons and also water-containing oil can already be used directly as biodiesel fuel in Verbrennungsma ⁇ machines.
  • the separation into a high boiler fraction and a low boiler fraction is not effected by passing a carrier gas stream through the reaction phase which selectively absorbs volatile components from the reaction phase.
  • the heavy-boiling part obtained in the work-up step is at least partially recycled to the reaction step in the process according to the invention.
  • the process according to the invention can be operated continuously and discontinuously, continuous operation being preferred.
  • the educt composition and the contact oil which may be a commercially available oil or else the high-boiling component obtained in the working up step or a mixture of both, may be in contact under the abovementioned pressure and temperature conditions brought. This is preferably done until no further thermal cleavage of the educt composition used is more.
  • the process according to the invention is prolonged, preferably at least one hour, more preferably at least five hours and above In addition, preferably at least ten hours, most preferably at least 24 hours are used.
  • the method is continuously by permanently supplying starting material mass and continuous supply of the high boiler obtained during the process as a contact oil after reaching a stable state in the temperature and concentration less than 20%, preferably less than 15% and more preferably less than 10% , carried out.
  • the contact oil more than 20 wt .-%, preferably at most 10 wt .-%, still more preferably at most 5 wt .-%, and 'most preferably at most 1 wt .-% of Feststofrpumblen having a particle size less than 50 microns, preferably less than 25 microns, even more preferably less than 10 microns, more preferably less than 1 micron, and most preferably less than 100 microns.
  • the contact oil originally used in the starting step successively is replaced in a particular embodiment of the process according to the invention, the contact oil to at least 50 wt .-%, preferably at least 75 wt .-%, even more preferably at least 90 wt .-% and am Most preferably at least 99.9 wt .-% on the high boiler part.
  • the solids which are separated off from the heavy-boiling part recycled into the reaction step before being returned to the reaction step as the contact oil may on the one hand be the carbon radicals which are formed in the reaction temperature range.
  • insoluble, in particular mineral constituents may be obtained as solids in the course of the process according to the invention.
  • the high-boiling part is passed through a sieve or a membrane.
  • Preferred sieves or membranes have a mesh or pore size in the range from 1 to 200 .mu.m, more preferably in the range from 10 to 100 .mu.m, moreover preferably in the range from 20 to 50 .mu.m and most preferably in the range from about 30 .mu.m
  • Particularly preferred in this context are porous filter masses. These include ceramic surface filters of high chemical and pressure resistance in stone, hollow candle or plate form and glass frits. In order to reduce the risk of pore clogging, such surface filters are preferably provided with an upper, fine-pored filter layer, while the remaining part is coarse-pored (multilayer filter).
  • Coke, plastics, hard rubber, animal skins and sintered metal powders can also be basic materials of porous filter masses. It is likewise possible to use metal filters produced by powder metallurgy as porous filter masses. As sedimentation especially two subspecies are considered. On the one hand, the solid particles, if they have a higher density than the high boiler, can be separated by settling. If the solid particles have a lower density than the high-boiling part, they float on the high-boiling part in a quiescent bath and can be removed from the surface of the high-boiling part. The other method of sedimentation is based on the separation of the at least one solid by centrifugal forces.
  • the high-boiling components contaminated with at least one solid can be agitated against the filter by the centrifugal force, the solids remaining on the filter and the heavy-boiling components passing through Filter penetrate and these freed from the solids leaving sen.
  • the high-boiling part is freed from the at least one solid by the use of so-called separators (also called plate centrifugal joints).
  • Contact oil is recycled to the reaction step, preferably characterized in that initially in a first separation step solids by filtration, particularly preferably by means of edge gap filter, as described for example by EDAK
  • the heavy-boiling part which is already partially freed from solids, is then separated in a second separation step by means of separators, in particular by means of Westfalia Separators, freed from further solids.
  • this third separation step may be followed by a third separation step, in which the high-boiling part is also separated, for example, by electrostatic filtration using filtration equipment, such as those available from FRIESS GmbH, Monheim, Germany, designated Model D2, Model D4, Model D4-1E, model D8, model D8-1E, model D16 and model D16-1E are commercially available, freed from further solids.
  • the separation of solids from the high boiler part takes place in that the high boiler, after which they have been condensed by the first cooling of the gaseous reaction phase and combined with the liquid constituents taken from the reaction space, in a corresponding separating device are passed.
  • the high-boiling component which has been substantially freed from solids after passing through the separation control can then be stored, for example, in a high-boiling tank as "high-boiling buffer.” It is further preferred in this connection for the high-boiling components to be fed to the separating apparatus a temperature of at least 150 0 C, preferably cooled by at least 100 ° C.
  • the high boilers freed from solids can be partly recycled directly into the Reaktiqnsraum as contact oil both directly after they have passed the separation device for separating solids, it is also conceivable, from the high boiler tank, in which the high boilers freed of solids "puffed" be returned to the high-boiling part as a contact oil in the reaction chamber.
  • the embodiment of the process according to the invention according to which at least one reaction step takes place continuously and the embodiment of the process according to the invention, in which part of the high boiler is continuously fed to the reaction step, further contribute to ensuring that the Onsön prevailing reaction conditions were ⁇ kept as constant as possible. It is advantageous here that the part of the high boiler is fed to the reaction space through nozzles. In this way, if necessary assisted by an agitator, a very rapid and uniform mixing of the educt composition and the contact oil or the supplied part of the high boiler is achieved.
  • this can also be carried out with at least two series-connected reaction and workup systems.
  • the heavy-boiling fraction which has been separated off in the first work-up unit after work-up of the reaction phase obtained in the first reaction unit and optionally freed from solids is fed as contact oil to the reaction step in the second reaction unit.
  • the heavy-boiling fraction which has been separated off after work-up of the reaction phase obtained in the second reaction unit is, as described above, freed of solids and can be recycled as contact oil to the reaction step of the first reaction unit.
  • the gas phase obtained in the two processing plants can be condensed individually or together to form the low-boiling phase and worked up further.
  • a production device located in a vehicle.
  • One possibility here is to carry out at least the harvest step and the reaction step on one and the same vehicle.
  • Another possibility is to carry out the harvesting step on a separate vehicle and to transfer the educt mass collected in the harvest step to another vehicle which has a production device in which at least the reaction step can take place.
  • Forestry products are especially wood or Wood waste, as may occur for example during harvesting by branches and derglei ⁇ chen or even in the further processing of the wood in the form of wood chips, shavings, chips or abrasive dustsj ⁇ .
  • the method according to the invention directly during harvesting of the wood, in order to supply, for example, bark, branches or other wood residues which are no longer usable, which are obtained during the harvesting of the wood, to the oiling.
  • a production device located in a vehicle, which has at least one reaction step, on site in the wood harvest in the forest.
  • the further processing of wood can be carried out in wood processing plants, such as sawmills, press chip or laminate board manufacturing companies, Schrei ⁇ nereien or paper or pulp mills.
  • wood processing plants such as sawmills, press chip or laminate board manufacturing companies, Schrei ⁇ nereien or paper or pulp mills.
  • the use of the method according to the invention in each of the abovementioned woodworking operations for the recycling of wood waste constitutes a preferred embodiment of the method according to the invention.
  • the method according to the invention can also be used for the utilization of large quantities of leaves accumulating in the fall, in particular for its oiling ,
  • the public especially when caring parks incurred needles' Von'Nadelbäumen as firs, Fich ⁇ th, pine or larks can be oil ver ⁇ by the inventive process.
  • the present invention also relates to a device comprising a vaporizing module at least comprising, as transporting substance with one another in
  • a starting material feed - a reaction chamber connected to the starting material feed, optionally druckbe ⁇ loadable reaction space, this reaction space is particularly in the case of difficult to crack molecules such as lignin preferably equipped with a microwave, a to the Reaction space adjoining separator with a low-boiling outlet and a high-boiling outlet, wherein the light-boiling outlet is followed by a fractionation unit, wherein the high-boiling outlet is followed by a solids separation, wherein the solids separation has a liquid outlet and a solids outlet, wherein the liquid outlet is connected via an oil return directly or optionally via a high boiler tank to the reaction space.
  • lignin preferably equipped with a microwave
  • a to the Reaction space adjoining separator with a low-boiling outlet and a high-boiling outlet, wherein the light-boiling outlet is followed by a fractionation unit, wherein the high-boiling outlet is followed by a solids separation
  • the Eduktmasse- feed has a pressure valve.
  • this pressure valve which adjoins the reaction space or is located in the reaction chamber, educt matter can be conveyed by one or more conveying agents likewise located in the feedstock feed.
  • conveying means may be a conveyor belt, a conveyor screw or a delivery piston, wherein a screw conveyor is not least preferred in view of the continuous operation of the oiling module.
  • the pressure valve has an at least partially spherical component, that preferably spring pressure is applied. Furthermore, it is preferred that this component is formed at least partially of ceramic.
  • the educt mass supply reaction chamber side distribution elements which serve as uniform as possible distribution of the educt composition in the reaction space and are advantageously designed as a distributor wing.
  • the educt mass is thus introduced into the educt mass feed, which has a continuously operating conveying means, which is preferably configured at least partially like a screw.
  • the educt mass feed is heatable by a feed heating element.
  • This feed heating element is preferably provided at least partially in the region of the continuously operating conveying means on the outside of the reaction space.
  • the reaction space it is preferred for the reaction space to have a reactor heating element for heating the reaction space.
  • the feed heating element and also the reactor heating element can simultaneously or independently of one another be used as electrical heating elements, hot air heating be formed dement, oil heater or gas heater.
  • a microwave-emitting device is preferably used as the heating element.
  • the reaction space it is preferable for the reaction space to have a mixing device.
  • a mixing device As Mischeinrich ⁇ tion all known to those skilled stirring equipment into consideration.
  • Another form of mixing device form nozzles with which, for example, the contact oil or the high-boiling part used as contact oil can be atomized in order to ensure a corresponding thorough mixing of the reaction phase.
  • the reaction space is designed in the form of a trough in whose bottom the contact oil is located.
  • suitable sliding devices such as a rotating screw, the educt composition can be pulled or pushed within the reaction space from the place of entry of the educt composition through the contact oil.
  • the separator are formed as a thermo or mechano separator or a combination thereof, wherein each separator variant constitutes a preferred embodiment of the erfindungs ⁇ proper device per se.
  • Thermoäbscheider separators are to be drawn, which exploit the Siedetemperaturunter Kunststoffe the various onsphase in the reaction phase resulting hydrocarbons containing oils. Typical Thermoäbscheider are distillation or rectification columns.
  • a cooling module is provided as part of the separator before this. This cooling module is designed so that the gas mixture emerging from the reaction space can be cooled in the separator by a temperature of about 50.degree.
  • Particularly preferred cooling modules are tube heat exchangers, preferably tube bundle heat exchangers.
  • mechano separators according to the invention devices are understood that not by different temperatures but make it possible to separate mixtures of substances by utilizing different molecular weights. Mechanoabscheider are particularly preferred because of their compactness in Verkölungsmodulen that show a high Verkölungs even with a small space andconcentrszweürfis.
  • Typical mechano separators are separators, centrifuges or cyclones which function according to the centrifugal principle, with cyclones which accomplish the separation using gas streams being particularly preferred. Such cyclones or separators can be obtained, for example, from Westfalia Separator GmbH, Germany.
  • the device according to the invention can furthermore have devices as separators which operate according to the line or osmosis principle.
  • the device has a heavy-boiling tank, which is arranged such that the high-boiling boiler, after having passed the solids separation, can be introduced into it.
  • This high-boiling tank can also be provided with an oil return, can be attributed zu ⁇ with the high boiler from the high boiler tank as contact oil in the reaction space.
  • the liquid outlet of the Feststoff ⁇ separation is not directly connected to the reaction space, but on the high boiler tank.
  • the fractionation unit is likewise preferably a separator comprising a cooling module, which is preferably a distillation or rectification device or else a separator, the cooling module preferably being designed in such a way as to leave the exit from the first separator , gaseous low boilers to a temperature of about 5O 0 C are cooled.
  • a cooling module which is preferably a distillation or rectification device or else a separator, the cooling module preferably being designed in such a way as to leave the exit from the first separator , gaseous low boilers to a temperature of about 5O 0 C are cooled.
  • the solids separation takes place in at least two separation regions.
  • the mechano separators discussed above can likewise be used.
  • the first separating region comprises a mechanical separating device, preferably an edge-gap filter. has.
  • the further separation region has a separator, preferably a Westfalia separator.
  • the solids removal it is preferred according to the invention for the solids removal to have a cooling module which is arranged such that the heavy-boiling part introduced into the solids separation can be cooled to a temperature of at most 100 ° C. before separation.
  • the solids separation is followed by a solid-state energy conversion unit.
  • a solid-state energy conversion unit is particularly preferably a combustion unit which provides heat energy for heating the various heating elements of the oiling module.
  • the oil return has a return heating element.
  • the part of the high boiler part serving as contact oil introduced via the oil return into the reaction space can be preheated to the reaction temperature so that no significant temperature inhomogeneities occur within the reaction phase, which could adversely affect the process and the product quality.
  • At least one further reaction space adjoins the high boiler outlet.
  • the oiling module can follow a harvesting module.
  • the oiling module can directly follow the harvesting module.
  • another module preferably a confectioning module, in which the crop of the harvesting module can be further comminuted or pre-dried, for example, can be located between the harvesting module and the oiling module.
  • the inventive device tion is arranged on a vehicle. The measures described in this paragraph permit the harvesting of vegetable agricultural products suitable for Eduktmassen and their disposal as soon as possible. Consequently, it is preferred that the device according to the invention is used in the process according to the invention for the production of oils containing hydrocarbons.
  • the present invention relates to a method for generating kinetic, electrical and / or potential energy, wherein an energy generator uses an oil obtainable by the process according to the invention for the production of hydrocarbons-containing oils.
  • energy producers Preferably mentioned are internal combustion engines, such as gasoline engines, diesel engines, Wankel engines, steam engines, turbines or jet engines. Another group of energy producers form fuel cells.
  • the resulting in the inventive process for the production of hydrocarbons oils at 20 ° C gaseous products, in particular methane, ethane, propane or butane, particularly preferably methane or ethane and more preferably methane can be used.
  • the invention also relates to a process for the preparation of chemical products, wherein an oil or gas obtainable by the process according to the invention for the preparation of hydrocarbons-containing oils is subjected to a chemical reaction.
  • Suitable chemical reactions are all chemical reactions known in the field of petrochemicals.
  • starting products can be obtained which can be converted into intermediates or polymers by further reactions, such as addition or polymerization reactions.
  • the invention also relates to chemical products containing or at least partly based on an oil or gas obtainable by the process according to the invention for the production of hydrocarbons containing oils.
  • chemical products especially call foils, molding compounds, foams, lacquers, films or liquids 2x1.
  • the invention further relates to goods containing or at least partially based on chemical products or on chemical products obtainable by the process according to the invention for the production of oils containing hydrocarbon substances. Furthermore, the present invention relates to a method for transporting goods or transportation of persons, wherein a transport means obtains the energy for the transport at least partly obtainable from an oil or gas obtainable by the process according to the invention for producing hydrocarbons-containing oils.
  • Suitable means of transport are all suitable for the expert appearing means of transport into consideration. Examples include land vehicles such as automobiles, trucks, construction vehicles, buses, motorcycles and the like, watercraft such as ferries, container ships, passenger ships, hydrofoils and the like, aircraft such as airliners, fighters, missiles, helicopters or airships.
  • the different persons are preferably persons who differ from each other on the basis of their legal status.
  • the person providing the educt composition can be, for example, a farmer or an employee of an agricultural society who is not at least in the direct possession of the device according to the invention.
  • the other person performing the reaction step preferably belongs to a company that owns the device.
  • Such a society preferably has either the business purpose of renting the device according to the invention together with personnel in order, for example, to ablate the field ordered with vegetable agricultural products and to carry out the oiling, or else the business purpose, educt mass or for educt mass suitable upstream products, which were produced by third parties, auf ⁇ buy up and approach the oiling.
  • the invention additionally relates to the use of one of the methods described here or one of the devices described here in a sustainable energy industry or to reduce the generation of greenhouse gases.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a harvesting vehicle with a spoiling module
  • FIG. 2 shows a perspective view of a mobile oiling module
  • FIG. 3 shows a schematic cross section of a oiling module
  • FIG. 4 shows a cross section through a starting material feed
  • FIG. 5 shows a superstructure cross section of a feedstock material feed
  • FIG. 6 shows a heat transfer module with two reaction spaces
  • FIG. 7 shows a schematic cross section of a fractionation unit
  • FIG. 8 shows a schematic cross section of a pilot plant
  • Figure 9 is a graphical representation of cylinder pressure curves.
  • FIG. 1 shows a harvesting vehicle 1 that has a header 2 for plant-based agricultural products, also called energy crops.
  • the Erntevor ⁇ set 2 has a number of cutting devices 3, with which the plants Energy ⁇ plants are harvested.
  • the header 2 is supported by a chassis 5 and is located in the field of vision of a driver's cab 4.
  • the header 2 is followed by a packaging unit 6, in which the energy crop chips are optionally comminuted, freed of water or impurities or even compacted , If further usable vegetable juices are produced in the packaging unit 6, as is the case, for example, in the processing of sugar beets or cane sugar, then the confectioning unit 6 is followed by a vegetable juice tank 7, which can pick up these plant juices.
  • an Eduktmasse Appendix 8 downstream of the packaging unit 6, usually downstream of the vegetable juice tank 7, there can be an Eduktmasse Anything 8. In this it can come to a further drainage and compaction of the educt composition.
  • Either to the packaging unit 6 directly or to the Edukt- mass storage 8 is followed by a Verkölungsmodul 9, in which the educt composition is baked by the action of temperature in the presence of an organic contact oil and the resulting oil is optionally refined.
  • the chassis 5 further has a plurality of driven wheels 10, which allow a possible soil-gentle movement of the harvesting vehicle 1.
  • FIG. 2 illustrates a device which is comparable to the harvester but not self-propelled and configured as a trailer.
  • reference is made to the embodiments of FIG. 1 in connection with the meaning of reference numbers 5, 6, 7, 8 and 9 taken.
  • FIG. 2 designates a tenter 11, which can optionally be connected to the vegetable juice tank 7, in which gas, preferably methane, can be obtained from the vegetable juice by suitable enzymes, which can be used for energy generation and for heating the oiling module.
  • gas preferably methane
  • suitable enzymes which can be used for energy generation and for heating the oiling module.
  • a device suitable for this purpose does not have a vegetable juice tank 7 and a fermenter 11.
  • wood waste originating, for example, from a sawmill or a wood processing plant, or animal waste, which may originate, for example, from a carcass utilization plant can be supplied directly to the oiling module 9 as educt mass.
  • FIG. 3 shows a oiling module 9 with a housing 12 such that a feedstock feed 13, an optionally pressurizable reaction space 14, which is preferably designed as a stainless steel reactor, has a separator 15 with a low boiler outlet 16 and adjoining it a high boiler outlet 17.
  • the high boiler outlet 17 is preferably tubular in the vertical direction and has a number of Society michsventi- len 18, with which a back-up ratio for liquid high boiler in or out of the reaction chamber 14 can be adjusted.
  • a nozzle 19 is arranged, with which it is possible to mix the reaction phase contained in the reaction space 14 by injecting oil.
  • reaction space 14 is at least partially surrounded on its walls externally by heating elements 20 which, together with the heating of the oil in the reaction chamber 14 heating elements 21 for the reaction temperature in ⁇ within the reaction chamber 14.
  • a high-boiling valve 22 which likewise controls, together with the fractionation valves 18, the fill level of the high boiler outlet 17 and thus the reflux ratio.
  • the high-boiling part discharged via the high-boiling valve 22 is fed to a solids separation 33, this solids separation 33 preferably operating in two stages and initially having a mechanical separating device 34, for example an edge gap filter and connected thereto a further mechanical separating device 35, preferably a separator (see FIG. 6).
  • the thus purified heavy-boiling part is stored in a high-boiling tank 36. From the high boiler tank 36 or immediately after leaving the solids separation 33, a part of the heavy boiler can be introduced via the heating element 21 into the first reaction space 14 by means of the nozzle 19
  • the starting material feed 13 is described in more detail.
  • This first has a collecting funnel 23 for receiving the starting material mass, which is continuously requested by a first conveying means 24, which is formed like a screw, from the collecting funnel 23 in the direction of the reaction space 14.
  • the first conveying means 24 is adjoined by a second conveying means 25 in that the educt mass requires a screw closure 26 by means of a screw-shaped conveyor.
  • the ball closure 26 has a ball 27 which is pressed by a spring bearing 28 on the VerInstitutöffhung 29.
  • FIG. 6 shows a further reaction space 30, which may follow the first reaction space 14, in which, starting from the high-boiling valve 22, a heating line 31 introduces high-boiling components into the lower region of the further reaction space 30.
  • a separator 15 with a low boiler outlet 16 and a high boiler outlet 17 also adjoin the further reaction chamber 30.
  • the low boiler outlet 16 of the further reaction space 30 is connected to the low boiler outlet 16 of the first reaction space 14 through a conduit.
  • a fractionation unit 32 can at thechtsiederauslass 16 connect (see Figure 7) in which the one worked deposited the water contained in the low-boiling and the low boiler in petrol, diesel or fuel oil fractions * voltage by distillation or by mechanical separation either or a combination thereof can be.
  • the heavy-boiling part taken off via high-boiling valve 22 is supplied to a solids outlet 33 preferably comprising a liquid outlet 35a and a solids outlet 35b, this solids separation 33 operating in two stages and a first mechanical separating device, preferably an edge-gap filter 34 and second second separating device mechanical separating device, preferably a separator 35 having.
  • the high-boiling part thus purified is also stored as a "heavy-liquid buffer" in a high-boiling tank 36. From this high-boiling tank 36, a part of the high boiler can be introduced via the heating element 21 into the first reaction space 14 by means of the nozzle 19.
  • FIG. 7 shows a fractionation unit 32 with a distillation zone having two or more distillations.
  • the fractionation unit 32 can be coupled to a heat recovery unit 38, preferably in the form of a heat exchanger or a heat pump, in order to reduce the fractionation unit operated by the cooling in the distillation unit 32 energy to be reintroduced into the example for preheating the screws.
  • the purified oil product obtained from the fractionation unit 32 is temporarily stored in a tank 39.
  • the components which are present in the fractionation unit 32 during workup are supplied to a generator 40 with which energy is generated by an internal combustion engine which generates at least partially, preferably completely, the energy supply of the oiling module 9 or the harvesting vehicle 1 can be used.
  • FIG. 8 shows a test setup in which a reactor 41 forms a reaction space 14, which receives a stirrer 42 and can be fed in a controllable manner via an educt inlet 43 with an educt valve via a feed valve 48. Furthermore, the reactor 41 has a controllable via the control 44 heating. In the upper region of the Re ⁇ actuator 41, a radiator 45 connects, which opens into a separator 46, which is arranged under a trigger 47.
  • FIG. 9 shows a graphic representation of cylinder pressure profiles in a biodiesel produced by the process according to the invention and a conventional, commercially available diesel fuel in a 1.9 l passenger car diesel engine at 4000 revolutions per minute, a torque of 90 Nm.
  • a device as shown in Figure 3 (only one reactor) comprising a stainless steel reactor with a reactor volume of 1,000 liters, which was preheated to a temperature of 36O 0 C, was continuously straw with a water content of about 8 wt .-% , which was comminuted to a particle size of 5 mm on average and preheated to a temperature of 100 ° C introduced. At the same time, such an amount was introduced at temperature of 360 0 C heated to a Tem ⁇ contact oil in the reactor such that the ratio of the straw to contact oil inside the reactor always about 1: 3.
  • the temperature drop caused by the addition of straw at a temperature of 100 0 C inside the reactor was compensated by a corresponding increase in the temperature of the supplied contact oil, so that the temperature inside the reactor was constant at about 360 ° C.
  • BP heavy oil is used with a boiling point of more than 200 0 C at atmospheric pressure.
  • the components were mixed in the reactor by means of a stirrer, where it can at the temperature of 360 ° C inside the reactor for thermal cleavage of the straw.
  • the gaseous phase in the reaction space was brought into contact by means of conventional tube bundle heat exchange and cooled by about 50 ° C., where it can condense high boilers.
  • Mit ⁇ means of a conventional cyclone, the high boilers were separated and, after they were cooled to a temperature of about 100 0 C, using an edge-gap filter from Mahle GmbH (type AF 7383-521-50700 / S1) and then by means of a Westfalia Separators (OTC2-02-137) freed of solids.
  • the high solids boilers were then sent to a heavy dump tank.
  • the high boilers have now been continuously introduced as a contactless oil into the reactor from the high-boiling tank, wherein the high boilers were preheated to a temperature of about 360 0 C.
  • the plant was operated continuously for several hours in the manner described above.
  • a sample of the separated low-boiling condensate obtained after several hours of operation of the plant was, after the still existing in the sample has been separated, burned as a fuel in a 1.9 L passenger car diesel engine.
  • the biodiesel fuel which is obtainable by the process according to the invention is superior to conventional fuels, as shown, inter alia, in a higher cylinder pressure than conventional biodiesel fuels.
  • first mechanical separation device preferably edge gap filter
  • 35 second mechanical separation device preferably Westfalia separator

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffe beinhaltenden Ölen, bei dem eine einen Zucker und/oder ein Zuckerderivat beinhaltende Eduktmasse thermisch gespalten wird, umfassend einen Reaktionsschritt, in dem die Eduktmasse mit einem Kontaktöl, welches einen Siedebeginn von mindestens 200°C bei einem Druck von 1013 mbar aufweist, unter Bildung einer Reaktionsphase bei einer Reaktionstemperatur im Bereich von 200 bis 600°C und einem Druck in einem Bereich von 0,1 bis 50 bar in Kontakt gebracht wird (13;19), sowie einen Aufarbeitungsschritt (14), in dem die Reaktionsphase in einen Leichtsiedeteil und einen Schwerseideteil aufgetrennt wird, wobei zumindest ein Teil des Schwersiederteils als Kontaktöl in den Reaktionsschritt zurückgeführt wird (19). Die Erfindung betrifft auch eine ein Verölungsmodul (9) aufweisende Vorrichtung für dieses Verfahren, ein Verfahren zur Erzeugung von elektrischer, kinetischer und/oder potenzieller Energie, ein Verfahren zur Herstellung eines chemischen Erzeugnisses, ein aus diesem Verfahren erhältliches chemisches Erzeugnis, auf diesem chemischen Erzeugnis mindestens teilweise basierende oder diese beinhaltende Güter, ein Verfahren zum Transport von Sachen oder zur Beförderung von Personen sowie die Verwendung eines der vorstehend beschriebenen Verfahren oder der vorstehend beschriebenen Vorrichtung in einer nachhaltigen Energiewirtschaft oder zur Verringerung des Entstehens von Treibhausgasen.

Description

Thermische Biomassenveröhing
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen beinhaltenden Ölen, eine ein Verölungsmodul aufweisende Vorrichtung für dieses Verfahren, ein Verfahren zur Erzeugung von elektrischer, kinetischer und/oder potenzieller Energie, ein Verfahren zur Herstellung eines chemischen Erzeugnisses, ein aus diesem Verfahren erhältliches chemisches Er¬ zeugnis, auf diesem chemischen Erzeugnis mindestens teilweise basierende oder diese beinhaltende Güter, ein Verfahren zum Transport von Sachen oder zur Be¬ förderung von Personen sowie die Verwendung eines der vorstehend beschriebe¬ nen Verfahren oder der vorstehend beschriebenen Vorrichtung in einer nachhalti¬ gen Energiewirtschaft oder zur Verringerung des Entstehens von Treibhausgasen.
Nicht zuletzt wegen der zunehmend geringer werdenden Erdölvorkommnisse und auf Grund des auf der Verbrennung fossiler Brennstoffe basierenden Treibhausef¬ fekts besteht allgemein weltweit ein hoher Bedarf an auf nachwachsenden Roh¬ stoffen basierenden Energiequellen. Zur Verbreitung und Durchsetzung dieser auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Energiequellen kommt der Wirtschaft- lichkeit der Verfügbarkeit dieser Energiequellen eine maßgebliche Bedeutung zu. Ein Aspekt der wirtschaftlichen Verfügbarkeit bilden die Herstellungskosten, die gegenüber vergleichbaren Erdölprodukten zumindest wettbewerbsfähig sein müs¬ sen, oder diese gar unterbieten. Weiterhin ist es für die wirtschaftliche Verfügbar¬ keit vorteilhaft, wenn die Bereitstellung der auf nachwachsenden Rohstoffen ba- sierenden Energiequelle möglichst unbürokratisch und ohne übermäßig hohe An¬ fangsinvestitionen in Gerätschaften bereitgestellt werden kann. Ein anderes Gebot der Wirtschaftlichkeit betrifft die Nachhaltigkeit. Hierbei ist es von besonderer Bedeutung, dass in einer Reihe von Arbeitsgängen anfallende, so genannte „Ab¬ fallprodukte", einen so genannten „Werkstoff für auf nachwachsenden Rohstof- fen basierende Energien darstellten.
BESTATIGUNGSKOPIE Aus der Abfallwirtschaft sind eine Reihe von Schriften bekannt, in denen bei¬ spielsweise Alt- oder Abfallgrundstoffe durch pyrolytische Verfahren, meist unter sehr hohen Temperaturen und unter Einsatz geeigneter Feststoffkatalysatoren, zu Produkten verarbeitet werden, die im Vergleich zu den Alt- oder Abfallgrundstof- fen geringere Molekulargewichte aufweisen. In diesem Zusammenhang sind bei¬ spielsweise DE 44 35 238 Al, DE 19623 528 Al, DE 693 26 527 T2, DE 44 23 394 Cl, DE 44 12 941 Al, DE 43 11 034 Al sowie DE 198 09 717 Al zu nennen.
Auf dem Gebiet der Erzeugung von Brennstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen sind jedoch nur wenige pyrolytische Verfahren bekannt. So offenbart DE 102 15 679 Al eine direkte thermochemische Umwandlung von hochmoleku¬ laren organischen Substanzen in niedrigviskose flüssige Brennstoffe, wobei durch Schockerwärmung der eingesetzten Biomasse in Kombination mit einer Kreislauf- führung einer schwer flüchtigen Produktphase eine brennbare, niedrigviskose Flüssigkeit erhalten wird. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass naheliegende und technische übliche Maßnahmen zur Verweilzeitsteuerung für dieses Verfah¬ ren nicht ausreichend sind. Außerdem wird das in DE 102 15 679 Al beschriebe¬ ne Verfahren bei einem Druck von 80 bar durchgeführt, so dass der Reaktor spe- ziell für derart hohe Drücke ausgelegt sein muss. Eine Verwendung eines solchen Reaktors in beispielsweise mobilen Anlagen zur Erzeugung von Brennstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen ist daher nicht unproblematisch.
Ferner offenbart DE 10049 277 Al ein Verfahren zur katalytischen Erzeugung von Dieselöl und Benzinen aus kohlenwasserstoffhaltigen Abfällen und Ölen wie Holz, wobei ein Feststoffkatalysator auf Natrium-Aluminiumsilicat-Basis ver¬ wendet wird. Dieses Verfahren ist zum einen deshalb nachteilig, weil Festteilchen, unter die auch Feststoffkatalysatorteile fallen, auf Grund der durch diese Feststof¬ fe bedingten Verstopfungsgefahr und der damit verbundenen Häufigkeit von Still- Standszeiten einer Verölungsanlage für einen dauerhaften, kontinuierlichen und damit wirtschaftlichen Betrieb einer Verölungsanlage nachteilig sind. Aus der einen Zusatz zu DE 10049 377 Al bildenden Anmeldung DE 101 11 765 Al ist zu entnehmen, dass bei diesem Verfahren überwiegend Katalysatorreste zurück¬ bleiben, die nicht regeneriert werden können. Vielmehr müssen derartige Kataly¬ satorreste durch aufwendige Verfahren durch Abbrennung gereinigt und, da eine solche Reinigung in der Regel nur einmal möglich ist, letztendlich entsorgt wer- den.
Allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Beitrag zur Lösung der sich aus dem Stand der Technik ergebenden Aufgaben zu leisten und die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Nachteile zu überwinden helfen.
Insbesondere liegt eine erfindungsgemäße Aufgabe darin, ein Verfahren zur Ver- ölung von nachwachsenden Rohstoffen zur Verfügung zu stellen, dass effizient, nachhaltig und wirtschaftlich betrieben werden kann. Dabei sollten die durch die¬ ses Verfahren erhältlichen Brennstoffe möglichst weniger karzinogen sein und bei einer Verbrennung in einem Verbrennungsmotor einen möglichst hohen Zylinder¬ druck gewährleisten.
Eine weitere erfindungsgemäße Aufgabe liegt darin, ein Verfahren und eine Vor¬ richtung bereit zu stellen, die in möglichst kleinen und dezentralen Einheiten be- trieben werden kann.
Ferner liegt eine Aufgäbe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die einen Betrieb mit möglichst geringen Still¬ standszeiten erlaubt.
Zudem liegt eine erfindungsgemäße Aufgabe darin, einen Beitrag zu einem nach¬ haltigeren und weniger auf fossilen Brennstoffen basierenden Energiekonzept zu leisten.
Eine erfindungsgemäße Aufgabe liegt auch darin, einen Beitrag zur Beförderung des Strukturwandels in der Land- oder Forstwirtschaft zu leisten. Einen Beitrag zur Lösung der vorstehenden Aufgaben leistet ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffe beinhaltenden Ölen, bei dem eine einen Zu¬ cker und/oder ein Zuckerderivat beinhaltende Eduktmasse thermisch gespalten wird, umfassend
einem Reaktionsschritt, in dem die Eduktmasse mit einem Kontaktöl, wel¬ ches einen vorzugsweise nach DIN EN 60751 bestimmten Siedebeginn von mindestens 200°C, vorzugsweise von mindestens 250°C, noch mehr bevor¬ zugt von mindestens 3000C, darüber hinaus bevorzugt von mindestens 3250C und am meisten bevorzugt von mindestens 350°C bei einem Druck von 1013 mbar aufweist, unter Bildung einer Reaktionsphase bei einer Re¬ aktionstemperatur im Bereich von 200 bis 6000C, vorzugsweise im Bereich von 250 bis 5500C, besonders bevorzugt im Bereich von 300 bis 5000C und am meisten bevorzugt in einem Bereich von 350 bis 4500C und einem abso- luten Druck in einem Bereich von 0,1 bis 50 bar, vorzugsweise in einem Be¬ reich von 0,5 bar bis 25 bar, noch mehr bevorzugt in einem Bereich von 0,75 bar bis 10 bar, darüber hinaus bevorzugt in einem Bereich von 0,9 bar bis 1,5 bar und am meisten bevorzugt bei Atmosphärendruck in Kontakt ge¬ bracht wird, sowie
einen Aufarbeitungsschritt, in dem die Reaktionsphase in einen Leichtsiede- teil und einen Schwerseideteil aufgetrennt wird,
wobei zumindest ein Teil des Schwersiederteils als Kontaktöl in den Reaktions- schritt zurückgeführt wird.
Überraschenderweise wurde festgestellt, dass das in DE 102 15 679 Al beschrie¬ bene Verfahren zur thermochemischen Umwandlung hochmolekularer organi¬ scher Substanzen in niedrigviskose flüssige Brennstoffe auch unter Drücken von maximal 50 bar bis hinab zu 0,1 bar, besonders bevorzugt jedoch unter Atmosphä¬ rendruck (etwa 1013 mbar) durchgeführt werden kann. Unter „Schwersieder" im Sinne der vorliegenden Erfindung werden Verbindun¬ gen verstanden, die bei Atmosphärendruck (d. h. 1013 mbar) einen Siedepunkt, oder bei einem Siedebereich einen Siedebeginn von mindestens 200°C, vorzugs¬ weise mindestens 25O0C, besonders bevorzugt mindestens 300°C, darüber hinaus bevorzugt mindestens 325°C und am meisten bevorzugt mindestens 350°C auf¬ weisen. Dementsprechend werden als „Leichtsieder" vorzugsweise Verbindungen verstanden, die bei Atmosphärendruck einen Siedepunkt bzw. einen Siedebereich von höchstens 200°C, vorzugsweise von höchstens 250°C, noch mehr bevorzugt höchstens 3000C, darüber hinaus bevorzugt höchstens 325°C und am meisten be- vorzugt höchstens 3500C aufweisen.
Bei den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen, Kohlenwasserstoffe beinhaltenden Ölen handelt es sich vorzugsweise um Kraftstoffe, die bei Raum¬ temperatur flüssig sind und besonders bevorzugt einen Cetanindex nach EN 590 von mindestens 46, vorzugsweise mindestens 48, besonders bevorzugt mindestens 50 und am meisten bevorzugt 54 aufweisen. Erfindungsgemäß besonders bevor¬ zugte Kohlenwasserstoffe beinhaltende Öle sind Petroleum, Diesel, Heizöl, Ben¬ zin oder Mischungen von mindestens zwei daraus, wobei Diesel am meisten be¬ vorzugt ist. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die durch das erfindungsgemäße Ver- fahren erhältlichen, Kohlenwasserstoffe beinhaltenden Öle einen durch OENORM 12916 bestimmten Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen von höchstens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 25 Gew.-%, noch mehr bevorzugt höchs¬ tens 10 Gew.-%, darüber hinaus bevorzugt höchstens 5 Gew.-%, darüber hinaus noch mehr bevorzugt höchstens 100 ppm und am meisten bevorzugt höchstens 1 ppm aromatische Kohlenwasserstoffe aufweisen.
Vorzugsweise liegt in dem erfindungsgemäßen Verfahren der Anteil der Edukt- masse an der Reaktionsphase im Bereich von 5 bis 80 Gew.-%, besonders bevor¬ zugt in einem Bereich von 10 bis 70 Gew.-%, noch mehr bevorzugt in einem Be- reich von 20 bis 60 Gew.-% und am meisten bevorzugt in einem Bereich von 25 bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Reaktionsphase. Als Zucker oder Zuckerderivate kommen alle dem Fachmann bekannten syntheti¬ schen oder in der Natur vorkommenden Zuckerverbindungen in Betracht. Unter den erfindungsgemäßen Begriff Zucker und/oder Zuckerderivat fallen sowohl Mono-, Di-, Try-, Tetra-, Penta-, Oligo- oder Polyzucker. Dieses gilt unabhängig davon, ob diese Zucker zyklisch, linear, verzweigt oder vernetzt sind. Als Zucker¬ derivate kommen alle aus Zuckern gebildeten chemischen Umsetzungsprodukte in Betracht. Hierunter fallen beispielsweise Zuckerester, Zuckeralkohole, Zuckertyo- Ie, Zuckerphosphate, Zuckersalze, Zuckereiweißverbindungen und dergleichen mehr. Die vorstehend genannte Zucker bzw. Zuckerderivate können aufgebaut sein aus Saccharose, Manose, Laktose, Gluckse, Dextrose oder Kombinationen aus mindestens zwei davon. Beispiele für zyklische Zucker sind Zyklodextrine. Beispiele für lineare Zucker sind Stärke und Stärkederivate. Beispiele für ver¬ zweigte Zucker sind Cellulosen. Beispiele für vernetzte Zucker sind beispielswei¬ se aus linearen Zuckern oder verzweigten Zuckern durch Vernetzungsreaktionen gewonnene Netzwerke, wie sie unter anderem bei der Papier-, Pappe- oder Kar¬ tonherstellung anfallen.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die Eduktmasse mindestens 5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 10 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 15 Gew.-% sowie darüber hinaus bevorzugt mindestens 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Eduktmasse, Zucker und/oder ein Zuckerderivat beinhaltet. Neben diesen Zuckern und/oder Zuckerderivaten kann die Eduktmasse Begleitstoffe beinhalten. Hierbei handelt es sich neben anderen organischen Verbindungen wie Eiweißen und der¬ gleichen oftmals um Wasser.
Zudem ist es in dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, dass die Edukt¬ masse einen Wassergehalt im Bereich von 0,001 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 25 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 20 Gew.-% und darüber hinaus bevorzugt im Bereich von 5 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Eduktmasse, aufweist. Gewisse Wassermengen sind in dem er¬ findungsgemäßen Verfahren vorteilhaft, da diese zum einen die Rührbarkeit der Eduktmasse verbessern und zum anderen weniger öllösliche, aber dafür um so mehr wasserlösliche Bestandteile, insbesondere Feststoffe, während des Reakti¬ onsschritts und der darauf folgenden Aufarbeitung aus dem Kohlenwasserstoffe beinhaltenden Öl austragen helfen und somit zu einer Verbesserung der Produkt¬ qualität dieses Öls führen können.
Ferner ist es in dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, dass die im Reakti¬ onsschritt eingesetzte Eduktmasse zu mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise min¬ destens 20 Gew.-% und darüber hinaus bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Eduktmasse, Teilchen mit einer Teilchengröße im Bereich von 0,001 bis 50 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 40 mm, besonders bevor¬ zugt im Bereich von 0,1 bis 20 mm und darüber hinaus bevorzugt im Bereich von 1 bis 10 mm aufweist. Die vorstehend genannten Teilchengrößen können durch Siebanalyse bestimmt werden. Die vorstehende Auswahl an Teilchengrößen er¬ möglicht zum einen die Bereitstellung einer homogenen Eduktmasse, die zu einer in geeigneter Weise rührfähigen Reaktionsphase führt. Eine derartige Reaktions¬ phase trägt zu einem möglichst gleichmäßigen Verlauf des Reaktionsschritts bei, in dem insbesondere keine unerwünschten Siedeverzüge auftreten.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevor- zugt, dass die Eduktmasse vor dem in Kontaktbringen mit dem Kontaktöl auf eine Temperatur von mehr als 400C, vorzugsweise mehr als 50°C und besonders be¬ vorzugt mehr als 80°C gebracht wird, wobei eine Temperatur von 150°C, beson¬ ders bevorzugt von 1250C und am meisten bevorzugt von 1000C nicht überschrit¬ ten werden sollte. Vorteilhaft an dieser Maßnahme ist, dass zum einen durch diese Maßnahme der Wassergehalt in der Eduktmasse geregelt werden kann. Zum ande¬ ren wird durch das in Kontaktbringen von vorgewärmter Eduktmasse mit dem Kontaktöl bzw. dem eingesetzten Schwersiederteil eine möglichst schnelle und gleichmäßige Umsetzung erreicht wird, da die Temperatur der Reaktionsphase nicht durch deutlich kühlere Eduktmasse in den Bereichen, in denen die Edukt- masse eingespeist wird, unter die für die Herstellung von Kohlenwasserstoffen beinhaltenden Ölen zu niedrigen Reaktionstemperaturen abfällt. Gemäß einer anderen Ausfuhrungsforrn des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, dass die Eduktmasse mindestens ein pflanzliches landwirtschaftliches Produkt beinhaltend den Zucker und oder das Zuckerderivat aufweist. Dieses Pro¬ dukt bildet vorzugsweise den Hauptanteil der Eduktmasse. Als pflanzliches land- wirtschaftliches Produkt kommen alle dem Fachmann geläufigen in der Landwirt¬ schaft eingesetzten Pflanzen in Betracht. Hierbei sind Stroh, Heu und Feldfrüchte bevorzugt. Stroh, Heu und Feldfrüchte stellen für sich jeweils bevorzugte Ausfüh¬ rungsformen dar. Als Stroh kommen insbesondere bei der Getreideernte anfallen¬ de Halme, Reisstroh oder Maishalme in Betracht. Weiterhin kann Stroh aus Schilf-, Raps-, Soja-, Zuckerrohrhalmen oder Bambus erhalten werden. Als Heu kommen sämtliche in der Landwirtschaft anfallende Wiesenschnitte in Betracht. So können beispielsweise auf Wiesen, Stilllegungsflächen, Deichen, Fußballfel¬ dern, Straßenböschungen und Gärten gewonnene Schnitte als Heut verwendet werden. Als Feldfrüchte kommen Futterrüben, Zuckerrüben, Steckrüben, Stoppel- rüben, Schwarzwurz, Karotten, Senfkraut, Futterrüben, Kartoffeln, Mais, Getreide wie Gerste, Weizen, Hafer, Raps, Erbsen, Bohnen, Soja, Reis oder Zuckerrohr in Frage, wobei Futterrüben besonders bevorzugt sind. Jedes der für Stroh, Heu oder Feldfrüchte vorstehend genannten Beispiele stellt für sich eine bevorzugte Aus¬ führungsform dar und kann somit eine Hauptkomponente der Eduktmasse bilden.
Neben den vorstehend genannten landwirtschaftlichen Produkten kann in einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch Holz oder Laub als Eduktmasse oder als Bestandteil der Eduktmasse eingesetzt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Eduktmasse weniger als zwei, bevorzugt weniger als fünf, besonders bevorzugt weniger als zehn oder auch weniger als 15 Stunden vor dem Reaktions¬ schritt geerntet. Dieses kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass sich der Reak¬ tionsschritt direkt an den Ernteschritt anschließt, wobei gegebenenfalls zwischen dem Ernteschritt und dem Reaktionsschritt noch ein Konfektionierungsschritt er¬ folgt, in dem das geerntete landwirtschaftliche Produkt für den Reaktionsschritt aufbereitet wird, in dem es beispielsweise auf die richtige Größe und den geeigne- ten Wassergehalt gebracht wird. Der Ernteschritt kann gleichfalls mit einem oder mehreren Bestellungsvorgängen kombiniert sein. Als Bestellungsvorgang ist ins¬ besondere eine den Bodenverhältnissen angepasste Frachtfolge bevorzugt. In die¬ sem Zusammenhang ist eine Fruchtfolge besonders bevorzugt, in der zunächst Getreide, vorzugsweise Gerste oder Sojabohnen, angebaut und in einem Ernte¬ schritt, vorzugsweise im Sommer geerntet werden und in dem Reaktionsschritt verölt werden. Auf das Getreide folgen dann Rüben als Feldfrucht, wobei Steck¬ rüben oder Stoppelrüben besonders bevorzugt sind. Die Rüben werden bevorzugt im Herbst desselben Jahres geerntet und verölt. Im folgenden Frühjahr können auf dem selben Feld, auf dem zunächst Getreide und dann Rüben angebaut wurden, im Frühjahr Futterrüben angebaut werden, die im Herbst geerntet und verölt wer¬ den können. Eine andere erfindungsgemäß bevorzugte Fruchtfolge sieht vor, dass zunächst Zuckerrohr angebaut wird und direkt anschließend an die Εrnte des Zu¬ ckerrohrs Futterrüben angebaut werden. Bei der Ernte von Zuckerrohr bzw. Zu- ckerraben ist es bevorzugt, dass in dem der Reaktion vorgelagerten Konfektionie- rungsschritt das Zuckerrohr oder die Zuckerrüben zunächst in Zuckersaft, der ge¬ gebenenfalls aufkonzentriert an die Zuckerverafbeitung weitergeleitet werden kann und Trester aufgeschlossen werden. Der so gewonnene Trester kann in dem auf den Konfektionierungsschritt folgenden Reaktionsschritt der VerÖlung zuge- führt werden. Es ist jedoch gleichfalls möglich, den Zuckersaft ebenfalls der Ver- ölung zuzuführen.
Im Hinblick auf das im Reaktionsschritt eingesetzte Kontaktöl ist es bevorzugt, dass dieses mindestens 1 Gew.-%, bevorzugt mindestens zehn Gewichtsprozent, besonders bevorzugt mindestens 40 Gew.-% und darüber hinaus bevorzugt min¬ destens 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Kontaktöl, eines C30- bis C-so-, vor¬ zugsweise einen C4o- bis C7o- und besonders bevorzugt einen C50- bis C6S- Kohlenwasserstoffes beinhaltet. Diese Kohlenwasserstoffe weisen vorzugsweise mindestens 10 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 50 Gew.-% und darüber hinaus bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf den Kohlenwasser¬ stoff, unverzweigte Kohlenwasserstoffmoleküle auf. In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, dass das Kontaktöl vor dem in Kontakt bringen mit der Eduktmasse auf eine Temperatur von mehr als 1000C, vorzugsweise mehr als 2000C und be¬ sonders bevorzugt mehr als 3000C gebracht wird. Besonders bevorzugt ist es, dass das Kontaktöl auf mindestens 70 %, bevorzugt mindestens 85 % und besonders bevorzugt mindestens 95 % der in 0C ausgedrückten Reaktionstemperatur vorge¬ wärmt wird. Auf diese Weise wird durch das in Kontaktbringen von vorgewärm¬ tem Kontaktöl mit der vorteilhafterweise ebenfalls vorgewärmten Eduktmasse eine möglichst schnelle und gleichmäßige Umsetzung erreicht wird.
In einer anderen besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens basiert das Kontaktöl zu mindestens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindes¬ tens 75 Gew.-%, noch mehr bevorzugt zu mindestens 99 Gew.-% und am meisten bevorzugt zu mindestens 99,9 Gew.-% auf dem Schwersiederteil, der, vorzugs- weise nach dem Abtrennen von Feststoffen (siehe nachfolgende Ausführungen) in den Reaktionsschritt zurückgeführt wird.
Weiterhin ist es in dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, dass die Reakti¬ onsphase weniger als 0,05 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 0,1 Gew.-% und besonders bevorzugt weniger als 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Eduktmasse einen Feststoffkatalysator aufweist. Bei diesem Feststoffkatalysator handelt es sich vorzugsweise um ein Katalysatormolekularsieb aus Natriumsilicat. Möglichst geringe Mengen an Katalysator und insbesondere eine Feststoffkatalysatorfreiheit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist für einen möglichst reibungslosen und dau- erhaften kontinuierlichen Betrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft.
Das Auftrennen der im Reaktionsschritt erhaltenen Reaktionsphase in einen Leichtsiederteil und einen Schwersiederteil erfolgt vorzugsweise dadurch, dass zunächst die in der Reaktionsphase unter den Druck- und Temperaturbedingungen der Reaktionsphase gebildete flüssige Phase, welche hauptsächlich Schwersieder umfasst, abgetrennt wird, wobei im Falle einer kontinuierlichen Betriebsweise diese Abtrennung vorzugsweise durch Überlaufventile erfolgt. Außerdem wird die in der Reaktionsphase unter den Druck- und Temperaturbedingungen der Reakti¬ onsphase gasförmige Phase des Reaktors, welche neben Wasserdampf und den bei der thermischen Spaltung der hochmolekularen Verbindungen der Eduktmasse gebildeten gasformigen Spaltprodukte auch die unter den Druck- und Tempera- turbedingungen der Reaktionsphase dampfförmigen Öle sowie von der Gasphase mitgerissene Öltropfen umfasst, in einen ersten Abkühlbereich geführt, in dem diese dampfförmige Phase um etwa 10 bis 100°C, vorzugsweise etwa 20 bis 800C, noch mehr bevorzugt etwa 30 bis 70°C und am meisten bevorzugt um etwa 5O0C abgekühlt wird, wobei dieses Abkühlen vorzugsweise mittels Wärmeaustauscher erfolgt. Beim Abkühlen kondensieren die in der gasförmigen Phase enthaltenen Schwersieder.
In einer geeigneten ersten Abscheidevorrichtung, vorzugsweise in einem Zyklon, werden dann die kondensierten Schwersieder von der nach dem Abkühlen noch vorliegenden, gasförmigen Phase, welche die Leichtsieder umfasst, getrennt. Die kondensierten Schwersieder werden anschließend vorzugsweise mit der aus der Reaktionsphase abgetrennten, unter den Druck- und Temperaturbedingungen der Reaktionsphase flüssigen Phase kombiniert, welche ebenfalls Schwersieder um¬ fasst.
Die Schwersieder werden dann in einem weiteren Verfahrensschritt einer Fest¬ stoffabtrennungsvorrichtung zugeführt und, nachdem sie von Feststoffen befreit worden sind, anschließend gegebenenfalls in einem Schwersiedertank als „Schwersiederpuffer" gelagert. Aus dem Schwersiederteil kann dann ein Teil der Schwersieder als Kontaktöl in den Reaktionsraum zurückgeführt werden.
Die in der ersten Abscheidevorrichtung zurückbehaltene gasförmige Phase wird anschließend vorzugsweise in einen zweiten Abkühlbereich geführt, in dem diese gasförmige Phase auf eine Temperatur in einem Bereich von 10 bis 1000C, vor- zugsweise von etwa 20 bis 800C, noch mehr bevorzugt von etwa 30 bis 700C und am meisten bevorzugt auf eine Temperatur von etwa 500C abgekühlt wird, wobei auch in diesem Fall das Abkühlen vorzugsweise durch Wärmeaustauscher erfolgt. Die in den beiden Wärmeaustauschern freiwerdende Wärme kann beispielsweise zum Vorwärmen des Kontaktöl oder der Eduktmasse dienen.
Bei dem zweiten Abkühlschritt kondensieren nun die nach dem zweiten Abkühlen flüssigen Leichtsieder aus, welche dann in einer weiteren Abtrennvorrichtung, vorzugsweise einem weiteren Zyklon, von nach dem Abkühlen noch vorhande¬ nen, gasförmigen Bestandteilen abgetrennt wird. Diese weiteren, noch gasförmi¬ gen Bestandteile, welche unter anderem Methan umfassen, können verbrannt und die freiwerdende Wärme ebenfalls zum Vorheizen des Kontaktöls und/oder der Eduktmasse oder zum Aufheizen des Reaktionsraumes genutzt werden. Das auf dieses Weise abgetrennte, kondensierte, Kohlenwasserstoffe und auch Wasser beinhaltende Öl kann bereits direkt als Biodieselkraftstoff in Verbrennungsma¬ schinen eingesetzt werden. Denkbar ist jedoch auch, dieses Produkt noch weiter aufzutrennen, wobei das in dem Leichtsieder enthaltene Wasser abgeschieden und anschließend eine weitere Auftrennung, beispielsweise in einer Destillations- oder Rektifikationsvorrichtung erfolgt. Das Abtrennen des Wassers von den Ölbestand- teilen dieser Leichtsiederphase kann auch in einem Separator, etwa einem Westfa- lia-Separator, erfolgen, der nicht nur das Abtrennen von Wasser, sondern auch von noch vorhandenen Feststoffen von der Ölphase ermöglicht. In einer besonde¬ ren Ausführungsform des erfϊndungsgemäßen Verfahrens kann jedoch auf eine weitere Auftrennung verzichtet und das nach dem zweiten Abkühlen erhaltene Kondensationsprodukt, gegebenenfalls nach dem Abtrennen von Wasser und/oder einer weiteren Reinigung, beispielsweise mittels Filtration, als Biodieselkraftstoff eingesetzt werden.
In einer besonderen Ausführungsforai des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, dass die Auftrennung in einen Schwersiederanteil und einen Leichtsie- deranteil nicht dadurch erfolgt, dass ein Trägergasstrom durch die Reaktionsphase geleitet wird, welcher flüchtige Komponenten aus der Reaktionsphase selektiv aufnimmt. Der im Aufarbeitungsschritt erhaltene Schwersiederteil wird bei dem erfindungs¬ gemäßen Verfahren zumindest teilweise in den Reaktionsschritt zurückgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann kontinuierlich und diskontinuierlich be- trieben werden, wobei die kontinuierliche Betriebsweise bevorzugt ist.
Bei einem diskontinuierlichen Betrieb werden die Eduktmasse und das Kontaktöl, bei dem es sich um ein kommerziell erhältliches Öl oder aber um den beim Auf¬ arbeitungsschritt erhaltenen Schwersiederteil oder eine Mischung aus beiden han- dein kann, unter den vorstehend genannten Druck- und Temperaturbedingungen in Kontakt gebracht. Dieses geschieht vorzugsweise solange, bis keine weitere thermische Spaltung der eingesetzten Eduktmasse mehr erfolgt.
Bei einer kontinuierlichen Betriebsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren, nachdem die Reaktion durch in Kontakt bringen eines beispielsweise kommerziell erhältlichen Schweröls als Kontaktöl mit der Eduktmasse gestartet worden ist (Anfahrreaktionsschritt), über einen längeren Zeitraum, vorzugsweise mindestens eine Stunde, besonders bevorzugt mindestens fünf Stunden und darüber hinaus bevorzugt mindestens zehn Stunden, am meisten bevorzugt mindestens 24h be- trieben. Dabei wird das Verfahren kontinuierlich durch dauerhaftes Zuführen von Eduktmasse und dauerhaftes Zufuhren des während des Verfahrens erhaltenen Schwersiederteils als Kontaktöl nach Erreichen eines stabilen Zustande, in dem Temperatur und Konzentration weniger als 20 %, vorzugsweise weniger als 15 % und besonders bevorzugt weniger als 10 % schwanken, durchgeführt.
Als Kontaktöl für die Anfahrreaktionsschritt können grundsätzlich alle dem Fachmann bekannten Öle eingesetzt werden, welche den eingangs beschriebenen Siedebeginn von mindestens 2000C aufweisen. Vorzugsweise werden als Kon¬ taktöle solche Öle eingesetzt, welche frei sind von aromatischen Kohlenwasser- Stoffen. Dabei ist es insbesondere bei der kontinuierlichen Betriebsweise bevorzugt, dass zumindest der Teil des im Aufarbeitungsschritt erhaltenen Schwersiederteils, der als Kontaktöl in den Reaktionsschritt zurückgeführt wird, vor der Zurückfuhren von Feststofrpartikeln, insbesondere von feinteiligen Feststoffpartikeln befreit wird. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass das Kontaktöl höchstens 20 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 10 Gew.-%, noch mehr bevorzugt höchstens 5 Gew.-% und' am meistens bevorzugt höchstens 1 Gew.-% an Feststofrpartikeln mit einer Partikelgröße von weniger als 50 μm, vorzugsweise weniger als 25 μm, noch mehr bevorzugt weniger als 10 μm, darüber hinaus bevorzugt weniger als 1 μm und am meisten bevorzugt weniger als 100 um aufweist.
Durch die Befreiung des Schwersiederteils von Feststoffen- ist es möglich, dass erfindungsgemäße Verfahren nach dem Anfahrschritt über einen langen Zeitraum zu betreiben, ohne das kommerziell erhältliche Schweröle als Kontaktöle (außer beim Anfahrreaktionsschritt) zugesetzt werden müssen. Vielmehr ersetzt der in den Reaktionsschritt zurückgefülirte, im Aufarbeitungsschritt erhaltene Schwer- siederteil sukzessive das im Anfahrreaktionsschritt eingesetzte, gegebenenfalls kommerziell erhältliche Kontaktöϊ. Während des kontinuierlichen Verfahrens brauchen demnach außer der Eduktmasse keine weiteren Zusatzkomponenten zugesetzt werden.
Dadurch, dass bei der kontinuierlichen Betriebsweise im Falle einer Abtrennung von Feststoffen aus dem in den Reaktionsschritt zurückgeführten Schwersiederteil und der daraus resultierenden Möglichkeit, dass erfindüngsgemäße Verfahren über sehr lange Zeiträume von mehreren Stunden kontinuierlich betreiben zu kön¬ nen, das ursprünglich im Anfahrschritt eingesetzte Kontaktöl sukzessive durch den im Aufarbeitungsschritt erhaltenen Schwersiederteil ersetzt wird, basiert in einer besonderen Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens das Kon¬ taktöl zu mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise zu mindestens 75 Gew.-%, noch mehr bevorzugt zu mindestens 90 Gew.-% und am meisten bevorzugt zu mindes¬ tens 99,9 Gew.-% auf dem Schwersiederteil. Bei den Feststoffen, welche von dem in den Reaktionsschritt zurückgeführten Schwersiederteil vor Rückführung in den Reaktionsschritt als Kontaktöl abge¬ trennt werden, kann es sich zum einen um die in dem Reaktionstemperaturbereich entstehende Kohlenstoffreste handeln. Außerdem können bedingt durch die den Zucker in der Eduktmasse begleitenden Begleitstoffe unlösliche, insbesondere mineralische Bestandteile als Feststoffe im Laufe des erfindungsgemäßen Verfah¬ rens anfallen.
Diese Feststoffe können durch verschiedene, dem Fachmann allgemein bekannte Methoden abgetrennt werden. Unter diesen Abtrennungsmethoden sind Destillati¬ on, Filtration oder Sedimentation oder mindestens zwei davon bevorzugt, wobei Sedimentation oder Filtration oder eine Kombination daraus besonders bevorzugt sind.
Jede der vorgenannten Methoden zur Abtrennung des Feststoffes stellt für sich eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.
Bei der Filtration wird der Schwersiedeteil durch ein Sieb oder eine Membran geleitet. Bevorzugte Siebe oder Membrane weisen eine Maschen- oder Porengrö- ße im Bereich von 1 bis 200 μm, besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 100 μm, darüber hinaus bevorzugt im Bereich von 20 bis 50 μm und am meisten be¬ vorzugt von etwa 30 μm. Besonders bevorzugt sind in diesem Zusammenhang poröse Filtermassen. Hierzu gehören keramische Flächenfilter hoher Chemika¬ lien- und Druckbeständigkeit in Stein-, Hohlkerzen- oder Plattenform sowie Glas- fritten. Um die Gefahr des Porenverstopfens zu mindern, sind derartige Flächen¬ filter vorzugsweise mit einer oberen, feinporigen Filterschicht versehen, während der übrige Teil grobporig ist (Mehrschichtfilter). Koks, Kunststoffe, Hartgummi, Tierhäute sowie gesinterte Metallpulver können ebenfalls Grundstoffe poröser Filtermassen sein. Ebenfalls als poröse Filtermassen können auf pulvermetallurgi- schem Weg hergestellte Metallfilter eingesetzt werden. Als Sedimentationsmethode kommen insbesondere zwei Unterarten in Betracht. Zum einen können die Feststoffteilchen, sofern sie eine höhere Dichte als der Schwersieder besitzt, durch Absetzen getrennt werden. Besitzen die Feststoffteil¬ chen eine geringere Dichte als der Schwersiederteil, so schwimmen sie auf dem Schwersiederteil in einem Ruhebad auf und können von der Oberfläche des Schwersiedeteils entfernt werden. Die andere Methode der Sedimentation beruht auf der Trennung des mindestens einen Feststoffs durch Zentrifugalkräfte. Bei der Kombination von Filtration und Sedimentation können beispielsweise in einer mit einem Filter ausgestatteten Zentrifuge die mit mindestens einem Feststoff verun- reinigten Schwersiedeteile durch die Zentrifugalkraft gegen den Filter geschleu¬ dert werden, wobei die Feststoffe auf dem Filter zurückbleiben und die Schwer¬ siedeteile durch den Filter dringen und diesen von den Feststoffen befreit verlas¬ sen. Besonders bevorzugt wird der Schwersiedeteil von dem mindestens einem Feststoff durch die Verwendung von so genannten Separatoren (auch Tellerzentri- fugen genannt) befreit. Besonders bevorzugt werden zur Abtrennung der Feststof¬ fe aus dem Schwersiederteil (und auch zur Abtrennung noch vorhandener Fest¬ stoffe im Produktöl) Westfalia-Separatoren der Firma GEA AG, Bochum, Deutschland, eingesetzt, welche unter anderem unter der Bezeichnung „mini- maXxSeparatoren" vertrieben werden. Weitere geeignete Separatoren sind dieje- rügen Separatoren, die in „Grundoperationen Chemischer Verfahrenstechnik", Wilhelm R. A. Vauck und Hermann A. Müller, Wiley-VCH-Verlag, 11. Auflage, 2000, auf den Seiten 233-235 als Tellerzentrifugen genannt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah- rens erfolgt die Abtrennung von Feststoffen aus dem Schwersiederteil, welcher als
Kontaktöl in den Reaktionsschritt zurückgeführt wird, vorzugsweise dadurch, dass zunächst in einem ersten Abtrennschritt Feststoffe mittels Filtration, besonders bevorzugt mittels Kantenspaltfilter, wie sie beispielsweise von der Firma EDAK
AG, Dachsen, Deutschland, erhältlich sind, abgetrennt werden, wobei vorzugs- weise Filter mit einer Porengröße von etwa 20 bis 50 μm eingesetzt werden. Der von Feststoffen bereits teilweise befreite Schwersiederteil wird anschließend in einem zweiten Abtrennschritt mittels Separatoren, insbesondere mittels Westfalia- Separatoren, von weiteren Feststoffen befreit. Gegebenenfalls kann sich an diesen zweiten Abtrennschritt noch ein dritter Abtrennschritt anschließen, in dem der Schwersiederteil beispielsweise auch noch mittels elektrostatischer Filtration unter Verwendung von Filtrationsanlagen, wie sie beispielsweise von der Firma FRIESS GmbH, Monheim, Deutschland, mit den Bezeichnungen Modell D2, Modell D4, Modell D4-1E, Modell D8, Modell D8-1E, Modell D16 und Modell D16-1E kommerziell erhältlich sind, von weiteren Feststoffen befreit wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des kontinuierlich betriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Abtrennen von Feststoffen aus dem Schwersiederteil dadurch, dass die Schwersieder, nach dem sie durch die erste Abkühlung der gasförmigen Reaktionsphase kondensiert und mit den aus dem Reaktionsraum entnommenen, flüssigen Bestandteilen kombiniert wurden, in eine entsprechende Abtrennvorrichtung geleitet werden. Der nach dem Passieren der Abtrennvorachtung erhaltene, von Feststoffen weitgehend befreite Schwersieder¬ teil kann dann beispielsweise in einem Schwersiedertank als „Schwersiederpuf- fer" gelagert werden. Weiterhin ist es in diesem Zusammenhang bevorzugt, dass die Schwersieder, bevor sie der Abtrennvorrichtung zugeführt werden, auf eine Temperatur von mindestens 1500C, vorzugsweise von mindestens 100°C abge- kühlt werden.
Die von Feststoffen befreiten Schwersieder können sowohl direkt, nach dem sie die Abtrennvorrichtung zur Abtrennung von Feststoffen passiert haben, teilweise in den Reaktiqnsraum als Kontaktöl zurückgeführt werden, denkbar ist auch, aus dem Schwersiedertank, in dem die von Feststoffen befreiten Schwersieder „gepuf¬ fert" werden können, den Schwersiederteil als Kontaktöl in den Reaktionsraum zurückzuführen.
Die Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wonach mindestens ein Reaktionsschritt kontinuierlich erfolgt und die Ausführungsform des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens, in der Teil des Schwersieders dem Reaktionsschritt kontinuierlich zugeführt wird, tragen weiterhin dazu bei, dass die in dem Reakti- onsschritt herrschenden Reaktionsbedingungen möglichst konstant gehalten wer¬ den. Vorteilhaft ist hierbei, dass der Teil des Schwersieders dem Reaktionsraum durch Düsen zugeführt wird. Auf diese Weise wird, gegebenenfalls unterstützt durch ein Rührwerk, eine möglichst schnelle und gleichmäßige Durchmischung der Eduktmasse und des Kontaktöls bzw. des zugeführten Teils des Schwersieders erreicht.
In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dieses auch mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Reaktions- und Aufarbei- tungsanlagen durchgeführt werden. Dabei wird der Schwersiederteil, der in der ersten Aufarbeitungseinheit nach Aufarbeitung der in der ersten Reaktionseinheit erhaltenen Reaktionsphase abgetrennt und gegebenenfalls von Feststoffen befreit wurde, als Kontaktöl dem Reaktionsschritt in der zweiten Reaktionseinheit zuge¬ führt. Der Schwersiederteil, der nach Aufarbeitung der in der zweiten Reaktions- einheit erhaltenen Reaktionsphase abgetrennt wurde, wird, wie vorstehend be¬ schrieben, von Feststoffen befreit und kann als Kontaktöl in den Reaktionsschritt der ersten Reaktionseinheit zurückgeführt werden. Die in den beiden Aufarbei¬ tungsanlagen erhaltenen Gasphase können einzeln oder gemeinsam unter Bildung der Leichtsiederphase kondensiert und weiter aufgearbeitet werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist es bevorzugt, das erfindungsgemäße Ver¬ fahren in einer in einem Fahrzeug befindlichen Herstellvorrichtung durchzufüh¬ ren. Eine Möglichkeit hierbei ist es, mindestens Ernteschritt und Reaktionsschritt auf ein und demselben Fahrzeug durchzuführen. Eine andere Möglichkeit ist es, den Ernteschritt auf einem getrennten Fahrzeug durchzuführen und die im Ernte¬ schritt gesammelte Eduktmasse auf ein weiteres Fahrzeug zu übertragen, dass eine Herstellvorrichtung aufweist, in der mindestens der Reaktionsschritt erfolgen kann.
Gemäß einer anderen Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfin¬ dung ist es bevorzugt, forstwirtschaftliche Produkte als landwirtschaftliche Pro¬ dukte einzusetzen. Forstwirtschaftliche Produkte sind insbesondere Holz oder Holzabfalle, wie sie beispielsweise bei der Holzernte durch Zweige und derglei¬ chen oder auch bei der Weiterverarbeitung des Holzes in Form von Hackschnitzel, Spänen, Schnitzeln oder Schleifstäuben anfallen könnejή. So besteht eine Mög¬ lichkeit, das erfindungsgemäße Verfahren direkt bei der Holzernte einzusetzen, /, um beispielsweise Borken, Äste oder andere nicht weiter verwertbare Holzreste,' die bei der Holzernte anfallen, der Verölung zuzuführen. Auch hierbei ist es be¬ vorzugt, eine hierbei in einem Fahrzeug befindliche Herstellvorrichtung, die min¬ destens einen Reaktionsschritt aufweist, vor Ort bei der Holzernte im Wald einzu¬ setzen. Die Holzweiterverarbeitung kann in holzverarbeitenden Betrieben, wie Sägewerke, Pressspan- oder Laminatplatten herstellenden Unternehmen, Schrei¬ nereien oder Papier- bzw. Zellstofffabriken erfolgen. Der Einsatz des erfindungs¬ gemäßen Verfahrens in jedem der vorgenannten holzverarbeitenden Betriebe zur Verwertung von Holzabfällen stellt eine bevorzugte Ausfuhrungsform des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens dar. Weiterhin lässt sich das erfindungsgemäße Ver- fahren auch zur Verwertung von insbesondere im Herbst anfallenden großen Laubmengen zu deren Verölung einsetzen. Auch die insbesondere bei der Pflege öffentlicher Parkanlagen anfallenden Nadeln 'Von'Nadelbäumen wie Tannen, Fich¬ ten, Kiefer oder Lerchen lassen sich durch das erfindungsgemäße Verfahren ver¬ ölen. i
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung aufweisend ein Ver- ölungsmodul mindestens aufweisend als Stoff transportierend miteinander in Ver-
/ / bindung stehende Komponenten: eine Eduktmasse-Zuführung, - einen mit der Eduktmasse-Zuführung verbundener, gegebenenfalls druckbe¬ lastbaren Reaktionsraum, wobei dieser Reaktionsraum besonders im Falle schwer zu krackender Moleküle wie etwa Lignin vorzugsweise mit einer Mikrowelle ausgestattet ist, einen sich an den Reaktionsraum anschließenden Abscheider mit einem Leichtsiedeauslass und einem Schwersiedeauslass, wobei sich an den Leichtsiedeauslass eine Fraktionierungseinheit anschließt, wobei sich an den Schwersiedeauslass eine Feststoffabtrennung anschließt, wobei die Feststoffabtrennung einen Flüssigkeitsauslass und einen Feststof- fauslass aufweist, wobei der Flüssigkeitsauslass über eine Ölrückrαhrung unmittelbar oder gegebenenfalls über einen Schwersiedertank mit dem Reaktionsraum ver- bunden ist.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es bevorzugt, dass die Eduktmasse- Zuführung ein Druckventil aufweist. Gegen dieses an den Reaktionsraum angren¬ zende oder sich in dem Reaktionsraum befindliche Druckventil ist Eduktmasse durch ein oder mehrere gleichfalls in der Eduktaasse-Zuführung befindliche För¬ dermittel förderbar. Diese Fördermittel können ein Förderband, eine Förderschne¬ cke oder ein Förderkolben sein, wobei eine Förderschnecke nicht zuletzt im Hin¬ blick auf den kontinuierlichen Betrieb des Verölungsmoduls bevorzugt ist. Ferner ist es bevorzugt, dass das Druckventil ein mindestens teilweise kugelförmiges Bauteil aufweist, dass vorzugsweise Federdruck beaufschlagt ist. Ferner ist es bevorzugt, dass dieses Bauteil mindestens teilweise aus Keramik gebildet ist. Zu¬ dem weist die Eduktmasse-Zuführung reaktionsraumseitig Verteilelemente auf, die einer möglichst gleichmäßigen Verteilung der Eduktmasse in dem Reaktions- raum dienen und vorteilhafterweise als Verteilerflügel ausgebildet sind. Die E- duktmasse wird somit in die Eduktmasse-Zuführung, die ein kontinuierlich arbei¬ tendes Fördermittel aufweist, dass vorzugsweise mindestens teilweise schnecken¬ artig ausgestaltet ist, eingetragen.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Eduktmasse-Zuffthrung durch ein Zuführungs- heizelement beheizbar ist. Dieses Zuführungsheizelement ist vorzugsweise min¬ destens teilweise im Bereich des kontinuierlich arbeitenden Fördermittel reakti- onsraumaußenseitig vorgesehen.
Weiterhin ist es in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt, dass der Reak- tionsraum ein Reaktorheizelement zur Beheizung des Reaktionsraums aufweist. Das Zuführungsheizelement und auch das Reaktorheizelement können gleichzei¬ tig oder auch unabhängig voneinander als elektrische Heizelemente, Heißluftheiz- dement, Ölheizelement oder Gasheizelement ausgebildet sein. Besonders im Falle schwer zu krackender Produkte wie Lignin wird vorzugsweise eine Mikrowellen¬ aussendende Vorrichtung als Heizelement eingesetzt.
Ferner ist es in einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevor¬ zugt, dass der Reaktionsraum eine Mischeinrichtung aufweist. Als Mischeinrich¬ tung kommen alle dem Fachmann bekannten Rührgeräte in Betracht. Eine andere Form der Mischeinrichtung bilden Düsen, mit denen beispielsweise das Kontaktöl bzw. der als Kontaktöl wiedereingesetzte Schwersiederteil verdüst werden kann, um eine entsprechende Durchmischung der Reaktionsphase zu gewährleisten.
In einer besonderen Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Reaktionsraum in Form einer Wanne ausgebildet, in deren Boden sich das Kon¬ taktöl befindet. Mittels geeigneter Schiebevorrichtungen, wie beispielsweise einer rotierenden Schraube, kann die Eduktmasse innerhalb des Reaktionsraumes vom Ort des Eintritts der Eduktmasse durch das Kontaktöl gezogen oder geschoben werden.
Es ist weiterhin erfindungsgemäß bevorzugt, dass der Abscheider als Thermo- oder Mechanoabscheider oder einer Kombination daraus ausgebildet sind, wobei jede Abscheidervariante für sich eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung darstellt. Als Thermoäbscheider sind Abscheider zu be¬ zeichnen, die die Siedetemperaturunterschiede der verschiedenen in der Reakti¬ onsphase entstehenden Kohlenwasserstoffe beinhaltenden Öle ausnutzen. Typi- sehe Thermoäbscheider sind Destillations- oder Rektifikationskolonnen. Bei dem Einsatz eines Separators oder eines Zyklons ist es besonders bevorzugt, dass vor diesen ein Kühlmodul als Bestandteil des Abscheiders vorgesehen ist. Dieses Kühlmodul ist so ausgelegt, dass das aus dem Reaktionsraum austretende Gasge¬ misch im Abscheider um eine Temperatur von etwa 50°C abkühlbar ist. Beson- ders bevorzugte Kühlmodule stellen Rohrwärmetauscher, vorzugsweise Rohrbün¬ delwärmetauscher, dar. Unter Mechanoabscheidern werden erfindungsgemäß Vorrichtungen verstanden, die nicht durch verschiedene Temperaturen sondern unter Ausnutzung unterschiedlicher Molekulargewichte eine Trennung von Stoff¬ gemischen ermöglichen. Mechanoabscheider sind insbesondere auf Grund ihrer Kompaktheit bei Verölungsmodulen bevorzugt, die bei einem geringen Raum und Gewichtsbedürfhis eine hohe Verölungsleistung zeigen. Typische Mechanoab- scheider sind nach dem Zentrifugalprinzip funktionierende Separatoren, Zentrifu¬ gen oder Zyklone, wobei Zyklone, die unter Verwendung von Gasströmen die Trennung bewerkstelligen, besonders bevorzugt sind. Derartige Zyklone oder Se¬ paratoren sind beispielsweise von der Westfalia Separator GmbH, Deutschland zu beziehen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weiterhin als Abscheider Vor- richtungen aufweisen, die nach dem Strich- oder Osmoseprinzip arbeiten.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Vorrichtung einen Schwer- siedertank aufweist, der derart angeordnet ist, dass der Schwersieder, nachdem er die Feststoffabtrennung passiert hat, in diesen eingeleitet werden kann. Diese Schwersiedertank kann weiterhin mit einer Ölrückführung versehen sein, mit der Schwersieder aus dem Schwersiedertank als Kontaktöl in den Reaktionsraum zu¬ rückgeführt werden kann. In diesem Fall ist der Flüssigkeitsauslass der Feststoff¬ abtrennung nicht unmittelbar mit dem Reaktionsraum verbunden, sondern über den Schwersiedertank.
Bei der Fraktionierungseinheit handelt es sich ebenfalls vorzugsweise um einen ein Kühlmodul umfassenden Abscheider, bei dem es sich vorzugsweise um eine Destillations- oder Rektifikationsvorrichtung oder aber um einen Separator han¬ delt, wobei das Kühlmodul vorzugsweise so ausgelegt ist, das die aus dem ersten Abscheider austretenden, gasförmigen Leichtsieder auf eine Temperatur von etwa 5O0C abkühlbar sind.
Zudem ist es in einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung be¬ vorzugt, dass die Feststoffabtrennung in mindestens zwei Trennbereichen erfolgt. hi diesen Trennbereichen können gleichfalls die vorstehend erörterten Mechano¬ abscheider eingesetzt werden. Hierbei ist es bevorzugt, dass der erste Trennbe¬ reich eine Mechanotrenneinrichtung, vorzugsweise einen Kantenspaltfilter auf- weist. Zudem ist es in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt, dass der weitere Trennbereich einen Separator, vorzugsweise einen Westfalia-Separator, aufweist. Weiterhin ist es erfindungsgemäße bevorzugt, dass die Feststoffabtren¬ nung ein Kühlmodul aufweist, welches so angeordnet ist, dass der in die Fest- Stoffabtrennung eingebrachte Schwersiederteil vor der Abtrennung auf eine Tem¬ peratur von höchstens 100°C abkühlbar ist.
Zudem ist es in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt, dass sich an die Feststoffabtrennung eine Feststoffenergieumwandlungseinheit anschließt. Hierbei kommen grundsätzlich alle dem Fachmann geläufigen Feststoffenergieumwand- lungseinheiten in Betracht. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Feststoff- energieumwandlungseinheit um eine Verbrennungseinheit, die Wärmeenergie zur Beheizung der verschiedenen Heizelemente des Verölungsmoduls bereitstellt.
Auch ist es in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt, dass die Ölrückfüh- rung ein Rückführungsheizelement aufweist. Auf diese Weise kann der über die Ölrückführung in den Reaktionsraum eingeleitete als Kontaktöl dienende Teil des Schwersiederteils auf die Reaktionstemperatur vorgewärmt werden, so dass inner¬ halb der Reaktionsphase keine erheblichen Temperaturinhomogenitäten auftreten, die sich nachteilig auf das Verfahren und die Produktqualität auswirken könnten.
Weiterhin ist es in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt, dass sich an den Schwersiederauslass mindestens ein weiterer Reaktionsraum anschließt.
Ferner ist es in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt, dass das Ver- ölungsmodul auf ein Erntemodul folgt. Gemäß einer Ausführungsform der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung kann das Verölungsmodul direkt auf das Erntemodul folgen. Gemäß einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich¬ tung kann sich zwischen dem Erntemodul und dem Verölungsmodul noch ein weiteres Modul, vorzugsweise ein Konfektionsierungsmodul, in dem die Ernte des Erntemoduls beispielsweise weiter zerkleinert oder vorgetrocknet werden kann, befindet. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Vorrich- tung auf einem Fahrzeug angeordnet ist. Die in diesem Absatz beschriebenen Maßnahmen erlauben, für Eduktmassen geeignete pflanzliche landwirtschaftliche Produkte zu ernten und einer möglichst zeitnahen VerÖlung zuzuführen. Folglich ist es bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung in dem erfindungsgemä- ßen Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffe beinhaltenden Ölen einge¬ setzt wird.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung einer Verfahren zur Erzeugung von kinetischer, elektrischer und/oder potenzieller Energie, wobei ein Energieerzeuger ein Öl erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffe beinhaltenden Ölen einsetzt. Als Energieerzeuger kommen grundsätzlich alle dem Fachmann geläufigen und dazu geeigneten Vorrichtungen in Betracht. Vorzugsweise zu nennen sind Brennkraftmaschinen wie Ottomotoren, Dieselmotoren, Wankelmotoren, Dampfmaschinen, Turbinen oder Strahltriebwer- ke. Eine weitere Gruppe von Energieerzeugern bilden Brennstoffzellen. In diesen können insbesondere die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffe beinhaltenden Öle anfallenden, bei 20°C gasförmigen Produkte, insbesondere Methan, Ethan, Propan oder Butan, besonders bevorzugt Methan oder Ethan und darüber hinaus bevorzugt Methan eingesetzt werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von chemischen Er¬ zeugnissen, wobei ein Öl oder Gas erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Ver¬ fahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffe beinhaltenden Ölen einer chemi¬ schen Reaktion unterworfen wird. Als chemische Reaktionen kommen alle im Bereich der Petrochemie bekannten chemischen Reaktionen in Betracht. So kön¬ nen durch geeignete chemische Prozesse, insbesondere durch thermische Spaltung Ausgangsprodukte gewonnen werden, die durch weitere Umsetzungen^ wie Addi- tions- oder Polymerisationsreaktionen zu Zwischenprodukten oder Polymeren umgesetzt werden können. Somit betrifft die Erfindung auch chemische Erzeug- nisse, beinhaltend oder mindestens teilweise basierend auf einem Öl oder Gas erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Kohlen¬ wasserstoffe beinhaltenden Ölen. Als chemische Produkte sind insbesondere Fa- sern, Folien, Formmassen, Schäume, Lacke, Filme oder Flüssigkeiten 2x1 nennen. Die Erfindung betrifft weiterhin Güter, beinhaltend oder mindestens teilweise basierend auf chemischen Erzeugnissen oder auf chemischen Erzeugnissen erhält¬ lich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasser- Stoffe beinhaltenden Ölen. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Ver¬ fahren für einen Transport von Sachen oder Beförderung von Personen wobei ein Transportmittel die Energie für den Transport mindestens teilweise aus einem Öl oder Gas erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffe beinhaltenden Ölen bezieht. Als Transportmittel kommen alle dem Fachmann geeignet erscheinenden Transportmittel in Betracht. Beispielhaft zu nennen sind Landfahrzeuge wie Automobile, Lastkraftwagen, Baufahrzeuge, Autobusse, Motorräder und dergleichen, Wasserfahrzeuge wie Fähren, Container¬ schiffe, Passagierschiffe, Tragflächenboote und dergleichen, Luftfahrzeuge wie Verkehrsflugzeuge, Jagdflugzeuge, Raketen, Hubschrauber oder Luftschiffe.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Kohlenwasserstoffe beinhaltenden Ölen sieht vor, dass die Eduktmasse von
' einer Person zur Verfügung gestellt und der Reaktionsschritt durch eine andere
Person durchgeführt wird. Bei den verschiedenen Personen handelt es sich vor- zugsweise um Personen, die sich auf Grund ihres juristischen Status voneinander unterscheiden. So kann die die Eduktmasse zur Verfügung stellende Person bei¬ spielsweise ein Landwirt oder ein Mitarbeiter einer landwirtschaftlichen Gesell¬ schaft sein, die nicht zumindest im unmittelbaren Besitz der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist. Die andere, den Reaktionsschritt durchführende Person gehört vorzugsweise einer Gesellschaft an, die Eigentümer der Vorrichtung ist. Eine der¬ artige Gesellschaft hat vorzugsweise entweder den Geschäftszweck, die erfin¬ dungsgemäße Vorrichtung zusammen mit Personal zu vermieten, um beispiels¬ weise das mit pflanzlichen landwirtschaftlichen Produkten bestellte Feld abzuern¬ ten und die VerÖlung durchzuführen, oder aber den Geschäftszweck, Eduktmasse oder für Eduktmasse geeignete Vorprodukte, die von Dritten erzeugt wurden, auf¬ zukaufen und der Verölung zuzufahren. Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung eines der hier beschriebenen Ver¬ fahren oder einer der hier beschriebenen Vorrichtungen in einer nachhaltigen E- nergiewirtschaft oder zur Verringerung des Entstehens von Treibhausgasen. Die Erfindung wird nun an Hand nicht limitierender Figuren und Beispiele näher er- läutert.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Erntefahrzeugs mit Verölungsmo- dul,
Figur 2 eine perspektivische Darstellung eines mobilen Verölungsmoduls,
Figur 3 einen schematischen Querschnitt eines Verölungsmoduls,
Figur 4 einen Querschnitt durch eine Eduktmasse-Zuführung,
Figur 5 einen Aufsichtsquerschnitt einer Eduktmasse-Zuführung, Figur 6 ein Verölungsmodul mit zwei Reaktionsräumen,
Figur 7 einen schematischen Querschnitt einer Fraktionierungseinheit,
Figur 8 einen schematischen Querschnitt einer Versuchsanlage,
Figur 9 eine grafische Darstellung von Zylinderdruckverläufen.
Figur 1 zeigt ein Erntefahrzeug 1, dass einen Erntevorsatz 2 für pflanzliche land¬ wirtschaftliche Produkte, auch Energiepflanzen genannt, aufweist. Der Erntevor¬ satz 2 weist eine Reihe von Schneideinrichtungen 3 auf, mit denen die Energie¬ pflanzen abgeerntet werden. Der Erntevorsatz 2 wird von einem Chassis 5 getra¬ gen und befindet sich im Blickfeld einer Führerkanzel 4. An den Erntevorsatz 2 schließt sich eine Konfektionierungseinheit 6 an, in der die Energiepflanzen¬ schnitzel gegebenenfalls weiter zerkleinert, von Wasser oder Verunreinigungen befreit oder auch kompaktiert werden. Sollten in der Konfektionierungseinheit 6 weiter verwertbare Pflanzensäfte anfallen, wie das beispielsweise bei der Verar¬ beitung von Zuckerrüben oder Rohrzucker der Fall ist, so schließt sich an die Konfektionierungseinheit 6 ein Pflanzensafttank 7 an, der diese Pflanzensäfte auf¬ nehmen kann. Weiterhin kann sich an die Konfektionierungseinheit 6, meist dem Pflanzensafttank 7 nachgelagert ein Eduktmassespeicher 8 anschließen. In diesem kann es zu einer weiteren Entwässerung und Kompaktierung der Eduktmasse kommen. Entweder an die Konfektionierungseinheit 6 direkt oder an den Edukt- massespeicher 8 schließt sich ein Verölungsmodul 9 an, in dem die Eduktmasse durch Temperatureinwirkung in Gegenwart eines organischen Kontaktöls Verölt wird und das so entstandene Öl gegebenenfalls raffiniert wird. Das Chassis 5 weist weiterhin eine Vielzahl von angetriebenen Rädern 10 auf, die ein möglichst Boden schonendes Fortbewegen des Erntefahrzeugs 1 erlauben.
Figur 2 stellt eine mit dem Erntefahrzeug vergleichbare jedoch nicht selbst fah- rende und als Anhänger ausgestaltete Vorrichtung dar. Insofern wird im Zusam¬ menhang mit der Bedeutung der Bezugszeichen 5, 6, 7, 8 und 9 auf die Ausfüh¬ rungen zu Figur 1 Bezug genommen.
Figur 2 bezeichnet einen optional an den Pflanzensafttank 7 anschließbaren Ver- menter 11, in dem durch geeignete Enzyme aus dem Pflanzensaft Gas, vorzugs¬ weise Methan, gewonnen werden kann, dass zum Einen zur Energieerzeugung und zum Anderen zur Beheizung des Verölungsmoduls verwendet werden kann. Für den Fall, dass an Stelle von Energiepflanzen andere bei verschiedenen indus¬ triellen Prozessen anfallende Reststoffe, wie Holzabfälle oder auch tierische Ab- fälle verölt werden sollen, weist eine dafür geeignete Vorrichtung keinen Pflan¬ zensafttank 7 und Vermenter 11 auf. Vielmehr können die beispielsweise aus ei¬ nem Sägewerk oder einem Holz verarbeitenden Betrieb stammenden Holzabfälle oder die tierischen Abfalle, die beispielsweise aus einer Tierkörperverwertungsan¬ stalt stammen können, unmittelbar als Eduktmasse dem Verölungsmodul 9 zuge- fuhrt werden.
Figur 3 zeigt ein Verölungsmodul 9 mit einem Gehäuse 12, dass eine Eduktmas- se-Zufuhrung 13, ein damit verbundener, gegebenenfalls druckbelastbarer Reakti¬ onsraum 14, der vorzugsweise als Edelstahlreaktor ausgebildet ist, einen sich an diesen anschließenden Abscheider 15 mit einem Leichtsiederauslass 16 und einem Schwersiederauslass 17. Der Schwersiederauslass 17 ist vorzugsweise röhrenartig in vertikaler Richtung ausgebildet und weist eine Reihe von Fraktionierungsventi- len 18 auf, mit denen ein RücHaufVerhältnis für flüssige Schwersieder in oder aus dem Reaktionsraum 14 eingestellt werden kann. Im unteren Bereich des Reakti¬ onsraums 14 ist eine Düse 19 angeordnet, mit der es möglich ist, die in dem Reak¬ tionsraum 14 enthaltene Reaktionsphase durch Eindüsen von Öl zu mischen. Wei- terhin ist der Reaktionsraum 14 an seinen Wandungen außen mindestens teilweise mit Heizelementen 20 umgeben, die zusammen mit den das in den Reaktionsraum 14 gedüsten Öls erwärmenden Heizelemente 21 für die Reaktionstemperatur in¬ nerhalb des Reaktionsraums 14 sorgen. Ln unteren Bereich des Schwersiederaus- lasses 17 befindet sich ein Schwersiederventil 22, dass ebenfalls zusammen mit den Fraktionierungsventilen 18 den Füllstand des Schwersiederauslasses 17 und damit das Rücklaufverhältnis regelt. Der über das Schwersiederventil 22 ausge¬ schleuste Schwersiederteil wird einer Feststoffabtrennung 33 zugeführt, wobei diese Feststoffabtrennung 33 vorzugsweise zweistufig arbeitet und zunächst eine mechanische Trenneinrichtung 34, beispielsweise einen Kantenspaltfilter und dar- an angeschlossen eine weitere mechanische Trenneinrichtung 35, vorzugsweise einen Separator, aufweist (siehe Figur 6). Der so gereinigte Schwersiederteil wird in einem Schwersiedertank 36 gelagert. Aus die Schwersiedertank 36 oder unmit¬ telbar nach dem Verlassen der Feststoffabtrennung 33 kann ein Teil des Schwer- sieders über das Heizelement 21 mittels der Düse 19 in den ersten Reaktionsraum 14 eingeführt werden
In den Figuren 4 und 5 wird die Eduktmasse-Zuführung 13 näher beschrieben. Diese weist zunächst einen Sammeltrichter 23 zum Aufnehmen der Eduktmasse auf, die durch ein erstes Fördermittel 24, das schneckenartig ausgebildet ist, kon- tinuierlich aus dem Sammeltrichter 23 in Richtung des Reaktionsraumes 14 her¬ ausgefordert wird. An das erste Fördermittel 24 schließt sich ein zweites Förder¬ mittel 25 an, dass die Eduktmasse durch einen schneckenartig ausgebildeten För¬ derer gegen einen Kugelverschluss 26 fordert. Der Kugelverschluss 26 weist eine Kugel 27 auf, die durch ein Federlager 28 auf die Verschlussöffhung 29 gedrückt wird. Während des Förderns von Eduktmasse presst diese gegen die Kugel 27 die wiederum gegen den Federdruck des Federlagers 28 sich bewegt und durch diese Bewegung die Verschlussöffiiung 29 zumindest teilweise freigibt, so dass die E- duktmasse in den Reaktionsraum 14 eintreten kann.
Figur 6 zeigt einen weiteren Reaktionsraum 30, der auf den ersten Reaktionsraum 14 folgen kann, in dem ausgehend von dem Schwersiederventil 22 eine Heizlei¬ tung 31 Schwersieder in den unteren Bereich des weiteren Reaktionsraums 30 einführt. Analog zu dem ersten Reaktionsraum 14 schließen sich auch an den wei¬ teren Reaktionsraum 30 ein Abscheider 15 mit einem Leichtsiederauslass 16 und einem Schwersiederauslass 17 an. Der Leichtsiederauslass 16 des weiteren Reak- tionsraums 30 ist mit dem Leichtsiederauslass 16 des ersten Reaktionsraums 14 durch eine Leitung verbunden. An den Leichtsiederauslass 16 kann sich eine Fraktionierungseinheit 32 anschließen (siehe Figur 7), in der zum Einen das in dem Leichtsieder enthaltene Wasser abgeschieden und die Leichtsieder in Benzin, Diesel oder Heizölfraktionen entweder* destillativ oder durch mechanische Tren- nung oder einer Kombination daraus aufgearbeitet werden können. Der über Schwersiederventil 22 entnommene Schwersiederteil wird einer Feststoffabtren¬ nung 33 vorzugsweise aufweisend einen Flüssigkeitsauslaß 35a und einen Feststoffauslaß 35b zugeführt, wobei diese Feststoffabtrennung 33 zweistufig ar¬ beitet und eine erste mechanische Trenneinrichtung, vorzugsweise ein Kanten- spaltfilter 34 und an die erste Trenneinrichtung anschließende zweite mechani¬ schen Trenneinrichtung, vorzugsweise einen Separator 35, aufweist. Der so gerei¬ nigte Schwersiederteil wird ebenfalls in einem Schwersiedertank 36 als „Schwer- siederpuffer" gelagert. Aus diesem Schwersiedertank 36 kann ein Teil des Schwersieders über das Heizelement 21 mittels der Düse 19 in den ersten Reakti- onsraum 14 eingeführt werden.
Figur 7 zeigt eine Fraktionierungseinheit 32 mit einem ein zwei oder mehr Destil¬ len aufweisenden Destillationsbereich.
Die Fraktionierungseinheit 32 kann mit einem Wärmerückgewinner 38, vorzugs¬ weise in Form eines Wärmetauschers oder einer Wärmepumpe, gekoppelt sein, um die durch die Abkühlung in der destillativ betriebenen Fraktionierungseinheit 32 frei werdende Energie wieder in den beispielsweise zum Vorwärmen der Schnecken einzuspeisen. Das aus der Fraktionierungseinheit 32 erhaltene aufge¬ reinigte Ölprodukt wird in einem Tank 39 zwischengelagert. Die in der Fraktio¬ nierungseinheit 32 bei der Aufarbeitung anfallenden bei Raumtemperatur gasför- migen Bestandteile werden einem Generator 40 zugeführt, mit dem durch eine Brennkraftmaschine Energie erzeugt wird, die mindestens zur teilweisen, vor¬ zugsweise zur vollständigen Energieversorgung des Verölungsmoduls 9 oder des Erntefahrzeugs 1 verwandt werden kann.
Figur 8 zeigt einen Versuchsaufbau, in dem ein Reaktor 41 einen Reaktionsraum 14 bildet, der einen Rührer 42 aufnimmt und über einen Edukteinlass 43 mit E- dukt über ein Eduktventil 48 regelbar beschickbar ist. Weiterhin weist der Reaktor 41 eine über die Regelung 44 steuerbare Heizung auf. Im oberen Bereich des Re¬ aktors 41 schließt sich ein Kühler 45 an, der in einen Abscheider 46 mündet, der unter einen Abzug 47 angeordnet ist.
Figur 9 zeigt eine grafische Darstellung von Zylinderdruckverläufen bei einem nach der erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Biodiesel und einem her¬ kömmlichen, handelsüblichen Dieselkraftstoff in einem 1,9 L PKW-Dieselmotor bei 4000 Umdrehungen pro Minute, einem Drehmoment von 90 Nm.
BEISPIEL:
In einer Vorrichtung, wie sie in Figur 3 dargestellt ist (nur ein Reaktor) umfassend einen Edelstahlreaktor mit einem Reaktorvolumen von 1.000 Liter, welcher auf eine Temperatur von 36O0C vorgeheizt wurde, wurde kontinuierlich Stroh mit einem Wasseranteil von etwa 8 Gew.-%, welches bis auf eine Teilchengröße von durchschnittlich 5 mm zerkleinert und auf eine Temperatur von 100°C vorge- wärmt wurde, eingeführt. Gleichzeitig wurde eine solche Menge an auf eine Tem¬ peratur von 3600C erwärmten Kontaktöl in den Reaktor eingebracht, dass das Verhältnis von Stroh zu Kontaktöl im Inneren des Reaktors stets etwa 1 : 3 betrug. Der durch den Zusatz von Stroh mit einer Temperatur von 1000C im Inneren des Reaktors verursachte Temperaturabfall wurde durch eine entsprechende Erhöhung der Temperatur des zugeführten Kontaktöls kompensiert, so dass die Temperatur im Inneren des Reaktors konstant bei etwa 360°C lag. Beim Anfahren der Reakti- on wurde ein kommerziell erhältliches BP-Schweröl mit einem Siedebeginn von mehr als 2000C bei Atmosphärendruck eingesetzt.
Die Komponenten wurden im Reaktor mittels einer Rührvorrichtung vermischt, wobei es bei der Temperatur von 360°C im Inneren des Reaktors zur thermischen Spaltung des Strohs kann. Die gasförmige Phase im Reaktionsraum wurde mittels eines herkömmlichen Rohrbündelwärmeaustausches in Kontakt gebracht und um etwa 500C abgekühlt, wobei es zur Kondensation von Schwersiedern kann. Mit¬ tels eines, herkömmlichen Zyklons wurden die Schwersieder abgetrennt und, nachdem sie auf eine Temperatur von etwa 1000C abgekühlt wurden, mittels eines Kantenspaltfilters der Firma Mahle GmbH (Typ AF 7383-521-50700/S1) und anschließend mittels eines Westfalia-Separators (OTC2-02-137) von Feststoffen befreit. Die von Feststoffen befreiten Schwersieder wurden dann in einen Schwer- siederlagertank geleitet. Die im ersten Zyklon abgetrennte, die Leichtsieder um¬ fassende Gasphase wurde mit einem zweiten, herkömmlichen Rohrbündelwärme- austauscher in Kontakt gebracht und auf etwa 500C abgekühlt, wobei ein Leicht- siederkondensat erhalten wurde. Dieses wurde erneut mittels eines herkömmli¬ chen Zyklons abgetrennt.
Aus dem Schwersiedertank wurden die Schwersieder nun kontinuierlich als Kon- taktöl in den Reaktor eingebracht, wobei die Schwersieder auf eine Temperatur von etwa 3600C vorgeheizt wurden.
Die Anlage wurde auf die vorstehend beschriebene Art und Weise für mehrere Stunden kontinuierlich betrieben.
Ein Probe des nach mehrstündigem Betrieb der Anlage anfallenden, abgetrennten Leichtsiederkondensates wurde, nachdem das in der Probe noch vorhandene Was- ser abgetrennt worden ist, in einem 1,9 L PKW-Dieselmotor als Kraftstoff ver¬ brannt. Wie die Figur 9 zeigt, ist der durch das erfindungsgemäße Verfahren er¬ hältliche Biodieselkraftstoff herkömmlichen Kraftstoffen überlegen, was sich un¬ ter anderem in einem gegenüber herkömmlichen Biodieselkraftstoffen erhöhten Zylinderdruck zeigt.
Bezugszeichenliste
1 Erntefahrzeug
2 Erntemodul oder Erntevorsatz
3 Schneideinrichtung
4 Fuhrerkanzel
5 Chassis
6 Konfektionierungseinheit
7 Pflanzensafttank
8 Eduktmassespeicher
9 Verölungsmodul
10 Räder
11 Vermenter
12 Gehäuse
13 Eduktmasse-Zutuhrung
14 Reaktionsraum
15 Abscheider
16 Leichtsiederauslass
17 Schwersiederauslass
18 Fraktionierungsventil
19 Düse
20, 21 L Heizelement
22 Schwersiederventil
23 Sammeltrichter
24 erstes Fördermittel
25 zweites Fördermittel
26 Kugelverschluss
27 Kugel
28 Federlager
29 Verschlussöffiiung
30 weiterer Reaktionsraum
31 Heizleitung 32 Fraktionierungseinheit
33 Feststoffabtrennung
34 erste mechanische Trennvorrichtung, vorzugsweise Kantenspaltfilter
35 zweite mechanische Trennvorrichtung, vorzugsweise Westfalia-Separator
35a Flüssigkeitsauslaß der Trennvorrichtung
35b Ölrückführung
36 S chwersiedertank
37 Destillationsbereich
38 Wärmerückgewinner
39 Tank
40 Generator
41 Reaktor
42 Rührer
43 Edukteinlass
44 Thermoregler
45 Kühler
46 Abscheider
47 Abzug
48 Eduktventil

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffe beinhaltenden Ölen, bei dem eine einen Zucker und/oder ein Zuckerderivat beinhaltende E- duktmasse thermisch gespalten wird, umfassend
einen Reaktionsschritt, in dem die Eduktmasse mit einem Kontakt- öl, welches einen Siedebeginn von mindestens 200°C bei einem Druck von 1013 mbar aufweist, unter Bildung einer Reaktionspha¬ se bei einer Reaktionstemperatur im Bereich von 200 bis 600°C und einem Druck in einem Bereich von 0,1 bis 50 bar in Kontakt gebracht wird, sowie
- einen Aufarbeitungsschritt, in dem die Reaktionsphase in einen
Leichtsiedeteil und einen Schwerseideteil aufgetrennt wird,
wobei zumindest ein Teil des Schwersiederteils als Kontaktöl in den Re¬ aktionsschritt zurückgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kontaktöl höchstens 10 Gew.-% an Feststoffpartikeln mit einer Partikelgröße von weniger als 50 μm auf¬ weist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kontaktöl zu mindestens
50 Gew.-% auf dem Schwersiederteil basiert.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei der Anteil der Eduktmasse an der Reaktionsphase im Bereich von 5 bis 80 Gew.-%, bezogen auf die Reaktionsphase, liegt
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Schwersiederteil vor dem Einsatz als Kontaktöl von mindestens einem Feststoff befreit wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kon¬ taktöl mindestens 1 Gew.-%, bezogen auf das Kontaktöl, einen C30- bis Cgo-Kohlenwasserstoff beinhaltet.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reakti- onsphase weniger als 0,05 Gew.-%, bezogen auf die Eduktmasse, eines
Molekularsiebs aus Natriumsilikat als Katalysator aufweist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reakti¬ onsphase weniger als 0,05 Gew.-%, bezogen auf die Eduktmasse, eines Feststoffkatalysators aufweist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Edukt¬ masse einen Wassergehalt im Bereich von 0,001 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Eduktmasse, aufweist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Edukt¬ masse zu mindestens 5 Gew.-%, bezogen auf die Eduktmasse, Teilchen mit einer Teilchengröße im Bereich von 0,001 bis 50 mm aufweist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Edukt¬ masse vor dem in Kontakt bringen mit dem Kontaktöl auf eine Tempera¬ tur von mehr als 4O0C gebracht wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens der Reaktionsschritt kontinuierlich erfolgt.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Teil des Schwersieders dem Reaktionsschritt kontinuierlich zugeführt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Edukt- masse mindestens ein pflanzliches landwirtschaftliches Produkt aufweist.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das landwirtschaftliche Produkt aus der Gruppe bestehend aus Stroh, Heu und Feldfrüchten ausgewählt ist.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Edukt- masse weniger als 10 Stunden vor dem Reaktionsschritt geerntet wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dieses in einer in einem Fahrzeug befindlichen Herstellvorrichtung durchgeführt wird.
18. Vorrichtung aufweisend ein Verölungsmodul (9) mindestens aufweisend als stofftransportierend miteinander in Verbindung stehende Komponen¬ ten: - eine Eduktmasse-Zuführung (13), einen mit der Eduktaasse-Zufuhrung (13) verbundener, gegebe¬ nenfalls durch Überduck oder Unterdruck belastbaren Reaktions¬ raum (14), einen sich an den Reaktionsraum (14) anschließenden ersten Ab- scheider (15) mit einem Leichtsiederauslaß (16) und einem
Schwersiederauslaß (17), wobei sich an den Leichtsiederauslaß (16) eine Fraktionierungseinheit (32) anschließt, wobei sich an den Schwersiederauslaß (17) eine Feststoffabtren- nung (33) anschließt, wobei die Feststoffäbtrennung (33) einen Flüssigkeitsauslaß (35a) und einen Feststoffauslaß (35b) aufweist, wobei der Flüssigkeitsauslaß (35a) über eine Ölrückfuhrung (35b) gegebenenfalls über einen Schwersiedertank (36) mit dem Reakti¬ onsraum (14) verbunden ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch ,18, wobei die Eduktoasse-Zufiϊhrung (13) ein Druckventil (26) aufweist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Eduktmasse- Zuführung (13) kontinuierlich arbeitende Fördermittel (24, 25) aufweist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei das Fördermittel (24, 25) mindes¬ tens teilweise schneckenartig ausgestaltet ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 21, wobei die Eduktmas- se-Zuführung (13) durch ein Zufuhrungsheizelement beheizbar ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, wobei der Reaktions¬ raum (14) Reaktorheizelemente (20) aufweist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, wobei der Reaktions¬ raum (14) eine Mischeinrichtung aufweist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, wobei die Feststoffab¬ trennung (33) mindestes zwei Trennbereiche aufweist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei der erste Trennbereich (34) einen Kantenspaltfilter aufweist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, wobei der zweite Trennbereich (35) einen Separator aufweist.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 27, wobei sich an die Fest¬ stoffabtrennung (33) eine Feststoffenergieumwandlungseinheit an¬ schließt.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 28, wobei die Ölrückfuh- rung (35b) ein Rückführungsheizelement (21) aufweist.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 29, wobei sich an den Schwersierderauslaß (17) mindestens ein weiterer Reaktionsraum (30) anschließt.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 30, wobei das Verölungs- modul (9) auf ein Erntemodul (2) folgt.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 31, wobei die Vorrichtung auf einem Erntefahrzeug (1) angeordnet ist.
33. Verfahren nach eine der Ansprüche 1 bis 17, wobei eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 32 eingesetzt wird.
34. Verfahren zur Erzeugung von elektrischer, kinetischer und/oder poten¬ tieller Energie, wobei als Energieerzeuger ein Öl erhältlich nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 oder 33 mindestens teil¬ weise einsetzt.
35. Verfahren zur Herstellung eines chemischen Erzeugnisses, wobei ein Öl oder Gas erhältlich nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 oder 33 einer chemischen Reaktion unterworfen wird.
36. Chemische Erzeugnisse, beinhaltend oder mindestens teilweise basierend auf einem Öl oder Gas erhältlich nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 oder 33.
37. Güter, beinhaltend oder mindestens teilweise basierend auf chemischen Erzeugnissen nach Anspruch 36 oder chemischen Erzeugnissen erhältlich nach einem Verfahren nach Anspruch 35.
38. Verfahren für einen Transport von Sachen oder Beförderung von Perso¬ nen, wobei ein Transportmittel die Energie für den Transport mindestens teilweise aus einem Öl oder Gas erhältlich nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 oder 33 beziehen.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 oder 33, wobei die Edukt- masse von einer Person zur Verfugung gestellt und außer dem zur Verfü¬ gung stellen der Eduktmasse mindestens der Reaktionsschritt durch eine andere Person durchgeführt wird.
40. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17 oder 34 oder einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 32 in einer nachhaltigen Energiewirtschaft oder zur Verringerung des entstehen von Treibhausgasen.
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