WO2007098949A1 - Depolymerisationsanlage sowie verfahren zum depolymerisieren von kohlenwasserstoffhaltigen rohmaterialien - Google Patents

Depolymerisationsanlage sowie verfahren zum depolymerisieren von kohlenwasserstoffhaltigen rohmaterialien Download PDF

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reactor
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Manfred Sappok
Dieter Wagels
Eberhardt Weiss
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Clyvia Technology Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a Depolymerisationsstrom for hydrocarbonaceous raw materials with a stirrer having, externally heated reactor.
  • the raw materials such as waste, waste or residue materials with or without catalyst application are depolymerized at temperatures between 300 and 450 0 C, ie, the molecules of long-chain hydrocarbon compounds are cleaved.
  • the cleavage products evaporate and are further treated to the final product, eg distilled. Liquid or solid remaining, so-called bottoms, are discharged from the reactor.
  • the internal temperature of the reactor is made uniform with the aid of a stirrer.
  • the reactor wall can be freed of deposits cyclically by scraping element. The maintenance of a certain internal reactor temperature is of great importance for the continuity of the depolymerization process.
  • a Depolymerisationsstrom with the features of claim 1 is proposed according to the invention. Accordingly, mixing elements of the stirrer or scraper elements of a scraper with self-cleaning elements for the cyclical removal of deposits on the mixer and scraper elements are provided. This cleaning can proceed without interruption of the depolymerization operation. Under certain circumstances, the stirrer head or scraping head will be stopped during the self-cleaning step. This is possible without disturbing the depolymerization process, because the self-cleaning step takes up only a very small amount of time.
  • the surface cleaning on the inner wall of the reactor can, if appropriate also without a targeted mixing action, take place by means of a cyclically operating scraping device, which is of independent inventive significance and is preferably guided cyclically along the contour of the inner wall of the reactor with minimal or no lateral play.
  • Rotationally symmetric reactor inner wall contours are preferred for this purpose.
  • a scraper head of the scraper device in this case carries at least two rotationally driven contour-matched scraper elements. These can be equipped with a replaceable wear-resistant coating, wherein the exceeding of a permitted wear clearance, eg can be detected electrically measured.
  • the scraping head with its own weight or under the action of a force introduced by its rotational force to the reactor inner wall is applied or pressed, even small agglomerations can be removed from the reactor inner wall and fed to a reactor sump for discharging. Under certain circumstances, such cocking devices are subject to their own risk of build-up, which could limit their effectiveness. In this way, the scraping device can be protected by a self-cleaning element which, from time to time, can be activated via the cockroach head for, in particular, scraping off the scraping elements. Typical cleaning cycles of a rotating scraper with two blades are about 1 to 1000 cleaning cycles per hour, preferably the rotational speed of a scraper head is from 1 to 20, preferably from 5 to 10 revolutions per minute.
  • the weight of the scraping device which produces a certain contact pressure, may be a few grams to a few thousand kilograms.
  • typical self-weights of the scraping head are on the order of 10 kg to 1000 kg, preferably between 50 kg and 200 kg.
  • the temperature differences between the mean desired temperature in the liquid to be depolymerized within the reactor and on the outer wall of the reactor can be kept advantageously low and can, for example, in the order of 20 ° and 80 0 C are held.
  • a further aspect of the invention is the improvement of a scraping device for demopolymerisationsreaktoren and the like as such.
  • a self-cleaning element of the scraper head is proposed for occasionally cleaning the scraper element during the ongoing depolymerization operation.
  • the self-cleaning element perform a relative movement with respect to the scraper element with mutual contact with the scraper element. Such can be done both across the scraping edge and along the same.
  • the actuation preferably takes place via the rotational shaft, in particular by a telescoping movement.
  • Self-cleaning cocking elements are of independent inventive significance. - A -
  • the self-cleaning elements have a plurality of elastically bendable individual elements, in particular a brush-like structure, this not only thoroughly cleans the inside wall of the reactor, but also achieves self-cleaning. It has surprisingly been found that the result of the elastically bendable elements in contact with the reactor wall resulting internal wall cleaning at the same time to self-cleaning. This may be explained by irregularities in the elastic bending of the individual elements and the relative movements resulting between the individual elements. In any case, the cleaned-up material separates from the plurality of elastically bendable individual elements and is suspended in the reactor liquid. If the elastically bendable individual elements are held under pretension on the container inner wall, so that a thermal length compensation or Wandunregelnovkeiten is taken into account.
  • the elastically bendable individual elements perform a radial movement to the outside, so that they then in elastically bent Plant are held on the container inner wall and the self-cleaning is carried out in the aforementioned manner.
  • the self-cleaning step can thus (also) be carried out here periodically and not continuously.
  • the self-cleaning is particularly effective with mutual contact of the self-cleaning element on the mixer element or the scraper element. Such a relative movement can take place transversely to an edge to be cleaned. However, it is also possible to move a self-cleaning head along the edge or surface to be cleaned.
  • the operation of the self-cleaning element is particularly simple if a drive element along a rotational shaft of the scraper or stirrer is displaced, for example, performs a telescopic movement relative to the rotation shaft.
  • Erfindungsge 'Permitted self-cleaning agent intrinsically particularly suitable for reactors with a rotationally symmetrical and / or about a crowned inner contour.
  • temperature-resistant ceramic or graphite materials for the mixer element, the scraper element or the self-cleaning element improves the long-term usability.
  • Self-cleaning scraper elements are particularly effective if they are part of a scraper head, which can be applied to the inner wall of the reactor with its own weight and / or by means of a pressure force maintained above the rotation shaft.
  • Rotary heads or shafts which permit movement of the scraping head in the axial direction, such as a pluggable rotary drive connection, make it possible to compensate for the wear of the scraper elements and thus to allow permanent contact with the reactor inner wall with a small clearance gap.
  • the material selection for the various components of the scraping head is simplified.
  • the increasing wear of the scraper elements is preferably monitored, e.g. the achievement of a limit wear value can be monitored.
  • electrical contacts can be used.
  • the scraper element forms the one contact and a receptacle of the scraper element the mating contact.
  • both elements are electrically isolated from each other. These two contacts can e.g. be bridged by the reactor wall itself when the scraper element is worn correspondingly far.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a reactor of a Depolymerisationsan- location including the reactor heating as a schematic representation in vertical section through the reactor center.
  • FIG. 2A shows a scraping head in the scraping position for a depolymerization reactor
  • 3A shows an alternative embodiment of a scraping head in the scraping position
  • Fig. 3B of the same scraper head an enlarged sectional view in a position during the self-cleaning of the scraper head
  • Fig. 4 for a reactor according to FIG. 1 is a detail view of the coupling of a scraper head to a rotary shaft and Fig. 5 of the same reactor is a sectional view (section along the line
  • V-V according to FIG. 1) which shows a scraper element held by a receptacle.
  • FIG. 1 shows in the form of a schematic representation (in a central vertical sectional view) by way of example a cup-shaped, rotationally symmetrical reactor 4 with a stirrer 8 with a plurality of stirrer arms 8A and wing-like mixing elements 8B, which may consist at least partially of ceramic or graphite material.
  • the mixer elements 8B are adapted to the dome-shaped inner contour, ie, the inner wall 4C of the reactor 4, wherein a comparatively small gap distance S can be maintained.
  • the inner contour of the reactor 4 which is preferably heated externally, is constantly freed from caking deposits that form.
  • the mixing of the contents of the reactor prevents overheating of the contents of the reactor near the heat-carrying walls.
  • the reactor outer wall 4E forms part of a windbox of heating 5.
  • the reactor pot 4G is mounted with its peripheral mouth flange 4G 'on a flange 5A 1 of a box-shaped heating jacket 5A.
  • a perforations having intermediate bottom 5B which is supplied via a flexible line 5C from a mixer 5D with eg 560 ° C hot gas. This is created by mixing the exhaust gases of a gas-heated flame, which is mixed via a blower 5E air, for example, to room temperature (RT).
  • the hot exhaust gases leave the heating jacket via a trigger 5F.
  • the reactor 4 is tightly closed by a reactor lid 4D lying on the mouth bottle 4G '.
  • This lid carries a distillation column 9 and receives the raw material feed 4H. He is kept stationary on a suitable rack.
  • the reactor pot 4G together with the heating mantle 5A can be detached from the reactor lid 4D and lowered as shown by double arrows A and subsequently moved out of the position below the reactor lid 4D, eg by pivoting (double arrows R).
  • the stirrer or doctoring head to be described can be removed at the same time (FIG. 4).
  • the outlet for residues is correspondingly flexible or decoupled connected to a residue line.
  • the outlet consists of a reactor sump 4B, which is provided with a heat-insulated wall 4B 'through the heating jacket or windbox to the outside and intermittently closable with a discharge lock 4J.
  • the decoupling of the rotation shaft 4E of a scraper or mixing head represented in FIGS. 2 and 3 can be effected by a pluggable rotary drive connection, so that (apart from the separability of its drive motor M) the head is allowed to play vertically the drive motor M with its drive shaft remains stationary on the reactor cover 4D.
  • FIGS. 2A / 2B show a first embodiment of a scraping head 10D 1, which can be used as a stirrer in the exemplary embodiment according to FIG.
  • a scraping head 10D two side representations with a) and c) and the view from above with b) are designated.
  • the two approximately quarter-round wings 10B which together form approximately a crescent shape, can be seen, which act or are formed on their radially outer side as scraper elements 10C.
  • the scraper elements 10C can rest on the inner wall 4C of the reactor 4 under the dead weight of the scraping head 10D.
  • the scraping head 10D which also acts as a mixer, is rotated slowly, for example at 5 to 10 revolutions per minute.
  • the reactor walls are kept free from deposits.
  • the scraping head 10D is cleaned by continuous rotation or during interruption of the rotation by a self-cleaning element 10G.
  • This is simulated in the embodiment of the sickle shape of the wings 10B and is during the normal scraping operation in a position spaced from the reactor wall position, as shown in Figure 2B.
  • the self-cleaning element 10G is connected to a drive element 10H, which is telescopically guided in or on the rotation shaft 10E. By a telescoping movement of the driving member 10H, the self-cleaning member 10D is vertically displaced.
  • This scraping self-cleaning step can also be done by multiple up and down movement. - Alternatively, it is also possible to perform for self-cleaning, the relative movement between self-cleaning element and cocking element so that the self-cleaning element remains in its original position and the cocking element is pulled up by a suitable amount and then lowered again.
  • the scraper elements 10C are provided with in cross-section C-shaped profiles, which adjoin the lower end of a rotary shaft 10E and each receive a driving element 10H in leadership.
  • a self-cleaning head 10G "is also routed and abutted against the scraper 10C.
  • This self-cleaning head is connected to one end of the associated driver 10A and thereby travels along the scraper edge as the driver 10H is telescopically moved with respect to the rotary shaft 10E.
  • the figures show various intermediate positions of the self-cleaning head, which in the illustrated exemplary embodiment have approximately a U-shape, whereby the U-legs do not project outwardly beyond the scraping edge of the scraper element 10 C.
  • the possibilities of use correspond to the exemplary embodiment according to FIGS. 2A to 2C.
  • the scraper elements can be designed in very different ways.
  • the scraper element 10C consists of a material profile held by a receptacle 10F with the interposition of a separating layer 12A, wherein the material can be selected according to the desired wear resistance or / or reactor wall protection.
  • the wear is already well advanced, so that the receptacle 10F almost touches the reactor wall.
  • the recording 1OF and the cocking element 1OC of the reactor wall 4C electrically bridged.
  • An evaluation circuit determines the permissible limit wear and states that the cocking element 1OC is to be replaced.

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Abstract

Depolymerisationsanlage für kohlenwasserstoffhaltige Rohmaterialien mit einem einen Rührer (8) oder Schaber aufweisenden, außen beheizten Reaktor (4), bei der die Mischerelemente des Rührers oder die Schabeelemente des Schabers mit Selbstreinigungselementen (10G, 10G") zum zyklischen Entfernen von Ablagerungen an den Mischer- oder Schaberelementen versehen sind.

Description

Depolymerisationsanlage sowie Verfahren zum Depolymerisieren von kohlen- wasserstoffhaltigen Rohmaterialien
Die Erfindung betrifft eine Depolymerisationsanlage für kohlenwasserstoffhaltige Rohmaterialien mit einem einen Rührer aufweisenden, außen beheizten Reaktor.
Bei der Depolymerisation von kohlenwasserstoffhaltigen Rückständen, insbesondere zur Erzeugung von Dieselöl, werden die Rohmaterialien, wie Alt-, Abfall- oder Rückstandsmaterialien mit oder ohne Katalysatoranwendung bei Temperaturen zwischen 300 und 4500C depolymerisiert, d.h., die Molekühle langkettiger Kohlenwasserstoffverbindungen werden gespalten. Die Spaltprodukte verdampfen und werden zu dem Endprodukt weiterbehandelt, z.B. destilliert. Flüssig oder fest verbleibende, so genannte Sumpfprodukte, werden aus dem Reaktor ausgeschleust. Die Reaktorinnentemperatur wird mit Hilfe eines Rührers vergleichmäßigt. Zusätzlich oder alternativ zum Rühren kann die Reaktorwand durch Schabeelement zyklisch von Ablagerungen befreit werden. Die Einhaltung einer bestimmten Reaktorinnentemperatur ist für die Kontinuität des Depolymerisationsprozesses von großer Bedeutung. Lokale Temperaturüberschreitun- gen, aber auch Änderungen in der Rohmaterialzusammensetzung führen in der Regel zu Abiagerungen oder Anbackungen, insbesondere von Kohlenstoff an den Reaktorinnenwänden und an den Mischerelementen bzw. den Schabeelementen, so dass Prozessstörungen und -Unterbrechungen auftreten und der Reaktor bzw. die Rühr- oder Schabeelemente gereinigt oder ausgetauscht werden müssen.
Um die Verfügbarkeit gattungsgemäßer Depolymerisationsanlagen zu verbessern, wird erfindungsgemäß eine Depolymerisationsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Demgemäß sind Mischelemente des Rührers oder Schabeelemente eines Schabers mit Selbstreinigungselementen zum zyklischen Entfernen von Ablage- rungen an den Mischer- und Schabeelementen vorgesehen. Diese Reinigung kann ohne Unterbrechung des Depolymerisationsbetriebes verlaufen. Unter Umständen wird man den Rührerkopf oder Schabekopf während des Selbstreinigungsschrittes anhalten. Dies ist ohne Störung des Depolymerisationsprozesses möglich, weil der Selbstreinigungsschritt nur außerordentlich wenig Zeit beansprucht.
Die Oberflächenreinigung an der Reaktorinnenwand kann, gegebenenfalls auch ohne gezielte Mischwirkung mittels einer zyklisch arbeitenden Schabeeinrichtung erfolgt, welche von eigenständiger erfinderischer Bedeutung ist und vorzugsweise mit nur minimalem oder gar keinen seitlichen Spiel zyklisch an der Kontur der Reaktorinnenwand ent- lang geführt wird. Rotationssymetrische Reaktorinnenwandkonturen sind hierfür bevorzugt. Ein Schabekopf der Schabeeinrichtung trägt in diesem Falle zumindest zwei rotierend angetriebene konturangepasste Schabeelemente. Diese können mit einem austauschbaren verschleißenden Belag ausgestattet sein, wobei das Überschreiten eines erlaubten Verschleißspiels, z.B. elektrisch messend erfasst werden kann. Wenn der Schabekopf mit seinem Eigengewicht oder unter der Wirkung einer durch seinen Rotationsschaft eingebrachten Kraft an die Reaktorinnenwand sich anlegt oder angedrückt wird, können bereits geringfügige Agglomerationen von der Reaktorinnenwand entfernt und z.B. einem Reaktorsumpf zum Ausschleusen zugeführt werden. Derartige Schabeeinrichtungen unterliegen unter Umständen einem eigenen Anba- ckungsrisiko, welches ihre Wirksamkeit einschränken könnte. Hiervor kann die Schabeeinrichtung durch ein Selbstreinigungselement geschützt werden, welches von Zeit zu Zeit zum insbesondere schabenden Abreinigen der Schabeelemente über den Schabe- köpf aktivierbar ist. Typische Reinigungszyklen einer rotierenden Schabeeinrichtung mit zwei Flügeln betragen etwa 1 bis 1000 Reinigungszyklen pro Stunde, vorzugsweise beträgt die Umdrehungsgeschwindigkeit eines Schabekopfes von 1 bis 20, vorzugsweise von 5 bis 10 Umdrehungen pro Minute. Je nach Reaktorgröße und Anbackanfälligkeit des zu depolymerisierenden Rohmaterials kann das Eigengewicht der Schabeein- richtung, welches einen gewissen Anpressdruck erzeugt, wenige Gramm bis einige 1000 Kilogramm betragen. Bei einem Reaktorfassungsvermögen von etwa einem Kubikmeter liegen typische Eigengewichte des Schabekopfes in der Größenordnung von 10 kg bis 1000 kg, vorzugsweise zwischen 50kg und 200 kg.
Unter der Wirkung einer derartigen Schabeeinrichtung, welche, wie bevorzugt, auch eine Mischerwirkung hat, können die Temperaturdifferenzen zwischen der mittleren Solltemperatur in der zu depolymerisierenden Flüssigkeit innerhalb des Reaktors und an der Reaktoraußenwand vorteilhaft gering gehalten werden und können z.B. in der Größenordnung zwischen 20° und 800C gehalten werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Verbesserung einer Schabeeinrichtung für De- polymerisationsreaktoren und dergleichen als solche. Insoweit wird ein Selbstreinigungselement des Schabekopfes zum gelegentlichen Reinigen des Schabeelementes während des laufenden Depolymerisationsbetriebes vorgeschlagen. Als eine der prakti- sehen Verwirklichungen ist vorgesehen, das Selbstreinigungselement unter gegenseitiger Anlage an dem Schabeelement eine Relativbewegung bezüglich des Schabeelementes ausführen zu lassen. Eine solche kann sowohl quer zur Schabekante als auch entlang derselben erfolgen. Die Betätigung erfolgt bevorzugt über den Rotationsschaft, insbesondere durch eine teleskopierende Bewegung. Selbstreinigende Schabeelemen- te sind von eigenständiger erfinderischer Bedeutung. - A -
Wenn die Selbstreinigungselemente eine Vielzahl von elastisch verbiegbaren Einzelelementen, insbesondere eine bürstenartige Struktur aufweisen, wird dadurch nicht nur die Reaktorinnenwand gründlich gereinigt, sondern auch eine Selbstreinigung erreicht. Es hat sich überraschender Weise herausgestellt, dass sich die durch die elastisch verbiegbaren Elemente in Anlage an der Reaktorwand ergebende Innenwandreinigung gleichzeitig zu einer Selbstreinigung führt. Dies erklärt sich möglicherweise aus Unregelmäßigkeiten der elastischen Verbiegung der Einzelelemente und den zwischen den Einzelelementen dadurch entstehenden Relativbewegungen. Jedenfalls löst sich das abgereinigte Gut aus der Vielzahl der elastisch verbiegbaren Einzelelemente wieder heraus und wird in der Reaktorflüssigkeit suspendiert. Wenn die elastisch verbiegbaren Einzelelemente unter Vorspannung an der Behälterinnenwand gehalten werden, wird damit auch einem thermischen Längenausgleich oder Wandunregelmäßigkeiten Rechnung getragen. Es ist aber auch möglich, die Vielzahl der elastischen verbiegbaren Ein- zelelemente so gut wie nicht der Reaktorinnenwand in Berührung treten zu lassen und nur im gewünschten Selbstreinigungsfall die elastisch verbiegbaren Einzelelemente eine radiale Bewegung nach außen durchführen zu lassen, so dass sie dann in elastisch verbogener Anlage an der Behälterinnenwand gehalten werden und die Selbstreinigung in der vorerwähnten Weise erfolgt. Der Selbstreinigungsschritt kann also (auch) hier periodisch und nicht kontinuierlich durchgeführt werden.
Die Selbstreinigung erfolgt besonders wirkungsvoll unter gegenseitiger Anlage des Selbstreinigungselementes an dem Mischerelement oder dem Schabeelement. Eine derartige Relativbewegung kann quer zu einer zu reinigenden Kante erfolgen. Es kann aber auch ein Selbstreinigungskopf entlang der zu reinigenden Kante oder Fläche verfahren werden.
Die Betätigung des Selbstreinigungselementes ist besonders einfach, wenn ein Antriebselement entlang eines Rotationsschaftes des Schabers oder Rührers verschiebbar ist, z.B. eine teleskopartige Bewegung relativ zum Rotationsschaft ausführt. Erfindungsge'mäße Selbstreinigungsmittel eigen sich insbesondere für Reaktoren mit einer rotationssymmetrischer und/oder etwa balliger Innenkontur.
Die Verwendung temperaturbeständiger Keramik- oder Graphitwerkstoffe für das Mischerelement, das Schabeelement oder das Selbstreinigungselement verbessern die Langzeitverwendbarkeit.
Besonders wirkungsvoll sind selbstreinigende Schabeelemente, wenn sie Bestandteil eines Schabekopfes sind, der mit seinem Eigengewicht und/oder mittels einer über den Rotationsschaft aufrecht erhaltenen Druckkraft an die Innenwand des Reaktors anlegbar ist. Rotationsköpfe oder - schäfte, die eine Bewegung des Schabekopfes in axialer Richtung gestatten, wie eine steckbare Drehantriebsverbindung, gestatten es, den Verschleiß der Schabeelemente auszugleichen und somit eine dauerhafte Anlage an der Reaktorinnenwand mit geringem Abstandsspiel zu ermöglichen.
Wenn der Schabekopf einer Aufnahme für einen als Verschleißteil ausgebildetes Schalelement aufweist, vereinfacht sich die Materialauswahl für die verschiedenen Bestandteile des Schabekopfes, insbesondere die Optimierung des Verschleißverhaltens der Schabeelemente und der Schonung der Reaktorinnenwand. Der zunehmende Verschleiß der Schabeelemente wird vorzugsweise überwacht, z.B. kann das Erreichen eines Grenzverschleißwertes überwacht werden. Hierzu können insbesondere elektrische Kontakte verwendet werden. Besonders bevorzugt bildet das Schabeelement den einen Kontakt und eine Aufnahme des Schabeelementes den Gegenkontakt. Hierzu sind beide Elemente elektrisch gegeneinander isoliert. Diese beiden Kontakte können z.B. durch die Reaktorwand selbst überbrückt werden, wenn das Schabeelement entsprechend weit verschlissen ist.
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen be- schriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgesiaitung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung und Tabelle, in der - beispielhaft - ein Ausführungsbeispiel einer De- polymerisationsanlage dargestellt ist.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Reaktors einer Depolymerisationsan- lage einschließlich der Reaktorbeheizung als Prinzipdarstellung im Vertikalschnitt durch die Reaktormitte;
Fig. 2A für einen Depolymerisationsreaktor einen Schabekopf in Schabestellung;
Fig. 2B denselben Schabekopf in Selbstreinigungsstellung;
Fig. 3A eine alternative Ausführungsform eines Schabekopfes in Schabeposition;
Fig. 3B von demselben Schabekopf eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung in einer Stellung während der Selbstreinigung des Schabekopfes;
Fig. 3C von demselben Schabekopf (in der Position entsprechend Fig. 3B) eine weitere vergrößerte Detaildarstellung;
Fig. 4 für einen Reaktor entsprechend Fig. 1 eine Detailansicht der Ankopplung eines Schabekopfes an einen Rotationsschaft sowie Fig. 5 von demselben Reaktor eine Schnittdarstellung (Schnitt entlang der Linie
V-V gemäß Fig. 1) welche ein von einer Aufnahme gehaltenes Schabeelement zeigt.
Fig. 1 zeigt in Form einer Prinzipdarstellung (in zentraler Vertikalschnittdarstellung) beispielhaft einen topfförmigen, rotationssymmetrischen Reaktor 4 mit einem Rührer 8 mit mehreren Rührerarmen 8A und flügelartigen Mischelementen 8B, die zumindest teilweise aus Keramik oder Graphitwerkstoff bestehen können. Die Mischerelemente 8B sind an die kalottenförmig Innenkontur, d.h. die Innenwand 4C des Reaktors 4 angepasst, wobei ein vergleichsweise geringer Abstandsspalt S eingehalten werden kann. Dadurch wird die Innenkontur des vorzugsweise außen beheizten Reaktors 4 ständig von sich bildenden Anbackungsansätzen befreit. Außerdem werden durch die Durchmischung des Reaktorinhaltes Überhitzungen des Reaktorinhaltes nahe der wärmezuführenden Wände vermieden. In dem Ausführungsbeispiel bildet die Reaktoraussenwand 4E Teil eines Windkastens einer Beheizung 5. Zu diesem Zweck ist der Reaktortopf 4G mit seinem umlaufenden Mündungsflansch 4G' auf einem Flansch 5A1 eines kastenförmigen Heizmantels 5A aufgesetzt. Innerhalb des Heizmantels 5A befindet sich ein Durchbrechungen aufweisender Zwischenboden 5B, der über eine flexible Leitung 5C aus einem Mischer 5D mit z.B. 560° C heißem Gas versorgt wird. Dieses entsteht durch Mischen der Abgase einer mit Gas beheizten Flamme, dem über ein Gebläse 5E Luft, z.B. auf Raumtemperatur (RT) zugemischt wird. Die heißen Abgase verlassen den Heizmantel über einen Abzug 5F. Der Reaktor 4 wird durch einen auf dem Mündungsflasch 4G' aufliegenden Reaktordeckel 4D dicht verschlossen. Dieser Deckel trägt eine Destillationskolonne 9 und nimmt die Rohmaterialeinspeisung 4H auf. Er wird stationär an einem geeignetem Gestell gehalten. Für Reinigungszwecke und dergleichen kann der Reaktortopf 4G samt des Heizmantels 5A von dem Reaktordeckel 4D gelöst werden und, wie durch Doppelpfeile A dargestellt, abgesenkt und nachfolgend aus der Position unterhalb des Reaktordeckels 4D, z.B. durch Verschwenken (Doppelpfeile R), herausbewegt werden. Dabei kann der noch zu beschreibende Rührer- oder Schabekopf gleichzeitig mit entfernt werden (Fig.4). Der Auslass für Reststoffe ist entsprechend flexibel oder abkoppelbar mit einer Reststoffleitung verbunden. In dem Ausfϋhrungsbeispiel besteht der Auslass aus einem Reaktorsumpf 4B, der mit einer wärmeisolierten Wandung 4B' versehen durch den Heizmantel bzw. Windkasten nach außen geführt und mit einer Austragsschleuse 4J intermittierend verschließbar ist.
Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, kann die Entkopplung des Rotationsschaftes 4E eines in Figuren 2 und 3 darstellten Schabe- oder Mischkopfes durch eine steckbare Drehantriebsverbindung erfolgen, so dass (außer der Trennbarkeit von seinem Antriebsmotor M) dem Kopf ein vertikales Spiel gestattet wird, während der Antriebsmotor M mit seiner Antriebswelle ortsfest auf dem Reaktordeckel 4D verbleibt.
Figuren 2A/2B zeigen eine erste Ausfϋhrungsform eines Schabekopfes 10D1 wie er als Rührer in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 verwendbar ist. In diesen Figuren sind zwei Seitendarstellungen mit a) bzw. c) und die Ansicht von oben mit b) bezeichnet. Aus Figur 2B a) sind die beiden etwa viertelkreisigen und gemeinsam etwa eine Halbmondform bildenden Flügel 10B ersichtlich, die auf ihrer radialen Aussenseite als Schabeelemente 10C wirken bzw. ausgebildet sind. Die Schabeelemente 10C können an der Innenwand 4C des Reaktors 4 unter dem Eigengewicht des Schabekopfes 10D anliegen. Während des Depolymerisationsprozesses wird der auch als Mischer wirkende Schabekopf 10D langsam, z.B. mit 5 bis 10 Umdrehungen pro Minute rotiert. Dabei werden die Reaktorwände von Ablagerungen freigehalten. Nach einer gewissen Betriebsdauer, die durch Erfahrung oder Messung ermittelt werden kann, wird der Schabekopf 10D unter fortlaufendem Rotieren oder während einer Unterbrechung der Rotationsbewegung durch ein Selbstreinigungselement 10G gereinigt. Dieses ist in dem Ausführungsbeispiel der Sichelform der Flügel 10B nachgebildet und befindet sich während des normalen Schabebetriebes in einer von der Reaktorwand beabstandeten Position, wie sie in Figur 2B darstellt ist. Das Selbstreinigungselement 10G ist mit einem Antriebselement 10H verbunden, welches teleskopierbar in oder an dem Rotationsschaft 10E geführt ist. Durch eine teleskopierende Bewegung des Antriebselementes 10H wird das Selbstreinigungselement 10D vertikal verschoben. Dabei liegt seine Schabekante 1OG' an den Flügeln 1OB an und entfernt etwaige Anbackungen schabend von den in Drehrichtung frontseitigen Flügelflächen bis nahe der oder bis an die Schabekante des Schabeelementes 10C heran. Dieser schabende Selbstreinigungsschritt kann auch durch mehrfache Auf- und Abbewegung erfolgen. - Alternativ ist es auch möglich, für die Selbstreinigung die Relativbewegung zwischen Selbstreinigungselement und Schabeelement so auszuführen, dass das Selbstreinigungselement in seiner ursprünglichen Position verbleibt und das Schabeelement um einen geeigneten Betrag hochgezogen und danach wieder angesenkt wird.
Bei dem in Figuren 3A bis 3C dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schabeelemente 10C mit im Querschnitt C-förmigen Profilen versehen, die sich an das untere Ende eines Rotationsschaftes 10E anschließen und je ein Antriebselement 10H in sich führend aufnehmen. Ein Selbstreinigungskopf 10G" ist ebenfalls entlang des Schabeelementes 10C führbar und in gegenseitiger Anlage an diesem angeordnet. Dieser Selbstreinigungskopf ist mit einem Ende des zugehörigem Antriebselementes 10A verbunden und wird dadurch entlang der Schabekante verfahren, wenn das Antriebselement 10H teleskopierend bezüglich des Rotationsschaftes 10E bewegt wird. Die Figuren zeigen verschiedene Zwischenpositionen des Selbstreinigungskopfes. Dieser weißt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel etwa eine U-Form auf, wobei die U-Schenkel über die Schabekante des Schabeelementes 10C nach außen nicht vorstehen. Die Verwendungsmöglichkeiten entsprechen dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2A bis 2C.
Im Übrigen können die Schabeelemente in sehr verschiedener Weise ausgebildet sein. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 besteht das Schabeelement 10C aus einem von einer Aufnahme 10F unter Zwischenlage einer Trennschicht 12A gehaltenen Materialprofil, wobei das Material entsprechend der gewünschten Verschleißfestigkeit / oder Reaktorwandschonung ausgewählt sein kann. In dem Ausführungsbeispiel ist der Verschleiß schon weit fortgeschritten, so dass die Aufnahme 10F schon fast die Reaktor- wand berührt. Wenn der Verschleiß soweit fortgeschritten ist, dass eine solche Beruh- rung eintritt, werden die Aufnahme 1OF und das Schabeelement 1OC von der Reaktorwand 4C elektrisch leitend überbrückt. Einer Auswerterschaltung stellt dann den erlaubten Grenzverschleiß fest, und teilt mit, dass das Schabeelement 1OC auszuwechseln ist.
Bezugszeicheniisie:
1 Rohmateπal 6 Produkt
2 Vorwärmstufe 7 Reststoff
2A Entspannungsstufe 8 Rührer
3 Einspritzung 30 8A Arme
4 Reaktor 8B Mischerelemente
4A Gasraum 9 Destillationskolonne
4B Sumpf 10 Schabeeinrichtung
4B' Wandung 10A Arme
4C Innenwand 35 10B Flügel
4D Reaktordeckel 10C Schabeelemente
4E Außenwand 10D Schabekopf
4F Strömungsleitelemente 10E Rotationsschaft
4G Reaktortopf 10F Aufnahme
4G1 Mündungsflansch 40 10G Selbstreinigungselement
4H Rohmaterialeinspeisung 10G' Schabekante
4J Austragsschleuse 10G" Selbstreinigungskopf
5 Beheizung 10H Antriebselement
5A Heizmantel 12 Verschleißerfassungseinrichtung
5A' Flansch 45 12A Trennschicht
5B Zwischenboden
5C Leitung A Doppelpfeile
5D Mischer S Abstandsspalt
5E Gebläse M Motor
5F Abzug 50 R Doppelpfeile

Claims

Ansprϋche:
1. Depolymerisationsanlage für kohlenwasserstoffhaltige Rohmaterialien mit einem einen Rührer (8) oder Schaber aufweisenden, außen beheizten Reaktor (4), da- durch gekennzeichnet, dass die Mischerelemente des Rührers oder die Schabeelemente des Schabers mit Selbstreinigungselementen (10G, 10G") zum zyklischen Entfernen von Ablagerungen an den Mischer- oder Schaberelementen versehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Selbstreinigungselemente eine Vielzahl von elastisch verbiegbaren Einzelelementen, insbesondere eine bürstenartige Struktur aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Selbstreini- gungselement (10G) unter gegenseitiger Anlage an dem Mischerelement (8B) oder an dem Schabeelement eine Relativbewegung zum Mischerelement (8B) oder zum Schabeelement ausführt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischerelement (8B) ein Schabeelement (10C) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Selbstreinigungselement (10G, 10G") über ein an oder in einem Rotationsschaft (10E) geführtes Antriebselement (10H) entlang des Mischerelementes (8B) oder des Schabeelementes (1 OC) verschiebbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Selbstreinigungselementes (10G) eine Schabekante (10G') mit einer der Kontur des Mischerelementes (8B) oder der Schabeelemente (10C) im wesent- lieh entsprechenden Kontur aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Selbstreinigungselement (10G) an der in Bewegungsrichtung gelegenen Vorderseite des Mischerelementes (8B) oder des Schabeelementes 10C ange- ordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch einen entlang des Mischerelementes (8b) oder der Schabekante des Schabeelementes (10C) entlang verfahrbaren Selbstreinigungskopf (10G").
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Selbstreinigungskopf (10G") mittels eines entlang des Mischerelementes (8B) oder des Schabeelementes (10C) geführten biegeelastischen Antriebselementes (10H) entlang des Mischerelementes (8B) oder des Schabeelementes (10C) verfahrbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (4) eine rotationssymmetrische Innenkontur aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (4) eine etwa ballige Innenkontur aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mischerelemente (8B) oder die Schabeelemente (10C) zumindest teilweise aus temperaturbeständigem Keramik- oder Graphitwerkstoff bestehen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mischerelemente (8B) oder die Schabeelemente (10C) der Innenwandkontur des Reaktors (4) im Wesentlichen nachgebildet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Schabekopf (10D), der aus einem Rotationsschaft (10E) und mindestens zwei Flügeln, welche die Schabeelemente (10C) aufweisen, besteht.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schabekopf (10D) mit seinem Eigengewicht und/oder mittels einer über den Rotationsschaft (10E) aufrecht erhaltenen Druckkraft an der Innenwand (4C) des Reaktors (4) anliegt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationsschaft (10E) eine, insbesondere steckbare, Drehantriebsverbindung aufweist, die mit zunehmendem Verschleiß der Schabeelemente (10C) eine Bewegung des Schabekopfes (10D) zum Ausgleich des Verschleißspiels gestattet.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel des Schabekopfes (10D) eine Aufnahme für ein als Verschleißteil ausgebildetes Schabeelement (10C) aufweisen.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Trennschicht (12A) zur Kontaktvermeidung zwischen der Aufnahme (10F) und dem Schabeelement
(10C) an den Flügeln.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, gekennzeichnet durch eine Verschleißerfassungseinrichtung (12) für die Schabeelemente (10C).
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine elektrische Schaltung, die eine elektrisch leitende Überbrückung zwischen einem Schabeelement (10C) und einer Aufnahme oder Befestigung des Schabeelementes (10C) als Signal für einen fortgeschrittenen Verschleiß des Schabeelementes 10C erfasst.
21. Verfahren zum Depolymerisieren von kohlenwasserstoffhaltigen Rohmaterialien in einem außen beheizten Reaktor unter rührender und/oder schabender Agitation des flüssigen Reaktorinhaltes sowie ggf. vorhandener Feststoffbestandteile, gekennzeichnet durch zyklisches Entfernen von Ablagerungen an den Mischer oder Schaberelementen mittels an den Mischelementen des Rührers und/oder den Schaberelementen eines Schabers wirksam werdenden Selbstreinigungselementen.
PCT/EP2007/001771 2006-03-02 2007-03-01 Depolymerisationsanlage sowie verfahren zum depolymerisieren von kohlenwasserstoffhaltigen rohmaterialien WO2007098949A1 (de)

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