WO2012016633A2 - Anlage und verfahren zur erzeugung von treibstoffen aus biomasse / kunststoff - gemischen - Google Patents

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    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

Definitions

  • the present invention relates to processes for the production of fuels from mixtures containing biomass and plastics and to plants for carrying out the process.
  • Wieser (WO2006 / 131293) describes a catalytic process to produce fuel from biogenic raw material using carrier oil.
  • Koch (EP1538191) describes a process for producing fuels from residues by means of catalytic depolymerization using a specific reactor.
  • a disadvantage of this method is, inter alia, that a specific, susceptible to interference reactor must be used.
  • Goessler et al (WO2010 / 031803) describes a process for obtaining fuels from mixtures containing biomass and heavy oil.
  • One disadvantage of this process is that high quality requirements are placed on the biomass used.
  • the main purpose of this process is to process heavy oils, but not to enable the utilization of biomass.
  • Spitzauer et al (WO2009 / 131590) describes a catalytic process for providing propellants from a variety of liquid phase starting materials using a carrier oil.
  • olinari et al also describes a catalytic process for providing propellants from a variety of liquid phase starting materials using a carrier oil.
  • Tschirner (DE102006052995) describes a process for the production of gas oil from organic residues and renewable raw materials by reaction control and energy input by means of process-integrated cavitation / Friction. In this document, the supply of hydrogen is not disclosed.
  • Miller discloses a process for the production of pyrolysis oil (40) from biomass (25) and plastic waste according to the principle of "flash pyrolysis.” The reaction described there is therefore not carried out in the liquid phase, nor is carrier oil recycled.
  • Copper discloses a batch process for producing fuels from biomass in a particular reactor. No recycle of a carrier oil is described, nor are suitable biomass / plastic parameters.
  • Wada discloses a catalytic process for the production of oils from plastics, wherein the starting material also vegetable or animal oils can be added. No recycle of a carrier oil is described, nor is the use of solid biomass.
  • Miyoshi et al discloses a recycling process which may be connected to a refinery in which a mixture of pyrolysates based on the principle of fluidized-bed pyrolysis is produced from various starting materials such as plastic waste and biomass. In this process, a portion of the starting materials are burned, producing the required heat of reaction.
  • Wilms also discloses a process for the preparation of petrochemical intermediates based on the principle of fluidized-bed pyrolysis of (waste) plastics, it also being possible to add biological (BTL) residues to the starting material.
  • the ratio of plastic to biomass is given as 90:10 to 10:90.
  • the reaction does not take place in the liquid phase, as carrier medium solids are called.
  • Steinberg discloses a process for the production of methanol, not of fuels, from biomass, optionally in the presence of plastics.
  • the method described is also a pyrolysis method in the fluidized bed.
  • a disadvantage of the above-mentioned processes in the liquid phase is that a carrier liquid is added to the process must become. This is not sufficiently stable under the given reaction conditions and must therefore be constantly updated.
  • a disadvantage of the above-mentioned processes in the gas phase is that the selectivities and / or yields of product oil are unsatisfactory. There is a need to reduce the amount of by-products formed in this process, particularly coal, CO, CO 2, and
  • An object of the present invention is therefore to provide an improved process for the production of fuels using biogenic raw materials and to provide a corresponding plant.
  • Of particular importance is the provision of an economically operating plant that produces high-quality products, works with good yields and meets applicable emission limits.
  • the above-outlined objects are achieved according to the independent claims.
  • the dependent claims represent advantageous embodiments.
  • the invention thus relates to a process for the production of fuels from mixtures containing biogenic raw materials and plastics.
  • the invention further relates to a plant for the production of fuels from such starting materials.
  • Biogenic raw materials refers to the living organisms continuously biochemically synthesized organic substances and derived or extracted derived products.
  • the biogenic raw materials can, depending on the producing organism, be subdivided into the areas of plant, microbial and animal biomass.
  • Vegetable biomass includes, for example, wood, leaves, Straw, bran, hay, cereals, press residues from fruit and viticulture, beet pulp, green waste, garden and agricultural waste, but also derived products such as residual wood products, starch, sugar, cellulose, waste paper.
  • Microbial biomass includes, for example, dried sewage sludge, as well as fermenter and digestate.
  • Animal biomass includes, for example, residues from animal husbandry, the fish industry and meat industry, residual products from the dairy and cheese industry but also animal meal.
  • plant biomass is preferred.
  • biomass which contains lignocellulose typically containing more than 30% by weight of celluloses, in particular more than 60% by weight of celluloses or essentially of lignocellulose may consist of woody plants or annual plants, examples of which are wood from different sources (such as tree trunks, especially non-industrially exploitable tree trunks, branches, wood chips, waste wood from wood processing plants), garden waste and agricultural residues (such as straw, bran and dried beet pulp.)
  • lignocellulose lignocellulosic biomass
  • lignocellulosic biomass typically containing more than 30% by weight of celluloses, in particular more than 60% by weight of celluloses or essentially of lignocellulose may consist of woody plants or annual plants, examples of which are wood from different sources (such as tree trunks, especially non-industrially exploitable tree trunks, branches, wood chips,
  • Biogenic raw materials can be liquid or solid. Solid biomass is furthermore preferred in the context of the present invention.
  • biomass which has dried typically with a content of less than 33% by weight of water, in particular of less than 20% by weight of water.
  • Plastics are known to the person skilled in the art, the term generally refers to macromolecular semi-synthetic and in particular synthetically produced solids. The term encompasses thermoplastics, thermosets and elastomers.Plastics may be present as pure substances, as mixtures of substances / blends Thus, the term also includes plastic-containing mixtures. "Propellants” are known to those skilled in the art, and the term generally refers to hydrocarbon-containing compounds and mixtures as may be used in internal combustion engines.
  • Carrier liquid or “carrier oil” refers to a largely inert or inert under reaction conditions
  • a liquid is then considered to be "substantially inert” if it does not boil at the prevailing reaction temperatures (in particular has a boiling point of> 380-400 ° C.) Preference is further given to those carrier liquids which remain unchanged in a reaction cycle of at least 90%
  • This carrier liquid is suitable for suspending the biogenic raw material
  • a particularly suitable carrier fluid is heavy oil which is continuously produced when carrying out the process according to the invention
  • Alternative carrier oils, particularly suitable for starting up a plant are gas oil, diesel or a mixture thereof is in direct contact with the starting materials during the process.
  • thermo oils are known to the person skilled in the art and can be based on silicone oils or hydrocarbons In the context of the present invention, any thermo oils adapted to the reaction temperature can be used Catalyst not in direct contact during the process.
  • the general, preferred and particularly preferred embodiments, ranges, etc. given in connection with the present invention may be combined with one another as desired. Likewise, individual definitions, embodiments, etc. may be omitted or not relevant.
  • Fig. 1 shows schematically an example of a plant according to the invention. Shown in this scheme are the main unit for material conversion, but not ancillary units such as raw material preparation and utilization of the products coal, fuels, gases, water.
  • silo biomass Silo plastics
  • S ⁇ heating screw biomass
  • Hß heating screw plastics
  • dispersers DIS
  • reactors R main reactor (R] _
  • hydrogenation reactor R2 'anerob reactor ( R3)
  • vacuum evaporator WD
  • condensers K_, K2, K3
  • phase separators PT
  • separators ((S ⁇ ) for oily phase and (S2) for aqueous phase)
  • rectification column RKT
  • gas engine / turbine gas engine / turbine
  • the products of the process or plant are labeled Pcoal (product coal), PH20 (product water), Poil (product oil / propellants) and Pg (thermal energy / heat, electrical energy).
  • Fig. 1 shows schematically an example of an alternative system according to the invention.
  • the reactor Rl and a Sumpfphasenhydrierreaktor R4 is supplemented, in which a part of the bottom phase (heavy oil + coal) is hydrogenated with hydrogen supply and the reaction product is recycled directly into Rl.
  • R1 is replaced by R1 + R4; the remaining parts of the system correspond to those according to FIG. 1 and are not completely shown.
  • a first aspect of the invention a process for the production of fuels from biogenic raw materials + plastics, is explained in more detail below.
  • the invention accordingly relates to a process for the production of fuels from biomass and plastics, characterized in that in a first step, biomass and plastics are provided at and dispersed at 300-400 ° C, optionally in the presence of recycled carrier oil; in a second step, the resulting mixture is reacted at 300-400 ° C; in a third step, the resulting gaseous, liquid and solid products are separated from each other and optionally further processed.
  • the process according to the invention represents a process for the joint oilification of plastics and biomass.
  • An additional, continuous supply of (fossil) carrier oil can be avoided. It is assumed that an external continuous addition of carrier oil is thus unnecessary, since the supplied plastic - due to its inherent process-simultaneous cleavage - takes over the function of the carrier oil.
  • the invention relates to a method as described herein, which is performed without external supply of carrier oil.
  • biomass for example lignocellulose
  • carrier oil for example paraffinic carrier oil such as HFO or VGO
  • the condensate is typically a diesel-like cracked product which is about 50%.
  • Biomass-derived and 50% carrier oil-derived The yield based on the registered dry biomass is typically 30-40gew%, so that 15-20% of the product from the biomass and the same amount comes from the carrier oil. Since both reactants are polymers, it follows that not only the biomass is depolymerized (cracked), but also the carrier oil. Thus, the carrier oil can not be referred to as inert.
  • the invention relates to a method as described herein, in which said second step is performed without external catalyst addition.
  • a process without the addition of catalyst has in addition to cost advantages also a simplified process management result, since neither catalyst has to be metered or separated. Without being bound by theory, it is believed that the biomass fed to the process forms catalytically active material in the form of coal.
  • the invention relates to a method as described herein, which is performed partially continuous or continuously.
  • the inventive method is designed so that the steps 1, 2 and 3 are carried out continuously.
  • the continuous operation is efficient and allows integration into larger plant networks.
  • the invention relates to a process as described herein, in which a portion of the bottom phase formed in the second step (eg 10 - 90%) is removed in a further step from the reactor hydrogenated is and then recycled into the reactor.
  • a portion of the bottom phase formed in the second step eg 10 - 90%
  • the invention relates to a method as described herein wherein the ratio of biomass: plastic in the range 80: 20 to 10: 90 wt.% Is. It was found surprising that with a proportion of plastics of at least 20% by weight of the amount of raw material supplied (biomass + plastic), no additional carrier oil has to be added to the process. Without being bound to any theory, it is assumed that plastics in the reactor as well as carrier oil are continuously biocatalytically split into carrier oil and then continue cracking into the product oil. It is therefore possible to regard plastics or carrier oil as the hydrogen donor and biomonomers as the hydrogen acceptor.
  • biogenic raw material and plastic is explained above.
  • the raw material "comminuted” is fed to the reactor, ie in the form of shavings, chips, chaff, moldings or the like so that a rapid and complete reaction is possible
  • the size of which is suitable depends on the biogenic material used and can be carried out in simple experiments
  • 90% of the biogenic raw material fed to the reactor has a particle size of less than 10 mm, preferably greater than 3 mm
  • MBA / EBS substitute fuels from a waste sorting plant
  • a particle size of approximately 5 mm has proven to be useful
  • the raw material is dried in heating screws, ie fed to the reactor with a residual moisture content of less than 5%.
  • the invention relates to a method as described herein in which said plastic is a mixture comprising (ie containing or consisting of) PE, PP and / or PS. It is advantageous for the process if the plastics used have a minimum content of 50% by weight, preferably 65% by weight, of said plastics. Since plastics such as polyethylene (PE), polypropylene (PP) and polystyrene (PS) are chemically related to paraffins, essentially their chain length and crosslinking are different, and because of their stability are hydrogen-saturated, they can combine the scission-related running carrier oil requirement with parallel addition cover with biomass.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PS polystyrene
  • plastics such as polyethylene terephthalate (PET), polyurethane (PU), and polyvinyl chloride (PVC), are typically also present in lower concentrations in mixed plastics. These can either (i) previously be sent for recycling by suitable separation processes or (ii) can also be added to the process.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PU polyurethane
  • PVC polyvinyl chloride
  • the plastic used can therefore contain varying levels of heteroatoms, such as S, O, N, and Cl. These can partly pass into the product oil and thus be classified as impurities. Such impurities can be removed in an additional hydrogenation step (RKT, see below).
  • the invention relates to a method as described herein in which said biomass is a mixture comprising (i.e., containing or consisting of) lignocellulose, carbohydrates and / or their derivatives.
  • the invention relates to a method as described herein, in which the so-called “high-calorific fraction” of a mechanical biological Müllsortierstrom (MBA) is used as a raw material.
  • This fraction is also referred to as “substitute fuel” (EBS) and already contains at least 20% mixed plastics and waste paper as biomass.
  • EBS is technically (chemical composition, availability) as well as economic Licher view (disposal contribution) suitable for the inventive method.
  • the invention relates to a process as described herein, in which other raw materials, such as e.g. Wood, straw and biogenic residues with at least 20% plastic additions are used as starting material.
  • the plastics used are first liquefied / melted; This is possible at 150-200 ° C and can be done, for example.
  • a heating screw from a silo in a Disperger By the entry by means of a heating screw from a silo in a Disperger. Any resulting vapors are discharged and processed further as described below.
  • the biomass used is first heated and dried; This is possible at 150-200 ° C and can be done, for example.
  • a heating screw from a silo in a Disperger By the entry by means of a heating screw from a silo in a Disperger. Resulting vapors are derived and further processed as described below.
  • the invention thus also relates to a method, characterized in that biomass and plastics are first provided in a first step, then at 150
  • carrier oil preferably recycled carrier oil
  • the invention relates to a method as described herein, in which said second step is performed in the liquid phase.
  • Suitable reaction temperatures for the present process may vary within a wide range.
  • the optimum reaction temperature depends, inter alia, on the type of raw material used and is typically 300-400 ° C.
  • the optimal temperature in each case can be determined by means of routine tests.
  • the product oil is therefore typically initially gaseous, so that there is a slight separation.
  • Suitable reaction pressures for the present process can vary within a wide range.
  • the invention relates to a method as described herein, in which said second step without pressure, that is performed in a reactor at atmospheric pressure.
  • a slight overpressure for example 20 to 40 mbar, is typically set even in unpressurised reactors / vessels.
  • the term "pressure-less” is to be understood as a maximum of 100 mbar over normal pressure
  • Such pressures can be adjusted according to the prior art by means of commercially available overpressure valves
  • the purpose of the slight overpressure is to prevent the ingress of ambient air, and thus the This can be done, for example, with C0 2 obtained / deposited in the process
  • the invention thus also relates to a process in which C0 2 is at least inertized in step 1 or 2, and wherein the regulation of inerting preferably automated.
  • Suitable residence times for the present process can vary within a wide range.
  • the optimum residence time depends, among other things, on the type of of raw material and is typically at 10 - 20 min.
  • the mean residence time in the reactor is greater by a factor of 1000 than in the disperser.
  • the optimum residence time in each case can be determined on the basis of routine experiments.
  • the present process can be carried out uncatalyzed or catalyzed.
  • the invention relates to a process as described herein, characterized in that no catalyst is externally added to the process ("uncatalyzed") .
  • This embodiment is particularly advantageous for biogenic material with a high content of lignocellulose and / or ash is.
  • biogenic material with a high content of lignocellulose and / or ash is.
  • This embodiment is particularly advantageous for biogenic material with a high content of lignocellulose and / or ash is etc gen ,, that is formed from the biogenic material, in particular the lignin, under the given conditions
  • reaction products of the process according to the invention can be divided into 4 groups: i) non-condensable gases PQ; ii) product oil Poil 'iii) process ⁇ water Pfj20 unc ⁇ i- v) charcoal Pcoal- Typically, the resulting gaseous, liquid and solid products separated and optionally processed further.
  • the separation of these individual groups is known per se.
  • the gaseous products under reaction conditions gases, product oil, process water
  • the non-condensable gases are then separated from this product stream
  • the aqueous phase process water
  • product oil non-aqueous phase
  • Suitable devices for the individual operations are known to the person skilled in the art and can be designed on the basis of the product streams.
  • the resulting product oil either immediately meets the aforementioned criteria of a "fuel” or must be treated (eg Phase separation, separation, rectification, and hydrogenation) to meet these criteria.
  • the gaseous products at reaction conditions are discharged "overhead" from the reactor, while the liquid under reaction conditions and solid products (“bottom phase”) are discharged through the reactor sump.
  • the overhead-derived products are then advantageously separated into a gaseous, an aqueous and an oily phase and further processed separately.
  • the derived from the reactor sump products are then advantageously separated into solid products (coal) and liquid products and further processed; the resulting liquid products (“carrier oil”) may be wholly or partially recycled to the reactor
  • carriers oil solid products
  • carriers oil liquid products
  • products derived from the reactor bottoms may be subjected to a hydrogenation step (bottom phase hydrogenation"); this will be explained below.
  • the invention relates to a method as described above, characterized in that the gases formed during the reaction are condensed separately and optionally the condensed gases are separated into their phases and further processed separately.
  • the mixed vapor emerging from the reactors typically forms, after condensation, a noncondensable gaseous phase (ie a phase whose components are predominantly gaseous under normal conditions) and two liquid phases: a product oil phase and an aqueous phase.
  • a noncondensable gaseous phase ie a phase whose components are predominantly gaseous under normal conditions
  • two liquid phases ie a phase whose components are predominantly gaseous under normal conditions
  • a product oil phase ie a phase whose components are predominantly gaseous under normal conditions
  • aqueous phase ie a phase whose components are predominantly gaseous under normal conditions
  • noncondensable gases In a further execution ⁇ form, the invention relates to a method as described above characterized in that formed in the process, non-condensable gases to a gas engine and / or a gas turbine are fed to partially or completely.
  • gases formed various uses are open; they can either be flared, be emitted in a gas engine / turbine or dissolved in a carrier / adsorbed.
  • the individual methods can also be combined with each other. The use that is made depends, among other things, on economic and (safety) technical considerations.
  • a large part or the total amount of gas produced is fed to a gas engine / turbine in order to enable optimal energy utilization (thermal / electrical) of the biogenic raw material used.
  • the invention thus relates to a method as described herein in which the gaseous products formed, optionally after workup, a gas engine or a gas turbine are supplied.
  • the solids formed in the process according to the invention are essentially coal with a comparatively high internal surface or high porosity and minerals.
  • the separation of the coal formed from the remaining reaction mixture can be carried out in a manner known per se.
  • a continuous separation e.g. by means of a carrier oil heated vacuum evaporator WD.
  • the separation of the coal formed takes place in the flow-calmed lower part of the reactor ("reactor sump").
  • the separation of the coal from the reactor takes place together with oily at reaction conditions.
  • This coal / oily phase mixture may be further treated in one or more subsequent steps and / or separated.
  • Hydrogenation processes are suitable for the further treatment of coal / oil;
  • thermal separation operations i.e., evaporation of the heavy oil, if appropriate at reduced pressure.
  • the separation of coal / oily phase is carried out by extractive separation, followed by thermal separation.
  • Suitable extraction agents in the extraction stage are aromatic solvents (for example toluene), aliphatic solvents (for example hexane, heptane, cyclohexane) or mixtures thereof.
  • An appropriate amount of extractant is 100-500 % By weight of the carrier oil content, typically 300% by weight of the carrier oil content.
  • the liquid phase (“miscella") obtained in the extraction is optionally filtered and then separated by distillation into solvent and carrier oil. These extraction methods are well known and are used in the field of residual oil seed oiling. The remaining dry coal becomes thermal in a further step treated ("toasted"), so as to further reduce the remaining solvent content.
  • a content of ⁇ 0.5% by weight of solvent in the coal is achieved; this loss of solvent can be covered by external feed or preferably by the light fraction of the product oil formed.
  • Thermal integration of said distillation and toasting steps in the overall process improves the energy balance.
  • the resulting in coal workup reaction gases such as H 2 0, H 2 S, NH 3 , HCl, etc. can be continuously discharged into the product gas line.
  • the oily phase obtained in the coal workup is preferably recirculated to the process (recylated) and / or together with the o.g. Product oil (ii) further processed.
  • the dried coal obtained in the coal processing can be further processed as described below, in particular in the form of a coal gasification step for the formation of fuel gas, which is additionally fed to a gas engine (which improves the energy balance of the process) and / or in the form of a steam reforming step for the formation of water gas (which covers the hydrogen demand of the plant)
  • the invention also relates to a method as described herein, in which the solid products formed, optionally after drying, are fed to a separate further processing.
  • the process according to the invention can be supplemented by further steps, in particular by a hydrogenation of the product oil formed (see below, fourth step), a coal work-up (see below, fifth step) Fourth step :
  • the product oil ie, the liquid products formed during the reaction
  • the product oil may be hydrogenated in the process of this invention, but need not be hydrogenated. It has proven to be advantageous to catalytically hydrogenate the product oil.
  • the quality of the product oil is improved because any present alkenes are converted into the corresponding alkanes and at the same time possibly existing unwanted impurities are removed.
  • This process step can ensure that the product oil produced meets the current fuel trading standards.
  • the quality criteria of a standard diesel according to currently valid DIN EN 590 for phosphorus, nitrogen, sulfur, chlorine and water content, as well as the oxidation stability can be met.
  • the hydrogen required for the hydrogenation step can be supplied externally or generated in the process itself (see below, steam reforming, water gas shift).
  • the hydrogenation of the product oil is preferably carried out after the rectification.
  • Suitable hydrogenation plants for the present compositions are known per se and state of the art, for example in refineries of petroleum processing. The following process parameters have proved to be advantageous for the hydrogenation: i) temperature: 200-360 ° C; ii) pressure: -10-80 bar; iii) residence time: 5 - 30 min.
  • Suitable catalysts for the present compositions are known per se and commercially available; advantageous heterogeneous catalysts in which the catalytically active metal / active metal compound is applied to an inert support.
  • the catalyst is constructed as a fixed bed in two parts, wherein the two parts contain different Hydrierkatalysa ⁇ tors; typical heights of the catalyst bed are 20-200 cm.
  • the upper region is preferably designed as a Ni / MoS fixed bed.
  • the lower region is formed as a Pd / Pt fixed bed.
  • the invention thus also relates to a method as described herein, characterized in that the liquid products formed (in particular the fuel fraction) are subjected to a rectification and then to a hydrogenation. .
  • the invention therefore also relates to a process in which these amounts of hydrogen are fed.
  • a process in which these amounts of hydrogen are fed.
  • the hydrogenation stage of the product oil hydrogenation designed so that the product oil after hydrogenation has a sufficient oxidation stability according to DIN EN 12205.
  • an infrared spectrometric measuring device is arranged in the discharge of the alkanic oil.
  • any hydrogen sources known to the person skilled in the art can be used, including pure H 2 and H 2 -containing gas mixtures.
  • hydrogen is used, which is generated from the reaction of the solid separated in the process by steam reforming with subsequent Watergas shift, as reactors for example "heat pipe reformer” would be suitable given in the chapter "coal utilization".
  • hydrogen is used which is produced from natural gas by means of steam reforming with subsequent water gas shift reaction. This procedure can be based on consideration of the total costs of investment and operation of the plant.
  • the coal formed is the essential solid reaction product of the process according to the invention. This can be used in various ways.
  • the invention relates to a method as described above characterized marked, that the formed, optionally freed of oil, coal with water, preferably with the resulting product water, a steam reforming followed by Watergasshift reaction are subjected.
  • This process variant provides hydrogen which is possibly required for the process, in particular for the hydrogenation stages mentioned (hydrogenation of the bottom phase, hydrogenation of the product oil).
  • the invention relates to a method as described above, characterized in that the formed, possibly freed from oil, coal is gasified.
  • This fuel gas can partially or completely cover the energy requirement of the process in an associated gas engine.
  • the invention relates to a method as described above, characterized in that the coal formed is continuously separated and this is mixed with emerging product water to exclude air.
  • the mixture under exclusion of air is advantageous because the separated coal is initially very hot and would burn off automatically if air enters immediately.
  • the formed coal sludge is a common form for transport and use. Formation of finely divided coal / coal dust. This process variant also allows the disposal of possibly contaminated product water without further purification of the same.
  • the bottom phase hydrogenation makes it possible to intervene in the actual oiling process in the reactor and to optimize it.
  • the hydrogenation of the bottom phase takes place by means of ultrasound.
  • ultrasound produces essentially two effects: (A) At a temperature well below the vaporization temperature of the coal / oil suspension (eg, 100 ° C or less), cavitation occurs the liquid, with subsequent implosion of the microbubbles, whereby a very high pressure (up to 1000 bar) and a very high temperature (up to 2000 ° C), short-term and locally limited arise. It is believed that the hydrogen diffuses into the microbubbles, dissociates there, and then diffuses as nascent hydrogen into the boundary layer surrounding the bubble.
  • step 7 if necessary steam reforming and water gas shift reaction of the formed coal and supply of the formed hydrogen in step 8.
  • the invention therefore relates to a method as described here, which is integrated in a production network; in particular, a method which is coupled with a method for waste / waste disposal.
  • the method according to the invention and the corresponding system can be configured as a separate method or system ("stand-alone") or coupled to a further process or system.
  • This flexibility forms a fundamental advantage of the present invention "Here, the production network between plants is understood, in which material and / or energy flows are exchanged.
  • the invention relates to a process for the production of fuels as described above, characterized in that said starting materials are fed directly from an MBA, possibly via intermediate storage, in the process.
  • ⁇ a disperser (DIS) is mixed into the comminuted and predried starting material at 300-400 ° C, optionally together with recycled carrier oil), which is from
  • ⁇ ggf- of one or more devices for separating coal / oil mixtures ((WD) in which the heavy oil formed is partially or completely separated from the formed coal) and
  • phase separator for separation of aqueous phase and product oil phase
  • the inventive system further comprises a crushing device (for comminuting the supplied biogenic raw material (in the case of wood to chips) and / or the supplied plastic), which is upstream of the heating screw.
  • the system according to the invention comprises a separate condenser ((K)) for separating off the heating screw. steaming free and capillary water as well as other volatile components)
  • the system according to the invention comprises a condenser ((K2) for separating the mixed steam produced in the reactor) which is assigned to the reactor.
  • the plant according to the invention comprises a phase separator (PT) for separating the condensate generated in the Kondersator (K2) which is associated with the capacitor (K2).
  • PT phase separator
  • the plant according to the invention comprises an additional gas engine and / or gas turbine (GM) which burns some or all of the gaseous products produced in the plant and thus serves to generate electricity and / or heat.
  • the system according to the invention comprises an additional anaerobic reactor (R3) which is assigned to the separator S2 and reduces the organic components of the aqueous phase to form biogas.
  • the system according to the invention comprises one or more heated screws (H 1), (Hg) for transporting the starting materials into the disperser (DIS).
  • the inventive system can be constructed stationary and modular. Depending on the size of the plant, the throughput for small plants can amount to 5 tons of biogenic raw material, for large plants up to several thousand tons of biogenic raw material per day, obviously depending on the dimensioning of the entire plant with regard to its use.
  • the system can be dimensioned by increasing / decreasing the individual parts of the system or by connecting parts of the system in parallel.
  • the plant parts disperger (DIS), reactor (R ] _), vacuum evaporator (WD) are connected in series one behind the other.
  • DIS plant parts disperger
  • reactor reactor
  • R ] _ reactor
  • WD vacuum evaporator
  • the reactor can be replaced by two reactors 1 and 2 connected in series; wherein the second reactor is advantageously driven at a temperature higher by 0-30 ° C.
  • the inventive system can be driven with a simple temperature profile.
  • Each vessel (operated at a specific temperature, with no gradual temperature control required) enhances plant safety and is also an advantage in scale-up
  • the details of the individual plant components and advantageous / preferred embodiments are set out below , Valves, Actuators, Measuring equipment is not described in detail since this is within the scope of the general expert knowledge
  • optimum heat utilization is aimed at, for example by recycling waste heat via heat exchangers of the plant and thermal insulation is provided at all relevant points and Storage:
  • the raw materials are either delivered in sheathed bales (EBS) or also loosely, in general pre-crushing to grain sizes ⁇ 5 mm and if necessary, also one Predrying to a humidity ⁇ 20%. Thereafter, the raw material is introduced into one or more, for example. 2, silos for intermediate storage and optionally inertized there (for example, with N2 and / or CO2).
  • Plastic content In the process according to the invention, the proportion of plastic must be at least 20%, but not more than 90%. The biomass fraction should therefore also amount to at least 10%, at most 80%.
  • the process according to the invention is carried out in one or more strands, preferably in two strands. Since the plastic content of EBS can also fluctuate and if it falls below 20%, the resulting deficit can be compensated via a second road. A higher plastic content (up to 90%) is not harmful but increases the yield considerably. If the first road is only operated with biomass, the plastic feed is controlled via the second road so that no carrier oil deficiency occurs and the yield is maximized.
  • Heating screws are designed as twin screws; Preferably, these are heated indirectly via thermal oil to 130 - 200 ° C.
  • the moisture present in the raw material evaporates; Preferably, this is then condensed in a condenser (Kl).
  • the condensate, together with possibly containing stripped substances, enters the phase separator (PT), non-condensing gases are supplied via the common gas system to the gas engine (GM).
  • PT phase separator
  • GM gas engine
  • the biomass is preheated, the plastic is plasticized or melted.
  • the Disperger has the task to mix the raw materials biomass and plastics with the circulated carrier oil abruptly, while raising the temperature to about 330 - 380 ° C. It is believed that the material gradient and speed are of great importance to the success of the overall process.
  • the disperser advantageously consists of a motor-driven inline mixing device with a high shear gradient. Such dispersers ensure that the Raw materials are mixed with circulating carrier oil abruptly.
  • the plant according to the invention is designed to be two-wire up to the disperser.
  • the mixing ratio of biomass and plastic raw materials can be freely adjusted.
  • the reactor (R) is preferably designed with agitator and circulation pump.
  • the reactor preferably consists of a double-walled container and is heated with thermal oil to 300 - 400 ° C, for example. 330 - 380 ° C, heated. It is designed as a loop reactor and is equipped with a stirrer.
  • the level in the container is monitored and regulated (for example, if the level falls, the proportion of plastic continuously added may be increased, and if it is increased, the addition of the total quantity of raw materials may be reduced).
  • a circulation pump sucks in the lower part carrier oil and supplies the Disperger, if necessary after purification, with the necessary mixing oil.
  • the consistency of the circulating oil is constantly monitored and adjusted to 20 - 50% DM by varying the pressure in the vacuum evaporator.
  • the degassing takes place, the resulting mixed vapor is advantageously purified by an aerosol and then fed to a condenser (Kl).
  • the resulting liquid phase passes into a static phase separator (PT) the non-condensing gas component is fed to the gas engine (GM).
  • the system according to the invention therefore comprises a reactor (R1) heated indirectly with thermal oil, with internal loop guidance through an agitator and a circulating pump, for returning carrier oil into the disperser.
  • Vacuum evaporator solids The vacuum evaporator (WD) is preferably provided as a film evaporator with scrapers.
  • the vacuum evaporator (WD) is preferably heated indirectly with thermal oil.
  • the 20-50% TS coal carrier oil suspension is fed via a pump from the reactor and the oil is evaporated at about 360 ° C and a pressure of about 5 mbar. This enables oil contents of ⁇ 1% in the residual coal.
  • the coal - mineral mixture is called powder Discharged by a pressure lock with humidification with water, the resulting oil vapor is still condensed in vacuo and the condensate fed to the phase separator, the residual gas passed through the vacuum pump and recondensed at atmospheric pressure. The then remaining non-condensing portion is discharged to the gas engine.
  • Capacitors The condensation of the mixed vapors in injection coolers, which are preferably sprayed with cooled circulation condensate, is advantageously carried out.
  • Static phase separator In the static phase separator (PT) all condensates are combined. Here separates the oily from the aqueous phase in the gravity field, the separation zone is continuously measured and the withdrawal of the two phases regulated accordingly.
  • Both the aqueous and the oily phases contain partially emulsified denser sub-phases (heavy oil, in particular heavy oil, in the water, in particular, tars and solids). These are preferably the two separators (S] _), (S2) istschie ⁇ the and returned to the reactor.
  • the crude oil from Sl is discharged as an easier phase into the rectification (RKT) and the heavy oil is fed back into the reactor R ⁇ .
  • the water is removed from S2 in an anaerobic reactor (R3) and the heavy oil / tar is fed back into the reactor R ] _.
  • the rectification column (RKT) is arranged to perform a suitable boiling average of the resulting alkanes / alkenes, for example, for at C20 ⁇ ⁇ 23 alkanes / alkenes.. This is possible via the different boiling behavior depending on the chain length.
  • Non-evaporating oils remain in the bottom and are recycled to the reactor.
  • the vaporizing fraction is advantageously condensed again, for example, in a packed-separation column, and fed to the hydrogenation.
  • Typical operating conditions for the rectification are about 210 ° C sump temperature at about 20 mbar.
  • the sump is advantageously heated with thermal oil.
  • Anaerobic reactor The resulting process water, in particular from the separator (S2), contains all the polar, water-soluble substances produced in the process. These include, in particular, carboxylic acids, aldehydes and alcohols.
  • the COD value is very high, typically at 100 - 200 g / 1; the degradability is very good.
  • the biogas with the main constituent methane, which is produced in the anerobic reactor (R3), is diverted into the gas network and finally fed to the gas engine.
  • the anaerobically purified wastewater is advantageously fed to the final purification of an activated sludge plant.
  • Hydrogenation has the task of covering the resulting hydrogen deficit, since this is only possible due to the plastic content and therefore also depends on the mixing ratio biomass / plastic. It is calculated with a hydrogen consumption of 3 - 6% based on the crude oil supply.
  • the hydrogenation reactor (R2) is a pressure reactor filled with catalysts into which the crude oil is fed from below from above. Typical operating conditions are 330 - 360 ° C and 30 - 60 bar.
  • the hydrogenation not only saturates the crude oil with hydrogen but also hydrogenated heteroatoms, such as S, O, N, Cl, hydrogenated, which are discharged in gaseous form with the so-called "purge gas".
  • the ultrasound hydrogenation plant (hydrogenation reactor R) consists of (i) a withdrawal of a partial stream of the coal carrier oil suspension from the reactor bottom Rl, (ii) a heat exchanger (for setting the optimum sonication temperature), (iii) a solids tolerant, (v) an ultrasonic generator with 1-5 sonotrodes with integrated reaction chamber and (vi) a return line in the reactor Rl. (v) a metering point for gaseous hydrogen (H2); Hydrogenation reactors which are operated by means of ultrasound are known and commercially available, for example from the company Hielscher. Said ultrasonic hydrogenation reactors work in the liquid phase and do not require any further catalyst.
  • the energy is input by an external ultrasonic generator with sonotrodes located in the Kreislaufström, consisting of one electromagnetic sound generator with mechanical sound transmission into the liquid.
  • said ultrasonic generator has great advantages in the expected abrasion and the control behavior.
  • the invention also relates to a plant with hydrogenation reactor (R4), which is an ultrasound hydrogenation reactor, which reacts with the bottom phase of the reactor (Rl) (for the supply of the starting material) and with the top phase of the reactor (Rl) (for the delivery of the hydrogenated product ) connected is.
  • R4 is an ultrasound hydrogenation reactor, which reacts with the bottom phase of the reactor (Rl) (for the supply of the starting material) and with the top phase of the reactor (Rl) (for the delivery of the hydrogenated product ) connected is.
  • Reformer The reformer is used to produce hydrogen from natural gas, to methane is reacted with steam and deposited the co-generated C02. Natural gas reforming is state of the art and will therefore not be explained further.
  • Gas engine / gas turbine All gases are advantageously collected, cleaned and first fed to a gasometer. A gas torch is used for safety in case of excess gas. The fuel gas is finally fed to the gas engine. It has an average calorific value of 13 MJ / Nm3, so it is about as good as biogas as a fuel and therefore well suited as a fuel for both gas engines and gas turbines.
  • Waste heat boiler The exhaust gases of the gas engine fall with approx. 450 ° C and are advantageously led into a waste heat boiler.
  • the flow temperature of the thermal oil is approx. 400 ° C, the return temperature approx. 250 ° C; the boiler is therefore advantageously provided with coiled heating pipes.
  • a support burner can be provided, in particular for starting and regulating the heat balance of the installation according to the invention.
  • Cooling tower Advantageously, a suitably dimensioned, central cooling tower system provides the cooling water required in the process with approx. 25 ° C flow temperature. This is needed in particular for the operation of the capacitors.
  • Inertization The entire system is operated with a slight overpressure of 20-30 mbar. If this pressure falls in any range, an inert gas such as N2 or C02 is automatically fed in. Also in startup and shutdown ⁇ operation is rendered inert for safety reasons.
  • the present invention describes for the first time a process and a plant for the purification of carbohydrate-hydrocarbon mixtures in which the hydrocarbon is dehydrogenated with H2 transfer to the carbohydrate and at the same time depoymerized. It is assumed that the carbohydrate is hydrogenated under C, CO, CO2 and H2O elimination and simultaneously depolymerized. This process can be used particularly advantageously if the carbohydrate consists predominantly of biomass and the hydrocarbon predominantly of plastics.
  • a significant advantage of the inventive method and the process according to the invention is that it is possible to dispense with the external continuous addition of carrier oil and / or catalyst in the conversion of biomass into fuels.
  • Another advantage of the present invention is the good availability of the starting material as well as the economical procedure.
  • Another advantage of the present invention is the robustness of the process both in terms of quality variations in biomass and plastic as well as in terms of the necessary equipment parts.
  • Another advantage of the present invention is the favorable energy and mass balance. The examples below serve the purpose of further
  • the supply of biogenic raw material and plastic takes place continuously in two parallel streets via silo and heating screw into the disperser and from there directly into the reactor according to FIG. 1. No catalyst is added. After starting up the system, no carrier oil is added.
  • Mass balance 800 kg dry biomass + 200 kg dry mixed plastic yield 300 kg product oil; corresponds to 360 1 product oil. (17.5% biogenic yield, 80% plastic yield, density product oil 0.833 kg / 1). There is no need to add another carrier oil, the inventive Verkowlungsvon is balanced. The difference of 1000 kg is composed of gas, product water and coal.
  • Liquid phase is continuously withdrawn from Rl (100-10001 / h, solids consistency: 5-20% by mass, temperature: 50-380 ° C.) and hydrogenated in R4 at 0-10 bar overpressure (parameter ultrasound: frequency: 18-30 kHz, Power parameters: 300 - 3000W / 1). The resulting reaction product is recycled to the reactor R1.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Erzeugung von Treibstoffen aus fester Biomasse und Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt Biomasse und Kunststoffe bei 300-400°C, in Gegenwart von recycliertem Trägeröl, dispergiert werden; in einem zweiten Schritt die erhaltene Mischung bei 300-400°C zur Reaktion gebracht wird; in einem dritten Schritt die entstehenden gasförmigen, flüssigen und festen Produkte voneinander getrennt und ggf. weiterverarbeitet werden; wobei das Verhältnis von Biomasse : Kunststoff im Bereich 80 : 20 bis 10 : 90 Gew.% liegt und wobei das Verfahren ohne externe Zufuhr von Trägeröl geführt wird und wobei das Verfahren ohne externe Zufuhr von Katalysator geführt wird. Die Erfindung betrifft ferner Anlagen zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Anlage und Verfahren zur Erzeugung von Treibstoffen aus Biomasse / Kunststoff - Gemischen
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Erzeu- gung von Treibstoffen aus Gemischen enthaltend Biomasse und Kunststoffe sowie Anlagen zur Durchführung des Verfahrens .
Zur Erzeugung von Treibstoffen aus biogenen Rohstoffen sind gemäss dem Stand der Technik verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, die jedoch verschiedene Nachteile zeigen .
Wieser (WO2006/131293) beschreibt ein katalytisches Verfahren um Treibstoff aus biogenem Rohstoff unter Verwendung von Trägeröl herzustellen.
Koch (EP1538191) beschreibt ein Verfahren um Treibstoffe aus Reststoffen mittels katalytischer Depolymerisation unter Verwendung eines spezifischen Reaktors herzustel- len. Nachteilig an diesem Verfahren ist unter anderem, dass ein spezifischer, störanfälliger Reaktor verwendet werden muss.
Goessler et al (WO2010/031803) beschreibt ein Verfahren um Treibstoffe aus Gemischen enthaltend Biomasse und Schweröl zu gewinnen. Nachteilig an diesem Verfahren ist unter anderem, dass an die eingesetzte Biomasse hohe Qualitätsanforderungen gestellt werden. Ziel dieses Verfahrens ist im Wesentlichen, Schweröle zu verarbeiten, nicht jedoch, eine Verwertung von Biomasse zu ermögli- chen.
Spitzauer et al (WO2009/131590) beschreibt ein katalytisches Verfahren zur Bereitstellung von Treibstoffen aus einer Vielzahl möglicher Ausgangsmaterialien in der Flüssigphase unter Verwendung eines Trägeröls.
olinari et al (WO2009/095888 ) beschreibt ebenfalls ein katalytisches Verfahren zur Bereitstellung von Treibstoffen aus einer Vielzahl möglicher Ausgangsmaterialien in der Flüssigphase unter Verwendung eines Trägeröls.
Tschirner ( DE102006052995 ) beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Gasöl aus organischen Reststoffen und nachwachsenden Rohrstoffen durch Reaktionsführung und Energieeintrag mittels prozessintegrierter Kavitation / Friktion. In diesem Dokument wird die Zufuhr von Wasserstoff nicht offenbart.
Miller (US2009/0151233 ) offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Pyrolyseöl (40) aus Biomasse (25) und Kunststoffabfallen nach dem Prinzip der „Flash Pyrolyse". Die dort beschriebene Reaktion erfolgt daher nicht in der Flüssigphase, ebenso wenig wird Trägeröl recycliert.
Copper (US2008/0072478 ) offenbart ein diskontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Treibstoffen aus Biomasse in einem speziellen Reaktor. Es wird keine Recyklierung eines Trägeröls beschrieben, ebenso wenig geeignete Biomasse / Kunststoff - Parameter.
Wada (US2005/0075521) offenbart ein katalytisches Verfahren zur Herstellung von Ölen aus Kunststoffen, wobei dem Ausgangsmaterial auch pflanzliche oder tierische Öle beigefügt werden können. Es wird keine Recyklierung eines Trägeröls beschrieben, ebenso wenig die Verwendung fester Biomasse.
Miyoshi et al (WO205/021686) offenbart ein Recyclingver- fahren, welches eine Raffinerie angeschlossen sein kann, in dem aus verschiedenen Ausgangsmaterialien wie Kunststoffabfall und Biomasse ein Pyrolysatgemisch nach dem Prinzip der Wirbelschicht - Pyrolyse erzeugt wird. In diesem Verfahren wird ein Teil der Ausgangsmaterialien verbrannt, wobei die benötigte Reaktionswärme erzeugt wird.
Wilms (DE102008047563) offenbart ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von petrochemischen Zwischenprodukten nach dem Prinzip der Wirbelschicht-Pyrolyse aus (Abfall) - Kunststoffen, wobei dem Ausgangsmaterial auch biologische (BTL) -Reststoffe zugesetzt werden können. Das Verhältnis Kunststoff : Biomasse wird mit 90 : 10 bis 10: 90 angegeben. Die Reaktion erfolgt nicht in der Flüssigphase, als Trägermedium werden Feststoffe genannt.
Steinberg (US5427762) offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Methanol, nicht von Treibstoffen, aus Biomasse, ggf. in Gegenwart von Kunststoffen. Das beschriebene Verfahren ist ebenfalls ein Pyrolyseverfahren im Fliessbett.
Nachteilig an den genannten Verfahren in der Flüssigphase ist, dass eine Trägerflüssigkeit dem Prozess zugegeben werden muss. Diese ist unter den gegebenen Reaktionsbedingungen nicht ausreichend stabil und muss daher laufend ergänzt werden. Nachteilig an den genannten Verfahren in der Gasphase ist, dass die Selektivitäten und / oder Ausbeuten an Produktöl unbefriedigend sind. Es besteht ein Bedarf, die Menge der in diesem Verfahren gebildeten Nebenprodukte, insbesondere Kohle, CO, C02, und
Prozesswasser, zu reduzieren. Weiterhin sind in die Anlagen für die genannten Verfahren aufwändig und kompliziert zu steuern; es ergibt sich daher auch ein Bedarf an Anlagen, welche sicher zu betreiben und einfach im Aufbau sind.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Erzeugung von Treibstoffen unter Verwendung von biogenen Rohstoffen und die Bereitstellung einer entsprechenden Anlage. Von besonderer Bedeutung ist, eine wirtschaftlich operierende Anlage zur Verfügung zu stellen, die qualita- tiv hochwertige Produkte erzeugt, mit guter Ausbeute arbeitet und geltende Emissions-Grenzwerte erfüllt.
Die vorstehend umrissenen Aufgaben werden gemäss den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die abhängigen Ansprüche stellen vorteilhafte Ausführungsformen dar. Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Erzeugung von Treibstoffen aus Gemischen enthaltend biogene Rohstoffe und Kunststoffe. Die Erfindung betrifft weiter eine Anlage zur Erzeugung von Treibstoffen aus solchen Ausgangsmate- rialien.
Sofern sich aus dem direkten Zusammenhang keine andere Bedeutung ergibt, haben die folgenden Begriffe die hier angegebene Bedeutung
„Biogene Rohstoffe" bzw. „Biomasse" bezeichnet die durch Lebewesen laufend biochemisch synthetisierten organischen Substanzen und daraus hergestellte oder extrahierte Folgeprodukte. Die biogenen Rohstoffe können, je nach produzierendem Organismus, in die Bereiche pflanzliche, mikrobielle und tierische Biomasse gegliedert werden. Pflanzliche Biomasse umfasst beispielsweise Holz, Laub, Stroh, Kleie, Heu, Getreide, Pressrückstände aus dem Obst und Weinbau, Rübenschnitzel, Grünschnitt, Garten- und landwirtschaftliche Abfälle, aber auch Folgeprodukte wie Restholzprodukte, Stärke, Zucker, Zellulose, Altpapier. Mikrobielle Biomasse umfasst beispielsweise getrockneten Klärschlamm, sowie Fermenter- und Gärrückstände. Tierische Biomasse umfasst beispielsweise Reste aus der Tierhaltung, der Fischindustrie und Fleischindustrie, Restprodukte aus der Milch- und Käseindustrie aber auch Tiermehl. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist pflanzliche Biomasse bevorzugt. Besonders bevorzugt wird Biomasse verwendet, welche Lignocellulose enthält („lignocellulosic biomass"), typischerweise mit einem Gehalt von mehr als 30 Gew.% an Cellulosen, insbesondere von mehr als 60 Gew.% an Cellulosen oder im wesentlichen aus Lignocellulose besteht. Solch bevorzugte Biomasse kann aus Holzpflanzen oder einjährigen Pflanzen bestehen bzw. gewonnen werden, als Beispiele seien angeführt Holz verschiedener Quellen, (wie z.B. Baumstämme, insbesondere nicht industriell verwertbare Baumstämme, Äste, Bruchholz, Abfallholz von Holzverarbeitungsanlagen) ; Gartenabfälle und landwirtschaftliche Reststoffe (wie z.B. Stroh, Kleie und getrocknete Rübenschnitzel) . Besonders bevorzugt wird weiterhin Biomasse, die Kohlehydrate enthält oder daraus besteht .
Biogene Rohstoffe können flüssig oder fest vorliegen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist weiterhin feste Biomasse bevorzugt.
Besonders bevorzugt wird Biomasse verwendet, welche getrocknet ist, typischerweise mit einem Gehalt von weniger als 33 Gew.% Wasser, insbesondere von weniger als 20 Gew.% Wasser.
„Kunststoffe" sind dem Fachmann bekannt; der Begriff bezeichnet allgemein makromolekulare halbsynthetisch und insbesondere synthetisch hergestellte Feststoffe. Der Begriff umfasst Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere. Kunststoffe können als reine Stoffe, als Stoffgemische / Blends vorliegen. Ferner können Kunststoffe in verschie- denen Reinheitsgraden vorliegen; somit umfasst der Begriff auch kunststoffhaltige Mischungen. „Treibstoffe" sind dem Fachmann bekannt; der Begriff bezeichnet allgemein Kohlenwasserstoff-haltige Verbindungen und Gemische wie sie in Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden können. Insbesondere bezeichnet der Begriff Stoffgemische enthaltend C6-C25 Alkane, C6-C25 Alkene, C6-C25 Alkine, C3-C25 Cycloalkane, C3-C25 Cyloalkene und/oder C6-C25 Aromaten; diese Definitionen schliesst auch alkylsubstituierte Verbindungen wie z.B. Toluol oder Methylcyclohexan sowie verzweigte Verbindun- gen wie z.B. 2-Ethylhexan ein. Solche Stoffe und Stoffgemische, die bestimmte Normen für Treibstoffe nicht erfüllen aber als Vorprodukt geeignet sind, werden - je nach Kontext - als Produktöl oder Treibstoff bezeichnet. „Trägerflüssigkeit" bzw. „Trägeröl" bezeichnet eine unter Reaktionsbedingungen weitgehend inerte oder inerte
Flüssigkeit. Eine Flüssigkeit wird dann als „weitgehend inert" betrachtet, wenn sie bei den herrschenden Reaktionstemperaturen noch nicht siedet (insbesondere einen Siedepunkt von >380-400°C aufweist) . Bevorzugt sind ferner solche Trägerflüssigkeiten, die in einem Reaktionszyklus zu mindestens 90% unverändert bleiben. Diese Flüssigkeit ist geeignet, den biogenen Rohstoff zu suspendieren. Besonders geeignete Trägerflüssigkeit ist Schweröl, welches bei der Durchführung des erfindungsge- mässen Verfahrens laufend entsteht. Alternative Trägeröle, geeignet insbesondere beim Anfahren einer Anlage, sind Gasöl, Diesel oder deren Mischung. Die Trägerflüssigkeit ist mit den Ausgangsmaterialien während des Verfahrens in direktem Kontakt.
„Thexmoöl" bezeichnet eine Flüssigkeit zur indirekten Wärmeübertragung im erfindungsgemässen Verfahren. Geeignete Thermoöle sind dem Fachmann bekannt, und können auf Silikonölen oder Kohlenwasserstoffen basieren. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können beliebige, der Reaktionstemperatur angepasste Thermoöle verwendet werden. Das Thermoöl ist mit biogenen Rohstoff und Katalysator während des Verfahrens nicht in direktem Kontakt. Die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gegebenen allgemeinen, bevorzugten und besonders bevorzugten Ausführungsformen, Bereiche usw. können beliebig miteinander kombiniert werden. Ebenso können einzelne Definitionen, Ausführungsformen usw. entfallen bzw. nicht relevant sein.
Die Erfindung wird ferner erläutert durch die Figuren . Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel für eine erfin- dungsgemässe Anlage. Gezeigt werden in diesem Schema die Haupteinheit für StoffUmwandlung, nicht jedoch Nebeneinheiten wie die RohstoffVorbereitung und die Verwertung der Produkte Kohle, Treibstoffe, Gase, Wasser. Es bedeuten: Silo Biomasse (Sß) , Silo Kunststoffe (S^) , Heizschnecke Biomasse (Hß) Heizschnecke Kunststoffe (Η^) , Disperger (DIS) , Reaktoren R (Hauptreaktor (R]_), Hydrierreaktor (R2)' Anerobreaktor (R3)), Vakuumverdampfer (WD) , Kondensatoren (K_, K2 , K3) , Phasentrenner (PT) , Separatoren ((S^) für ölige Phase und (S2) für wässrige Phase) , Rektifikationskolonne (RKT) , Gasmotor / -turbine (GM) . Die Produkte des Verfahrens bzw. der Anlage sind mit Pcoal (Produktkohle), PH20 (Produktwasser), Poil (Produktöl / Treibsstoffe) und Pg (thermische Energie / Wärme, elektrische Energie) bezeichnet. Die Ausgangsmaterialien des Verfahrens bzw. der Anlage sind mit B (Biomasse) und K (Kunststoffe) ezeichnet. Hervorgehoben ist der Produktstrom von den Ausgangsmaterialien zum Hauptprodukt Treibstoffe. In Fig. 1 sind die Rückführun- gen von Zwischenprodukten (bspw. in den Reaktor) nicht eingezeichnet. Klar ersichtlich ist jedoch die Rezyclie- rung von Trägeröl aus dem Vakuumverdampfer WD in den Disperger DIS. Fig. 2 zeigt schematisch ein Beispiel für eine alternative erfindungsgemässe Anlage. In dieser Variante wird der Reaktor Rl und einen Sumpfphasenhydrierreaktor R4 ergänzt, in welchem einen Teil der Sumpfphase (Schweröl + Kohle) unter Wasserstoffzufuhr hydriert wird und dessen Reaktionsprodukt direkt in Rl rezykliert wird. Entsprechend wird in dieser Variante Rl durch Rl + R4 ersetzt; die verbleibenden Anlagenteile entsprechen denen gemäss Fig. 1 und sind nicht vollständig dargestellt.
Nachfolgend wird die Erfindung, insbesondere Verfahren und die Anlage (n), unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Zunächst wird dabei das erfindungsgemässe Verfahren in seiner Ausgestaltung als selbständiger Prozess erläutert, anschliessend Verfahrensvarianten, welche eine Integration in einen grösseren Produktions- verbünd beschrieben. Schliesslich werden dafür geeignete Anlagen beschrieben sowie Ausführungsbeispiele dargelegt.
Ein erster Aspekt der Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung von Treibstoffen aus biogenen Rohstoffen + Kunststoffen, wird nachstehend näher erläutert.
Die Erfindung betrifft demgemäss ein Verfahren zur Erzeugung von Treibstoffen aus Biomasse und Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt Biomasse und Kunststoffe bei bereitgestellt und bei 300 - 400 °C, ggf. in Gegenwart von recycliertem Trägeröl, dispergiert werden; in einem zweiten Schritt die erhaltene Mischung bei 300 - 400°C zur Reaktion gebracht wird; in einem dritten Schritt die entstehenden gasförmigen, flüssigen und festen Produkte voneinander getrennt und ggf. weiterverarbeitet werden. Das erfindungsgemässe Verfahren stellt erstmals ein Verfahren zur gemeinsamen Verölung von Kunststoffen und Biomasse dar. Eine zusätzliche, kontinuierliche Zufuhr an (fossilem) Trägeröl kann dabei vermieden werden. Es wird davon ausgegangen, dass eine externe kontinuierliche Zugabe von Trägeröl damit unnötig wird, da der zugeführte Kunststoff - bedingt durch dessen verfahrensimmanente gleichzeitige Spaltung - die Funktion des Trägeröls übernimmt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren wie hier beschrieben, welches ohne externe Zufuhr von Trägeröl geführt wird. Trägt man Biomasse (bspw. Lignocellulose) in heißes Trägeröl (bspw. paraffinisches Trägeröl wie HFO oder VGO) bei ca. 350°C unter Rühren ein, so entsteht als Kondensat typischerweise ein dieselähnliches Crackprodukt , das etwa zu 50% Biomassen-stämmig und 50% Trägeröl-stämmig ist. Die Ausbeute bezogen auf die eingetragene trockene Biomasse beträgt dabei typisch 30-40gew%, sodass 15-20% des Produktes aus der Biomasse und die gleiche Menge aus dem Trägeröl stammt. Da beide Reaktionspartner Polymere sind, ergibt sich, dass nicht nur die Biomasse depolymerisiert (gecrackt) wird, sondern auch das Trägeröl. Damit kann das Trägeröl nicht als inert, bezeichnet werden. Die Spaltung des Trägeröls („Depolymerisation" ) kann durch genaue Bilanzierung und paralleler Überprüfung mit der C14 Methode zweifelsfrei nachgewiesen werden. Das Cracken von Trägeröl ist eine unerwünschte Reaktion, da dadurch eine laufende Zugabe nötig wird. In dem vorliegenden Verfahren kann ganz auf die Zufuhr von Trägeröl verzich- tet werden, was als grosser Vorteil gegenüber den bekannten Verfahren zu werten ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren wie hier beschrieben, in dem besagter zweiter Schritt ohne externe Katalysatorzugabe geführt wird. Ein Verfahren ohne Zugabe von Katalysator hat neben Kostenvorteilen auch eine vereinfachte Prozessführung zur Folge, da weder Katalysator zudosiert noch abgetrennt werden muss. Ohne sich an eine Theorie gebunden zu fühlen, wird davon ausgegangen, dass die dem Verfahren zugeführte Biomasse katalytisch aktives Material in Form von Kohle bildet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren wie hier beschrieben, welches teilkontinuierlich oder kontinuierlich geführt wird. Vorteilhaft ist das erfindungsgemässe Verfahren so ausgelegt, dass die Schritte 1, 2 und 3 kontinuierlich durchgeführt werden. Die kontinuierliche Arbeitsweise ist effizient und erlaubt eine Integration in grössere Anlagenverbunde .
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform („Sumpf- phasenhydrierung) betrifft die Erfindung ein Verfahren wie hier beschrieben, in welchem ein Teil der im zweiten Schritt gebildete Sumpfphase (z.b. 10 - 90 %) in einem weiteren Schritt dem Reaktor entnommen wird, hydriert wird und anschliessend in den Reaktor recycliert wird. In dieser Ausführungsform liegen also zumindest zwei recyclierende Kreisläufe vor: einserseits von Trägeröl in den Disperger und andererseits von hydrierter Sumpfphase in den Reaktor R4 (Fig. 2) .
Nachfolgend wird der erfindungsgemässe Prozess, insbesondere die einzelnen Teilschritte, näher erläutert. Erster Schritt:
In einer vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren wie hier beschrieben wobei das Verhältnis von Biomasse : Kunststoff im Bereich 80 : 20 bis 10 : 90 Gew.% liegt. Es wurde überraschen gefunden, dass bei einem Anteil an Kunststoffen von mindestens 20 Gew.% der zugeführten Rohstoffmenge (Biomasse + Kunststoff) , kein zusätzliches Trägeröl dem Verfahren zugeführt werden muss. Ohne sich an eine Theorie gebunden zu fühlen, wird davon ausgegangen, dass Kunststoffe im Reaktor genauso wie Trägeröl laufend biokatalytisch zu Trägeröl gespalten werden und danach weiter gecrackt in das Produktöl übergehen. Man kann daher Kunststoffe bzw. Trägeröl als Wasserstoffdonator und Biomonomere als Wasserstoffazeptor ansehen.
Die Begriffe biogener Rohstoff und Kunststoff ist vorstehend erläutert. Typischerweise wird der Rohstoff „zerkleinert" dem Reaktor zugeführt, d.h. in Form von Spänen, Schnipseln, Häcksel, Formstücken oder dergleichen so dass eine schnelle und vollständige Reaktion möglich ist. Welche Grösse geeignet ist, hängt vom verwendeten biogenen Material ab und kann in einfachen Versuchen bestimmt werden. Typischerweise haben 90% des dem Reaktor zugeführten biogenen Rohstoffs eine Korngrösse kleiner 10 mm, bevorzugt größer 3 mm. Bei der Verwendung von MBA / EBS (Ersatzbrennstoffe aus einer Müllsortieranlage) hat sich eine Korngrösse von ca.5 mm bewährt. Strohhäcksel kann so verwendet werden, wie es in der Landwirtschaft anfällt. Typischerweise wird der Rohstoff in Heizschne- cken getrocknet, d.h. mit einer Restfeuchte von unter 5% dem Reaktor zugeführt. In einer vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren wie hier beschrieben, in welchem besagter Kunststoff ein Gemisch ist, umfassend (d.h. enthaltend oder bestehend) aus PE, PP und / oder PS. Vorteilhaft für das Verfahren ist es, wenn die eingesetzten Kunststoffe einen mindestgehalt von 50 Gew.%, bevorzugt 65 Gew.%, an besagten Kunststoffen aufweisen. Da Kunststoffe wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Polystyrol (PS) chemisch den Paraffinen verwandt sind, im wesentlichen sind ihre Kettenlänge und Vernetzung anders, und sie wegen ihrer Stabilität wasserstoffgesättigt sind, können sie den spaltungsbedingten laufenden Trägerölbedarf bei paralleler Zugabe zusammen mit Biomasse decken. Andere Kunststoffe, wie Polyethylen- terephthalat (PET), Polyurethan (PU), und Polyvinylchlorid (PVC), sind typischerweise auch in geringerer Konzentration in Mischkunststoffen enthalten. Diese können entweder (i) durch geeignete Trennverfahren vorher einer wertstofflichen Verwertung zugeführt oder (ii)auch dem Verfahren zugeführt werden. Der eingesetzte Kunststoff kann daher schwankende Gehalte an Heteroatomen, wie S, 0, N, und Cl, enthalten. Diese können teilweise ins Produkt- öl übergehen und wären somit als Störstoffe zu klassifizieren. Solche Störstoffe können in einem zusätzlichen Hydrierungsschritt (RKT, s.u.) entfernt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren wie hier beschrieben, in welchem besagte Biomasse ein Gemisch ist, umfassend (d. h. enthaltend oder bestehend aus) Lignocellulose, Kohlehydraten und / oder deren Derivaten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren wie hier beschrieben, in welchem die sogenannte "heizwertreiche Fraktion" einer mechanisch biologischen Müllsortieranlage (MBA) als Rohstoff eingesetzt wird. Diese Fraktion wird auch als "Ersatzbrennstoff" (EBS) bezeichnet und enthält bereits mindestens 20% Mischkunststoffe sowie Altpapier als Biomasse. EBS ist sowohl aus technischer Sicht (chemische Zusammensetzung, Verfügbarkeit) als auch als Wirtschaft- licher Sicht (Entsorgungsbeitrag) für das erfindungsge- mässe Verfahren geeignet.
In einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren wie hier beschrieben, in welchem andere Rohstoffe, wie z.B. Holz, Stroh und biogene Reststoffe mit zumindest 20% Kunstoffzugäbe als Ausgangsmaterial verwendet werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die eingesetzten Kunststoffe zunächst verflüssigt / geschmolzen; dies ist bei 150-200°C möglich und kann bspw. durch den Eintrag mittels einer Heizschnecke aus einem Silo in einen Disperger erfolgen. Dabei ggf. entstehende Dämpfe werden abgeleitet und wie nachstehend beschrieben weiter verarbeitet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die eingesetzte Biomasse zunächst erwärmt und getrocknet; dies ist bei 150-200°C möglich und kann bspw. durch den Eintrag mittels einer Heizschnecke aus einem Silo in einen Disperger erfolgen. Dabei entstehende Dämpfe werden abgeleitet und wie nachstehend beschrieben weiter verarbeitet .
In einer vorteilhaften Ausführungsform werden die auf 150
- 200°C erhitzten und vorgetrockneten Ausgangsmaterialien unter Zugabe von Trägeröl bei einer Temperatur von 300 - 400 °C dispergiert und gleichzeitig unter Bildung einer Suspension erwärmt. Diese Dispergierung erfolgt vorteilhaft unter Zugabe von Trägeröl welches im zweiten Schritt unter anderem gebildet wird und teilweise oder vollständig recykliert wird. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die gebildete Suspension sofort in den Reaktor (Zweiter Schritt) überführt wird; typische Verweilzeiten für Feststoffe sind im Bereich der Dispergierung 0,1 - 1,0 sek, im Bereich des Reaktors 10 - 30 min.
Die Erfindung betrifft somit auch ein Verfahren, dadurch gekennzeichnet dass in einem ersten Schritt Biomasse und Kunststoffe zunächst bereitgestellt werden, dann bei 150
- 200 °C getrocknet / verflüssigt werden, dann bei 300 - 400 °C, ggf- in Gegenwart von Trägeröl (bevorzugt recycliertem Trägeröl), dispergiert werden.
Zweiter Schritt :
In einer vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren wie hier beschrieben, in dem besagter zweiter Schritt in der Flüssigphase geführt wird . Geeignete Reaktionstemperaturen für das vorliegende Verfahren können in einem weiten Bereich variieren. Die optimale Reaktionstemperatur hängt unter anderem von der Art des eingesetzten Rohstoffs ab und liegt typischerweise bei 300-400°C. Die im Einzelfall optimale Temperatur kann anhand von Routineversuchen bestimmt werden. Das Produktöl fällt daher typischerweise zunächst gasförmig an, so dass eine leichte Abtrennung gegeben ist.
Geeignete Reaktionsdrücke für das vorliegende Verfahren können in einem weiten Bereich variieren. In einer vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren wie hier beschrieben, in dem besagter zweiter Schritt drucklos d.h. in einem Reaktor bei Normaldruck geführt wird. Insbesondere aus sicherheitstechnischen Überlegungen wird auch bei drucklosen Reaktoren / Behältern typischerweise ein leichter Überdruck, von z.B. 20 - 40 mbar, eingestellt. Somit ist der Begriff „drucklos" im Rahmen der vorliegenden Erfindung als max. 100 mbar über Normaldruck zu verstehen. Solche Drücke können gemäss Stand der Technik mittels handelsüblicher Überdruckventile eingestellt werden. Zweck des leichten Überdrucks ist es, das Eindringen von Umgebungsluft, und somit das Risiko der Bildung explosiver Gasgemische, zu minimieren. Dies kann bspw. mit im Verfahren gewonnenen / abgeschiedenen C02 erfolgen. Die Erfindung betrifft somit auch ein Verfahren bei dem zumindest in Schritt 1 oder 2 mittels C02 inertisiert wird, und wobei die Regelung der Inertisierung bevorzugt automatisiert erfolgt.
Geeignete Verweilzeiten für das vorliegende Verfahren können in einem weiten Bereich variieren. Die optimale Verweilzeit hängt unter anderem von der Art des einge- setzten Rohstoffs ab und liegt typischerweise bei 10 - 20 min. Typischerweise ist die mittlere Verweilzeit im Reaktor um den Faktor 1000 grösser als im Disperger. Die im Einzelfall optimale Verweilzeit kann anhand von Routineversuchen bestimmt werden.
Grundsätzlich kann das vorliegende Verfahren unkataly- siert oder katalysiert durchgeführt werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren wie hier beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass kein Katalysator dem Verfahren von extern zugefügt wird („unkatalysiert" ) . Diese Ausführung ist besonders vorteilhaft bei biogenem Material mit hohem Gehalt an Lignocellulose und / oder Asche. Es wird davon ausgegan- gen,, dass sich aus dem biogenen Material, insbesondere aus dem Ligninanteil, unter den gegebenen Reaktionsbedin¬ gungen ein katalytisch aktives Material (Kohle) bildet. Falls die Reaktion katalysiert durchgeführt wird, so können die aus dem Stand der Technik für Verölungsreakti- onen bekannten Katalysatoren verwendet werden.
Dritter Schritt :
Trennung: Die Reaktionsprodukte des erfindungsgemässen Verfahrens lassen sich in 4 Gruppen aufteilen: i) nicht kondensierbare Gase PQ; ii) Produktöl Poil' üi) Prozess¬ wasser Pfj20 unc^ i-v) Kohle Pcoal- Typischerweise werden die entstehenden gasförmigen, flüssigen und festen Produkte voneinander getrennt und ggf. weiterverarbeitet. Die Auftrennung dieser einzelnen Gruppen ist an sich bekannt.
In einer beispielhaften Variante werden zunächst die bei Reaktionsbedingungen gasförmigen Produkte (Gase, Produktöl, Prozesswasser) abgetrennt, aus diesem Produktstrom werden dann die nicht kondensierbaren Gase abgetrennt und schliesslich werden die wässrige Phase (Prozesswasser) von der nicht-wässrigen Phase (Produktöl) getrennt. Geeignete Vorrichtungen für die einzelnen Operationen sind dem Fachmann bekannt und können anhand der Produktströme ausgelegt werden. Das anfallende Produktöl erfüllt entweder sofort die vorstehend genannten Kriterien eines „Treibstoffes" oder muss noch nachbehandelt werden (z.B. Phasentrennung, Separation, Rektifikation, und Hydrieren) , um diese Kriterien zu erfüllen.
Vorteilhaft werden die bei Reaktionsbedingungen gasförmigen Produkte „über Kopf" aus dem Reaktor ausgeleitet, während die bei Reaktionsbedingungen flüssigen und festen Produkte („Sumpfphase" ) über den Reaktorsumpf ausgeleitet werden. Die über Kopf abgeleiteten Produkte werden anschliessend vorteilhaft in eine gasförmige, eine wässrige und eine ölige Phase getrennt und separat weiterverarbeitet. Die aus dem Reaktorsumpf abgeleiteten Produkte werden anschliessend vorteilhaft in feste Produkte (Kohle) und flüssige Produkte getrennt und weiterverarbeitet; wobei die dort entstehenden flüssigen Produkte („Trägeröl" ) ganz oder teilweise in den Reaktor recycliert werden können. Zusätzlich können aus dem Reaktorsumpf abgeleiteten Produkte einem Hydrierungsschritt unterworfen werden („Sumpfphasenhydrierung" ) ; dies wird nachstehend erläutert. In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren wie vorstehend beschrieben dadurch gekennzeichnet, dass die während der Reaktion gebildeten Gase separat kondensiert werden und die kondensierten Gase ggf. in Ihre Phasen aufgetrennt und separat weiterverar- beitet werden. Der aus den Reaktoren austretende Misch- dampf bildet nach der Kondensation typischerweise eine nicht kondensierbare gasförmige Phase (d.h. eine Phase, deren Komponenten bei Normalbedingungen überwiegend gasförmig sind) und zwei flüssige Phasen: eine Produktöl- phase und eine wässrige Phase. Zur optimalen Stoff- und Energienutzung im Verfahren bietet es sich an, diese zwei flüssigen Phasen über die unterschiedliche Dichte zu trennen und nach bekannten Verfahren separat weiter zu verarbeiten. nicht kondensierbare Gase: In einer weiteren Ausführungs¬ form betrifft die Erfindung ein Verfahren wie vorstehend beschrieben dadurch gekennzeichnet, dass die im Verfahren gebildeten, nicht kondensierbaren Gase teilweise oder vollständig einem Gasmotor und/oder einer Gasturbine zugeführt werden. Für die gebildeten Gase stehen verschiedene Verwendungen offen; sie können entweder abgefackelt werden, in einem Gasmotor / -turbine verströmt werden oder in einem Träger gelöst / adsorbiert werden. Die einzelnen Verfahren können auch miteinander kombiniert werden. Welche Verwendung getroffen wird, hängt u.a. von wirtschaftlichen und ( Sicherheits- ) technischen Überlegungen ab. Bevorzugt wird ein Grossteil oder die gesamte anfallende Gasmenge einem Gasmotor / - turbine zugeführt, um eine optimale Energieausnutzung (thermisch / elektrisch) des eingesetzten biogenen Rohstoffs zu ermöglichen. In einer vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung somit ein Verfahren wie hier beschrieben in welchem die gebildeten gasförmigen Produkte, ggf. nach Aufarbeitung, einem Gasmotor oder einer Gasturbine zugeführt werden.
Kohle: Die in erfindungsgemässen Verfahren gebildeten Feststoffe sind im wesentlichen Kohle mit eine vergleichsweise hohen innern Oberfläche bzw. hoher Porosität sowie Mineralstoffe. Das Abtrennen der gebildeten Kohle vom verbleibenden Reaktionsgemisch (im Wesentlichen dem Trägeröl) kann auf an sich bekannte Art erfolgen. Bevorzugt erfolgt eine kontinuierliche Abtrennung, z.B. mittels eines Trägeröl beheizten Vakuumverdampfers WD. Vorteilhaft erfolgt die Abtrennung der gebildeten Kohle im strömungsberuhigten unteren Teil des Reaktors („Reaktorsumpf" ) .
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Abtrennung der Kohle aus dem Reaktor zusammen mit bei Reaktionsbedingungen öliger Phase. Dieses Gemisch Kohle / ölige Phase kann in einem oder mehreren nachfolgenden Schritten weiterbehandelt werden und / oder voneinander getrennt werden. Zur Weiterbehandlung von Kohle / Öl sind Hydrierverfahren geeignet; zur Trennung von Kohle / Öl sind thermische Trennoperationen (d.h. Abdampfen des Schwer- öls, ggf. bei reduziertem Druck) geeignet.
In einer alternativen Ausführungsform erfolgt die Abtrennung Kohle / ölige Phase durch extraktive Trennung, gefolgt von einer thermischen Trennung. In der Extraktionsstufe sind als Extraktionsmittel geeignet: aromatische Lösungsmittel (bspw. Toluol) , aliphatische Lösungsmittel (bspw. Hexan, Heptan, Cyclohexan) oder Mischungen daraus. Eine geeignete Menge an Extraktionsmittel ist 100 - 500 Gew.% des Trägerölgehaltes, typischerweise 300 Gew.% des Trägerölgehaltes . Die in der Extraktion erhaltene Flüssigphase („Miscella") wird ggf. filtriert und anschliessend destillativ in Lösungsmittel und Trägeröl getrennt. Solche Extraktionsverfahren sind allgemein bekannt und werden im Bereich der Restentölung von Ölsaaten genutzt. Die verbleibende, trockene Kohle wird in einem weiteren Schritt thermisch behandelt („getoastet"), um so den verbleibenden Lösungsmittelgehalt weiter zu reduzieren. Typischerweise wird ein Gehalt von < 0.5 Gew.% an Lösungsmittel in der Kohle erzielt; dieser Verlust an Lösungsmittel kann durch externe Zufuhr oder bevorzugt durch die Leichtfraktion des gebildeten Produktöls gedeckt werden. Eine thermische Integration der genannten Destillations- und Toast-Schritte in den Gesamtprozess verbessert die Energiebilanz.
Die bei der Kohleaufarbeitung entstehenden Reaktionsgase, wie H20, H2S, NH3, HCl, etc. können dabei kontinuierlich in die Produktgasleitung abgeleitet werden.
Die in der Kohleaufarbeitung erhaltene ölige Phase wird bevorzugt dem Verfahren wieder zugeführt (recyliert) und / oder zusammen mit dem o.g. Produktöl (ii) weiter verarbeitet .
Die in der Kohleaufarbeitung erhaltene getrocknete Kohle kann wie nachfolgend beschrieben weiterverarbeitet werden, insbesondere in Form eines Kohlevergasungs Schrittes zur Bildung von Brenngas, das einem Gasmotor zusätzlich zugeführt wird (was die Energiebilanz des Verfahrens verbessert) und / oder im Form eines Steamre- forming - Schrittes zur Bildung von Wassergas (was den Wasserstoffbedarf der Anlage deckt)
Somit Betrifft die Erfindung auch ein Verfahren wie hier beschrieben, in welchem die gebildeten festen Produkte, ggf. nach Trocknung, einer separaten Weiterverarbeitung zugeführt werden.
Wie bereits vorstehend erwähnt, kann das Erfindungsgemäs- se Verfahren um weiter Schritte ergänzt werden, insbesondere um eine Hydrierung des gebildeten Produktöls (s. u., vierter Schritt), um eine Kohleaufarbeitung (s. u., Fünfter Schritt) Vierter Schritt :
Wie vorstehend beschrieben kann das Produktöl (d.h. die während der Reaktion gebildeten flüssigen Produkte) im erfindungsgemässen Verfahren hydriert werden, muss aber nicht. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das Produktöl katalytisch zu hydrieren. Mit diesem Verfahrensschritt wird die Qualität des Produktöls verbessert, da ggf. vorliegende Alkene in die entsprechenden Alkane überführt werden und gleichzeitig ggf. vorhandene unerwünschte Begleitstoffe entfernt werden. Durch diesen Verfahrensschritt kann sichergestellt werden, dass das erzeugte Produktöl die aktuellen Handelsnormen für Treibstoffe erfüllt. In Abhängigkeit von den gewählten Verfahrensparametern, der Anlagenausgestaltung und dem eingesetzten Ausgangsmaterial können so bspw. die Qualitätskriterien eines Normdiesels nach gegenwärtig gültiger DIN EN 590 beim Phosphor-, Stickstoff-, Schwefel-, Chlor- und Wassergehalt, sowie der Oxydationsstabilität, erfüllt werden. Der für den Hydrierungsschritt benötigte Wasser- stoff kann von extern zugeführt werden oder im Verfahren selbst erzeugt werden (vgl. unten; Steam-Reforming, Watergasshift ) . Bevorzugt wird die Hydrierung des Produktöls nach der Rektifikation erfolgen. Geeignete Hydrieranlagen für die vorliegenden Stoffgemische sind an sich bekannt und Stand der Technik z.B. in Raffinerien der Erdölverarbeitung. Die folgenden Verfahrensparameter haben sich für die Hydrierung als vorteilhaft erwiesen: i) Temperatur: 200 - 360°C; ii) Druck: -10-80 bar; iii) Verweilzeit: 5 - 30 min. Geeignete Katalysatoren für die vorliegenden Stoffgemische sind an sich bekannt und kommerziell erhältlich; vorteilhaft sind heterogene Katalysatoren bei denen das katalytisch aktive Metall / aktive Metallverbindung auf einen inerten Träger aufgebracht ist. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Katalysator als Festbett in zwei Teilen aufgebaut, wobei die beiden Teile unterschiedliche Hydrierkatalysa¬ toren enthalten; typische Höhen des Katalysatorbettes sind 20 - 200 cm. Bevorzugt ist der obere Bereich als Ni/MoS Festbett ausgebildet. Bevorzugt ist der untere Bereich als Pd/Pt Festbett ausgebildet. Diese Auftrennung führt zu besonders guten Resultaten, da der obere Bereich mit einem „robusten" Katalysator die Abscheidung von Katalysatorgiften (insbesondere schwefelhaltige Verbindungen) bewirkt wohingegen der untere Bereich eine Alkanisierung mit hohem Wirkungsgrad sicherstellt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung somit auch ein Verfahren wie hier beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass die gebildeten flüssigen Produkte (insbesondere die Treibstofffraktion) einer Rektifikation und danach einer Hydrierung unterworfen werden . ,
Je nach verwendetem biogenem Rohstoff und Betriebsbedingungen der Anlage wird 1-10 Gew . % , bevorzugt 2-5 Gew.%, z.B. 4.0 Gew.% Wasserstoff zur Hydrierung benötigt (jeweils bezogen auf 100% = Produktöl) . Die Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren, in welchem diese Wasserstoffmengen eingespeist werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform wie die Hydrierstufe der Produkt- ölhydrierung so ausgelegt, dass das Produktöl nach erfolgter Hydrierung eine ausreichende Oxydationsstabilität gemäß DIN EN 12205 aufweist. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Hydrierstufe ist in der Ableitung des alkanischen Öles eine infrarotspektrometri- sche Messeinrichtung angeordnet. Durch diese Maßnahme ist eine einfache und effiziente Kontrolle der Hydrierung gegeben, sowie die Möglichkeit auf Basis dieser Messung die Verfahrensparameter der Hydrierung einzustellen.
Prinzipiell können beliebige, dem Fachmann bekannte, Wasserstoffquellen verwendet werden, einschließlich reinem H2 und H2-haltige Gasgemische.
In einer Ausführungsvariante der Hydrierstufe wird daher kommerziell erhältlicher Wasserstoff (z.B. über eine feste Leitung oder in Druckgefässen) verwendet. Dies führt zu geringen Investitionskosten, hat aber den Nachteil, dass kommerzielles H2 typischerweise nicht biogen, d.h. nachhaltig, erzeugt ist.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Hydrierstufe wird daher Wasserstoff eingesetzt, welcher aus der Umsetzung des im Verfahren abgetrennten Feststoffes durch Steam-Reforming mit anschliessendem Watergas-shift erzeugt wird, als Reaktoren dafür wären z.B. „Heatpipe- Reformer" geeignet. Details zu dieser Ausführungsform sind nachstehen im Kapitel „Kohleverwertung" gegeben. In einer weiteren Ausführungsvariante der Hydrierstufe wird Wasserstoff eingesetzt, welcher aus Erdgas mittels Steam-Reformings mit anschließender Watergasshift- Reaktion hergestellt wird. Diese Verfahrensführung kann sich bei Berücksichtigung der Gesamtkosten für Investition und Betrieb der Anlage anbieten.
Fünfter Schritt :
Die gebildete Kohle ist das wesentliche feste Reaktions- produkt des erfindungsgemässen Verfahrens; diese kann auf verschiedene Arten weiter verwendet werden.
In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren wie vorstehend beschrieben dadurch gekennzeich- net, dass die gebildete, ggf. von Öl befreite, Kohle mit Wasser, bevorzugt mit dem entstandenen Produktwasser, einem Steam-Reforming mit anschliessender Watergasshift Reaktion unterworfen werden. Diese Verfahrensvariante stellt Wasserstoff zur Verfügung, der für das Verfahren ggf. benötigt wird, insbesondere für die genannten Hydrierstufen (Hydrierung der Sumpfphase, Hydrierung des Produktöls ) .
In einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren wie vorstehend beschrieben dadurch gekennzeichnet, dass die gebildete, ggf. von Öl befreite, Kohle vergast wird. Nach dieser Variante wird die gebildete Kohle in Brenngas, ein Gemisch enthaltend CO, H2 und Methan (in schwankenden Anteilen, je nach gewähltem Kohlevergasungsverfahren), überführt. Dieses Brenngas kann in einem zugeordneten Gasmotor den Energiebedarf des Verfahrens teilweise oder vollständig decken.
In einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren wie vorstehend beschrieben dadurch gekennzeichnet, dass die gebildete Kohle kontinuierlich abgetrennt wird und diese mit entstehendem Produktwasser unter Luftabschluss gemischt wird. Die Mischung unter Luftabschluss ist vorteilhaft, da die abgetrennte Kohle zunächst sehr heiss ist und bei Luftzutritt sofort selbsttätig abbrennen würde. Der gebildete Kohleschlamm ist eine gängige Form für den Transport und die Verwen- dung von feinteiliger Kohle / Kohlestaub. Diese Verfahrensvariante erlaubt gleichzeitig die Entsorgung von ggf. verunreinigtem Produktwasser ohne weitere Aufreinigung desselben .
Sumpf phasenhydrierung :
Wie bereits vorstehend erwähnt, besteht die Möglichkeit der zusätzlichen Hydrierung der Sumpfphase des Reaktors Rl (Suspension Kohle in Trägeröl) unter Einsatz von Wasserstoff in einem zusätzlichen Hydrierreaktor R4. Der benötigte Wasserstoff kann aus beliebigen Quellen stammen, bspw. aus einem Erdgasreformer wir bereits hier beschrieben. Die Hydrierung kann unter an sich bekannten Bedingungen erfolgen; vorteilhaft ist eine katalysator- freie, durch Ultraschall vermittelte Hydrierung. Erfin- dungsgemäss können daher drei Hydriermöglichkeiten unabhängig voneinander oder gemeinsam im erfindungsgemäs- sen Verfahren eingesetzt werden: neben der H - Donatorfunktion des eingesetzten Kunststoffs, die Hydrierung des Produktöls und die Hydrierung der Sumpfphase.
Ohne sich an eine Theorie gebunden zu fühlen, wird davon ausgegangen, dass zu Reaktionsbeginn ein erhebliches Wasserstoffdefizit , verursacht durch den hohen Sauerstoffgehalt der Biomasse (dieser wird über die bekannten Methoden entfernt) und durch die Depolymerisation und Alkanisierung der Kunststoffe, vorliegt. Die Sumpfphasenhydrierung führt zu einer Reihe von vorteilhaften Effekten.
So ermöglicht es die Sumpfphasenhydrierung, in den eigentlichen Verölungsprozess im Reaktor steuernd einzugreifen und diesen zu optimieren.
Es wird beobachtet, dass bei der Sumpfphasenhydrierung eine Verminderung der mindest - Kunststoffzugäbe von 20% möglich ist.
Es wird ferner beobachtet, dass der Wasserstoffverbrauch bei der Hydrierung des Produktöls verringert wird.
Es wird ferner beobachtet, dass die Ausbeute an Produktöl steigt. Ohne sich an eine Theorie gebunden zu fühlen, wird davon ausgegangen, dass dies mit der verminderten Kohlebildung oder der vermehrten Hydrierung der Kohle korreliert . Es wird ferner beobachtet, dass weniger Schweröl und Teer gebildet wird. Ohne sich an eine Theorie gebunden zu fühlen, wird davon ausgegangen, dass dies mit der Absenkung des Sauerstoffgehaltes im Produktöl korreliert. Diese Ausführungsform ist daher besonders vorteilhaft.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die Hydrierung der Sumpfphase mittels Ultraschall. Ohne sich an eine Theorie gebunden zu fühlen, wird davon ausgegangen, dass der Ultraschall im Wesentlichen zwei Effekte erzeugt: (A) Bei einer Temperatur deutlich unter der Verdampfungstemperatur der Suspension Kohle / Öl, (bspw. 100°C oder weniger) erfolgt Kavitation in der Flüssigkeit, mit anschließender Implosion der Mikroblasen, wobei ein sehr hoher Druck (bis zu 1000 bar) und eine sehr hohe Temperatur (bis zu 2000°C) , kurzzeitig und lokal begrenzt entstehen. Es wird davon ausgegangen dass der Wasserstoff in die Mikroblasen diffundiert, dort dissoziiert, und dann als naszierender Wasserstoff in die die Blase umgebende Grenzschicht diffundiert. (B) Bei einer Temperatur in der Nähe der Verdampfungstemperatur der Suspension Kohle / Öl tritt Kavitation im verringerten Maße auf. Primär kommt es zu Partikelkollisionen der Kohleteilchen, wobei diese zerkleinert / dispergiert werden (Nassmahlen) . Auch in der Kollisionszone treten sehr hohe Drücke und Temperaturen auf, sodass ähnliche Hydrierreaktionen, wie bei der Kavitation, zu erwarten sind. Die Oberfläche der Kohle wird dabei zumindest um den Faktor 1000 vergrößert und somit aktiviert und zumindest teilweise hydriert. In jedem Fall wird die Hydrierreaktion durch Ultraschall beschleunigt, im Wesentlichen durch Aktivierung des Wasserstoffs und / oder Aktivierung der Kohle. Eine vollständige Hydrierung, d.h. die Eliminierung aller Doppelbindungen und aller Heteroatome ist in dieser Stufe nicht nötig; in Abhängigkeit von den anderen Reaktionsparametern und den eingesetzten Ausgangsmaterialien ist eine teilweise Hydrierung, bspw. 10 - 90 % des theoretischen Wertes, ausreichend. Die in dieser Hydrierstufe eingetragene mechanische Schallenergie wird schlussendlich in Wärme umgesetzt; diese kann auch zur Heizung des Reaktors beitragen . Vorteilhafte Ausgestaltungen / Best Mode:
Die einzelnen Schritte des erfindungsgemässen Verfahrens lassen sich gemäss den nachfolgend genannten, besonders vorteilhaften Ausführungsvarianten zusammenfassen:
1. ggf. Zerkleinerung und Vortrocknung des biogenen Materials auf unter 5 % Restfeuchte (1. Schritt)
2. ggf. Zerkleinerung und Vortrocknung des Kunststoffs auf unter 5 % Restfeuchte (1. Schritt)
3. vermischen der vorbereiteten Rohstoffe und kontinuierliche Zuführung in den Reaktor (1. Schritt)
4. drucklose Reaktion des zugeführten Materials und kontinuierliche Abtrennung des entstehenden Mischdampfes über Kopf (2. Schritt)
5. kontinuierliche Abtrennung der gebildeten Kohle und der gebildeten öligen Phase aus dem Reaktorsumpf (3. Schritt)
6. Auftrennung von Kohle ölige Phase und Recyclierung der öligen Phase in den Reaktor
7. ggf. Steamreforming und Watergasshift Reaktion der gebildeten Kohle und Zufuhr des gebildeten Wasserstoffs in Schritt 8.
8. Isolierung und ggf. Hydrierung von Produktöl aus dem Mischdampf des Schrittes 4.
Die einzelnen Schritte des erfindungsgemässen Verfahrens lassen sich auch gemäss der nachfolgend genannten, besonders vorteilhaften alternativen Ausführungsvariante zusammenfassen :
1. ggf. Zerkleinerung und Vortrocknung des biogenen Materials auf unter 5 % Restfeuchte (1. Schritt)
2. ggf. Zerkleinerung und Vortrocknung des Kunststoffs auf unter 5 % Restfeuchte (1. Schritt)
3. vermischen der vorbereiteten Rohstoffe und kontinuier- liehe Zuführung in den Reaktor (1. Schritt)
4. drucklose Reaktion des zugeführten Materials in der Flüssigphase und kontinuierliche Abtrennung des entstehenden Mischdampfes über Kopf (2. Schritt)
5. kontinuierliche Abtrennung der entstehenden Sumpfphase (enthaltend Kohle und gebildete schwerölige Phase) aus dem Reaktorsumpf (3. Schritt) 6. Abtrennung eines Teils der Sumpfphase, gefolgt von Hydierung und Recyclierung in den Reaktor
7. Auftrennung der verbleibenden Sumpfphase in Kohle und ölige Phase und Recyclierung der öligen Phase in den Reaktor oder Disperger
8. ggf. Steamreforming und Watergasshift Reaktion der gebildeten Kohle und Zufuhr des gebildeten Wasserstoffs in Schritt 9 und / oder 6.
9. Isolierung und ggf. Hydrierung von Produktöl aus dem Mischdampf des Schrittes 4.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung daher ein Verfahren wie hier beschrieben, welches in einem Produktionsverbund integriert ist; insbesondere ein Verfahren welches mit einem Verfahren zur Aball- / Müll-Entsorgung gekoppelt ist. Das erfindungsgemässe Verfahren und die entsprechende Anlage können sowohl als eigenes Verfahren bzw. Anlage ausgestaltet sein („Stand alone"), oder an einen weiteren Prozess bzw. Anlage gekoppelt sein. Diese Flexibilität bildet einen grundsätzlichen Vorteil der vorliegenden Erfindung. Unter dem Begriff „Kopplung" wird hier der Produktionsverbund zwischen Anlagen verstanden, bei der Stoff- und / oder Energieströme ausgetauscht werden.
Kopplung mit einer mechanisch biologischen Müllsortieranlage (MBA) : In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung von Treibstoffen wie vorstehend beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Ausgangsmaterialien direkt von einer MBA, ggf. über Zwischenlagerung, in das Verfahren eingespeist werden .
Neben den hier (als zweiter Aspekt) spezifisch beschrie- benen Möglichkeiten das erfindungsgemässe Verfahren zu integrieren / zu koppeln, sind weitere Möglichkeiten dieser Beschreibung und den Ansprüchen zu entnehmen. Ferner sind die beschriebenen Varianten das Verfahren der Erfindung zu koppeln auch auf die entsprechenden Anlagen anwendbar. Ein dritter Aspekt der Erfindung, eine Anlage geeignet zur Durchführung der vorstehenden Verfahren, wird nachstehend näher erläutert. In einer Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Anlage (vgl. Fig.l):
■ ggf- eine oder mehrere, mit Silos (Sß, Sj^) verbundene Heizschnecken ( (Hß) , H^) welche das Ausgangsmaterial zur Verfügung stellen) , verbunden mit
■ einen Disperger ( (DIS) in das zerkleinertes und vorgetrocknetes Ausgangsmaterial bei 300 - 400°C gemischt wird, ggf. zusammen mit recycliertem Trägeröl) , welcher von
■ einem beheizbaren Reaktor ( (R_) in dem im Wesentli- chen die Umsetzung der Ausgangsmaterialien erfolgt) gefolgt ist, welcher
■ ggf- von einer oder mehreren Vorrichtungen zum Trennen von Kohle/Öl Mischungen ( (WD) in dem das gebildete Schweröl teilweise oder vollständig von der gebildeten Kohle abgetrennt wird) sowie
■ einem Kondensator (K2), welcher mit dem Reaktor verbunden ist (und die Gasphase des Reaktors aufnimmt), welcher von
■ einem Phasentrenner ( (PT) zur Trennung von wässriger Phase und Produktölphase ) gefolgt ist, welcher von
■ Separatoren ( (Sl) , (S2) zur Nachreinigung von Öl und Wasser) gefolgt von
■ einer Rektifikationskolonne ( (RKT) zur Isolierung des gewünschten Treibstoffs) gefolgt ist, welche
■ ggf- von einem katalytischen Hydrierreaktor ((R2) zur Hydrierung des Produktöls) gefolgt ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Anlage ferner eine Zerkleinerungsvor- richtung (zur Zerkleinerung des zugeführten biogenen Rohstoffes (im Fall von Holz zu Spänen) und / oder des zugeführten Kunststoffes) , welche den Heizschnecken vorgeschaltet ist. In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Anlage einen getrennten Kondensator ( (K]_) zur Abtrennung des in den Heizschnecken ver- dampften freien und kapillaren Wassers sowie anderer flüchtiger Komponenten)
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Anlage einen Kondensator ((K2) zur Abtrennung des im Reaktor entstehenden Mischdampfes) welcher dem Reaktor zugeordnet ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Anlage einen Phasentrenner (PT) zur Auftrennung des im Kondersator (K2) erzeugten Kondensates) welcher dem Kondensator (K2) zugeordnet ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Anlage einen zusätzlichen Gasmotor und / oder Gasturmbine (GM) welcher einen Teil oder alle in der Anlage erzeugten gasförmigen Produkte verbrennt und so zur Strom- und/oder Wärmeerzeugung dient. In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Anlage einen zusätzlichen Anaerobreak- tor (R3) welcher dem Separator S2 zugeordnet ist und die organischen Anteile der wässrigen Phase unter Bildung von Biogas reduziert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Anlage eine oder mehrere beheizte Schnecken (H^) , (Hg) zum Transport der Ausgangsmaterialien in den Disperger (DIS) .
Die erfindungsgemässe Anlage kann stationär und modular aufgebaut sein. Je nach Anlagengrösse, kann der Durchsatz bei kleinen Anlagen 5 Tonnen biogener Rohstoff, bei Gross- Anlagen bis zu mehreren tausend Tonnen biogener Rohstoff pro Tag betragen, offensichtlich abhängig von der Dimensionierung der gesamten Anlage hinsichtlich deren Einsatz. Die Dimensionierung der Anlage kann über eine Vergrösserung / Verkleinerung der einzelnen Anlagenteile erfolgen oder durch Parallelschaltung von Anlagen- teilen.
Die einzelnen Anlagenteile der erfindungsgemässen Anlage wie hier beschrieben (Disperger, Reaktoren, Kondensato- ren, Phasentrenner , ...) sind an sich bekannt und ganz oder teilweise kommerziell erhältlich. Die Auswahl geeigneter Dimensionen, Materialien, Einbauten usw. liegt im Rahmen des technischen Fachwissens.
Wie aus den vorstehenden Ausführungen deutlich wird, sind die Anlagenteile Disperger (DIS) , Reaktor (R]_) , Vakuumverdampfer (WD) in Reihe hintereinander geschaltet. Aus verschiedenen Gründen (z.B. Betriebssicherheit, Flexibi- lität) kann es wünschenswert oder notwendig sein, einzelne Anlagenteile um parallel geschaltete weitere Anlagenteile zu ergänzen. So können z.B. zwei parallel betriebene Disperger von einem Reaktor gefolgt sein. Dies trifft auch auf die nebengeordneten Anlagenteile wie Kolonnen, Verbindungsleitungen, Pumpen usw. zu. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind solche Alternativen mit umfasst und werden nicht jeweils separat benannt. Insbesondere kann der Reaktor durch zwei hintereinander geschaltete Reaktoren 1 und 2 ersetzt werden; wobei der zweite Reaktor vorteilhaft bei einer um 0-30°C höheren Temperatur gefahren wird.
Die erfindungsgemässe Anlage kann mit einem einfachen Temperaturprofil gefahren werden. Jeder Behälter (wird bei einer spezifischen Temperatur betrieben; eine gestufte Temperaturführung ist nicht notwendig. Dies erhöht die Anlagensicherheit und ist auch beim Scale-up von Vorteil. Nachfolgend werden die einzelnen Anlagenteile im Detail beschrieben sowie vorteilhafte / bevorzugte Ausführungsformen dargelegt. Die Ausführung von Rohren, Ventilen, Stellgliedern, Messeinrichtungen wird nicht im Detail beschrieben, da dies im Bereich des allgemeinen Fachwis- sens liegt. Generell wird eine optimale Wärmeausnutzung angestrebt, indem z.B. Abwärme über Wärmetauscher der Anlage zurückgeführt wird und thermische Isolierung an allen relevanten Stellen vorgesehen ist. Rohstoffaufbereitung und Lagerung: Die Rohstoffe werden entweder in ummantelten Ballen (EBS) oder auch lose angeliefert. Im Allgemeinen erfolgt eine Vorzerkleinerung auf Korngrößen < 5mm und falls erforderlich, auch eine Vortrocknung auf eine Feuchte < 20%. Danach wird das Rohmaterial in einem oder mehreren, bspw. 2, Silos zur Zwischenlagerung eingebracht und ggf. dort inertisiert (bspw. mit N2 und/oder CO2 ) .
Kunststoffanteil : Der Kunststoffanteil muss im erfin- dungsgemässen Verfahren zumindest 20% betragen, maximal aber 90%. Der Biomasseanteil soll daher ebenfalls mindestens 10% maximal 80% betragen. Das erfindungsgemäs- se Verfahren ist ein- oder mehrstrassig, bevorzugt zweistrassig, ausgeführt. Da auch bei EBS der Kunststoffgehalt schwanken kann und falls dieser unter 20% fällt, kann über eine zweite Straße das so entstehende Defizit ausgeglichen werden. Ein höherer Kunststoffgehalt (bis zu 90%) ist nicht schädlich sondern erhöht die Ausbeute beträchtlich. Wird die erste Straße nur mit Biomasse betrieben, so wird die Kunststoffzugäbe über die zweite Straße so geregelt, dass kein Trägerölmangel auftritt und die Ausbeute maximiert wird.
Heizschnecken: Die Heizschnecken (Η^) , (Hg) sind als Doppelschnecken ausgeführt; bevorzugt werden diese indirekt über Thermoöl auf 130 - 200°C aufgeheizt. Dabei verdampft die im Rohstoff vorhandene Feuchte; bevorzugt wird dieser anschließend in einem Kondensator (Kl) kondensiert. Das Kondensat, zusammen mit allfällig beinhaltenden gestrippten Stoffen, gelangt in den Phasentrenner (PT) , nichtkondensierende Gase werden über das gemeinsame Gassystem dem Gasmotor (GM) zugeführt. In den Heizschnecken wird die Biomasse vorgewärmt, der Kunststoff wird plastifiziert oder auch geschmolzen.
Disperger: Der Disperger hat die Aufgabe, die Rohstoffe Biomasse und Kunststoffe mit dem im Kreis geführten Trägeröl schlagartig zu vermischen, bei gleichzeitiger Anhebung der Temperatur auf ca. 330 - 380°C. Es wird davon ausgegangen, dass der Stoffgradient und die Geschwindigkeit dabei von grosser Bedeutung für den Erfolg desgesamten Verfahrens sind.
Der Disperger besteht vorteilhaft aus einer motorisch angetriebenen inline Mischeinrichtung mit hohem Schergefälle. Derartige Disperger stellen sicher, dass die Rohstoffe mit im Kreis geführten Trägeröl schlagartig durchmischt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die erfin- dungsgemässe Anlage bis zum Disperger zweistrassig ausgeführt. In dieser Ausführungsform kann das Mischungsverhältnis der Rohstoffe Biomasse und Kunststoff frei eingestellt werden.
Reaktor: Bevorzugt wird der Reaktor (R]_) mit Rührwerk und Kreislaufpumpe ausgestaltet. Der Reaktor besteht bevorzugt aus einem doppelwandigen Behälter und wird mit Thermoöl auf 300 - 400 °C, bspw. 330 - 380 °C, beheizt. Er ist als Schlaufenreaktor ausgeführt und ist dazu mit einem Rührwerk ausgestattet. Vorteilhaft wird das Niveau im Behälter überwacht und geregelt (bspw. kann bei Absinken des Niveaus der laufend zugegebene Anteil an Kunststoff erhöht werde; bei Anstieg kann die Zugabe der Gesamtmenge an Rohstoffen gedrosselt werden) . Eine Kreislaufpumpe saugt im unteren Teil Trägeröl ab und versorgt den Disperger, ggf. nach Aufreinigung, mit dem nötigen Mischöl. Die Konsistenz des Kreislauföls wird laufend überwacht und auf 20 - 50% TS durch Variation des Abzugs in den Vakuumverdampfer eingestellt. Im oberen Teil des Reaktors findet die Entgasung statt, der entstandene Mischdampf wird vorteilhaft über einen Aerosolabscheider gereinigt und danach einen Kondensator (Kl) zugeleitet. Die entstandene Flüssigphase gelangt in einen statischen Phasentrenner (PT) der nicht kondensierende Gasanteil wird zum Gasmotor (GM) geführt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Anlage daher einen indirekt mit Thermoöl beheizter Reaktor (Rl), mit interner Schlaufenführung durch ein Rührwerk und einer Kreislaufpumpe , zur Rückführung von Trägeröl in den Disperger.
Vakuumverdampfer Feststoffe: Der Vakuumverdampfer (WD) ist bevorzugt als Filmverdampfer mit Schabern vorgesehen. Der Vakuumverdampfer (WD) ist bevorzugt indirekt mit Thermoöl beheizt. Im WD wird die 20 - 50%TS - Kohle - Trägerölsuspension über eine Pumpe vom Reaktor zugeführt und das Öl bei ca. 360°C und einem Druck von ca. 5 mbar verdampft. Damit sind Ölgehalte von < 1% in der Restkohle möglich. Das Kohle - Mineralstoffgemisch wird als Pulver über eine Druckschleuse unter Befeuchtung mit Wasser ausgeschleust, der entstandene Öldampf noch im Vakuum kondensiert und das Kondensat dem Phasentrenner zugeführt, das Restgas über die Vakuumpumpe geführt und bei Normaldruck nachkondensiert. Der dann übrig bleibende nichtkondensierende Anteil wird zum Gasmotor abgeführt.
Kondensatoren: Vorteilhaft erfolgt die Kondensation der Mischdämpfe in Einspritzkühlern, die bevorzugt mit gekühltem Kreislaufkondensat berieselt werden.
Statischer Phasentrenner: Im statischen Phasentrenner (PT) werden alle Kondensate zusammengeführt. Hier trennt sich im Schwerefeld die ölige von der wässrigen Phase, die Trennzone wird laufend gemessen und der Abzug der beiden Phasen entsprechend geregelt.
Separatoren: Sowohl in der wässrigen als auch in den öligen Phasen befinden sich teilweise emulgierte dichtere Unterphasen (im Rohöl insbesondere Schweröl; im Wasser insbesondere Teere und Feststoffe) . Diese werden bevorzugt über die zwei Separatoren (S]_), (S2) abgeschie¬ den und in den Reaktor rückgeführt. Vorteilhaft wird das Rohöl aus Sl wird als leichtere Phase in die Rektifikati- on (RKT) abgeführt und das Schweröl in den Reaktor R± zurück geführt. Weiterhin vorteilhaft wird das Wasser aus S2 in einen Anaerobreaktor (R3) abgeführt und das Schweröl / Teer wird in den Reaktor R]_ zurück geführt. Rektifikation: Die Rektifikationskolonne (RKT) hat die Aufgabe, einen geeigneten Siedeschnitt der entstandenen Alkane / Alkene durchzuführen, bspw. für bei C20 ~ ^23 Alkane / Alkene. Dies ist über das unterschiedliche Siedeverhalten abhängig von der Kettenlänge möglich. Nichtverdampfende Öle verbleiben im Sumpf und werden in den Reaktor rückgeführt. Der verdampfende Anteil wird vorteilhaft wiederum kondensiert, bspw. in einer Füllkörper - Trennkolonne, und der Hydrierung zugeführt. Typische Betriebsbedingungen für die Rektifikation sind ca. 210°C Sumpftemperatur bei ca. 20 mbar. Der Sumpf wird vorteilhaft mit Thermoöl beheizt. Anaerobreaktor : Das entstandene Prozesswasser, insbesondere aus dem Separator (S2) , enthält alle im Verfahren anfallenden polaren, wasserlöslichen Substanzen. Dazu gehören vor allem Carbonsäuren, Aldehyde und Alkohole. Der CSB - Wert liegt sehr hoch, typsicherweise bei 100 - 200 g/1; die Abbaubarkeit ist sehr gut. Das im Ane- robreaktor (R3) entstehende Biogas mit dem Hauptbestandteil Methan wird in das Gasnetz abgeleitet und schlussendlich dem Gasmotor zugeleitet. Das anaerob gereinigte Abwasser wird zur Endreinigung vorteilhaft einer Belebtschlammanlage zugeführt.
Hydrierung (Produktöl): Die Hydrierung hat die Aufgabe, das entstandene Wasserstoffdefizit abzudecken, da dies nur durch den Kunststoffanteil nicht möglich ist und daher auch vom Mischungsverhältnis Biomasse/Kunststoff abhängt. Es wird mit einem Wasserstoffverbrauch von 3 - 6% bezogen auf die Rohölzufuhr gerechnet. Der Hydrierreaktor (R2) ist ein mit Katalysatoren gefüllter Druckreak- tor in den von unten der Wasserstoff von oben das Rohöl zugeführt wird. Typische Betriebsbedingungen sind 330 - 360°C und 30 - 60 bar. Durch die Hydrierung wird nicht nur das Rohöl mit Wasserstoff abgesättigt sondern auch angelagerte Heteroatome, wie S, 0, N, Cl, hydriert, welche gasförmig mit dem sogenannten „purge-gas" ausgetragen werden.
Hydrierung (Sumpfphase) : Die Ultraschall - Hydrieranlage (Hydrierreaktor R ) besteht aus (i) einem Abzug eines Teilstroms der Kohle-Trägerölsuspension aus dem Reaktorsumpf Rl, (ii) einem Wärmetauscher (zur Einstellung der optimalen Beschallungstemperatur), (iii) einer feststofftoleranten, regelbaren Kreislaufpumpe (zur Einstellung der Kreislaufmenge) , (iv) einer Dosierstelle für gasför- migen Wasserstoff (H2), (v) einem Ultraschallgenerator mit 1-5 Sonotroden mit integrierter Reaktionskammer und (vi) einer Rückführleitung in den Reaktor Rl . Hydrierreaktoren welche mittels Ultraschall betrieben werden sind bekannt und kommerziell erhältlich, bspw. bei der Fa. Hielscher. Besagte Ultraschall - Hydrierreaktoren arbeiten in der Flüssigphase und benötigen keinen weiteren Katalysator. In R4 erfolgt der Energieeintrag durch einen externen Ultraschallgenerator mit im Kreislaufström befindlichen Sonotroden, bestehend aus je einen elektromagnetischen Schallerzeuger mit mechanischer Schallübertragung in die Flüssigkeit. Im Gegensatz zur sonst üblichen Energieeintrag durch Flüssigkeitsvakuumpumpen und Hochleistungskammermischer und dadurch erzeugte Friktion/Kavitation, hat besagter Ultraschallgenerator bei der zu erwartenden Abrasion und dem Regelverhalten große Vorteile.
In R4 wird kein Mineralöl als Trägeröl vorgelegt (da dieses erfahrungsgemäß spaltet) , vielmehr wird einer¬ seits Schweröl und Rektifikationssumpföl in den Reaktor recyliert; andererseits kann Trägerölverlust durch Kunststoffzugäbe kompensiert werden.
Somit betrifft die Erfindung auch eine Anlage mit Hydrierreaktor (R4), welcher ein Ultraschall - Hydrierreaktor ist, der mit der Sumpfphase des Reaktors (Rl) (zur Zufuhr des Ausgangsmaterials) und mit der Kopfphase des Reaktors (Rl) (zur Abgabe des hydrierten Produktes) verbunden ist.
Reformer: Der Reformer dient der Wasserstoffherstellung aus Erdgas, dazu wird Methan mit Wasserdampf zur Reaktion gebracht und das parallel entstandene C02 abgeschieden. Erdgas - Reforming ist Stand der Technik und wird daher nicht weiter erläutert.
Gasmotor/Gasturbine: Vorteilhaft werden alle Gase gesammelt, gereinigt und zuerst einem Gasometer zuge- führt. Eine Gasfackel dient der Sicherheit bei allfälligem Gasüberschuss . Das Brenngas wird schlussendlich dem Gasmotor zugeführt. Es hat einen durchschnittlichen Heizwert von 13 MJ/Nm3, ist also als Treibstoff etwa so gut wie Biogas und damit als Brennstoff sowohl für Gasmotoren als auch Gasturbinen gut geeignet.
Abhitzekessel: Die Abgase des Gasmotors fallen mit ca. 450°C an und werden vorteilhaft in einen Abhitzekessel geführt. Die Vorlauftemperatur des Thermoöls beträgt dabei ca. 400°C, die Rücklauftemperatur ca. 250°C; der Kessel wird daher vorteilhaft mit gewendelten Heizrohren versehen. Ferner kann ein Stützbrenner vorgesehen werden, insbesondere zum Anfahren und Regelung des Wärmehaushalts der erfindungsgemässen Anlage.
Kühlturm: Vorteilhaft stellt eine entsprechend dimensio- nierte, zentrale Kühlturmanlage das im Verfahren benötigte Kühlwasser mit ca. 25°C Vorlauftemperatur zur Verfügung. Dieses wird insbesondere zum Betrieb der Kondensatoren benötigt. Inertisierung : Die Gesamtanlage wird mit einem leichten Überdruck von 20-30 mbar betrieben. Fällt dieser Druck in irgendeinem Bereich ab, so wird automatisch ein Inertgas wie N2 oder C02 eingespeist. Auch im Anfahr- und Abfahr¬ betrieb wird aus Sicherheitsgründen inertisiert.
Zusammengefasst wird in der vorliegenden Erfindung erstmals ein Verfahren und eine Anlage zur VerÖlung von Kohlehydrat- Kohlenwasserstoff-Gemischen beschrieben, in welchen der Kohlenwasserstoff unter H2 Übertragung auf das Kohlehydrat dehydriert und gleichzeitig depoymeri- siert wird. Es wird davon ausgegangen, dass das Kohlehydrat unter C, CO, CO2 und H2O Abspaltung hydriert und gleichzeitig depolymerisiert wird. Besonders vorteilhaft kann dieses Verfahren eingesetzt werden, wenn das Kohlehydrat vorwiegend aus Biomasse und der Kohlenwasserstoff vorwiegend aus Kunststoffen besteht.
Wie aus den vorstehenden Ausführungen deutlich wird, ist ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Verfah- rensführung sowie der erfindungsgemässen Anlage, dass auf die externe kontinuierliche Zugabe von Trägeröl und / oder Katalysator bei der Umwandlung von Biomasse in Treibstoffe verzichtet werden kann. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die gute Verfügbarkeit des Ausgangsmaterials sowie die wirtschaftliche Verfahrensweise. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Robustheit des Prozesses sowohl in Bezug auf Qualitätsschwankungen bei Biomasse und Kunststoff als auch in Bezug auf die notwendigen Anlagenteile. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die günstige Energie- und Massenbilanz. Die nachstehend genannten Beispiele dienen der weiteren
Erläuterung der Erfindung; sie sollen die Erfindung in keiner Weise limitieren. 1. Beispiel :
Die Zufuhr von biogenem Rohstoff und Kunststoff erfolgt kontinuierlich in zwei parallelen Strassen via Silo und Heizschnecke in den Disperger und von dort direkt in den Reaktor gemäß Fig. 1. Es wird kein Katalysator zugesetzt. Nach dem Anfahren der Anlage wird kein Trägeröl zugesetzt.
Nach den durchgeführten Versuchen ergibt sich die folgende Bilanz:
Massenbilanz: 800 kg trockene Biomasse + 200 kg trockener Mischkunststoff ergeben 300 kg Produktöl; entspricht 360 1 Produktöl. (17,5% biogene Ausbeute, 80% Kunststoffausbeute, Dichte Produktöl 0,833 kg/1). Es muss kein weiteres Trägeröl zugegeben werden, das erfindungsgemässe Verölungsverfahren ist ausbalanciert. Die Differenzmenge zu 1000 kg setzt sich im Ausgang aus Gas, Produktwasser und Kohle zusammen.
Energiebilanz: 800 kg x 5kWh/kg + 200 kg x 12kWh/kg 6400 kWh Input Heizwert; 360 1 x 10kWh/l = 3600 kWh Output Öl Heizwert 3600 kWh / 6400kWh = 56,3% energetische Ausbeute. Die Differenz an Energie zum Input ist wiederum auf den Abgang von Gas, Produktwasser und Kohle zurückzuführen .
2. Beispiel
Die Zufuhr von biogenem Rohstoff und Kunststoff erfolgt kontinuierlich in zwei parallelen Strassen via Silo und Heizschnecke in den Disperger und von dort direkt in den Reaktor gemäß Fig. 2. Es wird kein Katalysator zugesetzt (weder in Rl noch in R4 ) . Nach dem Anfahren der Anlage wird kontinuierlich kein Trägeröl zugesetzt.
Aus Rl wird kontinuierlich Sumpfphase abgezogen (100- 10001/h; Feststoffkonsistenz : 5 - 20 Masse-%, Temperatur: 50 - 380°C) und in R4 bei 0 - 10 bar Überdruck hydriert (Parameter Ultraschall: Frequenz: 18 - 30kHz, Leistungs- parameter: 300 - 3000W/1) . Das erhaltene Reaktionsprodukt wird in den Reaktor Rl rezykliert.
Nach den durchgeführten Versuchen zeigt sich, dass die Kohlebildung gegenüber Bsp. 1 vermindert ist.

Claims

Patentansprüche
1. Teilkontinuierliches oder kontinuierliches Verfahren zur Erzeugung von Treibstoffen aus fester Biomasse und
Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, dass
■ in einem ersten Schritt Biomasse und Kunststoffe
bereitgestellt und bei 300 - 400 °C in Gegenwart von recycliertem Trägeröl, dispergiert werden;
■ in einem zweiten Schritt die erhaltene Mischung bei 300 - 400°C in der Flüssigphase zur Reaktion gebracht wird;
■ in einem dritten Schritt die entstehenden gasförmigen, flüssigen und festen Produkte voneinander getrennt und ggf. weiterverarbeitet werden;
■ ggf. in einem weiteren Schritt die entstehenden
flüssigen Produkte hydriert werden;
■ ggf. in einem weiteren Schritt die entstehenden festen Produkte einer Dampfreformierungs- oder einer Verga- sungs- Reaktion unterworfen werden;
wobei das Verhältnis von Biomasse : Kunststoff im
Bereich 80 : 20 bis 10 : 90 Gew.% liegt und
wobei das Verfahren ohne externe Zufuhr von Trägeröl geführt wird und
wobei gebildetes Trägeröl teilweise oder vollständig in den ersten Schritt der Reaktion recycliert wird und wobei das Verfahren ohne externe Zufuhr von Katalysator geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt ein Teil der im zweiten
Schritt gebildete Sumpfphase dem Reaktor entnommen wird, hydriert wird und anschliessend in den Reaktor recycliert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Schritt
■ der Kunststoff ein Gemisch ist, enthaltend oder
bestehend aus PE, PP und / oder PS; und / oder
■ die Biomasse ein Gemisch ist, enthaltend oder bestehend aus Lignocellulose, Kohlehydraten und / oder deren Derivaten.
4. Verfahren nach einem der vorgängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Schritt Biomasse und Kunststoffe
■ zunächst bereitgestellt werden,
■ dann bei 150-200 °C getrocknet / verflüssigt werden,
■ dann bei 300-400 °C, in Gegenwart von recycliertem Trägeröl, dispergiert werden.
5. Verfahren nach einem der vorgängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Schritt
■ drucklos in der Flüssigphase geführt wird und / oder
■ gebildetes Trägeröl teilweise oder vollständig in den ersten Schritt der Reaktion recycliert wird.
6. Verfahren nach einem der vorgängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im dritten Schritt
■ die gebildeten gasförmigen Produkte, ggf. nach
Aufarbeitung, einem Gasmotor oder einer Gasturbine zugeführt werden; und / oder
■ die gebildeten flüssigen öligen Produkte einer
Rektifikation und ggf. einer Hydrierung unterworfen werden; und / oder
■ die gebildeten festen Produkte ggf. nach Trocknung, einem Steamreformxng oder einer Vergasung unterworfen werden; und / oder
■ die gebildete wässrige Phase unter Bildung von Biogas aufgearbeitet wird.
7. Verfahren nach einem der vorgängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bereitgestellten Ausgangsmaterialien Biomasse und Kunststoffe
■ eine Restfeuchte von < 35% und / oder
■ eine Korngrösse von < 10 mm aufweisen.
8. Anlage, geeignet zur Herstellung von Treibstoffen aus Biomasse und Kunststoffen, umfassend die nachstehend genannten, aufeinander folgenden Apparate:
■ ggf. Heizschnecke (Hg, Η&)
■ Disperger (DIS) ;
■ beheizbarer Reaktionsbehälter (R^) , ggf. mit Vorrichtung zum Mischen; mit Vorrichtung zur Entnahme gasförmiger Produkte im Kopfbereich; mit Vorrichtung zur Entnahme von flüssigen/festen Produkten im Sumpfbereich;
■ ggf. Hydrierreaktor (R4), welcher mit der Sumpfphase des Reaktors Rl verbunden ist;
■ ggf. Vorrichtung zum Trennen von Kohle/Öl Gemischen (WD) .
wobei der Reaktionsbehälter (Rl) ein indirekt mit
Thermoöl beheizter Reaktor mit interner Schlaufenführung durch ein Rührwerk und einer Kreislaufpumpe , zur
Rückführung von Trägeröl in den Disperger, ist und wobei der Hydrierreaktor (R4) mit Schiaufenführtung zur Rückführung von hydrierter Sumpfphase in den Reaktor (Rl) ausgestaltet ist.
9. Anlage gemäss Anspruch 8 umfassend die nachstehend
genannten, aufeinander folgenden Apparate:
■ mit R]_ verbundener Phasentrenner (PT);
■ mit PT verbundener Separator (S^) für die leichtere Phase,
■ mit Si verbundene Rektifikationskolonne (RKT) ,
■ mit RKT verbundener Hydrierreaktor (R2) .
10. Anlage gemäss Anspruch 8 oder 9 umfassend die nachstehend genannten, aufeinander folgenden Apparate:
■ mit dem Reaktionsbehälter (R]_) verbundener Phasentrenner (PT) ;
■ mit PT verbundener Separator (S2) für die schwerere Phase,
■ mit S2 verbundene Anaerobreaktor (R3),
■ ggf. mit R3 verbundener Gasmotor (GM) .
11. Anlage gemäss einem der Ansprüche 8-10, welche bis zum Disperger (DIS) zweistrassig, separat für Biomasse und Kunststoffe, geführt ist.
12. Anlage gemäss einem der Ansprüche 8-11, in welcher der Hydrierreaktor (R4) ein Ultraschall - Hydrierreaktor ist, der mit der Sumpfphase des Reaktors (Rl) (zur
Zufuhr des Ausgangsmaterials) und der Kopfphase des Reaktors (Rl) (zur Abgabe des hydrierten Produktes) verbunden ist.
13 Anlage gemäss einem der Ansprüche 8 - 12, dadurch
gekennzeichnet, dass
■ die Heizschnecken (Ηβ/' Hj<) indirekt auf Temperaturen bis 200°C beheizbar sind; und / oder
■ der Disperger (DIS) ein Inlinedisperger mit hohem
Schergefälle ist; und / oder
■ der Reaktor (R]_) ein indirekt beheizter Reaktor mit interner Schlaufenführung durch ein Rührwerk und einer Kreislaufpumpe zur Rückführung von Trägeröl in den Disperger ist; und / oder
■ der Reaktor (R4) ein Ultraschlall-Hydrierreaktor ist, welcher mit regelbarer Kreislaufpumpe und einem Ultraschallgenerator ausgerüstet ist; und / oder
■ die Vorrichtung zum Trennen von Kohle / Öl (WD) ein Vakuumverdamper umfasst; und / oder
■ die Kondensatoren (K_, K2, K3) Einspritzkühler sind, welche bevorzugt mit Kreislaufkondensat berieselt werden; und / oder
■ der Phasentrenner (PT) ein statischer Phasentrenner ist; und / oder
■ die Separatoren (S]_, S2) Produkte hoher Dichte in den Reaktor (R]_) zurück führen; und / oder
■ die Rektifikationskolonne (RKT) als Vakuumkolonne ausgeführt ist bei der die Sumpfphase in den Reaktor (R]_) zurück geführt wird.
14. Verwendung von Mischungen enthaltend Biomasse : Kunststoff im Bereich 80 : 20 bis 10 : 90 Gew.% zur Herstellung von Treibstoffen in einem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 - 7.
15. Verwendung einer Anlage gemäss einem der Ansprüche 8-12 zur Herstellung von Treibstoffen.
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