DE19639488C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verwertung von Altöl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwertung von Altöl.

Es ist bekannt, Altöle, die als Abfallstoffe in Verbrennungsmaschinen, Hydrau­ likanlagen, Getrieben und dergleichen anfallen, chemisch wieder aufzuberei­ ten und dadurch einer neuen stofflichen Verwertung zuzuführen.

Beispielsweise wird in DE 32 36 787 A1 eine Anlage zur Gewinnung von Kohlen­ wasserstoffprodukten aus Altölen beschrieben, bei der die Altöle nach vorhe­ riger Filterung destilliert werden, so daß aus dem Altöl wieder Dieselöl oder Heizöl erzeugt wird. Der Destillationsanlage ist eine Abgasnachverbrennung nachgeschaltet, und die Abwärme der Anlage wird in einem Prozeßwärme­ tauscher zum Erwärmen des Altöls benutzt. Die elektrische Energie zum Be­ heizen des Destillationsbehälters wird von einem in die Anlage integrierten Dieselgenerator, geliefert.

EP 0 073 290 A3 beschreibt eine ähnliche Anlage, bei der Systeme zur mechani­ schen Vorreinigung und zum Destillieren des Altöls sowie die zugehörigen Wärmetauscher und das Dieselaggregat zu einer transportablen Einheit zu­ sammengefaßt sind. Die Abwärme des Dieselaggregats wird zur Vorwärmung des Altöls verwendet.

In EP 0 581 402 A3 wird eine Anlage beschrieben, in der das Altöl in mehreren Reaktorstufen durch Aufbrechen der Kohlenwasserstoffmoleküle mit Hilfe elektromagnetischer Strahlung regeneriert wird. Auch hier ist eine mechani­ sche Vorreinigung in einem Separator vorgesehen, und die Abwärme der An­ lage wird dazu benutzt, das Altöl vor der Zufuhr zum Separator vorzuwärmen.

Diese bekannten Verfahren zum chemischen Regenerieren des Altöls erfor­ dern jedoch einen hohen verfahrens- und anlagentechnischen Aufwand sowie hohe Prozeßtemperaturen. Da nur ein Teil der entstehenden Abwärme wie­ der im System genutzt werden kann, ergibt sich insgesamt ein relativ hoher Energieeinsatz. Bei einer zentralen Großanlage entstehen außerdem Trans­ portkosten für die Anlieferung des Altöls, während bei dezentralen kleineren Anlagen der Nachteil besteht, daß die Regenerationsprodukte nur in kleinen Mengen anfallen, so daß für ihre wirtschaftliche Verwertung eine aufwendige Logistik erforderlich ist. Insgesamt ist die Ökobilanz dieser chemischen Wie­ deraufbereitungsverfahren deshalb unbefriedigend.

Aus diesen Gründen wird das Altöl bisher zumeist nur thermisch verwertet, beispielsweise durch Verfeuerung in Zementöfen. Dies hat jedoch den Nach­ teil, daß die in dem Altöl enthaltene Energie nur in eine geringwertige Ener­ gieform, nämlich in Wärme, umgewandelt wird. Außerdem entstehen auch hier relativ hohe Kosten für die Anlieferung des Altöls zu der jeweiligen Ver­ wertungsstation.

Aus DE 28 39 309 A1 ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 bekannt. Diese Veröffentlichung betrifft ein Verfahren zur Entwäs­ serung von Ölschlamm an Bord von Schiffen. Der entwässerte Ölschlamm wird zentrifugiert, und die flüssige Phase wird in einem Separator mecha­ nisch gereinigt und dem Schiffsdiesel als Kraftstoff zugeführt. Bei diesem Verfahren stellt der durch Reinigung des Ölschlamms erhaltene Kraftstoff je­ doch nur einen kleinen Anteil des insgesamt von dem Schiffsdiesel ver­ brauchten Kraftstoffs dar.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die eine wirtschaftliche Verwertung von Altöl mit verbesserter Ökobilanz ge­ statten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in den unabhängigen Patentan­ sprüchen angegebenen Merkmalen gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dem Altöl nach mechanischer Reinigung ein verbrennungsförderndes Additiv zudosiert, und die Wärme­ kraftmaschine wird mit dem so erhaltenen Kraftstoff betrieben.

Die Erfindung beruht somit auf dem Gedanken, das Altöl durch eine rein me­ chanische Reinigung und Zugabe des Additivs so weit wieder aufzubereiten, daß man einen Kraftstoff erhält, mit dem eine Wärmekraftmaschine, bei­ spielsweise ein Verbrennungsmotor oder eine Dieselturbine, ohne zusätzli­ chen Primärkraftstoff betrieben werden kann. Die mechanische Reinigung kann bei relativ niedriger Temperatur erfolgen, so daß für die Aufbereitung des Altöls nur ein geringer Energieeinsatz erforderlich ist. Etwaige Schad­ stoffanteile, die nach der mechanischen Reinigung noch im Kraftstoff verblei­ ben, werden durch die Verbrennung in der Wärmekraftmaschine bei höherer Temperatur weitgehend beseitigt, so daß sich nur eine geringe Umweltbela­ stung durch Abgase ergibt und nur äußerst geringe Mengen an Reststoffen anfallen, die umweltfreundlich entsorgt werden müssen. Die in dem Altöl enthaltene Energie wird in der Wärmekraftmaschine direkt in eine hochwer­ tige Energieform, nämlich in mechanische Energie umgesetzt, die entweder direkt genutzt werden kann oder vorzugsweise in einem Generator in elektri­ sche Energie umgewandelt und direkt in das Netz eingespeist wird. Anders als bei der stofflichen Verwertung des Altöls entstehen somit praktisch keine Ko­ sten für die bedarfsgerechte Verteilung des Verwertungsproduktes. Die Ver­ wertung kann deshalb dezentral überall dort stattfinden, wo Altöl in nennens­ werten Mengen anfällt. Auf diese Weise werden auch die Anlieferungskosten auf ein Minimum reduziert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen an­ gegeben.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand der Zeich­ nung näher erläutert.

Die einzige Zeichnungsfigur zeigt ein Schema einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung zur Verwertung von Altöl.

Das zu verwertende Altöl wird in einem Vorratstank 10 gelagert. Vorzugswei­ se handelt es sich um Altöl bekannter Herkunft oder um qualitätsgeprüftes Altöl aus anerkannten Entsorgungsbetrieben.

Mit einer Pumpe 12 wird das Altöl aus dem Vorratstank 10 zunächst in einen drucklosen Behälter 14 angesaugt, wo es auf eine Temperatur von etwa 50 bis 60°C erwärmt wird. Hierzu ist der Behälter 14 mit einer elektrischen Hei­ zung 16 (Heizstab) versehen, die über eine Leitung 18 an das öffentliche Stromnetz 20 angeschlossen ist. Nachdem die Viskosität des Altöls durch diese Vorerwärmung verringert worden ist, wird das Altöl mit der Pumpe 12 in einen Fliehkraftseparator 22 gefördert. In dem Altöl enthaltene Fremdstof­ fe, die ein anderes spezifisches Gewicht als das Öl aufweisen, werden in dem Separator 22 durch Zentrifugieren abgeschieden und in einem Sammelbehäl­ ter 24 aufgefangen und einem Entsorgungsbetrieb zugeführt.

Vom Ausgang des Separators 22 aus wird das von Fremdstoffen befreite Altöl mit einem Überdruck von 0,4 bis 1 hPa einem Feinstfilter 26 zugeführt. Dort werden Partikel mit einem Durchmesser von mehr als etwa 3 µm aus dem Altöl ausgefiltert, so daß das Öl den Filter 26 mit einem Reinheitsgrad ver­ läßt, der die Verwendung in Einspritzanlagen von Verbrennungsmaschinen gestattet, ohne daß es zu Schäden an der Einspritzpumpe, den Einspritzdü­ sen oder dergleichen kommt. Über einen Durchflußmengenmesser 28 fließt das gefilterte Öl in einen Zwischentank 30, der über eine Kraftstoffleitung 32 und eine Rücklaufleitung 34 mit der Kraftstoffpumpe 36 einer Verbrennungs­ maschine 38, beispielsweise eines Dieselmotors, verbunden ist.

Im gezeigten Beispiel wird die Verbrennungsmaschine 38 allein mit dem mechanisch gereinigten Altöl betrieben, das heißt, das Altöl wird nicht mit anderen Kraftstoffen verschnitten. Dementsprechend ist die Einspritzanlage der Verbrennungsmaschine 38 auf Altölbetrieb ausgelegt. Damit es in der Verbrennungsmaschine 38 auch bei einer Verbrennungstemperatur unterhalb von etwa 300°C nicht zu einer starken Rußbildung kommt, wird dem Altöl im Zwischentank 30 ein verbrennungsförderndes Additiv zugemischt. Das Ad­ ditiv ist in einem Vorratsbehälter 40 enthalten und wird mit Hilfe einer durch den Durchflußmengenmesser 28 gesteuerten Dosierpumpe 42 in den Zwischentank 30 eindosiert, so daß stets ein konstantes Mengenverhältnis zwischen Öl und Additiv eingehalten wird.

Der Zwischentank 30 ist mit einer elektrischen Heizung 44 versehen, durch die der Kraftstoff auf einer Temperatur von etwa 60°C gehalten wird. Zu­ gleich erzeugt die Heizung in dem Zwischentank 30 eine Konvektionsströ­ mung, die für eine gute Durchmischung des Additivs mit dem gereinigten Altöl sorgt. Die elektrische Heizung 44 ist über die Leitung 18 an das öffentli­ che Stromnetz angeschlossen.

Der Kühlkreislauf 46 der Verbrennungsmaschine 38 weist eine Kühlmittel­ pumpe 48 auf und ist an einen nicht gezeigten Kühler oder einen externen Verbraucher (Kraft-Wärme-Kopplung) angeschlossen. Der zum Vorwärmen des Altöls dienende Behälter 14 und der Zwischentank 30 weisen jeweils zu­ sätzlich zu der elektrischen Heizung einen Wärmetauscher 50 bzw. 52 auf, der an den Kühlmittelkreislauf 46 angeschlossen ist, so daß die Abwärme der Verbrennungsmaschine 38 zum Vorwärmen des Altöls und zur Temperatur­ haltung im Zwischentank 30 genutzt werden kann, sobald die Verbrennungs­ maschine eine geeignete Betriebstemperatur erreicht hat. Die elektrischen Heizungen 16 und 44 werden deshalb nur in der Anlaufphase benötigt. Jedem Wärmetauscher ist ein als Bypass geschaltetes, temperaturabhängig umschalt­ bares Dreiwegeventil 54 bzw. 56 zugeordnet. Solange die Temperatur des Kühlmittels unterhalb der im Behälter 14 gewünschten Vorerwärmungstem­ peratur liegt, wird der Wärmetauscher 50 umgangen, und das Altöl wird elektrisch mit der Heizung 16 beheizt. Wenn das Kühlmittel die nötige Tem­ peratur erreicht hat, schaltet das Dreiwegeventil 54 um, und die Vorerwär­ mung erfolgt mit Hilfe des Wärmetauschers 50, so daß die elektrische Hei­ zung 16 abgeschaltet werden kann. Das Dreiwegeventil 54 kann auch zur Re­ gelung der Temperatur im Behälter 14 eingesetzt werden.

Für die Funktionsweise des Wärmetauschers 52, des Dreiwegeventils 56 und der elektrischen Heizung 44 gilt sinngemäß das Gleiche. Auch der Wärme­ tauscher 52 ist ebenso wie der Heizstab der Heizung 44 so angeordnet, daß die Konvektion im Zwischentank 30 aufrechterhalten wird.

Durch eine geeignete Wärmeisolierung des oben beschriebenen Systems (mit Ausnahme des Vorratstanks 10) werden Wärmeverluste minimiert.

Die Abgase der Verbrennungsmaschine 38 werden in einem Abgasfilter 58, beispielsweise einem Sintermetallfilter gereinigt, um die Emission von Ruß­ partikeln zu minimieren. Dem Abgasfilter 58 ist ein Abgaskatalysator 60 nach­ geschaltet, in dem Stickoxide beispielsweise durch Zugabe von Harnstoff re­ duziert werden.

Die Verbrennungsmaschine 38 treibt einen Generator 62, dessen elektrische Leistung - abzüglich des geringen Eigenbedarfs der Anlage selbst - über eine Leitung 64 in das öffentliche Netz eingespeist wird.

Mit der oben beschriebenen Anlage läßt sich mit vergleichsweise geringem Aufwand eine Verwertung des Altöls zur Erzeugung qualitativ hochwertiger elektrischer Energie erreichen. Da die mechanische Reinigung des Altöls bei geringer Temperatur erfolgen kann, die sich mit Hilfe der Abwärme der Ver­ brennungsmaschine ohne weiteres aufrechterhalten läßt, beschränkt sich der Energieeinsatz auf die elektrische Energie, die - nur in der Anlaufphase - zum Betrieb der elektrischen Heizung erforderlich ist. Die Anlage arbeitet deshalb mit hohem Wirkungsgrad und ermöglicht eine rückstandsarme Ver­ wertung des Altöls mit geringstmöglicher Belastung der Umwelt durch Abga­ se und Filterrückstände.

Gegenüber Großfeuerungsanlagen in Kraftwerken hat die oben beschriebene Anlage den Vorteil, daß sie bei Spitzenlasten im öffentlichen Stromnetz kurz­ fristig zuschaltbar ist.

Claims (9)

1. Verfahren zur Verwertung von Altöl in einer Wärmekraftmaschine (38), bei dem das Altöl mechanisch gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem mechanisch gereinigten Altöl ein verbrennungsförderndes Additiv zuge­ setzt wird und daß die Wärmekraftmaschine (38) mit dem so erhaltenen Kraftstoff betrieben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Altöl zur Verringerung der Viskosität bei der mechanischen Reinigung unter Nutzung der Abwärme der Wärmekraftmaschine (38) vorerwärmt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen beheizbaren Behälter (14) zum Vorerwärmen des Altöls, eine dem Behälter (14) nachgeschaltete mechanische Reinigungs­ einheit mit einem Separator (22) und einem Filter (26), eine Einrichtung (28, 42) zum Zudosieren eines verbrennungsfördernden Additivs zu dem am Auslaß des Filters (26) erhaltenen Kraftstoff und eine mit dem Kraftstoff be­ triebene Wärmekraftmaschine (38).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme­ kraftmaschine eine Verbrennungsmaschine (38) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmekraftmaschine (38) einen Generator (62) zur Erzeugung elektrischer Energie antreibt.

6. Vorrichtung nach einem der Anspruch 3 bis 5, gekennzeichnet durch ei­ nen beheizbaren Zwischentank (30), in dem der gereinigte Kraftstoff vor der Zufuhr zur Wärmekraftmaschine (38) zwischengespeichert wird und in dem das Additiv zudosiert und durch thermische Konvektion mit dem Kraftstoff gemischt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der zum Zwischentank (30) führenden Kraftstoffleitung ein Durchflußmengenmesser (28) angeordnet ist, der eine Dosierpumpe (42) zum Zudosieren des Additivs steuert.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der beheizbare Behälter (14) und/oder der Zwischentank (30) einen Wärmetauscher (50; 52) aufweist, der an den Kühlkreislauf (46) der Verbren­ nungsmaschine (38) anschließbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß das Abgassystem der Wärmekraftmaschine (38) einen Abgasfilter (58) und/oder einen Abgaskatalysator (60) aufweist.