EP3177698B1 - Vorrichtung und verfahren zur katalytisch drucklosen verölung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur katalytisch drucklosen verölung Download PDF

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EP3177698B1
EP3177698B1 EP16702889.3A EP16702889A EP3177698B1 EP 3177698 B1 EP3177698 B1 EP 3177698B1 EP 16702889 A EP16702889 A EP 16702889A EP 3177698 B1 EP3177698 B1 EP 3177698B1
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EP
European Patent Office
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separator
mixing reactor
mixing
oil
reactor
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EP16702889.3A
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EP3177698A1 (de
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Kurt BÖHME
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Innoil AG
Original Assignee
Innoil AG
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/10—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal from rubber or rubber waste
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/08—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal with moving catalysts
    • C10G1/083—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal with moving catalysts in the presence of a solvent

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for the catalytically depressurized oiling of hydrocarbonaceous input material.
  • the catalysts used are, for example, zeolites or ion-exchanging catalysts.
  • additives such as thermal oils for the reaction and calcium hydroxide or soda are added for neutralization with sulfur, fluorine or chlorine-containing input material.
  • the problem with the catalytically depressurised oiling is the residual moisture contained in the input material and the exclusion of ambient air and oxygen.
  • the overheated and only slightly dewatered product is transferred in the further process in a separator, by opening and closing a main valve. Again, a continuous distillation of middle distillate is not possible.
  • the EP 1 538 191 A1 discloses a process for the catalytic production of diesel oil at a temperature between 300 to 400 ° C with alkaline doped aluminum silicates as a catalyst.
  • the object of the invention is to optimize the process of catalytically unpressurized oiling, so that a high quality diesel fuel is produced industrially and economically.
  • a device of the type mentioned comprising: at least one oil reservoir with oil (carrier oil), at least two mixing reactors, wherein in a first mixing reactor input material is miscible and preheatable, and wherein the first mixing reactor is a mixing / comminution reactor and in the first mixing reactor a fine comminution is integrated, with which the input material of edge length 40 mm can be reduced to ⁇ 4 mm, a liquid entry from the first mixing reactor in the second mixing reactor, a separator, wherein the separator one or more catalysts are fed, a Liquid input from the second mixing reactor in the separator, a below the minimum level arranged material supply to the second mixing reactor and separator, a friction turbine for the heat input and the mechanical processing of the input material, a separator downstream of the centrifuge for oil pollgewi The separation and separation of solids, a combined heat and power plant and the clean combustion of low-grade gases, an automatically controlled and coupled cooling and thermal management and an automatically controlled and coupled
  • the water is completely evaporated. Furthermore, it needs a separator for the production of middle distillate (diesel), a friction turbine for the heat input and the mechanical processing of the input material, a centrifuge for oil recovery and separation of solids, a combined heat and power plant (CHP) for electricity and heat generation and for clean burning of lower-value gases which can be obtained in the process according to the invention (LEAVES kdV process). All these components have an automatically controlled and coupled cooling and heat management. All components mentioned also have an automatically controlled and coupled material dosing management.
  • Input material which is used for diesel production, such as sawdust or wood shavings, miscanthus, plastics, etc., always has a certain residual moisture, so accounts for a ton of chips with 15% residual moisture 150 l of water.
  • This residual moisture which disturbs the catalytic pressure-free oiling, is completely evaporated in the second mixing reactor and thus removed from the process. In this way it is prevented that moisture or gases, such as ambient air / oxygen, gets into the separator due to the constant introduction of material, between mixing reactors and separator.
  • the first mixing reactor preferably has a bell, with the rising vapors, especially water vapor, which are formed in the first mixing reactor, can be collected. Any condensate (water) is collected in a container.
  • the first mixing reactor is a mixing / crushing reactor in which input material is comminuted.
  • the first mixing reactor has a fine comminution, which comminutes the input material (input material) of edge lengths 40 mm to ⁇ 4 mm. The resulting heat is used directly to increase the temperature.
  • the oil reservoir, the first mixing reactor, the second mixing reactor and the separator are preferably arranged in different heights, wherein the oil reservoir is higher than the first mixing reactor and this higher than the second mixing reactor and this is higher than the separator. All material transport between the oil reservoir, the mixing reactors and the separator is based on the law of gravity. Therefore, it can be dispensed with a use of feed pumps for the transport of the individual substances between the containers. This is achieved by setting up the containers at different heights to each other. The material flow can thus always flow from the upper to the lower container only in one direction.
  • the second mixing reactor and the separator have a separately controllable vacuum.
  • the oil-input material mixture, between the containers if necessary, accelerated replaced, or used for cleaning the piping and metering devices.
  • the material supply to the second mixer and separator is below the minimum level, via specially developed dosing devices. These are located between the containers and are specially designed for each system size.
  • the metering devices, the mixing reactors and / or the separator in the bottom area are additionally equipped with strong magnets, such as neodymium magnets.
  • the mixing reactors and the separator are equipped with cooling and heating.
  • the cooling and heating of the separator-Friktionsturbinen cycle and the various mixing reactors via separate circuits. These can be operated alone, in series or in parallel via an integrated control system. Only then is it possible to achieve stable processing temperatures. The temperatures are electronically measured, recorded and processed electronically.
  • the temperature in the mixing reactors and the separator can preferably be increased directly via a friction turbine.
  • the temperature in the separator can preferably be cooled directly via a friction turbine via a connection to one or both mixing reactors and / or to the oil supply.
  • turbine-separator circuit can be cooled directly with cooler mixer ( ⁇ T 200 K) from the mixing reactor (mixer).
  • the tanks are equipped with at least one special agitator to prevent coke from sticking to the heating and cooling coils and the inner walls of the boilers.
  • the carrier oil in the mixed reactors mixed vessels
  • the separator and the oil in the heating and cooling circuit via the exhaust gases of a combined heat and power plant (CHP) and heated by an external, direct, integrated thermal oil heating.
  • the input materials (input materials) with the carrier oil in the mixing reactors are brought directly to operating temperature by appropriate control and regulation processes via the friction turbine.
  • the external thermal oil heater is used for temperature stability (cooling and heating) and pre-drying of the input material.
  • the upstream mixing reactors mixing vessels
  • the input material located therein are specifically heated or the excess heat is used to dry the input material or to dry the solids.
  • the friction turbine is equipped with a special injection system, which is directly connected to the second mixing reactor.
  • the friction turbine can thus be cooled directly.
  • Temperature management is the key and therefore contributes to a significant improvement in the process and the quality of the products.
  • a centrifuge Downstream of the separator, a centrifuge is arranged, wherein the centrifuge is adapted to separate solids from liquids.
  • the plant has a centrifuge for separation of (carrier) oil and solids. This is located between the separator and a downstream residue and drying plant.
  • the centrifuge can be bypassed, whereby the (carrier) oil input material mixture can be driven directly in the circle and to the various mixers.
  • the input material is comminuted in step (a) in the first mixing reactor, wherein a mixing / crushing reactor is used as the first mixing reactor.
  • the oil is preferably mixed with the input material at a temperature below the melting point of the input material and below 100 ° C and transferred under exclusion of oxygen in the second mixing reactor.
  • the input material is mixed and preheated in an additionally upstream mixing reactor (mixing tank).
  • mixing tank an additionally upstream mixing reactor
  • the oil is separated after centrifuging in the separator by centrifugation of solids.
  • the carrier oil-residue mixture is collected in an upstream container in front of the centrifuge and cooled to a temperature below 100 ° C.
  • the recovered oil from the centrifuge is preferably recycled back to the oil reservoir and thus to the processing loop.
  • the recovered oil (carrier oil) from the centrifuge is stored in an isolated and temperature-controlled tank (with active cooling). From there, the oil can be returned to the circulation, cooling and heating, to the various containers.
  • the solids fraction separated in the centrifuge is sent to the waste material drying plant for further utilization.
  • the Leaves kdv process provides a closed loop, preventing the formation of dioxins or furans due to the low process temperatures of up to 350 ° C. Solely by the clean combustion of diesel fuel in the CHP (heat and power generation) with the integrated emission control system, no pollutants are released in the process according to the invention except CO 2 .
  • the process is suitable for the implementation of a wide range of input materials (examples below), such as waste oils, waxes, fats of all kinds, plastic waste such as PVC, rubber, car tires, refining residues, bitumen, tar, sewage sludge, paper sludge, household waste, hospital waste (sterilized, dehydrated, dried), agricultural residues (animal waste products, spoiled food, beer grains, oil press cake, green waste).
  • waste oils such as waxes, fats of all kinds
  • plastic waste such as PVC, rubber, car tires
  • refining residues bitumen, tar, sewage sludge, paper sludge, household waste, hospital waste (sterilized, dehydrated, dried), agricultural residues (animal waste products, spoiled food, beer grains, oil press cake, green waste).
  • FIG. 1 is a schematic representation of a plant for catalytically depressurized oilification with a mixer 1, a separator 2 and a turbine 11 is shown.
  • the turbine is powered by a CHP 10.
  • the mixer 1 input materials 3 ( ⁇ 4 mm), such as wood, catalyst 24 and neutralizer 25, fed and heavily contaminated water 4 and exhaust gases 5 discharged.
  • the mixer 1 is in exchange with the separator 2 from which both a recovered diesel-like product 6 as well as residues (residual catalyst-carrier oil mixture) are discharged.
  • the residues are fed to an ashing 7 and separated into bitumen 8 or ash 9.
  • the resulting gases are liquefied or burned in the CHP 10. This process is equivalent to pyrolysis.
  • the exhaust gases of the combined heat and power plant (CHP) 10 are fed to the mixer 1.
  • the power generated drives an electric motor, which with the turbine 11 connected to.
  • the turbine 11 is connected to the separator 2 suction and pressure side.
  • FIGS 2 and 3 are schematic representations of the plant according to the invention for catalytically depressurized oiling, with an oil reservoir 12, a first mixing reactor 13, a second mixing reactor 14, a separator 2, a turbine 11, a CHP 10, a centrifuge 18 and a drying unit 21 shown.
  • the plant according to the invention for catalytically unpressurized oiling is designed for continuous commercial-industrial operation.
  • first mixing reactor 13 and second mixing reactor 14 in the exchange of the oil-input material mixture is based on the law of gravity.
  • the turbine 11, the various containers of the oil reservoir 12, the first mixing reactor 13, the second mixing reactor 14 and the separator 2 are arranged in different heights.
  • a backflow of the oil-input material mixture in a higher-lying container is only possible if it is wanted (for example, by a different controllable vacuum).
  • the oil reservoir 12, the second mixing reactor 14 and the oil reservoirs 12-1, 12-3, 12-3, the replacement of the oil-input material mixture can be accelerated.
  • the level in the separator 2, the oil reservoir 12, the first mixing reactor 13, the second mixing reactor 14 and the oil supplies 12-1, 12-2, 12-3 is electronically measured and detected redundantly.
  • the separator 2 the oil reservoir 12, the first mixing reactor 13, the second mixing reactor 14 and the oil supplies 12-1, 12-2, 12-3 are equipped with an integrated active cooling and active heating. This will be stable Processing temperatures, which are necessary in the catalytically depressurized oilification or evaporation of water.
  • the temperatures in the containers are electronically measured and recorded redundantly.
  • the cooling as well as the heating of the containers takes place via separate cooling and heating circuits. These are connected to the community tank (oil stocks 12-1, 12-2, 12-3), in addition, parallel cooling circuits are integrated.
  • the waste heat and the exhaust heat of the CHP 10 is also integrated for this purpose.
  • an open mixing / comminution reactor 13 with an additionally integrated comminution unit in front of the closed second mixing reactor 14 is installed.
  • the carrier oil 19 is mixed with the input material 15 at an adapted temperature below the melting point of the input material 15 and below 100 ° C (the boiling point of water).
  • the first mixing reactor or the mixing / comminution reactor 13 is a bell for collecting fumes and water 16 is attached. Any condensate (water 16) is collected in a container. Other odors are routed via a pipe, which is connected to the CHP 10, to the internal combustion engine of the CHP 10th sucked and burned.
  • the various materials 15 Before introducing the various materials 15 into the mixing / comminution reactor 13, they are again separated from magnetic and non-magnetic contaminants and long parts and detected by a weighing system.
  • the pretreatment of the input materials 15 takes place spatially separated, in a so-called AAZ (acceptance processing and intermediate storage). There, if necessary, various process steps, such as crushing, screening, sorting, drying and storage are made.
  • the plant has a centrifuge 18 for the separation of (carrier) oil 19 and residues / solids 20. This is located between separator 2 and drying plant 21st
  • the recovered (carrier) oil 19 from the centrifuge 18 is stored in an isolated temperature-controllable tank (oil reservoir 12-1, 12-2, 12-3). This is provided with different sampling points. From there, the oil 19 can be recirculated at very different temperatures or used for cooling / heating.
  • the required energy comes from the exhaust gases of the cogeneration plant 10. These heat temperature-controlled thermal oil, which heats the drying plant 21.
  • the solids 20 are further processed or disposed of 22.
  • the dried solids 20 can be mixed with wood chips and further processed into pellets used as a substitute fuel.
  • solids 20 are classified as hazardous, they can be processed into bitumen 8 or disposed of in accordance with statutory regulations.
  • the gases produced during drying are fed to the exhaust gas recirculation from the internal combustion engine of the combined heat and power plant 10 in order to completely burn there.
  • the extracted by the vacuum pump gases are also supplied to the CHP 10, but added only to the normal intake air of the engine.
  • the oil reservoir 12 is filled by the recovered carrier oil 19 or by new oil 19 from an oil drum 23.
  • the separator 2 as needed, one or more catalysts 24 and additives and one or more neutralizers 25 supplied and the diesel obtained in the process 26 taken.
  • FIG. 3 will be one compared to FIG. 2 Detailed diagram of the catalytically depressurized Verlolung shown, showing an emergency lowering tank 27, in the case of danger material (solids and liquids) from the first and second mixing reactor 13, 14 and the separator 2 in the emergency lowering tank 27 can be passed.
  • danger material solids and liquids
  • the input materials 15 must be prepared accordingly.
  • the aim is to generate a homogeneous, freed of impurities input material 15, which meets the requirements of the catalytically depressurised oiling. These include comminution, sorting, drying and proper intermediate storage.
  • the pretreatment of the input materials 15, such as crushing, screening, sorting, drying, is carried out separately in a so-called AAZ (acceptance processing and intermediate processing stage).
  • the present invention relates to a device for the catalytically depressurized oiling of hydrocarbonaceous input material 15, comprising: at least one oil reservoir 12, 12-1, 12-2, 12-3 with oil 19, at least two mixing reactors, wherein in a first mixing reactor 13 input material 15th
  • the invention further relates to a process for the catalytically depressurized oiling of hydrocarbonaceous input materials 15, comprising the steps of: comminuting, mixing and preheating input material 15 with oil 19 from an oil reservoir 12 in a first mixing reactor 13 , Conversion of the mixed and preheated input material 15, with exclusion of oxygen, in a second mixing reactor 14, thermolysis of the oil input material mixture, transferring the oil input material mixture, with exclusion of oxygen, in a separator 2 and oiling the oil input material mixture in the separator second
  • the heat input into the carrier oil input material takes place through a friction turbine 11.
  • the distillation of middle distillate takes place in separator 2.
  • the entire process is automatically operated temperature-controlled.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur katalytisch drucklosen Verölung von kohlenwasserstoffhaltigem Eingangsmaterial.
  • Bei der katalytisch drucklosen Verölung (kdV) werden durch Depolymerisation künstliche oder natürliche Polymere und langkettige Kohlenwasserstoffe unter Zusatz eines Katalysators ohne Überdruck bei Temperaturen unter 400 °C in kurzkettige aliphatische Kohlenwasserstoffe umgewandelt. Die so erhaltenen brennbaren Kohlenwasserstoffe können als (Diesel-)Kraftstoffe verwendet werden.
  • Als Katalysatoren werden beispielsweise Zeolithe oder ionenaustauschende Katalysatoren eingesetzt. Des Weiteren werden Zusatzstoffe wie Thermoöle zur Reaktionsvermittlung und Calciumhydroxid oder Soda zur Neutralisation bei schwefel-, fluor- oder chlorhaltigem Eingangsmaterial zugesetzt.
  • Problematisch bei der katalytisch drucklosen Verölung ist die im Eingangsmaterial enthaltende Restfeuchte und der Ausschluss von Umgebungsluft und Sauerstoff.
  • Beim Materialeintrag von oben oder unten in den Mischer, wird, da es sich um loses und feuchtes Eingangsmaterial handelt, zusätzlich Sauerstoff mit der Umgebungsluft eingetragen. Diese feuchte Mischung aus Eingangsmaterial und Umgebungsluft/Sauerstoff fällt in einen geschlossenen mit heißem Öl befüllten Behälter (Mischreaktor). In diesem wird das Eingangsmaterial (Inputmaterial) mit dem Trägeröl vermischt und mit fortlaufendem Prozess immer stärker erwärmt, verrührt und aufgekocht. Die Reaktion ist eine unkontrollierte Dampf-/Gas-Entwicklung. Es kommt zum Aufschäumen und Hochkochen des Eingangsmaterials im Mischreaktor. Eine saubere und kontinuierliche Destillation von Wasser ist somit nicht möglich.
  • Das überhitzte und nur gering entwässerte Produkt wird im weiteren Prozess in einen Separator, durch Öffnen und Schließen eines Hauptventils, überführt. Auch hier ist eine kontinuierliche Destillation von Mitteldestillat nicht möglich.
  • Die Folge im fortlaufenden Prozess ist:
    1. 1. Eine gezielte, saubere Destillation von Mitteldestillat im Separator und von Wasser im Mischreaktor ist im kontinuierlichen Betrieb nicht möglich.
    2. 2. Da die bestehenden Anlagen über keine ausreichende Kühlung verfügen, überhitzen sich die Inputstoffe und das Trägeröl, welches sich mit zunehmender Temperatur in seine Bestandteile auflöst.
    3. 3. Der Prozess bricht aus den in Punkt 2 beschriebenen Problemen schon nach sehr kurzer Zeit zusammen. Ein weiterer Nebeneffekt ist die Produktion von Furanen und Dioxinen, welche sich in allen Ausgangsprodukten ansammeln.
  • Die EP 1 538 191 A1 offenbart ein Verfahren zur katalytischen Erzeugung von Dieselöl bei einer Temperatur zwischen 300 bis 400 °C mit alkalisch dotierten Aluminiumsilikaten als Katalysator.
  • In der DE 10 2012 022 710 A1 wird eine mobile Anlage zur Umwandlung von Erdöl, Kohle, Biomasse und industriellen und kommunalen Abfällen zu Mitteldestillaten beschrieben.
  • Außerdem wird in der DE 10 2010 018 320 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur katalytischen Hydrierung von Reststoffen zu Mitteldestillat und deren Entschwefelung beschrieben.
  • Weiterhin werden in der DE 10 2010 060 675 A1 ein Verfahren zur Gewinnung von Dieselöl aus kohlenwasserstoffhaltigen Roh- und Reststoffen und in der WO 2009/095888 A2 eine Vorrichtung zur Behandlung von Abfallmaterial beschrieben.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Verfahren der katalytisch drucklosen Verölung zu optimieren, so dass ein hochwertiger Dieselkraftstoff industriell und wirtschaftlich erzeugt wird.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, umfassend: mindestens einen Ölvorrat mit Öl (Trägeröl), mindestens zwei Mischreaktoren, wobei in einem ersten Mischreaktor Eingangsmaterial mischbar und vorwärmbar ist, und wobei der erste Mischreaktor ein Misch/Feinzerkleinerungsreaktor ist und in dem ersten Mischreaktor eine Feinzerkleinerung integriert ist, mit der das Eingangsmaterial von Kantenlänge 40 mm auf < 4 mm zerkleinerbar ist, einen Flüssigeintrag vom ersten Mischreaktor in den zweiten Mischreaktor, einen Separator, wobei dem Separator ein oder mehrere Katalysatoren zuführbar sind, einen Flüssigeintrag vom zweiten Mischreaktor in den Separator, eine unterhalb des Minimalfüllstands angeordnete Materialzuführung in den zweiten Mischreaktor und Separator, eine Friktionsturbine für den Wärmeeintrag und die mechanische Bearbeitung des Eingangsmaterials, eine dem Separator nachgeordnete Zentrifuge zur Öl-Rückgewinnung und Separation von Feststoffen, ein Blockheizkraftwerk zur Strom und Wärmeerzeugung und zum sauberen Verbrennen von niederwertigen Gasen, ein automatisch gesteuertes und verkoppeltes Kühl- und Wärmemanagement und ein automatisch gesteuertes und gekoppeltes Materialdosier-Management, wobei der zweite Mischreaktor und der Separator über ein getrennt steuerbares Vakuum verfügen, wobei der erste Mischreaktor und der zweite Mischreaktor mit mindestens einem speziellen Rührwerk ausgestattet sind, um ein Anhaften von Koks an Heiz- und Kühlschlangen sowie den Innenwänden der Kessel zu vermeiden, und wobei der Separator, der mindestens eine Ölvorrat, der erste Mischreaktor und der zweite Mischreaktor mit einer integrierten Aktivkühlung sowie Aktivheizung ausgestattet sind.
  • Im zweiten Mischreaktor wird das Wasser vollständig ausgedampft. Des Weiteren braucht es einen Separator zur Herstellung von Mitteldestillat (Diesel), eine Friktionsturbine für den Wärmeeintrag und die mechanische Bearbeitung des Eingangsmaterials, eine Zentrifuge zur Öl-Rückgewinnung und Separation von Feststoffen, ein Blockheizkraftwerk (BHKW) zur Strom und Wärmeerzeugung und zum sauberen Verbrennen von niederwertigen Gasen welche beim erfindungsgemäßen Verfahren (LEAVES-kdV-Prozess) anfallen können. Alle genannten Komponenten verfügen über ein automatisch gesteuertes und verkoppeltes Kühl- und Wärmemanagement. Auch verfügen alle genannten Komponenten über ein automatisch gesteuertes und gekoppeltes Materialdosier-Management.
  • Eingangsmaterial, welches zur Dieselherstellung verwendet wird, wie zum Beispiel Säge- oder Hobelspäne, Miscanthus, Kunststoffe, etc., besitzt immer eine gewisse Restfeuchte, so entfallen auf eine Tonne Späne mit 15 % Restfeuchte 150 l Wasser. Diese die katalytische drucklose Verölung störende Restfeuchte wird in dem zweiten Mischreaktor vollständig verdampft und so dem Prozess entzogen. Auf diese Weise wird verhindert, dass durch den ständigen Materialeintrag, zwischen Mischreaktoren und Separator Feuchtigkeit oder Gase, wie Umgebungsluft/Sauerstoff, in den Separator gerät.
  • Der erste Mischreaktor weist vorzugsweise eine Glocke auf, mit der aufsteigende Dämpfe, insbesondere Wasserdampf, die im ersten Mischreaktor entstehen, auffangbar sind. Anfallendes Kondensat (Wasser) wird in einem Behälter aufgefangen.
  • Der erste Mischreaktor ist ein Misch-/Zerkleinerungsreaktor, in dem Eingangsmaterial zerkleinerbar ist. So weist der erste Mischreaktor eine Feinzerkleinerung auf, die das Eingangsmaterial (Inputmaterial) von Kantenlängen 40 mm auf < 4 mm zerkleinert. Die dabei entstehende Wärme wird direkt zur Temperaturerhöhung genutzt.
  • Außerdem wird durch einen Flüssigeintrag vom ersten Mischreaktor (Misch-/Feinzerkleinerungsreaktor) in den zweiten Mischreaktor, sowie in den Separator ein Ausschluss von Umgebungsluft und Sauerstoff garantiert.
  • Der Ölvorrat, der erste Mischreaktor, der zweite Mischreaktor und der Separator sind vorzugsweise höhenunterschiedlich angeordnet, wobei der Ölvorrat höher als der erste Mischreaktor und dieser höher als der zweite Mischreaktor und dieser höher als der Separator angeordnet ist. Der gesamte Materialtransport zwischen dem Ölvorrat, den Mischreaktoren und dem Separator beruht auf dem Gesetz der Schwerkraft. Daher kann auf eine Verwendung von Förderpumpen für den Transport der einzelnen Stoffe zwischen den Behältern verzichtet werden. Erreicht wird dies durch ein Aufstellen der Behälter in unterschiedlichen Höhen zueinander. Der Materialstrom kann somit vom oberen zum unteren Behälter immer nur in einer Richtung fließen.
  • Der zweite Mischreaktor und der Separator verfügen über ein getrennt steuerbares Vakuum. Damit kann das Öl-Eingangsmaterialgemisch, zwischen den Behältern, bei Bedarf beschleunigt ausgetauscht, oder zum Reinigen der Rohrleitungen und Dosiervorrichtungen genutzt werden.
  • Die Materialzuführung in den zweiten Mischer und Separator erfolgt unterhalb des Minimalfüllstands, über speziell entwickelte Dosiervorrichtungen. Diese befinden sich zwischen den Behältern und sind für jede Anlagengröße speziell ausgelegt.
  • Zum Anlagenschutz sind die Dosiervorrichtungen, die Mischreaktoren und/oder der Separator im Bodenbereich zusätzlich mit starken Magneten, wie Neodym-Magneten, ausgestattet.
  • Die Mischreaktoren und der Separator sind mit einer Kühlung und einer Heizung ausgestattet.
  • Die Kühlung und Heizung des Separator-Friktionsturbinen-Kreislaufs und der verschiedenen Mischreaktoren erfolgt über getrennte Kreisläufe. Diese können allein, in Reihe oder auch parallel über eine integrierte Steuerung und Regelung betrieben werden. Nur damit ist es möglich, stabile Verarbeitungstemperaturen zu erreichen. Die Temperaturen werden redundant elektronisch gemessen, erfasst und verarbeitet.
  • Die Temperatur in den Mischreaktoren und dem Separator ist vorzugsweise direkt über eine Friktionsturbine erhöhbar.
  • Die Temperatur im Separator ist vorzugsweise direkt über eine Friktionsturbine über eine Verbindung zu einem oder beiden Mischreaktoren und/oder dem Ölvorrat abkühlbar.
  • Zusätzlich kann der Turbinen-Separator-Kreislauf direkt mit kühlerem Mischergut (ΔT 200 K) aus dem Mischreaktor (Mischer) gekühlt werden.
  • Sollte das Kühlsystem ausfallen, werden automatisch Notfallmaßnahmen ergriffen, um Leib und Leben zu schützen. Dem Anlagenschutz wird deshalb oberste Priorität gewidmet.
  • Wenn die Anlage trotzdem einmal überhitzen oder aus dem "Ruder" laufen sollte, muss sie heruntergefahren oder notfallgerecht entleert werden, da auch bei einem kurzzeitigen, unerwünschtem Überhitzen gesundheitsschädliche Dioxine und Furane entstehen.
  • Die Behälter (Mischreaktoren und Ölvorrat) sind mit mindestens einem speziellen Rührwerk ausgestattet, um ein Anhaften von Koks an den Heiz- und Kühlschlangen sowie den Innenwänden der Kessel zu vermeiden.
  • Zum Anfahren und dem späteren Online-Betrieb der Anlage wird das Trägeröl in den Mischreaktoren (Mischbehältern), dem Separator und das Öl im Heizungs- und Kühlmittelkreislauf über die Abgase eines Blockheizkraftwerks (BHKW) und über eine externe, direkte, integrierte Thermoölheizung erwärmt. Zusätzlich werden die Eingangsstoffe (Inputstoffe) mit dem Trägeröl in den Mischreaktoren durch entsprechende Steuer- und Regelungsprozesse über die Friktionsturbine direkt auf Betriebstemperatur gebracht. Wenn die verschiedenen Betriebstemperaturen in den Behältern erreicht sind, wird die externe Thermoölheizung zur Temperaturstabilität (Kühlen und Heizen) und zum Vortrocknen des Eingangsmaterials eingesetzt.
  • Mit dem ständigen Wärmeüberschuss der eingesetzten Friktionsturbine werden die vorgeschalteten Mischreaktoren (Mischbehälter) und das darin befindliche Eingangsmaterial gezielt erhitzt oder die überschüssige Wärme wird zum Trocknen des Eingangsmaterial oder zur Nachtrocknung der Feststoffe mit eingesetzt.
  • Damit die Anlage auch bei höheren Umgebungstemperaturen (> 35 °C) kontinuierlich ohne großen zusätzlichen Kühlaufwand betrieben werden kann, wird die Friktionsturbine mit einem speziellen Einspritzsystem, welches direkt mit dem zweiten Mischreaktor verbunden ist, ausgerüstet. Die Friktionsturbine kann somit direkt gekühlt werden.
  • Das Temperaturmanagement ist der Schlüssel und trägt somit zu einer erheblichen Verbesserung des Verfahrensablaufs und der Qualität der Produkte bei.
  • Dem Separator nachgeordnet ist eine Zentrifuge angeordnet, wobei die Zentrifuge dazu geeignet ist, Feststoffe von Flüssigkeiten abzutrennen.
  • Die Anlage verfügt über eine Zentrifuge zur Trennung von (Träger-)ÖI und Feststoffen. Diese befindet sich zwischen dem Separator und einer nachgeschalteten Reststoff- und Trocknungsanlage.
  • Durch entsprechende Rohrleitungen und Ventile kann die Zentrifuge umgangen werden, wodurch das (Träger-)ÖI-Eingangsmaterialgemisch auch im Kreis und zu den verschiedenen Mischern direkt gefahren werden kann.
  • Des Weiteren wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zur katalytisch drucklosen Verölung von kohlenwasserstoffhaltigen Eingangsstoffen in der oben beschrieben Vorrichtung gelöst, umfassend die Schritte:
    • (a) Vermischen und Vorwärmen von Eingangsmaterial mit Öl (Trägeröl) aus einem Ölvorrat und Feinzerkleinern des Eingangsmaterials in einem ersten Mischreaktor, wobei in dem als Misch-/Feinzerkleinerungsreaktor ausgelegten ersten Mischreaktor, das Eingangsmaterial von einer Kantenlänge von 40 mm auf < 4 mm zerkleinert wird,
    • (b) unter Ausschluss von Umgebungsluft (02) wird das vermischte, vorgewärmte und zerkleinerte Eingangsmaterial in einen zweiten Mischreaktor überführt, wobei in dem zweiten Mischreaktor Wasser vollständig ausgedampft wird,
    • (c) Thermolyse des Öl-Eingangsmaterialgemisches bei Prozesstemperaturen von maximal 350 °C,
    • (d) unter Ausschluss von Umgebungsluft wird das vermischte und vorgewärmte Eingangsmaterial (bzw. Öl-Eingangsmaterialgemisch) in einen (ersten) Separator überführt,
    • (e) Verölen des Öl-Eingangsmaterialgemisches, durch Depolymerisation unter Zusatz eines Katalysators ohne Überdruck bei Prozesstemperaturen von maximal 350 °C, im Separator, wobei dem Separator ein oder mehrere Katalysatoren zugeführt werden; und
    • f) nach dem Verölen im Separator (2), Trennen des Öls von Feststoffen (20) durch Zentrifugieren.
  • Das Eingangsmaterial wird in Schritt (a) im erstem Mischreaktor, wobei als erster Mischreaktor ein Misch-/Zerkleinerungsreaktor verwendet wird, zerkleinert. Das Öl wird vorzugsweise mit dem Eingangsmaterial bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Eingangsmaterials und unterhalb von 100 °C vermischt und unter Sauerstoffausschluss in den zweiten Mischreaktor überführt.
  • Das Eingangsmaterial wird in einem zusätzlich vorgeschalteten Mischreaktor (Mischbehälter) vermischt und vorgewärmt. Mit diesem System können alle zur Dieselproduktion tauglichen Eingangsmaterialien, unterhalb ihres Schmelzpunktes und unterhalb des Siedepunkts von Wasser bei unterschiedlichsten Temperaturen mit (Träger-)ÖI, vermischt werden.
  • Es kann daher auf speziell entwickelte Eintragsysteme für die unterschiedlichen Eingangsmaterialien verzichtet werden.
  • Das Öl wird nach dem Verölen im Separator durch Zentrifugieren von Feststoffen getrennt. Dazu wird das Trägeröl-Reststoffgemisch in einem vorgeschalteten Behälter vor der Zentrifuge gesammelt und auf eine Temperatur unterhalb von 100 °C abgekühlt.
  • Das zurückgewonnene Öl aus der Zentrifuge wird vorzugsweise zurück in den Ölvorrat und somit in den Verarbeitungskreislauf zurückgeführt.
  • Das zurückgewonnene Öl (Trägeröl) aus der Zentrifuge wird in einem isolierten und temperaturregulierten Tank (mit Aktivkühlung) zwischengelagert. Von dort kann das Öl in den Kreislauf, zum Kühlen und Heizen, zu den verschiedenen Behältern zurückgeführt werden.
  • Der in der Zentrifuge abgetrennte Feststoffanteil geht zur Weiterverwertung in die Reststoff-Trockungsanlage.
  • Die abgetrennten Feststoffe aus der Zentrifuge werden vorzugsweise getrocknet und
    • mit organisch aufbereitetem Material vermischt als Brennstoff oder
    • in einem hydrothermalen Verfahren oder durch Sedimentation oder durch Elektrolyse zur Rückgewinnung von Metallen, Mineralien und des im Verfahren verwendeten Katalysators oder
    • zu Bitumen
    weiterverarbeitet.
  • Der Leaves-kdv-Prozess stellt einen geschlossenen Kreislauf dar, so dass durch die niedrigen Prozesstemperaturen von maximal 350 °C die Entstehung von Dioxinen oder Furenen verhindert wird. Einzig und allein durch die saubere Verbrennung von Dieselkraftstoff im BHKW (Wärme- und Stromerzeugung) mit der integrierten Abgasreinigungsanlage werden beim erfindungsgemäßen Verfahren außer CO2 keinerlei Schadstoffe freigesetzt.
  • Der Prozess ist geeignet, ein breites Spektrum von Eingangsmaterialien (nachfolgende Beispiele) umzusetzen, wie Altöle, Wachse, Fette aller Art, Kunststoffabfälle, wie PVC, Gummi, Autoreifen, Raffinierrückstände, Bitumen, Teer, Klärschlamm, Papierschlamm, Hausmüll, Krankenhausabfälle (sterilisiert, entwässert, getrocknet), landwirtschaftliche Reststoffe (Tierabfallprodukte, verdorbene Lebensmittel, Biertreber, Ölpresskuchen, Grünschnitt).
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren. Im Einzelnen zeigt:
    • Figur 1:
    eine schematische Darstellung der katalytisch drucklosen Verölung gemäß dem Stand der Technik mit Inputmaterial (maximale Kantenlänge ≤ 4 mm),
    Figur 2:
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen katalytisch drucklosen Verölung und
    Figur 3:
    eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen katalytisch drucklosen Verölung.
  • In der Figur 1 wird eine schematische Darstellung einer Anlage zur katalytisch drucklosen Verölung mit einem Mischer 1, einem Separator 2 und einer Turbine 11 gezeigt. Die Turbine wird von einem BHKW 10 angetrieben.
  • Dem Mischer 1 werden Eingangsstoffe 3 (≤ 4 mm), wie beispielsweise Holz, Katalysator 24 und Neutralisator 25, zugeführt und stark kontaminiertes Wasser 4 und Abgase 5 abgeführt.
  • Der Mischer 1 steht im Austausch mit dem Separator 2 von dem sowohl ein gewonnenes dieselähnliches Produkt 6 als auch Reststoffe (Reststoff-Katalysator-Trägerölgemisch) abgeführt werden.
  • Die Reststoffe werden einer Veraschung 7 zugeführt und in Bitumen 8 oder Asche 9 aufgetrennt. Die anfallenden Gase werden verflüssigt bzw. im BHKW 10 verbrannt. Dieser Prozess ist mit einer Pyrolyse gleichzusetzen.
  • Die Abgase des Blockheizkraftwerks (BHKW) 10 werden dem Mischer 1 zugeführt. Der erzeugte Strom treibt einen E-Motor, welcher mit der Turbine 11 verbunden ist, an. Die Turbine 11 ist mit dem Separator 2 saug- und druckseitig verbunden.
  • In den Figuren 2 und 3 werden schematische Darstellungen der erfindungsgemäßen Anlage zur katalytisch drucklosen Verölung, mit einem Ölvorrat 12, einem ersten Mischreaktor 13, einem zweiten Mischreaktor 14, einem Separator 2, einer Turbine 11, einem BHKW 10, einer Zentrifuge 18 und einer Trocknungseinheit 21 gezeigt.
  • Die erfindungsgemäße Anlage zur katalytisch drucklosen Verölung ist für einen wirtschaftlich-industriellen Dauerbetrieb ausgelegt.
  • Das gesamte Verfahren zwischen Turbine 11 und Separator 2, erstem Mischreaktor 13 und zweitem Mischreaktor 14 beim Austausch vom Öl-Eingangsmaterialgemisch beruht auf dem Gesetz der Schwerkraft. Dabei werden die Turbine 11, die verschiedenen Behälter des Ölvorrats 12, des ersten Mischreaktors 13, des zweiten Mischreaktors 14 und des Separators 2 höhenunterschiedlich angeordnet. Ein Zurückfließen des Öl-Eingangsmaterialgemisches in einen höher liegenden Behälter ist nur dann möglich, wenn es gewollt ist (beispielsweise durch ein unterschiedlich ansteuerbares Vakuum). Durch unterschiedlich ansteuerbares Vakuum oder Überdruck oder atmosphärischen Druck im Separator 2, dem Ölvorrat 12, dem zweiten Mischreaktor 14 und den Ölvorräten 12-1, 12-3, 12-3 kann der Austausch des Öl-Eingangsmaterialgemisches beschleunigt werden.
  • Der Füllstand im Separator 2, dem Ölvorrat 12, dem ersten Mischreaktor 13, dem zweiten Mischreaktor 14 und den Ölvorräten 12-1, 12-2, 12-3 wird redundant elektronisch gemessen und erfasst.
  • Der Separator 2, der Ölvorrat 12, der erste Mischreaktor 13, der zweite Mischreaktor 14 und die Ölvorräte 12-1, 12-2, 12-3 sind mit einer integrierten Aktivkühlung sowie Aktivheizung ausgestattet. Damit werden stabile Verarbeitungstemperaturen erreicht, die bei der katalytisch drucklosen Verölung oder beim Verdampfen von Wasser notwendig sind.
  • Die Temperaturen in den Behältern werden redundant elektronisch gemessen und erfasst.
  • Die Kühlung sowie die Heizung der Behälter erfolgen über getrennte Kühl- und Heiz-Kreisläufe. Diese sind mit dem Gemeinschaftstank (Ölvorräte 12-1, 12-2, 12-3) verbunden, zusätzlich sind parallel Kühlkreisläufe integriert.
  • Die Abwärme sowie die Abgaswärme des BHKW 10 wird zu diesem Zweck ebenfalls mit integriert.
  • Für das Vermischen des Eingangsmaterials 15, zum Beispiel biogene Reste und Industrieabfälle, mit Trägeröl 19 aus dem Ölvorrat 12 wird ein offener Misch-/Feinzerkleinerungsreaktor 13 mit einer zusätzlich integrierten Zerkleinerungseinheit vor dem geschlossenen zweiten Mischreaktor 14, installiert. Im Misch-/Feinzerkleinerungsreaktor 13 wird das Trägeröl 19 mit dem Eingangsmaterial 15 bei angepasster Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Eingangsmaterials 15 und unterhalb von 100 °C (dem Siedepunkt von Wasser) vermischt.
  • In dem Misch-/Feinzerkleinerungsreaktor 13 können alle zur Dieselproduktion tauglichen Eingangsmaterialien 15 bis zu einer Kantenlänge von 40 mm bei unterschiedlichsten Temperaturen mit Trägeröl 19 vermischt werden. Dieses Eintragsystem löst somit komplizierte und teure Eintragsysteme komplett ab.
  • Über dem ersten Mischreaktor bzw. den Misch-/Feinzerkleinerungsreaktor 13 ist eine Glocke zum Auffangen von Dämpfen und Wasser 16 angebracht. Das eventuell anfallende Kondensat (Wasser 16) wird in einem Behälter aufgefangen. Andere Geruchsstoffe werden über eine Leitung, die mit dem BHKW 10 verbunden ist, geleitet, um vom Verbrennungsmotor des BHKW 10 angesaugt und verbrannt zu werden.
  • Vor dem Einbringen der verschiedenen Materialien 15 in den Misch-/Feinzerkleinerungsreaktor 13 werden diese nochmals von magnetischen und nichtmagnetischen Störstoffen sowie Langteilen getrennt und von einem Wiegesystem erfasst. Die Vorbehandlung der Eingangsmaterialien 15 erfolgt räumlich getrennt, in einer sogenannten AAZ (Annahmeaufbereitung und Zwischenlagerung). Dort werden, wenn notwendig, verschiedene Verfahrensschritte, wie Zerkleinern, Sieben, Sortieren, Trocknen und Einlagern vorgenommen.
  • Die Anlage verfügt über eine Zentrifuge 18 zur Trennung von (Träger-)ÖI 19 und Reststoffen/Feststoffen 20. Diese befindet sich zwischen Separator 2 und Trocknungsanlage 21.
  • Das zurückgewonnene (Träger-)ÖI 19 aus der Zentrifuge 18 wird in einen isolierten temperaturregulierbaren Tank (Ölvorrat 12-1, 12-2, 12-3) zwischengelagert. Dieser ist mit unterschiedlichen Entnahmestellen versehen. Von dort kann das Öl 19 mit ganz unterschiedlichen Temperaturen in den Kreislauf zurückgeführt oder zum Kühlen/Heizen verwendet werden.
  • Die abgetrennten Feststoffe 20 aus der Zentrifuge 18, werden, sofern sie als unbedenklich eingestuft werden (also keine Schwermetallverbindungen oder andere Giftstoffe enthalten), in einer Trocknungsanlage 21 bei Temperaturen unterhalb von 380 °C bei konstanter Temperatur (aus)getrocknet. Die dazu benötigte Energie kommt von den Abgasen des Blockheizkraftwerks 10. Diese erhitzen temperaturgesteuert Thermoöl, welches die Trocknungsanlage 21 beheizt.
  • Die Feststoffe 20 werden weiterverarbeitet oder entsorgt 22. Dazu können die getrockneten Feststoffe 20 mit Holzspänen vermischt und zu Pellets weiterverarbeitet als Ersatzbrennstoff eingesetzt werden.
  • Werden die Feststoffe 20 als bedenklich eingestuft, können diese zu Bitumen 8 verarbeitet oder entsprechend den gesetzlichen Vorschriften entsorgt werden.
  • Die bei der Trocknung entstehenden Gase werden der Abgasrückführung vom Verbrennungsmotor des Blockheizkraftwerks 10 zugeführt, um dort vollständig zu verbrennen.
  • Die von den Vakuumpumpen abgesaugten Gase werden ebenfalls dem BHKW 10 zugeführt, jedoch nur der normalen Ansaugluft des Motors beigemischt.
  • Der Ölvorrat 12 wird durch das zurückgewonnene Trägeröl 19 oder durch neues Öl 19 aus einem Ölfass 23 aufgefüllt.
  • Dem Separator 2 werden, je nach Bedarf, ein oder mehrere Katalysatoren 24 und Zusatzstoffe sowie ein oder mehrere Neutralisatoren 25 zugeführt und der im Verfahren gewonnene Diesel 26 entnommen.
  • In der Figur 3 wird ein im Vergleich zur Figur 2 detailliertes Schema der katalytisch drucklosen Verölung gezeigt, das einen Notablassbehälter 27 zeigt, in den bei Gefahr Material (Feststoffe und Flüssigkeiten) aus dem ersten und zweiten Mischreaktor 13, 14 und dem Separator 2 in den Notablassbehälter 27 geleitet werden kann.
    • Vorprozesse. Materialaufbereitung und Bereitstellung:
  • Damit eine kontinuierliche Dieselproduktion in der erfindungsgemäßen kdV-Anlage möglich ist, müssen die Eingangsmaterialien 15 entsprechend aufbereitet werden. Ziel ist es, ein homogenes, von Störstoffen befreites Eingangsmaterial 15 zu generieren, welches den Anforderungen der katalytisch drucklosen Verölung entspricht. Hierunter fallen die Zerkleinerung, die Sortierung sowie die Trocknung und die fachgerechte Zwischenlagerung.
  • Vor Einbringung der verschiedenen Materialien in den ersten Mischreaktor bzw. den Misch-/Feinzerkleinerungsreaktor 13 werden diese von magnetischen und nichtmagnetischen Störstoffen sowie Langteilen getrennt und von einem Wiegesystem erfasst.
  • Die Vorbehandlung der Eingangsstoffe 15, wie Zerkleinern, Sieben, Sortieren, Trocknen, erfolgt getrennt in einer sogenannten AAZ (Annahme-Aufbereitungs- und Zwischenverarbeitungsstufe).
  • Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur katalytisch drucklosen Verölung von kohlenwasserstoffhaltigem Eingangsmaterial 15, umfassend: mindestens einen Ölvorrat 12, 12-1, 12-2, 12-3 mit Öl 19, mindestens zwei Mischreaktoren, wobei in einem ersten Mischreaktor 13 Eingangsmaterial 15 mischbar und vorwärmbar ist, und einen Separator 2. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur katalytisch drucklosen Verölung von kohlenwasserstoffhaltigen Eingangsstoffen 15, umfassend die Schritte: Feinzerkleinern, Vermischen und Vorwärmen von Eingangsmaterial 15 mit Öl 19 aus einem Ölvorrat 12 in einem ersten Mischreaktor 13, Überführen des vermischten und vorgewärmten Eingangsmaterials 15, unter Sauerstoffausschluss, in einen zweiten Mischreaktor 14, Thermolyse des Öl-Eingangsmaterialgemisches, Überführen des Öl-Eingangsmaterialgemisches, unter Sauerstoffausschluss, in einen Separator 2 und Verölen des Öl-Eingangsmaterialgemisches im Separator 2. Der Wärmeeintrag in das Trägeröleingangsmaterial erfolgt durch eine Friktionsturbine 11. Die Destillation von Mitteldestillat erfolgt im Separator 2. Der gesamte Prozess wird automatisch temperaturgesteuert betrieben. Das verbrauchte Trägerölreststoffgemisch wird über eine Zentrifuge 18 recycelt. Nur die Feststoffe werden weiterverarbeitet, das Trägeröl 19 wird in den Kreislauf zurückgeführt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Mischer
    2
    Separator
    3
    Eingangsstoffe
    4
    stark kontaminiertes Wasser
    5
    Abgase (vom BHKW)
    6
    dieselähnliches Produkt
    7
    Veraschung
    8
    Bitumen
    9
    Asche
    10
    Blockheizkraftwerk (BHKW)
    11
    Turbine
    12
    Ölvorrat
    12-1
    Ölvorrat
    12-2
    Ölvorrat
    12-3
    Ölvorrat
    13
    erster Mischreaktor, Misch-(Fein-)Zerkleinerungsreaktor
    14
    zweiter Mischreaktor
    15
    Eingangsmaterial, Eingangsstoffe
    16
    Wasser (H2O)
    17
    Motor (Elektromotor)
    18
    Zentrifuge
    19
    regeneriertes (Träger-)ÖI
    20
    Feststoff
    21
    Trocknungsanlage (Abgas zur Trocknungsanlage) / Feststoff-Austrockungsanlage
    22
    Weiterverarbeitung oder Entsorgung
    23
    Ölfass (frisches/neues Trägeröl aus Ölfass)
    24
    Katalysator
    25
    Neutralisator
    26
    Diesel
    27
    Notablassbehälter
    28
    Umwelt
    29
    Trocknung
    30
    Weiterverarbeitung zu Presslingen unter Zugabe von Holzspänen
    31
    Gase
    32
    Abgase
    33
    Vakuumpumpe

Claims (9)

  1. Vorrichtung zur katalytisch drucklosen Verölung von kohlenwasserstoffhaltigem Eingangsmaterial (15), umfassend:
    mindestens einen Ölvorrat (12, 12-1, 12-2, 12-3) mit Öl (19),
    mindestens zwei Mischreaktoren, wobei in einem ersten Mischreaktor (13) Eingangsmaterial (15) mischbar und vorwärmbar ist, und wobei der erste Mischreaktor (13) ein Misch-/Zerkleinerungsreaktor ist und in dem ersten Mischreaktor (13) eine Feinzerkleinerung integriert ist, mit der das Eingangsmaterial (15) von Kantenlänge 40 mm auf < 4 mm zerkleinerbar ist,
    einen Flüssigeintrag vom ersten Mischreaktor (13) in den zweiten Mischreaktor (14),
    einen Separator (2), wobei dem Separator (2) ein oder mehrere Katalysatoren (24) zuführbar sind,
    einen Flüssigeintrag vom zweiten Mischreaktor (14) in den Separator (2),
    eine unterhalb des Minimalfüllstands angeordnete Materialzuführung in den zweiten Mischreaktor (14) und Separator (2),
    eine Friktionsturbine (11) für den Wärmeeintrag und die mechanische Bearbeitung des Eingangsmaterials, eine dem Separator nachgeordnete Zentrifuge (18) zur Öl-Rückgewinnung (19) und Separation von Feststoffen (20), ein Blockheizkraftwerk (10) zur Strom und Wärmeerzeugung und zum sauberen Verbrennen von niederwertigen Gasen, ein automatisch gesteuertes und verkoppeltes Kühl- und Wärmemanagement und ein automatisch gesteuertes und gekoppeltes Materialdosier-Management,
    wobei der zweite Mischreaktor (14) und der Separator (2) über ein getrennt steuerbares Vakuum verfügen,
    wobei der erste Mischreaktor (13) und der zweite Mischreaktor (14) mit mindestens einem speziellen Rührwerk ausgestattet sind, um ein Anhaften von Koks an Heiz- und Kühlschlangen sowie den Innenwänden der Kessel zu vermeiden, und
    wobei der Separator (2), der mindestens eine Ölvorrat (12), der erste Mischreaktor (13) und der zweite Mischreaktor (14) mit einer integrierten Aktivkühlung sowie Aktivheizung ausgestattet sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Mischreaktor (13) eine Glocke aufweist, mit der Dämpfe, die im ersten Mischreaktor (13) entstehen, auffangbar sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölvorrat (12), der erste Mischreaktor (13), der zweite Mischreaktor (14) und der Separator (2) höhenunterschiedlich angeordnet sind, wobei der Ölvorrat (12) höher als der erste Mischreaktor (13) und dieser höher als der zweite Mischreaktor (14) und dieser höher als der Separator (2) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in den Mischreaktoren (12, 14) und im Separator (2) direkt über eine Friktionsturbine (11) erhöhbar ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im Separator (2) direkt über eine Friktionsturbine (11) über eine Verbindung zu einem oder beiden Mischreaktoren (12, 13) und/oder dem Ölvorrat (12) abkühlbar ist.
  6. Verfahren zur katalytisch drucklosen Verölung von kohlenwasserstoffhaltigen Eingangsstoffen (15) in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend die Schritte:
    a) Vermischen und Vorwärmen des Eingangsmaterials (15) mit Öl (19) aus einem Ölvorrat (12) und Feinzerkleinern des Eingangsmaterials (15) in einem ersten Mischreaktor (13), wobei in dem als Misch-/Feinzerkleinerungsreaktor ausgelegten ersten Mischreaktor (13), das Eingangsmaterial von einer Kantenlänge von 40 mm auf < 4 mm zerkleinert wird,
    b) unter Ausschluss von Umgebungsluft (02) wird das vermischte, vorgewärmte und zerkleinerte Eingangsmaterial (15) in einen zweiten Mischreaktor (14) überführt, wobei in dem zweiten Mischreaktor (14) Wasser vollständig ausgedampft wird,
    c) Thermolyse des Öl-Eingangsmaterialgemisches bei Prozesstemperaturen von maximal 350 °C,
    d) unter Ausschluss von Umgebungsluft wird das vermischte und vorgewärmte Eingangsmaterial in einen Separator (2) überführt;
    e) Verölen des Öl-Eingangsmaterialgemisches, durch Depolymerisation unter Zusatz eines Katalysators ohne Überdruck bei Prozesstemperaturen von maximal 350 °C, im Separator (2), wobei dem Separator (2) ein oder mehrere Katalysatoren (24) zugeführt werden; und
    f) nach dem Verölen im Separator (2), Trennen des Öls (19) von Feststoffen (20) durch Zentrifugieren (18).
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Öl (19) mit dem Eingangsmaterial (15) bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Eingangsmaterials (15) und unterhalb von 100 °C vermischt und unter Sauerstoffausschuss in den zweiten Mischreaktor (14) und den Separator (2) überführt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zurückgewonnene Öl (19) aus der Zentrifuge (18) zurück in den Ölvorrat (12) und somit in den Verarbeitungskreislauf zurückgeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die abgetrennten Feststoffe (20) aus der Zentrifuge (18) getrocknet und
    - mit organisch aufbereitetem Material vermischt als Brennstoff oder
    - in einem hydrothermalen Verfahren oder durch Sedimentation oder durch Elektrolyse zur Rückgewinnung von Metallen, Mineralien und des im Verfahren verwendeten Katalysators (24) oder
    - zu Bitumen (8)
    weiterverarbeitet werden.
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