WO2005030908A2 - Verfahren zur fraktionierung von tierischen abfallfetten, insbesondere zur herstellung von flüssigem brennstoff - Google Patents

Verfahren zur fraktionierung von tierischen abfallfetten, insbesondere zur herstellung von flüssigem brennstoff Download PDF

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WO2005030908A2
WO2005030908A2 PCT/DE2004/002111 DE2004002111W WO2005030908A2 WO 2005030908 A2 WO2005030908 A2 WO 2005030908A2 DE 2004002111 W DE2004002111 W DE 2004002111W WO 2005030908 A2 WO2005030908 A2 WO 2005030908A2
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fats
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Patrick Ernst
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    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C10L1/026—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only for compression ignition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C11B13/00—Recovery of fats, fatty oils or fatty acids from waste materials
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    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
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    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/74—Recovery of fats, fatty oils, fatty acids or other fatty substances, e.g. lanolin or waxes

Definitions

  • the present invention relates to a process for the fractionation of animal waste fats which contain fat components, water and solids and are in solid form, in which the waste fats are first comminuted mechanically and then heated in order to convert at least a part into a liquid phase and to evaporate the water, and in which a large part of the solids is separated from the liquid phase formed by the fat components by means of a mechanical solid-liquid separation process.
  • the method is particularly suitable for the production of liquid fuels which can be used in stationary or mobile internal combustion engines or systems.
  • waste fats are understood to mean all animal fractions and body parts that occur in slaughterhouses and that contain at least 20% animal fat. These can be fractions and body parts from different animals, e.g. of pigs, cattle, sheep,
  • Waste fats may be suitable for human consumption depending on their origin and composition, but are usually not used as food, but instead used for other purposes or disposed of via rendering plants.
  • Waste fats generally contain 0.5 to 80% non-fat components, which should be regarded as contaminants in the sense of fuel utilization of the fat fraction. Most waste fats contain less than 30% contaminants. Some of these contaminants are finely particulate with particle sizes ⁇ 10 ⁇ m, some particles are even smaller than 1 ⁇ m.
  • solid contaminants such as Bone particles and other solid particles that damage the injection nozzles or lead to deposits in the combustion chamber.
  • an interfering substance such as Water hinder the combustion process. Contaminants such as proteins, fibers and salts often lead to inadmissible exhaust gas compositions during combustion. For a fuel recovery of the waste fats, such
  • Contaminants are separated from the animal fat fraction of the waste fat.
  • the fat fraction from waste fats can be used for high-quality thermal recycling as a heating or diesel oil substitute if the contaminants such as fibers, proteins, bone particles, salts and other contaminants such as water are separated off.
  • the law stipulates that the ash content must be below 100 ppm, the chlorine content below 20 ppm and the nitrogen content below 500 ppm.
  • Fuels and fuel mixtures based on vegetable or animal oil are described, for example, in DE 4116905 Cl, WO 95/25152 AI, EP 855436 A2 or US 5713965 A. In these documents, mixtures of rapeseed oils with gasoline or diesel are used, to which an additional substance is added.
  • WO 01/29154 AI describes the direct use of animal fat waste in internal combustion engines as an allegedly economical solution. In this scripture does not go into how the grease should be cleaned. It is only mentioned briefly that filtration of the fat may be necessary. However, waste fats and in particular animal fats from animal body disposal facilities contain 0.2% to more than 10% of an impermissible amount of solid contaminants such as bone fragments, bone meal, animal tissue pieces, proteins, protein fragments and possibly also metal particles, plastic particles and - fibers and in some cases also various vegetable residues. The separation of this material is very difficult due to the high viscosity of the fat and due to the sometimes very small size of the particles.
  • German patent application 10302226 describes a process for fractionating waste fats for the production of liquid fuels, in which fats can be fractionated after adding liquid chemicals. In practice, the additional use of chemicals is often undesirable.
  • Waste fat mixed well and / or homogenized During this process, fine particulate contaminants smaller than 10 ⁇ m up to 0.1 ⁇ m get into the liquid phase. The The mixture must then be separated into water, solid and fat again using several decanters or separators. In order to improve the separability of the solids from the fat, water is also often added. As a result, large amounts of waste water are generated. In addition, the technical effort for several decanters and / or separators is very high. With these processes it is usually not possible to obtain a fat that contains so few contaminants that it can be used as fuel.
  • the object of the present invention is to provide a method for fractionating animal waste fats by means of which a sharp separation between the fat fraction and
  • Contaminants can be achieved and with the waste greases it is possible to obtain fuels for internal combustion engines and combustion plants that are free of contaminants.
  • the object is achieved with the method for fractionating waste fats according to claim 1.
  • Advantageous refinements of the method are the subject of the subclaims or can be found in the following description and the exemplary embodiments.
  • the waste fats first become mechanical crushed.
  • the process is characterized in that the shredded waste fats are then reassembled into larger pieces of waste in a controlled manner. These pieces of waste are heated in order to convert at least a part into a liquid phase and to evaporate at least part of the water.
  • waste pieces By assembling the previously shredded waste fat into larger pieces of waste, channels and cavities remain inside the waste pieces, which fill with hot fat when melted, so that the heat transfer compared to bodies of the same shape and size, which were not formed from shredded parts, is significantly improved.
  • the waste pieces favor the formation of larger contaminant agglomerates during the melting process, which can then be separated from the liquid phase using simple means due to their size. The heating takes place not too quickly so that the agglomerates do not disintegrate.
  • the heating process can be in one or more stages, e.g. spatially and temporally separated, with defined temperatures.
  • the heating can be carried out, for example, in a bath of hot, liquefied fat or in hot water or in a hot gas stream, e.g. done in a dryer. Particularly good results are at
  • Temperatures of 120 ° C to 200 ° C preferably in the range between 180 ° C and 200 ° C, achieved.
  • Other heating techniques such as contact heating on solid walls, heating by electromagnetic radiation and others, are also possible.
  • the evaporation process can be supported if necessary by applying a vacuum.
  • Storage material agglomerates from a few millimeters to several centimeters in size and take on a solid shape and a stable and sometimes hard structure.
  • the storage material agglomerates are so large and hard that they are separated from the liquid fat fraction as compact solids by means of simple sieves and / or filters which have a pore size of more than 10 ⁇ m, preferably> 50 ⁇ m, particularly advantageously> 1 mm can be.
  • Centrifugal separation techniques such as decanters or separators are not necessary for the separation of fat fraction and contaminant fraction.
  • a fat fraction is obtained which has such low levels of contaminants that it can be used in liquid form directly as a liquid fuel, for example as a replacement for heating oil EL.
  • fine particulate contaminants ⁇ 10 ⁇ m are integrated into the agglomerates of contaminants and therefore cannot contaminate the fat fraction.
  • the waste fats are first fed to a comminution machine which delivers waste fat strands of a few millimeters in diameter and a few centimeters in length. Particularly good ones
  • Results are obtained with strands with a diameter of 2 mm to 15 mm, preferably 4 mm to 8 mm.
  • the cheapest diameter of the waste fat strands can vary depending on the material processed. Then the strands become compact
  • Waste pieces are shaped and / or pressed and / or the strands are joined to form a thicker strand from which waste pieces can be cut off.
  • Pieces of waste such as cylinders and cuboids, which can vary in diameter and thickness. Other shapes such as spheres or other defined geometrical shapes Bodies are conceivable and also advantageous in individual cases.
  • a person skilled in the art is able to use forms with a favorable ratio of volume and surface area in order to enable the fat to melt quickly and the water to evaporate quickly. Thicknesses of cuboids and diameters of cylinders between 5 mm and 50 mm have proven to be particularly advantageous in the production of the compact pieces, particularly advantageously between 15 mm and 25 mm. Below these dimensions, the agglomerates of impurities become too unstable and break up due to the turbulence of the
  • Compact cuboid pieces with a thickness of more than 50 mm or cylinder pieces with a diameter of more than 50 mm deliver very compact and stable agglomerates of nitrogen, but they melt very slowly compared to thinner waste pieces and the water takes a long time to evaporate completely ,
  • the pieces of waste are composed as defined mixtures of different types of waste fats.
  • a 10 mm thick cuboid which was formed from pig waste grease strands, forms a compact agglomerate of storage material during dewatering
  • a 10 mm thick cuboid which was formed from pieces of cattle waste grease, while of dewatering breaks down into smaller particulate matter.
  • a 10 mm thick cuboid of waste consists of 50% pork waste fat pieces and 50% beef waste fat pieces when dewatering, on the other hand, releases a compact agglomerate of contaminants and does not release any contaminant particles.
  • a mixture of different types of fat for example pork back bacon, pork flomen, beef fat or others, is produced in order to achieve better stability of the agglomerates of contaminants.
  • the waste pieces are preheated at 80 ° to 200 ° in air or water, so that a stronger structure of the storage material agglomerates is created. After a short dwell time, which is used for hardening, the stability of the impurity agglomerates is even better than if the waste fat is treated in one step.
  • the surface of the waste fat is pretreated, e.g. with protein, egg, plastic or other adhesive compounds. The outer layer of the storage material agglomerates thus achieves better stability.
  • the waste fat is prior to the thermal treatment in a perforated casing, for. B. a shrink film, a perforated intestine or other liquid and / or vapor permeable casing filled.
  • a perforated casing for. B. a shrink film, a perforated intestine or other liquid and / or vapor permeable casing filled.
  • the storage material agglomerate is aftertreated in a dry, hot device in order to achieve an even higher fat yield.
  • a dry, hot device e.g. B. in a gas-flow dryer, with the help of radiant heating or in other hot drying apparatus.
  • a binder is mixed with the waste fat prior to the production of the waste pieces, e.g. Protein, egg, plastic,
  • Storage material agglomerates achieve better stability.
  • the waste fat is treated in several temperature control devices connected in series.
  • the dwell time and the temperature in the individual temperature control devices can vary. In this way, different fuel fractions can be produced, individual ones
  • Example 1 A cuboid-shaped compact with an edge length of 50 mm * 80 mm * 25 mm is formed from 100 g of waste grease from speck strands with a diameter of 5 mm and a few cm in length. This is placed in an aluminum dish and treated in a drying cabinet at 170 ° C. After a period of 270 minutes, 87 g of a fat fraction are obtained and a compact storage agent agglomerate of 5.3 g. The missing 7.7 g are evaporated as water. The content of contaminants in the fat fraction is very low. Filtration with a sieve (50 ⁇ m pore size) removes 0.5 g of impurity. After sieving, the fat fraction has a lower storage material content than heating oil EL is permitted.
  • a sieve 50 ⁇ m pore size
  • Example 2 A cuboid-shaped compact with an edge length of 50 mm * 80 mm * 25 mm is formed from 100 g of waste fat from back fat strands with a diameter of 5 mm and a few cm in length. This is heated in an oil bath heated to 170 ° C. Over a period of 10 minutes, 86.9 g of fat that was contained in the waste fat are released. Evaporate 7.3g of water. The result is a compact agglomerate of 5.8g. After filtration with a 30 ⁇ m filter, the fat fraction meets the requirements for contaminants for EL heating oil.
  • Example 3 A cuboid-shaped compact with an edge length of 50 mm * 80 mm * 25 mm is formed from 100 g of waste fat from back fat strands with a diameter of 5 mm and a few cm in length. This is heated in an oil bath heated to 170 ° C. Over a period of 10 minutes, 86.9 g of fat that was contained in the waste fat are released. Evaporate
  • a sausage-shaped continuous compact is produced from waste fat strands made of pork meat with a diameter of 5 mm and waste fat strands made from beef fat with a diameter of 5 mm and fed into a double-wall tubular reactor heated with 200 ° C thermal oil.
  • the water evaporates in the tubular reactor, which is about half full of heated liquid fat, and can be condensed via a condenser.
  • the fat is melted out in the reactor. It creates compact
  • Contaminant agglomerates from the continuous compact which emerge at the end of the tubular reactor and can be separated from the liquid fat by sieving.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fraktionierung von tierischen Abfallfetten, die Fettkomponenten, Wasser und Feststoffe enthalten und in fester Form vorliegen, insbesondere zur Herstellung von flüssigen Brennstoffen, bei dem die Abfallfette zunächst mechanisch zerkleinert und anschließend erhitzt werden, um zumindest einen Teil in eine flüssige Phase zu überführen und das Wasser zumindest zu einem Teil zu verdampfen, und bei dem ein großer Teil der Feststoffe von der durch die Fettkomponenten gebildeten flüssigen Phase über ein mechanisches Fest-Flüssig-Trennverfahren getrennt wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die zerkleinerten Abfallfette vor dem Erhitzen wieder zu größeren Abfallstücken zusammengefügt und die Abfallstücke zur Überführung der Fettkomponenten in die flüssige Phase erhitzt werden, so dass in den Abfallstücken enthaltene Feststoffe in einem Feststoffagglomerat verbleiben. Mit dem vorliegenden Verfahren wird eine scharfe Trennung zwischen der Fettfraktion und Störstoffen erreicht, so dass aus den Abfallfetten störstofffreie Brennstoffe für Verbrennungsmotoren und Verbrennungsanlagen gewonnen werden können.

Description

Verfahren zur Fraktionierung von tierischen 7Abfallfetten, insbesondere zur Herstellung von flüssigem Brennstoff
Technisches Anwendungsgebiet Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fraktionierung von tierischen Abfallfetten, die Fettkomponenten, Wasser und Feststoffe enthalten und in fester Form vorliegen, bei dem die Abfallfette zunächst mechanisch zerkleinert und anschließend erhitzt werden, um zumindest einen Teil in eine flüssige Phase zu überführen und das Wasser zu verdampfen, und bei dem ein großer Teil der Feststoffe von der durch die Fett- komponenten gebildeten flüssigen Phase über ein mechanisches Fest-Flüssig-Trennverfahren getrennt wird. Das Verfahren ist insbesondere zur Herstellung von flüssigen Brennstoffen geeignet, die in stationären oder mobilen Verbrennungsmotoren bzw. -anlagen eingesetzt werden können. Im Folgenden werden unter Abfallfetten alle tierischen Fraktionen und Körperteile verstanden, die in Schlachtbetrieben anfallen und die mindestens 20 % tierisches Fett enthalten. Dabei kann es sich um Fraktionen und Körperteile von verschiedenen Tieren handeln wie z.B. von Schweinen, Rindern, Schafen,
Ziegen und anderen. Abfallfette können zwar abhängig von ihrer Herkunft und Zusammensetzung für den menschlichen Verzehr geeignet sein, werden jedoch normalerweise nicht als Lebensmittel verwertet, sondern einer anderweitigen Verwertung zugeführt oder über Tierkörperbeseitigungsanlagen entsorgt .
Abfallfette enthalten in der Regel 0,5 bis 80 % Nichtfett-Bestandteile, die im Sinne einer brennstofflichen Verwertung der Fett-Fraktion als Störstoffe anzusehen sind. In den meisten Abfallfetten liegt der Anteil an Störstoffen aber unter 30 %. Ein Teil dieser Störstoffe ist feinpartikulär mit Partikelgrößen < lOμm, einige Partikel sind sogar kleiner 1 μm. Bei einer brennstofflichen Verwertung in Motoren, Dampfkesseln oder anderen Verbrennungsanlagen können feste Störstoffe, wie z.B. Knochenpartikel und andere Feststoffteilchen, die Einspritzdüsen beschädigen oder im Verbrennungsraum zu Ablagerungen führen. Außerdem kann ein Störstoff wie z.B. Wasser den Verbrennungs- vorgang behindern. Störstoffe wie Proteine, Fasern und Salze führen bei der Verbrennung vielfach zu unzulässigen AbgasZusammensetzungen. Für eine brenn- stoffliche Verwertung der Abfallfette müssen derartige
Störstoffe aus der tierischen Fettfraktion des Abfall- fettes abgetrennt werden.
Die Fettfraktion aus Abfallfetten kann aufgrund ihres hohen Brennwerts einer hochwertigen thermischen Verwertung als Heiz- oder Dieselöl-Substitut zugeführt werden, wenn die enthaltenen Verunreinigungen wie Fasern, Proteine, Knochenpartikel, Salze und die anderen Störstoffe wie z.B. Wasser abgetrennt werden. Für die Verbrennung von tierischen Fetten ist gesetzlich vorgeschrieben, dass der Aschegehalt unter 100 ppm, der Chlorgehalt unter 20 ppm und der Gehalt an Stickstoff unter 500 ppm liegen müssen. Stand der Technik Brennstoffe und Brennstoffmischungen, die auf Pflanzen- oder Tierδl basieren, sind beispielsweise in der DE 4116905 Cl, der WO 95/25152 AI, der EP 855436 A2 oder der US 5713965 A beschrieben. In diesen Schriften werden insbesondere Mischungen aus Rapsölen mit Benzin oder Diesel verwendet, denen eine zusätzliche Substanz hinzugefügt wird. In der DE 4116905 Cl ist dieser zusätzliche Bestandteil ein Alkohol, in der WO 95/25152 AI ein Alkylester einer Fettsäure und in der EP 855436 A2 ein Acetal . In der US 5713965 A wird ein Bio- Brennstoff erhalten, indem die Triglyzeride oder die freien Fettsäuren in den pflanzlichen oder tierischen Ölen oder Fetten mittels einer Lipase mit einem Alkohol verestert werden. Alle diese Verfahren setzen störstofffreie Fette und Öle ohne partikuläre Verunreinigungen ein. Aus den genannten Dokumenten geht auch hervor, dass biologische Fette und Öle als Brennstoffe nicht so verwendet werden können wie sie technisch in ihrem jeweiligen Gewinnungsprozess anfallen. Es werden Zusätze benötigt und/oder Änderungen der chemischen und physikalischen Eigenschaften durchgeführt. V.a. hochpreisige Zusätze, deren Beschaffungsaufwand deutlich über den Kosten von konventionellen flüssigen Brennstoffen liegt, erhöhen die Kosten dieser Alternativ-Brennstoffe und machen einen Einsatz oft nicht mehr wirtschaftlich.
In der WO 01/29154 AI wird der direkte Einsatz von Tierfett-Abfällen in Verbrennungsmaschinen als angeblich wirtschaftliche Lösung beschrieben. In dieser Schrift wird nicht darauf eingegangen, wie das Fett gereinigt werden soll. Es wird nur kurz erwähnt, dass ggf. eine Filtration des Fettes nötig sei. Abfallfette und im speziellen Tierfette aus Tierkörperbeseitigungs- anstalten enthalten jedoch mit 0,2 % bis über 10 % einen für die Verbrennung unzulässig hohen Anteil an festen Störstoffen wie Knochensplitter, Knochenmehl, tierische Gewebestücke, Proteine, Proteinbruchstücke und ggf. auch Metallpartikel, Kunststoffpartikel und -fasern sowie in einigen Fällen auch diverse pflanzliche Rückstände. Die Abtrennung dieses Materials gestaltet sich aufgrund der hohen Viskosität des Fettes und aufgrund der zum Teil sehr geringen Größe der Partikel sehr schwierig.
In der deutschen Patentanmeldung 10302226 wird ein Verfahren zur Fraktionierung von Abfallfetten zur Herstellung flüssiger Brennstoffe beschrieben, bei dem Fette nach Zugabe von flüssigen Chemikalien fraktioniert werden können. In der Praxis ist der zusätzlich Einsatz von Chemikalien vielfach unerwünscht .
Zur Abtrennung der Fettfraktion von Tierkörper- teilen wie z.B. Speck, Fett von Schweinen, Rindern etc. ist es bekannt, die Fettabfälle zunächst zu zerkleinern und anschließend zu erhitzen. Dies kann auch unter Vakuum durchgeführt werden oder bei verminderten Temperaturen von maximal 120 bis 140 °C. Zur Verbesserung des Wärmeeintrags wird das zerkleinerte
Abfallfett gut gemischt und/oder homogenisiert. Bei diesem Vorgang gelangen feinpartikuläre Störstoffe kleiner 10 μm bis zu 0,1 μm in die flüssige Phase. Die Mischung muss dann über mehrere Dekanter oder Separatoren wieder in Wasser, Feststoff und Fett getrennt werden. Zur Verbesserung der Abtrennbarkeit der Feststoffe aus dem Fett wird vielfach noch zusätzlich Wasser zugesetzt. Als Folge entstehen große Mengen an Abwasser. Darüber hinaus ist der technische Aufwand für mehrere Dekanter und/oder Separatoren sehr hoch. Mit diesen Verfahren ist es in der Regel nicht möglich, ein Fett zu gewinnen, das so wenige Störstoffe enthält, dass es als Brennstoff genutzt werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Fraktionierung von tierischen Abfallfetten zur Verfügung zu stellen, mit dem eine scharfe Trennung zwischen der Fettfraktion und
Störstoffen erreicht werden kann und mit dem aus den Abfallfetten störstofffreie Brennstoffe für Verbrennungsmotoren und Verbrennungsanlagen gewonnen werden können.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren zur Fraktionierung von Abfallfetten gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ausführungs- beispielen entnehmen. Bei dem vorliegenden Verfahren zur Fraktionierung von tierischen Abfallfetten, die Fettkomponenten, Wasser und Feststoffe enthalten und in fester Form vorliegen, werden die Abfallfette zunächst mechanisch zerkleinert. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die zerkleinerten Abfallfette anschließend kontrolliert wieder zu größeren Abfallstücken zusammengefügt werden. Diese Abfallstücke werden erhitzt, um zumindest einen Teil in eine flüssige Phase zu überführen und das Wasser zumindest zu einem Teil zu verdampfen. Bei dieser Erhitzung verbleibt ein großer Teil der in den Abfallstücken enthaltenen Feststoffe in einem Feststoffagglomerat und wird dann von der durch die Fettkomponenten gebildeten flüssigen Phase über ein mechanisches Fest-Flüssig-Trennverfahren getrennt. Das verdampfte Wasser kann anschließend wieder kondensiert werden. Beim vorliegenden Verfahren werden somit nach einer mechanischen Zerkleinerung des Abfallfettes wieder kontrolliert größere Abfallstücke erzeugt, die eine definierte Form, Größe, Textur bzw. Struktur und/oder MaterialZusammensetzung haben. Dies kann beispielsweise durch Formen oder Pressen des vorher zerkleinerten Abfallfettes erfolgen. Durch das Zusammenfügen des vorher zerkleinerten Abfallfettes zu größeren Abfallstücken verbleiben Kanäle und Hohlräume innerhalb der Abfallstücke, die sich beim Schmelzen mit heißem Fett füllen, so dass der Wärmeübergang gegenüber Körpern gleicher Form und Größe, die nicht aus zerkleinerten Teilen gebildet wurden, deutlich verbessert ist. Auf der anderen Seite begünstigen die Abfallstücke die Bildung von größeren Störstoff- agglomeraten beim Schmelzvorgang, die anschließend aufgrund ihrer Größe mit einfachen Mitteln von der flüssigen Phase abtrennbar sind. Die Erwärmung erfolgt dabei nicht zu schnell, so dass die Agglomerate nicht zerfallen.
Der Vorgang des Erhitzens kann in einer oder auch in mehreren Stufen, z.B. räumlich und zeitlich getrennt, mit definierten Temperaturen erfolgen. Die Erhitzung kann beispielhaft in einem Bad aus heißem, verflüssigtem Fett oder in heißem Wasser oder auch in einem heißen Gasstrom wie z.B. in einem Trockner erfolgen. Besonders gute Resultate werden bei
Temperaturen von 120°C bis 200°C, vorzugsweise im Bereich zwischen 180°C und 200°C, erzielt. Auch andere Erhitzungstechniken, wie beispielsweise Kontakterhitzung an festen Wänden, Erhitzung durch elektro- magnetische Strahlung und andere, sind möglich. Der Verdampfungsvorgang kann ggf. durch Anlegen eines Vakuums unterstützt werden.
Überraschenderweise zeigt sich, dass sich die Störstoffe durch die vorangegangene Bildung der
Abfallstücke bei der Erhitzung zu größeren, stabilen Storstoffagglomeraten verbinden. Bei geeignet gewählter Form und/oder Größe und/oder Textur und/oder Material- Zusammensetzung der Abfallstücke aggregieren die Störstoffe während der Erhitzung vollständig zu
Storstoffagglomeraten von einigen Millimetern bis mehreren Zentimetern Größe und nehmen dabei eine feste Form und eine stabile und zum Teil harte Struktur an. Die Storstoffagglomerate sind dabei so groß und hart, dass sie mittels einfacher Siebe und/oder Filter, die eine Porenweite von mehr als 10 μm, vorzugsweise >50 μm, besonders vorteilhaft >1 mm aufweisen, als kompakte Feststoffe von der flüssigen Fettfraktion abgetrennt werden können. Zentrifugale Trenntechniken wie Dekanter oder Separatoren sind für die Trennung von Fettfraktion und Storstofffraktion nicht erforderlich. Bei geeignet gewählter Prozessführung, insbesondere unter Einbeziehung einer oder mehrerer der nachfolgenden Ausgestaltungen, wird eine Fettfraktion erhalten, die so geringe Storstoffgehalte aufweist, dass sie in flüssiger Form direkt als flüssiger Brennstoff, beispielsweise als Ersatz für Heizöl EL, verwertet werden kann. Feinpartikuläre Störstoffe <10 μm werden beim vorliegenden Verfahren in die Storstoffagglomerate eingebunden und können somit die Fettfraktion nicht verunreinigen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens werden die Abfallfette zunächst einer Zerkleinerungsmaschine zugeführt, die Abfallfett- Stränge von einigen Millimetern Durchmessern und einigen Zentimetern Länge liefert. Besonders gute
Resultate werden bei Durchmessern der Stränge von 2 mm bis 15 mm, vorzugsweise bei 4 mm bis 8 mm, erzielt. Der günstigste Durchmesser der Abfallfett-Stränge kann in Abhängigkeit vom verarbeiteten Material variieren. Anschließend werden aus den Strängen kompakte
Abfallstücke geformt und/oder gepreßt und/oder die Stränge werden zu einem dickeren Strang zusammengefügt, von dem Abfallstücke abgeschnitten werden können. Als besonders vorteilhaft stellen sich Formen der
Abfallstücke wie Zylinder und Quader heraus, die in Durchmesser und Dicke variieren können. Auch andere Formen wie Kugeln oder andere definierte geometrische Körper sind vorstellbar und in Einzelfällen auch vorteilhaft. Ein Fachmann ist in der Lage, Formen bevorzugt zu verwenden, die ein günstiges Verhältnis aus Volumen und Oberfläche aufweisen, um ein schnelles Aufschmelzen des Fettes und ein schnelles Verdampfen des Wassers zu ermöglichen. Als besonders vorteilhaft haben sich bei der Herstellung der kompakten Stücke Dicken von Quadern und Durchmesser von Zylindern zwischen 5 mm und 50 mm erwiesen, besonders vorteilhaft zwischen 15 mm und 25 mm. Unterhalb dieser Dimensionen werden die Storstoffagglomerate zu instabil und zerbrechen durch die Turbulenzen des
Verdampfungsvorgangs in kleine Stücke. Kompakte Quader- Stücke mit mehr als 50 mm Dicke oder Zylinder-Stücke mit Durchmessern über 50 mm liefern zwar sehr kompakte und stabile Storstoffagglomerate, sie schmelzen im Vergleich zu dünneren Abfallstücken jedoch sehr langsam auf und das Wasser benötigt eine lange Zeit, um vollständig zu verdampfen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens werden die Abfallstücke als definierte Mischungen aus verschiedenen Sorten von Abfallfetten zusammengesetzt. So zeigt sich beispiels- weise, dass ein 10 mm dicker Quader, der aus Schweine- Abfallfett-Strängen geformt wurde, während des Entwässerns ein kompaktes Storstoffagglomerat ausbildet, wohingegen ein 10 mm dicker Quader, der aus Rinder-Abfallfett-Stückchen geformt wurde, während des Entwässerns in kleinere Storstoffpartikel zerfällt. Ein 10 mm dicker Abfallquader aus 50 % Schweine-Abfallfett- Stückchen und 50 % Rinder-Abfallfett-Stückchen bildet beim Entwässern hingegen ein kompaktes Störstoff- agglomerat aus und setzt keine Störstoffpartikel frei.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens wird eine Mischung aus verschiedenen Fettsorten, beispielsweise aus Rückenspeck vom Schwein, Flomen vom Schwein, Rinderfett oder anderen, hergestellt, um eine bessere Stabilität der Storstoffagglomerate zu erreichen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens werden die Abfallstücke bei 80° bis 200° in Luft oder Wasser vorgewärmt, damit eine festere Struktur der Storstoffagglomerate entsteht. Nach einer kurzen Verweilzeit, die zum Härten dient, wird eine noch bessere Stabilität der Störstoff- agglomerate erreicht als wenn das Abfallfett in nur einem Schritt behandelt wird. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens wird die Oberfläche des Abfallfettes vorbehandelt, z.B. mit Protein, Ei, Kunststoff oder anderen klebenden Verbindungen. Die äußere Schicht der Storstoffagglomerate erreicht so eine bessere Stabilität.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Abfallfett vor der thermischen Behandlung in eine gelochte Hülle, z. B. eine Schrumpffolie, einen perforierten Darm oder eine andere flüssigkeits- und/oder dampfdurchlässige Hülle, gefüllt. Damit können auch feinste Störstoff- partikel im Storstoffagglomerat zurückgehalten werden, was die Qualität des Brennstoffs weiter verbessert. Wichtig dabei ist unter anderem, dass die Oberfläche mit Stoffen umschlossen ist, die in die erzeugten Brennstoffe nicht neue Störstoffe eintragen können, wie z. B. mit Kunststoffen, die keine Halogene, Asche, Stickstoff etc. enthalten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens wird das Storstoffagglomerat in einer trockenen heißen Vorrichtung nachbehandelt, um so eine noch höhere Fettausbeute zu erreichen. Dies kann z. B. in einem mit Gas durchströmten Trockner, mit Hilfe von Strahlungserhitzung oder in anderen heißen Trocknungsapparaten erfolgen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens wird vor der Herstellung der Abfallstücke ein Bindemittel mit dem Abfallfett vermischt, wie z.B. Protein, Ei, Kunststoff,
Bindegewebe oder andere Stoffe, wodurch die
Storstoffagglomerate eine bessere Stabilität erreichen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Abfallfett in mehreren in Reihe geschalteten Temperiereinrichtungen behandelt. Dabei können die Verweilzeit und die Temperatur in den einzelnen Temperiereinrichtungen variieren. So können unterschiedliche Brennstoff- Fraktionen hergestellt werden, wobei einzelne
Fraktionen unter Umständen nicht mehr filtriert oder gesiebt werden müssen. Wege zur Ausführung der Erfindung Nachfolgend wird die Herstellung von Brennstoffen auf Basis von Abfallfett mit dem vorliegenden Verfahren an zwei Beispielen dargestellt.
Beispiel 1 Aus 100g Abfallfett aus Rückensprecksträngen mit 5 mm Durchmesser und einigen cm Länge wird ein quader- förmiger Preßling mit einer Kantenlänge von 50 mm * 80 mm * 25 mm geformt. Dieser wird in eine Aluminiumschale gegeben und im Trockenschrank bei 170°C behandelt. Nach einer Zeit von 270 Minuten werden 87 g einer Fettfraktion erhalten und ein kompaktes Storstoffagglomerat von 5,3g. Die fehlenden 7,7g werden als Wasser verdampft. Der Störstoffgehalt in der Fettfraktion ist sehr gering. Durch Filtration mit einem Sieb (50 μm Porenweite) werden 0,5g Störstoff entfernt. Nach der Siebung hat die Fettfraktion einen niedrigeren Storstoffgehalt, als es Heizöl EL zulässig ist.
Beispiel 2 Aus 100g Abfallfett aus Rückenspecksträngen mit 5 mm Durchmesser und einigen cm Länge wird ein quader- förmiger Preßling mit einer Kantenlänge von 50 mm * 80 mm * 25 mm geformt. Dieser wird in ein auf 170°C geheizten Ölbad erhitzt. In einer Zeit von 10 Minuten werden 86,9 g Fett freigesetzt, die im Abfallfett enthalten waren. 7,3g Wasser verdampfen. Es entsteht ein kompaktes Storstoffagglomerat von 5,8g. Die Fettfraktion erfüllt nach Filtration mit 30 μm Filter die Anforderungen an Störstoffen für Heizöl EL. Beispiel 3
Aus jeweils Abfallfettsträngen aus Schweineflomen mit 5 mm Durchmesser und Abfallfettsträngen aus Rinderfett mit 5 mm Durchmesser wird ein wurstförmiger Endlos- pressling hergestellt und in einen mit 200 °C heißem Thermoöl beheizten Doppelwand-Rohrreaktor geleitet. Im Rohrreaktor, der ca. zur Hälfte mit erhitztem flüssigem Fett gefüllt ist, verdampft das Wasser und kann über einen Kondensator kondensiert werden. Im Reaktor wird das Fett ausgeschmolzen. Es entstehen kompakte
Storstoffagglomerate aus dem Endlospressling, die am Ende des Rohrreaktors austreten und mittels Siebung vom flüssigen Fett getrennt werden können.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Fraktionierung von tierischen Abfallfetten, die Fettkomponenten, Wasser und Feststoffe enthalten und in fester Form vorliegen, insbesondere zur Herstellung von flüssigen Brennstoffen, bei dem die Abfallfette zunächst mechanisch zerkleinert und anschließend erhitzt werden, um zumindest einen Teil in eine flüssige Phase zu überführen und das Wasser zumindest zu einem Teil zu verdampfen, und bei dem ein großer Teil der Feststoffe von der durch die Fett- komponenten gebildeten flüssigen Phase über ein mechanisches Fest-Flüssig-Trennverfahren getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zerkleinerten Abfallfette vor dem Erhitzen wieder zu größeren Abfallstücken zusammengefügt und die Abfallstücke zur Überführung der Fettkomponenten in die flüssige Phase erhitzt werden, so dass in den Abfallstücken enthaltene Feststoffe in einem Feststoffagglomerat verbleiben.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung über ein Sieb oder einen Filter erfolgt .
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung über ein Sieb oder einen Filter mit einer Porenweite von > 10 μm erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung über ein Sieb oder einen Filter mit einer Porenweite von > 50 μm, , insbesondere > 0,1 mm erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfallstücke auf Temperaturen zwischen 120°C und 200°C erhitzt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfallstücke auf Temperaturen zwischen 150°C und 200°C erhitzt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zerkleinerten Abfallfette zu Abfallstücken einer vorgegebenen geometrischen Form, insbesondere Zylinder- oder Quaderform, zusammengefügt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zerkleinerten Abfallfette zu Abfall- stücken mit einem Durchmesser oder einer Dicke zwischen 5 und 50 mm, insbesondere zwischen 15 und 25 mm, zusammengefügt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfallfette mit einer Zerkleinerungsmaschine mechanisch zerkleinert wird, die Abfallfett-Stränge mit einem Durchmesser zwischen 2 und 15 mm, insbesondere zwischen 4 und 8 mm, liefert .
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfallfett-Stränge anschließend zu einem dickeren Strang zusammengefügt werden, von dem die Abfallstücke abgeschnitten werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zerkleinerten Abfallfette zu den Abfallstücken geformt und/oder gepresst werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfallstücke aus zerkleinerten Abfallfetten unterschiedlicher Fettsorten zusammengefügt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfallstücke zunächst einem Vorwärmschritt bei einer Temperatur zwischen 80°C und 200°C in Luft oder Wasser unterworfen werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfallfette vor der Bildung der Abfallstücke mit einem Bindemittel vermischt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfallstücke vor der Erhitzung in eine perforierte Hülle eingebracht und in der perforierten Hülle erhitzt werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die abgetrennten Feststoffe einem Nachbehandlungsschritt in einer trockenen, heißen Vorrichtung unterzogen werden, um weitere Fettkomponenten abzutrennen.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfallstücke in aufeinander folgenden Temperiereinrichtungen mehreren Erhitzungs- schritten bei unterschiedlichen Temperaturen unterzogen werden, um unterschiedliche Fettfraktionen abzutrennen.
18. Brennstoff für Verbrennungsmaschinen, der nach einem Verfahren der vorangehenden Patentansprüche hergestellt ist.
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