WO2022248698A1

WO2022248698A1 - Verfahren und vorrichtung zur reinigung von altöl

Info

Publication number: WO2022248698A1
Application number: PCT/EP2022/064463
Authority: WO
Inventors: Michael Richter
Original assignee: Biofabrik Black Refinery Gmbh
Priority date: 2021-05-26
Filing date: 2022-05-27
Publication date: 2022-12-01

Abstract

Der Erfindung, die ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Altöl betrifft, bei dem Ausgangsmaterial bis zur Gasphase erwärmt und der dabei entstehende Dampf rektifiziert wird, wobei gereinigtes Öl als Kondensat aus einem Abzug in einer Rektifikationskolonne entnommen wird, liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Altöl anzugeben, welches auch in Kleinstanlagen eine effiziente Arbeit ermöglicht, so dass eine kompakte Anlagenkonfiguration und damit insbesondere ein mobiler Einsatz durch einen Containeraufbau ermöglicht wird. Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, den Aufwand für die Wartung zu verringern. Die erfindungsgemäße Aufgabenstellung wird dadurch gelöst, dass Altöl einer Verdampfung durch eine zumindest mittelbare Kontaktierung des Ausgangsmaterials mit einem Schmelzbad, dessen Schmelztemperatur über der Verdampfungstemperatur jedoch unter der Zündtemperatur des Altöls liegt, unterzogen wird und der Dampf in der Rektifikationskolonne rektifiziert wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Altöl

Die Erfindung bezieht sich auf die Verarbeitung von Altöl im Sinne der Altölverordnung. Dies sind Öle, die als Abfall anfallen und die ganz oder teilweise aus Mineralöl, synthetischem oder biogenem Öl bestehen. Dies schließt insbesondere flüssige ölhaltigen Reststoffe wie verschmutzter Diesel, Heizöl oder Schifffahrtsölen ein. Dieses Altöl wird als Ausgangsmaterial in dem Verfahren eingesetzt. Die Reinigung des Altöls kann über reine

Destillation erfolgen, ohne dass die Molekülstrukturen verändert werden. Die Erfindung kann aber auch in einem Temperaturbereich eingesetzt werden, in dem ein sogenanntes Cracken erfolgt, d.h. eine Zerschlagung langer Molekülketten in kürzere.

Dabei betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Reinigung von Altöl, bei dem Ausgangsmaterial bis zur Gasphase erwärmt und der dabei entstehende Dampf rektifiziert wird, wobei gereinigtes Öl als Kondensat aus einem Abzug in einer Rektifikationskolonne entnommen wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Reinigung von Altöl mit einem Hauptreaktor und einer daran angeschlossenen Rektifikationskolonne.

Aus der DE 19820 635 Al ist ein Verfahren zur Aufbereitung von Altöl bekannt, bei dem das Altöl einer Grobreinigung und einer anschließenden Trocknung unterzogen, anschließend bei 400 bis 500°C thermisch gecrackt und das Crackprodukt einer Destillation unterzogen wird. Zur Senkung des Clorgehalts werden dem vorgereinigten Altöl alkalische Verbindungen zugesetzt.

Vorgang des Crackens und der anschließenden Destillation ist aus der Schwer- oder Rohölindustrie bekannt und beispielsweise in www.seilnacht.com/versuche/erdoeld.gif beschrieben und noch einmal in Fig. 1 dargestellt. Dabei wird das Rohöl in einem Röhrenofen auf über 360°C erhitzt, so dass die Bestandteile weitgehend verdampfen. Diese gelangen in einen Destillationsturm, der aus zahlreichen Glockenböden aufgebaut ist. In den Glockenböden sammeln sich die Destillate der einzelnen Fraktionen. Nach oben nehmen die Temperaturen der Glockenböden ab. Der aufsteigende Dampf kondensiert dann in jedem Glockenboden, dessen Temperatur unter der Siedetemperatur eines Bestandteils liegt, diesen Bestandteil liegt, aus. Somit kann eine Separierung der einzelnen Bestandteile vorgenommen werden.

In dem Röhrenofen kommt das Ausgangsmaterial über einen Wärmetauscher mit einem heißen Gas in Kontakt. Zur ausreichenden Erwärmung des Ausgangsmaterials ist es erforderlich, eine solche Temperaturdifferenz zu wählen, die Erwärmung bis zur Zieltemperatur ermöglicht. Das führt dazu, dass das Innenrohr des Wärmetauschers zur Verstopfung neigt, da an der Innenseite Verbrennungsrückstände anhaften. Auch die Außenseite ist einer starken Beanspruchung durch das Heizgas ausgesetzt. Hierdurch entsteht ein nicht unerheblicher Wartungsaufwand. In stationären Großanlagen stellt dies kein Problem dar, da mehrere Reaktoren eingesetzt werden können, so dass stets einer oder mehrere zum Betrieb bereitstehen, auch wenn andere einer Wartung unterzogen werden müssen. In kleineren und mobilen Anlagen ist die Wahl einer solchen Redundanz nicht möglich, zumindest jedoch nachteilig.

In der DE 102012 008 458 Al ist ein Reaktor zum Vergasen von Ausgangsmaterial bekannt, der mit einem Füllstoff und einem Metall gefüllt ist, welches durch äußere Heizelemente in die Flüssigphase gebracht werden kann. In dieses flüssige Metallbad wird an der Unterseite das Ausgangsmaterial eingebracht. Dabei ist vorgesehen, festes Ausgangsmaterial in Granulatform einzusetzen. Dieses Ausgangsmaterial wird durch die Temperatur des Metallbades eine Depolymerisation erfahren. Dabei geht das Ausgangsmaterial in die Flüssigphase und infolge des verzögerten Durchdringens des Füllstoffes in die Dampfphase über und wird in einem Kondensator zu einem Ausgabematerial kondensiert und in einem Sammler aufgefangen.

In dem EP 0592 057 Bl wird ein Verfahren beschrieben, bei dem ebenfalls festes Ausgangsmaterial einer Pyrolyse in einem Metallbad unterzogen wird.

Die WO 2014/106650 A2 beschreibt ein Verfahren zur Verölung von kohlenwasserstoffhaltigem Ausgangsmaterial ebenfalls in einem Metallbad.

Eine Behandlung von Altöl als Ausgangsmaterial mit einem Metallbad ist aus der WO 2020/104472 Al bekannt, deren Inhalt hier mit einbezogen wird. Nachteilig ist in deren Offenbarung, wonach das Ausgangsmaterial direkt in durch das Schmelzbad geführt wurde, zu sehen, dass es zu Säurebildnern und anderen nicht kontrollierbaren Nebenreaktionen kommt, die dazu führen, dass die Produktqualität leidet. Weiterhin kommt es zu Kohlenstoffablagerungen an der Außenwand. Dies führt dazu, dass der Kohlenstoff eine Isolationsschicht bildet und dadurch die Heizmanschetten durchbrennen können. Der Erfindung liegt danach die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche stellen Ausführungsformen dar. Bei der Wahl des Schmelzbades wurde mit klassischem hochreinen Zinn gestartet. Im Prozess stellte sich heraus, dass dieses Zinn nach einer Dauer von ca. 3 Monaten eine kristalline Struktur ausbildete und der Wärmeübertrag signifikant abnahm. Weitere Untersuchungen zeigten, dass ein minimaler Anteil von Eisen, der im Zinn enthalten ist sich über einen längeren Zeitraum löst und dadurch zu nadeligen Ausbildungen führt.

Eine Verbesserung zeigte der Einsatz einer Legierung Namens Rosemetall mit 55% Bismut, 25% Blei und dem Rest Zinn, welche bereits bei 120°C flüssig wird.

Damit können oxidativen Erscheinungen, und ein Abbau des Wärmeträgers etc. vermieden werden.

Allerdings sind die Eigenschaften des Bismuts (Bi) nicht unproblematisch. Dieses weist eine Anomalie, ähnlich wie bei Wasser auf, nämlich, dass sich diese Legierungskonstellation beim Erkalten ausdehnt. Im Ergebnis führt diese Ausdehnung dazu, dass die Kräfte ausreichen, dass die Spiralen (es sind immer Zwei in jeder Anlage) zusammengedrückt werden. Auch das Außenrohr kann auseinander gedrückt werden. Es hat sich gezeigt, dass eine Senkung des Anteils von Bi auf unter 50% dieses Problem löst. Diese führt dazu, dass die Anomalie minimiert wird.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden verschmutzte ölhaltige Reststoffe automatisch gereinigt, kondensiert und somit innerhalb weniger Minuten wieder in nutzbaren

Kraftstoff verwandelt. Dabei kann das Verfahren bekannte Verfahren der Rohölindustrie mit einem erfindungsgemäß gestalteten Depolymerisationsverfahren von kohlenwasserstoffhaltigen Rohstoffen und sogenannten Cold- Cracking-Technologien kombinieren.

Kunststoffe werden meist aus Erdöl hergestellt und dabei - vereinfacht gesagt - deren Kohlenwasserstoffe so miteinander verkettet (Polymerisation), dass aus einem ehemals flüssigen Stoff feste Materialien werden. Die Depolymerisation kehrt diesen Prozess um. Die Ketten werden durch

Temperatureinfluss wieder gelöst und es entstehen Produkte verkürzter Kettenlängen wie z.B. wieder Öle (mittellang), aber auch Wachse (etwas längere Ketten, bei Erwärmung auch flüssig), und Gase (sehr kurze Ketten), die allesamt gut zur energetischen Nutzung geeignet sind, im Falle der Öle zudem hervorragend Speicher- und transportierbar. Auch diese können als Ausgangsstoff des erfindungsgemäßen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass das Altöl als Ausgangsmaterial eingesetzt und einer Verdampfung durch eine zumindest mittelbare Kontaktierung des Ausgangsmaterials mit einem Schmelzbad, dessen Schmelztemperatur über der Verdampfungstemperatur jedoch unter der Zündtemperatur des Altöls liegt, unterzogen wird und der Dampf in der Rektifikationskolonne rektifiziert wird.

Das Altöl wird in dem Verfahren destilliert. Dabei sorgt das spezielle Energieeintragssystem im Hauptreaktor für eine sehr kontrollierbare und schnelle Erhitzung des Altöls.

Das Verfahren wird unter Vakuum durchgeführt. Dazu musste eine verfahrenstechnische Lösung geschaffen werden, bei der die unter Vakuum abdestillierten Produkte kontinuierlich in eine atmosphärisch offene Umgebung transportiert werden. In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass das Ausgangsmaterial dem Schmelzbad mittelbar zugeführt wird, indem es ohne eine unmittelbare Verbindung und über eine wärmeleitende Verbindung mit dem Schmelzbad durch dieses geleitet wird. Durch diese Wärmeleitverdampfung sorgt für einen gleichmäßigen Energietrag in das Altöl, was ein Verschlacken der Wärmetauscherflächen vermeidet und zumindest dadurch den Wartungsaufwand erheblich reduziert.

In jeder Gestaltung wird die Gasphase in einem bisher der Schwerölindustrie vorbehaltenen Spezialrektifikations verfahren in vordefinierte und kontrollierte Fraktionen von Schwer- bis Leichtsiedern getrennt. So entstehen verschiedene Destillatqualitäten. Motortaugliche Kraftstoffe werden ausgeschleust, unsaubere Fraktionen können den Prozess wiederholen, bis auch sie vollständig in nutzbare und Abfallbestandteile aufgetrennt sind. Die verschiedenen Ölfraktionen werden je nach Anwendungsbereich weiter verfeinert oder in Form von fertigen Produkten an Distributoren oder Endkunden ausgeliefert. Im Abfallaustrag fallen 5 bis 10 Prozent des Rohstoffes als teerartiger Abfall an. Dieser kann zur Bitumenproduktion im Straßenbau oder als Ersatzbrennstoff eingesetzt werden. Weitere Abfälle entstehen nicht. Der Einsatz des Rektifikationsverfahrens im Kleinanlagenbereich, kombiniert mit einer Schmelzbadverdampfung ist der Schwerpunkt der Erfindung.

Weiterhin ist es möglich, dass ein Onboard-Generator die Vorrichtung mit Energie aus selbst produziertem Kraftstoff oder aus einem Restgas versorgt. Eine solche Vorrichtung arbeitet dann energieautark. Auf diese Weise wird aktuell ein Gesamtwirkungsgrad von ca. 75% Prozent erreicht. Jede Einheit verarbeitet bis zu 1.000 Liter Rohstoff täglich - dies kann jedoch modular auf eine unbegrenzt große Rohstoffmenge ausgeweitet werden.

Vorrichtungsseitig ist vorgesehen, dass der Hauptreaktor als Schmelzbadverdampfer ausgebildet ist, indem ein Reaktorraum mit einem Schmelzbadmaterial, dessen Schmelztemperatur über der Verdampfungstemperatur jedoch unter der Zündtemperatur des Altöls liegt, gefüllt ist, der Reaktorraum mit einer Heizeinrichtung versehen ist und in dem Reaktor ein Eintritt für das Altöl angeordnet ist.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Trennwand durch eine lange Spirale gebildet wird, in der das Inputmaterial mit hoher Geschwindigkeit zirkuliert wird und im Schmelzbad liegt, wobei das Schmelzbad durch ein Edelstahlrohr gebildet wird, welches mit Flüssigmetall gefüllt und mit außen anliegenden Heizmanschetten versehen sind und das Schmelzbad nimmt die Energie aufnimmt und diese über die gesamte Spirale verteilt.

Der Wärmeübertrag ist sehr gut und man hat den Vorteil, dass für diese Anwendung nur minimale Platzbedarfe benötigt wird. Vergleichbar mit einer Thermalölheizung, bei den Druckausgleichsgefäßen, Leitungsplatz und aufwendige

Steuerung (Ventile etc.) erforderlich sind, wird hier nur die angesprochene Platzkonstellation benötigt.

Die bei Schmelzbädern auftretenden hohen Konvektionsenergien zur Wärmeübertragung, sind in der Lage, die gespeicherte Energie in Millisekunden dem zu verdampfenden Fluid zuzuführen .

Bei der Nutzung von Schmelzbädern als Wärmeträger kann es jedoch zu unkontrollierten Explosionen kommen, welche zur Folge haben, dass mit einem Verlust des Wärmeträgers zu rechnen ist.

Bei diesem Verfahrensschritt entstehen sehr große Gasblasen, welche an der Oberfläche sich entspannen/zerplatzen. Dadurch wird ein Teil des Metallbades mitgerissen und sammelt sich im Reaktorsumpf oder setzt Leitungen zu o.ä. Nimmt man diesen Effekt als gegeben hin, hat das zur Folge, dass nach definierten Betriebszeiten der Prozess unterbrochen werden und das Metallbad aufwendig um seine Ursprungsmenge ergänzt werden muss.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe zielt auf die Vermeidung der Unterbrechung der Betriebszeiten ab. Hierzu wird bei Schmelzbadreaktoren den im kontinuierlichen Betrieb auftretenden Metallbadverlusten, entgegengewirkt.

Hierzu kann vorgesehen werden, die bei der Konvektionsreaktion entstehenden großen Gasblasen zu verkleinern, um bei der Entspannung dieser Gasblasen, das Mitreißen von Metallbad zu minimieren. Hierbei besteht die Möglichkeit, die Reaktorzone mit Füllmaterialen wie Stahlkugeln zu füllen, damit sich die Gasblasen bei der Durchdringung der Reaktorzone dann zeiteilen und in kleinen Bläschen an der Oberfläche des Metallbades ankommen. Mit Hilfe dieser Füllmaterialien hat man zwei wesentliche Vorteile geschaffen. Zum einen wird das Mitreißen des Metallbades auf ein Minimum reduziert und zum anderen entsteht im Prozess eine bessere Verdampfungsrate, da das Gas sich besser verteilen kann.

In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung wird vorgesehen, mittels Prallplatten einen Metallbadrücklauf zu gewährleisten, wodurch Metallbadspritzer direkt in das Metallbad zurückgeführt werden. Hierzu sind oberhalb des Schmelzbades in DampfStromrichtung hintereinanderliegende Prallplatten eingebracht, wobei jede dieser Prallplatten eine seitliche Öffnung aufweist und diese Öffnungen so versetzt sind, dass sie in DampfStromrichtung nicht Übereinanderliegen, sondern sich gegenseitig abdecken.

Die Prallplatten können in dem Reaktorraum des Hauptreaktors angeordnet sein.

Es kann auch ein Metallbadrücklauf vorgesehen werden. Der Metallbadrücklauf ist ein Bauteil, welches speziell für diese Anwendung gebaut wurde, um Kleinstmengen an flüssigem Metall im Reaktorraum, oberhalb der Metallbadoberfläche, aufzufangen und wieder der Reaktorzone zuzuführen. Trotz der Stahlkugeln können immer noch Kleinstmengen anfallen, welche sich im Metallbadrücklauf verfangen und wieder in den Reaktor zurückgeführt werden. Das Bauteil sorgt dafür, dass Gas durchströmen kann aber flüssiges Metall sich verfängt und wieder in das eigentliche Metallbad zurückfließt.

Zur Vermeidung von Schmelzbadverlusten kann aber auch eine andere Lösung gewählt werden. Diese sieht vor, dass in dem Reaktorraum eine mittelbare wärmeleitende Verbindung zwischen dem Altöl und dem Schmelzbad vorgesehen ist, indem eine Trennwand zwischen dem Altöl und dem Schmelzbad vorgesehen ist, durch die das Altöl von dem Schmelzbad getrennt ist.

Durch die wärmeleitende Verbindung wird in das Altöl ein Wärmeenergieeintrag durch Wärmeleitung realisiert, wobei die die Temperaturdifferenzen ausgleichenden ausgezeichneten Eigenschaften des Schmelzbades genutzt werden, um eine Verdampfung zu bewirken, ohne dass es an der wärmeleitenden Verbindung zu Verschlackungen oder ähnlichen Erscheinungen kommt, wie dies beispielsweise bei den bekannten Röhrenöfen der Fall ist.

Zur Realisierung kann in den Reaktorraum des Hauptreaktors ein Wärmetauscher eingebracht sein, der einen Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei der Eingang den Eintritt für das Altöl bildet und dessen Ausgang in den Eingang der Rektifikationskolonne mündet.

Durch einen solchen Wärmetauscher wird ein hocheffizienter und gleichmäßiger Energieeintrag in das Altöl realisiert, ohne dass es zu Schmelzbadverlusten infolge platzender Gasblasen im Schmelzbad kommen kann.

Der Wärmetauscher kann als Rohr ausgebildet sein, dessen eine Seite den Eingang und dessen andere Seite den Ausgang bildet. Dieses Rohr kann spiralförmig gewickelt sein.

Das Schmelzbad, insbesondere ein Metallbad, umgibt den Wärmetauscher. Das Schmelzbad bewirkt den gleichmäßigen Energieeintrag, denn neu eingespeistes Altöl muss zunächst erwärmt werden. Die große Wärmekapazität des Schmelzbades erlaubt eine schnelle Erwärmung des Altöls, ohne dass es zu einem nennenswerten Absenken der Temperatur des Schmelzbades oder zu einer Verschlackung beim Energieeintrag kommen kann. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines ersten

Ausführungsbeispieles (Fig. 2 bis 13) und eines zweiten Ausführungsbeispieles (Fig. 14 bis 17) näher beschrieben. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Darstellung des Standes der Technik, Fig. 2 eine schematische Gesamtübersicht über eine

Vorrichtung zur Reinigung von Altöl gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 eine Gestaltung eines Hauptreaktors für ein Durchlaufprinzip, Fig. 4 eine Gestaltung eines Hauptreaktors für ein Gegenstromprinzip,

Fig. 5 den Hauptreaktor im Durchlaufprinzip mit Füllelementen,

Fig. 6 den Hauptreaktor nach Fig. 4 mit einer Blasenverteilung des Depolymerisationsgutes,

Fig. 7 den Hauptreaktor im Gegenstromprinzip mit einer Blasenverteilung des Depolymerisationsgutes,

Fig. 8 den Hauptreaktor im Gegenstromprinzip mit Füllelementen und Blasenverteilung des Depolymerisationsgutes, Fig. 9 eine Prinzipdarstellung eines Metallbadrücklaufs in Draufsicht,

Fig. 10 den Metallbadrücklauf im Querschnitt,

Fig. 11 eine Anordnung des Metallbadrücklaufs am Hauptreaktor Fig. 12 die Anordnung des Metallbadrücklaufs nach Fig. 10 mit einer Metallbadfüllung und unverdampftem Teil und

Fig. 13 eine Prinzipdarstellung der Vorrichtung im Querschnitt Fig. 14 einen Hauptreaktor nach dem Wärmeleit- Verdampfungsprinzip gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 15 eine schematische Gesamtübersicht über eine Vorrichtung zur Reinigung von Altöl gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 16 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß des zweiten Ausführungsbeispieles

Fig. 17 eine Schnittdarstellung entsprechend der Schnittlinie B - B in Fig. 16, Fig. 18 eine Querschnittsdarstellung entsprechend der Linie A - A in Fig. 17,

Fig. 19 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Anordnung des zweiten Ausführungsbeispieles, Fig. 20 eine Darstellung eines Tankmanagementsystems

Wie in Fig. 1 dargestellt, wird nach dem Stand der Technik im Röhrenofen TI wird das Rohöl auf über 360 °C erhitzt, so dass die Bestandteile weitgehend verdampfen. Diese gelangen in den Destillationsturm T2, der aus zahlreichen Glockenböden T3 aufgebaut ist. In den Glockenböden T3 sammeln sich die Destillate T4 bis T9 der einzelnen Fraktionen. Wie ersichtlich, kommt das Rohr T10, in dem das Altöl geführt wird, in direkten Kontakt mit dem von dem Brennkammer TU erzeugten Heizgas. Das Heizgas verteilt sich temperaturseitig nicht gleichmäßig in dem Röhrenofen TI, so dass es zu teilweisen Überhitzungen des Rohres T10 kommt. Auch ist die Wärmekapazität des Heizgases gering, so dass mit hohen Temperaturdifferenzen gearbeitet werden muss, d.h. das Heizgas stark aufgeheizt wird, was wiederum zu einer Überhitzung des Rohres T10 führen kann. Hierdurch können Verschlackungen im Inneren des Rohres T10 nicht vermieden werden, die im Rahmen von regelmäßigen Wartungen zu entfernen sind. Derartige Wartungen verbieten jedoch den mobilen Einsatz derartiger Vorrichtungen. Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird gemäß Fig. 2 Altöl zum Zwecke der Reinigung durch die dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung in einem externen Inputtank 1 bereitgestellt. Von diesem Inputtank 1 wird dieses Altöl mittels einer Vorlagenpumpe 2 in einen internen Vorlagebehälter 3 und von dort aus in den Hauptreaktor 5 gepumpt. Die Menge des zugeführten Altöls wird über die Temperatur in der Rektifikationskolonne 6 als Regelgröße geregelt .

Vor dem Eintritt des hinzugeführten neuen Altöls in den Hauptreaktor 5 mischt sich das Altöl mit nachfolgend beschriebenen Destillat- und Sumpfrückläufen zu einem Depolymerisationsgut 4 das dem Hauptreaktor 5 zugeführt und in diesem mittels einer sogenannten Flash-Verdampfung schlagartig verdampft wird.

Bereits hier sei erwähnt, dass der gleiche prinzipielle Durchlauf, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, auch für das zweite Ausführungsbeispiel zutrifft. Der Unterschied besteht im Wesentlichen in dem Hauptreaktor. Der Hauptreaktor in dem zweiten Ausführungsbeispiel führt keine Flashverdampfung sondern eine Wärmeleitungsverdampfung aus. In beiden Ausführungsbeispielen entsteht jedoch Dampf, der einer Rektifikationskolonne 6 zugeführt wird. In dieser Rektifikationskolonne kondensiert der Dampf in verschiedenen Stufen, d.h. bei verschiedenen Temperaturen. An diesen Stufen sind Abzüge 7 bis 10 vorgesehen. Während das Kondensat an dem ersten Seitenabzug 7 und dem zweiten Seitenabzug 8, über Wärmetauscher 11 gekühlt, wieder der Vorlage 3 zugeführt werden, wird aus dem dritten Seitenabzug 9 und dem Kopfabzug 10 das Produkt, d.h. ein gereinigtes Öl entnommen und ebenfalls über Wärmetauscher 11 gekühlt, einem Produkttank 12 zugeführt. Von diesem wird es dann mittels einer Produktpumpe 13 in einen Outputtank 14 geleitet.

Kondensat, welches nicht über die Abzüge 7 bis 10 abgeleitet wird, und Bestandteile des Depolymerisationsgutes 4, die nicht verdampft werden und im Metallbad des Hauptreaktors 5 aufschwimmen, werden über eine Zirkulationsleitung 31 mittels einer Zirkulationspumpe 32 wieder dem Hauptreaktor 5 zur erneuten Verdampfung als Depolimerisationsgut 4 zugeführt.

Die Kondensatanteile, die sich nicht mehr destillieren lassen, sammeln sich als Sumpf am Boden der Rektifikationskolonne. Von dort wird der Sumpf über einen Sumpfrücklauf 16 dem Entsorgungsbehälter 15 zugeführt. Von dort aus kann bedarfsweise der Inhalt des

Entsorgungsbehälters 15 in einen externen Entsorgungstank

Wie in Fig. 3 dargestellt, kann der Hauptreaktor 5 auf dem Durchlaufprinzip ausgeführt werden. Dabei befindet sich an dem unteren Ende der Eintritt 17 für das

Depolymerisationsgut 4 und an dem oberen Ende der Austritt

18. In dem Hauptreaktor 5 befindet sich ein Metallbad 19, was einem Metall besteht, welches einen Schmelzpunkt oberhalb der Verdampfungstemperatur des

Depolymerisationsgutes 4 aufweist. Durch Heizmanschetten 20 wird das Metall in der Flüssigphase gehalten. Da das Depolymerisationsgut 4 durch die Temperatur des Metallbades

19, die ja in der Flüssigphase über der

Verdampfungstemperatur liegen muss, sofort verdampft wird, sobald es auch dem Eintritt in das Metallbad 19 gelangt, spricht man von einer Flash-Verdampfung.

Zur Gestaltung des Hauptreaktors sind in Fig. 3 und in Fig.

4 zwei Ausführungsvarianten dargestellt. Fig. 3 repräsentiert dabei das Durchlaufprinzip, bei dem das Deplolymerisationsgut 4 durch den direkt an der Unterseite des Hauptreaktors 5 angeordneten Eintritt 17 unmittelbar der Unterseite des Metallbades 19 zugeführt wird und dort sofort verdampft .

Fig. 4 repräsentiert das Gegenstromprinzip, bei dem der Eintritt 17 ein Gegenstromrohr 21 aufweist. Durch dieses Gegenstromrohr 21 wird das Depolymerisationsgut 4 durch das Metallbad 19 hindurchgeführt. Dabei erwärmt sich das Depolymerisationsgut 4 bereits bis nahezu zur Verdampfungstemperatur , so dass die Flash-Verdampfung beim Austritt aus dem Eintritt 17 noch schneller vonstattengeht.

Wie in Fig. 7 dargestellt, werden Teile des Depolymerisationsgutes 4 durch die Temperatur des Metallbades 19 nicht verdampft. Bei dem unverdampften Teil 22 handelt es sich zumeist um höherkettige Verbindungen, die zum großen Teil aus den Verschmutzungen des Altöls im Inputtank stammen. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, schwimmt dieser Teil 22 auf dem Metallbad 19 auf und fließt an der Verbindungskante zwischen Hauptreaktorß und Rektifikationskolonne in den Sumpfbehälter 15. Damit kann dieser zusammen mit dem übrigen Sumpf einer erneuten Rektifikation zugeführt werden kann.

Wie in Fig. 7 dargestellt, entspannen sich die dabei entstehenden Dampfblasen 23 an der Oberfläche des Metallbades 19 und zerplatzen. Um zu vermeiden, dass bei der Expansion der Dampfblasen 23 Teile des Metallbades 19 mitgerissen werden, die dann im letzten Endes im Sumpfbehälter 15 landen oder Leitungen zusetzen und was den Füllstand des Metallbades 19 minimiert, wird oberhalb des Metallbades 19 ein Metallbadrücklauf 24 angeordnet. Dieser Metallbadrücklauf 24 kann beispielsweise in dem Reaktorraum des Hauptreaktors 5 oder in der Rektifikationskolonne 6 angeordnet werden. Dieser Metallbadrücklauf weist in Dampfstromrichtung 25 liegende Prallplatten 26 auf, wie dies in den Fig. 8 bis 12 dargestellt ist. Jede dieser Prallplatten 26 weist eine seitliche Öffnung 27 auf, wobei diese Öffnungen so versetzt sind, dass sie in Dampfstromrichtung nicht Übereinanderliegen, sondern sich gegenseitig abdecken. Die Prallplatten 26 können in dem Metallbadrücklauf 24 mittels einer Mutter 28, die auf eine Zugstange 29 aufgeschraubt ist, verspannt werden.

Werden nun Metalltropfen aus dem Metallbad 19 emittiert und vom Dampfstrom mitgeführt, so treffen diese auf eine dieser Prallplatten 25 und fließen von dort in das Metallbad 19 zurück.

Um sicherzustellen, dass das Metall des Metallbades 19 nicht an den Prallplatten 26 kondensiert, sollten diese eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Metallbades 19 aufweisen. Die kann durch eine Wärmeleitung über die Wandung des Hauptreaktors 5 und im Falle, dass die Prallplatten in der Rektifikationskolonne 6 angeordnet sind, über deren Wandung sichergestellt werden. In nicht näher dargestellter Art und Weise ist es auch möglich, die Prallplatten 25 zu beheizen .

In Fig. 12 ist das Prinzip des Abfließens des unverdampften Teils wie in Fig. 7 dargestellt, ersichtlich, allerdings bei dem Metallbadrücklauf. Hier schwimmt der unverdampfte Teil 22 ebenfalls auf dem Metallbad 19 auf, füllt dabei jedoch den Metallbadrücklauf 24 bis zu seiner Oberkante auf. Da der unverdampfte Teil 22 stets einen Zuwachs erfährt, fließt der Überschuss über die Oberkante des Metallbadrücklaufs 24 in den Sumpfbehälter 15. Wir hierbei zu sehen ist, befinden sich die Prallplatten 26 als in dem unverdampften Teil 22. Die Metallspitzer des Metallbades 19 gelangen also innerhalb des unverdampften Teiles 22 an die Prallplatten 26 und fließen von dort durch den unverdampften Teil 22 hindurch wieder zurück in das Metallbad 19.

Wie in Fig. 5 dargestellt, kann eine weitere Maßnahme zur Verhinderung des Materialaustrags aus dem Metallbad darin bestehen, dass in dem Hauptreaktor 5 Füllkörper 27 eingebracht werden. Diese Füllkörper können aus einem Metall mit einer höheren Schmelztemperatur als das Metallbad 19 oder anderen - mach Möglichkeit inerten - Materialien, bestehen, wie beispielsweise Keramik.

Eine solche Füllung mit Füllkörpern 30 ist sowohl bei dem Durchlaufprinzip gemäß Fig. 3, dargestellt in Fig. 5 und 6 als auch bei dem Gegenstromprinzip gemäß Fig. 4, dargestellt in Fig. 7 und 8, möglich. Auch eine Kombination der Füllkörper 30 mit einem Metallbadrücklauf 24, wie in den Fig. 11 bis 13 dargestellt, ist möglich.

Wie in Fig. 6 und Fig. 8 dargestellt, ist die Wirkung darin zu sehen, dass die Dampfblasen 23, die aus dem Eintritt austreten noch recht groß sind und durch die Füllkörper 30 in kleinere Blasen zerteilt werden. Derartig verkleinerte Dampfblasen 23 haben beim Zerplatzen an der Oberfläche des Metallbades 19 nur noch eine geringere Energie, Metallspritzer zu emittieren.

In dem vorstehend geschilderten Ausführungsbeispiel wird zum Zwecke der Verdampfung von Altöl Zinn als Metall für das Metallbad 19 eingesetzt, da dessen Schmelztemperatur von 300°C optimal zur Verdampfungstemperatur des Altöls passt. Es ist aber auch möglich, andere Metalle einzusetzen. Auch der Einsatz anderer schmelzender Materialien ist möglich. Entscheidend ist nur, dass jeweils die Schmelztemperatur des eingesetzten Schmelzmaterials gleich oder größer der Verdampfungstemperatur des Depolymerisationsguts ist. Dabei darf die Schmelztemperatur jedoch nicht so hoch gewählt werden, dass es zu einem Verbrennen des Depolymerisationsguts, auch nicht teilweise kommt.

Hierin ist im Übrigen der Vorteil der Metallbad- oder allgemeiner ausgedrückt, der Schmelzbadlösung zu sehen. Wird nämlich das Depolymerisationsgut direkt, also ohne ein Schmelzbad, z.B. durch einen Wärmeenergieeintrag von außen durch die Wandung des Hauptreaktors erwärmt, kommt es infolge des Temperaturgradienten zwangsläufig zu einer Überhitzung des Depolymerisationsguts an der Wandung und damit zur Ablagerung von Verbrennungsrückständen, die alsbald eine aufwändige Reinigung des Hauptreaktors erforderlich werden lassen.

Somit zeigen sich auch weitere Einsatzgebiete der Schmelzbadlösung. So wird es nämlich beispielsweise möglich, verunreinigte Lösungs- oder -reinigungsmittel oder Treibstoffe aufzubereiten. Dann wird insbesondere eine Gestaltung der Vorrichtung gewählt werden, die unter Vakuum arbeitet. Es ist aber auch möglich, granulierte Kunststoffe einem Schmelzbad, vorzugsweise aus Metall, zuzuführen. Die infolge des Erhitzens austretenden Dämpfe lassen sich dann zu wertvollen Rohstoffen rektifizieren. Aber auch andere Wärmeträger, wie z.B. gesättigte Salzlösungen, schmelzende Kunststoffe, ja sogar Flüssiggase sind neben den oben bereits beschriebenen Metallen als Schmelzbadmaterialien für verschiedenste Einsatzgebiete verwendbar.

Auf die Verhinderung eines Schmelzbadverlusts und eine Vermeidung von Verbrennungsrückständen ist auch das zweite Ausführungsbeispiel gerichtet, wie es in den Fig. 14 bis 19 dargestellt ist.

In Fig. 14 ist ein Hauptreaktor 5 dargestellt, der einen Reaktorbehälter 34 aufweist. An der Außenseite des Reaktorbehälters sind Heizmanschetten 20 angeordnet. Dabei können die Heizungen auch anders ausgeführt werden, beispielsweise alternativ als Induktionsheizungen.

Im Inneren des Reaktorbehälters 34 befindet sich das Metallbad 19. In dieses taucht ein Wärmetauscher oder Heizregister 35 vollständig ein. Das Heizregister wird also von dem Metallbad 19 umspült, wenn dieses verflüssigt ist. An der Oberseite ist der Reaktorbehälter 34 mit einem

Flansch 36 versehen, mittels dessen der Reaktorbehälter 34 mit dem Hauptreaktor 5 verbunden werden kann. In diesem Flansch 36 ist eine Ablaufbohrung 37 vorgesehen, durch die nicht kondensierbare Flüssigkeit direkt in den Sumpf abgeleitet werden kann.

Das Heizregister besteht aus einem spiralförmig gebogenem Rohr mit einem ersten Ende 38 und einem zweiten Ende 39. In das erste Ende 38 wird das kalte Altöl eingeleitet und zu dem Heizregister 35 an seinem dem Flansch 36 zugewandten Ende geführt. Das zu Dampfphase erwärmte Altöl tritt an dem zweite Ende 39 in die mit diesem verbundene Rektifikationskolonne 6. Dort findet die bereits beschriebene Destillation statt. Der Rohrmantel des Rohres des Heizregisters 35 bildet also die Trennwand zwischen dem Altöl und dem Metallbad 19.

In einer konkreten Gestaltung ist die Trennwand aus dem Rohrmantel einer 15 Meter lange Rohrspirale in der das Inputmaterial mit hoher Geschwindigkeit zirkuliert wird und im Schmelzbad liegt. (0,lmmxl0mm).

Das Schmelzbad ist eine 1000mm x 80mm langes Edelstahlrohr, welches mit Flüssigmetall gefüllt ist. Die außen anliegenden Heizmanschetten befeuern dieses Rohr mit maximal 650°C. Das Schmelzbad nimmt die Energie auf und verteilt diese über die gesamte Spirale.

Der Wärmeübertrag ist sehr gut und der Platzbedarf minimal.

Hinsichtlich des Materials für das Schmelz- oder Metallbad muss eine geeignete Legierung gefunden werden. Von der Anmelderin wurde zunächst eine Legierung Namens Rosemetall aus Bi55%/25%Bp/Rest Zinn, welche bereits bei 120°C flüssig wird, in Betracht gezogen. Damit konnte erreicht werden, das oxidative Erscheinungen oder ein Abbau des Wärmeträgers etc. vermieden werden konnten. Allerdings zeigte es sich, dass sich diese Legierungskonstellation beim Erkalten ausdehnt. Dies führt dazu, dass die Ausdehnungskräfte ausreichen, die Spiralen (es sind immer zwei in jeder Anlage) zusammenzudrücken. Auch das Außenrohr (Edelstahlrohr des Schmelzbads) wurde auseinander gedrückt. Überraschend wurde festgestellt, dass diese Anomalie verringert wird, wenn der Bi-Anteil auf unter 50% festgelegt wird. Bereits 40% bis 49% führen zu einem guten Ergebnis. Möglich sind auch 30% bis 40% oder noch geringere Konzentrationen wie 20% bis 30%. Unter 1% sollte der Bi- Anteil nicht gewählt werden.

Fig. 15 zeigt das Prinzip, dass das zur Dampfphase erwärmte Altöl über das zweite Ende 39 der Rektifikationkolonne 6 zugeführt wird und in dieser verdampft. Die Fraktionen des Altöls, die noch nicht richtig in der Rektifikationskolonne 6 kondensieren, werden in den Hauptreaktor zusammen mit neuem Altöl als Depolymerisationsgut 4 an seiner ersten Ende 38 dem Heizregister 35 zugeführt. In den Fig. 16 bis 19 ist dargestellt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung als transportable mobile Einrichtung in einem Rahmen 40 angeordnet ist. Darin befinden sich der Vorlagebehälter 3, der Produkttank 12 und der Entsorgungsbehälter 15. Zur Erhöhung der Produktionskapazität sind vier

Hauptreaktoren 5.1 bis 5.4 und der Bauart nach Fig. 14 vorgesehen, deren zweite Enden jeweils in der Rektifikationskolonne 6 münden, die zentral angeordnet ist.

Zur ordnungsgemäßen Arbeit der Anlage ist eine Steuerung 41 vorgesehen.

In Fig. 20 ist ein sogenanntes Tankmanagementsystem (TMS) mit einem Schleusensystem 42 dargestellt.

Damit wird es möglich, eine kontinuierliche Fahrweise unter Vakuum zu realisieren. Damit wird eine verfahrenstechnische Lösung ermöglicht, bei der unter Vakuum abdestilliertes Produkt kontinuierlich in eine atmosphärisch offene Umgebung transportiert wird. Damit wird eine Produktschleuse 43 realisiert .

Jeder Rektifikationskolonnenabgang hat jeweils eine Produktschleuse . Die beiden Tanks (oben 44 und unten 45) stehen unter Vakuum. Sie sind mit einem zentralen Vakuumsystem 46 verbunden.

Sobald der untere Tank 45 gefüllt ist wird dieser vom oberen Tank mittels eines Vakuumventils 47 abgeschiebert und vom Vakuumsystem 46 getrennt. Ein Belüftungsventil 48 belüftet den unteren Tank 45, wobei der obere Tank 44 einen Puffertank für diesen Ablauf darstellt.

Der untere Tank 45 wird entleert (ca. 10 Sek.). Danach geht das Belüftungsventil 48 wieder zu, das Vakuumventil 47 zum Puffertank (oberer Tank 44) wird geöffnet und der untere

Tank 45 wird wieder unter Vakuum gesetzt. Durch das kleine Füllvolumen der Tanks 44 und 45 sind die nicht auszuschließenden Druckschwankungen zu vernachlässigen.

Das gleiche System wurde für den Sumpf entwickelt. Somit kann man kontinuierlich diese Anlage unter Vakuum betreiben.

Die Steuerung ist vollautomatisch über eine SPS geregelt

Bezugszeichenliste

1 Inputtank

2 Vorlagenpumpe

3 Vorlagebehälter

4 Depolymerisationsgut

5 Hauptreaktor

5.1 - 5.4 Hauptreaktor

6 Rektifikationskolonne

7 erster Seitenabzug

8 zweiter Seitenabzug

9 dritter Seitenabzug

10Kopfabzug

11Wärmetauscher

12 Produkttank

13 Produktpumpe

14 Outputtank

15Entsorgungsbehälter

16 Sumpfrücklauf

17Eintritt

18Austritt

19Metallbad

20Heizmanschetten

21 Gegenstromrohr

22 unverdampfter Teil 23 Dampfbläsen

24Metallbadrücklauf

25 DampfStromrichtung

26 Prallplatte 27 seitliche Öffnung

28Mutter

29 Zugstange

30 Füllkörper 31 Zirkulationsleitung

32 Zirkulationspumpe

33 Entsorgungstank

34 Reaktorbehälter

35Wärmetauscher, Heizregister 36 Flansch

37Ablaufbohrung

38 erstes Ende

39 zweites Ende

40 Rahmen 41 Steuerung

42 Tankmanagmentsystem mit Schleusensystem

43 Produktschleuse

44 oberer Tank

45 unterer Tank

46 Verbindung zum zentralen Vakuumsystem

47 Vakuumventil

48 Belüftungsventil

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Reinigung von Altöl, bei dem Ausgangsmaterial bis zur Gasphase erwärmt und der dabei entstehende Dampf rektifiziert wird, wobei gereinigtes Öl als Kondensat aus einem Abzug in einer Rektifikationskolonne entnommen wird, wobei das Altöl als Ausgangsmaterial eingesetzt und einer Verdampfung durch eine mittelbare Kontaktierung des Ausgangsmaterials mit einem Schmelzbad (19), dessen Schmelztemperatur über der Verdampfungstemperatur jedoch unter der Zündtemperatur des Altöls liegt, unterzogen wird, wobei das Ausgangsmaterial dem Schmelzbad (19) mittelbar zugeführt wird, indem es ohne eine unmittelbare Verbindung und über eine wärmeleitende Verbindung mit dem Schmelzbad (19) durch dieses geleitet wird und der Dampf in der Rektifikationskolonne (6) rektifiziert wird, dadu rch gekenn zeichn et , dass als Schmelzbad (19) flüssiges Metall in Form einer niedrigschmelzenden Legierung, enthaltend Bismut, Zinn und Blei, verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadu rch gekenn zeichn et , dass der Schmelzpunkt der Legierung bei 120°C liegt, wobei der Anteil an Bismut unter 50% beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadu rch gekenn zeichn et , dass das Verfahren unter Vakuum durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 3, dadu rch gekenn zeichn et , dass ein Kondensat einer erneuten Rektifikation zugeführt wird.

5. Vorrichtung zur Reinigung von Altöl mit einem Hauptreaktor (5) und einer daran angeschlossen Rektifikationskolonne (6), wobei der Hauptreaktor (5) als Schmelzbadverdampfer ausgebildet ist, indem ein Reaktorraum (34) mit einem Schmelzbadmaterial (19), dessen Schmelztemperatur über der

Verdampfungstemperatur jedoch unter der Zündtemperatur des Altöls liegt, gefüllt ist, der Reaktorraum (34) mit einer Heizeinrichtung (20) versehen ist und in dem Reaktor (5) ein Eintritt (17) für das Altöl angeordnet ist und wobei in dem Reaktorraum (34) eine mittelbare wärmeleitende Verbindung zwischen dem Altöl und dem Schmelzbad (19) vorgesehen ist, indem eine Trennwand zwischen dem Altöl und dem Schmelzbad (19) vorgesehen ist, durch die das Altöl von dem Schmelzbad (19) getrennt ist, dadu rch gekenn zeichn et , dass die Trennwand aus einem Rohrmantel eines Rohres besteht, das das Inputmaterial aufnehmend gestaltet und im Schmelzbad angeordnet ist, wobei das Schmelzbad aus einem Edelstahlrohr besteht, welches mit Flüssigmetall gefüllt und mit außen anliegenden Heizmanschetten versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadu rch gekenn zeichn et , dass oberhalb des Schmelzbades (19) in DampfStromrichtung (24) hintereinander liegende Prallplatten (25) eingebracht sind, wobei jede dieser Prallplatten (25) eine seitliche Öffnung (26) aufweist, wobei diese Öffnungen so versetzt sind, dass sie in DampfStromrichtung nicht übereinander liegen, sondern sich gegenseitig abdecken.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadu rch gekenn zeichn et , dass die Prallplatten in dem Reaktorraum des Hauptreaktors (5) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadu rch gekenn zeichn et , dass in den Reaktorraum (34) des Hauptreaktors (5) ein Wärmetauscher (35) eingebracht ist, der einen Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei der Eingang den Eintritt für das Altöl bildet und dessen Ausgang in den Eingang der Rektifikationskolonne (6) mündet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadu rch gekenn zeichn et , dass der Eingang der der Rektifikationskolonne (6) zugewandten Seite und der Ausgang an der der Rektifikationskolonne abgewandten Seite des Hauptreaktors (5) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadu rch gekenn zeichn et , dass der Wärmetauscher (35) aus dem Rohr besteht, dessen eine Seite (38) den Eingang und dessen andere Seite (39) den Ausgang bildet .

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Rohr spiralförmig gewickelt ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, d a du r ch g e k e nn z e i c hn e t , dass der Ausgang einer Rektifikationskolonne mit einem Schleusensystem verbunden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, d a du r ch g e k e nn z e i c hn e t , dass das Schleusensystem einen oberen und unteren Tank aufweist, die durch ein Vakuumventil miteinander verbunden sind, wobei das Vakuumventil eine Verbindung zu einer Vakuumquelle aufweist und der untere Tank mit einem Belüftungsventil und einem Produktablauf versehen ist.