EP3938468A1 - Anlage und verfahren zur katalytischen herstellung von dieselölen aus organischen materialien - Google Patents

Anlage und verfahren zur katalytischen herstellung von dieselölen aus organischen materialien

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Publication number
EP3938468A1
EP3938468A1 EP20717754.4A EP20717754A EP3938468A1 EP 3938468 A1 EP3938468 A1 EP 3938468A1 EP 20717754 A EP20717754 A EP 20717754A EP 3938468 A1 EP3938468 A1 EP 3938468A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reactor
plant
starting material
screw conveyor
phase
Prior art date
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Pending
Application number
EP20717754.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Timon Kasielke
Olaf HEIMBÜRGE
Reinhard LENZINGER
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HEIMBUERGE, OLAF
Kasielke Timon
Lenzinger Reinhard
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP3938468A1 publication Critical patent/EP3938468A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING 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
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/10Production 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING 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
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/08Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal with moving catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING 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
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10Feedstock materials
    • C10G2300/1003Waste materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING 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
    • C10G2400/00Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/04Diesel oil
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

Definitions

  • the invention relates to a plant for the catalytic production of diesel oil from residual materials such as plastics (PE, PP, PET, PVC, etc.), cellulose-containing materials and
  • a system is known from WO 2005/071043 A1 in which hydrocarbon-containing residues or residues are heated, cracked and fractionated in a multi-stage process, whereby diesel oil, among other things, is obtained. Furthermore, such a system is also known from DE 103 56 245 B4, the main heat input taking place via the flow energy of the pumps, which are braked by a counter-rotating agitator and their friction and internal friction. However, it has been found that these systems are still very susceptible to failure. It also represents the continuous
  • the oil bath circuit with the suspended catalysts is carried out by means of electrical heating elements which are arranged concentrically around the reactor tubes.
  • the object of the invention is therefore to provide a system and a method that can be operated more easily and is less susceptible to failure.
  • This object is achieved by a system according to claim 1, which is characterized in that the central reactor, which receives the starting material in a carrier oil and in which the catalytic reaction takes place, has at least one motor-driven rotary cutter, by means of which at least temporarily a beating and / or cutting comminution of the starting material takes place.
  • all raw and residual materials containing hydrocarbons are to be considered the starting material, in particular residual and waste materials from the group of plastics (PE, PP, PET, PVC, etc.), cellulose-containing materials and biomaterials such as wood, sawdust or
  • Wood chips, paper, cardboard, parts of plants and the like are to be understood as meaning free-flowing particles which, in their largest spatial extent, have on average less than or equal to 20 mm, advantageously less than or equal to 10 mm. Ideally, these are designed as chips, flakes or comparable flat particles.
  • diesel or diesel oil is to be understood as meaning a kerosene mixture, the so-called middle distillate fractions in the case of known fractionations of petroleum.
  • the carrier oil is a lower-boiling heavy oil or heavy oil mixture.
  • carrier oils are usually thermal oils, which do not decompose at high operating temperatures, such as in the present case in the range from 280 ° C to 320 ° C.
  • secondary refiners can also be used. These are oils that do not lead to chemical reactions, outgassing or foaming.
  • Starting material includes a feed system for the starting material, with at least one screw conveyor, a reaction unit, at least one one-part or multi-part separating and separating unit and at least one sediment processing stage for solids and / or sediments, including ashes, tar, and the like
  • the reaction unit usually comprises only one central reactor for treating a mixed phase of a liquid carrier phase (carrier oil) and the solid starting material, the reactor often also being called a melt reactor, because in this the solids are catalytically converted into a diesel oil.
  • the reactor ideally has only one reactor interior, but in normal operation it has a gas or steam-filled head space and a product space filled with the mixed phase. It also includes at least one Inlet for the starting material, at least one head outlet for a gas or
  • Vapor phase which can be directly followed by a separation column or can be attached to it. There is also an outlet that connects to the
  • Sediment processing stage is connected, as well as at least one motor-driven agitator for homogenizing and circulating the reactor contents, which protrudes with at least one agitator into the product space.
  • the reactor inlet is shaped in such a way that the housing end of the feed screw, which is the discharge end, is held and sealed on the reactor or on a flange piece.
  • the feed screw is included in the feed system.
  • the axis of rotation of the introducing screw conveyor or the entire screw conveyor is inclined to the horizontal, an ideal angle of inclination a being in the range from 25 ° to 60 ° to the horizontal.
  • the extension of the screw conveyor is such that the
  • the screw drive of the feed screw is at a height relative to the product space of the reactor which is equal to or higher than 2/3 the height of the product space.
  • the product space is defined here as that reactor interior that is in
  • the head space is usually in the upper third of the interior of the reactor and the lower 2/3 occupy the product space.
  • the installation height of the screw drive relative to the reactor is in the area in which the gas or steam-filled head space of the reactor is located
  • the great advantage is that during maintenance work on the conveying means, the reactor contents only need to be drained slightly or not at all, because the screw conveyor can be pulled upwards in the axial direction even when the reactor is hot and full.
  • the lower end of the screw conveyor can simply remain open, Shut-off units are not required, so that no sedimentation areas or dead zones arise.
  • the end of the housing protrudes
  • the housing protrudes directly from the connecting stub of the reactor or forms it.
  • Closure element In particular, no valve, non-return valve, spring-loaded stopper or the like is arranged on or opposite the outlet end of the screw conveyor or its housing, so that the end of the feed screw passes into the reactor interior without barriers and virtually forms a mixing or inlet chamber.
  • the solid starting material to be introduced will wet into this mixing or introduction chamber, into which the liquid phase can flow or seep from the product space into the interior of the introducing screw conveyor during normal operation.
  • the feed screw is advantageously designed as a stuffing screw, which leads to the compression of the starting material in the axial and conveying direction, causing a reduction in the cavity volume in the starting material in the conveying direction.
  • the feed system comprises one or more further feed screws upstream of the feed screw. Can if necessary
  • Trace heating can be provided in order to bring the granular starting material to or close to the reaction temperature in the reactor. This includes at least one
  • the screw conveyor or its housing is a heating device or is designed as such a heating device.
  • the drying unit is ideally provided in an area of the store and / or the conveyor line to the reactor in which the granular starting material is still present as loose, not or only slightly compressed bulk material, so that volatile components can be separated more easily.
  • the feed system between two screw conveyors which can be inclined and / or horizontally guided, comprises at least one vertical or almost vertical conveyor shaft for rapid compression of the starting material.
  • This vertical conveyor shaft can have a screw conveyor.
  • a feed line for an inert gas is provided for delivery units and this feed line for inert gas is connected to an inert gas source, such as a storage tank.
  • This inert gas is usually nitrogen or carbon dioxide, which also has the advantage that it avoids explosive gas concentrations.
  • the inert gas can ideally be nitrogen or carbon dioxide, which is made available by piping from suitable storage tanks. Should the inert gas be used as a sealing gas under very high pressure in the
  • Transport path of the delivery system are introduced, it can be advantageous to provide one or more compressors.
  • the introduction system can comprise a bunker, silo or the like for the starting material or be connected to such a system.
  • the reactor is a so-called melt reactor in which the starting material is catalytically split and converted into the gas phase.
  • the reactor comprises at least one motor-driven rotary cutting mechanism for the percussive and / or cutting comminution of the starting material, which cutter has at least one cutting edge or a cutting section.
  • the cutting mechanism is attached to and driven by the same drive shaft as the at least one stirring body, wherein the at least one stirring body can alternatively or additionally also be designed as a cutting edge or with a cutting section.
  • the Cutting unit protrudes into the product space and has its own drive shaft and its own drive that is independent of the drive of the agitator unit.
  • An improvement is that at least one agitator is arranged in a vertical position between two cutting units, so that they can cut and / or divide directly above and below the agitator in the directed flow.
  • the drive must be designed in such a way that it has a permanent complete
  • the speed of the agitator must be at least 400 to 500 rpm.
  • a speed of 440 to 470 rpm is advantageously used.
  • the circumferential speed of the agitator is in the range of 10 to 20 m / s, and ideally a circumferential speed of 13 to 18 m / s can be achieved by means of the drive and set during operation of the system.
  • a further improvement consists in the fact that the agitator, in particular its drive shaft, is arranged eccentrically in the reactor, which results in a particularly advantageous
  • Separation unit comprises at least one condenser and / or a distillation column for separating the diesel oil. It has surprisingly been found that it is sufficient, after the reactor - possibly directly on top of it, a simple one
  • the separation column in order to subsequently provide one or two condensers for separation of the product oil.
  • the separation column then forms a structural unit with the reactor and is attached directly to the headspace or directly connected to it via a bottle.
  • the head space of the reactor extends directly into the lowest floor or inlet area of the column and forms a single space.
  • a heating device is provided for the mixed phase which, in an improved variant, is provided as a device resting on the outside of the reactor wall and acting on the fluid through the container wall.
  • a heating device can be included in the reactor.
  • a microwave heating device has proven to be particularly preferred as the heating device. This has a very high degree of efficiency and, as with conventional heating surfaces, there is no thermally induced adhesion due to local overheating on the exchange surfaces or the emitting surfaces of the microwave heater. At least one such microwave heating device is ideally arranged in the liquid-filled reactor interior.
  • the power of the microwave generator should be in the range of over 70kW, ideally in the range of 80kW to 250kW. If necessary, the power can be higher or more than one microwave generator can be provided.
  • the microwave heater comprises a magnetron and a waveguide as main components in a known manner.
  • This waveguide usually includes, among other things, at least one glass or glass that adjoins and separates the product space
  • Quartz glass pane Quartz glass pane, a tuner to minimize the reflected microwaves, a
  • the product space is not only adjoined by a glass or
  • Quartz glass pane but a safety lock with a double-sided closure by a glass or quartz glass pane, the interior of which can be filled with an inert gas or through which an inert gas can flow.
  • both sides are to be understood as the direction of the main extension of the waveguide in which the microwaves are guided.
  • An alternative design is that the reactor contents are not heated directly by the aforementioned disk in the reactor wall or a fastening nozzle by means of microwave heating, but rather the at least one microwave heating acts on a side stream of the mixed phase through a glass or quartz glass tube.
  • paper seals or seals made of a copper material are advantageously provided so that a gas-tight separation is produced. It has
  • this gas-tight section from the central reactor functions as a very advantageous cooling section.
  • Reactor which is connected to the sediment processing stage and via which partial flows or partial amounts that were withdrawn via an outlet can be returned to the reactor.
  • the returned partial flows or partial amounts are usually liquid and depleted in solids, such as lime, catalyst, ash or tar fractions.
  • the reactor inlet and / or the return inlet are shaped in such a way that a housing of an introducing screw conveyor is held on and sealed off.
  • Known flange or coupling elements can be provided for this purpose. It is
  • Process and auxiliary materials such as a carrier oil to be supplemented, lime, catalyst, can be introduced into one of the other feed or return streams.
  • a separate feed unit for process and auxiliary materials is provided, which is connected to the reactor in terms of a line, with a separate access port being provided in the reactor for this purpose.
  • the temperature in the mixing phase is between 200 and 400 ° C, and is ideally between 280 ° C and 350 ° C.
  • the mixed phase also includes a proportion of lime from 1.5% by weight to 10% by weight, with lime here as a collective term for calcium or
  • the mixed phase also comprises a catalyst in a proportion of 1% by weight to 15% by weight.
  • the gas or vapor phase is continuously removed, ideally continuously withdrawn from the headspace of the reactor by means of at least one vacuum pump. Downstream of the reactor, the diesel oil is separated from the more volatile gas or vapor phase in at least one condenser. In this case, in parallel in the mixed phase, the garannular starting material contained is produced by means of the at least one
  • Cutting or cutting section is mechanically cut and / or comminuted. For optimal mixing in the interior of the reactor and to avoid any
  • the peripheral speed of the agitator is between 8 and 20 m / s, whereby it has been found that this should ideally be between 13 and 17 m / s.
  • the catalyst is advantageously a bentonite or zeolite, in particular an aluminum silicate, which has a powdery state.
  • the pressure in the head space of the reactor is ideally less than or equal to one (1) bar and is ideally in the range from 25 to 60 mbar.
  • the method is particularly characterized in that upstream of the reactor in the end piece of the introducing screw conveyor a wetting or mixing chamber is formed, into which the liquid phase can flow or secure from the product space into the open end and the interior of the introducing screw conveyor.
  • the starting material to be introduced is wetted during operation of the plant because there is no closure element, in particular no valve, non-return valve, no spring-loaded one, in the product space of the reactor, on or in its connecting flange, or on or in front of the end and outlet of the feed screw Stopper or the like.
  • Figure 1 as a block diagram of a process sequence and the most important process steps
  • Figure 2 the delivery system as a first embodiment
  • Figure 3 the delivery system as a second embodiment
  • FIG. 4 shows the arrangement of the introductory screw conveyor in detail
  • Figure 5 shows the structure of the microwave heating device of the central reactor.
  • the entire system 1 for the catalytic production of diesel oil 9 from the starting material 7 is shown schematically as a block diagram.
  • the starting material 7 is fed via the feed system 100 to the reaction unit 10, which has at least one reactor, but can also include two or more reactors connected in parallel (not shown).
  • the starting material 7 is fed into the reactor 11 via the reactor inlet 12.
  • the process and auxiliary materials 8, such as, for example, carrier oil to be supplemented, lime and catalyst, are also introduced via the introduction system 100. Alternatively, but not shown, this can take place via a separate feed unit which is connected to the reactor via a line, a separate access port being provided in the reactor for this purpose.
  • a product processing stage 300 for the diesel oil 9 is connected in terms of line to or on the head space 11.1 of the reactor 11 via the head outlet 13.
  • the diesel oil portion is separated from the lower boiling aqueous phase from the gas and vapor phases.
  • the diesel oil 9 is stored in the storage tank 24.
  • the reactor 11 is connected via the bottom outlet 14 and the outlet line 14.1 to a sediment treatment stage 200, from which the return line 23.1 leads into the return inlet 23 so that a liquid phase can be returned to the reactor 11 .
  • the system 1 comprises a coupling and purification unit 400, which is optional and by means of which the diesel oil 9 can be desulfurized, for example, and / or the solid and
  • Sedimentation substances can be further processed and packaged.
  • the product processing stage 300 and / or the sediment processing stage are connected to one another in a suitable manner via suitable conveying means and / or lines.
  • the reactor 11 has a stirring unit 15 with a drive 17. 1, a drive shaft 17, a stirring body 16 and a cutting mechanism 18.
  • the agitator body 16 is designed as a 2- to 4-blade propeller.
  • FIG. 1 shows the delivery system 100 in greater detail.
  • the funnel 40 through which the starting material 7 is filled and on the
  • Transport route to the reactor 11 is given, is with the inlet side of a first Conveyor screw 41 connected.
  • This first screw conveyor 41 releases the conveyed material into a vertical or almost vertical shaft 43, which is connected to the inlet side of the inclined downwardly inclined conveyor screw 42, or the foot of which forms the inlet of the introductory screw conveyor 42.
  • Introductory because this introducing screw conveyor 42, the starting material 7 directly into the reactor 1 1 via the
  • shut-off element 45 which can be a ball valve, for example, is arranged between the screw conveyor 41 conveying to the shaft 43 and the shaft inlet.
  • the drive 44.1 of the vertically aligned screw conveyor 44 in the shaft 43 stands over an inlet end of the shaft 43 upwards.
  • a further screw conveyor 44 is arranged in the shaft 43, which ensures uniform material transport and precompaction for the inlet of the feed screw 42.
  • FIG. 2 shows the feed line for auxiliary and process media 8, such as heavy or carrier oil, lime or catalyst, and a mixing and storage tank 8.1. Conveyance means, other fittings, etc. that are usual for the person skilled in the art are not shown.
  • the heating device with which the filled mixed phase in the product space 11.2 is heated or kept at temperature is identified by the reference number 22. To the optimal
  • the reactor 11 is equipped with an agitator 15 that drives a common drive shaft 17, to which a first agitator 16.1 is attached above the separator 18 and a second agitator 16.2 below it.
  • the product preparation stage 300 is connected to a chimney 25 via a gas line.
  • the first screw conveyor 41 In contrast to the alignment of the first screw conveyor 41, which is guided horizontally in FIG. 2, the first screw conveyor 41 has a gradient in the transport direction and relative to the horizontal of approximately 10 °. On the input side and in the vicinity of the drive 41.2, this is connected to a silo or a bunker 57 via a shut-off unit. In the middle of this first screw conveyor 41, a drying unit 50 and an associated trace heating 51 are provided. Very volatile components, especially water, are separated out in this way. The drying unit 50 is via the gas line 55.1, a filter 54.1 and a suction device
  • the two gas paths 55.1, 55.2 are connected to only one suction device.
  • Coupling and purification unit is passed.
  • auxiliary heating 52 is to control the temperature of the starting material 7 before it is introduced into the reactor 11, so that the complete process temperature does not have to take place via the heating device 22 of the reactor 11.
  • the inert gas here liquid nitrogen (N2)
  • N2 liquid nitrogen
  • an inert gas line 56.1 leads to the headspace of the shaft 43 and / or below the shut-off unit 45.
  • an inert gas line 56.2 is provided which runs from the inert gas source 56 to the introducing screw conveyor 42 to be led. Ideally, the introduction takes place directly when the drive shaft is supported and when it is passed through the housing 42.1 or at least in an upper third into the interior of the screw conveyor 42.
  • Figure 4 shows in detail the installation position of the introducing screw conveyor 42.
  • the axis of rotation 42.3 of the screw conveyor 42 is at the angle ⁇ with respect to the
  • the outlet of the screw conveyor 42 is flanged directly to the bottle of the reactor inlet 12.
  • the starting material 7, which is highly compressed at the outlet end of the screw conveyor 42 is then introduced into the reactor 11 as a plug, wherein the highly compressed starting material 7 at the same time seals the screw conveyor 42 against the excessive penetration of the heavy oil components of the mixed phase.
  • the drive 42.2 of the screw conveyor 42 is slightly above the filling level FH of the reactor 11 in normal operation. Thus, even in the event of a malfunction, the reactor 11 does not need to be emptied, because the liquid mixed phase from the product space 11.2 can safely rise in the conveyor screw 42 even when the screw core is pulled.
  • FIG. 5 shows one of possibly several
  • Microwave heaters 22.1 which are arranged directly on the outer wall of the central reactor 11.
  • the microwave heater 22.1 has a magnetron 37, a waveguide 38 and a safety lock 36, which adjoins the reactor 11 with a first end and a safety disk 36.2 arranged there.
  • An inert gas for example nitrogen, can be passed into the interior 36.1 into the interior 36.1 of the safety lock 36 via the inlet 36.3.
  • Safety panes 36.2, 36.4 are made of glass or quartz glass.
  • the magnetron 37 generates the microwaves, which are indicated as a strong arrow pointing in the direction of the reactor 11. Only mentioned, without detailed representation, are the known other elements of microwave heating, such as a tuner to minimize the reflected
  • the product space 11.2 is not only adjoined by a single glass or quartz glass pane 36.2, but also by a safety lock 36, with only a single safety pane 36.2 between in the case of a simplified design
  • Product space 11.2 of the reactor 11 and the microwave heater 22.1 can be provided.
  • the mixed phase filled in the product space 11.2 is not heated directly. Rather, a line is provided which circulates out of the reactor and back in again and in which a conveying means, such as a double spindle pump, operates. Furthermore, a glass or quartz glass tube is provided as a section of the line, via which the microwaves from two microwave heaters 22.1 act on the flowing mixed phase. To avoid excessively strong reflections of the microwaves into the microwave heater 22.1, it can be advantageous to provide several glass or quartz glass tubes on different line sections, each with a single microwave heater.
  • Copper material is provided, ideally on both sides.
  • the inside is for sealing
  • a fluorinated rubber safety disc and a cooling flange made of an aluminum material on the outside facing the magnetron.
  • the units can be provided individually or collectively, as stated above, in particular with regard to the microwave heater 22.1 and / or the ultrasonic emitter 33.
  • the above exemplary embodiments are greatly simplified, with the usual elements for process management, maintenance, monitoring and control being to be provided by the person skilled in the art as required. Furthermore, for the sake of clarity, not all elements are shown in all the figures, although combinability is fundamentally given and is expressly suggested.

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Abstract

Anlage und Verfahren zur katalytischen Herstellung von Dieselöl aus einem Ausgangsstoff aus der Gruppe der Reststoffe, wie Kunsstoffen (PE, PP, PET, PVC, etc.), cellulosehaltige Stoffen und Biomaterialien, umfassend mindestens ein Einleitsystem für den festen Ausgangsstoff, einer Reaktionseinheit, mindestens eine ein- oder mehrteilige Trenn- und Abscheideeinheit und mindestens ein Ausleitsystem für Feststoffe und/oder Sedimente, wobei die Reaktionseinheit einen Reaktor zur Behandlung einer Mischphase aus einer flüssigen Trägerphase und einem festen Ausgangsstoff aufweist, wobei der Reaktor einen Einlass für den Ausgangsstoff, einen Kopfauslass für die Gas- oder Dampfphase und einen Auslass umfasst, der mit dem Ausleitsystem verbunden ist, sowie der Reaktoreinlass derart ausgeformt ist, dass das Ende eines Gehäuses einer in den Reaktor einleitenden Förderschnecke hieran gehalten und abgedichtet ist, und wobei die Rotationsachse der einleitenden Förderschnecke zur Horizontalen geneigt ist, idealerweise einen Winkel von 30° bis 60° zur Horizontalen einschließt.

Description

Anlage und Verfahren zur katalytischen Herstellung von Dieselölen aus organischen Materialien
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur katalytischen Herstellung von Dieselöl aus Reststoffen, wie Kunsstoffen (PE, PP, PET, PVC, etc.), cellulosehaltige Stoffen und
Biomaterialien gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechendes Verfahren nach Oberbegriff des Anspruches 25.
Aus der WO 2005/071043 A1 ist eine Anlage bekannt, bei der kohlenwasserstoffhaltige Reststoffe oder Rückstände in einem mehrstufigen Prozess aufgeheizt, gecrackt und fraktioniert werden, wodurch unter anderem Dieselöl gewonnen wird. Weiterhin ist aus der DE 103 56 245 B4 ebenfalls eine solche Anlage bekannt, wobei der Hauptwärmeeintrag über die Strömungsenergie der Pumpen erfolgt, die durch ein gegenläufiges Rührwerk sowie deren Friktion und innere Reibung gebremst werden. Es hat sich allerdings herausgestellt, dass diese Anlagen noch sehr störanfällig sind. Dabei stellt auch die kontinuierliche
Zuleitung der Ausgangsstoffe in den zentralen Reaktor eine Schwierigkeit dar, so dass in der WO 2018/127438A1 vorgeschlagen wird, hierzu Förderschnecken vorzusehen. Hierbei führt allerdings jeglicher Wartungsbedarf an dem zuführenden Fördermittel zum Erfordernis, den zentralen Reaktor zu entleeren. Eine alternative Variante ist aus der WO 2006/015804 A1 bekannt, die vorschlägt, unmittelbar vor dem Auslassende der Förderschnecke eine federbelastete Artrückschlagklappe vorzusehen. Dies zieht allerdings den Nachteil mit sich, dass Sedimentationsbereiche im Reaktor entstehen.
Aus der DE 103 16 696 A1 ist eine Vorfahren zur katalytischen Verölung von kohlenwasserstoffhaltigen Rückständen im Flüssigkreislauf bekannt, wobei als Katalysator ionentauschfähige Katalysatoren, wie Kalziumaluminiumsilikat oder Natriumaluminiumsilikat, verwendet werden, die in einem geheizten und an den Wärmeübertragungsstellen gereinigten Ölbadkreislauf eingesetzt werden, wobei weiterhin die Beheizung des
Ölbadkreislauf mit den suspendierten Katalysatoren durch elektrische Heizkörper erfolgt, die konzentrisch um die Reaktorrohre angeordnet sind.
Die Aufgabe der Erfindung ist somit, eine Anlage und ein Verfahren bereit zu stellen, dass leichter betrieben werden kann und eine geringere Störungsanfälligkeit zeigt. Diese Aufgabe wird durch eine Anlage nach Anspruch 1 gelöst, die dadurch geprägt ist, dass der zentrale Reaktor, der den Ausgangsstoff in einem Trägeröl aufnimmt und in welchem die katalytische Reaktion erfolgt, mindestens ein motorisch rotativ angetriebenes Schneidwerk aufweist, mittels welchem mindestens zeitweise eine schlagende und/oder schneidende Zerkleinerung des Ausgangsstoffes erfolgt.
Als Ausgangsstoff sollen vorliegend alle kohlenwasserstoffhaltigen Roh- und Reststoffe gelten, insbesondere Rest- und Abfallmaterialien aus der Gruppe der Kunsstoffen (PE, PP, PET, PVC, etc.), cellulosehaltigen Stoffen und Biomaterialien, wie Holz, Säge- oder
Holzspähne, Papier, Karton, Pflanzenteile und dergleichen. Weiterhin soll unter einer granulären Partikelgröße rieselfähige Partikel verstanden werden, die in ihrer größten räumlichen Erstreckung im Mittel kleiner oder gleich 20mm aufweisen, vorteilhafterweise kleiner oder gleich 10mm aufweisen. Idealerweise sind diese als Spähne, Flakes oder vergleichbare flache Partikel ausgebildet.
Vorliegend soll unter Diesel oder Dieselöl eine Kerosinmischung verstanden werden, die so genannten Mitteldestillatfraktionen bei bekannten Fraktionierungen von Erdöl. Das Trägeröl hingegen ist ein tiefersiedendes Schweröl oder Schwerölgemisch. Derartige Trägeröle sind in der Regel Thermoöle, welche bei sich hohen Betriebstemperaturen, wie vorliegend beispielsweise in dem Bereich von 280°C bis 320°C, nicht zersetzen. Weiterhin können sogenannte Zweitraffinate verwendet werden. Diese sind Öle, die nicht zu chemischen Reaktionen, einem Ausgasen oder Schaumbildung führen.
Diese Anlage zur katalytischen Herstellung von Dieselöl aus dem vorgenannten
Ausgangsstoff, umfasst ein Einleitsystem für den Ausgangsstoff, mit mindestens einer Förderschnecke, einer Reaktionseinheit, mindestens eine ein- oder mehrteilige Trenn- und Abscheideeinheit und mindestens eine Sedimentaufbereitungsstufe für Feststoffe und/oder Sedimente, u.a. wie Aschen, Teerstoffe, u.dgl.. Dabei umfasst die Reaktionseinheit in der Regel nur einen zentralen Reaktor zur Behandlung einer Mischphase aus einer flüssigen Trägerphase (Trägeröl) und dem festen Ausgangsstoff, wobei der Reaktor häufig auch Schmelzreaktor genannt wird, weil in diesem die Feststoffe katalytisch in ein Dieselöl umgewandelt werden. Der Reaktor weist idealerweise nur einen Reaktorinnenraum auf, und hat aber im bestimmunggemäßen Betrieb einen gas- oder dampfgefüllten Kopfraum und einen mit der Mischpahse gefüllten Produktraum. Weiterhin umfasst er mindestens einen Einlass für den Ausgangsstoff, mindestens einen Kopfauslass für eine Gas- oder
Dampfphase, an den sich unmittelbar eine Abscheidekolonne anschließen kann oder hieran angebracht sein kann. Weiterhin ist ein Auslass vorhanden, der mit der
Sedimentaufbereitungsstufe verbunden ist, sowie mindestens ein motorisch angetriebenes Rühraggregat zur Homogenisierung und Umwälzung des Reaktorinhaltes, welches mit mindestens einem Rührkörper in den Produktraum ragt.
Dabei ist der Reaktoreinlass derart ausgeformt, dass das Gehäuseende der einleitenden Förderschnecke, welches das Entlassende ist, am Reaktor bzw. an einem Flanschstück gehalten und abgedichtet ist. Die einleitende Förderschnecke ist hierbei vom Einleitsystem umfasst. Hierbei ist die Rotationsachse der einleitenden Förderschnecke bzw. die gesamte Förderschnecke zur Horizontalen geneigt, wobei ein idealer Neigungswinkel a im Bereich von 25° bis 60° zur Horizontalen beträgt.
Idealerweise ist dabei die Erstreckung der Förderschnecke derart, dass der
Schneckenantrieb der einleitenden Förderschnecke in einer Höhe relativ zum Produktraum des Reaktors liegt, die gleich oder höher als 2/3 der Höhe des Produktraumes ist. Der Produktraum definiert sich hierbei als derjenige Reaktorinnenraum, der im
bestimmungsgemäßen Betrieb der Anlage und des Reaktors mit der füssigen Mischphase gefüllt ist. Der restliche, oberhalb angeordnete Reaktorinnenraum bildet den Kopfraum, der im bestimmungsgemäßen Betrieb mit einer Gas- und/oder Dampfphase gefüllt ist.
Üblicherweise ist im oberen Drittel des Reaktorinnenraumes der Kopfraum und die unteren 2/3 nehmen den Produktraum ein.
Idealerweise ist die Einbauhöhe des Schneckenantriebes relativ zum Reaktor in dem Bereich, in welchem sich der gas- oder dampfgefüllte Kopfraum des Reaktors im
bestimmungsgemäßen Betrieb befindet.
Der große Vorteil besteht darin, dass bei Wartungsarbeiten an den Fördermitteln der Reaktorinhalt nur geringfügig oder überhaupt nicht abgelassen werden muss, weil die Förderschnecke auch bei heißem, gefüllten Reaktor in Achsrichtung nach oben gezogen werden kann. Das untere Ende der Förderschnecke kann einfach offenbleiben, Absperraggregate sind nicht erforderlich, so dass auch keine Sedimentationsbereiche oder Totzonen entstehen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anlage ragt das Ende des Gehäuses der
Förderschnecke bis zur Wand oder dem Wanddurchbruch des Produktraumes. Alternativ ragt das Gehäuse unmittelbar an den verbindenden Anschlussstutzen des Reaktor oder bildet diesen aus.
Somit ist vorteilhafterweise vor und/oder am Ende der einleitenden Förderschnecke im Produktraum des Reaktors oder dem verbindenden Anschlussflansch kein
Verschlusselement. An oder gegenüber dem Auslassende der Förderschnecke oder deren Gehäuse ist inbesondere kein Ventil, keine Rückschlagklappe, kein federbelasteter Stopper oder dergleichen angeordnet, so dass das Ende der einleitenden Förderschnecke barrierelos in den Reaktorinnenraum übergeht und quasi eine Misch- oder Einleitkammer ausbildet. In diese Misch- oder Einleitkammer, in welche im bestimmungsgemäßen Betrieb die flüssige Phase aus dem Produktraum in den Innenraum der einleitenden Förderschnecke einströmen oder einsickern kann, wird der einzuleitende feste Ausgangsstoff benetzen.
Die einleitende Förderschnecke ist dabei vorteilhafterweise als Stopfschnecke ausgeblidet, die in Achs- und Förderrichtung zur Verdichtung des Ausgangsstoffes führt, wodurch in Förderrichtung eine Verminderung des Hohlraumvolumens im Ausgangsstoff veranlasst wird.
Hierdurch wird der unerwünschte Eintrag von Sauerstoff in den Reaktor vermieden. Das Einleitsystem umfasst bei einer Ausführungsvariante stromaufwärts zu der einleitenden Förderschnecke ein oder mehrer weitere Förderschnecken. Bedarfsweise können
Begleitheizungen vorgesehen sein, um den granulären Ausgangsstoff auf oder in die Nähe der Reaktionstemperatur im Reaktor zu bringen. Hierzu umfasst mindestens eine
Förderschnecke oder deren Gehäuse eine Heizungseinrichtung oder ist als eine solche Heizeinrichtung ausgebildet.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, ein oder mehrere Trocknungseinheiten vorzusehen, um den unerwünschten Wassereintrag in den Reaktor zu minimieren oder weitgehend
auszuschließen. Dabei wird die Trocknungseinheit idealerweise in einem Bereich Lager und und/oder der Förderstrecke zum Reaktor vorgesehen, in dem der granuläre Ausgangsstoff noch als lockere, nicht oder nur gering verdichtetes Schüttgut vorliegt, damit leichtflüchtige Anteile leichter abgetrennt werden können.
Ein Verbesserung besteht darin, dass das Einleitsystem zwischen zwei Förderschnecken, die geneigt und/oder horizontal geführt sein können, mindestens einen vertikalen oder nahezu vertikalen Föderschacht zur schnellen Verdichtung des Ausgangsstoffes umfasst. Dieser vertikale Förderschacht kann eine Förderschnecke aufweisen.
Zur Abdichtung des Transportweges und Verdrängung von Restsauerstoff ist es vorteilhaft, wenn im Bereich des Einleitsystems mindestens an einem Übergang von zwei
Förderaggregaten eine Zuleitung für ein Inertgas vorgesehen ist und diese Zuleitung für Inertgas mit einer Inertgasquelle verbunden ist, wie beispielsweise einem Speichertank.
Diese Inertgas ist üblicherweise Stickstoff oder Kohlendioxid, welches auch den Vorteil hat, dass es explosive Gaskonzentrationen vermeidet. Das Inertgas kann dabei idealerweise Stickstoff oder Kohlendioxid sein, welches leitungstechnisch aus geeigneten Lagertanks zur Verfügung gestellt wird. Soll das Inertgas als Sperrgas unter sehr hohem Druck in die
Transportstrecke des Einleitsystems eingebracht werden, kann es vorteilhaft sein, einen oder mehrere Verdichter vorzusehen.
Natürlich kann das Einleitsytem einen Bunker, Silo oder dergleichen für das Ausgangmaterial umfassen oder mit einer solchen Anlage verbunden sein.
Der Reaktor ist hierbei ein so genannter Schmelzreaktor, in dem der Ausgangsstoff katalytisch gespalten und in die Gasphase überführt wird. Vorteilhafterweise umfasst der Reaktor mindestens ein motorisch rotativ angetriebenes Schneidwerk zur schlagenden und/oder schneidenden Zerkleinerung des Ausgangsstoffes, welches mindestens eine Schneide oder einen Schneidabschnitt aufweist.
Bei einer Ausführungsform des Schneidwerkes ist dieses an derselben Antriebswelle angebracht und von dieser angetrieben, wie der mindestens eine Rührkörper, wobei alternativ oder zusätzlich auch der mindestens eine Rührkörper als Schneide oder mit einem Schneidabschnitt ausgebildet sein kann. Eine weitere Alternative besteht darin, dass das Schneidwerk in den Produktraum hineinragt und eine eigene Antriebswelle und einen eigenen vom Antrieb des Rühraggregats unabhängigen Antrieb aufweist.
(SIEHE RÜHRERSKIZZE)
Eine Verbesserung besteht darin, dass mindestens ein Rührkörper in vertikaler Höhenlage zwischen zwei Schneidwerken angeordnet ist, so dass diese unmittelbar ober- und unterhalb des Rührwerkes in der gerichteten Strömung schneidend und/oder zerteilend arbeiten können.
Der Antrieb muss dabei derart ausgelegt sein, dass er eine permanente vollständige
Durchmischung und vielfache Umwälzung pro Minute ermöglicht, wozu er eine
Geschwindigkeit des Rühraggregates von mindestens 400 bis 500 U/min ermöglichen muss. Vorteilhafterweise wird eine Geschwindigkeit von 440 bis 470 U/min vorgenommen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Umfangsgeschwindigkeit des Rühraggregats im Bereich von 10 bis 20 m/s liegt, und idealerweise eine Umfangsgeschwindigkeit von 13 bis 18 m/s mittels des Antriebes erreichbar und im Betrieb der Anlage eingestellt werden kann. Für den Antrieb des Schneidwerkes gilt analog, dass eine Geschwindigkeit von mindestens 400 bis 500 U/min vorliegen sollte, wobei vorteilhafterweise eine Geschwindigkeit von über 440 bis 470 U/min beim Betrieb aufrecht gehalten werden sollte.
Eine weitere Verbesserung besteht darin, dass das Rührwerk, insb. dessen Antriebswelle im Reaktor exzentrisch angeordnet ist, wodurch sich eine besonders vorteilhafte
dreidimensionale Strömung im Produktraum des Reaktors einstellt. Dabei hat sich eine Achsexzentrizität des der Rührorganachse zur Mittelachse des Reaktors als vorteilhaft herausgestellt, die im Bereich von 0,15 bis 0,25 liegt.
Die stromabwärts dem Reaktor nachgeschaltete ein- oder mehrteilige Trenn- und
Abscheideeinheit umfasst mindestens einen Kondensator und/oder eine Destillationskolonne zur Abtrennung des Dieselöls. Es hat sich überraschenderweise herausgesellt, dass es hinreichend ist, nach dem Reaktor - ggf. unmittelbar auf diesem, eine einfache
Abscheidekolonne vorzusehen, um nachfolgend hierzu ein oder zwei Kondensatoren vorzusehen zur Abscheidung des Produktöls. Wie angedeutet, bildet dann die Abscheidekolonne mit dem Reaktor eine Baueinheit und ist direkt am Kopfraum angebracht oder über einen Flasch unmittelbar mit diesem verbunden. Dabei erstreckt sich der Kopfraum des Reaktors unmittelbar in den untersten Boden- oder Einlaufbereich der Kolonne und bilden einen einzigen Raum.
Weiterhin ist eine Heizeinrichtung für die Mischphase vorgesehen, welche bei einer verbesserten Variante als außen an der Reaktorwand anliegende Einrichtung vorgesehen ist und durch die Behälterwand hindurch auf das Fluid wirkt. Alternativ kann im Reaktor eine solche Heizeinrichtung umfasst sein. Diese Heizeinrichtungen sind so ausgelegt und dimensioniert, dass eine Erwärmung einer eingefüllten Mischphase auf über 200 °C erfolgen kann, idalerweise auf eine Temperatur zwischen 280 °C und 320°C.
Als besonders bevorzugt hat sich eine Mikrowellenheizeinrichtung als Heizeinrichtung herausgestellt. Diese hat einen sehr hohen Wirkungsgrad und an den Austauschflächen bzw. den aussendenden Oberflächen der Mikrowellenheizung erfolgt nicht, wie bei konventionellen Heizoberflächen, eine thermisch bedingte Anhaftung aufgrund lokaler Überhitzung. Mindestens eine solche Mikrowellenheizeinrichtung ist idealerweise im flüssigkeitsgefüllten Reaktorinnenraum angeordnet. Die Leistung des Mikrowellengenerators sollte im Bereich von über 70kW liegen, idealerweise im Bereich von 80kW bis 250kW. Bedarfsweise kann die Leistung auf darüber liegen oder mehr als ein Mikrowellengenerator vorgesehen werden.
Die Mikrowellenheizung umfasst dabei als Hauptkomponenten in bekannter Weise ein Magnetron und einen Hohlleiter. Dieser Hohlleiter umfasst in der Regel unter anderem mindestens eine zum Produktraum angrenzende und abtrennende Glas- oder
Quarzglasscheibe, einen Tuner zur Minimierung der reflektierten Mikrowellen, einen
Zirkulator und eine Wasserlast sowie geeignete Detektoren und Richtkoppler. Bei einer verbesserten Ausführungsform grenzt an den Produktraum nicht nur ein Glas- oder
Quarzglasscheibe, sondern eine Sicherheitsschleuse mit beidseitigem Abschluss durch eine Glas- oder Quarzglasscheibe, wobei deren Innenraum mit einem Inertgas gefüllt werden oder durch den ein Inertgas strömen kann. Dabei ist unter beidseitig die Richtung der Haupterstreckung des Hohlleiters zu verstehen, in welchem die Mikrowellen geführt werden. Der Vorteil besteht darin, dass der Innenraum evakuierbar ist und im Falle von Beschädigung der an den Produktraum angrenzenden Scheibe, kein Sauerstoff in den Reaktor gelangt und weiterhin die sonstigen Komponenten der Mikrowellenheizung geschützt bleiben.
Eine Alternative Bauform besteht darin, dass nicht der Reaktorinhalt unmittelbar durch vorstehend genannte Scheibe in der Reaktorwand oder einem Befestigungsstutzen mittels Mikrowellenheizung erwärmt wird, sondern die mindestens eine Mikrowellenheizung durch ein Glas- oder Quarzglasrohr auf einen Seitenstrom der Mischphase einwirkt. Dieser
Seitenstrom in einer Umlaufleitung wird vorteilhafterweise von einem geeigneten Fördermittel angetrieben, wie beispielsweise einer Doppelschneckenpumpe.
Zur Dichtung der Sicherheitsscheiben der Sicherheitsschleuse im Hohlkanal werden vorteilhafterweise Papierdichtungeh oder Dichtungen aus eine Kupfermaterial (Weichkupfer) vorgesehen, so dass eine gasdichte Trennung hergestellt ist. Es hat sich
überraschenderweise herausgestellt, dass diese gasdichte Strecke vom zentralen Reaktor als sehr vorteilhafte Abkühlungsstrecke fungiert.
Eine Ausführungsform besteht drin, dass durch die Lage der Mikrowellenheizung im
Kopfraum des Reaktors die thermischen und mechanischen Einflüsse verringert werden. Weiterhin ist so eine gute Zugänglichkeit im Wartungsfalle gegeben.
Weiterhin besteht eine verbesserte Variante darin, dass ein Rückführungseinlass am
Reaktor vorgesehen ist, der mit der Sedimentaufbereitungsstufe verbunden ist und über welchen Teilströme oder Teilmengen, die über einen Auslass entnommen wurden, in den Reaktor zurückgeführt werden können. Die rückgeführten Teilströme oder Teilmengen sind in der Regel flüssig und abgereichert an Feststoffen, wie Kalk, Katalysator, Asche oder Teeranteile.
Der Reaktoreinlass und/oder der Rückführungseinlass sind derart ausgeformt, dass ein Gehäuse einer einleitenden Förderschnecke hieran gehalten und abgedichtet ist. Hierzu können bekannte Flansch- oder Kupplungselemente vorgesehen werden. Es ist
insbesondere vorteilhaft, wenn zwischen dem Reaktoreinlass und dem Auslassende der einleitenden Förderschnecke kein separates Rohrstück mehr vorhanden ist. Prozess- und Hilfsstoffe, wie ein zu ergänzendes Trägeröl, Kalk, Katalysator können in eine der sonstigen Zuführungs- oder Rückführungsströme eingeleitet werden. Vorteilhafterweise ist aber eine separate Zuführungseinheit für Prozess- und Hilfsstoffe vorgesehen, die leitungsmäßig mit dem Reaktor verbunden ist, wobei hierfür ein eigener Zugangsstutzen im Reaktor vorgesehen ist.
Nicht im Einzelnen beschrieben, weil für den Fachmann fachüblich, sind nötige
Leitungsverbindungen, Verbindungsflansche, Tragwerkselemte und dergleichen, sowie die bekannten und üblichen Steuerungs- und Regelungseinheiten.
Unter Nutzung dieser Anlage und insbesondere des Reaktors, ist somit ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Dieselöl aus dem vorgenannten Ausgangsstoff möglich, welcher als granuläre Feststoffphase in eine flüssige Phase aus dem vorgenannten Trägeröl eingebracht und katalytisch umgeformt wird.
Hierbei ist die Temperatur in der Mischphase zwischen 200 und 400 °C, und liegt idalerweise zwischen 280 °C und 350°C. Die Mischphase umfasst weiterhin einen Anteil an Kalk von 1 ,5 Gew.% bis 10 Gew.% , wobei Kalk hier als Sammelbegriff für Calcium- oder
calciumcarbonathaltige Stoffe oder Stoffmischungen zu verstehen ist. Weiterhin umfasst die Mischphase einen Katalysator in einem Anteil von 1 Gew.% bis 15 Gew. %.
Die gas- oder dampfförmige Phase wird kontinuierlich abgeführt, idealerweise mittels mindestens einer Vakuumpumpe kontinuierlich aus dem Kopfraum des Reaktors abgezogen. Stromabwärts des Reaktors wird in mindestens einem Kondensator das Dieselöl von der leichterflüchtigen gas- oder dampfförmigen Phase abgetrennt. Dabei wird parallel in der Mischphase der enthaltende garanulare Ausgangsstoff mittels der mindestens einen
Schneide oder dem Schneidabschnitt mechanisch zerschnitten und/oder zerkleinert wird. Zur optimalen Durchmischung im Reaktorinnenraum und zur Vermeidung von jeglicher
Sedimentation, beträgt die Umfangsgeschwindigkeit des Rühraggregates zwischen 8 bis 20 m/s, wobei es sich heraus gestellt hat, dass diese idealerweise zwischen 13 bis 17 m/s liegen sollte. Der Katalysator ist vorteilhafterweise ein Bentonith oder Zeolith, insb. ein Aluminium Silicat, der einen pulverförmigen Zustand aufweist. Der Druck im Kopfraum des Reaktors ist dabei idealerweise kleiner oder gleich einem (1 ) bar und liegt idealerweise im Bereich von 25 bis 60 mbar.
Das Verfahren ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts des Reaktors im Endstück der einleitenden Förderschnecke eine Benetzungs- oder Mischkammer ausbildet ist, in welche die flüssige Phase aus dem Produktraum in das offene Ende und den Innenraum der einleitenden Förderschnecke einströmen oder einsichern kann. Hierbei wird im Betrieb der Anlage der einzuleitende Ausgangsstoff benetzt, weil weder im Produktraum des Reaktors, noch an oder in dessen Verbindungsflansch, noch an oder vor dem Ende und Auslass der einleitenden Förderschnecke ein Verschlusselement vorgesehen ist, insbesondere kein Ventil, keine Rückschlagklappe, kein federbelasteter Stopper oder dergleichen.
Nicht im Einzelnen beschrieben, weil für den Fachmann fachüblich, sind nötige
Leitungsverbindungen, Verbindungsflansche, Tragwerkselemte und dergleichen, sowie die bekannten und üblichen Steuerungs- und Regelungseinheiten.
Nachstehend wird die Erfindung beispielhaft näher erläutert, dabei zeigt
Figur 1 als Blockdiagramm einen Verfahrensablauf und die wichtigsten Verfahrensschritte, Figur 2 das Einleitsystem als ein erstes Ausführungsbeispiel,
Figur 3 das Einleitsystem als ein zweites Ausführungsbeispiel,
Figur 4 die Anordnung der einleitenden Förderschnecke im Detail und
Figur 5 den Aufbau der Mikrowellenheizeinrichtung des zentralen Reaktors.
In der Figur 1 ist schematisch die gesamte Anlage 1 zur katalytischen Herstellung von Dieselöl 9 aus dem Ausgangsstoff 7 als Blockdiagramm dargestellt. Der Ausgangsstoff 7 wird über das Einleitsystem 100 der Reaktionseinheit 10 zugeführt, die mindestens einen Reaktor aufweist, aber auch zwei oder mehr parallel geschaltete Reaktoren umfassen kann (nicht dargestellt). Der Ausgangsstoff 7 wird wie gezeigt, in den Reaktor 11 über den Reaktoreinlass 12 zugeführt.. Über das Einleitsystem 100 werden auch die Prozess- und Hilfsstoffe 8, wie bspw. zu ergänzendes Trägeröl, Kalk und Katalysator eingeleitet. Alternativ, aber nicht dargestellt, kann dies über eine separate Zuführungseinheit erfolgen, die leitungsmäßig mit dem Reaktor verbunden ist, wobei hierfür ein eigener Zugangsstutzen im Reaktor vorgesehen ist.
Weiterhin ist eine Produktaufbereitungsstufe 300 für das Dieselöl 9 leitungsmäßig mit oder an dem Kopfraum 11.1 des Reaktors 11 über den Kopfauslass 13 verbunden. In der
Produktaufbereitungsstufe 300 wird aus der Gas— und Dampfphase der Dieselölanteil von der leichter siedenden wässrigen Phase getrennt. Das Dieselöl 9 wird im Speichertank 24 gelagert.
Bodennah mit Verbindung zum Produktraum 1 1.2 ist der Reaktor 11 über den Bodenauslass 14 und die Auslassleitung 14.1 mit einer Sedimentaufbereitungsstufe 200 verbunden, von der aus in den Rückführeinlass 23 die Rückführleitung 23.1 führt, so dass eine flüssige Phase in den Reaktor 11 zurück geleitet werden kann. Weiterhin umfasst die Anlage 1 eine Kopplungs- und Aufreinigungseinheit 400, welche optional ist und mittels welcher das Dieselöl 9 beispielsweise entschwefelt werde kann und/oder die Fest- und
Sedimentationstoffe weiter aufbereitet und konfektioniert werden können. Zu diesem Zweck sind die Produktaufbereitungsstufe 300 und/oder die Sedimentaufbereitungsstufe in geeigneter Weise über geeignete Fördermittel und/oder Leitungen miteinander verbunden.
In Figur 1 und den nachstehenden Figuren sind übliche Aggregate zu Steuerung, Regelung, Förderung, Anzeigen usw. aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Wie weiterhin in der Figur 1 zu erkennen, weist der Reaktor 11 ein Rühraggregat 15, mit einem Antrieb 17.1 , einer Antriebswelle 17, einem Rührkörper 16 und einem Schneidwerk 18 auf. Der Rührkörper 16 ist in diesem und den nachfolgenden Ausführungsbeispielen als 2- bis 4-flügeliger Propeller ausgebildet.
Es hat sich ganz allgemein herausgestellt, dass es sehr vorteilhaft ist, wenn das
Schneidwerk 18 und von diesem bei der Rotation aufgespannte Raum im Bereich vor oder direkt unterhalb des Reaktoreinlasses 12 liegt. Figur 2 zeigt das Einleitsystem 100 stärker im Detail. Der Einfülltrichter 40, über den der Ausgangsstoff 7 eingefüllt und auf den
Transportweg zum Reaktor 11 gegeben wird, ist mit der Einlaufseite einer ersten Förderschnecke 41 verbunden. Diese erste Förderschnecke 41 entlässt das Fördergut in einen vertikalen oder nahezu vertikalen Schacht 43, der mit der Einlaufseite der schräg nach unten laufenden, einleitenden Förderschnecke 42 verbunden ist, bzw. dessen Fuß den Einlauf der einleitenden Förderschnecke 42 bildet. Einleitend deshalb, weil diese einleitende Förderschnecke 42 den Ausgangsstoff 7 unmittelbar in den Reaktor 1 1 über den
Reaktoreinlass 12 in den Produktraum 11.2 des Reaktors 11 einleitet. Zwischen der zum Schacht 43 fördernden Förderschnecke 41 und dem Schachteinlauf ist ein Absperrelement 45 angeordnet, das beispielsweise ein Kugelhahn sein kann. Der Antrieb 44.1 der vertikal ausgerichteten Förderschnecke 44 im Schacht 43, steht über ein Einlaufende des Schachtes 43 nach oben.
Im Schacht 43 ist eine weitere Förderschnecke 44 angeordnet, die für einen gleichmäßigen Materialantransport und Vorverdichtung zum Einlauf der einleitenden Förderschnecke 42 sorgt.
Weiterhin zeigt die Figur 2 die Zulaufleitung für Hilfs- und Prozessmedien 8, wie das Schwer oder Trägeröl, Kalk oder Katalysator, sowie einen Misch- und Vorlagetank 8.1. Die für den Fachmann üblichen Fördermittel, sonstige Armaturen etc. sind nicht dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 22 ist die Heizeinrichtung gekennzeichnet, mit der die eingefüllte Mischphase im Produktraum 11.2 erwärmt bzw. auf Temperatur gehalten wird. Zur optimalen
Durchmischung ist der Reaktor 11 mit einem Rührwerk 15 ausgestattet, dass eine gemeinsame Antriebswelle 17 antreibt, an der ein erster Rührkörper 16.1 oberhalb des Scheidwerks 18 und darunter ein zweiter Rührkörper 16.2 befestigt ist.
Die Produktaufbereitungsstufe 300 ist neben der Produktleitung 27 für das Dieselöl 9 über eine Gasleitung mit einem Kamin 25 verbunden.
In der Figur 3 sind weitere Verbesserungen des Einleitsystems 100 dargestellt.
Unterschiedlich zur Ausrichtung der ersten Förderschnecke 41 , die in Figur 2 horizontal geführt ist, weist die erste Förderschnecke 41 ein Gefälle in Transportrichtung und gegen die Horizontale von ca. 10° auf. Eingangsseitig und in der Nähe des Antriebes 41.2 ist dies über eine Absperreinheit mit einem Silo oder einem Bunker 57 verbunden. In der Mitte dieser ersten Förderschnecke 41 ist eine Trocknungseinheit 50 und eine zugehörige Begleitheizung 51 vorgesehen. Hierüber werden sehr leichtflüchtige Anteile, insb. Wasser abgeschieden. Die Trockungseinheit 50 ist über die Gasleitung 55.1 , einem Filter 54.1 und einer Absaugung
53.1 mit dem Kamin 25 verbunden. Eine analoge Abluftleitung ist am Schacht 43
vorgesehen, der ebenfalls über eine Gasleitung 55.2, einen Filter 54.2 und eine Absaugung
53.2 mit dem Kamin 25 verbunden ist. Bei einer nicht dargestellten Variante sind die beiden Gaswege 55.1 , 55.2 mit nur einer Absaugungsvorrichtung verbunden.
Weiterhin ist auf der Druckseite der Gasleitungen 55.1 , 55.2 eine Ableitung 55.3 für
Kondensat vorgesehen, welches beispielsweise ins örtliche Kanalnetz oder in die
Kopplungs- und Aufreinigungseinheit geleitet wird.
Über die Gasleitung 55.2 im Bereich des Schachtes 43 werden neben Staub und Feinstoffen auch flüchtige Gasbestandteile abgeleitet, die aufgrund der Begleitheizung 52 der einleitenden Förderschnecke 42 entstehen. Die Begeleitheizung 52 hat den Zweck, den Ausgangsstoff 7 vor der Einleitung in den Reaktor 11 zu temperieren, so dass nicht die vollständige Prozesstemperatur über die Heizeinrichtgung 22 des Reaktors 11 erfolgen muss.
Weiterhin ist in der Figur 3 ein Inertgasnetz dargestellt. Das Inertgas, hier lüssiger Stickstoff (N2), wir in einem Tank, der Inertgasquelle 56, gelagert und über geeignete, nicht
dargestellte Abspannvorichtungen auf Prozessbedingungen gebracht. Um im Betrieb oder im Störungsfall unerwünschte oder gefährliche Ausgasungen und Geruchsbelästigungen zu vermeiden, führt eine Inertgasleitung 56.1 zum Kopfraum des Schachtes 43 und/oder unterhalb der Absperreinheit 45. Alternativ oder zusätzlich ist eine Inertgasleitung 56.2 vorgesehen, die von der Inertgasquelle 56 zur einleitenden Förderschnecke 42 geführt wird. Die Einleitung erfolgt idealerweise unmittelbar bei der Lagerung der Antriebswelle und der Druchführung durch das Gehäuse 42.1 oder zumindest in einem oberen Drittel ins Innere der Förderschnecke 42.
Figur 4 zeigt im Detail die Einbaulage der einleitenden Förderschnecke 42. Die
Rotationsachse 42.3 der Förderschnecke 42 ist um den Winkel a gegenüber der
Horizontalen geneigt. Weiterhin ist der Auslass der Förderschnecke 42 direkt an den Flasch des Reaktoreinlasses 12 angeflanscht. Somit dann der am Auslassende der Förderschnecke 42 stark verdichtete Ausgangsstoff 7 als Pfropfen in den Reaktor 11 eingeführt werden, wobei der hoch verdichtete Ausgangsstoff 7 gleichzeitig die Förderschnecke 42 gegen das zu starke Eindringen der Schwerölkomponenten der Mischphase abdichtet.
Der Antrieb 42.2 der Förderschnecke 42 ist dabei etwas oberhalb der Füllhöhe FH des Reaktors 1 1 im bestimmungsgemäßen Betrieb. Somit ist auch im Störfall kein Entleeren des Reaktors 1 1 erforderlich, denn die flüssige Mischphase aus dem Produktraum 1 1.2 kann selbst beim Ziehen des Schneckenkerns der Föderschnecke 42 gefahrlos in dieser aufsteigen.
Am unteren Ende, dem Auslass der Förderschnecke 42 ist keinerlei Absperrvorrichtung platziert, insbesondere weder im Produktraum noch im oder am Flansch des
Reaktoreinlasses 12.
Somit werden Ablagerungen und Toträume sicher vermieden und ein störungsfreier Prozess sowie eine optimale Strömung und Durchmischung im Reaktorinnenraum sichergestellt.
In der Figur 5 ist die Einbausituation und Aufbau der Mikrowellenheizung 22.1 im Detail gezeigt und sind ansonsten analog in allen Ausführungsvarianten der vorherigen Figuren so vorsehbar. Dabei zeigt die Figur 5 einen von gegebenenfalls mehreren
Mikrowellenheizungen 22.1 , die unmittelbar an der Außenwand des zentralen Reaktors 1 1 angeordnet sind. Die Mikrowellenheizung 22.1 weist ein Magnetron 37, einen Hohlleiter 38 und eine Sicherheitsschleuse 36 auf, die mit einem ersten Ende und er dort angeordneten Sicherheitsscheibe 36.2 an den Reaktor 11 angrenzt.
Übliche Flansch- und Verbindungselemente sind vorgesehen, aber nicht weiter ausgeführt.
In den Innenraum 36.1 der Sicherheitsschleuse 36 kann über den Einlass 36.3 ein Inertgas, bspw. Stickstoff in den Innenraum 36.1 geleitet werden. An dem zweiten Ende der
Sicherheitsschleuse 36 ist eine weitere Sicherheitsscheibe 36.4 angeordnet, beide
Sicherheitsscheiben 36.2, 36.4 sind aus einem Glas- oder Quarzglas. Das Magnetron 37 erzeugt die Mikrowellen, die als kräftiger Pfeil, der in Richtung des Reaktors 1 1 weist, angedeutet sind. Nur erwähnt, ohne detaillierte Darstellung, sind die bekannten sonstigen Elemente der Mikrowellenheizung, wie ein Tuner zur Minimierung der reflektierten
Mikrowellen, die als schmaler Pfeil angedeutet sind, ein Zirkulator, eine Wasserlast, sowie geeignete Detektoren und ein Richtkoppler. Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform grenzt an den Produktraum 11.2 nicht nur ein einzelne Glas- oder Quarzglasscheibe 36.2, sondern eine Sicherheitsschleuse 36, wobei bei einer vereinfachten Bauart auch nur eine einzige Sicherheitsscheibe 36.2 zwischen
Produktraum 11.2 des Reaktors 11 und der Mikrowellenheizung 22.1 vorgesehen werden kann.
Bei einer nicht dargestellten Bauform zur Figur 5 wird die im Produktraum 1 1.2 eingefüllte Mischphase nicht unmittelbar erhitzt wird. Es ist vielmehr eine Leitung vorgesehen, die im Kreislauf aus dem Reaktor heraus und wieder hinein führt und in welcher ein Fördermittel, wie beispielsweise eine Doppelspindelpumpe arbeitet. Weiterhin ist als ein Abschnitt der Leitung ein Glas- oder Quarzglasrohr vorgesehen, über welches die Mikrowellen von zwei Mikrowellenheizung 22.1 auf die strömende Mischphase einwirken. Zur Vermeidung von zu starken Rückstrahlungen der Mikrowellen in die Mikrowellenheizung 22.1 kann es vorteilhaft sein, mehrere Glas- oder Quarzglasrohrs an unterschiedlichen Leitungsabschnitten der mit jeweils einer einzelnen Mikrowellenheizung vorzusehen.
Wie bereits erwähnt, ist es von Vorteil, wenn ein oder mehrere Ultraschallemitter vorgesehen werden.
Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn beispielsweise als Dichtungsmaterial für die erste Sicherheitsscheibe 36.2, die an den die Mischphase führenden Rohrinnenraum und/oder Produktraum 1 1.2 grenzt, mindestens einseitig eine Dichtung aus einem
Kupfermaterial vorgesehen wird, idealerweise beidseitig. Auf der zweiten, der hiervon abgewandten Seite des Sicherheitskanals 36 ist zur Dichtung der Innenseite der
Sicherheitsscheibe ein Fluorkautschuk und auf der zum Magnetron weisenden Außenseite ein Kühlflansch aus einem Aluminiumwerkstoff vorgesehen.
Die teilweise nicht dargestellten Aggregate können wie vorstehend ausgeführt einzeln oder gemeinschaftlich vorgesehen werden, insb. die Mikrowellenheizung 22.1 und/oder die Ultraschallemitter 33 betreffend. Die vorstehenden Ausführungsbeispiele sind stark vereinfacht, wobei übliche Elemente zur Prozessführung, Wartung, Überwachung und Steuerung vom Fachmann bedarfsweise vorzusehen sind. Weiterhin sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle Elemente in allen Figuren gezeigt, wobei eine Kombinierbarkeit grundsätzlich gegeben ist und ausdrücklich vorgeschlagen wird.
Bezugszeichenliste
1 Anlage
2 Zuführung von Hilfsstoffen
3 Trenn- und Abscheideeinheit
4 Abscheidekolonne
4.1 Schüttung
5 Kondensatoren
5.1 Kondensator
5.2 Kondensator
6 Inertgas
7 Ausgangsstoff
8 Hilfs- und Prozessmedien
8.1 Tank
8.2 Fördermitel
9 Dieselöl/-Ieitung
10 Reaktoreinheit
11 Reaktor
11.1 Kopfraum
11.2 Produktraum
12 Reaktoreinlass
12.1 Einlassleitung
13 Kopfauslass
14 Bodenauslass
14.1 Auslassleitung
15 Rühraggregat
16 Rührkörper
16.1 Rührkörper erster
16.2 Rührkörper zweiter
17 Antriebswelle
18 Schneidwerk
18.1 Schneide oder Schneidabschnitt
19 Antrieb
19.1 Befestigungsflansch
22 Heizeinrichtung
22.1 Mikrowellenheizung
22.2 Mikrowellen Rückführungseinlass
23.1 Rückführungsleitung Speichertank
Kamin
...
Produktleitung Steuer- und Versorgungseinheit Ultraschallemitter
Daten- und/oder Energieleitung Ultraschallwellen
Sicherheitsschleuse
36.1 Innenraum
36.2 Sicherheitsglas
36.3 Einlass
36.4 Sicherheitsglas
Magnetron
Hohlleiter
Glas- oder Quarzglasrohr Einfülltrichter
Förderschnecke
41.1 Gehäuse
41.2 Antrieb
Förderschnecke
42.1 Gehäuse
42.2 Antrieb
Schacht
Förderschnecke
44.1 Antrieb
Absperreinheit
Trocknungsabschnitt Trocknungseinheit
Begleitheizung
Begleitheizung
Absaugung 53.1 , 53.2
Filter 54.1 , 54.2
Abluftleitung 55.1 , 55.2 56 Inertgasquelle
56.1 Inertgasleitung
56.2 Inertgasleitung
57 Silo, Bunker
100 Einleitsystem
200 Sedimentaufbereitungsstufe (Sediment) (neu) 300 Produktaufbereitungsstufe (Produkt) (neu) 400 Kopplungs- und Aufreinigungseinheit
a Winkel
MA Mittelachse

Claims

Patentansprüche
1. Anlage (1) zur katalytischen Herstellung von Dieselöl (9) aus einem Ausgangsstoff (7) aus der Gruppe der Reststoffe, wie Kunsstoffen (PE, PP, PET, PVC, etc.), cellulosehaltige Stoffen und Biomaterialien, umfassend mindestens ein eine Förderschnecke (42)
umfassendes Einleitsystem (2) für den Ausgangsstoff (7), eine Reaktionseinheit (10), mindestens eine ein- oder mehrteilige Trenn- und Abscheideeinheit (3) und mindestens eine Sedimentaufbereitungsstufe (200) für Feststoffe und/oder Sedimente, wobei die
Reaktionseinheit (10) mindestens einen Reaktor (11) zur Behandlung einer Mischphase aus einer flüssigen Trägerphase und dem festen Ausgangsstoff (7), wobei der Reaktor (11)
- im bestimmunggemäßen Betrieb einen gas- oder dampfgefüllten Kopfraum (11.1) und einen mit der Mischphase gefüllten Produktraum (11.2) aufweist, weiterhin umfassend einen Einlass (12) für den Ausgangsstoff (7), einen Kopfauslass (13) für eine Gas- oder
Dampfphase, einen Auslass (14) der mit der Sedimentaufbereitungsstufe (200) verbunden ist und mindestens ein motorisch angetriebenes Rühraggregat (15) zur Homogenisierung und Umwälzung des Reaktorinhaltes, welches mit mindestens einem Rührkörper (16) in den Produktraum (11.2) ragt, dadurch gekennzeichnet, dass
der Reaktoreinlass (12) derart ausgeformt ist, dass das Ende eines Gehäuses (42.1) einer in den Reaktor (11) einleitenden Förderschnecke (42) hieran gehalten und abgedichtet ist, und wobei die einleitende Förderschnecke (42) vom Einleitsystem (100) umfasst ist, wobei die Rotationsachse der einleitenden Förderschnecke (42) zur Horizontalen geneigt ist, idealerweise einen Winkel a von 25 bis 60° zur Horizontalen aufweist und der Reaktor (11) weiterhin mindestens eine Heizeinrichtung (22) umfasst oder eine Heizeinrichtung (22) unmittelbar an diesen angrenzt.
2. Anlage (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckenantrieb (42.2) der einleitenden Förderschnecke (42) in einer Höhe relativ zum Produktraum (11.2) des
Reaktors (11) liegt, die gleich oder höher als 2/3 der Höhe des Produktraumes (11.2) ist und idealerweise auf einer Höhe liegt, in der sich der gas- oder dampfgefüllte Kopfraum (11.1) des Reaktors (11) im bestimmungsgemäßen Betrieb befindet.
3. Anlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Gehäuses (42.1) der Förderschnecke (42) bis zur Wand oder dem Wanddurchbruch des
Produktraumes (11.2) ragt oder unmittelbar an den verbindenden Anschlussstutzen des Reaktors (1 1) ragt oder diesen bildet.
4. Anlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor
und/oder am Ende der einleitenden Förderschnecke (42) im Produktraum (1 1.2) des Reaktors (1 1) kein Verschlusselement vorgesehen ist, inbesondere keine Ventil,
Rückschlagklappe, federbelasteter Stopper oder dergleichen, so dass das Ende der einleitenden Förderschnecke (42) eine Mischkammer ausbildet, in welche im
bestimmungsgemäßen Betrieb die flüssige Phase aus dem Produktraum (1 1.2) in den Innenraum der einleitenden Förderschnecke (42) einströmen und den einzuleitenden Ausgangsstoff (7) benetzen kann.
5. Anlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
einleitende Förderschnecke (42) eine Stopfschnecke ist, die in Förderrichtung zur
Verdichtung des Ausgangsstoffes (7) und Verminderung Hohlraumvolumens im
Ausgangsstoff führt.
6. Anlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Einleitsystem (100) zwei oder mehr Förderschnecken (41 , 42, 44) umfasst.
7. Anlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Einleitsystem (100) mindestens eine Trocknungseinheit (50) umfasst.
8. Anlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine Förderschnecke (41 , 42, 44) und/oder eines ihrer Gehäuse (41.1 , 42.1 , 44.1 ) eine Heizungeinrichtung (51 , 52) umfasst oder als eine solche Heizeinrichtung (51 , 52) ausgebildet ist.
9. Anlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einleitsystem (100) zwischen zwei Förderschnecken (41 , 42) mindestens einen vertikalen oder nahezu vertikalen Schacht (43) zur Weiterleitung des Ausgangsstoffes (7) aufweist, wobei in dem Schacht eine Förderschnecke (44) angeordnet sein kann.
10. Anlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Einleitsystems (100) mindestens an einem Übergang von zwei Förderaggregaten eine Zuleitung (56.1 , 56.2) für ein Inertgas (6) vorgesehen ist, welche mit einer Inertgasquelle (56) verbunden ist.
11. Anlage (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Einleitungssystem (2) einen Bunker (57) für das Ausgangmaterial (7) umfasst oder mit diesem verbunden ist.
12. Anlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Reaktor (11) ein motorisch rotativ angetriebenes Schneidwerk (16) aufweist, zur
schlagenden und/oder schneidenden Zerkleinerung des in der Mischphase enthaltenen Ausgangsstoffes (7).
13. Anlage (1 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass
a) das Schneidwerk (18) mindestens eine Schneide oder einen Schneidabschnitt (18.1) aufweist und an derselben Antriebswelle (17) angebracht und von dieser gemeinsam angetrieben wird, wie der mindestens eine Rührkörper (16, 16.1 , 16.2) und/oder
b) der mindestens eine Rührkörper (16) als Schneide oder mit einem Schneidabschnitt (18.1 ) aufgebildet ist oder
c) das Schneidwerk (18) eine Antriebswelle (20) und einen eigenen und vom Antrieb (19) des Rühraggregats (15) unabhängigen Antrieb (21) aufweist.
14. Anlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (19) des Rühraggregates (15) eine Geschwindigkeit von mindestens 400 bis 500 U/min ermöglicht, vorteilhafterweise eine Umdrehung pro Sekunden von 440 bis 470 U/min ermöglicht und/oder eine Umfangsgeschwindigkeit des Rühraggregats (15) von 10 bis 20 m/s erreichbar ist, idealerweise eine Umfangsgeschwindigkeit von 13 bis 18 m/s erreichbar ist.
15. Anlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (21) des Schneidwerkes (16) eine Geschwindigkeit von mindestens 400 bis 500 U/min ermöglicht, vorteilhaftenweise eine Geschwindigkeit von über 440 bis 470 U/min ermöglicht..
16. Anlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ein- oder mehrteiligen Trenn- und Abscheideeinheit (3) mindestens einen Kondensator (5) und/oder eine Abscheidekollonne (4) zur Abtrennung des Dieselöles (9) umfasst.
17. Anlage (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts nach dem
Reaktor (11) die Abscheidekollonne (4) und nachfolgend der mindestens eine Kondensator (5), idealerweise zwei Kondensatoren (5.1 , 5.2) angeordnet sind.
18. Anlage (1) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidekollonne (4) mit dem Reaktor (11) eine Baueinheit bildet und direkt am Kopfraum (11.1) angebracht oder mit diesem verbunden ist.
19. Anlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
mindestens eine Heizeinrichtung (22) des Reaktors (11) ausgelegt ist, um eine Erwärmung einer eingefüllten Mischphase auf über zwischen 200 °C bis 400 °C, idalerweise zwischen 280 °C und 350 °C zu erreichen.
20. Anlage (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (22) eine Mikrowellenheizung ist, idealerweise eine Mikrowellenheizung (22.1), die eine Leistung von 80 bis 200 KW oder höher aufweist, und welche vom Produktraum (11.2) des Reaktors (11) oder die Mischphase führende, umlaufende Leitung (58) durch mindestens eine Scheibe, Fenster und/oder Rohrleitung aus Glas- oder Quarzglas getrennt ist.
21. Anlage (1 ) nach Anspruch 20 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Mikrowellenheizung (22.1) eine Sicherheitsschleuse (36) als Hohlleiterabschnitt umfasst, die einen evakuierbaren Innenraum (36.1 ) aufweist, insbesondere einen Inneraum (36.1), an welchem beidseitig Glas- oder Quarzglasscheiben (36.2, 36.4) angeordnet sind.
22. Anlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass , ein
Rückführungseinlass (23) an dem Reaktor (1 1 ) vorgesehen ist, der mit der
Sedimentaufbereitungsstufe (200) verbunden ist und über welchen Teilströme oder
Teilmengen, die über den Auslass (14) entnommen wurden, in den Reaktor (1 1 )
zurückgeführt werden können.
23. Anlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Reaktoreinlass (12) und/oder der Rückführungseinlass (23) derart ausgeformt ist, dass ein Gehäuse (62.1) einer rückführenden Förderschnecke (62) hieran gehalten und abgedichtet ist.
24. Anlage (1) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (62.1 ) der
rückführenden Förderschnecke (62) mit unmittelbar mit dem Rückführeinlass (23) des Reaktors (11) verbunden ist, insb. an diesem mit dem Gehäuse (62.1 ) angeflanscht ist.
25. Anlage (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Zuführungseinheit für Prozess- und Hilfsstoffe (8) vorgesehen ist, die leitungsmäßig mit dem Reaktor (1 1) verbunden ist.
26. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Dieselöl aus einem Ausgangsstoff (7) aus der Gruppe der Reststoffe, wie Kunsstoffen (PE, PP, PET, PVC, etc.), cellulosehaltige Stoffen (Sägespäne, Schreddergut) und Biomaterialien, welcher als granuläre Feststoffphase in eine flüssige Phase aus einem Trägeröl eingebracht und katalytisch umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 25 vorgesehen ist, und wobei
- die Temperatur in der Mischphase zwischen 200 und 400 °C liegt, idalerweise zwischen 280 °C und 320°C und
- die Mischphase weiterhin einen Anteil an Kalk von 1 ,5 Gew.% bis 10 Gew.% und einen Anteil an Katalysator von 1 Gew.% bis 15 Gew. % aufweist, und wobei - die gas- oder dampfförmige Phase mittels mindestens einer Vakuumpumpe kontinuierlich aus dem Kopfraum (11.1) abgezogen und stromabwärts des Reaktors (11) in mindestens einem Kondensator (5) das Dieselöl (9) von der leichtflüchtigen gas- oder dampfförmigen Phase abgetrennt wird.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Mischphase
enthaltende Ausgangsstoff (7) mittels der mindestens einen Schneide (18) oder dem
Schneidabschnitt (18.1) im Reaktor (11) mechanisch zerkleinert wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass der
Katalysator ein Bentonith oder Zeolith ist, insb. ein Aluminium Silicat.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die
Umfangsgeschwindigkeit des Rühraggregates (15) zwischen 8 bis 20 m/s beträgt, idealerweise zwischen 13 bis 17 m/s beträgt.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Kopfraum (11.1) des Reaktors (11) kleiner oder gleich 1 bar ist, idealerweise im Bereich von 25 bis 60 mbar liegt.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass
stromaufwärts des Reaktors (11) im Endstück der einleitenden Förderschnecke (42) eine Mischkammer ausbildet ist, in die die flüssige Phase aus dem Produktraum (11.2) das offene Ende und den Innenraum der einleitenden Förderschnecke (42) einströmen und den einzuleitenden Ausgangsstoff (7) benetzen kann, wozu im Produktraum (11.2) des Reaktors (11) an oder vor dem Ende und Auslass der einleitenden Förderschnecke (42) kein
Verschlusselement vorgesehen ist, inbesondere keine Ventil, Rückschlagklappe,
federbelasteter Stopper oder dergleichen.
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