DE102005056735B3

DE102005056735B3 - Hochleistungskammermischer für katalytische Ölsuspensionen als Reaktor für die Depolymerisation und Polymerisation von kohlenwasserstoffhaltigen Reststoffen zu Mitteldestillat im Kreislauf

Info

Publication number: DE102005056735B3
Application number: DE102005056735A
Authority: DE
Inventors: Christian Koch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-11-29
Filing date: 2005-11-29
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2025-11-30
Also published as: US20070131585A1; JP2007146109A; EP1798274A1; WO2007062811A2; CN1974723A; MXPA06003947A; BRPI0601891A; CA2558401A1; WO2007062811A3

Abstract

Erzeugung von Dieselöl aus kohlenwasserstoffhaltigen Reststoffen in einem Ölkreislauf mit Feststoffabscheidung und Produktdestillation für das Dieselprodukt durch Energieeintrag mit Hochleistungskammermischer und Verwendung von volldurchkristallisierten Katalysatoren aus Kalium-, Natrium-, Kalzium- und Magnesium-Aluminium-Silikaten, wobei Energieeintrag und Umsatz überwiegend in dem Hochleistungskammermischer stattfindet.

Description

Die Erfindung beinhalte ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Extraktion von Kohlenwasserstoffdampf aus Reststoffen im Temperaturbereich von 230 bis 380°C im Heißölkreislauf mit einer ein- oder mehrstufigen Mischkammer, die eine Pumpe mit extrem niedrigen Wirkungsgrad auf der Druckseite und Erzeugung von bis zu 95 % Vakuum auf der Eingangsseite realisiert. Dabei werden die extrahierten Kohlenwasserstoffe sowohl depolimerisiert, deoxigenisiert als auch von den anorganischen Molekülanteilen, wie Halogene, Schwefel und Schwermetallatomen befreit.
Bekannt ist eine Depolymerisationsanlage mit heißem Ölkreislauf aus dem deutschen Patent Nr. 10049377 und der veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 103 56 245.1. Auch hier werden ionentauschende Katalysatoren im heißen Ölkreislauf eingesetzt. Die Reaktionswärme wird durch Wärmeübertragung durch die Wand oder durch das Durchleiten durch eine Pumpe mit Reibungswärme aufgebracht.
Nachteil dieser Verfahren und dieser Vorrichtungen ist bei dem PA 100 49 377 die Übertemperatur an der Wand bei der Wärmeübertragung, die zu pyrolytischen Reaktionen führen, und bei der PA 103 56 245.1 die kurze Verweilzeit in einer Pumpe von unter einer Sekunde, die für die Reaktion des Reststoffes mit dem Katalysatoröl nicht ausreicht. Die eigentliche Reaktion muss dann in den nachgeschalteten Apparaten erfolgen, was nur bei deutlich höherer Temperatur möglich ist, als wenn die Reaktion in längerer Verweilzeit in der Pumpe relativ vollständig erfolgen könnte.
Nachteil ist weiterhin der hohe Druck, der sich in der Pumpe aufbaut und in den nachfolgenden notwendigerweise engeren Rohren zu Verstopfungen führen kann, die mögliche Kavitation in dem Eingangsbereich der Pumpen, insbesondere bei feststoffhaltigen Substanzen und die mögliche Verstopfung des Eingangsbereiches, wenn diese Ansaugung nicht mit höherem Unterdruck möglich ist.
Alle diese Nachteile werden nun durch den überraschend gefundenen Hochleistungskammermischer beseitigt und damit die Qualität des Prozesses, des Produktes und der Sicherheit der Anlage entscheidend verbessert. Dabei ist die Verwendung eines Systems mit Walzen für das Ansaugen von Gasen in der Verwendung zur Realisierung eines Heißölkreislaufes völlig neuartig.
Es war nämlich bisher nur bekannt das Prinzip der Flüssigkeitsringvakuumpumpen, wonach Gase auf Atmosphärendruck verdichtet und als Kompressor bis ca. 1,5 bar Überdrucks eingesetzt werden können. Nicht bekannt und damit überraschend gefunden ist, dass dieses Prinzip zur Förderung von Flüssigkeiten und Flüssigkeits-/Gasgemischen als Vermischungsreaktor verwendet werden kann. Unter Ausnützung des äußerst niedrigen Wirkungsgrades und der Erzeugung von Vermischungs- und Reibungsenergie zwischen dem Katalysatoröl und den eingegebenen kohlenwasserstoffhaltigen Reststoffen ist dieses System die ideale Energieübertragungseinheit für das Verfahren und die Vorrichtung zur Herstellung von Dieselöl aus Reststoffen.
Dieses Grundprinzip stellt somit nur einen Rahmen dar, der durch die völlig neue Auslegung der Komponenten auf die neue Belastung Öl statt Gas zu dem erfinderischen Hochleistungskammermischer wird. Damit wird gegenüber den bisherigen Pumpen in der Patentanmeldung Nr. 103 56 245.1 aus einem Überdruck in der Druckleitung von 6–100 bar eine Druckbelastung von 0,5–2,0 bar und dem maximalen Unterdruck in der Saugleitung zur Vermeidung von Kavitation von 0,9 bar ein möglicher Unterdruck von 0,95 bar, also 95%-iges Vakuum.
Aus dem Hochleistungskammermischer wird mit den verbindenden Rohrleitungen, dem Volumenregelventil und einem Abscheider, dem Separator, ein Heißölkreislauf gebildet, der mit der Wirkung des molekular feinen, 100 % kristallinen Katalysator die eingegebenen, vorgewärmten und entwässerten kohlenwasserstoffhaltigen Rückstände die Kohlenwasserstoffe extrahiert und dabei je nach Moleküllange sowohl depolimerisiert, polymerisiert, deoxigenisiert als auch von den anorganischen Molekülanteilen, wie Halogene, Schwefel und Schwermetallatomen befreit. Das Produkt ergibt sich aus der Reaktionstemperatur von 250–320°C im Mitteldestillatbereich, dem dieselmotorisch verwendbaren Kraftstoff Diesel.
Grundlage dieses Prozesses ist der mögliche schnelle Reaktionsablauf unter intensiven Energieeintrag mit ausreichender Verweilzeit, wie dies nur ein einem Hochleistungskammermischer möglich ist. Pumpsysteme erreichen nur einen sehr kleinen Teil dieser Verweilzeit und erreichen damit nicht die notwendigen Reaktionsbedingungen und damit verbundenen niedrigen Reaktionstemperaturen. Bei dem Prozess geht es ja gerade darum, den Abstand zwischen der Pyrolysetemperatur und der katalytischen Depolimerisationstemperatur so groß wie möglich zu haften, also die niedrigste mögliche Reaktionstemperatur zu erreichen.
Dabei wurde gemessen, dass die durchschnittliche Temperatur mit dem Hochleistungskammermischer um 60°C niedriger liegt bei gleicher Anlage und anderen Fördersystemen, wie beispielsweise mit einem Pumpensystem mit Zentrifugalrädern. Damit ergibt sich die entscheidende Verbesserung zu den bekannten Systemen, wie in der Patentanmeldung Nr. 103 56 245.1 beschrieben, vor allem in Hinsicht auf das erzeugte Produkt in Qualität und Geruch.
Die Einheitlichkeit der erzeugten Mitteldestillate, sichtbar in der komprimierten Kurve des Gaschromatographen, dem verringerten Energieeintrag und schließlich in der Vollständigkeit der Umsetzung wird wesentlich gesteigert. Die Selektivität des Prozesses steigt wesentlich an, d. h. die Ausbeute an Mitteldestillat steigt und der Anteil der abgeschiedenen Kohle bei pflanzlichen Einsatzstoffen sinkt. Die Anteile an leichten Produkten (Geruchsstoffe) werden fast vollständig vermieden.
Die 1 zeigt die Elemente des Verfahrens.
Durch den Hochleistungskammermischer 1, seine Ansaugleitung aus einem Separator 2 und die Rückleitung in den Separator 3 wird ein Primärölkreislauf gebildet. Der Separator 3 ist ein Zyklonabscheider, der durch ein oder mehrere Venturidüsen 4, die tangential in den Behälter auf der Druckseite angebracht sind und der im zylindrischen Teil darunter liegenden Rückleitungen, gebildet wird. Der darunter liegende konische Teil 5 dient der Ablagerungen von festen Rückständen 6, die sich aus den anorganischen Teilen bilden.
Auf der Druckseite ergibt sich, je nach Größe des Hochleistungskammermischers 1 ein Druck von 0,5 bis 2,0 bar Überdrucks und auf der Saugseite, je nach Feststoffgehalt 0,9 bis 0,05 bar absolut, d. h. 10 bis 95 % Vakuum. Unter dem Separator 3, also unter dem konischen Teil ist eine geregelte Austragsklappe 7 angebracht, die in Abhängigkeit von der Temperatur, also dem Anteil anorganischer Anteile 6 des dort abgelagerten Materials, sich öffnet und so Rückstandsschlamm 6 mit anorganischen Anteilen in eine Preßschnecke 8 abfließen lässt.
Diese besitzt eine Filterwand 9, durch die der Ölanteil 10 zurückgeführt wird und bildet somit einen festen Rückstandskuchen 11 nach oben hin, der in eine 2. Fördereinrichtung mit Außenheizung gelangt. Diese Fördereinrichtung 12 hat am Ende eine Düse 13, durch die der anorganische, feste Rückstand auf 400 bis 500°C aufgeheizt in einen Lagerbehälter 14 gelangt. Dieser besitzt eine Verbindungsleitung 15 zu dem Separator, durch die die ausgedampften Mitteldestillate 16 in den Prozess zurückgeleitet werden.
Oberhalb des Separators 3 befindet sich ein Dampfbehälter 17. Dieser hat als Reinigungselemente ein oder mehrere Destillationsböden 18 mit Rücklaufkanal 19 und einer Heizung 20 und Isolation 21 um den Behälter, in dem vorzugsweise Abgas 22 aus dem Stromerzeuger 23 eingeleitet wird. Dieser Dampfbehälter 17 ist mit einem Kondensator 24 verbunden, der mit Kühlwasser aus dem Kühlkreislauf 25 gekühlt ist. Dieser Kondensator 24 besitzt Trennbleche 26.
Dadurch entstehen Kammern mit Überläufen 27, um das Absetzen von Wasser zu ermöglichen. In dem vorderen Teil sind diese Kammern mit einer Leitung 28 einem Wasser- und pH-Behälter 29 verbunden, der eine Einrichtung zum Messen von dem pH-Wert 30 und dem darüber liegenden Leitfähigkeitsmessung 31 und dem Ablassventil 32 besitzt. Die Wassermenge, die sich im Behälter befindet, wird in Abhängigkeit von dem Füllstand 31 über das Ablassventil 32 geregelt.
In dem hinteren Teil des Kondensators 24 ist die Rohrleitung 33 angebracht, die die Ableitung des Kondensates in die Destillationsanlage 34 ermöglicht. Diese besteht aus dem Wärmeträgerkreislauf 35 zwischen dem Umlaufverdampfer 36 der Destillationsanlage und dem Abgaswärmetauscher des Stromerzeugers mit der verbindenden Rohrleitung 37 und der Umlaufpumpe 38, der Destillationsanlage 34, den Destillationsschüssen 39, mit den Glockenböden 40 und dem Kondensator 41 und den Produktabläufen 42 und 43.
Der Produktablauf 42 aus dem Kondensator dient der Treibstoffversorgung des Stromerzeugers 23 und über die Refluxleitung 44, das Refluxventil 45 der Speisung des Produktrücklaufes 46 in den oberen Destillationsboden. Der Produktablauf 43 aus den oberen Kolonnenböden 47 der Destillationsanlage 34 dient der Produktableitung. Dieser Anteil hat in der Regel zwischen 70 und 90 % der Gesamtproduktmenge zum Inhalt.
Die Produktentnahme wird ergänzt durch die Rohstoffzugabe, die in dem Eingangsteil 48 angeordnet ist. Diese besteht aus dem Eingangstrichter 49 mit der Dosiereinrichtung für den Katalysator 50, der Dosiereinrichtung für das Neutralisationsmittel Kalk oder Soda 51, dem Reststoffeintrag flüssig 52 und dem Reststoffeintrag fest 53.
Üblicherweise ist die Dosiereinrichtung für den Katalysator 50 mit einer Big-bag-Entleerungseinrichtung 54 verbunden, die von der Temperaturmessung nach dem Hochleistungskammermischer 55 gesteuert wird. Setzt sich die in dem Hochleistungskammermischer 1 übertragene Wärme nicht ausreichend in Produkt Mitteldestillat um und steigt die Temperatur über einen Grenzwert, dann erhöht sich die Katalysatorzugabe in der Dosiereinrichtung 50.
Die Dosiereinrichtung für das Neutralisationsmittel 51 wird von dem pH-Sensor 30 gesteuert. Bei Unterschreitung eines eingegebenen Grenzwertes um 7,5 erhöht sich die Zugabemenge in der Dosiereinrichtung 51. Ebenso werden die Zugabemengen der eingegebenen Reststoffe 52 und 53 in Abhängigkeit von dem Niveaustandsmesser 56 in dem Separator 3 dosiert.
Dadurch wird sichergestellt, dass die Hochleistungskammermischer 1 aus dem Separator 3 immer flüssige Mischungen erhalten und ein Austrocknen der Anlage verhindert wird. Ebenso wird erreicht, dass die unterschiedlichen Eingangsstoffe und die damit sich ändernden Umsetzungsgeschwindigkeiten immer durch variable Zugaben ausgeglichen werden und der Prozess nicht zum Erliegen kommen wird.
In dem Ölkreislauf wird bei Altöl und Teeren je kg verdampften Diesels ca. 0,4 kWh Energie für die Spaltung, Verdampfung und Aufheizung von der Eingangstemperatur von 250°C auf die Reaktionstemperatur 300°C benötigt. Bei dem Eintrag von Kunststoffen ist die Energie fast doppelt so hoch, da diese kalt eingetragen werden und die Schmelzenergie zusätzlich gebraucht wird.
Dabei ist die Zugabe des Katalysators die Voraussetzung für den Prozess von grundlegender Bedeutung. Dieser Katalysator ist ein Natrium-Aluminium-Silikat. Nur für die Kunststoffe, Bitumen und Altöle wurde dabei die Dotierung eines volldurchkristallisierten Y-Moleküles mit Natrium als optimal ermittelt. Für die biologischen Einsatzstoffe, wie Fette und biologischen Öle, wurde die Dotierung mit Kalzium als optimal entdeckt. Für die Umsetzung mit Holz ist die Dotierung mit Magnesium notwendig, um hochwertiges Diesel zu erzeugen. Für die hochhalogenhaltigen Stoffe, wie Trafoöl und PVC ist die Dotierung mit Kalium notwendig.
Das Produkt der Anlage ist Dieselöl, da der Produktaustrag aus dem Kreislauf bei 300–400°C keine anderen, leichteren Produkte im System belässt. Dieses Produkt wird zu 10 % für die Erzeugung der Prozessenergien in Form von Strom über ein Stromerzeugungsaggregat eingesetzt, wobei der für die Stromerzeugung eingesetzte Teil der leichtere Teil des Produktes ist, der aus dem Kondensator gewonnen wird.
Das Produkt aus der Kolonne hat somit keinen leichteren Siedeanteil und erfüllt die Tanklagerungsnormen vollständig. Ein weiterer Vorteil dieser Energieumwandlung ist die gleichzeitige Lösung der Probleme mit dem aus der Vakuumpumpe kommende Gas, das in die Ansaugluft geleitet wird.
Der Generator erfüllt zum anderen die Bedingungen der Kraft Wärme-Kopplung, da die Wärmeenergie der Auspuffgase, die für die Vortrocknung und Vorwärmung der Eingangsstoffe verwendet wird, genutzt wird.
Die erfinderische Vorrichtung wird in der nachfolgenden 2 erläutert:
Der Hochleistungskammermischer 101 hat eine Ansaugleitung 102, die mit einer Rohrleitung mit dem Separator 103 verbunden ist. Sie ist auf einen Unterdruck von 0,95 bar ausgelegt. Der Separator 3 ist ein Zyklonabscheider, der durch ein oder mehrere Venturidüsen 104, die tangential in den Behälter auf der Druckseite angebracht sind, und der im zylindrischen Teil darunter liegenden Rückleitungen gebildet wird.
Der darunter liegende konische Teil 105 hat eine Austragsöffnung 106 mit einem Austragsventil 107. Auf der Druckseite des Hochleistungskammermischers ist eine Druckleitung angeordnet, die für einen Überdruck von 0,5 bis 1,5 bar ausgelegt ist. Unter dem Separator 103, also unter dem konischen Teil ist eine geregelte Austragsklappe 7 angebracht, die einen Temperatursensor besitzt, der auf eine Schalttemperatur von 100 bis 150°C ausgelegt ist.
Darunter ist eine Preßschnecke 108 angeordnet, die auf Rückstandsschlamm aus der Austragsklappe ausgelegt ist mit einer Temperaturfestigkeit von 200°C. Die Preßschnecke 108 besitzt eine Filterwand 109 mit einem Ölablaß 110 und einen oberen Preßschneckenteil für den Rückstandskuchen 111 und eine Verbindungsrohrleitung zu einer 2. Fördereinrichtung mit Außenheizung 112.
Diese Fördereinrichtung 112 hat am Ende eine Düse 113. Durch die Außenheizung bspw. eine Elektroheizung, wird die Schneckenwand für eine Temperatur von 400 bis 500°C ausgelegt. Der dahinter angeordnete Lagerbehälter 114 ist ebenfalls temperaturfest bis 400°C ausgelegt und als Feststoffbehälter ausgebildet. Dieser besitzt eine Verbindungsleitung 115 zu dem Separator für die Rückleitung des ausgedampften Kohlenwasserstoffdampfes.
Oberhalb des Separators 102 befindet sich ein Dampfbehälter 117. Dieser hat als Reinigungselemente ein oder mehrere Destillationsböden 118 mit Rücklaufkanal 119 und einer Heizung 120 und Isolation 121 um den Behälter, mit einer Abgasverbindungsleitung 122 zu dem Stromerzeuger 123 eingeleitet wird. Dieser Dampfbehälter 117 ist mit einem Kondensator 124 verbunden. Dieser besitzt eine Verbindungsleitung mit dem Kühlwasser aus dem Kühlkreislauf 125. Dieser Kondensator 124 besitzt Trennbleche 126.
Dadurch entstehen Kammern mit Überläufen 127. In dem vorderen Teil sind diese Kammern mit einer Leitung 128 einem Wasser- und pH-Behälter 129 verbunden, der eine Einrichtung zum Messen von dem pH-Wert 130 und dem darüber liegenden Leitfähigkeitsmessung 131 und dem Ablassventil 132 besitzt. Die Wasserfüllstandsmessung über Leitfähigkeitsmessung wird in Abhängigkeit von dem Füllstand 131 über das Ablassventil 132 geregelt.
In dem hinteren Teil des Kondensators 124 ist die Rohrleitung 133 angebracht, die die Ableitung des Kondensates in die Destillationsanlage 134 ermöglicht. Diese besteht aus dem Wärmeträgerkreislauf 135 zwischen dem Umlaufverdampfer 136 der Destillationsanlage und dem Abgaswärmetauscher des Stromerzeugers mit der verbindenden Rohrleitung 137 und der Umlaufpumpe 138, der Destillationsanlage 139 mit den Glockenböden 140 und dem Kondensator 141 und den Produktabläufen 142 und 143.
Der Produktablauf 142 aus dem Kondensator hat eine Verbindungsleitung zu dem Treibstoffversorgungstank des Stromerzeugers 144 und über das Refluxventil 145 der Speiseleitung des Produktrücklaufes 146 in den oberen Destillationsboden. Der Produktablauf 143 aus den oberen Kolonnenböden 147 der Destillationsanlage 134 hat eine Produktableitung. Diese Leitung nimmt in der Regel zwischen 70 und 90 % der Gesamtproduktmenge auf.
Die Produktentnahmeleitung hat eine zusätzliche Leitung für die Rohstoffzugabe, die in dem Eingangsteil 148 angeordnet ist. Diese besteht aus dem Eingangstrichter 149 mit der Dosiereinrichtung für den Katalysator 150, der Dosiereinrichtung für das Neutralisationsmittel Kalk oder Soda 151, dem Reststoffeintrag flüssig 152 und dem Reststoffeintrag fest 153.
Üblicherweise ist die Dosiereinrichtung für den Katalysator 150 mit einer Big-bag-Entleerungseinrichtung 154 verbunden, die von der Temperaturmessung nach dem Hochleistungskammermischer 155 gesteuert wird. Setzt sich die in dem Hochleistungskammermischer 101 übertragene Wärme nicht ausreichend in Produkt Mitteldestillat um und steigt die Temperatur über einen Grenzwert, dann erhöht sich die Katalysatorzugabe in der Dosiereinrichtung 150.
Die Dosiereinrichtung für das Neutralisationsmittel 159 wird von dem pH-Sensor 130 gesteuert. Bei Unterschreitung eines eingegebenen Grenzwertes um 7,5 erhöht sich die Zugabemenge in der Dosiereinrichtung 151. Ebenso werden die Zugabemengen der eingegebenen Reststoffe 152 und 153 in Abhängigkeit von dem Niveaustandmesser 156 in dem Separator 103 dosiert.
Dadurch wird sichergestellt, dass die Hochleistungskammermischer 101 aus dem Separator 103 immer flüssige Mischungen erhalten und ein Austrocknen der Anlage verhindert wird. Ebenso wird erreicht, dass die unterschiedlichen Eingangsstoffe und die damit sich ändernden Umsetzungsgeschwindigkeiten immer durch variable Zugaben ausgeglichen werden und der Prozess nicht zum Erliegen kommen wird.
In dem Ölkreislauf wird bei Altöl und Teeren je kg verdampften Diesels ca. 0,4 kWh Energie für die Spaltung, Verdampfung und Aufheizung von der Eingangstemperatur von 250°C auf die Reaktionstemperatur 300°C benötigt. Bei dem Eintrag von Kunststoffen ist die Energie fast doppelt so hoch, da diese kalt eingetragen werden und die Schmelzenergie zusätzlich gebraucht wird.
Dabei ist die Zugabe des Katalysators die Voraussetzung für den Prozess von grundlegender Bedeutung. Dieser Katalysator ist ein Natrium-Aluminium-Silikat. Nur für die Kunststoffe, Bitumen und Altöle wurde dabei die Dotierung eines volldurchknstallisierten Y-Moleküles mit Natrium als optimal ermittelt.
Für die biologischen Einsatzstoffe, wie Fette und biologischen Öle, wurde die Dotierung mit Kalzium als optimal entdeckt. Für die Umsetzung mit Holz ist die Dotierung mit Magnesium notwendig, um hochwertiges Diesel zu erzeugen. Für die hochhalogenhaltigen Stoffe, wie Trafoöl und PVC ist die Dotierung mit Kalium notwendig.
Das Produkt der Anlage ist Dieselöl, da der Produktaustrag aus dem Kreislauf bei 300–400°C keine anderen, leichteren Produkte im System belässt.
Dieses Produkt wird zu 10 % für die Erzeugung der Prozessenergien in Form von Strom über ein Stromerzeugungsaggregat eingesetzt, wobei der für die Stromerzeugung eingesetzte Teil der leichtere Teil des Produktes ist, der aus dem Kondensator gewonnen wird.
Das Produkt aus der Kolonne hat somit keinen leichteren Siedeanteil und erfüllt die Tanklagerungsnormen vollständig. Ein weiterer Vorteil dieser Energieumwandlung ist die gleichzeitige Lösung der Probleme mit dem aus der Vakuumpumpe kommende Gas, das in die Ansaugluft geleitet wird. Der Generator erfüllt zum anderen die Bedingungen der Kraft-Wärme-Kopplung, da die Wärmeenergie der Auspuffgase, die für die Vortrocknung und Vorwärmung der Eingangsstoffe verwendet wird, genutzt wird.
3 zeigt die Zentraleinheit des erfinderischen Verfahrens und der erfinderischen Vorrichtung, dem Hochleistungskammermischer. Mit 201 ist das Gehäuse bezeichnet. Mit 202 ist die Ansaugseite mit dem Flansch bezeichnet. Die in dem Hochleistungskammermischer enthaltenen Kammern sind mit 203 und 204 bezeichnet. Diese sind für die Normalausführung unterschiedlich und in der Sonderausführung gleich groß. In den Kammern laufen exzentrisch die Walzenräder 205 und 206, die 3 Verstärkungsrippen am Anfang, in der Mitte und am Ende enthalten.
Die Walzenräder werden durch die Welle 207 angetrieben, die auf der einen Seite mit einem Elektro- oder Dieselmotor 208 verbunden ist. Diese Welle 207 ist in Speziallagern 209, 210, 211, 212 aus Sinterhartmetall in Spannringen gelagert. Am Ende der Welle sind jeweils ein Kugellager 213 und eine Dichtungslagerung 214 angebracht. Das Gehäuse wird durch die Spannschrauben 215 zusammen gehalten. Die Austragsöffnung 216 ist mit dem Flansch 217 verbunden. Zwischen den beiden Laufrädern befindet sich die Strömungssteuerscheibe 218.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Ein Hochleistungskammermischer mit 120 kW Antriebsleistung fördert über ein Ansaugleitung (2) 2.000 l/h Ansaugöl und über den Materialeintrag (3) 300 kg Reststoffe in Form von Altöl und Bitumen mit insgesamt 2.300 l/h in die Druckleitung (5) die tangential in den Separator (6) mit einem Durchmesser von 800 mm mündet.
Der Hochleistungskammermischer 1 ist durch eine Verbindungsrohrleitung mit einem Durchmesser von 200 mm mit Separator verbunden. In der Verbindungsrohleitung ist ein geregeltes Stellventil (55) angeordnet, welches den Druck in den nachfolgenden Apparaten regelt.
Der Separator (3) hat einen Durchmesser von 1.000 mm und im Inneren eine an der Innenwand anliegende Venturidüse (4) mit einem engsten Querschnitt von 100 × 200 mm, die ebenfalls den verbleibenden Überdruck absenkt und die Abscheidewirkung erhöht. Oberhalb des Separators befindet sich ein Sicherheitsbehälter (17) mit einem Durchmesser von 2.000 mm. Der Separator hat einer Füllstandsregelung (56) mit Ölstandsniveaumessung.
Oben an dem Sicherheitsbehälter (17) ist die Produktdampfleitung für den erzeugten Dieseldampf zum Kondensator mit einer Leistung von 100 kW. Von dort führt eine Leitung mit einem Durchmesser von 1,5 Zoll zur Destillationsanlage (40) mit einem Kolonnendurchmesser von 300 mm. Alle Behälter sind zum Zwecke der Erleichterung der Anheizphase mit einer Rauchgasaußenheizung versehen.
Unterhalb des Separators (17) befindet sich die Preßschnecke (8) mit 250 mm Durchmesser, die für eine Separierung der nicht in Diesel umsetzbaren Bestandteile der Eingangsstoffe sorgen. Diese Preßschnecke (8) ist mit dem Übergangsrohr und Ventil (7) mit 80 mm Durchmesser verbunden. Am Boden des Separators (17) befindet sich eine Temperaturmessung (6), die die Preßschnecke (8) in Betrieb setzt, wenn die Temperatur durch Isolation mit dem Reststoff unter einen Grenzwert absinkt.
Die Preßschnecke (8) mit einem Durchmesser von 80 mm und einer Förderleistung von 10–20 kg/h besitzt einen Filterteil (9) innerhalb des Behälters, der die flüssigen Anteile durch das Filtersieb in den Abscheidebehälter (8) zurückfließen lässt und einen elektrisch geheizten Schwelteil (13) außerhalb des Abscheidebehälters (8) mit einer Heizleistung von 45 kW, der die restlichen Ölanteile aus dem Presskuchen verdampfen lässt. Dazu ist eine Temperaturerhöhung auf 500°C vorgesehen. Die aus der Schwelschnecke (13) entweichenden Öldämpfe gelangen über die Dampfleitung (16) in den Sicherheitsbehälter (17).

Bezeichnungen der 1

1: Hochleistungskammermischer
2: Ansaugleitung des Hochleistungskammermischers
3: Separator
4: Venturidüsen
5: Konischer Teil des Separators
6: feste Rückstände (Schlamm)
7: Austragsklappe
8: Preßschnecke
9: Filterwand
10: Produktdampfrückleitung
11: Rückstandskuchen
12: Heizschnecke
13: Düse
14: Heißproduktlagerbehälter
15: Produktdampfrückleitung
16: Mitteldestillate
17: Dampfbehälter
18: Destillationsboden
19: Rücklaufkanal
20: Heizung
21: Isolation
22: Abgasleitung
23: Stromerzeuger
24: Kondensator
25: Kühlkreislauf
26: Trennbleche
27: Überlauf
28: Wasserableitung
29: Wasser- und pH-Behälter
30: pH-Messer
31: Leitfähigkeitsmessung
32: Ablassventil
33: Rohrleitung Diesel
34: Vakuumpumpe
35: Wärmeträgerkreislauf
36: Umlaufverdampfer
37: Rohleitung
38: Umlaufpumpe
39: Destillationsanlage
40: Glockenböden
41: Kondensator
42: Produktableitung Generator
43: Produktableitung Endprodukt
44: Leitung zum Stromerzeuger
45: Refluxventil
46: Produktrücklauf
47: obere Kolonnenböden
48: Eingangsteil Rohstoff- und Reststoffzugabe
49: Eingangstrichter
50: Dosiereinrichtung für Katalysator
51: Dosiereinrichtung für Neutralisationsmittel
52: Reststoffeintrag flüssig
53: Reststoffeintrag fest
54: Big-bag-Entleerungsvorrichtung
55: Temperaturmeßgerät nach Hochleistungskammermischer
56: Niveaustandsmesser

Bezeichnungen der 2

101: Hochleistungskammermischer
102: Ansaugleitung des Hochleistungskammermischers
103: Separator
104: Venturidüsen
105: Konischer Teil des Separators
106: feste Rückstände (Schlamm)
107: Austragsklappe
108: Preßschnecke
109: Filterwand
110: Produktdampfrückleitung
111: Rückstandskuchen
112: Heizschnecke
113: Düse
114: Heißproduktlagerbehälter
115: Produktdampfrückleitung
116: Mitteldestillate
117: Dampfbehälter
118: Destillationsboden
119: Rücklaufkanal
120: Heizung
121: Isolation
122: Abgasleitung
123: Stromerzeuger
124: Kondensator
125: Kühlkreislauf
126: Trennbleche
127: Überlauf
128: Wasserableitung
129: Wasser- und pH-Behälter
130: pH-Messer
131: Leitfähigkeitsmessung
132: Ablassventil
133: Rohrleitung Diesel
134: Destillationsanlage
135: Wärmeträgerkteislauf
136: Umlaufverdampfer
137: Rohleitung
138: Umlaufpumpe
139: Destillationsanlage
140: Glockenböden
141: Kondensator
142: Produktableitung Generator
143: Produktableitung Endprodukt
144: Stromerzeuger
145: Refluxventil
146: Produktrücklauf
147: obere Kolonnenböden
148: Eingangsteil Rohstoff- und Reststoffzugabe
149: Eingangstrichter
150: Dosiereinrichtung für Katalysator
151: Dosiereinrichtung für Neutralisationsmittel
152: Reststoffeintrag flüssig
153: Reststoffeintrag fest
154: Big-bag-Entleerungsvorrichtung
155: Temperaturmischer nach Hochleistungskammermischer
156: Niveaustandsmesser

Bezeichnung 3:

201: Gehäuse Hochleistungskammermischer
202: Ansaugseite mit Flansch
203: Kammer 9 in Hochleistungskammermischer
204: Kammer 2 in Hochleistungskammermischer
205: Exzentrischer Walzenmischer in Kammer 1
206: Exzentrischer Walzenmischer in Kammer 2
207: Antriebswelle
208: Elektro- bzw. Dieselmotor
209: Speziallager mit Dichtlager links
210: Speziallager mit Kugellager links
211: Speziallager mit Kugellager rechts
212: Speziallager mit Dichtlager rechts
213: Gleitlager für Strömungssteuerscheibe
214: Dichtungslager
215: Spannschrauben
216: Austragsöffnung
217: Austragsflansch
218: Strömungssteuerscheibe

Claims

Verfahren zur Erzeugung von Dieselöl aus kohlenwasserstoffhaltigen Reststoffen in einem Ölkreislauf mit Feststoffabscheidung und Produktdestillation für das Dieselprodukt dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptenergieeintrag und dadurch die Haupterwärmung durch einen oder mehrere Hochleistungskammermischer erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpwirkungsgrad des Hochleistungskammermischers niedrig ist, also die eingebrachte Energie zum größten Teil in Vermischungs- und Reibenergie umgewandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochleistungskammermischer auf der Druckseite nur einen geringen Überdruck von unter 2 bar und auf der Saugseite einen mögliches hohes Vakuum von bis zu 95 % erbringen kann.
Hochleistungskammermischer nach den Ansprüchen 1–3 dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer zur Erzeugung und Übertragung von Verlustenergie an das Prozessmedium verwendet wird.
Hochleistungskammermischer nach den Ansprüchen 1–3 dadurch gekennzeichnet, der Mischer zur Förderung von reinen bis verunreinigten, abrasiven und chemisch agressiven Flüssigkeiten geeignet ist.
Hochleistungskammermischer nach den Ansprüchen 1–3 dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer Vakuum und Überdruck erzeugt und damit selbstansaugend und zur Förderung von Flüssigkeiten und Flüssigkeits-/Gasgemischen geeignet ist.
Hochleistungskammermischer nach den Ansprüchen 1–3 dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer stationär oder mobil betrieben werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion in dem Hochleistungskammermischer durch ein danach angeordnetes Ventil auf einen Umsatz von 5–50 % gehalten wird und damit die Anheizzeit des System auf kurze Zeit reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine Temperaturregelung und eine Füllstandsregelung besitzt, die miteinander vernetzt sind, d. h. die Zufuhr- und Energieeintragssysteme sind so gesteuert, dass der Füllstand gewahrt bleibt.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage die Komponenten Hochleistungskammermischer Separator mit innenliegenden Venturidüsen im Kreislauf und Abscheidebehälter mit geheizter Austragschnecke und Destillationsanlage an den beiden Ausgängen der Anlage besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischrad zentrisch bis exzentrisch im Arbeitsraum angeordnet sein kann.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufstellung horizontal bis vertikal erfolgen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochleistungskammermischer mit einer Kupplung an eine Kraftmaschine erfolgt und die Drehrichtung links und rechts sein kann.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochleistungskammermischer ein- und mehrstufig und im Arbeitsraum unterschiedlich breit sein kann.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochleistungskammermischer Vertiefungen zum Ablaß von Rückständen aus dem Prozeß besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochleistungskammermischer zwischen den Mischerrädern Scheiben mit saug- und druckseitigen Öffnungen besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochleistungskammermischer mit Mischerräder, die vorwärts- bi srückwärts gekrümmt, zylindrisch oder räumlich gekrümmt sind, die Anordnung fliegend oder festgesetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochleistungskammermischer gedichtet ist mit Wellendurchführungen, die Faltenbalgdichtungen, Stopfbuchsen oder dichtungslos mit Magnetkupplung ausgeführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochleistungskammermischer eine Verbindungsleitung von den Lagern und Dichtungen zu einem Kühlsystem besitzen.