Vorrichtung und Verfahren zur katalytischen und/oder drucklosen Verölung

Schutzrechtsanmeldung WO2019038276A1
(K. Morgenbesser, N. Schmidt-Ott, T. Neukamm):

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur katalytischen und/oder drucklosen Verölung mit einem Eintragssystem für Eintragsmaterial, wie organische Stoffe oder Kunststoffe, mit einem Reaktionsbehälter, bevorzugt einem Wärmetauscher sowie mit einer drehzahlgeregelten Umwälzpumpe, wobei die Temperatur im Reaktionsbehälter durch Wärmeeintrag regelbar ist.

Derartige Anlagen sind in der EP 1 538 191 B1 sowie in der DE 10 2010 018 320 A1 sowie in der DE 10 2010 100 606 75 B4 sowie der WO 2016 1 16484 A1 beschrieben. In der EP 1 538 191 A1 wird eine Anlage gezeigt, bei welcher in einem Kreislauf der Energieeintrag für die Depolymerisation eines Reaktionsgemisches mittels einer Pumpe, die in ein gegenläufiges Rührwerk fördert, erfolgen soll . Durch ein derartiges Rührwerk kann nicht oder nur in unzureichendem Ausmaß eine Verkleinerung beziehungsweise Vermischung von der jeweiligen Reaktionsmasse mit dem jeweiligen Trägeröl herbeigeführt werden. Der chemische Prozess der katalytischen drucklosen VerÖlung wird zwar nicht in Frage gestellt, die in den genannten Schriften dargestellten Anlagen entsprechen jedoch einer Soll-Vorstellung und sind in der Praxis in Ihrer Prozessführung noch nicht ausreichend entwickelt. Laut einer im Auftrag der U.S. Army durchgeführten Studie zu einer KDV-Pilotanlage konnte ein Materialdurchsatz von maximal 20% der Soll-Angabe erreicht werden und auch dies immer nur für kurze Zeiträume (Final Report / Excerpt, Ref Fuel AlphaKat Demonstration Program, December 2012, Covanta Renewable Fuels, LLC, Cooperative Agreement No. W9132T-09-2-0024). Ferner ist aus dem Bericht „Sachstand zu den alternativen Verfahren für die thermische Entsorgung von Abfällen“ des Umweltbundesamtes, D-06844 Dessau- Rosslau, Wörlitzerplatz 1 , Projektnummer 29217 UBA-FB 002102, März 2017, Kapitel 2.3.2, 3.4 und 6.4 zu entnehmen: „Verölungsverfahren haben den Anspruch aus bestimmten Abfallfraktionen ein – üblicherweise zu Heizöl oder Diesel vergleichbares – Produkt-Öl zu erzeugen. Großtechnische Anlagen zur Produktion von Heizöl oder Diesel im Dauerbetrieb existieren bisher noch nicht. Aussagen zur Wirtschaftlichkeit basieren daher stets auf Planungen. Die derzeit betriebenen Anlagen dienen der Erforschung und Weiterentwicklung der Verfahren. Neben der Wirtschaftlichkeit ist insbesondere der Nachweis eines reibungslosen Dauerbetriebs im Zeitraum von Wochen und Monaten noch zu erbringen.“

Aus eigener Anschauung werden die bisherigen Anlagen ungenügend überwacht, gesteuert und geregelt. Einzelne Förderaggregate wie „Friktionsturbinen“ (Mehrkammer-Mischsysteme, Umwälzpumpen) werden Betriebsbedingungen ausgesetzt, die zu Kavitation und Schäden in den Aggregaten führen.

Gefährlich wird es, wenn die Kavitation zu heftig wird; ausgelöst z.B. durch eine Fehlbedienung oder durch eine Reduktion des Zulaufdruckes, beispielsweise durch eine Instabilität in einer angeschlossenen Vakuum-Anlage. Bei heftiger Kavitation kann die Fördermenge bis auf null zurückgehen. Die gesamte durch den Motor eingebrachte Energie wird jetzt auf das geringe Flüssigkeitsvolumen innerhalb des Förderaggregats verteilt, was innerhalb Sekunden/Minuten zu einer massiven lokalen Temperaturerhöhung führt. Dies ist für den Betreiber nicht sofort zu erkennen und führt auch zu keinem automatischen Stopp des Energieeintrags. In Verbindung des Fördermediums mit hohen Temperaturen besteht die Gefahr, dass sich gefährliche toxische Stoffe wie Dioxine, Hexane, Furane usw. bilden. Die bisher bekannten Zuführsysteme für die Reaktionsbehälter arbeiten unzureichend und erschweren damit eine stabile Regelung der Temperatur im Reaktionsbehälter. Die Kondensationssysteme in den bisher bekannten KDV-Anlagen arbeiten unzureichend was sich durch ein Ansteigen des Druckes und der Temperatur im Reaktionsbehälter zeigt und ungestörtes, stabiles Ausgasen verhindert.

Es ist keine KDV-Anlage bekannt, die kontinuierlich betrieben wird und den theoretisch zu erwartenden Ertrag erreicht.

Vor dem oben dargelegten Hintergrund hat der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde gelegenen, eine Vorrichtung zur katalytischen und/oder drucklosen Verölung anzugeben, die mit erhöhter Sicherheit und gleichzeitig verbessertem Ertrag betrieben werden kann. Ebenso bestand die Aufgabe darin, ein entsprechendes Verfahren anzugeben. Die Erfindung hat insbesondere die Aufgabe, die voranstehend aufgezeigten Nachteile zu beseitigen und mit den aufgezeigten Komponenten KDV-Anlagen stabil und kontinuierlich zu betreiben; dies mit einem Ergebnis, das dem theoretisch zu erwartenden Ertrag nahezu entspricht und sicherstellt, dass selbst bei Bedienungsfehlern oder Störungen in der Anlage keine giftigen Stoffe entstehen können.

In Bezug auf die Vorrichtung geschieht dies mit den Merkmalen von Anspruch 1.

Die vorliegende Erfindung nutzt gezielt die außerhalb der Umwälzpumpe P2 zerstörungsfrei und prozessunterstützend wirkenden Eigenschaften der Kavitation. Ebenso kann eine vergleichbare Wirkung durch eine Zerkleinerungseinrichtung erzielt werden. Durch eine solche Zerkleinerungseinrichtung kann insbesondere eine Zerkleinerungswirkung und gegebenenfalls auch eine verbesserte Durchmischung erzielt werden.

Schutzansprüche:

1. Vorrichtung zur katalytischen und/oder drucklosen VerÖlung mit einem Eintragssystem für Eintragsmaterial, wie organische Stoffe oder Kunststoffe, mit einem Reaktionsbehälter (B2), bevorzugt einem Wärmetauscher (W2) sowie mit einer drehzahlgeregelten Umwälzpumpe (P2), wobei die Temperatur (T4) im Reaktionsbehälter (B2) durch Wärmeeintrag regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzpumpe (P2) auf Kavitation überwacht ist und dass der Volumenstrom durch eine jeweilige Drosselstelle (D2) hinter der Umwälzpumpe (P2) und/oder hinter einer einem Vorlagebehälter (B1 ) vorgeschalteten Umwälzpumpe (P1 ) drosselbar ist und/oder durch eine Zerkleinerungseinrichtung (Z2, Z2′) geführt ist.

Die abhängigen Ansprüche 2 bis 46 stellen weitere vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere der KDV-Anlage, sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Ein entsprechendes Verfahren ist Gegenstand von Anspruch 47.

PDF-Download:
https://patentimages.storage.googleapis.com/05/fb/e3/ad00f750b00e9e/WO2019038276A1.pdf