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DE102004003667A1 - Verfahren zum Gewinnen von fraktionierten Kohlenwasserstoffen aus Kunststoffwertstoffen und/oder ölhaltigen Reststoffen sowie Vorrichtung hierzu - Google Patents

Verfahren zum Gewinnen von fraktionierten Kohlenwasserstoffen aus Kunststoffwertstoffen und/oder ölhaltigen Reststoffen sowie Vorrichtung hierzu Download PDF

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DE102004003667A1
DE102004003667A1 DE102004003667A DE102004003667A DE102004003667A1 DE 102004003667 A1 DE102004003667 A1 DE 102004003667A1 DE 102004003667 A DE102004003667 A DE 102004003667A DE 102004003667 A DE102004003667 A DE 102004003667A DE 102004003667 A1 DE102004003667 A1 DE 102004003667A1
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gas
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DE102004003667A
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NICK, WOLFGANG, DR., 71088 HOLZGERLINGEN, DE
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NILL TECH GmbH
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Publication date
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Priority to CA2558347A priority patent/CA2558347C/en
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING 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
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/10—Production 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

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen von fraktionierten Kohlenwasserstoffen aus Kunststoffwertstoffen, wobei die Rückstände nach Sorten sortiert und unter Verwendung eines Eintragungssystems (1, 2, 3, 4) unter Luftabschluss verdichtet werden und die verdichtete Masse einem Aufschmelzbehälter (7) zugeführt und darin aufgeheizt wird. Es erfolgt eine Auftrennung in eine erste Flüssigphase, eine erste Gasphase und einen Rückstandanteil, wonach die Flüssigphase und die erste Gasphase in einen Verdampfungsbehälter (20) transportiert werden, in welchem unter Wärmeeintrag eine zweite Flüssigphase und eine zweite Gasphase entsteht. Die zweite Flüssigphase wird in einen Nacherhitzer (23) überführt und dort unter weiterem Wärmeeintrag weiter erhitzt, so dass eine dritte Gasphase entsteht, wonach die zweite Gasphase und die dritte Gasphase einem Crackturm (27) zugeführt werden, in welchem ein Aufbrechen (Cracken) der langkettigen Kohlenwasserstoffe in kurzkettige Kohlenwasserstoffe stattfindet. Das Ölgas wird einem Hauptkondensator (30) zugeführt, in welchem es zu flüssigem Öl kondensiert wird.

Description

  • Technisches Gebiet:
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen von fraktionierten Kohlenwasserstoffen aus Kunststoffwertstoffen und/oder ölhaltigen Reststoffen; ebenso betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Gewinnen von fraktionierten Kohlenwasserstoffen aus Kunststoffwertstoffen und/oder ölhaltigen Reststoffen.
  • Stand der Technik:
  • Kunststoffe werden heute in nahezu allen Lebensbereichen eingesetzt und müssen nach Gebrauch verwertet und/oder entsorgt werden. Dabei bereitet eine gesundheitsgerechte Entsorgung erhebliche Probleme. Kunststoffe wie Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) oder Polystyrol, die aus langkettigen Makromolekülen bestehen, müssen zu ihrer Verwertung in kleine Moleküle aufgespalten werden. Durch eine Konvertierungsanlage können derartige Kunststoffwertstoffe in einem Niedertemperatur-Crackingprozess in ein ölähnliches Produkt mit gasförmigen Beimengungen und einem festen Rückstand umgewandelt werden.
  • Das beim Crackingprozess entstehende Gas besteht aus einem Gemisch von Methan, Ethan, Ethen, Propan, Propylen, 1-Buten, 1-Butan, 1-Buten, 1-Butan, Pentan u.a., sowie einem geringem Rest an Wasserdampf. Das aus Polystyrol gewonnene Öl besteht zu über 50% aus Styrenen und enthält daneben 2-Methyl-Styrene, Toluene, Ethylbenzene und Benzene. Das aus Polyethylen und Polypropylen gewonnene Öl besteht in der Hauptsache aus Paraffinen und Olefinen und enthält nur geringe Mengen an Aromaten. Die schwerflüchtigen Rückstände bestehen aus Koksen, schwerölähnlichen langkettigen Kohlenwasserstoffen. Der ölähnliche Rückstand kann in einem weiteren Verfahrensschritt mit Wasser vermischt werden. Hierbei entsteht eine Öl-Wasser-Emulsion, die energetisch, beispielsweise als Befeuerungsmittel, verwertet werden kann.
  • Durch die CN 1284537A ist ein Verfahren zum Gewinnen von Kohlenwasserstoffen, wie Gase oder Öle, aus Kunststoffwertstoffe bekannt geworden, welches einen Aufschmelz- und Crackingprozess mit nachfolgender Ölgasseparation sowie Destillation des Ölgemisches aufweist. Dazu werden innerhalb eines Behälters (Schmelz- und Crackreaktor) Plastikrohmaterialien zum Aufschmelzen und Verdampfen gebracht. Die Plastikrohmaterialien werden auf 280°C bis 380°C erhitzt und gecrackt. Nachteilig ist hier der einstufige Eintrag der notwendigen Wärmeenergie. Durch die hohe Wärmestromdichte kommt es zu starken partiellen Überhitzungen. Diese führen dann zur Bildung von Verkrustungen, die den weiteren Wärmeeintrag verschlechtern. Hierdurch liegt der Heizwärmeverbrauch im Verhältnis zur Ausbeute hoch. Durch die CN 2435146Y ist des Weiteren ein ähnliches Verfahren bekannt geworden.
    •
  • Technische Aufgabe:
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren und die Vorrichtung dergestalt weiter zu entwickeln, dass der Energieeintrag verbessert wird und dass insbesondere durch eine optimale und gezielte Energieverwendung und durch Wärmerückgewinnung in unterschiedlichen Bereichen der Wirkungsgrad des Verfahrens und der Vorrichtung verbessert wird.
  • Offenbarung der Erfindung und deren Vorteile:
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Gewinnen von fraktionierten Kohlenwasserstoffen aus Kunststoffwertstoffen und/oder aus ölhaltigen Reststoffen, wobei die Kunststoffwertstoffe nach Sorten sortiert und unter Verwendung eines Eintragungssystems unter Luftabschluss verdichtet werden und die verdichtete Masse einem Aufschmelzbehälter zugeführt und darin aufgeheizt wird, so dass eine Auftrennung in eine erste Flüssigphase, eine erste Gasphase und einen Rückstandanteil stattfindet, wonach die Flüssigphase und die erste Gasphase in einen Verdampfungsbehälter transportiert werden, in welchem unter weiterem Wärmeeintrag eine zweite Flüssigphase und eine zweite Gasphase entsteht, wobei die zweite Flüssigphase in einen Nacherhitzer überführt und dort unter weiterem Wärmeeintrag weiter erhitzt wird, so dass eine dritte Gasphase entsteht, wonach die zweite Gasphase aus dem Verdampfungs behälter und dritte Gasphase aus dem Nacherhitzer einem Crackturm zugeführt werden, wo ein Aufbrechen (Cracken) der langkettigen Kohlenwasserstoffe in kurzkettige Kohlenwasserstoffe stattfindet und das Ölgas danach einem Kondensator zugeführt wird, in welchem das Ölgas zu flüssigem Öl kondensiert wird, wobei das Öl das Zielprodukt darstellt.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens wird dieses unter Verwendung eines mehrkreisigen Aufheizsystems durchgeführt, welches die Prozesswärme für den Aufschmelzbehälter, den Verdampfungsbehälter und den Nacherhitzer erzeugt. Dazu kann in vorteilhafter Weise ein nicht kondensierbarer Anteil des Ölgases zur thermischen Verwertung dem Aufheizsystem zur Befeuerung desselben zugeführt werden. Das Aufheizsystem umfasst somit alle Komponenten für die Versorgung des Aufschmelzbehälters mit Energie. Die im Prozess entstehenden thermisch verwertbaren Nebenprodukte, wie ein Anteil einer Öl-Wasseremulsion aus den Rückstandanteilen aus dem Aufschmelzbehälter sowie ansonsten nicht verwertbare Gasanteile aus dem Crackturm sowie einem Gasanteil aus einer Flammdurchschlagssicherung, werden in vorteilhafter Weise im Aufheizsystem zur Erzeugung der primären Prozesswärme verwendet.
  • Zusätzlich wird vorteilhaft ein Maximum an Wärme aus dem Bereich der Ölgas- und Rückstandvorkühlung aus einem Kühlsystem dem Aufheizsystem zurückgeführt. Dazu kann der Kondensator aus einem Vorkondensator und einem Hauptkondensator bestehen, welcher an ein mehrkreisiges Kühlsystem angeschlossen sein kann. Die Überschusswärme aus dem Vorkondensator, dem Hauptkondensator und dem Rückstandvorkühlbehälter wird so dem Aufheizsystem zugeführt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren weist in vorteilhafter Weise einen geringen Energieaufwand auf sowie eine optimale Energieverwendung mittels Wärmerückgewinnung, bezogen auf die Ausbeute. Insbesondere wird durch den Wärmekreislauf in den unterschiedlichen Prozess-Bereichen vorteilhaft indirekt und gezielt erwärmt. Insbesondere können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens Kunststoffwertstoffe nach den Abfallverwertungsvorschriften vorschriftsmäßig verwertet werden.
  • In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung werden die Kunststoffwertstoffe und/oder ölhaltigen Rückstände in einem Vorbehandlungsprozess nach der Sortierung zerkleinert und gegebenenfalls vor der Durchführung des Crackingprozesses getrocknet. Die Kunststoffwertstoffe werden nach PP, PE und PS in Hart- und Weichplastikanteile sortiert. Da der Wasseranteil der Kunststoffe aus energetischen Gründen unter 1% liegen soll, werden Kunststoffe mit höherem Wasseranteil vorher getrocknet. Zum Eintragen der Kunststoffwertstoffe und/oder der ölhaltigen Rückstände in den Aufschmelzbehälter kann innerhalb des Eintragungssystems eine Stopfschnecke verwendet werden, welche die Rückstände zum Sauerstoffentzug verdichtet. Ebenso sollten die Kunststoffwertstoffe fein geschreddert der Stopfschnecke zugeführt werden.
  • In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung des Verfahrens wird der Rückstandanteil innerhalb des Aufschmelzbehälters in einen darunter befindlichen Sedimentationsabteil transportiert, wo eine Aufkonzentrierung des Rückstandanteils erfolgt und anschließend der aufkonzentrierte Rückstandanteil in einen Rückstandvorkühlbehälter überführt wird, in welchem eine Kühlung des Rückstandanteils mittels eines Kühlmediums erfolgt, vorzugsweise unter 120°C. Der gekühlte Rückstandanteil kann einer Emulsionseinheit zugeführt werden, in welcher aus dem Rückstandanteil eine Öl-Wasseremulsion hergestellt wird.
  • In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung des Verfahrens ist zwischen dem Crackturm und dem Hauptkondensator ein Vorkondensator angeordnet, welcher das Ölgas vorkühlt und dadurch das Temperaturgefälle zwischen Crackturm und Hauptkondensator verringert.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise zwischen 300 bis 450 Grad Celsius und von Normaldruck bis zu 2 bar Überdruck durchgeführt.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Gewinnen von fraktionierten Kohlenwasserstoffen, aus Kunststoffwertstoffe und/oder ölhaltigem Rückstände, wobei die Rückstände nach Sorten sortiert sind, ist gekennzeichnet durch ein Eintragungssystem zur Verdichtung des Kunststoffwertstoffes und/oder ölhaltigen Rückständes unter Luftabschluss, sowie durch einen nachgeschalteten Aufschmelzbehälter zum Aufheizen und Aufschmelzen der verdichteten Masse zur Erzeugung einer ersten Flüssigphase, einer ersten Gasphase und einen Rückstandanteil, wobei nach dem Aufschmelzbehälter zur Erzeugung unter weiterem Wärmeeintrag einer zweiten Flüssigphase und einer zweiten Gasphase ein Verdampfungsbehälter angeordnet ist, auf welchen zur Einleitung und weiteren Erhitzung der zweiten Flüssigphase ein Nacherhitzer folgt zum Entstehen einer dritten Gasphase, und an den Verdampfungsbehälter und den Nacherhitzer zum Trennung des entstehenden Ölgases von schwerem Öl sowie unverdampften Kunststoffteilen ein Crackturm angeschlossen ist, an welchen ein Hauptkondensator angeschlossen ist zur Kondensation des Ölgases zu flüssigem Öl.
    •
  • Kurzbezeichnung der Zeichnung, in der zeigen:
  • 1a, 1b und 1c eine Prozessanlage über drei Figuren verteilt, zum Gewinnen von fraktionierten Kohlenwasserstoffen aus Kunststoffrohmaterial und/oder ölhaltigem Rückstände
  • 2 ein modifiziertes Eintragungssystem gegenüber demjenigen der 1 und
  • 3 eine den 1a, 1B und 1c ähnliche Prozessanlage, in welcher die Wärmeträger- und Kühlkreisläufe genauer dargestellt sind.
  • Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung:
  • Die in den Figuren dargestellte Prozessanlage zum Gewinnen von fraktionierten Kohlenwasserstoffen, aus Kunststoffwertstoffe und/oder ölhaltigem Rückstände besteht aus einer Siloanlage 1, in welcher die aufzubereitenden Kunststoffwertstoffe, vorzugsweise in geschreddertem Zustand, gelagert sind. Die Lagerung kann auch in einem Bunker erfolgen. Zur Entnahme der Kunststoffwertstoffe ist an die Siloanlage 1 eine mittels des Buchstabens "M" gekennzeichnete, motorgetriebene Trogförderschnecke 2 angeschlossen, welche in einen Über gabebehälter 3 fördert, zum Beispiel ein geflanschtes Kugelgehäuse zur flexiblen Anpassung an unterschiedliche örtliche Gegebenheiten. An den Übergabebehälter 3 schließt sich eine Stopfschnecke 4 an, welche die Kunststoffwertstoffe verdichtet und dergestalt die Luft und damit den Sauerstoff weitgehend austreibt. Das untere Ende der Stopfschnecke 4 mündet in einen Aufschmelzbehälter 7 und zwar unterhalb oder oberhalb dessen Füllstandes. Zwischen dem Ende der Stopfschnecke 4 und der Einmündung in den Aufschmelzbehälter 7 ist eine pneumatisch betätigte Drossel-Rückschlag-Armatur 5 angeordnet, auf die eine Eintragarmatur 6 in Form eines Kugelhahns 6 folgt.
  • Der Aufschmelzbehälter 7 besitzt an seinem unteren Ende einen Sedimentationsabteil 10 zur Aufnahme und Aufkonzentrierung eines aus der Flüssigphase der verdichteten Masse ausfallenden Rückstandanteils. Das Sedimentationsabteil 10 ist über drei in Reihe aufeinander folgende Rückstandaustragarmaturen 11, 12 und 13 leitungsmäßig mit einem Rückstandvorkühlbehälter 15 verbunden, welcher einen außen liegenden Kühlmantel 14 aufweist. Innerhalb des Rückstand-Vorkühlbehälters 15 erfolgt eine Ansammlung des Rückstandes und eine Kondensierung des Rückstands mittels eines Kühlmediums aus einem Kühlsystem 34, vorzugsweise unter 120°C. Die Vorkühlung des Rückstands erfolgt unter der Möglichkeit der Wärmerückführung in das Aufheizsystem, wodurch eine Reduzierung des Temperaturgefälles zwischen Aufschmelzbehälter 7 und einer nachfolgenden Emulsionseinheit 16 gegeben ist.
  • Der gekühlte der Rückstand wird leitungsmäßig der Emulsionseinheit 16 zugeführt, in welcher mittels eines motorgetriebenen Rührwerks aus dem Rückstandanteil eine Öl-Wasseremulsion hergestellt wird. Durch die Reduzierung des Temperaturgefälles verringert sich auch die notwendige Wasservorlage in der Emulsionseinheit 16, wodurch eine höhere Ölkonzentration in der Öl-Wasseremulsion möglich ist und damit der Brennwert derselben angehoben wird.
  • Der Aufschmelzbehälter 7 besitzt ein Rührwerk 9 zum Homogenisieren der aufgeschmolzenen Kunststoffmasse sowie eine Abrakeleinrichtung 17 zum Abstreifen der inneren Wandung des Aufschmelzbehälters 7 im Bereich der Einmündung der Stopfschnecke 4. Des Weiteren ist der Aufschmelzbehälter 7 oben geschlossen und besitzt im oberen Bereich einen seitlichen Abgang A. Dadurch ist eine große Festigkeit im Bereich des oberen Behälterbodens durch Verringerung der Anzahl an Öffnungen gegeben. Des Weiteren ist der Aufschmelzbehälter 7 von einem außen liegenden Heizmantel 8 umgeben, welcher derart konstruiert ist, dass ein homogener Wärmeeintrag gegeben ist und insbesondere heat peaks beim Betrieb vermieden werden. Ebenso ermöglicht der außen liegenden Heizmantel 8 einen Wärmeaustrag, Kondensierung, vor Wartungsarbeiten oder auch in einem Havariefall.
  • Innerhalb des Aufschmelzbehälters 7 erfolgt eine Aufheizung der Kunststoffmasse, so dass eine Auftrennung in eine erste Flüssigphase, eine erste Gasphase und einen Rückstandanteil stattfindet, wonach die Flüssigphase und die erste Gasphase über den Abgang A leitungsmäßig in einen Verdampfungsbehälter 20 transportiert werden, in welchem unter weiterem Wärmeeintrag in die Masse eine zweite Flüssigphase und eine zweite Gasphase entsteht. Der Verdampfungsbehälter 20 dient zum Verdampfen von Wertstoffteilen mit höheren Verdampfungstemperaturen. Der Abgang A des Aufschmelzbehälters 7 bzw. der Eingang A des Verdampfungsbehälters 20 kann eine zusätzliche Heizung 18, wie Elektroeintauchheizung, aufweisen, an die sich ein weiterer Zwischenerhitzer 19 anschließen kann, um den Wärmeeintrag im Zulauf des Verdampfungsbehälters 20 zu erhöhen.
  • Der Wärmeeintrag in den Verdampfungsbehälter 20 erfolgt geregelt über einen Heizmantel 21 auf einem höheren Niveau als im Aufschmelzbehälter 7 in eine reduzierte Menge an Kunststoff, wodurch eine Reduzierung der Energiemenge auf hohem Temperaturniveau gegeben ist. Auch der Verdampfungsbehälter 20 weist ein motorgetriebenes Rührwerk 22 zum Homogenisieren des aufgeschmolzenen Wertstoffs auf. Innerhalb des Verdampfungsbehälters 20 erfolgt die Bildung einer zweite Flüssigphase und einer zweiten Gasphase.
  • Parallel dem Verdampfungsbehälter 20 ist leitungsmäßig ein Nachheizbehälter 23 geschaltet, welcher eine eigene Heizung 24 aufweist, die eine Elektroheizung E sein kann. Der Nachheizbehälter 23 dient zum weiteren Nachheizen und Verdampfen einer noch kleineren Menge von Wertstoffteilen als im Verdampfungsbehälters 20 mit den höchsten Verdampfungstemperaturen der Wertstoffteile, so dass in ihm eine dritte Gasphase entsteht. Der Verdampfungsbehälters 20 ist nach unten mittels einer Rückstandaustragarmatur 25, zum Beispiel vom Typ Kugelhahn, verschlossen zum Austrag von Rückständen. Der Nachheizbehälter 23 weist seinerseits an seinem unteren Ende eine Entleerarmatur 26 zur Entleerung des Nachheizbehälters 23 auf.
  • Auf den Verdampfungsbehälters 20 ist ein Crackturm 27 aufgesetzt, welcher zum Aufbrechen der langkettigen Moleküle in kurzkettige Molekühle dient; im Crackturm 27 findet eine Trennung des entstehenden Ölgases von schwersiedenden Bestandteilen statt. Auch der Nachheizbehälter 23 ist leitungsmäßig an den Crackturm 27 angeschlossen, so dass in denselben sowohl die zweite Gasphase aus dem Verdampfungsbehälter 20 als auch die dritte Gasphase aus dem Nachheizbehälter 23 eingeleitet wird. Über eine Produktgasleitung 28, nämlich eine Rohrleitung 28, erfolgt die Ableitung des im Crackturm entstehenden Produktgases in einen Vorkondensator 29, welcher als Wärmetauscher arbeitet. Diese Vorkühlung des Produktgases erfolgt ebenfalls mit der Möglichkeit der Wärmerückgewinnung in das Aufheizsystem. Dadurch wird das Temperaturgefälle zwischen dem Austritt aus dem Crackturm 27 und einem nachfolgenden Hauptkondensator 30 verringert, was eine Verbesserung der Kondensationsleistung des Hauptkondensators 30 zur Folge hat. Das Ölgas wird danach dem Hauptkondensator 30 zugeführt, in welchem das Ölgas zu flüssigem Öl kondensiert wird.
  • Der Hauptkondensator 30 verfügt über zwei Kühlkreisläufe, nämlich einen Sumpfkühlungskondensator 31 und einen Kopfkühlungskondensator 32. Der Hauptkondensator 30 weist eine zuführende und abgehende Leitung mit einer Umwälzpumpe 35 auf, welche zur Umwälzung des Öls dient. In der Leitung sind ebenfalls zwei Automatikarmaturen mit Drosselfunktion angeordnet zum Umschalten und Aufteilen des Umwälzstroms zum Hauptkondensator 30 oder in eine Übergabeleitung 37 zu einem (nicht gezeigten) Separator. Die Leitung besitzt des Weiteren einen Dosierpunkt 40 als Impfstelle zur Zuführung von Additiven, um zum Beispiel das Produktöl zu konditionieren und zu stabilisieren.
  • Des Weiteren ist der Hauptkondensator 30 über einen Restgasabzug 39 leitungsmäßig mit einem Aufheizsystem 38 der Prozessanlage verbunden, wobei über den Restgasabzug 39 eine Ableitung des nicht kondensierbaren Anteils des Produktgases in das Aufheizsystem 38 der Prozessanlage zur thermischen Verwertung in dem Aufheizsystem erfolgt.
  • Das Aufheizsystem ist vorzugsweise mehrkreisig zur Erzeugung der notwendigen Prozesswärme auf hierfür optimierten Temperaturniveaus. Als Wärmeträger kann Öl oder Salz oder Gas eingesetzt werden zum Wärmetransport mit regelbarer maximaler Aufheiztemperatur. Der Wirkungsgrad des Aufheizsystems wird dadurch maximiert, indem eine Wärmerückführung in das System unter Verwendung des Restgases zur Befeuerung des Aufheizsystems erfolgt. Damit kommt das erfindungsgemäße Verfahren ohne die beim Stand der Technik notwendige separaten Gasverbrennung, Gasfackel, aus. Die maximale Energieausnutzung ist auch dadurch gegeben, weil durch mehrere optimierte Temperaturniveaus eine flexible Beheizung des Aufheizsystems möglich ist, nämlich durch das Produktöl, durch das Produktgas sowie durch die Öl-Wasseremulsion, wie auch elektrisch oder durch Kombination aus den verschiedenen vorgenannten Energieträgern. Um die Energiemengen zu erfassen und zu überwachen können des Weiteren die entstehenden Temperaturdifferenzen, die unterschiedlichen Drücke sowie die unterschiedlichen Durchflußmengen der Wärmeträgerkreisläufe herangezogen werden.
  • Die 2 zeigt ein modifiziertes Eintragungssystem gegenüber demjenigen der 1. Das Anschlussrohr des Aufschmelzbehälters 7 zum Anschluss der Stopfschnecke 4 ist hier unter einem spitzen Winkel an den Aufschmelzbehälter angeformt; ansonsten ist die Ausgestaltung gleich.
  • Die 3 zeigt eine Prozessanlage, welche derjenigen der 1a, 1B und 1c sehr ähnlich ist und in welcher die Wärmeträger- und Kühlkreisläufe vollständig dargestellt sind. Das Aufheizsystem 38 ist in fünf Wärmeträgerkreisläufe WT1 bis WT5 eingeteilt. WT1 ist über Leitungen mit dem Aufschmelzbehälter 7 verbunden und versorgt diesen mit Wärmeenergie; gleichermaßen ist WT2 mit dem Verdampfungsbehälter 20 verbunden. WT3 bzw. WT4 bzw. WT5 ist zur Wärmeabfuhr mit dem Vorkondensator 29 bzw. mit dem Kühlsystem 34 bzw. mit dem Rückstandvorkühlbehälter 15 verbunden.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit:
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. Cracking-Verfahren und die Vorrichtung sind in den Industriezweigen der hygienischen Aufarbeitung zur Verwertung von Kunststoffwertstoffen und/oder ölhaltigen Reststoffen oder Kunststoffabfällen und/oder ölhaltigen Abfällen gewerblich anwendbar.
    • 1
    Siloanlage
    2
    Trogförderschnecke
    3
    Übergabebehälter
    4
    Stopfschnecke
    5
    Drossel-Rückschlagarmatur
    6
    Eintragarmatur
    7
    Aufschmelzbehälter
    8, 21
    Heizmäntel
    9, 22
    Rührwerke
    10
    Sedimentationsabteil
    11, 12, 13, 25, 26
    Rückstandaustragarmaturen
    14
    Kühlmantel
    15
    Rückstandvorkühlbehälter
    16
    Emulsionseinheit
    17
    Abrakelvorrichtung
    18
    Heizung des Zwischenerhitzers 19
    19
    Zwischenerhitzer
    20
    Verdampfungsbehälter
    23
    Nacherhitzer
    27
    Crackturm
    28
    Rohrleitung 28
    29
    Vorkondensator
    30
    Hauptkondensator
    34
    Kühlsystem
    38
    Aufheizsystem
    A
    Abgang

Claims (21)

  1. Verfahren zum Gewinnen von fraktionierten Kohlenwasserstoffen, aus Kunststoffwertstoffe und/oder ölhaltigem Rückstände, wobei die Rückstände nach Sorten sortiert und unter Verwendung eines Eintragungssystems (1, 2, 3, 4) unter Luftabschluss verdichtet werden und die verdichtete Masse einem Aufschmelzbehälter (7) zugeführt und darin aufgeheizt wird, so dass eine Auftrennung in eine erste Flüssigphase, eine erste Gasphase und einen Rückstandanteil stattfindet, wonach die Flüssigphase und die erste Gasphase in einen Verdampfungsbehälter (20) transportiert werden, in welchem unter weiterem Wärmeeintrag eine zweite Flüssigphase und eine zweite Gasphase entsteht, wobei die zweite Flüssigphase in einen Nacherhitzer (23) überführt und dort unter weiterem Wärmeeintrag weiter erhitzt wird, so dass eine dritte Gasphase entsteht, wonach die zweite Gasphase aus dem Verdampfungsbehälter (20) und dritte Gasphase aus dem Nacherhitzer (23) einem Crackturm (27) zugeführt werden, wo ein Aufbrechen (Cracken) der langkettigen Kohlenwasserstoffe in kurzkettige Kohlenwasserstoffe stattfindet und das Ölgas danach einem Kondensator (30) zugeführt wird, in welchem das Ölgas zu flüssigem Öl kondensiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe unter Verwendung eines mehrkreisigen Aufheizsystems (38) zur Erzeugung der notwendigen Prozesswärme durchgeführt wird, welches die Prozesswärme für den Aufschmelzbehälter (7), den Verdampfungsbehälter (20) und den Nacherhitzer (23) erzeugt, wobei als Wärmeträger Öl oder Salz oder Gas verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der primären Prozesswärme ein nicht kondensierbarer Anteil des Ölgases zur thermischen Verwertung dem Aufheizsystem zur Befeuerung desselben zugeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öl-Wasseremulsion zur thermischen Verwertung dem Aufheizsystem (38) zur Befeuerung desselben zugeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Kondensator ein Vorkondensator (29) und ein Hauptkondensator (30) verwendet wird und die Überschusswärme aus dem Vorkondensator (29), dem Hauptkondensator (30) und dem Rückstandvorkühlbehälter (15) dem Aufheizsystem (38) zugeführt wird, wobei der Hauptkondensator an ein mehrkreisiges Kondensationssystem angeschlossen ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Eintragen der Kunststoffwertstoffe und/oder ölhaltigem Rückstände in den Aufschmelzbehälter (7) innerhalb des Eintragungssystems eine Stopfschnecke (4) verwendet wird, welche die Rückstände zum Sauerstoffentzug verdichtet.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffwertstoffe und/oder ölhaltigem Rückstände nach der Sortierung zerkleinert und gegebenenfalls vor der Durchführung des Crackingprozesses getrocknet werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstandanteil innerhalb des Aufschmelzbehälters (7) in einen darunter befindlichen Sedimentationsabteil (10) transportiert wird, wo eine Aufkonzentrierung des Rückstandanteils erfolgt und anschließend der aufkonzentrierte Rückstandanteil in einen Rückstandvorkühlbehälter (15) überführt wird, in welchem eine Kondensierung des Rückstandanteils mittels eines Kühlmediums aus einem Kühlsystem (34) erfolgt, vorzugsweise unter 120°C.
  9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gekühlte Rückstandanteil einer Emulsionseinheit (16) zugeführt wird, in welcher aus dem Rückstandanteil eine Öl-Wasseremulsion hergestellt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Crackturm (27) und dem Hauptkondensator (30) ein Vorkondensator (29) angeordnet ist, welcher das Ölgas vorkühlt und dadurch das Temperaturgefälle zwischen Crackturm (27) und Hauptkondensator (30) verringert wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkondensator (30) und gegebenenfalls der Vorkondensator (29) an ein mehrkreisiges Kühlsystem (34) angeschlossen ist.
  12. Vorrichtung zum Gewinnen von fraktionierten Kohlenwasserstoffen, aus Kunststoffwertstoffe und/oder ölhaltigem Rückstände, wobei die Rückstände nach Sorten sortiert sind, gekennzeichnet durch ein Eintragungssystem (1, 2, 3, 4) zur Verdichtung der Kunststoffwertstoffe und/oder ölhaltigen Rückstände unter Luftabschluss, sowie durch einen nachgeschalteten Aufschmelzbehälter (7) zum Aufheizen und Aufschmelzen der verdichteten Masse zur Erzeugung einer ersten Flüssigphase, einer ersten Gasphase und einen Rückstandanteil, wobei nach dem Aufschmelzbehälter (7) zur Erzeugung unter weiterem Wärmeeintrag einer zweiten Flüssigphase und einer zweiten Gasphase ein Verdampfungsbehälter (20) angeordnet ist, auf welchen zur Einleitung und weiteren Erhitzung der zweiten Flüssigphase ein Nacherhitzer (23) folgt zum Entstehen einer dritten Gasphase, und an den Verdampfungsbehälter (20) und den Nacherhitzer (23) zum Aufbrechen (Cracken) der langkettigen Kohlenwasserstoffe in kurzkettige Kohlenwasserstoffe ein Crackturm (27) angeschlossen ist, an welchen ein Kondensator (30) angeschlossen ist zur Kondensation des Ölgases zu flüssigem Öl.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Eintragen der Kunststoffwertstoffe und/oder ölhaltigen Rückstände in den Aufschmelzbehälter (7) innerhalb des Eintragungssystems eine Stopfschnecke (4) zum Verdichten des Kunststoffwertstoffes und/oder ölhaltigen Rückständes angeordnet ist, vor der sich gegebenenfalls ein kugelförmiger Übergabebehälter (3) zur Übergabe in die Stopfschnecke (4) befindet.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Stopfschnecke (4) unterhalb oder oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der geschmolzenen Masse innerhalb des Aufschmelzbehälters (7) in denselben einmündet.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe ein mehrkreisiges Aufheizsystem (38) aufweist zur Erzeugung der notwendigen Prozesswärme auf hierfür optimierten Temperaturniveaus, wobei als Wärmeträger Öl oder Salz oder Gas dient.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Aufschmelzbehälters (7) ein Sedimentationsabteil (10) zur Aufnahme des Rückstandanteils angeordnet ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass an den Sedimentationsabteil (10) ein Rückstandvorkühlbehälter (15) sowie daran eine Emulsionseinheit (16) angeordnet ist zur Herstellung einer Öl-Wasseremulsion aus dem Rückstandanteil.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator aus einem Haupkondensator (30) und einem Vorkondensator (29) gebildet ist und zwischen dem Crackturm (27) und dem Hauptkondensator (30) zur Vorkühlung des Ölgases der Vorkondensator (29) angeordnet ist.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an den Hauptkondensator (30) ein mehrkreisiges Kühlsystem (34) angeschlossen ist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe zur Erzeugung der Prozesswärme für den Aufschmelzbehälter (7), den Verdampfungsbehälter (20) und den Nacherhitzer (23) ein mehrkreisiges Aufheizsystem (38) aufweist.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufschmelzbehälter (7) und der Verdampfungsbehälter (20) sowie gegebenenfalls der Nachheizbehälter (23) einen außenliegend angeordneten Heizmantel (8, 21) aufweisen, welche Heizmäntel (8, 21) über das gemeinsame Wärmeträger-Aufheizsystem (38) aufheizbar sind.
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