DE102005048881A1 - Verfahren zur Lösungskristallisation von Stoffgemischen - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Lösungskristallisation von Stoffgemischen. Die Aufgabe liegt darin, ein Verfahren vorzuschlagen, das, ohne Additive auskommend, sich für die Verbesserung der Winterfestigkeit insbesondere von Biodieselkraftstoffen auch für größere Mengen eignet. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren, umfassend eine Bereitstellung eines flüssigen Stoffgemisches (2), umfassend mindestens eine Teilsubstanz mit einem erhöhten Schmelzpunkt, eine Entnahme eines Teilstroms (9) aus dem Stoffgemisch (2), die Zuführung des Teilstroms zu einem Wärmeüberträger (16), wobei der Teilstrom den Wärmeüberträger durchströmt, eine Abkühlung des Teilstroms im Wärmeüberträger auf eine Temperatur unterhalb einer Kristallbildungstemperatur nur der Teilsubstanzen des Stoffgemisches, wobei die Temperatur so eingestellt wird, dass sich im Teilstrom unmittelbar am Austritt aus dem Wärmeüberträger (16) Kristalle (19) der Teilsubstanzen bilden, eine Einmischung des Teilstroms mit den Kristallen in das Stoffgemisch (2), wobei die Kristalle im Stoffgemisch weitere Substanzen selektiv durch Kristallwachstum binden, sowie eine Sedimentation und Abscheidung der Kristalle im Stoffgemisch gelöst.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lösungskristallisation von flüssigen Stoffgemischen gemäß des ersten Patentanspruchs.
• Allgemein besteht bei flüssigen Stoffgemischen grundsätzlich das Problem, dass Teilsubstanzen, die einen höheren Schmelzpunkt als die anderen Substanzen im Stoffgemisch aufweisen, bei einer zunehmenden Abkühlung des Stoffgemisches auskristallisieren. Das Stoffgemisch wird somit zur Suspension, wobei es bei einer zunehmenden Auskristallisation einer oder mehrere Teilsubstanzen zu Handhabungsproblemen des Stoffgemisches kommen kann.
• Ein typisches Beispiel aus der alltäglichen Praxis hierzu stellen Dieselkraftstoffe dar, bei denen bestimmte Teilsubstanzen bei tiefen Wintertemperaturen auskristallisieren, das Stoffgemisch dadurch makroskopisch eine Gel artige Substanz mit einer erhöhten Viskosität einnimmt und damit eine Handhabung in Einspritzkomponenten wie Düsen in Dieselmotoren erheblich behindern. Diese Einschränkung ist besonders bei sog. Biodiesel zu beobachten, bei dem das Stoffgemisch aus Ölen mit unterschiedlicher Herkunft oder Herstellung als Teilsubstanzen konfektioniert. Eine Auskristallisation wird in der Regel durch entsprechende Additive behindert, die gezielt, wie z.B. bei dem sog. Winterdiesel üblich, dem Stoffgemisch beigemischt werden.
• Die Produktion von Biodiesel hat inzwischen einen dauerhaften Platz in der Bereitstellung regenerativer flüssiger Energieträger errungen. In klassischer Ausprägung wird Biodiesel aus der Umesterung von Rapsöl als Rapsölmethylester (RME) gewonnen. Kostengünstiger ist Biodiesel aber aus Altspeiseöl herstellbar (Altspeiseölmethylester = AME). Wegen der wesentlich höheren Konzentration von gesättigten Fettsäuremethylestern bei AME ist dieser Biodiesel nur im Sommer einsetzbar.
• Zur Vermeidung vorgenannter Kristallbildung im Biodiesel versucht man die Kältefestigkeit von Biodiesel auf Altspeiseölbasis (AME) durch eine sog. Winterisierung zu verbessern. Die Kältefestigkeit beschreibt die Temperatur, bei der eine Substanz aus dem flüssigen in den festen Aggregatzustand übergeht und entspricht, falls dabei Kristalle gebildet werden, der Schmelztemperatur der Substanz. Praktisch bedeutet dies, dass die Fließfähigkeit des Treibstoffs durch eine zunehmende Gel-Bildung und das Entstehen von Kristallen im Produkt eingeschränkt wird und eine motorische Nutzung unterbindet. Neben den Eigenschaften der Fettsäuremethylester tragen Begleitstoffe wie Wachse, Reste unerwünschter Reaktionsprodukte wie Glyceride und Glycerin zu diesem Verhalten bei.
• Bisherige Verfahren der Winterisierung von Biodiesel beruhen z.B. auf der Mischung mit mineralischem Diesel oder der Zugabe von Additiven zu RME. Der Einsatz von Additiven ist zumindest bei Rapsöl derzeit der Weg der Wahl.
• Die Wirkungsweise derartiger Produkte beruht auf der Bildung einer großen Anzahl von Kristallisationskeimen mit einer Größe kleiner 50 μm, die im Biodiesel eine Agglomerationsbildung verhindern. Dadurch wird zwar einer Gel- bzw. Kristallbildung wirksam entgegnet, sodass auch die Anforderungen der Winterisierung (CFPP – Messung nach DIN EN 116) formal erfüllt werden können, das Problem aber nicht grundsätzlich gelöst, da eine Kristallisation des Produkts extrem verzögert, aber nicht verhindert wird.
• Verfügbare Additive wurden ferner nur speziell für RME entwickelt, während sie bei AME nicht in vorgenannter Weise funktionieren. Spezielle Additive für AME, die den vorgegebenen kommerziellen Rahmenbedingungen für Treibstoffe entsprechen, sind dagegen nicht bekannt.
• Alternativ ist in der US 4.265.826 die fraktionierte Winterisierung und physikalische Abfilterung kristallisierter Bestand teile offenbart, bei der die hochsiedenden Komponenten entsprechend ihrer Siedetemperaturen auskristallisieren. Das Stoffgemisch wird dabei solange gekühlt, bis sich Kristalle in einer filtrierbaren Größe bilden. Bevorzugte Kühlraten liegen dabei zwischen 0,5 und 5°C/h, wobei optional bei bestimmten Temperaturniveaus Verweilzeiten zwischen 2–16 h vorgesehen sind. Die Gesamtausbeute kann je nach Anforderung an die Kältefestigkeit des Produkts unter 30%, bezogen auf die Ausgangssubstanz, fallen und ist damit nicht wirtschaftlich.
• Filtrierprozesse sind jedoch nur eingeschränkt wirksam, wenn die Viskosität des noch flüssigen Stoffgemischanteils steigt und die Trennwirkung insbesondere von den gelartigen Kristallen nachlässt. Die vorgenannte Gesamtausbeute wird zudem von den in den Kristallen eingebundenen flüssigen Bestandteilen des Stoffgemisches negativ beeinflusst. Auch eine sehr lange Verfahrensdauer von bis zu 100 Stunden und die große Menge des definiert abzukühlenden Stoffgemisches insbesondere bei Dieselkraftstoffen lassen diesen Ansatz anlagentechnisch aber wenig praktikabel erscheinen.
• In der DE 34 44 475 C2 wird zudem eine Vorrichtung zur Kristallabtrennung mittels Vakuumbandfilter zur trockenen Fraktionierung von Fetten und Ölen beschreiben, der sich im Bereich der klassischen Winterisierung bewegt. Das Verfahren arbeitet batchweise und bedarf keiner zusätzlichen Chemikalien.
• Davon ausgehend liegt die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Lösungskristallisation von Stoffgemischen insbesondere von Kraftstoffen wie Biodiesel vorzuschlagen, das ohne Additive auskommend und sich für die Verbesserung der Winterfestigkeit insbesondere von Biodieselkraftstoffen auch für größere Mengen eignet.
• Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens wieder.
• Die Lösung basiert auf einem Verfahren zur Lösungskristallisation von Stoffgemischen, insbesondere Kraftstoffen wie Biodiesel. Dabei wird aus einem flüssigen Stoffgemisch, das mindestens eine Teilsubstanz mit einem erhöhten Schmelzpunkt enthält, ein Teilstrom entnommen. Dieser Teilstrom enthält alle im Stoffgemisch vorkommenden Teilsubstanzen und ist vorzugsweise repräsentativ für das Stoffgemisch, d.h. er hält die Teilsubstanzen im gleichen Verhältnis zueinander wie das Stoffgemisch. Der Teilstrom wird anschließend einem Wärmeüberträger zugeführt und in die Fluidführungen des Wärmeüberträgers eingeleitet, wobei der Teilstrom den Wärmeüberträger durchströmt. Im Wärmeüberträger findet eine Abkühlung des Teilstroms auf eine Temperatur unterhalb einer Kristallbildungstemperatur nur der Teilsubstanzen des Stoffgemisches statt, während die anderen Teilsubstanzen im Teilstrom unverändert in der flüssigen Phase verbleiben. Dabei werden die Temperatur und der Durchfluss so eingestellt, dass sich im Teilstrom unmittelbar am Austritt aus dem Wärmeüberträger Kristalle der auskristallisierten Teilsubstanzen im Teilstrom bilden. Dabei lässt sich der Ort der Kristallbildung durch Mittel eine Entspannung im Fluid wie z.B. durch eine Düse oder einen Druckminderer zusätzlich gezielt einstellen. Es folgt eine Wiedereinmischung des Teilstroms mit den gebildeten Kristallen einer oder mehrerer Teilsubstanzen in das Stoffgemisch, wobei die Kristalle im Stoffgemisch weitere Substanzen selektiv durch Kristallwachstum an sich binden. Dabei wird das Stoffgemisch für ein verbessertes Kristallwachstum entweder nicht umgewälzt (Sedimentation) oder durchmischt sowie auf den sog. Cloudpoint, als der Temperatur, bei der eine Trübung und beginnende Kristallisation feststellbar ist, abgekühlt und gehalten. Nach Sedimentation und Erreichen einer bestimmten abfiltrierbaren Größe werden die Kristalle durch einen Trennprozess aus dem Stoffgemisch z.B. durch Filterung oder Ultrazentrifuge ausgesondert
• Das Verfahren wird anhand von Ausführungsbeispielen, Versuchsbeispielen und der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen
• 1 den schematischen Aufbau eines Ausführungsbeispiels zur Durchführung des Verfahrens im Labormaßstab,
• 2 die zeitlichen Verläufe der AME-Konzentration und der Temperatur im Vorratsgefäß gemäß des ersten Versuchsbeispiels,
• 3 die zeitlichen Verläufe der AME-Konzentration und der Temperatur im Vorratsgefäß gemäß des zweiten Versuchsbeispiels sowie
• 4 den Verlauf der AME-Badtemperatur als Funktion der Summen-Konzentration gesättigter Fettsäuremethylester, sowie den empirisch ermittelten Verlauf der CFPP-Werte (CFPP = Cold Filter Plugging Point; Messung gem. DIN EN 116) als Funktion der Summen-Konzentration gesättigter Fettsäuremethylester.
• Das Ausführungsbeispiel gem. 1 umfasst ein Vorratsgefäß 1 für ca. 5 Liter Biodiesel 2 mit Temperatursensor 32, sowie einen Kreislauf mit Ansaugleitung 9, einer Pumpe 10 (Zahnradpumpe), Wärmeüberträger 16 (Wärmeüberträger, im Ausführungsbeispiel ein Kreuzstrom-Mikrowäremübertrager) und Rücklauf 20 für die Abzweigung Teilkristallisation und Rückführung des Teilstroms aus und in das Vorratsgefäß. Das Vorratsgefäß 1, z.B. ein 5 Liter Becherglas, umfasst eine Temperiervorrichtung, im Ausführungsbeispiel eine Umwicklung mit einem PVC-Schlauch als Kühlmantel 3, der im Rahmen eines geschlossenen Kühlmittelkreislaufs über eine Kühlmittelzuleitung 7 und einer Kühlmittelrückleitung 8 an einen Thermostaten 5 angeschlossen ist. Als Kühlmittel 6 dient eine volumetrische 1:1 Mischung von Ethylenglykol und Wasser. Zur besseren Thermostatisierung sind das Vorratsgefäß 1 und die Kühlmittelzuleitung 7 mit Isolationsmaterial umgeben. Der Biodiesel 2 im Vorratsgefäß wird optional mittels eines Magnetrührers 4 in Bewegung gehalten.
• Der Teilstrom wird von der Pumpe 10 über die Ansaugleitung 9, im Ausführungsbeispiel ein Metallschlauch oder Saugrüssel, bevorzugt aus dem unteren Drittel des Vorratsgefäßes 1 angesaugt und über den Rücklauf 20 in das obere Drittel wieder abgegeben. Auf diese Weise wird ein großer Teil des Biodiesels 2 im Vorratsgefäß 1 umgewälzt. Die Pumpe 10 leitet den Teilstrom über eine Wärmeüberträgerzuführung 12 (z.B. Metallschlauch) mit einen Mikrofilter 11 an den Wärmtauscher 16 weiter. Die Wärmeüberträgerzuführung ist zur Einhaltung einer konstanten Wärmeüberträgereintrittstemperatur und zur Vermeidung einer vorzeitigen Kristallbildung im Teilstrom vor und im Wärmeüberträger 16 mit einer Temperierungsvorrichtung für den Teilstrom ausgerüstet. Diese umfasst im labormäßigen Ausführungsbeispiel einen mit Wasser 14 als Temperiermedium gefüllten und beidseitig an ein Wasserthermostat 13 angeschlossenen Schlauch 15 (PVC-Schlauch mit Schlauchwicklung um die Wärmeüberträgerzuführung).
• Mit dem Eintritt des Teilstroms in den Wärmeüberträger 16 (Kreuzstromwärmetauscher) wird dieser in die Fluidführungen des Kreuzstromwärmeüberträgers unterteilt und durch ein Kühlmedium 22 (Ethylenglykol/Wasser) im Kreuzstrom abgekühlt. Das Kühlmedium wird durch einen Kühlmediumthermostaten 21 mit Hilfe einer Kühlmediumpumpe 24 horizontal durch eigene Fluidführungen für das Kühlmedium im Wärmeüberträger 16 geführt. Wärmeüberträger, Kühlmediumthermostat, Kühlmediumpumpe sowie ein Kühlmittelfilter 25 sind über eine Kühlmittelzuleitung 23, eine Kühlmittelleitung 26 eine Kühlmittelableitung 27 bzw. andere Leitungen (jeweils Polyethylenschläuche) zu einem geschlossenen Kühlmittelkreislauf verbunden.
• Als Wärmeüberträger dient im Ausführungsbeispiel ein Mikro-Kreuzstromwäremübertrager mit einer Vielzahl von Fluidführungen mit Durchmessern oder maximalen Querschnittsabmessungen kleiner 1 mm. Der Wärmeüberträger zeichnet sich aufgrund seiner Feinheit durch einen hohen spezifischen Wärmeübergang, d.h. große spezifische Wärmeübertragungsflächen und kleine Wärmeübertra gungswege aus. Die Fluidführungen sind in zwei Fluidführungsfraktionen unterteilt, die in abwechselnder Reihenfolge geschichtet sich gegenseitig und vorzugsweise im rechten Winkel zueinander kreuzen. Vorzugweise kommt ein Mikro-Wärmeüberträger zum Einsatz, der einen schichtweisen Aufbau mit einem Metallfolienstapel umfasst, wobei die Fluidführungen als kanalförmige Vertiefungen in die aufeinander gestapelten und miteinander durch Diffusionsschweißen fluiddicht verbundene Einzelfolien eingearbeitet sind. Jede dieser Einzelfolien weist dabei eine Vielzahl gleichartiger, vorzugsweise parallel zueinander verlaufende Fluidführungen nur einer Fluidführungsfraktion auf.
• Nach dem Durchlauf durch den Wärmeüberträger erreicht der nunmehr abgekühlte Biodiesel den Wärmeüberträgeraustritt 17. In diesem Bereich bilden sich vorgenannten Kristalle 19 aus gesättigten Fettsäuremethylestern. Dies wird dadurch unterstützt, dass sich der Teilstromquerschnitt mit dem Verlassen der Fluidführungen schlagartig erweitert und damit der Teilstrom spontan entspannt. Um Menge und Aussehen der Kristalle 19 im Teilstrom beurteilen zu können, ist zur visuellen Kontrolle (z.B. durch subjektive Sichtkontrolle oder durch ein optisches Verfahren wie Extinktionsmessungen oder Transmissionsmessungen) zwischen Wärmeüberträger 16 und Rücklauf 20 zum Vorratsgefäß 1 ein Schauglas 18 eingesetzt. Gewünscht sind dabei eine hohe Keimbildungsrate, d.h. möglichst kleine und fein verteilte Kristalle im Teilstrom. Diese werden über den Rücklauf ins Vorratsgefäß im oberen Drittel eingebracht und dienen als Impfkristalle für den dort befindlichen Biodiesel.
• Zur genauen Bestimmung der Kristallisationsbedingungen wird die Temperatur am Ein- und Ausgang der Biodiesel- und Kühlmediumpassagen des Wärmeüberträgers 16 mit Hilfe von Temperaturmessfühlern (Temperatursensoren am Wärmeüberträgereinlauf 28, am Wärmeüberträgeraustritt 29, am Kühlmediumzulauf des Wärmeüberträgers 30 sowie am Kühlmediumablauf des Wärmeüberträgers 31) gemessen und daraus der Temperaturgradient im Wärmeüberträger bestimmt. Ein weiterer Temperatursensor 32 befindet sich im Innern des Vorratsgefäßes 1. Zusätzlich sind an beiden Passageneingängen des Wärmeüberträgers 16 Drucksensoren (Drucksensor am Wärmeüberträgereinlauf 33 sowie am Wärmeüberträgeraustritt 34) angebracht, um eine beginnende mögliche Verstopfung des Wärmeüberträgers zu erkennen.
• Diese Vorrichtung ermöglicht die eingangs genannte Winterisierung von Biodieselkraftstoffen auf zwei verschiedene Arten wie folgt durchzuführen:
• Versuchsbeispiel 1
• Die Temperatur des Biodiesels wird im Wärmeüberträger 16 solange durch Einstellung der Temperatur im Kühlmittelthermostaten 21 abgesenkt, bis sich im Schauglas 18 Kristalle 19 zeigen. Danach wird die Temperatur des Kühlmantels 3 des Vorratsgefäßes 1 durch Einstellung der Temperatur im Thermostaten 5 langsam abgesenkt. Die Temperatur des Kältemediumkreislaufs im Wärmeüberträger 16 wird konstant gehalten. Die gebildeten Kristalle werden über den Teilstromkreislauf in das Vorratsgefäß 1 geleitet und sedimentieren dort zu Boden, werden aber durch den Magnetrührer 4 wieder aufgewirbelt, so dass sich die Kristalle als Kristallisationskeime im ganzen Vorratsgefäß verteilen. Durch regelmäßige Probenahme kann die Abnahme der gesättigten Fettsäuremethylester im flüssigen Biodiesel mit Hilfe der Gaschromatographie bestimmt werden. Die Temperatur im Vorratsgefäß wird dann solange gesenkt, bis die gewünschte Zusammensetzung des Biodiesels 2 erreicht ist.
• Versuchsbeispiel 2
• Die Temperatur des Biodiesels wird im Wärmeüberträger 16 solange durch Einstellung der Temperatur im Kühlmittelthermostaten 21 abgesenkt, bis sich im Schauglas 18 Kristalle 19 zeigen. Danach wird die Temperatur des Kühlmantels 3 des Vorratsgefäßes 1 durch Einstellung der Temperatur im Thermostaten 5 langsam abgesenkt. Nach einer bestimmten Zeit für die Kristallbildung und das Kristallwachstum (ca. 5 Stunden) werden die beiden Pumpen 10 bzw. 24 und der Magnetrührer 4 abgeschaltet. Im Vorratsgefäß 1 gebildete Kristalle sinken nach unten, während dessen der Biodiesel im Vorratsgefäß in regelmäßigen Abständen beprobt und analysiert wird. Ändert sich die Konzentration der gesättigten Fettsäuremethylester nicht mehr oder nur noch geringfügig, wird die Temperatur des Vorratgefäßes 1 über den Thermostaten 5 weiter abgesenkt. Dieser Prozess wird solange wiederholt, bis die gewünschte Zusammensetzung des Biodiesels erreicht ist.
• Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde Biodiesel aus Altspeiseöl (AME) verwendet, dessen Zusammensetzung zuvor bestimmt wurde. Der Anteil der gesättigten Fettsäure Methylester zu Versuchsbeginn betrug 22%.
• 2 und 3 zeigen den zeitlichen Verlauf der Summen-Konzentration (Konzentrationsverlauf 38) der gesättigten Fettsäuremethylester von AME und der Temperatur im Vorratsgefäß 1 (Temperaturverlauf 39) als Funktionen der Zeit für das Versuchsbeispiel 1 (2) bzw. Versuchsbeispiel 2 (3). In beiden Diagrammen ist die Biodieselbadtemperatur 35 in °C sowie die Konzentration von AME 36 in Gew.% über die Zeit 37 in Minuten aufgetragen.
• Dabei ist jedoch zu beachten, dass sich bei Probenahme die Gleichgewichtstemperatur noch nicht immer eingestellt hatte. Aus diesen Diagrammen lässt sich ein Zusammenhang zwischen Temperatur und Abnahme der gesättigten Methylester im Vorratsgefäß 1 erkennen. Über die gesamte Messdauer ergab sich für Versuchsbeispiel 1 eine Abkühlrate von 0,02°C/h und eine Konzentrationsabnahme von 0,03 Gew%/h, für Versuchsbeispiel 2 erhält man eine Abkühlrate von 0,04°C/h und eine Konzentrationsabnahme von 0,06 Gew%/h. Man erhält also das gleiche Ergebnis in der Hälfte der Zeit. Dieses Ergebnis lässt den Schluss zu, dass sich der erforderliche Zeitbedarf für eine Winterisierung durch Optimierung der Abkühlrate noch wesentlich verkürzen lässt.
• 4 zeigt für beide Versuchsbeispiele die Temperaturverläufe (über die Konzentration 41, jeweils als Punktmenge und als geometrisch gemittelte Gerade, Gerade von Versuchsbeispiel 1 liegt unterhalb der von Versuchsbeispiel 2) im Vorratsbehälter von AME (Biodieseltemperatur 35) sowie die empirischen Verläufe der CFPP-Werte 42 (CFPP-Wert 40) als Funktionen der Summenkonzentration gesättigter Fettsäuremethylester (Konzentration 36). Der CFPP ist ein Maß für die Winterfestigkeit des Biodiesels. Er nimmt mit steigender Konzentration der gesättigten Fettsäuren zu. Während der Messungen wurde bei beiden vorgenannten Versuchsbeispielen darauf geachtet, dass Badtemperaturen über den CFPP-Werten für die gleiche Konzentration der gesättigten Fettsäuren lagen.
• Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens stellt die Anwendung eines Streulichtphotometers dar, um die Kristallbildung genau zu überwachen. Beim Streulichtphotometer wird Licht durch ein optisches Fenster in den Biodiesel eingekoppelt, das an den Kristallen gestreute Licht gemessen und daraus die Konzentration der Kristalle bestimmt. Damit kann z.B. der Durchfluss oder die Temperatur so geregelt werden, dass immer eine konstante Konzentration von Kristallen vorhanden ist.
• Zur Kühlung des Wärmeüberträgers 16 kann statt eines flüssigen Kühlmittels, hier eine Ethylenglykol-Wasser-Mischung, auch ein anderes Kältemedium, z.B. R134a, verwendet werden, das innerhalb, d.h. in den Kältemediumfluidführungen, des Wärmeüberträgers verdampft. Zur Vermeidung von Kältemediumverlusten muss der Kältemediumkreislauf zwingend fluiddicht angeschlossen sein, wobei die Temperatur bei der Verdampfung über den Druck im Kältemedium einstellbar ist.
• Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung umfasst eine Verwendung von Gegenstrom-Mikrowärmetauscher (Gegenstrom-Mikrowärmeüberträgern) anstelle des im Ausführungsbeispiel beschriebenen Kreuzstrom-Mikrowärmeüberträgers. Dadurch kann eine gleichmäßigere Temperaturverteilung am Ausgang des Wärmeüberträgers erreicht werden.

1

Vorratsgefäß

2

Biodiesel

3

Kühlmantel

4

Magnetrührer

5

Thermostat

6

Kühlmittel

7

Kühlmittelzuleitung

8

Kühlmittelrückleitung

9

Ansaugleitung

10

Pumpe

11

Mikrofilter

12

Wärmeüberträgerzuführung

13

Wasserthermostat

14

Wasser

15

Schlauch

16

Wärmeüberträger

17

Wärmeüberträgerautritt

18

Schauglas

19

Kristalle

20

Rücklauf

21

Kühlmediumthermostat

22

Kühlmedium

23

Kühlmediumablauf

24

Kühlmediumpumpe

25

Kühlmediumfilter

26

Kühlmediumleitung

27

Kühlmediumzulauf

28

Temperatursensor am Wärmeüberträgereinlauf

29

Temperatursensor am Wärmeüberträgeraustritt

30

Temperatursensor am Kühlmediumzulauf des Wärmeüberträgers

31

Temperatursensor am Kühlmediumablauf des Wärmeüberträgers

32

Temperatursensor im Vorratsgefäß

33

Drucksensor am Wärmeüberträgereinlauf

34

Drucksensor am Wärmeüberträgerautritt

35

Biodieseltemperatur

36

Konzentration von AME

37

Zeit

38

zeitlicher Konzentrationsverlauf

39

zeitlicher Temperaturverlauf

40

CFPP-Wert

41

Temperaturverlauf über die Konzentration

42

empirischer Verlauf des CFPP-Werts

Claims (12)

1. Verfahren zur Lösungskristallisation von Stoffgemischen, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a) Bereitstellung eines flüssigen Stoffgemisches (2) umfassend mindestens eine Teilsubstanz mit einem erhöhten Schmelzpunkt, b) Entnahme eines Teilstroms (9) aus dem Stoffgemisch (2), c) Zuführung des Teilstroms zu einem Wärmeüberträger (16), wobei der Teilstrom den Wärmeüberträger durchströmt, c) Abkühlung des Teilstroms im Wärmeüberträger auf eine Temperatur unterhalb einer Kristallbildungstemperatur nur der Teilsubstanzen des Stoffgemisches, wobei die Temperatur so eingestellt wird, dass sich im Teilstrom unmittelbar am Austritt aus dem Wärmeüberträger (16) Kristalle (19) der Teilsubstanzen bilden, d) Einmischung des Teilstroms mit den Kristallen in das Stoffgemisch (2), wobei die Kristalle im Stoffgemisch weitere Substanzen selektiv durch Kristallwachstum binden sowie e) Sedimentation und Abscheidung der Kristalle im Stoffgemisch.
2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend eine Durchmischung nach Einmischung des Teilstroms und vor der Sedimentation
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Teilstrom im Wärmeüberträger in einer Vielzahl von Fluidführungen mit einem Durchmesser kleiner 1 mm geführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Stoffgemisch am Austritt entspannt wird.
5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei der Wärmtauscher mit einem Fluid temperiert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Fluid aus einer Mischung von Ethylenglykol und Wasser besteht.
7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Fluid eine Siedetemperatur aufweist, welche der Temperatur unterhalb der Kristallbildungstemperatur nur der Teilsubstanzen entspricht und während des Verfahrens im Wärmeüberträger (16) verdampft.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Stoffgemisch (2) während des Kristallwachstums nicht durchmischt und gesondert gekühlt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Stoffgemisch (2) aus einer Mischung von gesättigten und ungesättigten Methylestern besteht.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Stoffgemisch (2) ein Kraftstoff ist.
11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Kraftstoff ein Biodiesel aus Altspeiseöle ist.
12. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei der Wärmeüberträger (16) ein Mikro-Kreuzstromwäremübertrager oder ein Mikro Gegenstromwäremübertrager ist