Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abtrennung ausdampfbarer Komponenten aus einem Fluid.

Aus der DE 10 2005 056 735 B3 ist ein Verfahren zur Erzeugung von Dieselöl aus kohlenwasserstoffhaltigen Reststoffen in einem Stoffgemischkreislauf mit Feststoffabscheidung und Produktdestillation für das Dieselprodukt bekannt. Bei dem Stoffgemisch handelt es sich um ein Öl-, Reststoff- und

Katalysatorgemisch. Die eingesetzten Reststoffe enthalten langkettige

Kohlenwasserstoffe, die mittels des Katalysators in als Dieselkomponenten geeignete kurzkettige Kohlenwasserstoffe aufgespaltet werden. Zum

Ausdampfen der Dieselkomponenten aus dem in einem Kreislauf umgewälzten und auf 280 bis 320 °C erhitzten flüssigen Stoffgemisches ist ein Separator vorgesehen, in den das Stoffgemisch mittels Venturidüsen eingesprüht wird, um eine große Verdampfungsfläche zu erzeugen. Dabei gelangt das Stoffgemisch mit der Wand des Separators in Kontakt und gibt dort Wärmeenergie ab, die nachfolgend dem Stoffgemisch wieder zugeführt werden muss.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren sowie eine Vorrichtung anzugeben, die den Austrag von Wärmeenergie aus dem erhitzten Stoffgemisch reduziert.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Abtrennung ausdampfbarer

Komponenten aus einem erhitzten Fluid gelöst, wobei vorgesehen ist, dass das erhitzte Fluid in zwei gleich große Fluid-Teilströme aufgeteilt wird, und dass die Fluid-Teilströme unter einem von Null verschiedenen Anstellwinkel gegenüber vorzugsweise der waagerechten Bezugsebene so eingeleitet werden, dass die Fluid-Teilströme derart aufeinander treffen, dass eine Fluidblase ausgebildet wird.

Die Aufgabe wird weiter mit einer Vorrichtung zur Abtrennung ausdampfbarer Komponenten aus einem erhitzten gelöst, umfassend einen Separator und eine in dem Separator angeordnete Zerstäubereinrichtung, wobei vorgesehen ist, dass die Zerstäubereinrichtung als eine symmetrische Rohr-/ Düseneinrichtung ausgebildet ist, die das Fluid in zwei gleich große Fluid-Teilströme aufteilt, und dass die Zerstäubereinrichtung unter einem von Null verschiedenen

Anstellwinkel gegenüber einer vorzugsweise waagerechten Bezugsebene geneigte Düsen aufweist, die voneinander beabstandet einander

gegenüberstehend angeordnet sind.

Das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Vorrichtung haben den Vorteil, dass durch die erzeugte Fluidblase das Fluid einerseits in einem

Raumbereich konzentriert ist und andererseits das Fluid in feine Tröpfchen aufgespaltet ist, so dass eine große Verdampfungsoberfläche erzeugt ist. Die wegen der Schwerkraftwirkung nach unten aus der Fluidblase austretenden Tröpfchen bilden einen feinen Nebelvorhang, der langsamer als ein kompakter Flüssigkeitsstrom nach unten sinkt, wodurch die zum Ausdampfen flüchtiger Bestandteile zur Verfügung stehende Zeit steigt.

Weil die Fluidblase nicht im Kontakt mit Wandungen steht, findet kein unerwünschter Wärmeübergang von dem Fluid in die Wandungen statt. Es kann vorgesehen sein, dass die Fluidblase in einem Separator so ausgebildet wird, dass sie nicht im Kontakt mit einer Wandung des Separators steht.

In einer vorteilhaften Ausbildung kann vorgesehen sein, dass die Fluid- Teilströme unter einem gleichen Anstellwinkel von +30° bis +60° oder von -30° bis -60° gegenüber der waagerechten Bezugsebene geneigt sind.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Fluid-Teilströme durch Düsen mit einem schlitzförmigen Auslass geleitet werden.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der schlitzförmige Auslass waagerecht angeordnet wird.

Weiter kann vorgesehen sein, dass die schlitzförmigen Auslässe in einem solchen Abstand und mit einem solchen Anstellwinkel einander

gegenüberstehend angeordnet werden, dass eine Fluidblase mit einem flachelliptischen Querschnitt ausgebildet wird. Der Abstand kann vorzugsweise durch einen Versuch bestimmt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, den Abstand einstellbar zu gestalten, so dass eine Einstellung während des Betriebs möglich ist.

Die Düsen können unter einem vorzugsweise gleichen Anstellwinkel von +30° bis +60° oder von -30° bis -60° gegenüber der vorzugsweise waagerechten Bezugsebene geneigt sein.

Weitere Unteransprüche sind auf die Vorrichtung gerichtet. Wie weiter oben beschrieben, können die Düsen einen schlitzförmigen Auslass aufweisen.

Der schlitzförmige Auslass kann waagerecht angeordnet sein. Die schlitzförmigen Auslässe können in einem solchen Abstand und mit einem solchen Anstellwinkel einander gegenüberstehend angeordnet sein, dass eine Fluidblase mit einem flachelliptischen Querschnitt ausgebildet wird.

Eine so ausgebildete Vorrichtung zur Abtrennung ausdampfbarer Komponenten aus einem erhitzten Fluid kann durch entsprechende Versuche so ausgebildet werden, dass der Abtrennungsprozess optimal abläuft. Um die Bandbreite der einsetzbaren Reststoffe zu erhöhen, kann die Vorrichtung so modifiziert werden, dass sie in einem weiten Bereich anpassbar ist. In die Zuleitungen zu den Düsen oder in den Düsen selbst können

Drosseleinrichtungen vorgesehen sein, um die Fluid-Teilströme so einzustellen, dass beide Fluid-Teilströme gleich groß sind. Damit können

Fertigungstoleranzen und/oder während des Betriebs auftretende Querschnittsverengungen infolge Materialablagerungen an den Innenwänden ausgeglichen werden.

Es können Einsteileinrichtungen vorgesehen sein, um den Abstand der einander gegenüberstehenden schlitzförmigen Auslässe und/oder den

Anstellwinkel während des Betriebs so einzustellen, dass eine Fluidblase mit einem vorgegebenen Querschnitt ausgebildet wird.

Weiter können Sensoren vorgesehen sein, um die Geometrie der Fluidblase während des Betriebs zu erfassen, und es kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, um die vorstehend beschriebenen Einsteileinrichtungen so anzusteuern, dass die Ist-Geometrie der Fluidblase einer Soll-Geometrie entspricht. Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur

Abtrennung ausdampfbarer Komponenten aus einem erhitzten Fluid in einer schematischen Seitenansicht; Fig 2 die Einrichtung in Fig. 1 in einer schematischen Draufsicht;

Fig 3 einen vergrößerten Ausschnitt III in Fig. 1 in schematischer

perspektivischer Darstellung;

Fig 4 ein Blockschaltbild einer KDV-Anlage zur Gewinnung von Dieselöl aus kohlenwasserstoffhaltigen Reststoffen.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abtrennung ausdampfbarer Komponenten aus einem erhitzten Fluid 2. Die Vorrichtung weist eine als symmetrische Rohr-/Düseneinrichtung ausgebildete Zerstäubereinrichtung 1 zur Ausbildung einer Fluidblase 2b mit großer Oberfläche auf, die in einem Separator 21 angeordnet ist. Bei dem Fluid 2 handelt es sich um ein Öl-, Reststoff- und Katalysatorgemisch mit einer Temperatur im Bereich von 280 bis 320 °C. Das Fluid 2 enthält, wie weiter unten beschrieben, ausdampfbare kurzkettige Kohlenwasserstoffe, die in dem Separator 21 abgetrennt werden und nach dem Kondensieren Dieselöl bilden.

Die Zerstäubereinrichtung 1 weist einen T-förmigen Eingangsabschnitt 1 e auf, in dem ein der Zerstäubereinrichtung 1 zugeführter Fluidstrom 2 in zwei gleich große Fluid-Teilströme 2t aufgespaltet wird, die mittels zweier V-förmiger Rohrleitungen 1 r, die an ihren Endabschnitten Düsen 1d aufweisen, aufeinander gerichtet werden. Die Düsen 1 d sind unter einem Anstellwinkel α zur Waagerechten schräg nach oben gerichtet. Die Düsen 1 d weisen schlitzförmige Auslässe 1 a auf, aus denen der Fluidteilstrom 2t austritt. Die schlitzförmigen Auslässe 1 a sind in der Gebrauchslage der

Zerstäubereinrichtung 1 waagerecht angeordnet und weisen wegen des Anstellwinkels α der Düsen 1 d schräg nach oben. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Düsen unter dem Anstellwinkel α schräg nach unten weisen. Der für beide Düsen 1 d gleiche Anstellwinkel α ist bevorzugt in dem Bereich von +30° bis +60° oder von -30° bis -60°.

Der Abstand zwischen den beiden aufeinander zu weisenden Auslässen 1 a wird experimentell so ermittelt, dass eine flache Fluidblase 2b mit einem flachelliptischen Querschnitt ausgebildet wird, die die Innenwand des

Separators 21 nicht berührt.

Neben dem Vorteil, dass die Fluidblase 2b eine große Oberfläche aufweist, welche die Verdampfung der im Fluid enthaltenen Dieselölkomponenten unterstützt, tritt eine starke Verwirbelung des Fluids ein, die die Wirksamkeit des Katalysators erhöht. Der Separator 21 ist in dem in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel als ein nach oben sich erweiternder hohlkegelförmiger Behälter ausgebildet, dessen Boden- und Deckplatte Durchgangsöffnungen zu einer auf dem

Separator 21 angeordneten Destillationskolonne 22 und zu einer unter dem Separator 21 angeordneten Zentralbehälter aufweist (siehe Fig. 4).

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild einer KDV-Anlage 3 zur katalytischen

drucklosen VerÖlung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abtrennung ausdampfbarer Komponenten aus einem erhitzten Fluid. In der KDV-Anlage 3 werden bei einer Prozesstemperatur von 280 bis 320 °C längerkettige

Kohlenwasserstoffe unter Einwirkung eines Katalysators in kurzkettige

Kohlenwasserstoffe, wie sie beispielsweise in Dieselöl enthalten sind, aufgespaltet. Dazu wird ein bei der Prozesstemperatur flüssiges Stoffgemisch 29, bei dem es sich um ein Öl-, Reststoff- und Katalysatorgemisch handelt, durch die Flüssigkeitsringpumpe 10 im Kreislauf gefördert. Die Reststoffe enthalten im Wesentlichen die längerkettigen Kohlenwasserstoffe, die in der KDV-Anlage 3 zu Dieselöl 24 aufbereitet werden. Es kann sich dabei um anorganische Reststoffe, wie Altöl und Kunststoffe oder dergleichen handeln oder um organische Beststoffe, wie Sägespäne, Hackschnitzel oder

dergleichen.

Das in der Flüssigkeitsringpumpe 10 durchmischte und mit einer Schaumphase versetzte Stoffgemisch 29 wird über einen Druck-Stutzen 14 der

Flüssigkeitsringpumpe 10 und eine zwischengeschaltete Rohrleitung mittels der Zerstäubereinrichtung 1 in den Separator 21 eingetragen. Dabei dampfen, wie oben beschrieben, die kurzkettigen Kohlenwasserstoffe als Dieselöldampf 24d aus. Der Dieselöldampf 24d strömt in die Destillationskolonne 22, die über dem Separator 21 angeordnet ist und gelangt sodann in einen stromabwärts nach der Destillationskolonne 22 angeordneten Kondensator 23. In dem Kondensator 23 fällt das Kondensat in Form von Dieselöl 24 aus, das in einem Produkttank 25 gesammelt wird. Der Produkttank 25 ist mittels einer Vakuumpumpe 26 entlüftbar, wobei über dem Dieselöl 24 angesammeltes Abgas 27 zu einem Teil einem Gas-Stutzen 15 der Flüssigkeitsringpumpe 10 zugeführt wird. Zum Start des Prozesses wird anstelle des Abgases ein inertes Gas aus einem

Druckgasbehälter eingespeist, beispielsweise Stickstoff.

Unter dem Separator 21 ist der Zentralbehälter 28 angeordnet, in den

ausgedampftes Stoffgemisch 29r fließt. Der Zentralbehälter 28 kann einen Eintrags-Stutzen 28e aufweisen, über den kohlenwasserstoffhaltiger Reststoff 30 aus einem Reststoff-Vorratsbehälter 31 in das Stoffgemisch 29r eingebracht werden kann. Der Reststoff 30 wird in dem ausgedampften Stoffgemisch 29r aufgelöst und bei dem Weg durch den Zentralbehälter 28 homogen verteilt. Reststoff 30 kann jedoch auch stromabwärts hinter dem Zentralbehälter 28 in den Stoffgemisch-Kreislauf eingespeist werden. Aus dem Zentralbehälter 28 austretendes angereichertes Stoffgemisch 29a wird einem Saug-Stutzen 13 der Flüssigkeitsringpumpe 10 zugeleitet, wodurch der Stoffgemisch-Kreislauf geschlossen ist. Am Boden des Zentralbehälters 28 können aus dem Stoffgemisch 29a abgeschiedene Sedimentpartikel 32 entnommen werden, die gegebenenfalls als Brennstoff nutzbar sind oder zu entsorgen sind. Bezugszeichenliste

1 Zerstaubereinnchtung

1 a Auslass

1d Düse

1 e Eingangsabschnitt

1 r Rohrleitung

2 Fluidstrom

2b Fluidblase

2t Fluid-Teilstrom

3 KDV-Anlage

10 Flüssigkeitsringpumpe

13 Saug-Stutzen

14 Druck-Stutzen

15 Gas-Stutzen

21 Separator

22 Destillationskolonne

23 Kondensator

24 Dieselöl

24d Dieselöldampf

25 Produkttank

26 Vakuumpumpe

27 Abgas

28 Zentralbehälter

28e Eintrags-Stutzen a angereichertes Stoffgemischr ausgedampftes Stoffgemisch Reststoff

Reststoff- Vorratsbehälter Sedimentpartikel