Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung einer Kohlenwasserstoffe-haltigen Zusammensetzung aus einem

vorzugsweise in einem Kreislauf bewegten, Altöl umfassenden Fluid.

Aus der DE 10 2005 056 735 B3 ist das 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.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die während des Betriebs an unterschiedliche

Reststoffzusammensetzungen und Reststoffdurchsätze anpassbar ist

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Es wird ein Verfahren zur Gewinnung einer Kohlenwasserstoffe-haltigen Zusammensetzung, aus einem Altöl umfassenden Fluid vorgeschlagen, wobei vorgesehen ist, dass in das Fluid durch eine Förderpumpe Energie eingetragen wird,

dass das Fluid in einer mit mindestens einer Reaktorröhre ausgebildeten Reaktoreinrichtung gemischt und mittels der eingetragenen Energie erwärmt wird, und das Altöl unter Erhalt der Kohlenwasserstoffe-haltige

Zusammensetzung aufbereitet wird, und

dass das erwärmte Fluid Einläufen eines Verdampfers zugeführt wird und die Kohlenwasserstoffe-haltige Zusammensetzung verdampft wird, wobei die Kohlenwasserstoffe-haltige Zusammensetzung einen Siedebereich von 170°C bis 390°C aufweist und die Kohlenwasserstoffe 8 bis 24 Kohlenstoffatome aufweisen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Kohlenwasserstoffe- haltige Zusammensetzung einen Siedebereich von 180°C bis 320°C auf.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die

Kohlenwasserstoffe-haltige Zusammensetzung einen Siedebereich von 200°C bis 280°C auf. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weisen die Kohlenwasserstoffe in der Kohlenwasserstoffe-haltigen Zusammensetzung 9 bis 22, weiter bevorzugt 10 bis 20, Kohlenstoffatome auf. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Kohlenwasserstoffe- haltige Zusammensetzung einen Siedebereich von 170°C bis 390°C, vorzugsweise von 180°C bis 320°C, weiter vorzugsweise 200°C bis 280°C, auf, wobei die Kohlenwasserstoffe in der Kohlenwasserstoffe-haltigen

Zusammensetzung 8 bis 24, weiter bevorzugt 9 bis 22, noch weiter bevorzugt 10 bis 20, Kohlenstoffatome aufweisen.

Bei den vorgenannten Kohlenwasserstoffen handelt es sich vorzugsweise um Alkane, Cycloalkane und/oder aromatische Kohlenwasserstoffe. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den vorgenannten

Kohlenwasserstoffen vorzugsweise um Alkane, Cycloalkane und aromatische Kohlenwasserstoffe.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Kohlenwasserstoffe-haltigen

Zusammensetzung um eine Dieselöl-haltige Zusammensetzung, vorzugsweise um Dieselöl. Dieselöl wird auch als Dieselkraftstoff bezeichnet.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung liegt der Anteil an den Kohlenwasserstoffen mit 8 bis 24, vorzugsweise 9 bis 22, weiter bevorzugt 10 bis 20, Kohlenstoffatomen in der Kohlenwasserstoffe-haltigen

Zusammensetzung in einem Bereich von 35 bis 100 Gew.-%, weiter bevorzugt von 40 bis 90 Gew.-%, noch weiter bevorzugt von 50 bis 75 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Kohlenwasserstoffe-haltigen

Zusammensetzung. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Kohlenwasserstoffe-haltige Zusammensetzung zusätzlich 10 bis 45, weiter bevorzugt 15 bis 40 Gew.-%, noch weiter bevorzugt 25 bis 38 Gew.-%, noch weiter bevorzugt 30 bis 35 Gew.-%, Fettsäurealkylester, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Kohlenwasserstoffe-haltigen Zusammensetzung, enthalten.

Vorzugsweise weisen die Fettsäurealkylester einen Alkylrest mit 1 bis 5 C- Atomen, vorzugsweise 1 bis 4 C-Atomen, auf und einen Fettsäurerest mit 10 bis 30 C-Atomen, vorzugsweise 12 bis 20 C-Atomen, auf. Gemäß einer Variante der Erfindung handelt es sich bei dem Fettsäurealkylester um

Fettsäuremethylester, Fettsäureethylester, Fettsäurepropylester und/oder Fettsäurebutylester.

Mit der nachfolgend angegebenen„Kohlenwasserstoffe-haltigen

Zusammensetzung" sind erfindungsgemäß allgemein die vorstehend

angegebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäß hergestellten

Kohlenwasserstoffe-haltigen Zusammensetzung gemeint.

Bei dem aufzubereitenden Altöl handelt es sich vorzugsweise um

herkömmliches Altöl, wie es als Motoren- oder Maschinenöl, Schmieröl, etc. anfällt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um

Schmieröl und/oder Kühlöl, das insbesondere bei der Kühlung und/oder Bearbeitung von Metallen, insbesondere von Aluminium, vorzugsweise

Aluminiumbarren, anfällt. Das Schmier- und/oder Kühlöl kann dabei mit Wasser versetzt sein. Gemäß einer Variante der Erfindung weist ein wasserhaltiges Öl einen Wasseranteil in einem Bereich von 20 bis 80 Gew.-%, weiter bevorzugt von 40 bis 60 Gew.-%, auf.

Die Anpassung des Verfahrens an unterschiedliche Fluidzusammensetzungen und/oder Fluiddurchsätze ist während des Betriebs über die Förderpumpe sowie beispielsweise die Anzahl der Reaktorröhren möglich.

Es kann vorgesehen sein, dass das Fluid in einem Kreislauf bewegt wird. Dabei durchströmt das Fluid nicht nur einmal die Reaktoreinrichtung und den

Verdampfer, so dass die Ausbeute an der Kohlenwasserstoffe-haltigen

Zusammensetzung erhöht wird.

Das Fluid kann weiter kohlenwasserstoffhaltige Reststoffe und/oder

Katalysatorpartikel umfassen. Anstelle von beigemengten Katalysatorpartikeln kann beispielsweise ein stationärer Katalysatorkörper vorgesehen sein.

Vorzugsweise kann das Fluid einem Wirbelschichtverdampfer tangential zugeführt werden. Es kann vorgesehen sein, dass der Volumenstrom durch die Reaktorröhren im Bereich von 0,1 bis 1000 m ³ /h, vorzugsweise von 100 bis 600 m ³ /h, noch weiter vorzugsweise von 300 bis 500 m ³ /h eingestellt wird.

Es kann weiter vorgesehen sein, dass der Druckabfall über den Reaktorröhren im Bereich von 0,5 bis 40 bar, vorzugsweise von 2 bis 24 bar, noch weiter vorzugsweise von 4 bis 16 bar liegt. Das Fluid kann eine Viskosität im Bereich von 0,6 bis 20 mPa ^» s, vorzugsweise von 1 bis 12 mPa ^» s, noch weiter vorzugsweise von 2 bis 7 mPa ^» s aufweisen.

Es kann vorgesehen sein, dass am Ausgang der Einlaufe des Verdampfers eine Mindestströmungsgeschwindigkeit des Fluids im Bereich von 1 bis 20 m/s, vorzugsweise von 2 bis 10 m/s, noch weiter vorzugsweise von 3 bis 5 m/s eingestellt wird.

Weiter kann vorgesehen sein, dass eine zwangsfördernde Förderpumpe verwendet wird. Zwangsfördernde Pumpen sind beispielsweise

Rotationskolbenpumpen, Exzenterschneckenpumpen und Zahnradpumpen.

In einer vorteilhaften Ausbildung kann vorgesehen sein, dass eine regelbare Förderpumpe verwendet wird. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Drehzahl eines Antriebsmotors der Förderpumpe geregelt wird.

Der Verfahrensprozess kann durch Leistungsänderung der Förderpumpe infolge Wechsels der Förderpumpe und/oder Änderung der Betriebsweise der Förderpumpe und/oder durch Änderung des Druckabfalls über den

Reaktorröhren mittels Umschaltung zwischen Parallelbetrieb und Reihenbetrieb der Reaktorröhren geregelt werden.

Es kann vorgesehen sein, dass die kohlenwasserstoffhaltigen Reststoffe dem Fluid über ein in dem Verdampfer endendes Zuführungsrohr zugeführt werden.

Das Zuführungsrohr kann in der Mittelachse des Verdampfers enden. Nicht verwertbare Feststoffe des Fluids und/oder verbrauchte

Katalysatorpartikel können in einem Feststoffabscheider abgeschieden werden.

Der Feststoffabscheider kann in einem Bypass zwischen dem Ausgang der Förderpumpe und dem Eingang der Reaktoreinrichtung angeordnet werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kommt es zu einer Verkürzung langkettiger organischer Bestandteile bzw. Kohlenwasserstoff unter Erhalt der Kohlenwasserstoffe-haltigen Zusammensetzung. Vorzugsweise findet diese auch als Cracken bezeichnete Verkürzung der langkettigen Kohlenwasserstoffe in Gegenwart eines Katalysators statt, da hierdurch die Ausbeute signifikant erhöht wird.

Als Katalysator werden bevorzugt Zeolith-basierte Katalysatoren verwendet.

Geeignete Zeolithe werden vorzugsweise in einem Anteil von 0,005 Gew.-% bis 5,0 Gew.-%, weiter bevorzugt in einem Anteil von 0,009 Gew.-% bis 4,3 Gew.- %, weiter bevorzugt in einem Anteil von 0,01 Gew.-% bis 3,6 Gew.-%, weiter bevorzugt in einem Anteil von 0,03 Gew.-% bis 4,3 Gew.-%, weiter bevorzugt in einem Anteil von 0,05 Gew.-% bis 1 ,9 Gew.-%, jeweils bezogen auf das

Gesamtgewicht des Fluids, verwendet.

Weiter bevorzugt ist der wenigstens eine Zeolith ein Zeolith Y, ein Zeolith X oder eine Mischung davon.

Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist der wenigstens eine Zeolith ein Zeolith Y. Zeolith Y ist eine künstlich hergestellte kristalline Substanz. Die Kristallstruktur des Zeolith Y entspricht derjenigen von Faujasith, wobei das Faujasithgerüst aus Sodalithkäfigen, die über hexagonale Prismen miteinander verbunden sind, ausgebildet ist.

Weiter bevorzugt weist der verwendete wenigstens eine Zeolith Y Natrium oder Ammoniumionen als Gegenionen auf. Bei einer weiteren bevorzugten

Ausführungsform können aber auch Natrium-freie, in den sauren Zustand überführte Zeolithe Y verwendet werden.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der verwendete wenigstens eine Zeolith ein Zeolith, der aus der Gruppe, die aus NaY Zeolith, 13X-Zeolith, 4A-Zeolith, 5A-Zeolith, NaX Zeolith oder Mischungen derselben besteht, ausgewählt wird.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der verwendete wenigstens eine Zeolith ein NaY Zeolith oder ein 13X-Zeolith oder eine

Mischung davon. Der verwendete Zeolith weist bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform eine mittlere Größe von kleiner als 100 μιτι, weiter bevorzugt kleiner als 50 μιτι, weiter bevorzugt kleiner als 1 μιτι auf. Weiter bevorzugt weist der erfindungsgemäß verwendete Zeolith eine mittlere Größe aus einem

Bereich von 2 μιτι bis 10 μιτι, weiter bevorzugt 3 μιτι bis 5 μιτι, auf.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch als Crackverfahren und die Vorrichtung als Crackvorrichtung bezeichnet werden. Die Aufgabe wird weiter mit dem Gegenstand des Anspruchs 16 gelöst. Es wird eine Aufbereitungsanlage zur Gewinnung einer Kohlenwasserstoffe-haltigen Zusammensetzung aus einem Altöl umfassenden Fluid, wobei die

Kohlenwasserstoffe-haltige Zusammensetzung einen Siedebereich von 170°C bis 390°C aufweist und die Kohlenwasserstoffe 8 bis 24 Kohlenstoffatome aufweisen, vorgeschlagen, wobei vorgesehen ist,

dass die Aufbereitungsanlage eine Forderpumpe, eine Reaktoreinrichtung mit Reaktorröhren, einen Zentralbehälter mit einem Verdampfer und einen

Feststoffabscheider umfasst, wobei der Verdampfer den unteren Endabschnitt des Zentralbehälters bildet, und

dass die Reaktoreinrichtung mindestens eine Reaktorröhre aufweist. der Betrieb der vorgeschlagenen Aufbereitungsanlage kann an unterschiedliche Fluidzusammensetzungen und/oder Fluiddurchsätze über die Förderpumpe sowie beispielsweise über die Anzahl der Reaktorröhren angepasst werden.

Es kann vorgesehen sein, dass der Verdampfer als ein

Wirbelschichtverdampfer ausgebildet ist. In der Wirbelschicht weist das in den Verdampfer eingeströmte Fluid eine sehr große Verdampfungsfläche auf, so dass eine hohe Ausbeute an der Kohlenwasserstoffe-haltigen

Zusammensetzung möglich ist.

Die Förderpumpe, die Reaktoreinrichtung und der Verdampfer können in einem Fluidkreislauf hintereinander angeordnet sein.

Es kann vorgesehen sein, dass die Reaktoreinrichtung mindestens zwei Reaktorröhren, Ventileinrichtungen und eine zwischen den zwei Reaktorröhren angeordnete Verbindungsleitung umfasst, und dass die Reaktorröhren mit Hilfe der Ventileinrichtungen von einem Parallelbetrieb in einen Reihenbetrieb und umgekehrt schaltbar sind. Bei Umschaltung in den Reihenbetrieb wird aus mehreren im Parallelbetrieb betriebenen Reaktorröhren eine Reaktorröhre mit einer vergrößerten effektiven Länge ausgebildet, die nun einen höheren Druckabfall als jede der parallel angeordneten Reaktorröhren aufweist.

Dementsprechend wird die Temperatur am Ausgang der Reaktorröhre erhöht.

Es kann weiter vorgesehen sein, dass die Reaktoreinrichtung aus Modulen aufgebaut ist, wobei das Modul 2 bis 9 Reaktorröhren, Ventileinrichtungen und zwischen benachbarten Reaktorröhren angeordnete Verbindungsleitungen aufweist.

Weiter kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Module parallel angeordnet sind.

Die Ventileinrichtungen können als Einzelventile ausgebildet sein.

Die Einzelventile können als Keilflachschieber oder Segmentventile ausgebildet sein.

Es kann vorgesehen sein, dass Längsventile jeweils am Eingang und am Ausgang der Reaktorröhren angeordnet sind, und dass Querventile jeweils am Eingang und am Ausgang der Verbindungsleitung angeordnet sind.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Ventileinrichtungen als

Mehrwegeventile ausgebildet sind.

Die Mehrwegeventile können als Dreiwegeventile ausgebildet sein.

Es kann vorgesehen sein, dass die Mehrwegeventile jeweils am Eingang und am Ausgang der Reaktorröhren angeordnet sind, und dass bei benachbarten Reaktorröhren das am Ausgang der einen Reaktorröhre angeordnete Mehrwegeventil weiter mit dem Eingang der Verbindungsleitung verbunden ist und das am Eingang der anderen Reaktorröhre angeordnete Mehrwegeventil weiter mit dem Ausgang der Verbindungsleitung verbunden ist. Die Reaktorröhren können einen Durchmesser von 50 bis 400 mm,

vorzugsweise von 150 bis 250 mm, noch weiter vorzugsweise von 200 mm, aufweisen.

Die Reaktorröhren können eine Länge von 0,5 bis 6 m, vorzugsweise von 2 bis 4 m, aufweisen.

Es kann vorgesehen sein, dass in den Reaktorröhren Einbauelemente, wie Leitbleche, Widerstandselemente, zerteilende und/oder schneidende Elemente angeordnet sind.

In dem Verdampfer kann ein Eintragskorb angeordnet sein, in dem ein

Zuführungsrohr mündet, das mit dem Ausgang eines Reststoffvorratsbehalters verbunden ist. Aus dem Reststoffvorratsbehälter können

kohlenwasserstoffhaltige Reststoffe dem Fluid beigemengt werden,

beispielsweise organische Abfälle oder Biomasse, aus denen so auf einfache Weise die Kohlenwasserstoffe-haltige Zusammensetzung gewonnen werden kann.

Die Förderpumpe kann als eine zwangsfördernde Pumpe ausgebildet sein, beispielsweise als Rotationskolbenpumpe, Exzenterschneckenpumpe oder Zahnradpumpe. Es kann weiter vorgesehen sein, dass die Förderpumpe als eine regelbare Pumpe ausgebildet ist, indem beispielsweise ein Antriebsmotor der

Förderpumpe in der Drehzahl regelbar ist. Der Feststoffabscheider kann in einem mittels Ventileinrichtungen schaltbaren Bypass zwischen dem Ausgang der Förderpumpe und dem Eingang der Reaktoreinrichtung angeordnet sein. Der Fluidstrom kann beispielsweise bei Vorliegen eines geeigneten Sensorsignals oder bei Überschreiten oder

Unterschreiten eines Grenzwerts eines Prozessparameters in den Bypass umgelenkt werden. es kann vorgesehen sein, dass der Feststoffabscheider als ein Hydrozyklon ausgebildet ist. Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen

Aufbereitungsanlage in schematischer Darstellung;

Fig. 2a ein erstes Ausführungsbeispiel einer Reaktorröhreneinrichtung mit

Reaktorröhren in Parallelschaltung in schematischer Darstellung;

Fig. 2b die Reaktorröhreneinrichtung in Fig. 2a mit Reaktorröhren in

Serienschaltung in schematischer Darstellung;

Fig. 3a ein zweites Ausführungsbeispiel einer Reaktorröhreneinrichtung mit Reaktorröhren in Parallelschaltung in schematischer

Darstellung; Fig. 3b die Reaktorröhreneinrichtung in Fig. 3a mit Reaktorröhren in Serienschaltung in schematischer Darstellung;

Fig. 4 einen erstes Ausführungsbeispiel eines Verdampfers in einer schematischen Vorderansicht; Fig. 5 den Verdampfer in Fig. 4 in einer schematischen Draufsicht;

Fig. 6 den Verdampfer in Fig. 4 in einer schematischen Seitenansicht;

Fig. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verdampfers in einer schematischen Draufsicht;

Fig. 8 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Verdampfers in einer

schematischen Draufsicht.

Fig. 1 zeigt eine Aufbereitungsanlage 1 zur Gewinnung einer

Kohlenwasserstoffe-haltigen Zusammensetzung, wobei die

Kohlenwasserstoffe-haltige Zusammensetzung einen Siedebereich von 170°C bis 390°C aufweist und die Kohlenwasserstoffe 8 bis 24 Kohlenstoffatome aufweisen, aus einem in einem Kreislauf bewegten Fluid genannt, umfassend Altöl, organische Reststoffe und Katalysatorpartikel. Das Altöl fällt

beispielsweise bei der Kühlung von Aluminiumbarren mit einem Öl-Wasser- Gemisch in einem Walzwerk an. Bei dem Kühlprozess verändert sich die chemische Zusammensetzung des eingesetzten Öls. Zur Wiederaufbereitung des benutzten Öl-Wasser-Gemischs, das beispielsweise 60 bis 80 %Vol. Wasser aufweist, wird das Altöl zunächst von dem Wasser getrennt. Das abgetrennte Wasser kann beispielsweise in einem Öl-Wasser-Separator oder einer Zentrifuge in einem separaten Prozess gereinigt werden. Das in der Aufbereitungsanlage 1 verarbeitete Fluid kann eine Viskosität im Bereich von 0,6 bis 20 mPa ^» s, vorzugsweise von 1 bis 12 mPa ^» s, noch weiter vorzugsweise von 2 bis 7 mPa ^» s aufweisen.

Die Aufbereitungsanlage 1 umfasst eine Förderpumpe 2, eine

Reaktoreinrichtung 3 mit Reaktorröhren 31 , einen Zentralbehälter 4 mit einem Verdampfer 41 und einen Feststoffabscheider 5, wobei das Fluid die

Förderpumpe 2, die Reaktoreinrichtung 3 und den Verdampfer 41 in einem Kreislauf durchströmt. Der Verdampfer 41 ist als ein Wirbelschichtverdampfer 41 ausgebildet und wird im Folgenden so bezeichnet.

In den Reaktorröhren 31 der Reaktoreinrichtung 3 werden die o. g.

Komponenten des Fluids intensiv vermengt. Dem Fluid wird durch die stromaufwärts vor der Reaktoreinrichtung 3 angeordnete Förderpumpe 2 mechanische Energie zugeführt, welche die notwendige Aufheiz- und

Reaktionsenergie bereitstellt. Zwischen Eingang und Ausgang der

Reaktorröhren 31 besteht eine Druckdifferenz. Die katalytische Reaktion, bei der die langkettigen organischen Bestandteile des Fluids unter Mitwirkung der Katalysatorpartikel zu kürzerkettigen Moleküle aufgebrochen werden, das heißt gecrackt werden, findet unter Einfluss der durch das Mischen entwickelten Friktionswärme statt. Das Fluid weist am Ausgang der Reaktorröhren 31 eine Temperatur im Bereich von 200 bis 350 °C auf.

Das erwärmte Fluid tritt nun in den stromabwärts hinter der Reaktoreinrichtung 3 angeordneten Wirbelschichtverdampfer 41 tangential ein. Der

Wirbelschichtverdampfer 41 bildet den unteren Endabschnitt des im

Wesentlichen hohlzylinderförmigen Zentralbehälters 4, dessen oberer Endabschnitt als eine kegelförmige Dampfhaube 44 ausgebildet ist, die in eine hohlzylinderförmige Destillationskolonne 45 übergeht.

Aus dem in dem Wirbelschichtverdampfer 41 intensiv verwirbelten Fluid verdampfen die flüchtigen Bestandteile des Fluids und steigen in dem

Zentralbehälter 4 nach oben, passieren die Destillationskolonne 45 und stromabwärts hinter der Destillationskolonne 45 angeordnete Kondensatoren 46. Das Kondensat, bei dem es sich im Wesentlichen um die

Kohlenwasserstoffe-haltigen Zusammensetzung handelt, wird in einem stromabwärts hinter den Kondensatoren 46 angeordneten Produkttank 6 gesammelt. Über der Kohlenwasserstoffe-haltigen Zusammensetzung anstehendes Abgas wird mittels einer Vakuumpumpe 7 entfernt.

Der Zentralbehälter 4 weist ein L-förmiges Zuführungsrohr 47 für die in einem Reststoffvorratsbehälter 8 bereitgestellten organischen Reststoffe auf, die dem Fluidkreislauf zugeführt werden. Das Zuführungsrohr 47 durchgreift den zylindrischen Abschnitt des Zentralbehälters 4 und mündet in dem

Wirbelschichtverdampfer 41 in einem Eintragskorb 48 (siehe Fig. 5). Die über das Zuführungsrohr 47 zugeführten organischen Reststoffe werden dabei im Gegenstromverfahren durch die im Zentralbehälter 4 aufsteigenden

dampfförmigen flüchtigen Bestandteile des Fluids vorgewärmt. Da sich im Fluidbereich keinen stationären Strömungen ausbilden, ist eine ständig wechselnde Anströmung des Eintragskorbs 48 gewährleistet.

Die Abnahme passagebereiten Reststoffmaterials durch die Gittermaschen wird somit deutlich erleichtert. Es ist auch möglich, auf den Eintragskorb 48 zu verzichten und das Reststoffmaterial direkt in den stark turbulenten Fluidbereich des Wirbelschichtverdampfers 41 einzugeben. Die zugeführten organischen Reststoffe werden in dem

Wirbelschichtverdampfer 41 mit den Restbestandteilen des Fluids vermengt, das nun in einem trichterförmigen Boden 4b des Zentralbehälters 4 gesammelt wird und über eine Rohrleitung dem Eingang der stromabwärts angeordneten Förderpumpe 2 zugeführt wird. Damit ist der Fluidkreislauf geschlossen.

Nicht verwertbare Feststoffe des Fluids und verbrauchte Katalysatorpartikel werden in einem Feststoffabscheider 5, der als ein Hydrozyklon ausgebildet sein kann, aus dem Fluidkreislauf entfernt. Der Feststoffabscheider 5 ist in einem Bypass zwischen dem Ausgang der Förderpumpe 2 und dem Eingang der Reaktoreinrichtung 3 angeordnet. Der Bypass ist über Ventileinrichtungen 32 schaltbar ausgebildet.

Die Förderpumpe 2 ist als eine zwangsfördernde Pumpe ausgebildet, beispielsweise als Rotationskolbenpumpe, Exzenterschneckenpumpe oder Zahnradpumpe. Ebenso sind Kreiselpumpen geeignet, welche gemäß Ihrer Bauart an die Reaktionsbedingungen angepasst werden, beispielsweise können Freistrompumpen bei erhöhten Gasanteilen des Fluids vorgesehen sein.

Die stromabwärts hinter der Förderpumpe 2 angeordnete Reaktoreinrichtung 3 ist modular aufgebaut. Jedes der Module umfasst in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Aufbereitungsanlage 1 zwei Reaktorröhren 31 , Ventileinrichtungen 32 und eine Verbindungsleitung 33. Pro Modul können 2 bis 9 Reaktorröhren 31 vorgesehen sein. Die Reaktorröhren 31 können mit Hilfe der Ventileinrichtungen 32 von einem Parallelbetrieb in einen Reihenbetrieb und umgekehrt geschaltet werden. Mehrere Module können parallel geschaltet werden.

Die Ventileinrichtungen 32 können als Einzelventile, beispielsweise als

Keilflachschieber oder Segmentventile, oder als Mehrwegeventile,

beispielsweise Dreiwegeventile, ausgebildet sein.

Basierend auf den sich daraus ergebenden Kombinationen ergibt sich eine Vielzahl möglicher Anlagenkennlinien Druckabfall/ Volumenstrom für die

Reaktoreinrichtung 3. Mehrere Reaktoreinrichtungen 3 können parallel angeordnet sein.

Die Reaktorröhren 31 bestehen aus Röhren mit einem Durchmesser von 50 bis 400 mm, vorzugsweise von 150 bis 250 mm, noch weiter vorzugsweise von 200 mm.

Die Reaktorröhren 31 haben eine Länge von 0,5 bis 6 m, vorzugsweise von 2 bis 4 m. In den Reaktorröhren 31 sind Einbauelemente, wie Leitbleche,

Widerstandselemente, zerteilende und/oder schneidende Elemente angeordnet, die das Fluid homogenisieren und durchmischen. Die Einbauelemente sind in den Fig. 1 bis 3 nicht dargestellt. Zwischen dem Eingang der Reaktorröhre 31 und dem Ausgang der

Reaktorröhre 31 tritt ein charakteristischer Druckabfall ein. Optimale

Betriebspunkte bezüglich des Druckabfalls liegen in einem Bereich von 0,5 bis 40 bar, vorzugsweise von 2 bis 24 bar, noch weiter vorzugsweise von 4 bis 16 bar.

Die Reaktorröhren 31 weisen eine charakteristische Anlagenkennlinie

DruckabfallA/olumenstrom auf. Als optimale Betriebsbereiche für die

Reaktorröhren 31 wurde ein Volumenstrom von 0,1 bis 1000 m ³ /h,

vorzugsweise von 100 bis 600 m ³ /h, noch weiter vorzugsweise von 300 bis 500 m ³ /h ermittelt. Die Reaktoreinrichtung 3 wandelt die von der Förderpumpe 2 erzeugte Strömungsenergie in thermische Energie um, wobei die benötigte

Reaktionstemperatur bereitgestellt wird und der endotherme

Reaktionsenergiebedarf gedeckt wird.

Als adiabates System betrachtet, bilden die Förderpumpe 2 und die

Reaktoreinrichtung 3 ein ideales System zur Regelung des Eintrages der Reaktionsenergie.

Die in das Fluid eingetragene Energie ist über die Pumpeneintragsleistung bestimmbar, wobei gilt:

Eintragsleistung = Volumenstrom ^* Druckverlust

Der Volumenstrom ist über die Förderpumpe 2 regelbar, der Druckverlust ist durch die Reaktorröhren 31 einstellbar. Im Betriebseinsatz ist der Druckverlust durch Variation der effektiven Länge der Reaktorröhren 31 mittels der vorbeschriebenen Umschaltung von Parallelbetrieb in Reihenbetrieb und umgekehrt einstellbar. So ist die Aufbereitungsanlage 1 schnell an wechselnde Betriebsbedingungen, wie Viskositätsänderungen des Fluids und Änderungen der Zusammensetzung der Reaktionsmasse anpassbar.

Die Fig. 2a und 2b zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der

Reaktoreinrichtung 3 mit einem Modul, das zwei Reaktorröhren 31 aufweist und bei dem die Ventileinrichtungen 32 als Einzelventile ausgebildet sind.

Die Reaktoreinrichtung 3 weist Längsventile 32I auf, die jeweils am Eingang und am Ausgang der Reaktorröhren 31 angeordnet sind, sowie Querventile 32q, die jeweils am Eingang und am Ausgang der Verbindungsleitung 33 angeordnet sind. Zum besseren Verständnis sind gesperrte Ventile schwarz hinterlegt.

In der in Fig. 2a dargestellten Betriebsart sind die beiden Reaktorröhren 31 in den Parallelbetrieb geschaltet: die Längsventile 32I sind geöffnet, und die Querventile 32q sind gesperrt.

In der in Fig. 2b dargestellten Betriebsart sind die beiden Reaktorröhren in den Reihenbetrieb geschaltet: das am Ausgang der rechten Reaktorröhre angeordnete Längsventil 32I ist gesperrt, die am Eingang und Ausgang der Verbindungsleitung 33 angeordneten Querventil 32q sind geöffnet und das am Eingang der linken Reaktorröhre 31 angeordnete Längsventil 311 ist gesperrt. Folglich strömt das von der Förderpumpe 2 geförderte Fluid über das am Eingang der rechten Reaktorröhre 31 angeordnete und geöffnete Längsventil 311 durch die rechte Reaktorröhre 31 , die Verbindungsleitung 33, die linke

Reaktorröhre 31 und das am Ausgang der linken Reaktorröhre 31 angeordnete und geöffnete Längsventil 311 in den Wirbelschichtverdampfer 41 . Die Fig. 3a und 3b zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Reaktoreinrichtung 3, das wie das in Fig. 2 beschriebene Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, mit dem Unterschied, dass die Ventileinrichtungen 32 als Dreiwegeventile 32d ausgebildet sind. Die Dreiwegeventile 32d sind jeweils am Eingang und am Ausgang der Reaktorröhren 31 angeordnet. Das am Ausgang der rechten Reaktorröhre 31 angeordnete Dreiwegeventil 32d ist weiter mit dem Eingang der Verbindungsleitung 33 verbunden, und das am Eingang der linken Reaktorröhre 31 angeordnete Dreiwegeventil 32d ist weiter mit dem Ausgang der Verbindungsleitung 33 verbunden.

In der in Fig. 3a dargestellten Betriebsart sind die beiden Reaktorröhren 31 in den Parallelbetrieb geschaltet: die Dreiwegventile 32d sind so auf Durchgang geschaltet, dass der Durchfluss durch die Verbindungsleitung 33 unterbrochen ist.

In der in Fig. 3b dargestellten Betriebsart sind die beiden Reaktorröhren in den Reihenbetrieb geschaltet: das am Ausgang der rechten Reaktorröhre 31 angeordnete Dreiwegeventil 32d ist so geschaltet, dass es die Einleitung des Fluidstroms in den Wirbelschichtverdampfer 41 sperrt und den Weg durch die Verbindungsleitung 33 freigibt, und das am Eingang der linken Reaktorröhre 31 angeordnete Dreiwegeventil 32d ist so geschaltet, dass es den Zufluss von der Förderpumpe 2 sperrt und den Ausgang der Verbindungsleitung 33 mit dem Eingang der linken Reaktorröhre 31 verbindet. Folglich strömt das von der Förderpumpe 2 geförderte Fluid über das am Eingang der rechten Reaktorröhre 31 angeordnete Dreiwegeventil 31d durch die rechte Reaktorröhre 31 , die Verbindungsleitung 33, die linke Reaktorröhre 31 und das am Ausgang der linken Reaktorröhre 31 angeordnete Dreiwegeventil 31 d in den

Wirbelschichtverdampfer 41 . Die Figuren 4 bis 6 zeigen den Aufbau des Wirbelschichtverdampfers 41 , der wie weiter oben beschrieben, den unteren Endabschnitt des im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Zentralbehälters 4 bildet.

Das Fluid wird dem Wirbelschichtverdampfer 41 über tangentiale Einlaufe 41 1 zugeführt, die in radialen Einleitungsebenen 412 angeordnet sind. In einer radialen Einleitungsebene 412 sind jeweils zwei Einlaufe 41 1 einander gegenüberliegend angeordnet. Es sind mindestens zwei Einleitungsebenen 412 vorgesehen, die voneinander beabstandet sind. In dem in Fig. 4 bis 6

dargestellten Ausführungsbeispiel des Wirbelschichtverdampfers 41 sind zwei übereinander angeordnete Einleitungsebenen 412 vorgesehen. Eine obere Einleitungsebene 412o ist im oberen Endabschnitt des

Wirbelschichtverdampfers 41 angeordnet, und eine untere Einleitungsebene 412u ist im unteren Endabschnitt des Wirbelschichtverdampfers 41 angeordnet. Die Einlaufe 41 1 o, 41 1 u der Einleitungsebenen 412o, 412u sind so orientiert, dass sie in gleichem Drehsinn einspeisen, wobei der Drehsinn in den beiden Einleitungsebenen 412o, 412u einander entgegengerichtet sind. Durch diese Anordnung wird das eingespeiste Fluid in Rotation versetzt und bildet Wirbel, die um die Mittelachse des Wirbelschichtverdampfers 41 rotieren. In der Grenzschicht zwischen den beiden übereinander angeordneten und

entgegengesetzt rotierenden Wirbeln bilden sich chaotische Sekundärwirbel aus. Das eingespeiste Fluid wird durch die im Fluid ausgebildete turbulente Strömung so intensiv verwirbelt, dass eine große Ausdampfungsoberfläche ausgebildet wird.

Es können weitere Einleitungsebenen 412 vorgesehen sein, wobei in

benachbarten Einleitungsebenen 412 die Umfangsrichtungen einander entgegengerichtet sind, wie vorstehend beschrieben.

Der durch den Wirbelschichtverdampfer 41 geleitete Volumenstrom V [m ³ /h] des kreisenden Fluids steht mit dem Innendurchmesser D [m] in folgendem Zusammenhang:

Die Anzahl der tangentialen Einlaufe 41 1 und/oder der Einleitungsebenen 412 kann über Ventileinrichtungen gesteuert werden.

Die Endabschnitte der Einlaufe 41 1 können unterschiedliche Formen

aufweisen, beispielsweise gerade, mit sich veränderndem Durchmesser, als Rechteckdüse mit einem Längenverhältnis im Bereich von 3:1 bis 7:1 oder helixförmig, um den Fluidstrahl mit einem Drall auszubilden. Es hat sich bewährt, jeden der Einläufe 41 1 so zu dimensionieren, dass bei

Öffnung aller Einläufe 41 1 eine Mindestströmungsgeschwindigkeit des Fluids im Bereich von 1 bis 20 m/s, vorzugsweise von 2 bis 10 m/s, noch weiter vorzugsweise von 3 bis 5 m/s vorliegt. Wenn einzelne Einläufe 41 1 geschlossen sind, erhöhen sich die Strömungsgeschwindigkeiten der übrigen offenen Einläufe 41 1 .

Wie in Fig. 6 zu erkennen, sind auf jeder Seite des Wirbelschichtverdampfers 41 jeweils ein oberer Einlauf 41 1 o und ein unterer Einlauf 41 1 u durch ein schräg verlaufendes seitliches Zuleitungsrohr 42 miteinander verbunden. Die seitlichen Zuleitungsrohre 42 sind zentrisch mit den ausgangsseitigen

Endabschnitten eines gabelförmigen frontseitigen Zuleitungsrohrs 43 verbunden, das mit seinem eingangsseitigen Endabschnitt mit dem Ausgang der Reaktoreinrichtung 3 verbunden ist.

Die Fig. 7 und 8 zeigen Ausführungsbeispiele des Wirbelschichtverdampfers 41 , bei denen die Innenwand des Wirbelschichtverdampfers 41 nicht wie in dem in Fig. 4 bis 6 vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel glatt, sondern strukturiert ausgebildet ist, indem an der Innenwand des Wirbelschichtverdampfers 41 Formelemente 41 f angeordnet sind. Die Formelemente 41 f bewirken, dass wandnahe Fluidstromungen noch intensiver verwirbeln. Die Formelemente 41 f können beispielsweise einen kurvenförmigen Querschnitt aufweisen (siehe Fig. 7) oder als gerade und/oder geschwungene Leitbleche ausgebildet sein (siehe Fig. 8). Die Formelemente 41 f können vollflächig ausgebildet sein oder

Ausbrüche aufweisen.

Bezugszeichenliste

1 Aufbereitungsanlage

2 Förderpumpe

3 Reaktoreinrichtung

4 Zentralbehälter

4b Boden des Zentralbehälters

5 Feststoffabscheider

6 Produkttank

7 Vakuumpumpe

8 Reststoffvorratsbehälter

31 Reaktorröhre

32 Ventileinrichtung

32d Dreiwegeventil

32I Längsventil

32q Querventil

33 Verbindungsleitung

41 Verdampfer; Wirbelschichtverdampfer

41f Formelement

42 seitliches Zuleitungsrohr

43 frontseitiges Zuleitungsrohr

44 Dampfhaube

45 Destillationskolonne

46 Kondensator

47 Zuführungsrohr

48 Eintragskorb

41 1 tangentialer Einlauf 41 1 o oberer tangentialer Einlauf

41 1 u unterer tangentialer Einlauf

412 Einleitungsebene

412o obere Einleitungsebene 412u untere Einleitungsebene