DE202006003429U1

DE202006003429U1 - Depolymerisationsanlage

Info

Publication number: DE202006003429U1
Application number: DE200620003429
Authority: DE
Original assignee: Clyvia Technology GmbH
Current assignee: Clyvia Technology GmbH
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2016-03-03

Abstract

Depolymerisationsanlage für kohlenwasserstoffhaltige Rohmaterialien mit einem einen Rührer (8) aufweisenden, außen beheizten Reaktor (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Mischerelemente des Rührers Selbstreinigungselemente (10G) zum zyklischen Entfernen von Ablagerungen an den Mischerelementen versehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Depolymerisationsanlage für kohlenwasserstoffhaltige Rohmaterialien mit einem einen Rührer aufweisenden, außen beheizten Reaktor.
Bei der Depolymerisation von kohlenwasserstoffhaltigen Rückständen, insbesondere zur Erzeugung von Dieselöl, werden die Rohmaterialien, wie Alt-, Abfall- oder Rückstandsmaterialien mit oder ohne Katalysatoranwendung bei Temperaturen zwischen 300 und 450°C depolymerisiert, d.h., die Molekühle langkettiger Kohlenwasserstoffverbindungen werden gespalten. Die Spaltprodukte verdampfen und werden zu dem Endprodukt weiterbehandelt, z.B. destilliert. Flüssig oder fest verbleibende, so genannte Sumpfprodukte, werden aus dem Reaktor ausgeschleust. Die Reaktorinnentemperatur wird mit Hilfe eines Rührers vergleichmäßigt. Zusätzlich oder alternativ zum Rühren kann die Reaktorwand durch Schabeelement zyklisch von Ablagerungen befreit werden. Die Einhaltung einer bestimmten Reaktorinnentemperatur ist für die Kontinuität des Depolymerisationsprozesses von großer Bedeutung. Lokale Temperaturüberschreitungen, aber auch Änderungen in der Rohmaterialzusammensetzung führen in der Regel zu Ablagerungen oder Anbackungen, insbesondere von Kohlenstoff an den Reaktorin nenwänden und an den Mischerelementen bzw. den Schabeelementen, so dass Prozessstörungen und -unterbrechungen auftreten und der Reaktor bzw. die Rühr- oder Schabeelemente gereinigt oder ausgetauscht werden müssen.
Um die Verfügbarkeit gattungsgemäßer Depolymerisationsanlagen zu verbessern, wird. erfindungsgemäß eine Depolymerisationsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Demgemäß ist ein Selbstreinigungselement vorgesehen, dass der Reaktor (4) samt seiner Beheizung (5) vorzugsweise getrennt von einem Reaktordecke (4D), durch Absenken von der Destillationskolonne (9) trennbar und gegen einen neuen oder überholten Reaktor austauschbar ist. Diese Reinigung kann ohne Unterbrechung des Depolymerisationsbetriebes verlaufen. Unter Umständen wird man den Rührerkopf oder Schabekopf während des Selbstreinigungsschrittes anhalten. Dies ist ohne Störung des Depolymerisationsprozesses möglich, weil der Selbstreinigungsschritt nur außerordentlich wenig Zeit beansprucht.
Die Selbstreinigung erfolgt besonders wirkungsvoll unter gegenseitiger Anlage des Selbstreinigungselementes an dem Mischerelement oder dem Schabeelement. Eine derartige Relativbewegung kann quer zu einer zu reinigenden Kante erfolgen. Es kann aber auch ein Selbstreinigungskopf entlang der zu reinigenden Kante oder Fläche verfahren werden.
Die Betätigung des Selbstreinigungselementes ist besonders einfach, wenn ein Antriebselement entlang eines Rotationsschaftes des Schabers oder Rührers verschiebbar ist, der z. B. eine teleskopartige Bewegung relativ zum Rotationsschaft ausführt.
Erfindungsgemäße Selbstreinigungsmittel eigen sich insbesondere für Reaktoren mit einer rotationssymmetrischer und/oder etwa balliger Innenkontur.
Die Verwendung temperaturbeständiger Keramik- oder Graphitwerkstoffe für das Mischerelement, das Schabeelement oder das Selbstreinigungselement verbessern die Langzeitverwendbarkeit.
Besonders wirkungsvoll sind selbstreinigende Schabeelemente, wenn sie Bestandteil eines Schabekopfes sind, der mit seinem Eigengewicht und/oder mittels einer über den Rotationsschaft aufrecht erhaltenen Druckkraft an die Innenwand des Reaktors anlegbar ist. Rotationsköpfe oder – schäfte, die eine Bewegung des Schabekopfes in axialer Richtung gestatten, wie eine steckbare Drehantriebsverbindung, gestatten es, den Verschleiß der Schabeelemente auszugleichen und somit eine dauerhafte Anlage an der Reaktorinnenwand mit geringem Abstandsspiel zu ermöglichen. Wenn der Schabekopf einer Aufnahme für einen als Verschleißteil ausgebildetes Schalelement aufweist, vereinfacht sich die Materialauswahl für die verschiedenen Bestandteile des Schabekopfes, insbesondere die Optimierung des Verschleißverhaltens der Schabeelemente und der Schonung der Reaktorinnenwand. Der zunehmende Verschleiß der Schabeelemente wird vorzugsweise überwacht, z.B. kann das Erreichen eines Grenzverschleißwertes überwacht werden. Hierzu können insbesondere elektrische Kontakte verwendet werden. Besonders bevorzugt bildet das Schabeelement den einen Kontakt und eine Aufnahme des Schabeelementes den Gegenkontakt. Hierzu sind beide Elemente elektrisch gegeneinander isoliert. Diese beiden Kontakte können z.B. durch die Reaktorwand selbst überbrückt werden, wenn das Schabeelement entsprechend weit verschlissen ist.
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zuge hörigen Zeichnung und Tabelle, in der – beispielhaft – ein Ausführungsbeispiel einer Depolymerisationsanlage dargestellt ist.
In der Zeichnung zeigen.
1 eine schematische Darstellung eines Reaktors einer Depolymerisationsanlage einschließlich der Reaktorbeheizung als Prinzipdarstellung im Vertikalschnitt durch die Reaktormitte;
2A für einen Depolymerisationsreaktor einen Schabekopf in Schabestellung;
2B denselben Schabekopf in Selbstreinigungsstellung;
3A eine alternative Ausführungsform eines Schabekopfes in Schabeposition;
3B von demselben Schabekopf eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung in einer Stellung während der Selbstreinigung des Schabekopfes;
3C von demselben Schabekopf (in der Position entsprechend 3B) eine weitere vergrößerte Detaildarstellung;
4 für einen Reaktor entsprechend 1 eine Detailansicht der Ankopplung eines Schabekopfes an einen Rotationsschaft sowie
5 von demselben Reaktor eine Schnittdarstellung (Schnitt entlang der Linie V-V gemäß 1) welche ein von einer Aufnahme gehaltenes Schabeelement zeigt.
1 zeigt in Form einer Prinzipdarstellung (in zentraler Vertikalschnittdarstellung) beispielhaft einen topfförmigen, rotationssymmetrischen Reaktor 4 mit einem Rührer 8 mit mehreren Rührerarmen 8A und flügelartigen Mischelementen 8B, die zumindest teilweise aus Keramik oder Graphitwerkstoff bestehen können. Die Mischerelemente 8B sind an die kalottenförmig Innenkontur, d.h. die Innenwand 4C des Reaktors 4 angepasst, wobei ein vergleichsweise geringer Abstandsspalt S eingehalten werden kann. Dadurch wird die Innenkontur des vorzugsweise außen beheizten Reaktors 4 ständig von sich bildenden Anbackungsansätzen befreit. Außerdem werden durch die Durchmischung des Reaktorinhaltes Überhitzungen des Reaktorinhaltes nahe der wärmezuführenden Wände vermieden. In dem Ausführungsbeispiel bildet die Reaktoraussenwand 4E Teil eines Windkastens einer Beheizung 5. Zu diesem Zweck ist der Reaktortopf 4G mit seinem umlaufenden Mündungsflansch 4G' auf einem Flansch 5A' eines kastenförmigen Heizmantels 5A aufgesetzt. Innerhalb des Heizmantels 5A befindet sich ein Durchbrechungen aufweisender Zwischenboden 5B, der über eine flexible Leitung 5C aus einem Mischer 5D mit z.B. 560° C heißem Gas versorgt wird. Dieses entsteht durch Mischen der Abgase einer mit Gas beheizten Flamme, dem über ein Gebläse 5E Luft, z.B. auf Raumtemperatur (RT) zugemischt wird. Die heißen Abgase verlassen den Heizmantel über einen Abzug 5F. Der Reaktor 4 wird durch einen auf dem Mündungsflasch 4G' aufliegenden Reaktordeckel 4D dicht verschlossen. Dieser Deckel trägt eine Destillationskolonne 9 und nimmt die Rohmaterialeinspeisung 4H auf. Er wird stationär an einem geeignetem Gestell gehalten. Für Reinigungszwecke und dergleichen kann der Reaktortopf 4G samt des Heizmantels 5A von dem Reaktordeckel 4D gelöst werden und, wie durch Doppelpfeile A dargestellt, abgesenkt und nachfolgend aus der Position unterhalb des Reaktordeckels 4D, z.B. durch Verschwenken (Doppelpfeile R), herausbewegt werden. Dabei kann der noch zu beschreibende Rührer- oder Schabekopf gleichzeitig mit entfernt werden (4). Der Auslass für Reststoffe ist entsprechend flexibel oder abkoppelbar mit einer Reststoffleitung verbunden. In dem Ausführungsbeispiel besteht der Auslass aus einem Reaktorsumpf 4B, der mit einer wärmeisolierten Wandung 4B' versehen durch den Heizmantel bzw. Windkasten nach außen geführt und mit einer Austragsschleuse 4J intermittierend verschließbar ist.
Wie aus 4 ersichtlich ist, kann die Entkopplung des Rotationsschaftes 4E eines in 2 und 3 darstellten Schabe- oder Mischkopfes durch eine steckbare Drehantriebsverbindung erfolgen, so dass (außer der Trennbarkeit von seinem Antriebsmotor M) dem Kopf ein vertikales Spiel gestattet wird, während der Antriebsmotor M mit seiner Antriebswelle ortsfest auf dem Reaktordeckel 4D verbleibt.
2A/2B zeigen eine erste Ausführungsform eines Schabekopfes 10D, wie er als Rührer in dem Ausführungsbeispiel nach 1 verwendbar ist. In diesen Figuren sind zwei Seitendarstellungen mit a) bzw. c) und die Ansicht von oben mit b) bezeichnet. Aus 2B a) sind die beiden etwa viertelkreisigen und gemeinsam etwa eine Halbmondform bildenden Flügel 10B ersichtlich, die auf ihrer radialen Aussenseite als Schabeelemente 10C wirken bzw. ausgebildet sind. Die Schabeelemente 10C können an der Innenwand 4C des Reaktors 4 unter dem Eigengewicht des Schabekopfes 10D anliegen. Während des Depolymerisationsprozesses wird der auch als Mischer wirkende Schabekopf 10D langsam, z.B. mit 5 bis 10 Umdrehungen pro Minute rotiert. Dabei werden die Reaktorwände von Ablagerungen freigehalten. Nach einer gewissen Betriebsdauer, die durch Erfahrung oder Messung ermittelt werden kann, wird der Schabekopf 10D unter fortlaufendem Rotieren oder während einer Unterbrechung der Rotationsbewegung durch ein Selbstreinigungselement 10G gereinigt. Dieses ist in dem Ausführungsbeispiel der Sichelform der Flügel 10B nachgebildet und befindet sich während des normalen Schabebetriebes in einer von der Reaktorwand beabstandeten Position, wie sie in 2B darstellt ist. Das Selbstreinigungselement 10G ist mit einem Antriebselement 10H verbunden, welches teleskopierbar in oder an dem Rotationsschaft 10E geführt ist. Durch eine teleskopierende Bewegung des Antriebselementes 10H wird das Selbstreinigungselement 10D vertikal verschoben. Dabei liegt seine Schabekante 10G' an den Flügeln 10B an und entfernt etwaige Anbackungen schabend von den in Drehrichtung frontseitigen Flügelflächen bis nahe der oder bis an die Schabekante des Schabeelementes 10C heran. Dieser schabende Selbstreinigungsschritt kann auch durch mehrfache Auf- und Abbewegung erfolgen. – Alternativ ist es auch möglich, für die Selbstreinigung die Relativbewegung zwischen Selbstreinigungsele ment und Schabeelement so auszuführen, dass das Selbstreinigungselement in seiner ursprünglichen Position verbleibt und das Schabeelement um einen geeigneten Betrag hochgezogen und danach wieder angesenkt wird.
Bei dem in 3A bis 3C dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schabeelemente 10C mit im Querschnitt C-förmigen Profilen versehen, die sich an das untere Ende eines Rotationsschaftes 10E anschließen und je ein Antriebselement 10H in sich führend aufnehmen. Ein Selbstreinigungskopf 10G'' ist ebenfalls entlang des Schabeelementes 10C führbar und in gegenseitiger Anlage an diesem angeordnet. Dieser Selbstreinigungskopf ist mit einem Ende des zugehörigem Antriebselementes 10A verbunden und wird dadurch entlang der Schabekante verfahren, wenn das Antriebselement 10H teleskopierend bezüglich des Rotationsschaftes 10E bewegt wird. Die Figuren zeigen verschiedene Zwischenpositionen des Selbstreinigungskopfes. Dieser weißt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel etwa eine U-Form auf, wobei die U-Schenkel über die Schabekante des Schabeelementes 10C nach außen nicht vorstehen. Die Verwendungsmöglichkeiten entsprechen dem Ausführungsbeispiel gemäß 2A bis 2C.
Im Übrigen können die Schabeelemente in sehr verschiedener Weise ausgebildet sein. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 5 besteht das Schabeelement 10C aus einem von einer Aufnahme 10F unter Zwischenlage einer Trennschicht 12A gehaltenen Materialprofil, wobei das Material entsprechend der gewünschten Verschleißfestigkeit/oder Reaktorwandschonung ausgewählt sein kann. In dem Ausführungsbeispiel ist der Verschleiß schon weit fortgeschritten, so dass die Aufnahme 10F schon fast die Reaktorwand berührt. Wenn der Verschleiß soweit fortgeschritten ist, dass eine solche Berührung eintritt, werden die Aufnahme 10F und das Schabeelement 10C von der Reaktorwand 4C elektrisch leitend überbrückt. Einer Auswerterschaltung stellt dann den erlaubten Grenzverschleiß fest, und teilt mit, dass das Schabeelement 10C auszuwechseln ist.

1: Rohmaterial
2: Vorwärmstufe
2A: Entspannungsstufe
3: Einspritzung
4: Reaktor
4A: Gasraum
4B: Sumpf
4B': Wandung
4C: Innenwand
4D: Reaktordeckel
4E: Außenwand
4F: Strömungsleitelemente
4G: Reaktortopf
4G': Mündungsflansch
4H: Rohmaterialeinspeisung
4J: Austragsschleuse
5: Beheizung
5A: Heizmantel
5A': Flansch
5B: Zwischenboden
5C: Leitung
5D: Mischer
5E: Gebläse
5F: Abzug
6: Produkt
7: Reststoff
8: Rührer
8A: Arme
8B: Mischerelemente
9: Destillationskolonne
10: Schabeeinrichtung
10A: Arme
10B: Flügel
10C: Schabeelemente
10D: Schabekopf
10E: Rotationsschaft
10F: Aufnahme
10G: Selbstreinigungselement
10G': Schabekante
10G'': Selbstreinigungskopf
10H: Antriebselement
12: Verschleißerfassungseinrichtung
12A: Trennschicht
A: Doppelpfeile
S: Abstandsspalt
M: Motor
R: Doppelpfeile

Claims

Depolymerisationsanlage für kohlenwasserstoffhaltige Rohmaterialien mit einem einen Rührer (8) aufweisenden, außen beheizten Reaktor (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Mischerelemente des Rührers Selbstreinigungselemente (10G) zum zyklischen Entfernen von Ablagerungen an den Mischerelementen versehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Selbstreinigungselement (10G) unter gegenseitiger Anlage an dem Mischerelement (8B) eine Relativbewegung zum Mischerelement (8B) ausführt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischerelement (8B) ein Schabeelement (10C) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Selbstreinigungselement (10G) über ein an oder in einem Rotationsschaft (10E) geführtes Antriebselement (10H) entlang des Mischerelementes (8B) oder des Schabeelementes (10C) verschiebbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Selbstreinigungselementes (10G) eine Schabekante (10G') mit einer der Kontur des Mischerelementes (8B) oder der Schabeelemente (10C) im wesentlich entsprechenden Kontur aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Selbstreinigungselement (10G) an der in Bewegungsrichtung gelegenen Vorderseite des Mischerelementes (8B) oder des Schabeelementes 10C angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch einen entlang des Mischerelementes (8b) oder der Schabekante des Schabeelementes (10C) entlang verfahrbaren Selbstreinigungskopf (10G'').
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Selbstreinigungskopf (10G'') mittels eines entlang des Mischerelementes (8B) oder des Schabeelementes (10C) geführten biegeelastischen Antriebselementes (10H) entlang des Mischerelementes (8B) oder des Schabeelementes (10C) verfahrbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (4) eine rotationssymmetrische Innenkontur aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (4) eine etwa ballige Innenkontur aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischerelemente (8B) oder die Schabeelemente (10C) zumindest teilweise aus temperaturbeständigem Keramik- oder Graphitwerkstoff bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischerelemente (8B) oder die Schabeelemente (10C) der Innenwandkontur des Reaktors (4) im Wesentlichen nachgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Schabekopf (10D), der aus einem Rotationsschaft (10E) und mindestens zwei Flügeln, welche die Schabeelemente (10C) aufweisen, besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schabekopf (10D) mit seinem Eigengewicht und/oder mittels einer über den Rotationsschaft (10E) aufrecht erhaltenen Druckkraft an der Innenwand (4C) des Reaktors (4) anliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationsschaft (10E) eine, insbesondere steckbare, Drehantriebsverbindung aufweist, die mit zunehmendem Verschleiß der Schabeelemente (10C) eine Bewegung des Schabekopfes (10D) zum Ausgleich des Verschleißspiels gestattet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel des Schabekopfes (10D) eine Aufnahme für ein als Verschleißteil ausgebildetes Schabeelement (10C) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Trennschicht (12A) zur Kontaktvermeidung zwischen der Aufnahme (10F) und dem Schabeelement (10C) an den Flügeln.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, gekennzeichnet durch eine Verschleißerfassungseinrichtung (12) für die Schabeelemente (10C).
Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine elektrische Schaltung, die eine elektrisch leitende Überbrückung zwischen einem Schabeelement (10C) und einer Aufnahme oder Befestigung des Schabeelementes (10C) als Signal für einen fortgeschrittenen Verschleiß des Schabeelementes 10C erfasst.