(57)【要約】【課題】  経済的なプロセスで炭化水素含有残渣からディーゼル油を製造する方法及び装置を提供する。【解決手段】  ポンプ１と対向方向に回転する撹拌機７とによりエネルギーを入力するとともに、カリウム、ナトリウム、カルシウム及びマグネシウム−アルミニウムシリケートの完全に結晶化した触媒を使用することによって、ディーゼル生成物のために固体分離と生成物蒸留とを行う油回路中の炭化水素含有残渣からディーゼル油を製造する。その際、全表面は撹拌機機構により持続的に清浄化される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼル生成物のために固体分離と生成物蒸留とを行う油回路中の炭化水素含有残渣からディーゼル油を製造する方法において、主要なエネルギーの入力ひいては主要な加熱が、１以上のポンプにより達成されることを特徴とするディーゼル油の製造方法。
【請求項２】
前記ポンプの流動エネルギーが、反対方向に回転する撹拌機によりブレーキをかけられて（弱められて）、熱に変換されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
接触転化に使用される触媒は、適用対象に応じて異なり、ビチューメン、石油及びプラスチックなどの鉱物系炭化水素に対しては、ナトリウムがドープされた完全に結晶化したＹ分子の形であり、油脂及び動植物油などの生物系供給原料に対しては、カルシウムがドープされた触媒が使用され、木材との反応に対しては、マグネシウムをドープしたものが使用され、トランス油及びＰＶＣなどの高度にハロゲン化された化合物のためには、カリウムがドープされた触媒が使用されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記ポンプの残りの流動エネルギーが、上方の循環パイプの自動制御フラップ弁とサイクロン中のベンチュリノズルとにより調整されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
プラントが、相互にネットワークで接続されている自動温度制御装置と自動レベル制御装置とを有しており、原料供給とエネルギー入力のシステムが、レベルが一定に維持されるように制御されていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
プラントが、強力ポンプと、対向して回転する撹拌機と、自動絞り弁と、分離サイクロンとを回路中に含んでおり、さらにプラントの一方の出口に加熱される排出スクリューを備えた分離タンクと、プラントの他方の出口に蒸留ユニットとを含んでなることを特徴とする方法を実施するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒として、アルカリ金属をドープしたケイ酸アルミニウムを使用して、温度３００〜４００℃で炭化水素分子を接触分解する方法及び装置に関し、その際、エネルギー入力は、主にポンプと撹拌機の組合せにより提供され、これらは無機汚染物を分離する分離タンクに接続される。
【背景技術】
【０００２】
ナトリウムをドープしたケイ酸アルミニウムからなる特別の触媒を使用する接触分解は、独国特許出願公開第１００４９３７７号明細書により公知である。この触媒を使用することで、炭化水素含有残渣は、ディーゼル油及びガソリンに分解される。分解のためのエネルギーを生成するのに必要な熱や、ディーゼル油及びガソリンの形に分解された炭化水素を蒸発させるのに必要なエネルギー、初期の加熱段階のためのエネルギー、さらに損失を補うために必要なエネルギーも、この場合では、壁を通して加熱することによって提供されている。
【０００３】
この方法の欠点は、壁のために、加熱温度を反応温度よりも高くしなければならないことである。その結果、一定量の反応コークスが常に形成される。反応混合物の温度に対して壁の温度を増加させると、即ち、ある一定の生産高を得るためには、コークスの量も増加するであろう。
【０００４】
この反応コークスは、ナトリウムをドープしたケイ酸アルミニウムと反応して非反応性の残渣を形成し、これは、システムを汚染して反応を停止させる。この触媒と反応コークスとの反応混合物は、装置の壁と相互作用して、硬質な残渣を形成する。そのため、定期的なメンテナンスの期間の間にこれらを除去するための多大の努力が要求される。従って、前記の発明は、単に手順が記載されているだけで、経済的なプロセスについては記載されていない。
【０００５】
いくら壁を加熱しても、即ち、壁を通して熱を伝達させることによる熱の供給をいくら活発に図っても、経済的なプロセスを得ることは不可能である。回路中の反応油の熱伝導率が低いほど、壁の外側で行われる加熱と、油内における反応との間の温度差はより大きくなる。この油内における反応は、分解エネルギー（解重合）、蒸発エネルギー及び加熱エネルギーを必要とする。
【０００６】
油回路中に廃油とタールのみがある場合、分解、蒸発、及び入口温度２５０℃から反応温度３９０℃までの温度上昇のために、蒸発ディーゼル１ｋｇ当たり約０．４ｋＷｈのエネルギーが必要である。プラスチック類を供給原料に添加する場合、これらの材料は低温で充填され、かつこれらを融解するのに余分なエネルギーが必要なため、必要なエネルギーは、約２倍になる。
【特許文献１】独国特許出願公開第１００４９３７７号明細書
【発明の開示】
【０００７】
これらの欠点を完全に回避することができる、驚くべき熱入力プロセスと好適な触媒とが見出された。このシステムでは、熱は壁を通して輸送されるのではなく、熱は反応系に直接に放出される。
【０００８】
エネルギーは、ポンプと、対向して回転する撹拌機（agitator）又は機械的スターラー（stirrer）システムとからなるシステムにより供給され、その後、高速液体サイクロン中で、ディーゼル油蒸気の分離が行われる。撹拌機システムは、回路内の全表面を清浄化するのにも役立つ。
【０００９】
触媒も新たに開発されたものである。完全に結晶化されたＹ分子にナトリウムをドーピングすることは、プラスチック類、ビチューメン及び廃油に対してのみ最適であることが見出された。油脂及び動植物油などの生物系供給原料に関しては、カルシウムのドーピングが最適であることが判明した。木材との反応のためには、マグネシウムのドーピングが高品質のディーゼル油を製造するのに必要である。トランス油やＰＶＣなどの高ハロゲン化化合物については、カリウムをドープする必要がある。
【００１０】
３００℃〜４００℃で回路から生成物を排出すると、システム中には他のより軽い生成物が残らないので、本システムの生成物はディーゼル油である。この生成物の１０％が、発電ユニットにおいて、電流の形で工程のエネルギーを製造するために使用される。このエネルギー変換の利点は、システム内で生じる少量のガスをどう処理すべきかという問題を同時に解決できる点にある。即ち、このガスは供給空気に添加される。また、発電機の廃ガスの熱エネルギーは、供給原料を予乾燥させ、かつ予加熱するのに使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明に係る方法を示す模式図である。ポンプは１で示され、その吸込側２は、供給ホッパ３を有しているとともに、油循環ライン４に接続している。出力側にあるのが圧力ライン５であり、これは、接線方向で撹拌タンク６へと通じている。このタンク中には、電動機８により駆動され、供給原料の接線方向の導入に対向する方向に回転する撹拌機７が設けられている。この撹拌機７は、上方に延びるクリーニングアームも備え、このアームは撹拌タンクの全表面上を通過する。
【００１２】
撹拌タンク６は、接続パイプライン９を介して液体サイクロン１０に接続している。この接続パイプラインには、下流の装置内の圧力を調整する自動制御弁１１が取り付けられている。特別な態様では、補助的ポンプがこのラインに設けられる。このポンプは、ポンプ１とともに、周波数コンバーターによって、圧力に応じて制御される。液体サイクロン１０は、その内部に、内壁に支えられているベンチュリノズル１２を有し、これは、残存する過剰圧力を低下させ、かつ分離効果を増幅させる。
【００１３】
液体サイクロンの上方には安全タンク１３があり、これは、油レベルメーター１５を備えた自動レベル制御装置１４を有する。安全タンク１３の上には撹拌機機構が搭載され、この撹拌機は、電動機により駆動され、かつ安全タンクの下方部分のため、サイクロンのため、及びサイクロンの下のタンクのための複数のクリーニングアームを有する。
【００１４】
生成したディーゼル蒸気を運ぶための蒸気生成物ライン１６が、安全タンク１３の一側面から、コンデンサ２６を備えた蒸留ユニット１７へと通じている。このコンデンサ２６は、管束タイプの水冷コンデンサであり、水が冷媒回路中を循環する。
【００１５】
コンデンサ２６で発生した水は、コンデンサ２６の前段部で分離される。これは、電気伝導度センサー及び自動制御排水弁を用いて、別途排出される。その結果、生成物中に水は存在しない。ディーゼル生成物は、上部排出口を通ってカラムの頂上で取り出される。ディーゼル油の品質は、還流比の適切な調整により還流ラインを介して自動的に制御される。
【００１６】
還流ラインは、本システムに電流を供給する発電機２７のディーゼル供給タンクに接続している。この発電機は、プラント自体が必要とする電力を発生させるために、製造されたディーゼル油のほぼ１０％を消費する。発動機の廃ガスも、油の予乾燥及び予加熱に使用される熱を提供する。
【００１７】
タンクはすべて、加熱段階を促進するために、外部に電気加熱ユニットを備えている。液体サイクロン１０の下方には、複数の傾斜板１９を有する分離タンク１８があり、これら傾斜板は、ディーゼル油に変換できない供給原料中の成分の分離を確実にする。
【００１８】
この分離タンク１８は、吸込管２に接続している。分離タンク１８の底部には、温度センサー２５があり、これは、残渣の絶縁効果の結果、温度センサー２５のところで、温度が一定の限界値以下に降下すると、排出スクリュー２０を始動させる。
【００１９】
排出スクリュー２０は、タンク内に設けられたフィルター部２１を有し、これにより、液体成分がフィルタースクリーン２２を通って分離タンク１８内に流れ戻る。また、排出スクリュー２０は、分離タンク１８の外側に設けられた電気加熱型の低温炭化部２３を有し、これにより、残留する油成分がプレスケーキから蒸発する。この目的のために、６００℃まで温度を上昇させるように設備が設けられている。低温炭化コンベヤー部２３から抜け出た油蒸気は、蒸気ライン２４を通過して、安全タンク１３に到達する。
【００２０】
以下、本発明を、典型的な態様に基づいて、さらに詳細に説明する。駆動力２００ｋＷの回転ポンプは、吸込ライン２から５０００Ｌ／ｈの流量で原料油を運搬するとともに、廃油及びビチューメンの形の残渣６００ｋｇを、合計５６００Ｌ／ｈの流量で、原料供給機３から圧力ライン５へと運搬する。圧力ライン５は、直径１４００ｍｍの撹拌タンク６に接線方向で案内される。対向方向に回転する撹拌機７は、タンク内に取り付けられており、４０〜ｋＷの電動機８により駆動される。撹拌機７は、上方に延伸するクリーニングアームも有し、これは、撹拌タンクの全表面上、即ち、撹拌タンクの直径１４００ｍｍの下部と直径５００ｍｍの上部との両方の上を通過する。
【００２１】
撹拌タンク６は、直径２００ｍｍの接続パイプライン９を介して液体サイクロン１０に接続している。自動制御バルブ１１は、接続ラインに取り付けられており、下流の装置内の圧力を制御する。液体サイクロン１０は、１０００ｍｍの直径を有し、その内側に、最も狭い断面が１００×２００ｍｍである内壁に位置するベンチュリノズル１２を有し、これは、残存する過剰圧力も低下させ、分離効果を増加させる。
【００２２】
直径２０００ｍｍの安全タンク１３と、油レベルメーター１５を備えた自動レベル制御装置１４とは、前記液体サイクロン上に設置される。安全タンク１３には撹拌機が装備され、この撹拌機は、１０〜ｋＷ電動機により駆動され、安全タンクの下方部分のため、サイクロンのため、及びサイクロンの下方に位置するタンクのための複数のクリーニングアームを有する。
【００２３】
生成するディーゼル蒸気のための蒸気生成物ライン１６が、安全タンク１３の横から、カラム直径５００ｍｍの蒸留ユニット１７へと案内される。タンクはすべて、加熱工程を促進するために、総出力５０ｋＷの外部加熱ユニットを備えている。
【００２４】
液体サイクロン１０の下には、直径２０００ｍｍの分離タンク１８がある。このタンクは、複数の傾斜ディスク１９を有し、これら傾斜ディスクは、ディーゼル油に変換できない供給原料の成分の分離を確実にする。この分離タンク１８は、直径２００ｍｍの吸込管２に接続している。分離タンク１８の底部には、温度センサー２５が設置され、これは、残渣の絶縁効果の結果、温度が一定の限界値以下に降下すると、排出スクリュー２０を始動させる。
【００２５】
直径８０ｍｍ及び吐出速度１０〜２０ｋｇ／ｈの排出スクリュー２０は、タンク内にフィルター部２１を有し、これにより、液体成分がフィルタースクリーン２２を通って分離タンク１８に流れ戻る。また、スクリュー２０は、分離タンク１８の外側に、加熱能力４５ｋＷの電気加熱型の低温炭化部２３を有し、これにより、残留する油成分がプレスケーキから蒸発する。この目的のために、６００℃まで温度が上昇するように設備が作られている。低温炭化スクリュー２３から抜け出た油蒸気は、蒸気ライン２４を通過して、安全タンク１３に到達する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  エネルギー入力用のポンプ
２  ポンプの吸込側
３  原料供給機（入力）
４  循環油の供給（入力２）
５  圧力ライン（接線方向）
６  撹拌タンク
７  撹拌機（接線方向の圧力ラインに対向して回転する）
８  撹拌機用の電動機
９  液体サイクロンへの接続パイプライン
１０  液体サイクロン
１１  自動圧力調整用の調節バルブ
１２  液体サイクロンの内面に支えられているベンチュリノズル
１３  安全タンク
１４  自動レベル制御装置
１５  レベル指示計及び自動制御
１６  蒸気生成物ライン
１７  蒸留ユニット
１８  分離タンク
１９  分離タンク中の傾斜ディスク
２０  排出スクリュー
２１  排出スクリューのフィルター部
２２  排出スクリューのフィルター部のフィルタースクリーン
２３  排出スクリューの低温炭化部（〜６００℃）
２５  固体分離ユニットの下の温度センサー
２６  コンデンサ
２７  発電機
【図１】
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