Komponenten für eine dezentrale Ölgewinnungsanlage

Transkript

1 Komponenten für eine dezentrale Ölgewinnungsanlage T. Graf Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft TLL Jena-Zwätzen, TZNR Raps/Energie 1

2 Gliederung des Vortrages Einleitung Definition Komponenten dezentraler Anlagen Vorbehandlung der Saat Ölgewinnung, Ölreinigung, Öllagerung Presskuchenlagerung Investitionskosten dezentraler Anlagen Zusammenfassung TLL Jena-Zwätzen, TZNR Raps/Energie 2

3 Einleitung! Diskussion betriebswirtschaftlicher Aspekte Vor- und Nachteile Verwertung von Ölsaaten innerhalb eines geschlossenen Systems! Bewertung Einflussfaktoren territoriale Kreisläufe Transportentfernungen Handelsspannen für Rapsöl und Rapskuchen! Seit 1993 erste Projekte zur dezentralen Verarbeitung (Non-Food-Winterraps) u. a. in Bayern und Thüringen, Baden-Württemberg! Produktionsalternative für die Landwirtschaft! Territoriale Kreisläufe Wertschöpfung über Endprodukte, Optimierung Transport- und Handelsspannen

4 Einleitung! Steigendes umweltpolitisches Interesse! Als Kraft- und Brennstoff unbegrenztes Absatzpotenzial! Technik für zentrale und dezentrale Anlagen ist ausgereift, Qualitätsmanagement, RK-Qualitätsstandard! Zielgerichtete Öffentlichkeitsarbeit! Aktuelle Förderschwerpunkte TLL Jena-Zwätzen, TZNR Raps/Energie 4

5 Gliederung des Vortrages Einleitung Definition Komponenten dez. Ölgewinnungsanlagen Vorbehandlung der Saat Ölgewinnung, Ölreinigung, Öllagerung Presskuchenlagerung Investitionskosten dezentraler Anlagen Zusammenfassung TLL Jena-Zwätzen, TZNR Raps/Energie 5

6 Dezentrale Ölsaatenverarbeitung!Regionale Verarbeitung der Ölsaaten!Keine überregionalen Transporte!Anlagengröße: 500 t bis t Saat / a!regionale Stoffkreisläufe Rapssaat, Öl bzw. RME, Ölkuchen TLL Jena-Zwätzen, TZNR Raps/Energie 6

7 Definition dezentraler Ölsaatenverarbeitung! Aufbau und Betrieb eines weitgehend geschlossenen Systems zum Anbau, zur Aufarbeitung und Verwertung von Ölsaaten! Verwendung der Aufarbeitungsprodukte weitestgehend im Territorium der beteiligten Erzeugerbetriebe! Betriebliche Energiegewinnung aus naturbelassenem Rapsöl + RME, Einsatz im Non-Food-Bereich! Unmittelbarer Einsatz der anfallenden Ölkuchenmengen als hochwertiges Futtermittel in die beteiligten Erzeugerbetriebe

8 Prinzip des Kaltpressverfahrens Einfache Entölung der Saat ohne Thermische Vorbehandlung Mechanische Vorbehandlung Extraktion des Kuchens (mit Lösungsmitteln) Hoher Restfettgehalt ( %) Hoher Futterwert

9 Verarbeitung von Ölsaaten Ölsaat (Raps) Regionaler Anbau Ernte/Reinigung/Trocknung Lagerung Ölpresse Truböl Reinigung Presskuchen eiweißreiches Energiefuttermittel mit % Restfett Sedimentation, Filtration etc. Reinöl naturbelassen Technischer Rohstoff Biokraftstoff

10 Gliederung des Vortrages Einleitung Definition Komponenten dez. Ölgewinnungsanlagen Vorbehandlung der Saat Ölgewinnung, Ölreinigung, Öllagerung Presskuchenlagerung Investitionskosten dezentraler Anlagen Zusammenfassung

11 Anbau Ölsaat Ernte Anlieferung Zwischenlager Kleinkörnige Saaten Reinigung / Trocknung Zusätzlich bei großkörnigen Saaten Schälung, Zerkleinerung Konditionierung Ölssaat Lagerung bzw. Zwischenlager Mechanische Verpressung der Ölsaat Öl und Ölkuchen Vorbehandlung der Saat Winterraps Sonnenblumen Öllein Ölgewinnung Rohöl / Truböl Ölreinigung Sedimentationsverfahren Filtrationsverfahren Ölkuchen Ölreinigung und Lagerung Aufbereitung Ölkuchen Öllagerung Tanklager Kuchenlager

12 Vorbehandlung der Saat / Trocknung Negative Effekte von unaufbereiteter Saat in der dezentralen Verarbeitung Saat zu feucht Saat ungereinigt (Schwarzbesatz, Steine, Metallteile) Keine längerfristige Lagerung möglich, Schimmelbildung, Selbsterhitzung, Bildung freier Fettsäuren mit unmittelbaren Einfluss auf Ölqualität (Neutralisationszahl, Oxidationsstabilität) und Kucheneigenschaften (Geruch und Lagereignung) Erhöhte Feuchtigkeit in den Partien, Zunahme der Gefahr von Verstopfungen und Havarien, Erhöhter Verschleiß der Anlage Ziel: Feuchtegehalte der Saat von 6 bis 9 % Einsatz Durchlauf- oder Umlauftrockner mit direkter oder indirekter Beheizung

13 Vorbehandlung der Saat / Reinigung Negative Effekte von unaufbereiteter Saat in der dezentralen Verarbeitung Schwarzbesatz, Steine, Metallteile Einsatz Siebanlagen und oder Windsichter Abtrennung ferromagnetischem Besatz mit Eisenabscheider -Rohrmagnet -Schüttelkasten mit Magnettrommel Ziel: Besatz der Saat < 2 %

14 Vorbehandlung der Saat Schälung / Zerkleinerung / Konditionierung Großkörnige Ölsaaten - Sonnenblumen Hartschalige Ölsaaten - Ringelblume Schälung Zerkleinerung Konditionierung Optimierung der Durchsatzleistung Verbesserung der Ölausbeute Geringerer Verschleiß Problem: Wirtschaftlichkeit der Aufwendungen bei dezentraler Verarbeitung; Ölqualität

15 Ölgewinnung! Saatzuführung Becherwerken, Schnecken- oder Schüttförderer, in einen Pufferbehälter vor der Ölpresse! Bevorratung des Zwischenlagers: in Abhängigkeit von der Verarbeitungskapazität kontinuierlicher Betrieb der Anlage! Vorzugsweise zwei Stahlsilos in geschlossener Bauausführung mit wechselseitiger Beschickung und Entleerung! Saat gezielt mit Abwärme aus der Prozessenergie oder mittels Wärmetauscher für die Verarbeitung vorzuwärmen! Vorteilhaft: zusätzliche Sicherheitssysteme zur Abscheidung von Metallteilen sowie Sicht-, Dosier- und auch Wiegemöglichkeiten in der Saatzuführung unmittelbar vor der Ölpresse

16 Ölgewinnung Schneckenpressen Lochzylinder- und Seiherschneckenpressen Restölgehalte im Ölkuchen 10 bis 20 % Abpressgrad (Ausbeute) Zwischenlagerbehälter Öl Abgabe Trub/Rohöl in Reinigungseinheit 75 bis 85% Füllstandsüberwachung Natürliche Gefälle Leistungsfähige Pumpen Egon Keller GmbH & Co.KG Maschinenfabrik Reinartz GmbH & Co. KG Crimbia Sket GmbH Karl Strähle GmbH & Co.KG IBG Monforts GmbH & Co.KG

17 Ölgewinnung AP 14

18 Ölgewinnung Untersuchungswerte Ölpresse AP 10 (80 bis 100 kg Saat/h) Stationärer Betriebszustand Pressentemperatur Presskuchentemperatur Öltemperatur Presskuchenausbeute Ölgehalt Presskuchen Ölausbeute nach ca. 2 Stunden 55 bis 65 C ca. 55 C ca. 30 C! ca. 55 kg/h ca. 11 bis 15 %! ca. 30 bis 35 l/h! 720 bis 840 l/d

19 Ölaufbereitung / Ölreinigung Ölreinigung steht am Ende des Verfahrens der dezentralen Ölgewinnung und beeinflusst entscheidend die Produktqualität. Aufbereitung des Rohöles: Beseitigung fester Verunreinigungen (Gesamtverschmutzung, bis 13 %) abhängig vom Pressentyp, Durchsatzleistung, Ölsaat (Reinheit, TS) Sedimentation Filtration Im Erdschwerefeld Im Zentrifugalfeld Flüssigkeitsdruck Gasdifferenzdruck Absetzbehälter Dekanter Separator Kammerfilter, Rahmenfilter, Schichtenfilter Filterkuchentrockner Vertikal- Druckkerzenfilter Quelle: Remmele, 1999

20 Gesamtverschmutzung im ungereinigten Öl in Abhängigkeit vom Pressentyp Quelle: Widmann, TLL mg /kg Pressentyp Se_Pr1 Se_Pr2 SI_Pr1 SI_Pr2 SI_Pr3 SI_Pr4 SI_Pr5 SI_Pr5 SI_Pr6 Schneckenpressen Seiherpressen

21 Ölaufbereitung / Ölreinigung Kontinuierliches Sedimentationsverfahren für Pflanzenöl - System Weihenstephan - Absetztank Sicherheitsfilter Truböl Reinöl Trubstoffe Trubstoff- Abscheidetrichter Trubstoffentnahme

22 Ölaufbereitung / Ölreinigung Plattenfilterpresse Vertikal-Druckkerzenfilter

23 Öllagerung / Presskuchenlagerung Sicherung der erreichten Ölqualität:!Geeignet: Stahl-, insbesondere Edelstahltanks in doppelwandiger Ausführung;!Ausreichende Lagerkapazitäten entsprechend der Anlagenkonfiguration;!Detailfragen in der Bauausführung: Temperaturschwankungen (Kondenswasser) sowie Licht- und Luftsauerstoffeintritt vermeiden; schwimmende Tankdeckelabdeckungen, beruhigter Tankeinlauf, Polizeifilter;!Einsatz doppelwandiger Erdtanks mit Leckerkennungsanzeige, Überfüllsicherung;!Möglichkeit der vollständigen Entleerung zur Tankreinigung;!leistungsfähige Übergabe- bzw. Pumpeinrichtungen (Zählwerk, Waage). Presskuchenlagerung!einfache Lagerkonzepte bzw. direkte Abfuhr zur Futtermittelherstellung günstig;!aufwändige Lagerhaltung mit Fördersystemen (Silo) erfordern Aufbereitung;!Gefahr Brückenbildung, Kompaktieren, Ursache: hohe Restfett- und Wassergehalt des Ölkuchens.!Bei trockener und gut belüfteter Lagerung ist der Ölkuchen problemlos lagerfähig!

24 Gliederung des Vortrages Einleitung Definition Komponenten dez. Ölgewinnungsanlagen Vorbehandlung der Saat Ölgewinnung, Ölreinigung, Öllagerung Presskuchenlagerung Investitionskosten dezentraler Anlagen Zusammenfassung

25 Investitionskosten t Jahreskapazität Ausrüstung Gebäude Erschließung Baunebenkosten Gesamt %- Anteil ,5 3,0 100

26 Investitionen für Kaltpressanlagen Pressenleistung (kg/h) Nettopreis Spezifische Investitionskosten /t Rapssaat und Jahr bei unterschiedlichen Betriebsstunden

27 Investitionskosten für Kaltpressanlagen / spezifische Investition /t Rapssaat /t Bh 8000 Bh Nettopreis

28 Schema der dezentralen Ölgewinnung Polizeifilter Ölabgabe

29 Zusammenfassung I Kriterium Bauhülle Saatgutvorbehandlung Einhausung der Anlage Lagerbehälter 24 h Betrieb Pumpenleistung Polizeifilter Materialauswahl Ölkuchen Ölqualität Bemerkung Nutzung vorhandener Anlagen zur Lagerung und Aufbereitung / Synergieeffekte Standortwahl / Einsparung Investition bis 50 % Wärmerückgewinnung für optimale Betriebstemperatur der Pressanlage Winterhalbjahr Ausreichend dimensioniert mit Pufferspeicher für 24 h Verringert deutlich Verschleißverhalten der Ölpresse An der Kapazität ausrichten, kurzzeitige Übergabeeinrichtung für Ölabgabe aus Lager sichern Garantie für Qualitätssicherheit beim Öl Keine Buntmetalle (Cu-Leitungen), da Katalysator-Wirkung / Edelstahl günstig Planung entsprechend Absatz als Futtermittel und verfügbaren Tierbestand Schulung des Personals, Qualitätssicherungssystem, Prozesskontrolle

30 Zusammenfassung II! Die Gewinnung flüssiger Industrie- und Energierohstoffe aus Ölsaaten ist sowohl im großtechnischen als auch im dezentralen Maßstab ausgereift und gewährleistet optimale Voraussetzungen für eine definierte Ölgewinnung und -verwertung.! Dezentrale Ölsaatenverarbeitungsanlagen sollten grundsätzlich nach dem Prinzip eines geschlossenen territorialen Kreislaufes arbeiten.! Aufgrund von Infrastruktur und natürlichen Voraussetzungen ist die dezentrale Ölsaatenverarbeitung in der Hand der Primärproduzenten zu favorisieren.! Von besonderer Bedeutung ist die Einhaltung der Ölqualität mit den Kennwerten Gesamtverschmutzung, Phosphorgehalt und Neutralisationszahl. Diese Kennwerte werden sowohl durch die Verarbeitungstechnologie (Ölpressentyp) als auch durch das Management der Ölaufbereitung und Ölreinigung beeinflusst.

31 Zusammenfassung III! Bewährt haben sich unter praktischen Bedingungen u. a. Sedimentationsverfahren (z. B. System Weihenstephan) für kleinere Ölsaatenverarbeitungsanlagen! sowie für größere Anlagen halb- und vollautomatische Plattenfiltersysteme bzw. Vertikal-Druckkerzenfilter.! Die jeweilige Auswahl des Verfahrens richtet sich nach dem gewünschten Automatisierungsgrad, dem Durchsatzvolumen und den Investitionskosten.! Straffes Qualitätsmanagement zur Sicherung RK-Standard erforderlich. Technischen Vorraussetzungen sind gegeben Umsetzung des Anlagenbetreibers!!! Anzustreben sind Anlagengrößen > t/jahr mit betreuendem Bedienpersonal aus angegliederten Produktionsbereichen des Unternehmens.! Mit der Verbesserung der Auslastung wird die Wirtschaftlichkeit der dezentralen Ölsaatenverarbeitungsanlagen wesentlich erhöht.