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Verfahren zur Destillation von festen, kohlenstoffhaltigen Materialien.
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stehen : Dampfleitung 7, Zusatzleitung 8, Abdampfleitung 9, Olabzugleitung 10, Oldruckleitung 11 und Olrückleitung 12. Diese Leitungen sind in bezug auf die Retorten wie dargestellt angeordnet und durch Einlass-bzw. Auslassstutzen und Ventile mit den Retorten verbunden.
Wasserdampf aus dem Kessel 13 wird in 15 überhitzt und gelangt in die Leitung 7. Eine starke Überhitzung bis auf 1800 ist sehr vorteilhaft. Sämtliche Kessel und Leitungen mit Ausnahme der Deflegmatoren und Kondensatoren sind in entsprechender Weise wärmeisoliert. In Fig. 3 sind fünf Dampfkessel 13 und fÜnf Überhitzer 15 angedeutet. Jede der Retorten 1-6 besitzt ein T-Rohr 17, in welches der überhitzte Dampf aus der Leitung 7 durch das Ventil 19 und Rohr 18 strömt. Jedes Rohr 17 kann mit schweren Ölen aus der Leitung 8 durch das mit Ventil 21 versehene Rohr 20 gespeist werden. Die schweren Öle werden unter Druck durch die Leitung 22 von der Pumpe 23 geliefert. Mit dem schweren Kohlenwssserstofföl wird fein gepulverter fester Brennstoff zwecks Herstellung eines halbflüssigen Teiges gemischt.
Die Leitung 9, die stets mit Wasserdampf und den Kohlenwasserstoffdämpfen unter Überdruck und bei hoher Temperatur angefüllt ist, ist mit dem Kopf jeder Retorte 1-6 durch das mit Ventil 25 versehene Rohr 24 verbunden. Von der Leitung 9 wird das Gemisch durch das Rohr 26 und Ventil 27
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zu einer Kraftmaschine (Turbine) 28 geführt, welche vorzugsweise mit der Turbodynamomaschine 29 gekuppelt ist. Die Dynamomaschine 29 liefert elktrische Ströme durch die Leitung 30.
Das Dampf- gemisch wird aus der Turbine 28 durch die Leitung 32 in die durch eine Gas-und eine Flüssigkeitsleitung 40 bzw. 44 verbundenen Dephlegmatoren 33, 34 geführt, in welchen es in gewundenem Strom zwischen schüsselartigen Platten 35, 38 emporsteigt und aus welchen es bei 41 austritt, worauf es zwecks Gewinnung der leichten Kohlenwasserstoffe in Kühlvorrichtungen 42 zur Kondensation gebracht wird. Ein schwerer, flüssiger Kohlenwasserstoff kann durch Rohr 43 dem oberen Ende des Deflegmators 34 zugeführt werden.
Die am Boden des Deflegmators 33 gesammelte Flüssigkeit gelangt durch Rohr 45 zu der Pumpe 23 und diese Flüssigkeit bildet das bereits erwähnte Anreicherungsmittel. Es ist jedoch vorteilhaft, mit dem Anreicherungsmittel einen festen, gepulverten Brennstoff zu einem Teig in dem Bodenteil des Dephleg- mators 33 zu vermischen. Der feste Brennstoff wird durch den Trichter 46 und die Förderschnecke 47 zu der Rührvorrichtung 48 auf der Welle 49 der Förderschnecke geführt.
Jede Retorte1-6 besitzt am unteren Ende ein T -Rohr 51, welches durch das mit Ventile versehene
Rohr 52 mit dem Ölabzugsrohr 10 verbunden ist. Die Leitung 10 ist durch Rohr 54 und Ventil 55 mit dem Ölvorratsbehälter 56 verbunden. An ihrem oberen Ende ist jede Retorte 1-6 durch Rohr 57 und
Ventil 58 mit der Ölrückleitung 12 verbunden, die durch ein Rohr 59 und Ventil 60 mit dem Ölvorratsbehälter 56 in Verbindung steht.. Jede Retorte 1-6 ist ferner mit der Öldruckleitung 11 durch ein Rohr 61 und Ventil 62 verbunden. Die Öldruckleitung 11 wird mit heissem Öl aus dem Ölerhitzer 63 durch das
Rohr 64 und Ventil 63 gespeist. Dem Ölerhitzer 63 wird das 01 durch die Rohre 66, 68 mittels der Pumpe 67 zugeführt.
69,70 sind Boden- und Deckelverschlüsse der Retorten. Das obere Ende einer jeden Retorte
1-6 ist mit dem Bodenteil der benachbarten Retorte durch eine Leitung 71 mit Ventil 72 verbunden, wobei das Rohr M von der Retorte j ! zurück zu dem Bodenteil der Retorte 6 führt, so dass die Retorten zu einem ununterbrochenen Kreislauf verbunden werden können.
In Fig. 3 ist schematisch die Anwendung der Erfindung auf die Verarbeitung von Lignit dargestellt, Die Retorten 1-6 sind in der Nähe des Vorratslagers 73 angeordnet, welches mit Lignit aus den Wagen auf dem Schienengleis 74 versorgt wird. Der in den Retorten erzeugte Koks wird durch das Schienengleis 75 abgeführt ; 76 ist das Maschinenhaus, 77 das Kesselhaus, 78 das Destilliergebäude. Das Schwer- öl wird dem Vorratsbehälter 56 (Fig. 1) durch die Leitung 79 zugeführt, während Dämpfe aus diesem Behälter durch das Rohr 80 entweichen. Die Anlage ist mit Temperatur-und Druckmessern, die nicht dargestellt sind, versehen.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist die folgende : Jede der Retorten macht einen bestimmten Arbeitszyklus durch. Befindet sich die Anlage in ununterbrochenem Betriebe, so sei zwecks leichteren Verständnisses zunächst die Retorte 3 als für sich arbeitend betrachtet. Diese Retorte 3 wird mit dem zu behandelnden festen Brennstoff (Lignit) von oben beladen, wonach der Verschluss 69 aufgesetzt wird.
Während des Ladevorganges sind die Ventile 62, 53, 58, 25, 21, 19 geschlossen, auch die Ventile 72 in den beiden Rohren 71, welche zu dem oberen Ende und zu dem Boden der Retorte 3 führen, sind geschlossen, so dass die Retorte 3 von der übrigen Anlage abgeschlossen ist. Es werden nun die Ventile 58, 62 geöffnet, so dass heisses Öl in die Retorte durch das Rohr 51 eintritt und der Lignit so weit vorerhitzt wird, dass das Wasser verdampft, wobei der Überschuss des Öles durch die Leitung 59 zurück in den Vorratsbehälter 56 fliesst. Durch das Rohr 80 kann der Dampf aus dem Behälter 56 entweichen.
Sobald die Lignitladung in der Retorte 3 entwässert ist, wird das Ventil 62 geschlossen und das Ventil 53 geöffnet, wodurch das 01 durch das Rohr 54 zum Behälter 56 zurückfliesst. Sobald dies geschehen ist, werden die Ventile 53, 58 geschlossen, wodurch die Retorte 3 wiederum von den übrigen abgeschlossen ist. Die Ladung ist in der Retorte 3 nunmehr entwässert und bis zu einem gewissen Grade mit dem schweren Öl getränkt. Sie besitzt eine Temperatur oberhalb des Siedepunktes des Wassers.
Es wird nun das Ventil 72 in demjenigen Rohr 71, welches von dem oberen Ende der Retorte 4 zu dem Bodenteil der Retorte 3 führt, geöffnet, so dass Wasserdampf und Öldämpfe von dem oberen Teil der Retorte 4 durch dieses Rohr 71 zu dem Bodenteil der Retorte 3 strömen. Das Gemisch von Wasserdampf und Öldämpfen besitzt eine Temperatur wesentlich über dem Siedepunkt von Wasser und wirkt als Destillationsmittel im Behälter 3. Vor dem Verbinden des oberen Endes der Retorte 4 mit dem Bodenteil der Retorte 3 war das obere Ende der Retorte 4 durch das Rohr 24 mit der Ableitung 9 verbunden.
Sobald der Druck in der Retorte 3 im wesentlichen den Druck in der Öldampfleitung 9 erreicht hat, wird das Ventil 25 der Retorte 3 geöffnet und das Ventil 25 der Retorte 4 geschlossen, wodurch der gesamte Strom von Oldämpfen und Wasserdampf durch die Retorte 3 getrieben wird.
Während der Zeit, da die Retorte 3 beschickt wurde, ist gleichzeitig die Retorte 2 von ihrem Inhalt entladen worden ; während der Entwässerung der Ladung in der Retorte 3 wird die Retorte 2 beschickt und die Retorte 1 entladen. Sobald der volle Strom der Dämpfe durch die Retorte 3 geht, beginnt das Entladen in der Retorte 6, das Beschicken in der Retorte 1 und das Entwässern in der Retorte 2. Zu
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hindurch und durch das Rohr 71 zu dem Bodenteil der Retorte 3. Diese Behandlung dauert einige Zeit, wobei die Oldämpfe von dem oberen Teil der Retorte 3 durch die Retorte 2 hindurch und zu der Öldampfableitung 9 gelangen.
Die Retorte 5 wird dann von dem übrigen Betrieb abgeschlossen und der überhitzte Dampf unmittelbar in den Bodenteil der Retorte 4 aus der Dampfleitung 7 geführt.
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heissen Koks, welcher durch das Abdestillieren der flüchtigen Bestandteile aus dem Lignit gebildet wurde.
In diese Koksmasse wird der Strom des Anreicherungsmittels durch Öffnen des Ventiles 21 der Retorte 3 eingeführt. Das Anreicherungsmittel, welches aus dem Schweröl mit oder ohne gepulvertem festen Brennstoff besteht, wird nunmehr in den Bodenteil der Retorte 3 eingeblasen und nach aufwärts in die heisse Koksmasse eingepresst, an welcher das Anreicherungsmittel anhaftet, wobei es gleichzeitig gespalten wird. Das Anreieherungsmittel wird dabei in Öldämpfe und Koks verwandelt. Die Oldämpfo des Anreicherungsmittels vereinigen sich mit dem Wasserdampf und den Öldämpfen, welche in die Retorte 2 einströmen, während der Koks aus dem Anreicherungsmittel sich mit dem porösen Koks der Ladung verbindet und eine dichte harte Masse entstehen lässt.
Durch diese Führung des Betriebes ist es möglich, die lose und zerbrechliche Koksmasse des Lignits in eine dichte Koksmasse zu verwandeln, welche für metallurgische Zwecke geeignet ist und einen wesentlich grösseren Brennstoffwert besitzt.
Ist eine genügende Menge des Anreicherungsmittels der Retorte. 3 zugeführt, so wird das Ventil 21 geschlossen und nunmehr die Retorte 4 für sich abgeschlossen und der Wasserdampf unmittelbar in den Bodenteil der Retorte 3 eingeführt, um die zurückgebliebenen flüchtigen Bestandteile abzutreiben. Die Retorte 3 kann dann durch Schliessen ihrer sämtlichen Ventile abgeschlossen und der Koks hierauf nach dem Abkühlen durch Öffnen des Verschlusses 70 entladen werden. Der Arbeitszyklus kann nunmehr fortgesetzt werden.
Da jede Retorte den beschriebenen Arbeitszyklus durchmacht, so ist keine Unterbrechung in dem Durchfluss des Wasserdampfes vorhanden. Er fliesst zuerst von der Dampfleitung 7 in die Retorte, welche den Koks und denRückstand desAnreieherungsmittels enthält, worauf er in die Retorte geht, welche soeben den Zufluss des AJ1rficherurgsmittels erhalten hat, aus der er schliesslich durch die Retorte strömt, deren Ladung soeben entwässert wurde, r. m von dieser Retorte in die Öldampfleitung 9 zu gelangen.
Drei von
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die drei Retorten hirdurchgeht, so fällt dessen Temperatur allmählich. Die Leitung 9 enthält somit ein Gemisch von Wasserdampf urd Öldämpfen bei einem Druck, welcher etwas unterhalb desjenigen der Wasserdampfleitung liegt urd auch bei einer wesentlich geringeren Temperatur als in der Leitung 7.
Dieses Gemisch wird nur. mehr der Turbine 28 zugeführt, in welcher der Druck bis auf den Atmosphärendruck gemindert urd die Temperatur des Gemisches weiter verringert wird.
Infolge der hohen Temperatur des Wasserdampfes in der Leitung 7 werden aus den Retorten sämt-- liche flüchtigen Bestandteile ausgetrieben, so dass der Auspuff der Turbine 28 Kohlenwasserstoffe von sehr hohen Siedepunkten enthält. In den Dephlegmatoren 33,34 werden diese Kohlenwasserstoffe von hohem Siedepunkt kordensiert, fliessen abwärts urd gelangen durch das Rohr 45 zur Pumpe 23, um dann in die Retorte zurückgeführt zu werden.
Ein Schweröl von geringem Werte kann durch das Rohr 43 dem Dephlegmator 34 zugeführt werden, fliesst durch die beiden Dephlcgmatoren 34,33 und kühlt dabei die aufsteigenden Dämpfe, die kondensiert und gesammelt werden. Leichtere Dämpfe werden aus den Ölen beim Durchgang durch die Dephlegmatoren al destilliert. Die zu der Ableitung 41 gelangenden Dämpfe sind frei von hochsiedenden Kohlenwasserstoffen. Das Gemisch von leichten Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf wird nun in Kühlvorrichtungen 42 kondensiert l : l1d die Bestandteile des Gemisches werden voneinander getrennt. Ein wesentlicher Teil des gebildeten Kondensats stellt ein leicht flüchtiges und wertvolles Produkt, z. B.
Gasolin urd Motorbrennstoff, dar.
Die Verwerdung der Turbine 28 macht grosse Kondensatoren und bedeutende Mengen des Kühlwassers überflüssig, welche sonst notwendig wären, wenn die Dämpfe aus den Retorten lediglich durch Kondensation verdichtet werden müssten. In den Kesseln 13 können Gase oder sonst nutzlose flüchtige Bestandteile aus den Kondensatoren 42 verbrannt werden ; die Kessel können selbstverständlich auch mit festem Brennstoff cder mit dem verwendeten Rohöl cder mit Koks beheizt werden.
Die Erfindung ist anwendbar auf die Behandlung von Lignit, Braunkohle, Torf, Holzabfällen und anderen Rohstoffen mit geringem Aschengehalt. Bei Anwendung auf Ölschiefer ist jedoch der Aschengehalt derart beträchtlich, dass der feste Rückstand der Retorten keinen Handelswert besitzt. Trotzdem kann das Verfahren auf Ölschiefer mit Vorteil angewerdet werden, da die hohe Hitze und der hohe Druck die bitumenartigen Bestandteile des Ölschiefers, welche sonst in Naphta unlöslich und nicht ohne weiteres verbrennbar sind, in lösliche und wertvolle bituminöse Erzeugnisse verwandelt.
Durch Sammeln der hochsiedenden Fraktionen aus den Dephlegmatoren 33,34 und Zurückleitung derselben zu den Retorten, in welchen sie gespalten werden, ist es möglich, hohe Ausbeuten von niedrig siedenden Ölen aus Ölschiefer zu erhalten. Es ist ebenfalls möglich, die Ölschieferdestillation mit einer Destillation von schwerem 01 zu kombinieren, welches durch das Rohr 43 zugeleitet wird.