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Verfahren zur Veredelung von wasserreichen, insbesondere lignitisehen Braunkohlen und ähnliehen minderwertigen Brennstoffen.
Während die Trocknung der Braunkohle eine erhebliche Wärmemenge erfordert, vollzieht sich die eigentliche Zersetzung der Kohle, die bei etwa 3500 beginnt und sich praktisch bei Temperaturen über 8500 abspielt, unter Wärmeabgabe, so dass die Hauptarbeit des Schwelofens in der Trocknung der Kohle besteht, wogegen die eigentliche Schwelung so gut wie gar keine Wärmezufuhr erfordert. Wird die Kohle über die zur Trocknung nötige Temperatur hinaus erhitzt, so vollzieht sich aber, schon bevor die niedrigste Temperatur erreicht ist, bei welcher die eigentliche Zersetzung der Kohle und damit die exotherme Reaktion einsetzt, zwischen 300 und 350 eine Veredelung der Kohle, die als künstliche Inkohlung bezeichnet werden kann.
Auf diesen Voraussetzungen beruht das vorliegende Verfahren, dessen Wesen darin besteht, dass das Gut, zweckmässig ohne gesonderte Vortrocknung, auf eine Temperatur gebracht wird, die gerade hinreicht, um das Schwelen, den exotherm verlaufenden Vorgang, einzuleiten und dass es durch Verbrennung von hiebei in geringer Menge gebildeten Schwelprodukten mit Hilfe geregelter Mengen ständig zugeführter, zweckmässig vorgewärmter Luft bei dieser Temperatur gehalten wird, derart, dass durch die teilweise Verbrennung von Schwelprodukten zusammen mit der positiven Reaktionswärme sowohl die Trocknung des Gutes als auch die künstliche Inkohlung in einem Arbeitsgang ohne Wärmezufuhr von aussen erzielt wird.
Es wird so die Trocknung und eine wesentliche Vergrösserung des Heizwertes des Kohlenrückstandes durch Verbrennung eines verhältnismässig geringen Anteiles der Schwelprodukte erreicht, ohne dass eine weitgehende Absehwelung des Gutes eintritt.
Zur Ausführung des Verfahrens lässt man das Gut in einem geeigneten Reaktionsgefäss, z. B. aus
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Auslass für die flüchtigen Zersetzungsprodukte versehen ist, met abwärts sinken. Die entweichenden Gase werden vorteilhaft zur Vorwärmung der Verbrennungsluft verwendet. Das gare Gut wird durch einen Auslass am unteren Ende des Reaktionsgefässes periodisch oder kontinuierlich ausgetragen. Nach Entzündung der ersten Beschickung wird dem Gut ständig so viel Verbrennungsluft zugeführt, dass die niedrigste Temperatur, die gerade zur Einleitung der Zersetzung des betreffenden Materials hinreicht (im allgemeinen zwischen 330-3700), durch Verbrennung der entstehenden Schwelgase aufrechterhalten bleibt. In verschiedenen Höhenlagen des Reaktionsgefässes sind Pyrometer angeordnet, um die Temperatur genau zu überwachen.
Wie üblich ist das Reaktionsgefäss mit einer entsprechend starken Schicht eines wärmeisolierenden Materials umgeben.
Die Wirkung des Veredelungsverfahrens wird durch die nachfolgenden Immediatanalysen von Braunkohle vor und nach der Behandlung veranschaulicht. In diesem Fall wurde eine feuchte Kohle von brauner Farbe und deutlicher Holzstruktur bei blättrigem bis unebenem Bruch zu einer matten schwarzen Kohle veredelt. Die Durchschnittstemperatur in der heissesten Zone des Ofens betrug etwa 3500. Es wurden an Veredelungsprodukt 50% vom Gewicht des Ausgangsproduktes erhalten.
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<tb>
<tb>
Ausgangsprodukt <SEP> Veredlungsprodukt
<tb> Feuchtigkeit <SEP> ........ <SEP> 36#93% <SEP> 5#22%
<tb> Asche............... <SEP> 3-45% <SEP> 6-38%
<tb> Fixer <SEP> Kohlenstoff..... <SEP> 28'55% <SEP> 59'89%
<tb> Flüchtige <SEP> Stoffe....... <SEP> 31'07% <SEP> 28-51%
<tb> Summe...... <SEP> 100 <SEP> % <SEP> 100 <SEP> %
<tb>
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<tb>
<tb> Ausgangsprodukt <SEP> Veredlungsprodukt
<tb> ReinkoHesubstanz.... <SEP> 59-62 <SEP> 88-40
<tb> Oberer <SEP> Heizwert...... <SEP> 3971 <SEP> Kal/kg <SEP> 6278 <SEP> Kallkg
<tb> Unterer <SEP> Heizwert..... <SEP> 3583 <SEP> " <SEP> 6026 <SEP> "
<tb> Verdampfungswert.....
<SEP> 5-69 <SEP> 9-56
<tb>
Es ist bekannt, die beträchtliche Wärmeentwicklung, die bei der trockenen Destillation von Holz oder holzähnlichem Material auftritt, in der Weise auszunutzen, dass das vorgetrocknet Gut in einem luftdicht abgeschlossenen und wärmeisoliertem Gefäss ohne Wärmezufuhr von aussen verkohlt wird (Patent Nr. 96137). In weiterer Ausbildung dieser Verkohlung des Holzes durch exotherme Destillation, die sich als eine Art von verbesserter Meilerverkohlung darstellt, ist ferner vorgeschlagen worden, die beim Holzverkohlungsprozess frei werdende Wärme auch zum Trocknen des Holzes in einem Arbeitsgang nutzbar zu machen, um die gesonderte Vortrocknung zu ersparen, ferner auch, um die Gefahr der Entzündung des auf verhältnismässig hohe Temperatur erhitzten Holzes auszuschalten (deutsche Patentschrift Nr. 378530).
Zu diesem Zweck wird die erste Beschickung des Ofens entzündet und unter Wärmezufuhr verkohlt, bevor die eigentliche exotherme Holzverkohlung bei geringer Luftzufuhr einsetzt. Bei allen diesen bekannten Verfahren handelt es sich, insofern sie zur Behandlung von Braunkohle u. dgl. bestimmt sind, um eine ununterbrochene trockene Destillation, bei welcher die Braunkohle zunächst getrocknet, dann aber bis zu ihrer Zersetzung erhitzt wird. Hingegen liegt das Wesen des vorliegenden Verfahrens darin, den natürlichen Inkohlungsprozess, der bei der Entstehung der Kohle in sehr langen Zeiträumen allmählich fortschreitet, durch eine künstliche Behandlung der Braunkohle-praktisch unter Ausschaltung des Faktors Zeit-in einfacher und wirtschaftlicher Weise herbeizuführen.
Durch das Verfahren werden natürlich vorkommende Zwischenstufe zwischen Holz und den höchstgekohlten Kohlenarten, Zwischenstufe, wie sie in den Braunkohlenarten vorliegen, durch künstliche Inkohlung veredelt.
Auch das Verfahren nach der deutschen Patentschrift Nr. 376176 zielt darauf ab, die trockene Destillation wasserreicher Brennstoffe unter Ausnutzung der positiven Reaktionswärme ohne Zufuhr äusserer Wärme durchzuführen. Das Verfahren besteht im wesentlichen darin, dass die Kohle so weit vorgetrocknet wird, dass die beim Schwelen frei werdende Wärme zusammen mit der Wärme, die durch Hindurchleiten des Schwelmittels durch den heissen Koks zurückgewonnen wird, genügt, um die Schweltemperatur aufrechtzuerhalten. Als Sehwelmitte. l kann z. B. das Schwelgas selbst oder Wasserdampf oder ein inertes Gas im Kreislauf verwendet werden.
Beim Schwelen von Braunkohle entsteht als Hauptprodukt unter allen Umständen Braunkohlenteer neben Schwelgase, als Rückstand hinterbleibt Koks. Im Gegensatz hiezu liefert das vorliegende Verfahren eine getrocknete und gleichzeitig veredelte Braunkohle, die noch die Hauptmenge der Schwelprodukte enthält, ohne sonstige Nebenprodukte. Die Menge der Sehwelprodukte, die durch Verbrennung preisgegeben werden, um zusammen mit der positiven Reaktionswärme den Wärmebedarf der Trocknung und des unterhalb der Zersetzungstemperatur vor sich gehenden Inkohlungsprozesses zu decken, ist
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betrieb sehr geeigneten Verfahrens durch den Energieverbrauch in Frage gestellt wäre.
Es ist ferner auch schon vorgeschlagen worden, Braunkohle dadurch zu veredeln, dass die Kohle unter Abschluss der Luft auf 180-250'erhitzt wird. Dieses bekannte Verfahren (der sogenannte Bertinierungsprozess) beruht gleich dem vorliegenden Verfahren auf der Erscheinung, dass man beim Erhitzen der Kohle über die zur Trocknung nötige Temperatur hinaus schon unterhalb der eigentlichen Zersetzung zu einer Einwirkung kommt, durch die der Heizwert des Kohlenrückstandes auf dem Wege der künstlichen Inkohlung gesteigert wird. Doch wird bei den Temperaturen dieses Verfahrens noch kein Teer und auch
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die Braunkohle überdies auch noch bis zu einem Wassergehalt von 15 bis 20% vortrocknen.
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Process for refining water-rich, in particular lignite brown coals and similar low-quality fuels.
While the drying of the lignite requires a considerable amount of heat, the actual decomposition of the coal, which begins at around 3500 and practically takes place at temperatures above 8500, takes place with heat emission, so that the main work of the smoldering furnace consists in drying the coal, whereas the actual smoldering requires almost no heat at all. If the coal is heated above the temperature required for drying, then before the lowest temperature is reached at which the actual decomposition of the coal and thus the exothermic reaction begins, between 300 and 350 a refinement of the coal takes place, which as artificial coal can be called.
The present process is based on these prerequisites, the essence of which is that the material, expediently without separate pre-drying, is brought to a temperature that is just sufficient to initiate the smoldering, the exothermic process, and that it is small amount of carbonization products formed is kept at this temperature with the help of regulated amounts of constantly supplied, appropriately preheated air, in such a way that the partial combustion of carbonization products together with the positive heat of reaction both the drying of the goods and the artificial carbonization in one operation without the supply of heat is achieved outside.
In this way, drying and a significant increase in the calorific value of the coal residue is achieved by burning a relatively small proportion of the carbonization products, without the material being largely neglected.
To carry out the process, the material is left in a suitable reaction vessel, e.g. B. off
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The outlet for the volatile decomposition products is provided, with a downward slope. The escaping gases are advantageously used to preheat the combustion air. The cooked product is discharged periodically or continuously through an outlet at the lower end of the reaction vessel. After the first charge has been ignited, enough combustion air is constantly fed to the material so that the lowest temperature which is just sufficient to initiate the decomposition of the material in question (generally between 330-3700) is maintained through the combustion of the carbonization gases produced. Pyrometers are arranged at different heights of the reaction vessel in order to precisely monitor the temperature.
As usual, the reaction vessel is surrounded by a suitably thick layer of a heat-insulating material.
The effect of the refining process is illustrated by the following immediate analyzes of lignite before and after the treatment. In this case a moist charcoal of brown color and a clear wood structure with leafy to uneven breakage was refined to a matt black charcoal. The average temperature in the hottest zone of the furnace was around 3500. The refined product obtained was 50% of the weight of the starting product.
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Starting product <SEP> finishing product
<tb> Humidity <SEP> ........ <SEP> 36 # 93% <SEP> 5 # 22%
<tb> Ash ............... <SEP> 3-45% <SEP> 6-38%
<tb> Fixer <SEP> carbon ..... <SEP> 28'55% <SEP> 59'89%
<tb> Volatile <SEP> substances ....... <SEP> 31'07% <SEP> 28-51%
<tb> Sum ...... <SEP> 100 <SEP>% <SEP> 100 <SEP>%
<tb>
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<tb>
<tb> starting product <SEP> finishing product
<tb> ReinkoHesubstanz .... <SEP> 59-62 <SEP> 88-40
<tb> Upper <SEP> calorific value ...... <SEP> 3971 <SEP> cal / kg <SEP> 6278 <SEP> cal.kg
<tb> Lower <SEP> calorific value ..... <SEP> 3583 <SEP> "<SEP> 6026 <SEP>"
<tb> Evaporation value .....
<SEP> 5-69 <SEP> 9-56
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It is known that the considerable heat generated during the dry distillation of wood or wood-like material can be exploited in such a way that the pre-dried material is charred in an airtight and heat-insulated vessel without external heat input (patent no. 96137). In a further development of this charring of the wood by exothermic distillation, which is a type of improved Meilerbohlung, it has also been proposed that the heat released during the charring process can also be used to dry the wood in one operation in order to save the separate pre-drying , also to eliminate the risk of ignition of the wood heated to a relatively high temperature (German patent specification No. 378530).
For this purpose, the first charge of the furnace is ignited and charred with the supply of heat, before the actual exothermic charring of the wood starts with a low air supply. In all of these known methods, insofar as they are used for the treatment of lignite u. Like. Are intended to be an uninterrupted dry distillation in which the lignite is first dried, but then heated until it decomposes. In contrast, the essence of the present process is to bring about the natural coalification process, which gradually progresses over very long periods of time during the formation of coal, by artificial treatment of the lignite - practically eliminating the time factor - in a simple and economical way.
The process is used to refine naturally occurring intermediate stages between wood and the most highly carbonized types of coal, intermediate stages such as those found in lignite types, through artificial coaling.
The method according to German Patent No. 376176 is also aimed at carrying out the dry distillation of water-rich fuels using the positive heat of reaction without the addition of external heat. The process essentially consists in pre-drying the coal to such an extent that the heat released during the smoldering, together with the heat recovered by passing the smoldering agent through the hot coke, is sufficient to maintain the smoldering temperature. As a visual center. l can e.g. B. the carbonization gas itself or water vapor or an inert gas can be used in the circuit.
When lignite is smoldering, the main product under all circumstances is lignite tar in addition to smoldering gases, while the residue is coke. In contrast to this, the present process delivers a dried and at the same time refined lignite which still contains the majority of the carbonization products without any other by-products. The amount of visual products that are released through combustion in order, together with the positive heat of reaction, to cover the heat requirement for drying and the coalification process that takes place below the decomposition temperature
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operation very suitable process would be jeopardized by the energy consumption.
It has also already been proposed to refine lignite by heating the coal to 180-250 ° with the exclusion of air. This known process (the so-called bertination process) is based, like the present process, on the phenomenon that when the coal is heated above the temperature required for drying, an effect already occurs below the actual decomposition, through which the calorific value of the coal residue on the way artificial coalification is increased. But at the temperatures of this process there is no tar and either
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In addition, pre-dry the lignite to a water content of 15 to 20%.