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Verfahren zur Gewinnung eines Mischgases aus Destillationsgas und Wassergas bei Öfen zur Er- zeugung von Gas und Koks unter Mitbenutzung von minderwertigem verkoktem Brennstoff.
Man hat bereits vorgeschlagen, bei einem Ofen zur Erzeugung von Gas und Koks unter Ausnutzung eines minderwertigen verkokten Brennstoffes, z. B. des bei der Koksaufbereitung anfallenden Perlkokses, ein Mischgas aus Destillationsgasen und Wassergas dadurch zu gewinnen, dass die zur Erzeugung der Gase dienenden Kammern von aussen beheizt und die Destillationsgase der Steinkohle durch die Säule aus dem minderwertigen Brennstoff hindurchgeführt werden, wobei, sobald diese Säule auf die zur Wassergaserzeugung erforderliche Temperatur gekommen ist, durch Einführung von Dampf Wassergas erzeugt und durch diese Säule hindurchgeleitet wird. Die Brennstoffsäule aus dem minderwertigen Brennstoff dient dann bis zur Hindurchführung des Wassergases als Filter für die teerigen Bestandteile, also für die schweren Kohlenwasserstoffe der Destillationsgase.
Tritt das Wassergas durch diese Brennstoffsäule hindurch, so spült es die schweren Kohlenwasserstoffe aus und reichert sich damit an. Man erhält auf diese Weise infolge des Wassergaszusatzes eine um 10 bis 20% grössere Ausbeute als wenn die Kammer nur mit Steinkohle beschickt wird, und dabei ist der Heizwert des Mischgases ebenso hoch wie der Heizwert der Destillationsgase allein, obgleich der Heizwert des Wassergases wesentlich niedriger ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Kohlenwasserstoffe der Destillationsgase dem nutzbaren Mischgas erhalten bleiben. Erfahrungsgemäss schlagen sich in der kühleren Gasableitung ausserhalb der Kammer nur geringe Mengen schwerer Kohlenwasserstoffe als Teer nieder.
Zur Erzielung dieses Erfolges muss die als Filter dienende Säule aus dem minderwertigen Brennstoff auf einer Temperatur gehalten werden, die zwischen 400 bis 500 C, im Mittel bei 450 C, liegt. Würde die Temperatur unter 270 C sinken, so würden die schweren Kohlenwasserstoffe kondensieren, übersteigt die Temperatur 6500 C, so würde ein Kracken (Spalten) der Kohlenwasserstoffe eintreten, also eine Zerstörung dieser hochwertigen Bestandteile der Destillationsgase.
Es hat sich nun im praktischen Betriebe herausgestellt, dass an der Stelle, an welcher die Destillationsgase in die Säule aus dem minderwertigen Brennstoff, z. B. dem Perlkoks, eingeführt werden, leicht Verstopfungen eintreten können, die den freien Durchgang der Destillationsgase behindern. Dies kann zu einer übermässigen Erhitzung an der Einführungsstelle führen, wodurch die Gefahr des Krackens der Gase entsteht.
Nach der Erfindung ist dieser Übelstand dadurch vermieden, dass die Destillationsgase der Steinkohle und das aus dem minderwertigen Brennstoff gewonnene Wassergas in einer Misehkammer aufeinandertreffen, die durch Aussenbeheizung auf einer Temperatur (400 bis 500 C) gehalten wird, die zwischen der Kondensationstemperatur und der Kraektemperatur der schweren Kohlenwasserstoffe der Destillationsgase liegt. Auch bei dem Aufeinandertreffen der beiden Gasströme werden die schweren Kohlenwasserstoffe der Destillationsgase durch das Wassergas aufgenommen, so dass sich dieses Gas dadurch anreichert. Die schweren Kohlenwasserstoffe bleiben ebenso wie bei der Hindurchführung durch die Säule aus dem minderwertigen Brennstoff dem Mischgas erhalten, da sie sich nur in geringen Massen in der Gasableitung niederschlagen.
Verstopfungen in der Kammer und ihre unliebsamen Folgen sind aber vermieden, da die Mischkammer frei von Brennstoff ist. Auch wird schon zu Beginn der Entgasung der Steinkohle der minderwertige Brennstoff auf Rotglut gebracht und durch Einführung von Wasserdampf Wassergas erzeugt, während man früher mit der Wassergaserzeugung warten musste, bis der minderwertige Brennstoff auf Rotglut gekommen ist. Die Ausbeute an Gas ist dadurch weiter erhöht.
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Wird die Mischkammer für sich beheizt, so kann sie ausserhalb des Ofens liegen, vorteilhaft wird jedoch hiezu ein Raum der zur Gaserzeugung dienenden Kammer selbst ausgenutzt. Zu diesem Zweck ist der Ofen so ausgebildet, dass sich in der mit dem minderwertigen Brennstoff gefüllten Kammer oberhalb der Brennstoffsäule ein als Mischkammer dienender freier Raum befindet, der auf einer zwischen der Kondensationstemperatur und der Kracktemperatur der schweren Kohlenwasserstoffe der Destilla- tionsgase liegenden Temperatur gehalten wird und durch den die Destillationsgase vor ihrem Austritt aus der Kammer quer zum Wassergasstrom hindurchgeführt werden.
Die beiden Gasströme prallen dicht oberhalb der Säule des minderwertigen Brennstoffes aufeinander und mischen sich noch innerhalb der Ofenkammer innig miteinander, wobei die Adsorption der schweren Kohlenwasserstoffe durch das Wassergas erfolgt.
Auf der Zeichnug sind zwei Ausführungsformen eines zur Durchführung des Verfahrens dienenden Ofens dargestellt. Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform ; Fig. 2 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform des Ofens und Fig. 3 ist ein waagrechter Schnitt nach der Linie L-B der Fig. 2.
Bei dem dargestellten Ofen sind in bekannter Weise eine Reihe senkrechter Kammern al, a2 nebeneinander angeordnet, die unten mit einem Verschluss b und oben mit Füllöffnungen c versehen sind. Die Beheizung der Kammern erfolgt durch Heizgase, die, in dem Generator d erzeugt, nach Mischung der durch den Kanal e zuströmenden Oberluft zur Entzündung gebracht werden und in den die Kammern al, a2 umgebenden Heizzügen f verbrennen.
Die Kammer al wird mit Steinkohle k und die Kammer a2 mit dem minderwertigen Brennstoff m, z. B. Perlkoks, gefüllt. Oberhalb der beiden Brennstoffsäulen sind die Kammern a1 und a2 durch einen Kanal n miteinander verbunden. Gegenüber der Mündungsstelle des Kanals n ist in der Kammer a2 die Gasabzugsleitung g vorgesehen, die zur Vorlage h führt. Sowohl in die Kammer a1 als auch in die Kammer a2 kann von unten Wasserdampf durch Leitungen i eingeführt werden.
Bei der erstmaligen Inbetriebsetzung des Ofens wird zunächst die Kammer a2 mit Perlkoks beschickt, sie ist aber nur soweit gefüllt, dass die Oberfläche der Brennstoffsäule noch unterhalb des Kanals n liegt. Durch die Aussenbeheizung wird die Brennstoffsäule auf eine Temperatur von 700 bis 800 C gebracht, also auf die Temperatur, bei welcher durch Einführung von Wasserdampf Wassergas erzeugt wird. Darauf wird in die Kammer a1 Steinkohle eingefüllt. In dieser Kammer beginnt daher die Entgasung der Steinkohle & . Zugleich wird in die glühende Perlkoksfüllung m. der Kammer a2 von unten Wasserdampf durch die Leitung i eingeführt.
Es entsteht daher in der Kammer < Wassergas, welches aufwärts strömt und den oberhalb der Perlkokssäule m in der Kammer a2 befindlichen freien Raum o anfüllt. Die Destillationsgase der Steinkohle k treten unter der Wirkung des Saugzuges in der Gasableitung g durch den Kanal n hindurch und treten quer zu der Strömungsrichtung des Wassergasstromes in den freien Raum o der Kammer a,. Der Raum o wird durch die Aussenbeheizung unter Berücksichtigung der ihm durch die Gase zugeführten Wärme auf einer Temperatur von etwa 450 C gehalten.
Der Raum o dient als Mischkammer für die Destillationsgase und das Wassergas. Dadurch, dass in diesem Raum die beiden quer zueinander geführten Gasströme aufeinander prallen, findet eine innige Mischung statt, was zur Folge hat, dass die in den Destillationsgasen der Steinkohle enthaltenen schweren Kohlenwasserstoffe (leichte Öle, schwere Öle, Benzol u. dgl. ) von dem Wassergas aufgenommen werden.
Die Mischkammer 0 wird durch Regelung der Aussenbeheizung der Kammer a2 mit Hilfe der üblichen, in den Heizzügen t vorgesehenen Schamotteschieber auf einer Temperatur von etwa 450 C gehalten. Es kann daher in der Mischkammer einerseits eine Kondensation der schweren Kohlenwasserstoffe nicht eintreten, anderseits ist auch eine Zerstörung der Kohlenwasserstoffe vermieden ; diese entweichen vielmehr zusammen mit dem Mischgas durch die Leitung g zur Vorlage h.
Während der letzten Stufe der Entgasung der Steinkohle Je, die dann bereits im wesentlichen aus glühendem Koks besteht, wird auch in diesen Koks durch die Leitung i Wasserdampf eingeführt, so dass ein Gemisch aus Destillationsgas und Wassergas durch den Kanal n in die Mischkammer o tritt.
Ist die Kohlefüllung k ganz entgast, so wird die Kammer a1 entladen, um den gewonnenen Koks weiter verbrauchen zu können. Die Kammer al wird dann mit frischer Steinkohle beschickt. Ist in der
Kammer a2 die Perlkoksfüllung infolge der Wassergaserzeugung zum Teil verbraucht, so wird frischer Perlkoks von oben nachgefüllt, wobei stets darauf geachtet wird, dass sich die Oberfläche der Perlkoksfüllung m, unterhalb des Kanals n befindet, so dass die Mischkammer o frei von Brennstoff bleibt.
Das Mischgas hat dadurch, dass in ihm schwere Kohlenwasserstoffe enthalten sind, einen Heizwert von etwa 4200 WE bis 4800 WE und mehr, je nachdem man mehr oder weniger Dampf zur Wassergas- erzeugung benutzt. Dabei ist die Ausbeute an Gas grösser als wenn beide Kammern a1 und a2 mit Steinkohle gefüllt wären. Zugleich ist der Perlkoks, der ausser zur Wassergaserzeugung sehr schwer verwertbar ist, in bester Weise ausgenutzt. Dabei wird zugleich aus der Steinkohle ein verhältnismässig hochwertiger
Koks gewonnen. Ferner sind Verstopfungen der Gasableitungen durch Dickteer vermieden, da sich in der Gasableitung g und der Vorlage h erfahrungsgemäss nur sehr wenig Dickteer abscheidet.
Bei dem in Fig. 2 und 3 dargestellten Ofen ist in einem Ofenblock eine Reihe senkrechter Kammern nebeneinander angeordnet, die durch Heizzüge p (Fig. 3) voneinander getrennt sind. Den Heizzügen
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wird das Heizgas aus dem Generator d zugeführt. Jede Kammer ist durch eine senkrechte Zunge q in einen Raum a1 von grösserem Fassungsvermögen und einem Raum N2 von erheblich kleinerem Fassungvermögen unterteilt. Diese beiden Räume stehen oben durch eine Öffnung n1 miteinander in Verbindung.
Gegenüber der Öffnung n1 und etwas oberhalb dieser mündet in die Kammer a2 die Gasableitung g, welche zur Vorlage h führt. Etwas oberhalb des Verschlusses b der Kammer a2 ist ein Schieber r angeordnet. Sowohl unterhalb dieses Schiebers als auch in mittlerer Höhe der Kammer kann mittels der Leitungen i Dampf eingeblasen werden.
In die Heizzüge p sind in bekannter Weise im Abstand übereinander mehrere Scheidewände eingebaut, die mit regelbaren Durchtrittsöffnungen für die Heizgase versehen sind, so dass die Temperaturen der Aussenbeheizung in verschieden hohen Zonen der Kammern leicht geregelt werden können.
Unterhalb der Kammern al, a2 sind in bekannter Weise Kokslöschwagen s verfahrbar, deren Laderaum zweckmässig durch eine Scheidewand t unterteilt ist, die in der Verlängerung der Zunge q liegt, wenn sich der Wagen unterhalb der Kammern befindet.
Bei der erstmaligen Inbetriebsetzung wird die Kammer a2 mit dem minderwertigen Brennstoff m, z. B. Perlkoks, beschickt, wobei darauf geachtet wird, dass die Oberfläche der Perlkoksfüllung nicht über die obere Kante der Zunge q vorsteht, sondern zweckmässig etwas unterhalb dieser Kante liegt. Es entsteht dann in der Kammer a2 oberhalb der Perlkoksfüllung m ein freier Raum o. Ist die Perlkoksfüllung m auf Rotglut gekommen, so wird auch die Kammer a1 mit der Kohle k beschickt und in die Perlkoksfüllung m durch die Leitungen i Wasserdampf eingeführt. Der Schieber r ist dabei in die Ofenwandung zurückgezogen.
Die Destillationsgase der Steinkohle treten durch die Öffnung Mi quer zu dem aufwärts gerichteten Wassergasstrom in die Kammer o, die auch hier als Mischkammer dient. Diese Kammer wird durch Regelung der Aussenbeheizung in den Heizzügen p auf einer Temperatur von etwa 450 C gehalten, so dass dort die Anreicherung des Wassergases mit dem schweren Kohlenwasserstoff erfolgt. Das Mischgas zieht wieder durch die Ableitung 9 zur Vorlage h.
Nach erfolgter Entgasung der Steinkohle k wird der Koks in die darunter befindliche Abteilung des Löschwagens s entleert. Der Schieber r wird in die Perlkoksfüllung hineingestossen (Fig. 2), die an ihrem unteren Teil schon fast zu Asche umgewandelt ist. Wird dann der zugehörige Verschluss b geöffnet, so fällt die Asche in die darunter stehende Abteilung des Löschwagens s. Die Kammer al wird nun wieder mit Steinkohle beschickt, während die Kammer a2 bis etwa zur Oberkante der Zunge q mit Perlkoks aufgefüllt wird.
Die Mischkammer o befindet sich bei den beiden dargestellten Ausführungsformen innerhalb der mit dem minderwertigen Brennstoff beschickten Kammer, so dass die Anreicherung des Wassergases mit den schweren Kohlenwasserstoffen der Destillationsgase vor dem Austritt des Misehgases aus dieser Kammer erfolgt. Im Bedarfsfalle können auch die Destillationsgase und das Wassergas in eine besondere Mischkammer so geführt werden, dass sie in dieser Kammer aufeinanderprallen. Die von den Gaserzeugungskammern zu dieser besonderen Mischkammer führenden Leitungen sowie diese Kammer selbst müssen dabei auf einer Temperatur gehalten werden, bei welcher einerseits die schweren Kohlenwasserstoffe nicht kondensieren und anderseits nicht verkracken.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Verfahren zur Gewinnung eines Mischgases aus Destillationsgas und Wassergas bei Ofen zur Erzeugung von Gas und Koks unter Mitbenutzung von minderwertigem verkoktem Brennstoff in für den letzteren und für die zu destillierende Kohle gesonderten aussenbeheizten Retorten oder Kammern, dadurch gekennzeichnet, dass die Destillationsgase der Steinkohle (k) und das aus dem minderwertigen Brennstoff (m) gewonnene Wassergas mit ihrer Bildungswärme in einer Mischkammer (o) aufeinandertreffen, die durch Aussenbeheizung auf einer Temperatur (400 bis 5000 C) gehalten wird, welche zwischen der Kondensationstemperatur und der Kracktemperatur der schweren Kohlenwasserstoffe der Destillationsgase liegt.