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Verfahren zum Entwässern von Holz für die Holzverkohlung.
Für die Verkohlung wird mehr oder weniger luftgetrocknetes Holz mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 20 bis 30% verwendet. Da durch den Wassergehalt des Holzes die Destillate zu stark verdünnt werden, so dass die Aufarbeitung der Destillate zu hohe Kosten verursachen würde, pflegt man vor der eigentlichen Verkohlung eine künstliche Trocknung des lufttrockenen Holzes durchzuführen, was in der Regel in Trockenkammer, die mit heissen Abgasen oder mit direkten Feuerungsgasen beheizt werden, durchgeführt wird. Bei einer solchen künstlichen Trocknung erzielt man aber meist mit namhaftem Energieund Kostenaufwand an Apparaten im besten Fall eine Trocknung bis auf 10% Wassergehalt, in der Regel nur bis auf 15% oder mehr.
Es ist allerdings schon ein Verfahren bekannt, durch welches Schwartenholz, also Kleinholz, in einer Drehtrommel durch Feuerungsabgase im Gegenstrom bis praktisch wasserfrei getrocknet und so eine namhafte Verstärkung der bei der folgenden Verkohlung gewonnenen Destillate erzielt wird. Die Trocknung in der Drehtrommel ist aber für Scheitholz oder kurz geschnittenes Scheitholz aus technischen Gründen unmöglich, ausserdem erfordert dieses Verfahren die Aufstellung eines kostspieligen Apparates und dessen Betrieb eine grosse Energiemenge.
Es wurde gefunden, dass durch Verwendung von Spüldämpfen von mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmitteln sowohl in ruhenden Trockenkammern als auch in den Verkohlungsretorten selbst eine vollständige Entwässerung des Holzes, auch von Scheitholz, mit geringstem Kostenaufwand und praktisch ohne besonderen Apparateaufwand erzielbar ist.
Zu diesem Zwecke werden mehr oder weniger überhitzte Dämpfe von organischen Lösungsmitteln mit einem Siedepunkt, der etwa zwischen 70 und 200 C liegen kann, in einem kleinen Rohrverdampfer entwickelt und diese Dämpfe werden durch die Trockenkammer, bzw. durch die Retorte, in der das nasse Holz enthalten ist, hindurchgeführt. Infolge ihrer hohen Dichte im Verhältnis zu trockenen Gasen und ihrer hohen Wärmekapazität erfolgt die Entfernung des Wassers gleichsam durch Verdrängung voll-
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Retorte braucht lediglich gegen Wärmeabfuhr geschützt zu werden und benötigt keine weitere Wärme- zufuhr von aussen.
Die Spüldämpfe des Trocknungsmittels führen das Wasser bei einer niedrigen Temperatur als Vehikel fort, indem sie mit denwasserdämpfen ein"heterogen azeotropisches Gemisch niedrigsten Siedepunktes"bilden. Das Dampfgemisch Spüldampf + Wasserdampf entweicht in einen einfachen Kühler und wird dort kondensiert. Im Kondensat scheidet sich das Spülmittel, weil wasserabstossend bzw. wasserunlöslich, glatt von dem Wasser ab und wird in den Trocknungsprozess zurückgeführt.
Es ist dies eine Methode, die im kleinen laboratoriumsmässig für die Bestimmung des Wassers in allen möglichen schwer entwässerbaren Substanzen, z. B. bei der Wasserbestimmung mit Xylol, durchgeführt wird, deren Anwendbarkeit für einen technischen Grossprozess jedoch nicht vorauszusehen war.
So entwässertes Holz kann mit geringstem Wärmeaufwand zur Verkohlung gebracht werden und bei kontinuierlicher Führung des Verkohlungsprozesses auch ohne Wärmeaufwand verkohlt werden (Stafford-Prozess).
Beispiel 1 : Eine eiserne Retorte, aus der die letzte Verkohlungseharge gezogen wurde, wird mit nassem Holz befahren und es werden unten an einem Ende der Retorte durch ein Rohr beispielsweise auf 3200 C überhitzte Spüldämpfe von Benzin mit den Siedegrenzen 90 bis 1500 C eingeleitet, ohne dass die Heizung der frisch chargierten Retorte wieder angestellt wurde. Die noch von der letzten Charge in den Retortenwänden aufgespeicherte Wärme wirkt auf das zunächst befindliche Holz nicht zersetzend,
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weil die aus der Verdampfersehlange kommenden überhitzten Benzindämpfe die Retorte gleichmässig durchspülen und einen gleichmässigen Temperaturauss-leich in der Retorte bewirken.
Wurde Holz mit 30% Wassergehalt chargiert, so genügt etwa die dreifache Menge Benzin, bezogen auf das im Holz enthaltene Wasser, als Spüldampf, um das Holz restlos zu entwässern. Ist die Entwässerung vollendet. was an dem Ausbleiben von Wasser in den kondensierten Dämpfen zu bemerken ist. so ist die Temperatur in der Retorte unter 200 C und es kann durch eine geringe Wärmezufuhr (Aussenbeheizung der Retorte) der normale Verkohlungsprozess in Gang gebracht werden. Hatte das verwendete Holz ohne Vortroeknung
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geführte Verkohlung ein Destillat mit einem Essigsäuregehalt von zirka 12 bis 13%. Dadurch werden die Apparatekosten und die Betriebskosten für die folgende Konzentration der Essigsäure nach irgend- einem Verfahren annähernd auf die Hälfte herabgesetzt.
Beispiel 2 : Nasses Holz von 20-30 % Feuchtigkeitsgehalt wird in einem gewöhnlichen Trockenzylinder chargiert und mit auf zirka 300 C überhitztem Spüldampf, bestehend aus Holzgeistölen des
Siedebereiche, 80 bis 150" C, durchströmt. Durch eine sorgfältige Isolierung des Trockenzylinders werden Wärmeverluste vermieden. In diesem Falle ist zur Vermeidung der Kondensation von Spüldämpfen der Trockenzylinder vor Einführung des Spüldampfes auf die Sattdampftemperatur des Spüldampfes vorzuheizen.
Das dem Trockenzylinder entströmende Dampfgemisch wird in einem Kühler kondensiert, die Holzöle werden von dem Kondenswasser geschieden und zur Wiederverdampfung gefuhrt. So entwässertes Holz kann direkt unter Benutzung eines wärmeisolierenden Bunkers als Puffer in eine kon- tinuierlich arbeitende Retorte chargiert werden, welche, einmal auf die Verkohlungstemperatur erhitzt, ohne weitere Wärmezufuhr die Verkohlung bewirkt.
Beispiel 3 : Nasses Holz wird in eine stehende zylindrische, kontinuierlich arbeitende Retorte mit Zubringer und Ausbringer von oben chargiert. Diese Retorte unterscheidet sieh von der StaffordRetorte durch eine wesentlich grössere Höhe (Länge der Zylinderachse). In der Mitte der Retorte wird durch ein Verteilerrohr am Mantelumfang Azetonöl vom Siedepunkt 90 bis 1500 C als auf etwa 2500 C überhitzter Spüldampf aus einem Verdampferrohr eingeführt. Dieser Spüldampf durchströmt den Oberteil der zylindrischen Retorte im Gegenstrom zu dem sich nach abwärts bewegenden Holz. Am oberen Ende der Retorte wird seitlich vom Zubringer das Dampfgemisch Wasserdampf + Spüldampf abgenommen und zur Kondensation gebracht.
Im unteren Teil der kontinuierlichen Retorte vollzieht sieh in bekannter Weise unter Ausnutzung der Wärme des exothermen Verkohlungsprozesses die automatische Verkohlung und knapp unterhalb der Einführung des Spüldampfes für das Trocknen wird durch eine Absaugevorriehtung die Abfuhr der Holzdestillate bewirkt. Um ein wesentliches'Überströmen von Destillatdämpfen aus dem unteren Verkohlungsteil der Retorte in den oberen Troeknungsteil zu verhindern, genügen Einrichtungen, wie sie in der Sehwelteehnik für Braunkohle beim Spülgasverfahren bekannt und technisch durchgeführt sind. So vollzieht sieh die Trocknung und Verkohlung in ein und demselben Apparat kontinuierlich unter Weglassung eines kostspieligen Drehtrommeltrockners.
An Stelle der beispielsweise genannten Spüldämpfe können Dämpfe aller ändern mit Wasser nicht mischbaren organisehen Lösungsmittel, die den eingangs erwähnten ungefähren Siedebereich haben, Verwendung finden. Die Siedegrenzen der Flüssigkeiten für Spüldampf sind nicht auf die in den Beispielen angegebenen beschränkt. Man kann ebensogut engere Fraktionen oder auch einheitliche Flüssigkeiten, wie Benzol, Toluol, Xylol oder auch Öle, mit noch höherliegenden Siedegrenzen und überhaupt höherem Siedebereich, sofern dieser nur unter 200Q C liegt, verwenden. Man kann also auch die leichteren Holzteeröle mit oberer Siedegrenze unter 200 C mit gutem Erfolg benutzen.
Der Grad der Dberhitzung des Spüldampfes lässt sich in den Beispielen nicht genau angeben, insofern die Überhitzung von den thermischen Verhältnissen vor Beginn der Trocknung zur Zeit der Char- gienmg in dem Troeknungsapparat (Retorte) abhängt ; sie muss so weit erfolgen, dass zu keinem Zeitpunkt nennenswerte Mengen des Spüldampfes in dem Trocknungsapparat kondensiert werden.