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Verfahren zur Herstellung von Pressimgkoks.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von Presslingen, die aus den an sich nur schwer verwertbaren pulverförmigen Destillationsprodukten von Brennstoffen, z. B. aus Halbkokspulvern, mit bituminösen Bindemitteln, wie z. B. Teer, geeigneter Rohkohle usw. hergestellt sind, in Presslingkoks, also in ein nicht russend brennbares Material.
Bekannt ist die Verkokung derartiger Presslinge unter Anwendung eines Spülstromes aus einem gegenüber glühender Kohle indifferenten Gase, das von ungebundenem Sauerstoff praktisch frei ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren unterscheidet sich von diesem bekannten Verfahren einerseits dadurch, dass im Destillationsraume während der Verkokung der Presslinge bei Atmosphärendruck durch gleichzeitige Einführung von Wasserdampf und kohlenoxydhaltigen Gasen ein, naszenten Wasserstoff liefernder Spülgasstrom geschaffen wird, und anderseits dadurch, dass die Einführung derart erfolgt. dass die Strömungsrichtung des hydrierenden Gas-Dampf-Gemisches mit der Richtung des Temperaturanstieges im Destillationsraume übereinstimmt (Gleichstromprinzip).
Das erfindungsgemässe Verfahren bietet gegenüber dem bekannten Verfahren den Vorteil, dass die Umwandlung der Presslinge der angegebenen Art in Presslingkoks mit der gleichzeitigen Gewinnung von leichtsiedenden Kohlenwasserstoffen, wie Benzin, bewirkt wird, u. zw. unter Sicherung möglichst wirtschaftlicher Betriebsbedingungen und möglichst hoher Ausbeuten.
Durch den im Spülgasstroms gemäss der bekannten Formel der Wassergasreaktion
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sich fortlaufend entwickelnden naszenten Wasserstoff wird nämlich ermöglicht, eine Veredlung der während der Schwelung aus den Presslingen in Dampfform entweichenden Teerbestandteile bei Temperaturen zu bewirken, wo die Verkrakung noch kein wesentliches Ausmass annimmt, während durch Anwendung des Gleichstromprinzipes erreicht wird, dass der aus Kohlenoxyd und Wasserdampf nach der obigen Gleichung entbundene, naszente Wasserstoff in der wirtschaftlichsten Weise auf die Teerbestandteile einwirkt.
Würde nämlich das Gas-Dampf-Gemisch im Gegenstrome in die heisseste Zone des Kokungsraumes eintreten, so müsste sich seine Dampfkomponente bereits hier zersetzen, und es wäre nur durch die Anwendung eines grossen Dampfüberschusses oder durch bedeutende Strömungsgeschwindigkeit erreichbar, dass auch in die Zonen der Teerentbindung noch die erforderliche Dampfmenge hingelangt. Ein weiterer Vorteil des Gleichstromes besteht darin, dass hiebei der in die weniger heissen Zonen ein-
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Menge des entbundenen Wasserstoffes mit steigender Temperatur immer grösser wird. Es entstehen hiebei nämlich auch durch die bekannte Wechselwirkung von Wasserdampf und Kohlenstoff neuere Wasserstoffmengen.
Es liegt nun auf der Hand, dass im Laufe dieser Vorgänge um so mehr naszierender Wasserstoff verfügbar wird, je mehr Wasserstoff überhaupt entsteht, und dies ist nicht nur darum von Wichtigkeit, weil durch denselben hochungesättigte Verbindungen (Diolefine) leicht hydriert werden, sondern auch, weil naszierender Wasserstoff die Abspaltung von Seitenketten erleichtert, z. B. gemäss der Gleichung
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Der möglichst ausgiebigen Hydrierung zuliebe wird man daher erfindungsgemäss das Gleiehstromprinzip nicht nur in den Zonen der Teerentbindung, sondern auch iiber dieselben hinausgehend soweit anwenden, das die thermische Spaltung ein erträgliches Mass nicht überschreitet.
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Das soeben kurz besprochene Verfahren sollen die Fig. 1 und 2 veranschaulichen, wobei A eine mit Formlingen gefüllte, von aussen beheizte Vertikalretorte darstellt. Die durch einen Verschluss m aufgegebenen rohen Formlinge gelangen allmählich in immer heissere Zonen und werden zuletzt durch einen Verschluss n gezogen. Zur Aussenbeheizung wird bei ; Gas zugeführt, und die Rauchgase ziehen
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dampf und kohlenoxydhaltiges Gas (z. B. Generatorgas) eingeblasen. Die mit den Resten des eingeblasenen Gas-Dampf-Gemisches vermengten gas-und dampfförmigen Reaktionsprodukte werden zum
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im Destillationsraume selbst durch Wasserdampfzufuhr entbunden.
Der zweckmässig angewandte Gegenstrom begünstigt nebst seiner Spülwirkung auch die Kühlung des auszutragenden Presslingkokses.
Die Möglichkeit des gleichzeitigen Gleich-und Gegenstromes sollen die Fig. 3 und 4 veranschaulichen. Bei s wird auch in diesem Falle Dampf und Generatorgas in die Zone von 2000 C Temperatur eingeführt, in die heisseste Zone mit 650 C aber wird bei t'zur KÜhlung des Presslingkokses ein wenig gesättigter Dampf eingeleitet. Bei t werden alle eingeblasenen und gebildeten Gase und Dämpfe abgezogen.
Im übrigen haben die Bezugsbuelhstaben die gleiche Bedeutung wie in den Fig. 1 und 2.
In manchen Fällen kann es von Vorteil sein, die Hilfsstoffe der Hydrierung in Zonen verschiedener Temperatur, sogar an mehreren Stellen und voneinander getrennt und nach Bedarf vorgewärmt ein-
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dem angestrebten Zwecke entsprechend immer eine Lösung zur Verfügung steht, welche im gegebenen Falle am wirtschaftlichsten ist. Enthält das einzublasende Gas z. B. ausser dem erforderliehen Kohlenoxyd auch Dampf, so muss man trachten, die Einführung an solchen Stellen vorzunehmen, deren Temperatur über dem Taupunkte des Gas-Dampf-Gemisehes liegt, oder man wärmt soweit vor. dass trotz einer gewissen Abkühlung die Temperatur über dem Taupunkte bleibt.
Ist das Gas so arm an Wasserdampf. dass die Kondensation keinesfalls zu befürchten ist. so führt man es zweckmässig in die Zonen niederster Temperatur ein, den Wasserdampf hingegen entsprechend vorerhitzt in Zonen, wo seine Wirkung sogleich zur Geltung kommt.
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oder an mehreren solchen Stellen aus dem Destillationsraume, wo die Teerdämpfe nicht auf den Presslingen kondensiert werden, damit in heisseren Zonen kein Zusammenbacken der Presslinge erfolge. was nicht nur unerwünschte Betriebsstörungen, sondern auch Verunstaltungen des Produktes herbei- fuhren wurde.
In gewissen Fällen wird es angezeigt sein. die im Destillationsraume befindlichen Gase und Dämpfe nicht aus einer einzigen Zone. sondern aus mehreren Zonen verschiedener Temperatur abzuführen. Verfährt man in dieser Weise, so hat man es in der Hand. die entbundenen ÖI- oder Teerdämpfe nach ihrem Siedepunkte in Anteile zu zerlegen und durch rechtzeitige Abfuhr ihre Zersetzung in heissen Zonen zu ver-
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Veredlung der bituminösen Spaltungsprodukte vorgesehene Höchsttemperatur bis ungefähr ao (P C gewährleistet die Teerfreiheit des Presslingkokses, ohne denselben vollständig zu entgasen.
Der beim Gebraurhe bei höheren Temperaturen noch reichlich daraus entweichende Wasserstoff verbürgt nicht nur die Leichtentzundlichkeit. sondern auch das Brennen mit heisser Flamme. Dieser Vorzug ist im Haushalte sehr erwünscht, insbesondere wegen der Verwendbarkeit zur Herdheizung. Ist hingegen die grosse Reaktionsfähigkeit des anfallenden Presslingkokses unerwünscht, so bringt man denselben allein
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schreitung.
Einzelne Aschebestandteile (z. B. der Kalk) steigern nicht nur die Festigkeit des Presslingkoks, sondern sie fördern auch die Hydrierung der Teerbestandteile. Sofern das Rohmaterial der Presslinge zu arm an solchen Asehebestandteilen wäre. so wird man zweckmässig die von Fall zu Fall als erforderlich ermittelten Mengen gelegentlich der Brikettierung zuschlagen. Auch solche anorganische Zuschläge wirken im Gleichstrome, in niedrigeren Temperaturen am lebhaftesten. So wirkt z. B. der soeben erwähnte Kalk durch Bindung des Kohlendioxydgases um so förderlicher auf die obige Wassergasreaktion, also auch auf die Bildung naszenten Wasserstoffes, je tiefer die Temperatur unter der Dissoziationstemperatur des Kaleiumkarbonates liegt.
Die Bildung des Kalciumkarbonates hat sogar die günstige Wirkung, dass hiedurch die in den Presslingen vorhandenen primären Kokskörnchen schon vor der vollständigen Ver- kokung des Bindemittels miteinander verkittet werden. Allerdings zersetzt sich dieser Kalk in den heisseren
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Ausfuhrungsbeispieh
Die zur Bereitung der Rohpresslinge verwendeten Stoife sind : a) Halbkoksklein 0 bis 30 mm, welcher bei der Schwelung einer Eozänglanzkohle anfiel, b) Der über 200 C siedende anteil des Urteeres derselben Kohle. c) Kalkhydratmehl.
Mischungsverhältnis in Gewichtsprozenten : a) Koksklein 88-2%. ) Teer 10-61", e) Ca (OH) 21'2 o.
Die aus dieser Mischung gepressten Formlinge wurden bis zur Höchsttemperatur von 550'0 C geschwelt. Bei der Schwelung wurden je 100 kg Rohformlinge, 14 kg Wasserdampf und 13 m3 eines Gases eingeblasen, welches 25 Volumprozente Kohlenoxvdgas enthielt. Die eingeführten Stoffe haben im Gleichstrome eingewirkt.
Ausbringen in Gewichtsprozenten bezogen auf Rohpresslinge : 86-4% Presslingkoks, 2-2% Teer,
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Der erzeugte Presslingkoks hatte eine Druckfestigkeit von 42 kg/cm2, war leicht entzündlich, brannte mit kurzer Flamme und einem Heizwert von 6400 Kalorien pro Kilogramm.
Erfahrungsgemäss büssen die Presslinge im Destillationsraume schon unter jenen Temperaturen, wo die Verkokung des Bindemittels beginnt, infolge Verminderung der Viskosität desselben so viel von der Festigkeit ein. dass ein grösserer Druck zu ihrer Zerquetschung führen würde. Aus demselben Grunde würde auch das Rollen der Presslinge ein gegenseitiges Zerreiben derselben herbeiführen. Zur Abwendung
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die Verkokung des Bindemittels nicht ein. die hinreichende Festigkeit gewährleistendes Koksskelett geliefert hat.
Es wird daher die Kokung zweckmässig auf einem Förderbande, oder in Teilmengen der Charge fassenden Behältern bewerkstelligt, wobei diese Beförderungsmittel durch einen unbewegten Destillationsraum wandern, was einen kontinuierlichen Betrieb ermöglicht, oder man verkokt die unbewegt lagernden Presslinge in Ringöfen mit wanderndem Feuer, d. h. mit wandernden Zonen tiefster und höchster Temperatur, wodurch ebenfalls ein kontinuierlicher Betrieb ermöglicht wird. Bei all diesen praktischen Lösungen muss natürlich auch bei der Schiitthöhebestimmung die Gefahr der Zerdrüekung berücksichtigt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Umwandlung von Presslingen, die aus pulverförmigen Destillationsprodukten von Brennstoffen, z. B. Halbkokspulver mit bituminösen Bindemitteln. wie Teer. hergestellt sind, in Presslingskoks durch Verkokung der Presslinge in einem von ungebundenem Sauerstoff freien Spülgasstrome, dadurch gekennzeichnet, dass zur gleichzeitigen Gewinnung von leichtsiedenden Kohlenwasserstoffen, wie Benzin, während der Verkokung der Formlinge bei Atmosphärendruck im Destillationsraume durch Einführung von Wasserdampf und einem kohlenoxydhaltigen Gase ein naszenten Wasserstoff liefernder Spülgasstrom geschaffen wird.
wobei die Einführung derart erfolgt, dass die Strömung- richtung des hydrierenden Gas-Dampf-Gemisches mit der Richtung des Temperaturanstieges im Destil- lationsraume übereinstimmt (Gleichstromprinzip).