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Verfahren zur Behandlung von flüssigen oder halbflüssigen Kohlenwasserstoffen oder von
Mischungen solcher Kohlenwasserstoffe mit festem kohlenstoffhaltigem Material.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Verkoken von bituminösen Stoffen, pechoder asphalthaltigen Flüssigkeiten, Petroleumrückständen und ähnlichen schweren Kohlenwasserstoffen, die bereits in normalem Zustande flüssig oder halbflüssig sind oder durch Hitzeeinwirkung in flüssigen Zustand übergeführt werden können. Überdies ist das erfindungsgemässe Verfahren auch auf andere flüssige Massen anwendbar, die Kohle in fester Form, z. B. als Kohlenstaub, freien Kohlen-
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Kokserzeugung nur in verhältnismässig niedrigen Schichten erfolgen kann, weil der Wärmedurchfluss- koeffizient des Kokses gering ist und die gebildete Kokslage bei grösserer Schichtstärke geradezu als
Wärmeisolator wirkt.
Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung braucht dagegen die zugeführte Wärme die bereits gebildete Koksschicht nicht zu durchdringen, vielmehr gelangt sie stets unmittelbar an die Oberfläche der Koksmasse, d. h. in unmittelbare Berührung mit der zuletzt abgelagerten dünnen
Flüssigkeitssehieht. Es wird dadurch möglich, in kürzerer Zeit und mit geringerem Aufwand ein homo- genes Erzeugnis zu erzielen.
Die Behandlung von flüssigen Kohlenwasserstoffen durch Innenbeheizung ist an sich bei Ver- fahren zur Aufspaltung gewisser Kohlenwasserstoffe zwecks Gewinnung hochwertiger flüssiger Brenn- stoffe bereits bekannt. Bei der durch Aussenbeheizung erfolgenden Kokserzeugung ist es auch schon vorgeschlagen worden, warme Gase oder Dämpfe in das Innere der Kokskammer einzuleiten. Die Gase oder Dämpfe aber dienen hier nur zur Vorbehandlung der Kohlenwasserstoffe, nämlich zum Austreiben der leichter flüchtigen Bestandteile während des Niedersiekerns der flüssigen Öle, bevor diese auf die von aussen beheizten Verkokungsflächen gelangen.
Die Temperatur der die niedertropfende Flüssigkeit durchspülenden Gase oder Dämpfe entspricht in diesem Falle derjenigen, bei welcher die Verdampfung der genannten Bestandteile erfolgt ; diese können sogar selbst als Spülmittel dienen, indem sie in beständigem Umlauf in die Kammer rüekgeführt werden. Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung besitzen die Heizgase dagegen die zur Durchführung der Verkokung erforderliche hohe Temperatur, auch werden sie so geführt, dass sie beständig über die auf dem Boden der Kammer ausgebreitete Flüs- sigkeitsschicht hinwegstreichen, so dass der Aufbau der Kokslage durch Einwirkung der Hitze auf die sich auf der Oberseite allmählich und beständig erneuernde Flüssigkeitsschicht erfolgt.
Als Beheizungsmittel können alle Gase, die unter den Arbeitsbedingungen des Verfahrens nicht oxydierend wirken, dienen. Die Einsatzmenge des zu behandelnden Gutes und die von den Gasen zu- geführte Wärmemenge bzw. die Temperatur des Arbeitsgutes können in ein solches Verhältnis zu- einander gebracht werden, dass die Verkokung mit der Beschickung ungefähr gleichen Schritt hält, wodurch erreicht wird, dass stets nur eine dünne Schicht von unverkokter Masse in Behandlung ist.
Das Verfahren gemäss der Erfindung gestattet ferner eine bequeme Regelung der Kammertemperatur durch passende Abstimmung der in die Kammer eingeführten Mengen von Behandlungsgut und Heiz- mittel. Wo es nötig ist, die Temperatur herabzusetzen, kann die Zufuhr des Heizmittels zeitweilig
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ausgesetzt oder die Beschickung zeitweise verstärkt werden. Das Verfahren kann ferner so gehandhabt werden, dass die das Behandlungsgut bestreichenden Gase von Zeit zu Zeit die Bewegungsrichtung umkehren.
Nach Erreichen einer gewünschten Dicke der Koksschicht wird zweckmässig die Zufuhr von Verkokungsgut unterbrochen und darauf der Koks entweder durch weitere Erhitzung mittels der Heizgase oder bei Unterbrechung der Heizgaszuführung nach kurzer Dampfspülung durch Zufuhr von Luft weitgehend von flüchtigen Anteilen befreit. Dabei kann auch eine Teilmenge des erzeugten Kokses verbrannt werden, um diesen zu trocknen, bevor er aus der Kammer entfernt wird.
Die Zeichnungen veranschaulichen schematisch mehrere Ausführungsbeispiele der zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dienenden Vorrichtung u. zw. zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform des Ofens in Draufsicht, Fig. 2 ist ein Schnitt zu Fig. 1 nach Linie 2-2 der Fig. 3, Fig. 3 ein Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2 ; Fig. 4 zeigt eine der Ausführungsform nach Fig. 1 ähnliche Ausführung des Ofens in Draufsicht, Fig. 5 einen Schnitt zu Fig. 4 nach Linie 5-5 der Fig. 6 und Fig. 6 einen Querschnitt nach Linie 6-6 der Fig. 4 ; Fig. 7 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ofenkonstruktion zusammen mit dem Löschwagen und der Koks-Ausstossvorrichtung, Fig. 8 ein senkrechter Querschnitt durch die Vorrichtung nach Linie 8-8 der Fig. 7 ;
Fig. 9 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Ofens, geschnitten nach einer Ebene, deren Lage der in Fig. 7 durch die Linie 9-9 bezeichneten Ebene entspricht ; Fig. 10 zeigt in senkrechtem Querschnitt einen dem Ofen nach Fig. 8 ähnlichen Ofen, jedoch mit zylindrischer Verkokungskammer.
Die Verkokungskammer, in die heisse Gase so eingeleitet werden, dass sie auf die Oberfläche der Stoffschicht einwirken, ist mit einem feuerfesten Boden versehen, der von unten über Heizkanäle erhitzt wird. Die Beheizung dieser Kanäle kann mittels gasförmiger oder flüssiger Brennstoffe bewirkt werden, deren Zuführung durch Rohre erfolgt und mittels Ventilen geregelt wird.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 besteht der zur Durchführung des erfindunggemässen Verfahrens dienende'Ofen aus einem liegenden Metallkessel 1, der von einem Fundament 2 getragen wird und innen ein feuerfestes Futter 3 aufweist, das die Verkokungskammer 4 bildet, die einen ebenen Boden 5 und eine gewölbte Decke 6 aufweist. Die Enden der Kammer 4 sind durch entfernbare Türen 7 verschlossen. An jedem Ofenende befindet sich überdies eine Plattform 8, die benutzt wird, wenn das verkokte Material aus der Retorte ausgestossen wird. An der Oberseite der Kammer ist das Einführungsrohr 9 vorgesehen, das an eine Hauptzuführungsleitung 10 angeschlossen ist und durch welche das Verkokungsgut in flüssiger Form in die Kammer eingeführt wird.
An einer Seite der Kammer sind mehrere Rohrstutzen 12 vorgesehen, die an ein Speiserohr 13 angeschlossen sind und die zum Einleiten der Gase oder Dämpfe dienen, welche dem Verkokungsprozess die erforderliche Wärme zuführen. An der gegenüberliegenden Seite der Ofenkammer befinden sich Auslässe-M, die mit einem Abzugsrohr 15 für das heisse Heizmittel und die von diesem mitgeführten flüchtigen Bestandteile des Behandlungsgutes verbunden sind.
Beim Betriebe des Ofens werden die die Erhitzung der Kammer bewirkenden Gase zuerst eine Zeitlang durch die Rohrstutzen 12 der Kammer 4 zugeführt, bis der feuerfeste Boden 5 und das Futter 3
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sohle in verhältnismässig dünner Schichte ausgebreitet und die Kammer allmählich gefüllt. Während des Anfüllens wird das Gut durch die Hitze, die von den durch die Rohrstutzen 12 eingeleiteten Gasen herrührt, zu Koks reduziert. Der Zufluss des Gases und des Verkokungsgutes wird dabei vorzugsweise so geregelt, dass die Verkokung etwa mit einer der Zuführung von frischem Material entsprechenden Geschwindigkeit vor sich geht. Nachdem die Gase ihre Wärme abgegeben haben, ziehen sie durch die Auslässe 14 und das Abzugrohr 15 ab, wobei sie die flüchtigen Bestandteile der Kohlenwasserstoffe mit sich führen.
Nachdem die Koksschicht die gewünschte Dicke erreicht hat, wird die Stoffzuführung durch das Einführungsrohr 9 unterbrochen. Die Gaszuführung kann aber noch eine Zeit lang fortgesetzt werden, bis das in der Kammer gefällte Gut vollständig verkokt ist. Nach Beendigung der Verkokung wird auch die Gaszuführung abgestellt. Danach kann die Kammer mit Wasserdampf behandelt werden, worauf die Türen geöffnet werden und die Koksschiehte durch mechanische Stossoder Sehiebevorriehtungen aus der Kammer ausgestossen wird.
Bei einer anderen Ausführungsform des Ofens nach den Fig. 4-6, dessen Kammer elliptischen Querschnitt aufweist, entsprechend die mit gleicher Bezugsziffer versehenen Teile den analogen Teilen der Retorte nach den Fig. 1-3. Bei dieser Ausführungsform sind jedoch unter dem Boden der Kammer 4 Heizkanäle 16 vorgesehen, die durch Rohre 17 mit Brennstoffen gespeist werden. Diese Heizkanäle sind mit einem sich in der Kammerlängsrichtung erstreckenden Kanal 18 und Abzügen 19 verbunden.
Die Leitung 20, die zum Einführen der Heizgase in die Retortenkammer 4 dient, ist über ein Ventil 21 an einen Schenkel einer T-förmigen (Dreiweg) Anschlussmuffe 22 angeschlossen, deren übrige Schenkel
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Leitungszweige 13, 15 erstrecken sich seitlich der Kammer zu deren beiden Seiten und entsprechen den in gleicher Weise bezeichneten Rohren der Ausführungsform nach den Fig. 1-3. Die anderen Enden der Rohrleitungszweige 13, 15 sind über Ventile 26,27 ebenfalls an eine T-förmige Muffe 25
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angeschlossen, deren dritter Schenkel über ein Verbindungsrohr 28 mit der Abzugleitung 29 verbunden ist, die zu einem Kühlwasserturm 30 oder einer Fraktionieranlage führt.
Jeder der Rohrzweige 13, 15 weist mehrere Anschlussstutzen 12 bzw. 14 auf, die zum Kammer- boden 5 und zu der auf dem Boden entstehenden Materialschichte hin gerichtet, abwärts in die Kammer 4 reichen.
Die Erhitzung der Kammer nach den Fig. 4-6 kann hier durch äussere Wärmezuführung durch die Kanäle 16, u. zw. nach Wunsch entweder mit Unterbrechungen oder während der ganzen Verkokungsdauer vorgenommen werden. Bei einer Betriebsart werden die Kanäle 16 nur zum Aufheizen der Kammer vor Beginn des Verfahrens verwendet. Bei einer andern Betriebsart dagegen gelangen die Heizkanäle 16 während des Beginnes der Behandlung jeder der aufeinanderfolgenden Chargen zur Wirkung, wobei die Wärmezuführung teilweise oder ganz abgestellt wird, nachdem die Schichte in der Kammer eine wesentliche Tiefe erreicht hat. Die Wärmezuführung wirkt hiebei wie ein Wärmeisolator.
Die Hauptmenge der für die Verkokung erforderlichen Wärme wird jedoch vermittels der Gase zugeführt, die durch die eine oder die andere Reihe 12 oder 14 der Anschlussstutzen in die Kammer 4 eintreten. Es ist klar, dass bei entsprechender Einstellung der in den Rohrleitungen vorgesehenen Ventile 23,24, 26,27 das Heizmittel der Kammer nach Wunsch entweder durch die Anschlussstutzen 12 oder durch die Stutzen 14 zuströmt. So werden, wenn die Ventile 24 und 26 geschlossen sind, das Ventil 21 aber offen ist, die heissen Gase durch die Anschlussstutzen 12 in die Kammer eintreten.
Diese Gase werden auf den Boden 5 auf die auf ihm lagernde Gutschichte auftreffen, den'Ofen quer zu seiner Längsrichtung durchströmen und durch die Stutzen 14 aus der Kammer austreten und darauf in die Siede-oder Fraktioniervorrichtung strömen. Durch Schliessen der Ventile 23,27 und Öffnen der Ventile 24,26 wird die Strömungsrichtung der Gase durch die Kammer umgekehrt. Durch wiederholten Wechsel der Strömungsrichtung während des Verfahrens wird die Wärmezuführung zu den verschiedenen Teilen der Schichte gleichmässiger, wodurch auch die Tiefe der Schichte und die Beschaffenheit des Kokses an den ver- schiedenen Stellen des Kammerbodens gleichmässiger wird. Der gebildete Koks wird bei dieser Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ebenso aus dem Ofen entfernt wie bei der zuvor beschriebenen nach Fig. 1-3.
Bei der Ausführungsform des Ofens nach den Fig. 7 und 8 ist der liegende metallische Mantel 1 der Retorte auf Stützen 2 gelagert. Die Retorte weist ein feuerfestes Futter 3 und einen wärmebeständigen Boden 5 auf, welche die waagrechte Verkokungskammer 4 umschliessen. Türen 7 schliessen die Enden des Stahlmantels 1 und die Verkokungskammer ab. Am einen Ende der Verkokungskammer ist eine Winde 31 vorgesehen, die zum Heben und Senken der zugehörigen Türe dient.
Überdies können an einem Ende der Retorte Einrichtungen vorgesehen sein, durch die ein Lösehwagen 32 an den Ofen herangebracht werden kann. Eine Ausstossvorrichtung 33 befindet sich am gegenüberliegenden Ende des Ofens. Diese Stossvorrichtung ist auf Geleisen verschiebbar und derart abwechselnd zur Bedienung von mehreren, einander ähnlichen Retorten verwendbar. Die Stossvorrichtung weist eine Stossstange 35 mit einem Stosskolben 36 auf. Die Stossstange wird von einem Motor 37 her mittels eines Getriebes 38 und einer mit der Stossstange verbundenen Kette oder eines Seiles 39 in die Verkokungskammer 4 hinein und aus ihr wieder herausbewegt. Die Stossvorrichtung ist überdies mit einer Winde 40 zum Heben und Senken der Türe 7 des ihr benachbarten Endes der Ofenkammer versehen.
Die Kammer 4 ist, wie Fig. 8 zeigt, in ihrem oberen Teile mit einer Zuführung 41 für die schweren Kohlenwasserstoffe und gegenüberliegend mit einer weiteren Zuführung 42 versehen, durch die heisse Öldämpfe od. dgl. eingeführt werden, die beim Verkoken Verwendung finden. Der Oberteil der Kammer weist übrigens einen Abzug 43 (Fig. 7) auf, der mit einer Rohrleitung 44 zum Ableiten der flüchtigen Destillationsprodukte des Verfahrens und zum Lüften der Kammer dient.
Der Stahlmantel der Kammer kann, wenn gewünscht, derart mit wärmebeständigen Stoffen ausgekleidet werden, dass eine Verkokungskammer von kreisförmigem Querschnitt ohne ebenen Boden gebildet wird (Fig. 10). Soll die Kammer hingegen einen ebenen Boden aufweisen, dann kann der Mantel, wie Fig. 9 zeigt, statt eines kreisförmigen einen elliptischen Querschnitt aufweisen, wodurch eine Kammer mit breiterem Boden gebildet wird als bei kreisförmigem Querschnitt. Wie die Figur zeigt, können dann, ebenso wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6, unter dem Boden mehrere Heizzüge 16 vorgesehen sein.
Das im Ofen behandelte Material wird, wenn erforderlich, durch Wärmezuführung verflüssigt und, wenn nötig, auf eine Temperatur von mehr als 3160 erhitzt. Wenn das Material unter normalen Bedingungen wegen zahlreicher fester Beimengungen zähflüssig ist, kann es unter Druck durch die Zuführung oder die Zuführungen 41 gepresst werden. Das durch die Zuführung oder die Zuführungen 42 eingeführte Heizmittel kann auch aus hocherhitzte verdampften Öl oder erhitzten beständigen Gasen oder einem Gemisch beider Mittel bestehen. Bei einer Ausführungsart des Verfahrens kann eine bestimmte Gasölfraktion von einer Vorlage, etwa einem Wasserturm 30 (Fig. 4) abgezogen und durch einen Vorwärmer geleitet werden, wo ihre Temperatur vorzugsweise auf mehr als 482 C erhöht wird.
Diese erhitzte Ölfraktion wird dann durch die Zuführung oder die Zuführungen 42 in die Retorte geleitet, wo sie als Heizmittel bei der Durchführung des Verfahrens dient. Bei einem Verfahren dieser Art muss die Retortentemperatur die Temperatur der in den Ofen eintretenden Gase nicht überschreiten, wo-
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durch das zerstörende Erhitzen der als Wärmeübertragungsmittel dienenden Dämpfe weitgehend verringert werden kann. Es versteht sich, dass andere Öldämpfe bzw. Gase oder Gasgemische in ähnlicher Weise erwärmt und zugeführt werden.
Nachdem die Schichte des im Ofen gebildeten Kokses eine gewünschte Tiefe erreicht hat, wird die weitere Zufuhr von Verkokungsgut abgestellt. Auch die Zuführung des Heizmittels kann dann entweder sofort unterbrochen oder aber noch eine Zeitlang fortgesetzt werden, um die Verkokung des zuletzt zugeführten Gutes zu vollenden.
Während des letzten Zeitraumes werden von der Retorte Dämpfe abgegeben, die den wachsartigen Rückständen entsprechen, die sich an den Enden gewöhnlicher Retorten während des Verkokungsvorganges ansammeln. Da diese für die weitere Fraktionierung nicht erwünscht sind, wird die Retorte vorzugsweise geöffnet und allmählich durch entsprechende Öffnungen Luft in die Retorte eingelassen, welche die unerwünschten Dämpfe im Ofen verbrennt, wodurch die Temperatur der Retortenwände erhöht und gleichzeitig die Koksladung erwärmt wird. Wenn gewünscht, wird so viel Luft eingelassen, dass auch ein Teil des Kokses verbrennt, wodurch überdies der Gehalt des verbleibenden Kokses an flüchtigen Stoffen beliebig weit verringert werden kann. Durch die zusätzliche Wärme wird auch die Brüchigkeit des Kokses vermindert, so dass derselbe besser verkäuflich ist.
Das Produkt dieses Verkokungsverfahrens des darauffolgenden Stapeln ist von dem bisher auf dem Markt befind- lichen wesentlich verschieden und weist physikalische Eigenschaften auf, die dem gewöhnlichen Retortenkoks wesentlich überlegen sind und dessen Gehalt an flüchtigen Stoffen (etwa 3-5 v. H. ) ein solcher 'ist, dass es für Haushaltzwecke bestens geeignet ist.
Der Koks wird vor dem Entfernen aus dem Ofen nicht abgekühlt, so dass infolge der Wärmeisolierung das Mauerwerk eine Temperatur behält, die der im Ofen angewendeten Verkokungstem- peratur entspricht und die während des Abbrennzeitraumes gesteigert wird, wodurch die Verkokung des ersten darin niedergeschlagenen Peches eingeleitet wird. Es muss nur beim Ausstossen des Kokses aus der Retorte eine solche Kraft angewendet werden, die zur Überwindung der Reibung des Kokses mit dem Boden und den Wänden ausreicht. Dadurch wird Zeit erspart und damit die Leistungsfähig- keit der Retorte bei gegebener Grösse erhöht.
Nachdem der gewünschte Zustand erreicht ist, werden die Türen 7 geöffnet und wird der Koks z. B. durch die Stossvorrichtung 33 aus der Retorte entfernt. Danach werden die Türen 7 wieder geschlossen und der Verkokungsvorgang wiederholt. Wenn der Boden der Verkokungskammer nahezu eben ist, wird der von der Stossvorrichtung getroffene heisse Koks vom Boden losgebrochen, wobei zahl- reiche vertikale Bruchstellen auftreten, u. zw. manchmal so viele, dass der Koks aus der Kammer gerollt, nicht aber in Form einer ebenen Schichte aus der Kammer gestossen wird. Auf diese Weise wird Koks in Stücken von geringerer Grösse gewonnen als in jenen Fällen, in welchen der Koks aus- kühlen gelassen und in zusammenhängender Masse ausgestossen wird.
Bei entsprechender Temperatur des flüssigen Behandlungsgutes ist es möglich, dieses bis zu beträchtlicher Tiefe in die Kammer einzuführen und dann durch Durchleiten von Gasen in so heftige
Bewegung zu bringen, dass eine entsprechende Durchwirbelung der Flüssigkeit mit den heissen Gasen bewirkt und die Verkokung eingeleitet wird. Bei Hinzufügen von weiterem heissen Behandlungsgut und heissen Gasen wird dieser Vorgang fortgesetzt bis die gewünschte Verkokung erreicht ist. Wenn die Hitze des Gutes ausreicht, dann ist es unnötig weitere Wärme mittels der Gase zuzuführen, die dann nur dazu dienen, um das Verkokungsgut in Bewegung zu bringen.
In einem gewissen Zeitpunkt kann die Temperatur im oberen Teile der Retorte so hoch sein, dass die leichteren Kohlenwasserstoffe der Gase und Dämpfe zu weit zersetzt werden. Es ist daher vorteilhaft die Wärme durch Einführung der jeweils richtigen Gutmenge von niedrigerer Temperatur so zu regeln, dass die Temperatur des Retortenoberteiles ausreichend erniedrigt wird, bevor die Heiz- gase in die Kammer eingeleitet werden. Anderseits können, wenn der Retortenoberteil zu kühl ist, mehr Heizgase und eine kleinere Menge Verkokungsgut eingeführt werden.
Sollen die üblichen stehenden Verkokungskammern mit oder ohne isolierende Verkleidung und mit gekrümmtem Boden liegend verwendet werden, dann muss die Form des Aussstossorgans der Stoss- vorrichtung der Krümmung des Kammerbodens angepasst sein und die Bildung einer Koksschicht von einer Tiefe zugelassen werden, die das Ausstossen ermöglicht. Das Ausstossen des Kokses erfolgt auch hier vorzugsweise in heissem Zustande und es hat sich gezeigt, dass dieser Vorgang dem üblichen Löschen in der Verkokungskammer, bei dem die Retortentemperatur beträchtlich vermindert wird, weitaus vorzuziehen ist. Es kann aber auch, nachdem die Beschickung behandelt und die Heizmittelzufuhr abgestellt worden ist, die Retorte zur Verhütung von Explosionen mit Dampf behandelt und der Kammer allmählich Luft zugeführt werden. Zu diesem Zwecke werden die Türen 7 allmählich gehoben.
Die eingelassene Luft verursacht dann die Verbrennung der obersten Koksschicht. Es wird hiebei genügend
Luft eingelassen, um die Verbrennung während einer Zeit aufrechtzuerhalten, die nötig ist, um die flüchtigen Stoffe aus dem Koks auszutreiben und ihn zu härten.
Das Verfahren kann zusammen mit dem gewöhnlichen Krackverfahren der Raffinerien aus- geführt werden, bei dem die Verkokungskammer einen wesentlichen Bestandteil der Kraekeinrichtung bildet. Über Wunsch können die Dämpfe und Ausgangsstoffe statt in die üblichen Verdampfer, die
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einen wesentlichen Bestandteil der Kraekeinrichtung bilden, in die Verkokungskammer eingeführt werden. In diesem Falle wird die Kammer unter normalem Verkokungsdrucke betrieben und werden als Erzeugnis des Krackprozesses keine Rückstände gebildet.
Wenn die Beschickung durch einen Erhitzer geschickt wird, dann kann es vorteilhaft sein, dass das Behandlungsgut unmittelbar in die Retorte entladen wird, statt in die übliche Reaktionskammer.
In diesem Falle ist die Grösse der Retorte vorzugsweise so zu bemessen, dass die für die vorteilhafteste
Arbeitsweise der Krackvorrichtung erforderliche Reaktionszeit in der Kammer erreicht wird, die in diesem Falle die schweren Rückstände aufnimmt und sie ohne weitere Behandlung verkokt. Bei einem solchen Betrieb ist eine ausreichende Anzahl von Verkokungsretorten vorzusehen, damit die Krack- vorrichtung ohne Unterbrechung fortarbeitet, wobei der Dampfstrom nach Bedarf von einer Verkokung- retorte zur andern geleitet wird.
Bei diesem Verfahren wird die Temperatur der Verkokungsretorte durch Löschen des darin befindlichen Kokses nicht erniedrigt, so dass die Retorte unmittelbar wieder betriebsbereit ist, nachdem sie entleert und wieder verschlossen worden ist. Wenn ihre Temperatur höher oder niedriger ist als die der aufgegebenen Beschickung, dann kann der Ofen entweder durch Abkühlen, z. B. mittels
Dampfes oder durch Erhitzen, z. B. durch Einleitung heisser Dämpfe oder durch Verbrennung von
Gasen oder Dämpfen in der Kammer auf die gewünschte Temperatur gebracht werden.
Das ist wichtig, weil es die Bedienungsperson der Notwendigkeit enthebt, die Temperatur der Verkokungskammer zu steigern, um den Eintritt der heissen Dämpfe ohne Betriebsschwierigkeiten und ernstliche Bean- spruchungen der Apparatur zu ermöglichen, die auftreten, wenn die Retorte gekühlt wird.
Die Koksmasse wird zwar vorzugsweise in heissem Zustande aus der Verkokungskammer aus- gestossen, doch kann es unter Umständen wünschenswert sein, den Koks noch vor der Entladung der
Kammer zu kühlen.
Die von den flüchtigen Produkten oder anderwärts herrührenden Kondensate können der Ver- kokungskammer im Kreislauf wieder zugeführt werden.
Soll das Verfahren nach der Erfindung auf feste Kohle angewendet werden, der eine flüssige
Trägersubstanz zugesetzt wird, dann wird vorzugsweise eine liegende, vom Boden her beheizte Ver- kokungsretorte (nach Knowles) verwendet, deren Boden und Seiten feuerfest, z. B. mit Ziegeln aus
Siliziumkarbid, geschmolzener Tonerde, Aluminiumsilikat od. dgl., verkleidet sind. In diese Retorte kann eine Schichte fester Kohle, z. B. Kohlenstaub, von einer Tiefe, die geringer ist als die Retorten- breite, der Verkokung unterworfen werden. Die Verkokungskammer ist hiebei, wie zuvor, mit Türen an beiden Enden sowie mit einer Beschickungseinrichtung zum Einführen der festen Stoffe an einem und einer Ausstossvorrichtung am andern Retortenende versehen, die den Koks den Lösch- und Förder- einrichtungen bekannter Art zuführt.
Oben an der Retorte sind Rohre oder Brausen vorgesehen, die mit der Zuführung für die Träger- flüssigkeit, vorzugsweise für die heissen flüssigen Kohlenwasserstoffe verbunden sind, die so durch die
Rohre oder Brausen auf die Oberseite der zu verkokenden Masse gespritzt werden. Auch sind an der
Retorte Regeleinrichtungen vorgesehen, sowohl für die Einrichtung zum Zuführen der festen Stoffe, wie Kohle, die bewirken, dass in der Retorte eine Stoffsehiehte von gewünschter Dicke erhalten wird, als auch zur richtigen Bemessung der Zuführung flüssiger Kohlenwasserstoffe, die der gewünschten
Koksbeschaffenheit angepasst werden muss.
Es können auch Retorten mit geneigtem Boden verwendet werden, wenn die Bodenneigung nicht so gross ist, dass die entwickelten Erzeugnisse aus ihrer Entstehungszone durch kühlere Zonen der Brennstoffschichte entweichen.
Bei seiner Anwendung zur Erzeugung von hochwertigem Koks aus nichtverkokenden Kohlen- arten kann das erfindungsgemässe Verfahren entweder kontinuierlich oder absatzweise in Verkokungs- kammern bekannter Art ausgeführt werden.
Das Verhältnis, in dem schlecht kokbare Kohle und flüssige Kohlenwassersotffe zu verwenden sind, kann von einem erheblichen Überschuss der flüssigen Kohlenwasserstoffe über die Kohle einerseits bis zu einem beträchtlichen Überschuss der Kohle über die flüssigen Kohlenwasserstoffe anderseits schwanken. Für gewöhnlich aber gelangt eine Mischung von gleichen Gewichtsteilen zerkleinerter, schlecht kokbarer Kohle und flüssigen Kohlenwasserstoffen zur Anwendung, insbesondere wenn der
Verkokungsprozess ein ununterbrochener ist. Dabei wird die Mischung der Kohle und der flüssigen
Trägersubstanz, z. B. einem Petroleumrückstand, von 12 A. P. I Schwere durch eine Vorerhitzer- schlange geleitet, in der sie auf etwa 950 C erhitzt wird.
Die erhaltene heisse Suspension ist ausreichend flüssig, um durch die Brausen gepumpt werden zu können, die an den Decken der bodenbeheizten, liegenden Verkokungskammern angeordnet sind. Die mit Gas oder Öl beheizten Kanäle unter den
Böden der Verkokungskammern werden auf einer Temperatur von 1200 bis 1425 C gehalten. Im
Mittel wird vorzugsweise eine Heiztemperatur von etwa 13600 C bevorzugt.
Die Suspension der zerkleinerten Kohle in den flüssigen Kohlenwasserstoffen wird beim Auf- treffen auf den erhitzten Boden der Verkokungskammer karbonisiert, wobei sich eine Koksschiehte bildet, deren Stärke allmählich wächst.
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Die Dicke der gebildeten Koksschicht beträgt zwischen 100 und 378 mm, vorzugsweise aber zwischen 150 und 300 mm. Die Zeit, die zur Bildung einer Schichte solcher Dicke benötigt wird, schwankt zwischen sechs und zwölf Stunden und hängt davon ab, wie weit die Beschickung vor ihrer Zuführung zur Retorte vorerhitzt wurde, aber auch von der Dicke der unverkokten Beschickung.
Wenn das Verfahren mit Unterbrechungen ausgeführt wird, dann ist es möglich eine Mischung von zerkleinerter schlecht kokbarer Kohle mit nur etwa 25 Gewichtsteilen von flüssigem Kohlenwasserstoff zu verwenden, vorausgesetzt, dass letzterer reich an asphathaltigen und pechbildenden Bestandteilen ist. In diesem Falle wird eine weniger leichtflüssige Mischung angewendet als bei dem ununterbrochenen Verfahren.
In beiden Fällen, d. h. sowohl beim ununterbrochen als auch bei dem absatzweise ausgeführten Verfahren beträgt die nahe dem Scheitel des Retortengewölbes gemessene Temperatur etwa 480 C bei Beginn und etwa 760 C am Ende der Beschickung.
Wird das erfindungsgemässe Verfahren etwa auf Halbanthrazit angewendet, der etwa 5-5 v. H.
Asche, 0-96 v. H. Schwefel, 13-9 v. H. flüchtige Bestandteile und 80-6 v. H. festen Kohlenstoff enthält, dann wird dieser so weit zerkleinert, dass etwa 80 v. H. durch ein 200maschiges Sieb hindurchgehen.
Die verkleinerte Kohle wird in gleichem Gewichtsverhältnisse mit Petroleumrückständen von 120 A. P. I.
Schwere gemischt. Die erhaltene Suspension von Kohle in Öl wird durch eine Vorwärmerschlange geleitet, in der sie auf etwa 1000 C erwärmt wird und dann zu Röhren hingepumpt, welche die Suspension von oben her an die liegenden Verkokungskammern, vorzugsweise von der Bauart nach Knowles abgeben. Auf den Retortenböden wird so allmählich eine Koksschicht von annähernd 150-300 mm Dicke gebildet. Die Temperatur unter dem Scheitel jeder Kammer beträgt hiebei etwa 480 am Beginn und 760 C bei Beendigung des Verfahrens. Nach etwa zwölf Stunden, innerhalb welcher Zeit sich auf den Kammerböden eine Koksschicht von etwa 300 mm Dicke gebildet hat, wird die Erhitzung abgestellt und werden die Kammern abkühlen gelassen.
Sobald sie ausreichend kühl sind, wird in die Kammern Wasserdampf gepresst, um die in der Kammeratmosphäre etwa noch vorhandenen flüchtigen Kohlenwasserstoffe auszutreiben. Nachdem die letzten Spuren der flüchtigen Stoffe entfernt sind, werden die Türen aller Kammern beiderseits geöffnet und der gebildete Koks mittels elektrisch oder hydraulisch angetriebener Stossorgane entfernt, die den Koks in Förderwagen stossen, in welchen er gelöscht werden kann.
Werden z. B. 50 v. H. Halbanthrazit in zerkleinertem Zustande mit 25 v. H. einer besser verkokbaren Kohle mit etwa 3-3 v. H. Asche, 0-55 v. H. Schwefel, 22-5 v. H. flüchtigen Bestandteilen und 74-2 v. H. festem Kohlenstoff und mit 25 v. H. einer gut verkokbaren Kohle gemischt, die'3-3 v. H.
Asche, 0-47 v. H. Schwefel, 28-9 v. H. flüchtige Bestandteile und 67-8 v. H. festen Kohlenstoff enthält, gemischt und diese Mischung mit der gleichen Gewichtsmenge Petroleumrückständen oder schwerem Brennöl vermengt und die Suspension der Kohle in Öl, wie vorhin beschrieben der Verkokung unterworfen, dann wird ein dichter, hart poröser und reaktionsfähiger Koks erzeugt.
Wenn die oben angegebene Kohlemischung hingegen ohne Zusatz von Kohlenwasserstoffen oder Ölen verkokt wird, so entsteht ein schwacher, brüchiger und nicht zusammenhängender Koks, der für metallurgische Zwecke unverwendbar ist.
Die Suspension der Kohle in Öl kann beliebig hergestellt werden. Der Vorgang umfasst das Brechen der Kohle in Teilchen, deren grösserer Teil eine Korngrösse von etwa 0-375 mm im Durchmesser abwärts bis zu feinster Staubkorngrösse aufweist. Die so zerkleinerte Kohle wird nun mit dem flüssigen Kohlenwasserstoff vermengt. Werden Lignite oder Braunkohlen verwendet, dann empfiehlt es sich, die Kohle feiner zu pulverisieren als bei Anwendung nichtbituminöser Kohlen. In diesem Falle ist es wünschenswert die Kohle so weit zu pulverisieren, dass etwa 80 v. H. der Kohle durch ein 200maschiges, Sieb gehen, bevor sie den flüssigen Kohlenwasserstoffen zugesetzt wird.
Die Einführung der Kohle in die flüssigen Kohlenwasserstoffe kann in gewöhnlichen Mischkesseln, die etwa aus stehenden Zylindern mit einem Rührwerk bestehen oder in umlaufenden, liegenden Mischzylindern vorgenommen werden.
Der nach dem beschriebenen Verfahren hergestellte Koks ist ein dichtes, hartes hochwertiges Produkt, insbesondere, wenn er in Verkokungskammern der beschriebenen Bauart (nach Knowles) hergestellt wird. Die Toren bilden sich in Form enger Kanäle von etwa 1-5'mm Weite aus, die den Koks praktisch zusammenhängend durchsetzen. Diese verleihen dem erhaltenen Koks offenbar die gewünschte Porosität und Reaktionsfähigkeit.
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