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Verfahren zur Herstellung von Ilartpech.
Es ist bekannt, vorgewärmte oder heisse Luft, überhitzten Wasserdampf bzw. heisse, von den
Koksöfen, Retorten oder sonstigen Entgasungsöfen kommende Gase durch heissen, in Destillations- gefässen befindlichen Teer zu leiten, um diesen zu destillieren. Die hiebei entstehenden Dämpfe werden aus den Destillationsträgern durch Kühlung wieder entfernt und diese dann aus dem Verfahren entlassen oder anderweitig ausgenutzt. Diese bisher bekannten Verfahren haben sich zwar im allgemeinen bewährt ; es haften ihnen aber gewisse Schwierigkeiten und Mängel an.
Wird nämlich vorgewärmte oder heisse Luft verwendet, so tritt durch deren Sauerstoffgehalt eine in den meisten Fällen unerwünschte Polymerisation der Destillate oder des Rückstandes ein, die deren Beschaffenheit beeinträchtigt. Wird überhitzter Wasserdampf verwendet, so wird zu dessen Herstellung eine unerwünschte Erweiterung der Apparate nötig. Wärmeaufwand und Wärmerück- gewinnung sind dabei unvollkommen, wie die Destillate auch zur Bildung von Emulsionen neigen. Zur
Vermeidung einer unerwünschten Polymerisation wurden auch inerte Gase als Trägergase für die
Destillationsprodukte durch den heissen Teer geleitet (britische Patentschrift Nr. 449619, amerikanische
Patentschrift Nr. 1511192).
Für die Herstellung von Hartpech durch Destillation von Teeren hat man schon heisse Ver- brennungsgase benutzt, indem man von den für eine technische Feuerung, z. B. die eines Koksofens, bestimmten Heizgasen einen Teil abgezweigt und vorab zur Gewinnung eines sauerstoffreien Gases möglichst vollständig, u. zw. mittels Brennern mit Oberflächenverbrennung, verbrannt hat. Um die durch diese Vorverbrssnnung"bedingte, für die Durchführung der Destillation zu hohe Temperatur herabzusetzen, ist dann eine Zumischung von kaltem Heizgas vorgesehen worden, während nach Durch- führung der Teerdestillation diese Mischung unter Hinzufügung weiterer Heizgasmengen zu ihrem eigentlichen Zweck benutzt wird.
Bei diesem Verfahren wird also ein Teil des eigentlichen Heizgases selbst benutzt und damit dessen Wärmeleistung ihrem eigentlichen Zweck entzogen, wenn auch die Beimischung inerten Gases für die Beheizung gerade hoher Koksöfen als nicht schädlich bezeichnet wird. Darüber hinaus wird aber die für den Destillationsvorgang angestrebte Natur der Gase als inert durch die Zumischung von
Heizgasen, die gerade aus Kohlenwasserstoffen und Kohlenoxyd bestehen, beeinträchtigt, da nament- lich Kohlenoxyd im strengeren Sinne nicht als inert bezeichnet werden kann. Ausserdem verlassen die
Abgase der eigentlichen Feuerung, wie des Koksofens, diesen nunmehr sogar in einer grösseren Menge auf der Temperaturhöhe wie bei einer normalen Feuerung, ohne noch eine weitere Ausnutzung ge- funden zu haben.
Gemäss der Erfindung werden zunächst gerade überall, d. h. ohne Bindung an irgendeinen be- stimmten Betrieb, zur Verfügung stehende Abgase (Rauchgase) für die Herstellung von Hartpech durch
Destillation von Teeren benutzt ; dieses Abfallerzeugnis wird also einer neuen Verwendung zugeführt.
Indem diese Rauchgase nun bei Sauerstoffüberschuss unter Zusatz der äquivalenten Menge brennbarer
Gase bzw. bei Kohlenoxydüberschuss unter Zusatz der äquivalenten Menge Luft in im Sinne der flammen- losen Oberflächenverbrennung betriebenen Verbrennungsräumen vollständig, d. h. praktisch zu einem
Gemisch von Kohlensäure und Stickstoff, verbrannt werden, werden sie unter Beibehaltung bzw.
Steigerung des fühlbaren Wärmeinhalts zwecks schonender Destillation vollständig inert gemacht.
Wenn bei dieser"Nachverbrennung"die Endtemperatur nicht ausreicht, so wird durch Zumischung
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einer Heizgas-Luftmischung eine Temperaturerhöhung herbeigeführt. Diese Zusatzmenge wird aber hier vor der Teerdestillation ebenfalls, u. zw. unter den Bedingungen der Naehverbrennung der Rauchgase verbrannt, so dass auch hiebei ein einheitliches Gemisch von Kohlensäure und Stickstoff verbürgt ist.
Es wird also damit eine Doppelaufgabe erfüllt, indem zunächst die erforderliche chemische Eigenart der als Destillationsträger zu benutzenden Abfallgase erzeugt wird und in ursächlichem Zusammenhang damit nun noch diesen Gasen die erforderliche Wärme zur Durchführung des Destillationvorgangs aufgeladen wird, soweit sie nicht von Haus aus vorhanden ist ; neben der örtlichen Ungebundenheit ist damit auch eine äusserst billige Herstellung eines völlig einwandfreien Gases gewährleistet.
In der Zeichnung ist in Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wiedergegeben ; Fig. 2 zeigt eine nachher näher zu beschreibende Sonderanwendung.
Nach Fig. 1 treten die Abgase einer Feuerung, beispielsweise solche aus der Unterfeuerung C der Teerblase B durch den Anschluss G', in dem gleichzeitig die Luftzufuhr wie bei einem Gasbrenner geregelt wird, in den Regler oder Speicher R ein, der mit Schamottestücken oder-brocken ausgefüllt ist.
Besitzt dabei das Abgas aus der Unterfeuerung folgende Zusammensetzung :
EMI2.1
<tb>
<tb> Abgas
<tb> trocken <SEP> feucht
<tb> %
<tb> 0.......................... <SEP> 13-5% <SEP> 11-4%
<tb> Ci2 <SEP> 3-1% <SEP> 2-8%
<tb> CO.................... <SEP> 0#7% <SEP> 0#6%
<tb> N2 <SEP> ...................... <SEP> 83-7% <SEP> 76-4%
<tb>
EMI2.2
weitere Luftzufuhr eben infolge Verbrennung des Sauerstoffüberschusses eine Umwandlung nach folgender Analyse :
EMI2.3
<tb>
<tb> Inertgas
<tb> trocken <SEP> feucht
<tb> H2O <SEP> .......................... <SEP> - <SEP> 18#9%
<tb> O2 <SEP> ............................... <SEP> 0#1% <SEP> 0#1%
<tb> Ci2 <SEP> 8-6% <SEP> 7-1%
<tb> CO <SEP> ............................ <SEP> 0#1% <SEP> 0#1%
<tb> N2....................... <SEP> " <SEP> 91'0% <SEP> 73'8%
<tb>
Handelt es sich jedoch um ein Abgas folgender Zusammensetzung :
Abgas trocken feucht
EMI2.4
entsprechend folgender Tabelle verbrannt :
EMI2.5
<tb>
<tb> Inertgas
<tb> trocken <SEP> feucht
<tb> H2O <SEP> .......................... <SEP> - <SEP> 18#8%
<tb> O2 <SEP> .......................... <SEP> 0#2% <SEP> 0#2%
<tb> Cl2 <SEP> 8-8% <SEP> 7-1%
<tb> Cl <SEP> 0-1% <SEP> 01%
<tb> N2......................... <SEP> 90-9% <SEP> 73-8%
<tb>
d. h. praktisch einem solchen gleicher Zusammensetzung wie im ersten Fall. Dieses Gas wird nun durch den Sicherheitstopf S mittels des Verteilrohres V in den in der Blase B enthaltenen Teer überführt, mittels einer Vakuumpumpe durch ein Kühlersystem gesaugt, um nach Ausscheidung der Destillate aus dem Verfahren entlassen zu werden.
Vergleicht man diese Arbeitsweise mit der Herstellung solcher Gase aus einer entsprechend durchgeführten vollkommenen Verbrennung von Heizgas mit der äquivalenten Menge Luft, so ergibt sich zunächst die Tatsache, dass eine entsprechende Menge teuren und kalten Heizgases an Stelle der bereits erhitzten praktisch wertlosen Rauchgase benutzt werden muss.
Da, sich die Verbrennung in den beiden Vergleichsfällen nach der folgenden Tabelle abspielt :
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EMI3.1
<tb>
<tb> 1. <SEP> Luft <SEP> 2. <SEP> Rauchgas
<tb> 0,-Gehalt <SEP> = <SEP> 21% <SEP> 02-Gehalt <SEP> = <SEP> 11-4%
<tb> Temperatur <SEP> 1000 <SEP> Temperatur <SEP> 1000
<tb> Erforderliche <SEP> Menge <SEP> an <SEP> Luft <SEP> bzw. <SEP> Rauchgas <SEP> 5'7 <SEP> m <SEP> 10'62 <SEP> m3
<tb> Entstehende <SEP> Menge <SEP> an <SEP> Inertgas.......... <SEP> 6'1 <SEP> m3 <SEP> 10'02 <SEP> m3
<tb> Wärmeinhalt <SEP> der <SEP> Verbrennungsprodukte
<tb> bei <SEP> 600 ............................ <SEP> 1275 <SEP> Cal. <SEP> 2300 <SEP> Cal.
<tb>
so ergibt sich ausserdem, dass auch die räumlichen Mengen der Träger der Destillate sehr hoch und damit sehr günstig sind.
Die Wärmeausnutzung wird dabei umso günstiger, je niedriger der Sauerstoffgehalt der Rauchgase ist. Dazu kommt dann auch noch, dass bei der Verbrennung von Heizgas mit Luft übermässig hohe Temperaturen entstehen, die der unmittelbaren Verwendung für die Innendestillation der gegen Zersetzung empfindlichen Steinkohlenteere entgegenstehen würden. Die Verbrennungsgase müssten also hier-abgesehen von der vorherigen Ausnutzung der hohen Temperatur in mittelbar wirkenden Wärmeaustauschern - durch nachträglichen Zusatz kalter Gase gekühlt werden, für deren
Freiheit von Sauerstoff und Stickstoff wiederum besondere Massnahmen nötig sind. Während natürlich bei einer normalen Beheizungs-oder Feuerungsanlage die Ausnutzung des (relativ geringen) Sauer- stoff-bzw.
Kohlenoxydüberschusses der Abhitze oder Rauchgase eine Verschlechterung des Wirkungsgrades infolge des damit durchzuschleppenden grossen Ballastes an an der Verbrennung nicht teilnehmenden Stoffen wie Kohlensäure und Stickstoff sowie wegen der aus baulichen Gründen in beschränktem Ausmasse zur Verfügung stehenden Heizflächen bedeuten würde, erweist sich also gerade diese Eigentümlichkeit, im vorliegenden Falle in Rücksicht auf die Sonderverwendung dieser Gase, als ein wesentlicher Vorteil.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Hartpech durch Destillation von Steinkohlenteer und andern Teeren mittels heisser Gase, z. B. Rauchgase (Abgase von Feuerungen), dadurch gekennzeichnet, dass das zur Destillation zu verwendende Gasgemisch aus Rauchgasen erzeugt wird, indem diese bei Sauer- stoffüberschuss unter Zusatz der äquivalenten Menge brennbarer Gase bzw. bei Kohlenoxydüberschuss unter Zusatz der äquivalenten Menge Luft in im Sinne der flammenlosen Oberflächenverbrennung betriebenen Verbrennungsräumen praktisch vollständig, d. h. zu einem Gemisch von Kohlendioxyd und Stickstoff, verbrannt werden.
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Process for the production of Ilartpech.
It is known to preheated or hot air, superheated steam or hot, from the
Coke ovens, retorts or other degassing ovens to pass incoming gases through hot tar in distillation vessels in order to distill it. The resulting vapors are removed from the distillation supports by cooling and then released from the process or otherwise used. These previously known methods have generally proven themselves; but they have certain difficulties and shortcomings.
If preheated or hot air is used, its oxygen content causes, in most cases, undesired polymerization of the distillates or the residue, which impairs their quality. If superheated steam is used, an undesired expansion of the apparatus is necessary for its production. Heat consumption and heat recovery are imperfect, as the distillates also tend to form emulsions. To
Inert gases were also used as carrier gases for the avoidance of undesired polymerization
Distillation products passed through the hot tar (British patent specification No. 449619, American
Patent No. 1511192).
For the production of hard pitch by distilling tars, hot combustion gases have already been used. B. that of a coke oven, certain heating gases branched off a part and in advance to obtain an oxygen-free gas as completely as possible, u. has burned by means of burners with surface combustion. In order to reduce the temperature that is too high for carrying out the distillation, which is caused by this pre-combustion, an admixture of cold heating gas is provided, while after carrying out the tar distillation this mixture is used for its actual purpose with the addition of further amounts of heating gas.
In this process, part of the actual heating gas itself is used and its thermal output is thus withdrawn from its actual purpose, even if the addition of inert gas for heating high coke ovens is not considered harmful. In addition, however, the nature of the gases aimed at for the distillation process becomes inert through the admixture of
Heating gases, which consist of hydrocarbons and carbon monoxide, are impaired, since carbon monoxide in the strict sense cannot be described as inert. They also leave
Exhaust gases from the actual furnace, such as the coke oven, are now even in larger quantities at the same temperature level as in a normal furnace, without having found any further use.
According to the invention, initially just everywhere, i. H. without being tied to any specific company, exhaust gases (flue gases) available for the production of hard pitch
Distillation of tars used; this waste product is therefore put to a new use.
By making these flue gases combustible when there is an excess of oxygen with the addition of the equivalent amount
Gases or, in the case of excess carbon dioxide, with the addition of the equivalent amount of air in combustion chambers operated in terms of flameless surface combustion, d. H. practical to one
Mixture of carbonic acid and nitrogen, are burned while maintaining or
Increase in the sensible heat content made completely inert for the purpose of gentle distillation.
If the final temperature is not sufficient during this "post-combustion" process, the mixture is mixed
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a heating gas-air mixture brought about a temperature increase. This additional amount is also here before the tar distillation, u. between burned under the conditions of the close-up combustion of the flue gases, so that a uniform mixture of carbonic acid and nitrogen is guaranteed.
A double task is thus fulfilled in that first the necessary chemical properties of the waste gases to be used as distillation carriers are generated and, in causal connection with this, the necessary heat for carrying out the distillation process is now charged to these gases, if it is not available from the factory; In addition to the local independence, an extremely cheap production of a completely perfect gas is guaranteed.
In the drawing, an embodiment of the subject invention is shown in Figure 1; 2 shows a special application to be described in more detail below.
According to Fig. 1, the exhaust gases from a furnace, for example those from the furnace C of the tar bladder B through the connection G ', in which the air supply is regulated as in a gas burner, into the regulator or memory R, which is filled with pieces of firebrick or- is filled in chunks.
The exhaust gas from the underfiring has the following composition:
EMI2.1
<tb>
<tb> exhaust
<tb> dry <SEP> moist
<tb>%
<tb> 0 .......................... <SEP> 13-5% <SEP> 11-4%
<tb> Ci2 <SEP> 3-1% <SEP> 2-8%
<tb> CO .................... <SEP> 0 # 7% <SEP> 0 # 6%
<tb> N2 <SEP> ...................... <SEP> 83-7% <SEP> 76-4%
<tb>
EMI2.2
further air supply as a result of the combustion of the excess oxygen, a conversion according to the following analysis:
EMI2.3
<tb>
<tb> inert gas
<tb> dry <SEP> moist
<tb> H2O <SEP> .......................... <SEP> - <SEP> 18 # 9%
<tb> O2 <SEP> ............................... <SEP> 0 # 1% <SEP> 0 # 1%
<tb> Ci2 <SEP> 8-6% <SEP> 7-1%
<tb> CO <SEP> ............................ <SEP> 0 # 1% <SEP> 0 # 1%
<tb> N2 ....................... <SEP> "<SEP> 91'0% <SEP> 73'8%
<tb>
However, if it is an exhaust gas of the following composition:
Exhaust gas dry moist
EMI2.4
burned according to the following table:
EMI2.5
<tb>
<tb> inert gas
<tb> dry <SEP> moist
<tb> H2O <SEP> .......................... <SEP> - <SEP> 18 # 8%
<tb> O2 <SEP> .......................... <SEP> 0 # 2% <SEP> 0 # 2%
<tb> Cl2 <SEP> 8-8% <SEP> 7-1%
<tb> Cl <SEP> 0-1% <SEP> 01%
<tb> N2 ......................... <SEP> 90-9% <SEP> 73-8%
<tb>
d. H. practically one of the same composition as in the first case. This gas is now transferred through the safety pot S by means of the distributor pipe V into the tar contained in the bubble B, sucked through a cooling system by means of a vacuum pump in order to be released from the process after the distillates have been separated out.
If one compares this method of operation with the production of such gases from a correspondingly carried out complete combustion of heating gas with the equivalent amount of air, the first result is that a corresponding amount of expensive and cold heating gas must be used instead of the already heated, practically worthless flue gases.
Since the combustion in the two comparison cases takes place according to the following table:
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EMI3.1
<tb>
<tb> 1. <SEP> air <SEP> 2. <SEP> flue gas
<tb> 0, -content <SEP> = <SEP> 21% <SEP> 02-content <SEP> = <SEP> 11-4%
<tb> temperature <SEP> 1000 <SEP> temperature <SEP> 1000
<tb> Required <SEP> amount <SEP> of <SEP> air <SEP> or <SEP> flue gas <SEP> 5'7 <SEP> m <SEP> 10'62 <SEP> m3
<tb> Resulting <SEP> quantity <SEP> of <SEP> inert gas .......... <SEP> 6'1 <SEP> m3 <SEP> 10'02 <SEP> m3
<tb> Heat content <SEP> of the <SEP> combustion products
<tb> at <SEP> 600 ............................ <SEP> 1275 <SEP> Cal. <SEP> 2300 <SEP> Cal.
<tb>
this also means that the spatial quantities of the carriers of the distillates are very high and therefore very cheap.
The use of heat becomes more favorable, the lower the oxygen content of the flue gases. In addition, the combustion of heating gas with air creates excessively high temperatures, which would prevent the direct use for internal distillation of the coal tar, which is sensitive to decomposition. The combustion gases would have to - apart from the previous utilization of the high temperature in indirectly acting heat exchangers - be cooled by the subsequent addition of cold gases for their
Freedom from oxygen and nitrogen, in turn, require special measures. While, of course, in a normal heating or firing system the utilization of the (relatively low) oxygen or
Excess carbon dioxide in the waste heat or flue gases would mean a deterioration in the degree of efficiency as a result of the large ballast of substances that do not participate in the combustion, such as carbonic acid and nitrogen, and because of the limited amount of heating surfaces available for structural reasons present case in view of the special use of these gases, as a major advantage.
PATENT CLAIMS:
1. Process for the production of hard pitch by distillation of coal tar and other tars by means of hot gases, e.g. B. flue gases (exhaust gases from furnaces), characterized in that the gas mixture to be used for the distillation is generated from flue gases by adding the equivalent amount of flammable gases in the case of excess oxygen or the equivalent amount of air in the case of excess carbon dioxide the combustion chambers operated by flameless surface combustion practically completely, d. H. to a mixture of carbon dioxide and nitrogen.