Verfahren zur Vermehrung der Gasausbeute beim Betrieb von diskontinuierlichen Kammeröfen, die zur Erzeugung von Destillationsgas und Koks dienen. Gegenstand :der Erfindung ist ein Verfah ren zur Vermehrung der Gasausbeute beim Betrieb von diskontinuierlichen Kammeröfen, die zur Erzeugung von Destillationsgas und Koks ,dienen, .durch Einführung von zer-' setzlieben, busbildenden Stoffen, wie zum Beispiel Wasser,
bezw. Wasserdampf oder Teer, Teerölen und andern Karburierungs- mitteln oder Gemischen von Wasser und Karburierungsmitteln in die Verkokungs- kammern gegen Ende der Garungszeit und Umsetzung dieser Stoffe mit dem glühenden Kammerinhalt, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die Verwendung von Teeren, Teerölen und ähnlichen Mischungen schwerer Kohlen wasserstoffe zur zeitweisen Erhöhung .der Gasausbeute aus Destillationskammern hat insbesondere für Gaswerke mit stark schwankendem Gasbedarf eine grosse Be- deutung, da diese Stoffe aus dem Destilla- tionsgase anfallen, zur Zeit schwer verkäuf lich sind und nicht in grösserer Menge auf Lager gehalten werden können. Die Einftih- rung von Teer, Mittelölen,
Wasserdampf und ähnlichen zersetzlichen gasbildenden Stoffen in den bereits glühenden Inhalt von Verkokungskammern ist an ,sich bekannt, jedoch geschah sie bisher entweder durch im Ofenmauerwerk vorhandene Kanäle, die in ,den untern Teil der Kammer münden, oder durch eiserne Rohre, die beispielsweise von einer Schmalseite des Ofens her in den glü henden Kammerinhalt eingeführt wurden.
Der auf diese Weise eingeführte Teer traf naturgemäss zunächst nur auf eine geringe 112enge glühenden Brennstoffes die er infolge seiner niedrigen Temperatur und der Wärme entziehung. .durch den Umsetzungsvorgang rasch- abkühlte;
sobald der Koks aber eine gewisse Temperatur unterschritten hatte, setzte er sich sehr schnell mit Teer zu, so dass Störungen eintraten (Hängenbleiben des Kokses beim Ausdrücken) und die Ausbeute an karburierten Gasen bei dieser Arbeits weise verhältnismässig gering blieb.
Gegenstand der Erfindung ist ein Ver fahren zur Vermehrung der Gasausbeute beim Betriebe von diskontinuierlichen Kam meröfen, die zur Erzeugung von DestiFlations- gas und Koks dienen, durch Einführung von zersetzlichen gasbildenden :
Stoffen in die Ofenkammer und Umsetzung dieser Stoffe mit dem glühenden Kammerinhalt. Das Ver fahren ist .dadurch gekennzeichnet, dass die umzusetzenden Stoffe in einem Teildes ober halb der Koh\lefüllung vorhandenen Gas- sammelraumes auf die glühende Oberfläche ,des weitgehend ausgegarten Kammerinhaltes aufgegeben werden und die Gasabsaugung an einer andern Stelle des Gassammelraumes stattfindet, .derart, :
dass die umzusetzenden Stoffe einen eo langen Weg durch den Koks kuchen zurücklegen müssen, dass eine voll ständige Umsetzung erreicht wird. Bei der Verwendung von flüssigen gasbildenden Stoffen ist es besonders vorteilhaft, wenn diese in nebelförmig feiner Verteilung zur Anwendung kommen.
Durch die vorstehend beschriebene Ver fahrensweise kann der ganze Kammerinhalt für die Umsetzung der gasbildenden Stoffe, wie zum Beispiel Wasserdampf und Teer - unter Teer sollen im folgenden auch Teer öle und andere Mischungen schwerer Kohlen wasserstoffe verstanden sein - ausgenutzt werden. Dias Aufgeben kann beispielsweise so geschehen, dass: Teer aus einem Hoch behälter, gegebenenfalls in einer oder meh reren.
Spritzdüsen, mit Dampf von mehreren Atmosphären Überdruck gemischt in einen oder mehrere Teilräume des oberhalb der Kohlefüllung vorhandenen Gassammelrau- mes einer wagerechten oder senkrechten Ofen kammer gespritzt wird. Ein anderer davon abgetrennter Teildes Gassammelraumesdient dann zur Ableitung der umgesetzten Gase.
Es hat sich bei praktischen Versuchen er- geben, dass die Berührungsdauer des Teer nebels mit dem Kammerinhalt zu einer voll ständigen Umsetzung hinreicht, wenn der) Weg des Teeres .durch den Kohlekuchen etwa eine Länge von 2 m hat.
Eine solche Unterteilung des Gassammel- raumes lässt sich sowohl bei senkrechten, als auch insbesondere bei Schrägkammer- und wagerechten Öfen dadurch erreichen, dass von der Kammerdecke her in die Kammer ein feinkörniger, kohlenstoffhaltiger, aber nicht -- jedenfalls nicht ausgesprochen - verkok- barer Stoff eingefüllt wird.
Als derartiger Stoff kommt insbesondere Feinkoks oder feinkörnige Magerkohle, gegebenenfalls auch Braunkohle in Frage. Das Einfüllen kann in einfacher Weise durch ein mittleres Füll- loch geschehen, .das sich aber vorzugsweise über die ganze Kammerbreite erstreckt.
Ausserdem sich beim Einschütten bildenden, bis an die Kammerdecke reichenden Kegel dieses Stoffes wird zweckmässigerweise auch das Fülloch bis zu einer gewissen Höhe mit dem einzuschüttenden ;Stoff angefüllt, um einen genügenden Abschluss zwischen' den beiden Hälften des Gassammelraumes zu schaffen.
Mit der Einführung der umzuset zenden Stoffe wartet man .dann vorteilhaft noch so lange, bis die Trennschicht aus dem kohlenstoffhaltigen Stoffe glühend .geworden ist, so .dass, sich gegebenenfalls seine Ober fläche bei Beginn id-er Umsetzung mit einer Teerhaut überzieht, die den Gasabschluss noch vollkommener macht.
Durch Änderung der Zusammensetzung eines Gemisches der gasbildenden Stoffe hat span es weitgehend in der Hand, den Heiz wert des erzeugten Umsetzungsgases auf dem gewünschten Betrag zu halten.
Da jedoch jeder der Gemischbestandteile zu seiner Umsetzung Wärme verbraucht, muss diejenige Seite des Kokskuchens, in die das Gemisch aus dem Gassammelraum zunächst eintritt, sich stär ker abkühlen als die andere Seite, aus der die Umsetzungsstoffe in die mit einem .Steig rohr verbundene andere Hälfte des Gassam- melraumes aufsteigen.
Wenn daher beispiels weise ein Teer-Wasserdampfgemisch in grö- sserer Menge eingeführt wird, kann die ge- s.child.erte Abkühlung zu stark werden.
Will man eine solche verhindern, und den Kokskuchen auf die ganze Länge der Ver- kokungskammer hin gleichmässig für die Um setzung in Anspruch nehmen, so kann man dieses erreichen, indem man durch mehrere Füllöcher den kohlenstoffhaltigen Stoff, vor zugsweise Koksgrus, einfüllt und auf diese Weise den obern Gassammelraum in mehr als zwei Teilräume unterteilt.
In demjenigen Teilraume des obern Gassammelraumes, der von dem mit dem Steigrohr in Verbindung stehenden Teilraum am weitesten entfernt ist, kann zum Beispiel reiner Wasserdampf ein geführt werden, in den oder die dazwischen liegenden Teilräume ein Teer-Wasserdampf- gemisch; die Absaugung der Umsetzungser zeugnisse erfolgt dann nur aus dem mit dem Steigrohr in Verbindung stehenden Teilraum.
Auf diese Weise wird erreicht, dass der ein geführte Wasserdampf die grösste Strecke durch den glühenden Kammerinhalt zurück legen muss, bevor er in den mit dem Steig rohr in Verbindung stehenden Teil .des Gas- sa,m:
melräurnes gelangt, also vollständig zu Wassergas umgesetzt wird. Das in den oder die d.a.zwischenliegenden Teilräume einge führte Teer-Wasserdampfgemisch hat nur einen kürzeren Weg zurückzulegen, so dass die Möglichkeit eines zu starken Krackens ausgeschlossen ist, vielmehr bei Verwendung von sauren Teerölen auch eine hohe Ausbeute an Benzolkohlenwasserstoffen erzielt werden kann.
Durch die Unterteilung des Gas- sammelraumes in mehrere getrennte Einzel räume und die Einführung von Wasserdampf bezw. Teer und Wasserdampf in jeden die ser Einzelräume wird aber vor allem der Blühende Kokskuchen auf die ganze Länge der Ofenkammer zur Umsetzung der einge führten Stoffe herangezogen und so die er wünschte gleichmässige Abkühlung .des Koks- kuchens in einfachster Weise erreicht.
Die Erfindung mag beispielsweise er läutert werden, anhand .der beifolgenden Ab bildungen, von denen Fig. 1 den Längsschnitt einer wagrechten Ofenkammer zeigt, bei der eine Trennschicht durch Einfüllen eines feinkörnigen, nicht verkokbaren Stoffes geschaffen wird, Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Kammer längs IV-IV, also durch das mittlere Fülloch hindurch.
Wenn der Inhalt der durch Stopfentüren lc begrenzten Ofenkammer<I>a</I> weitgehend aus- gegart ist, wird durch ein mittleres Fülloch n, das sich über die ganze Breite @d-er Kam mer erstreckt, ein nicht verkokbarer, fein körniger Stoff, zum Beispiel :
Braunkohle, Magerkohle, Koks, eingefüllt, der in dem obern Gassammelraum an sich kegelstumpf- förmig anhäuft und in dem mit rechteckigem Querschnitt versehenen. Fülloch n selbst sich ebenfalls zu beträchtlicher Höhe anschichtet. Wie in der Zreichnung angedeutet, rieselt der eingeführte Stoff an den Kammerwänden herab und füllt auch den freien Raum aus, der sich zwischen diesen und,
den Köpfen .der einzelnen Koksstücke gegen Ende der Ga rungszeit zu bilden pflegt. Die der Um setzung zu unterwerfenden Stoffe können also nicht an den Kamnmerwänden entlang, ohne zersetzt zu werden, zum Gasabzug gelangen, sondern müssen den .glühenden Koks bestim mungsgemäss durchstreichen.
Der Einführungskanal für die gasbilden den Stoffe ist mit f bezeichnet, c ist 'die zu einer Gasvorlage führende Gasableitung. Man kann natürlich zwei Vorlagen verwen den und zwei Einführungsleitungen für die umzusetzenden Stoffe, und nach jeder Ent- gasungsperiode die Richtung, in,der die um zusetzenden Stoffe sich durch ,den blühenden Kammerinhalt bewegen, mehrfach wechseln.
Statt eines einzigen Fülloches können auch mehrere zur Einfüllung eines nicht verkok- baren Stoffes benutzt werden und so der obere Gassammelraum in .drei oder mehr Ab teilungen unterteilt werden.
Es kann zweckmässig sein, eine die Teil räume absperrende Trennwand unbeweglich einzubauen. Da aber die Einführung der gasbildenden Stoffe erst nach weitgehender Ausgarung erfolgen soll, so ist es erforder- lieh, falls nur ein Teilraum mit einem Gas abgang versehen ist, für das aus dem Kam- merinhalt während des übrigen Teils,der Be triebszeit aufsteigende Destillationsgas einen freien Abzug zu schaffen. Dies kann zweck mässig dadurch geschehen, dass die einzelnen Teilräume -durch eine absperrbare Leitung miteinander verbunden, werden.
Auf einen dichten Abschluss der geschaf fenen Zwischenwände kann man weitgehend verzichten, wenn man von der bekannten Tat sache Gebrauch macht, dass bei Einführung von dampfförmigen Stoffen durch eine Düse eine injektorartige Wirkung in Richtung des austretenden Dampfstrahls erzielt wird.
Wer den also .die umzusetzenden Stoffe, vorzugs weise in Dampfform, in einen durch eine Trennwand oder Trennschicht von dem Steig rohr abgesperrten Teil des Gassammelraumes durch eine Düse mit einer @d-er zudem Steig rohr führenden Richtung entgegengesetzt ge richteten Ausströmöffnung eingeführt, so wird in der hinter der Dampfdüse, also in Richtung nach dem Steigrohr zu liegenden Trennschicht bezw. an der Trennwand eine Druckverminderung erzeugt.
Die Zuführung der Dämpfe soll vorteilhaft mit solchem Überdruck erfolgen, dass die in solcher Weise in einem der Teilränune erzeugte Druckver minderung ausreicht, den Druckunterschied zwischen den beiden Teilräumen des Gas sammelraumes zum mindesten auszugleichen, so dass unbeabsichtigte Übertritte der einge führten Dämpfe in den mit dem Steigrohr in Verbindung stehenden Teilraum nicht mehr stattfinden können.
Gelingt es schon auf diese Weise, das er findungsgemässe Verfahren auch bei weniger gasdichtem Abschluss der Teilräume durch die künstlich geschaffene Trennwand ,durch zuführen, so kann: man überdies die Injektor- wirkuug der Dampfdüse so verstärken,
dass .die hierdurch erzeugte Druckverminderung den Druckunterschied zwischen den beiden Teilräumten übersteigt und ein zusätzlicher Druckunterschied gegenüber dem mit dem Steigrohr in Verbindung stehenden Teilraum des Gassammelraumes geschaffen wird.
Auf diese Weise wird ein gewisser Kreislauf der Dämpfe erzielt, indem ein entsprechender Teil der schon in dem mit dem Steigrohr in Verbindung stehenden Teilraum befindlichen Dämpfe wieder in den davon getrennten Teil raum zurückgesaugt wird. Es liegt auf der Hand, dass .damit der Weg der zugeführten Dämpfe zum Teil erheblich vergrössert und eine sehr weitgehende Zersetzung erzielt wer den kann.
Da bei der geschilderten Ausführungs weise der Erfindung eine möglichst vollstän dig gasdichte Tren.nschieht zwischen den beiden Teilräumen des Gassammelraumes nicht nötig ist, so ist sogar die vorteilhafte Mög lichkeit gegeben, den geschilderten Kreislauf der Dämpfe zu regeln, indem die Rückfüh rung dieser Dämpfe durch eine entsprechende Ausbildung der Trennwand in bestimmtem Masse beeinflusst werden kann.
So kann zum Beispiel die Gasdurchlässigkeit der Trenn schicht dadurch in weiten Grenzen geregelt werden, dass man die Stückgrösse des Füll materials entsprechend verändert, also an Stelle von sehr feinkörnigem Koksgrus etwa Stückkoks nimmt. Wird an :Stelle einer Trennschicht eine Trennwand gewählt, so kann diese Trennwand mit regelbaren Off- nuungen versehen werden.
Wird die Trenn- wand herausnehmbar ausgeführt, so kann sie aus einer Lochblechplatte bestehen, die je nach Bedarf durch eine andere mit grösseren oder kleineren Löchern ersetzt werden kann.
Man kann die Dampfeinführungsein.rich- tung mit der Trennwand auch in der nach folgend geschilderten Weise vereinigen. So ist es möglich, auf einem als Trennwand die nenden Lochblech mehrere mit der Dampf zuführung in Verbindung stehende Dampf brausen anzuordnen, deren Ausströmungs- öffnungen aber von dem mit dem Steigrohr in Verbindung stehenden Teilraum des Gas- sammelraumes abgekehrt sind.
An Stelle sol cher, zweckmässig als senkrechte Rohrstücke ausgebildeter Dampfbrausen könnte auch jedes Loch in der herausnehmbaren Trenn- wand. mit einem ringförmigen Dampfauslass umgeben sein, von .denen selbstverständlich jeder wiederum an die Dampfzuleitung ausserhalb der Ofenkammer angeschlossen ist.
Diese Arbeitsweise ist nicht darauf be- s 'hränkt, dass die Ausströmung durch eine der geschilderten Einrichtungen, auch nicht dadurch, dass sie @in vollkommen wagrechter Richtung erfolgt; es kann im Gegenteil sogar vorteilhaft sein, die Austrittdüsen in einem geringen Winkel unterhalb .der Wagrechten anzuordnen, um die austretenden Dämpfe besser in den .glühenden Kammerinhalt ein zuführen. Die Einführungsstelle des Dampfes richtet sich nach .den örtlichen Verhältnissen.
Je höher die Daimpfspannung und (oder) je grösser die zugeführten Dampfmengen sind, umso näher kann die Dampfeinführungsstelle an das Steigrohr herangedrückt werden. In allen Fällen aber ist es zweckmässig, eine gleichmässige Verteilung der umzusetzenden Stoffe auf den glühenden Kammerinhalt auf dessen ganze Länge hin vorzunehmen.
Bei Verwendung von herausnehmbaren Trennwänden bezw. solcher, die mit der Dampfzuführungseinrichtung zu einem Kon struktionselement vereinigt sind, kann die Einführung einer solchen Vorrichtung durch absehliessbare Schlitze in der Kammerdecke erfolgen.
Gegebenenfalls kann die Anord nung dieser Einführungsschlitze in. den Füll lochdeckeln vorgesehen werden, oder aber es kann die Vorrichtung mit einem Abschluss- deckel versehen werden, der seiner äussern Gestalt nach ähnlich wie ein Füllo.chdeckel selbst ist. In diesem Falle würde man gegen Schluss der Garungszeit einen Füllochdeckel entfernen und die Vorrichtung ohne weiteres in das betreffende Fülloch einsetzen können.
In allen Fällen ist. es möglich, die Verbin dung zu der Hauptdampfleätung mit Hilfe eines Panzerschlauches oder dergleichen ständig aufrecht zu erhalten, wobei selbst verständlich ein Absperrventil an geeigneter Stelle vorgesehen werden muss.
Es ist von grösster Bedeutung, dass, falls Wasserdampf zum Zwecke der Vergasung eingeführt wird, derselbe möglichst überhitzt ist, da bekanntlich die Zersetzung .des Wasserdampfes bei niederen Temperaturen hauptsächlich zur Kohlendioxydbildung führt, während mit steigender Temperatur die Kohlenogydbildungzunimmt.
Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, d@ass der Gassammelraum eines Kamixnerofens durch mindestens eine Trennwand in min destens zwei Teilräume unterteilt ist, und dass in den Gassammelraum einfuhrbare Zu führunbsorgane für :die einzuführenden Stoffe vorhanden sind.
Besonders zweck mässig ist es, eine herausnehmbare Rohr spirale durch ein Fülloch in den Gassammel- raum einzuhängen. Wenn bei Zuführung sehr grosser Dampfmengen trotz der grossen Oberfläche der Rohrspiralen die zugeführte Wärmemenge zur gewünschten Überhitzung nicht ausreichen sollte, ist es ohne weiteres möglich, eine zweite solcher Rohrspiralen durch ein anderes Fülloch in den Gassammel- raum einzuhängen und mit der ersten Spirale durch einen Panzerschlauch oder .dergleichen zu verbinden.
Es ist ferner auch möglich, die fühlbare Wärme des erzeugten Wassergases und vor allem der in einer an dern Kammer erzeugten Destillationsgase zur Überhitzung des zuzuführenden Wasser- dampfes dadurch auszunutzen, Jass eine sol che Rohrspirale in das Steigrohr eingehängt wird.
Derartigebewegliche Überhitzerrohre für den zu zersetzenden Dampf sind erheblich vorteilhafter, als die an sich bekannten, in heissen Teilen des Ofenmauerwerkes angeord neten Dampfzuführungsrohre; denn diese sind meistens unzugänglich und eine Regu lierung der Wärmezufuhr ist bei .fest im Ofenmauerwerk verlegten Dampfzuführun gen auch nicht möglich.
Da die beweglich angeordneten Dampfzuführungseinrichtun- gen nur während eines geringen Bruchteils der Garungszeit benötigt werden, braucht ihre Anzahl längst nicht so gross zu sein, wie die der Ofenkammern, was ein weiterer Vor teil gegenüber fest eingebauten Dampfzufüh- rungsleitungen ist.
Es ist auch mäglich, jede zur Dämpfüberhitzung verwendete Rohr spirale durch entsprechend dichtes Aufeinan- derlegen der einzelnen Windungen oder auch durch Anordnung von Blechstreifen zwischen den Windungen als Trennwand auszubilden. Die als Trennwand .dienende Rohrspirale wird in den Gassammelraum so eingehängt. dass die Dampfaustrittsöffnung in den dem Steigrohr abgewendeten Teilraum mündet.
So wünschenswert es einerseits ist, bei Dampfverwendung diesen möglichst über hitzt in den obern Gassammelraum einzu führen, so wünschenswert ist es anderseits auch, die Temperatur des Teeres oder anderer Karburierungsmittel vor,der Umsetzung mit dem Kammerinhalt .so niedrig zu halten, dass sie nicht verkracken. Man wird ,daher, im Falle der Überhitzung des Wässerdampfes,
den Teer nicht durch die Überhitzungsein richtung führen, sondern die Mischung von Teer und Wasserdampf erst unmittelbar vor dem Austritt beider Stoffe in den Gassam- melraum stattfinden lassen. Die Teerzulei- tung kann dabei von der Dampfzuleitung derart umgeben sein, dass sie nach Möglich keit vor der strahlenden Wärme der Ofen kammer geschützt ist.
Die Teer- und Dampf zuleitung kann dabei .als Doppelrohr ausge bildet werden, wobei das innere Rohr für die Teerzuleitung, das äussere Rohr für die Dampfzuleitung dient. Bei Verwendung einer Rohrspirale zwecks möglichster Über hitzung des Wasserdampfes kann auch an Stelle eines Doppelrohres die Teerzufüh- rungsleitung innerhalb der als Spirale aus- gebildeten Dampfzuführungsleitung angeord net werden und wird auch in diesem Falle durch die Windungen :
der Diaxnpfspirale vor der strahlenden Wärme der Ofenkammer ge schützt. Um nach Abschluss der Teereinführung die etwa noch in der Teerzuführungsleitung befindlichen Teerreste zu entfernen, ist es zweckmässig, die Teerzuführungsleitung mit- telst Durchblasen von Wasserdampf zu rei nigen. Ein solches Durchblasen ist auch vor Beginn der Teereinführung nützlich, um eine zu starke Erhitzung der Teerzuführnngs- leitung zu verhindern.
Die Ausströmöffnungen der Teer- und Wasserdampfzuleitung werden zur Erzielung einer innigen Mischung zweckmässig zu einer Doppeldüse vereinigt und Einrichtungen nach Art der bekannten Körtingdüsen vor gesehen, die den ausströmenden Stoffen eine drallförm be Bewegung erteilen. Es genügt hierbei vielfach, eine derartige Einrichtung nur für .den ausströmenden Teerstrahl anzu ordnen und diesen dann konzentrisch mit Wasserdampf zu umgeben.
Durch die Drall bewegung des Teerstrahls wird auch der Wüsserdampf mitgerissen und :dem gesam ten Gemisch eine solche Bewegung erteilt. Zur Ersparnis eines besonderen Teerbehäl ters kann die Teerzuleitung jeder Einrich- thing unmittelbar an den Teerraum der Gas vorlage angeschlossen werdien. B;esond;ers wertvoll ist diese Anordnung dann, wenn in der Gasvorlage in bekannter Weise eine ge wisse Trennung des anfallenden Teeres nach Teerfraktionen stattfindet.
In diesem Falle würden, nur die am wenigsten wertvollen Bestandteile, vorzugsweise nur die sauren Teeröle .durch entsprechende Anschlüsse zur K.arburation des Wassergases herangezogen werden. Ungefähr das gleiche ist der Fall, wenn von dem bekannten Mittel der Innen absaugung der Destillationsgase aus der Mitte des Kohlekuchens Gebrauch gemacht wird. Bei der Innenabsaugung vermeidet man zwar die Zersetzung -des entstehenden Urteeres, dieser enthält aber sehr viele saure Öle, die nur geringen Wert besitzen.
An die sem Umstand ist bisher vielfach die Ein führung der Innenabsaugung gescheitert. Zweckmässigerweise werden diese sauren Öle zusammen mit Wasser in den glühenden Koks eingeführt. Zweckmässig werden dabei wertvolle, durch Innenabsaugung gewonnene Schwelgase getrennt aufgefangen. Die aus diesen Gasen abgeschiedenen sauren Teeröle können auch in einer Menge, die die zur Wassergasherstellung erforderliche Menge übersteigt, zugesetzt werden.
Ein entspre chender Teil der sauren Teeröle wird dabei zusammen mit .dem Wasserdampf zu kar- huriertem Wassergas umgesetzt, während der Rest zu wertvolleren Kohlenwasserstoffen, vor allem zu Benzol, Benzin und Leichtölen, zerfällt. Auf diese Weise gelingt es, die Vorzüge der Innenabsaugung voll beizu- haIten, aber ihre Nachteile, den Anfall sau rer Teeröle,
durch Umsetzung dieser minder wertigen Erzeugnisse zu wertvollen Kohlen wasserstoffen und Gas völlig aufzuheben.
Zweckmässigerweise erfolgt das Durch leiten von Wasserdampf durch den glühenden Kokskuchen in der Weise, dass fast alle Koks- partikelchen an der Umsetzung sich betei- liegen. Dies hat besondere Vorteile, wenn auf einen möglichst schwefelfreien Koks Wert gelegt wird.
Es ist ja bekannt, dass Koks in glühendem Zustande durch Wasserdampf, insbesondere aber durch Wasserstoff des grössten Teils seines Schwefelgehaltes be raubt wird, der sich im Gase in Form von Schwefelwasserstoff vorfindet.
In statu nas cendi ist -die entschwefelnde Wirkung des Wasserstoffes besonders gross; mit dem erfindungsgemässen Verfahren gelingt es daher ohne weiteres, selbst aus Kokskohle, die zwar an sich gut kokbar ist, aber wegen ihres hohen Schwefelgehaltes zur Erzeugung metallurgischen Kokes bisher nicht herange zogen werden konnte. einen Koks zu gewin nen, der weniger als 1 % Schwefel enthält.
Bei der Einführung der umzusetzenden Stoffe in den Gassammelraum werden diese innerhalb des Kammerinhaltes meistens Wege zurücklegen, die in einer zur Längs richtung der Kammer parallelen Ebene lie gen, und die Form der Köpfe von Parabeln haben, .deren Achse in der Höhenrichtung der Kammer verläuft. Da die einzelnen Dampf teilchen sich gegenseitig verdrängen, so wer den sie in der Mitte der Kammer ziemlich tief in den Kammerinhalt eindringen, da gegen wird nur ein geringer Teil der um zusetzenden Stoffe an den beiden Enden der Kammer in die tieferen Schichten des Kam merinhaltes gelangen.
Diese untern, bei wag rechten Öfen also in der Nähe,der Ofentüren liegenden Teile sind daher an -den beabsich- tigten Umsetzungen nicht beteiligt, wodurch einerseits eine ungleichmässige Abkühlung des Kammerinhaltes eintritt und anderseits .die für die Umsetzung zur Verfügung ste hende Wärmemenge des Kammerinhaltes ge ringer bleibt, als wenn alle Teile des Kam merinhaltes gleichzeitig für die Umsetzung herangezogen werden könnten.
Um den ganzen Kammerinhalt möglichst gleichmässig für die Umsetzung heranzu ziehen, kann man sich noch,der an sich be kannten Einführungswaise der umzusetzen- den Stoffe von oder nahe der Kammersohle bedienen.
Diese kann durch besondere im Ofenmauerwerk verlaufende, durch @Öiffnun- gen mit der Ofenkammer verbundene Kanäle erfolgen, wobei die Öffnungen auch im Läu- fermauerwerk dicht über der Kammersohle, und zwar schräg nach unten gerichtet, unter gebracht sein können.
Es können aber auch bei wagrechten Kammeröfen eiserne Rohre durch die Kammertüren .dicht oberhalb der Ofensohle in den Kammerinhalt eingeführt werden. In, bekannter Weise können hier entweder besondere wagrechte Kanä'e so gleich nach dem Einfüllen in der Kohle ge schaffen werden, in die man die umzusetzen den Stoffe einbläst, oder es können gelochte Rohre eingeführt werden;
schliesslich kön nen, da es insbesondere auf die in der Nähe der Türen befindlichen untern Teile .des Kammerinhaltes ankommt, ungelochte kurze Rohre in den Kammerinhalt gestossen wer den.
Allen geschilderten, an sich bekannten Einrichtungen zur Einführung umzusetzen der Stoffe in den uniersten Teil des Kammer inhaltes ist gemeinsam, dass die ;Stoffe durch eine verhältnismässig kleine Öffnung in ein zunächst sehr geringes Volumen des Kammer inhaltes eintreten, damit ist aber der Nach teil verbunden, dass dieses verhältnismässig kleine Koksvolumen einer stanken Abküh lung ausgesetzt ist; würden daher Teer und andere hochsiedende Stoffe in dieser Weise eingeführt, so kann es vorkommen, dass sie sich in der Nähe der Öffnung niederschlagen und Verstopfungen sowohl .des Kokses, als auch der Öffnungen herbeiführen.
Es ist daher vorteilhaft, .die höhersiedenden Stoffe in Mischung mit Wasserdampf über,die grosse Koksobedläche des Gassammelraumes zu verteilen, während in,cler Nähe,der Kammer sohle nur niedrig siedende Stoffe, insbeson dere also Wasserdampf, in den Kammer- inhalt .eingeführt werden.
Da -die Temperatur des Kammerinhaltes nach beendeter Ausgarunig bei modernen Öfen beträchtlich über 900 C Liegt, also überhalb derjenigen Temperatur, die für die Umsetzung von Teer und andern Kohlen- was.serstoffgemischen mit .dem glühenden Kammerinhalt -geeignet isst, so wird zweck mässig nach Ausgarung des Kokskuchens .zu nächst sowohl in den Gassammelraum,
als auch in .den untern Teil .der Kammer nur Wasserdampf eingeführt, erst nachdem die Temperatur .des Kammerinhaltes auf unter 900 C gesunken ist, wird in den Gassammel- raum Teer, gegebenenfalls in Mischung mit Wasserdampf, gegeben, während in den un ters Teil der Kammer weiterhin nur Wasser- ,dannpf eingeleitet wird.
Process for increasing the gas yield when operating discontinuous chamber furnaces which are used to generate distillation gas and coke. The subject of the invention is a process for increasing the gas yield when operating discontinuous chamber furnaces which are used to generate distillation gas and coke, by introducing substances that remain decomposable, bus-forming, such as water,
respectively Steam or tar, tar oils and other carburizing agents or mixtures of water and carburizing agents in the coking chambers towards the end of the cooking time and reaction of these substances with the glowing chamber contents, as well as a device for carrying out this process.
The use of tars, tar oils and similar mixtures of heavy hydrocarbons to temporarily increase the gas yield from distillation chambers is particularly important for gas works with strongly fluctuating gas requirements, since these substances are obtained from the distillation gases and are currently difficult to sell and cannot be kept in stock in large quantities. The introduction of tar, medium oils,
Water vapor and similar decomposable gas-forming substances in the already glowing contents of coking chambers are known, but until now they happened either through ducts in the furnace masonry that open into the lower part of the chamber, or through iron pipes, for example from a narrow side of the furnace were introduced into the glowing chamber contents.
The tar introduced in this way naturally only encountered a small amount of glowing fuel, which it withdrew as a result of its low temperature and heat. . rapidly cooled by the conversion process;
As soon as the coke fell below a certain temperature, however, it quickly became clogged with tar, so that malfunctions occurred (the coke stuck when it was pressed out) and the yield of carburized gases remained relatively low with this method of operation.
The subject of the invention is a method for increasing the gas yield when operating discontinuous chamber furnaces which are used to generate distillation gas and coke by introducing decomposable gas-forming:
Substances in the furnace chamber and conversion of these substances with the glowing chamber contents. The process is characterized in that the substances to be converted are applied in part of the gas collection space above the coal filling onto the glowing surface of the largely cooked-out chamber contents and the gas suction takes place at another point in the gas collection space. :
that the substances to be converted have to travel a long way through the coke cake for complete conversion to be achieved. When using liquid gas-forming substances, it is particularly advantageous if these are used in a fine mist-like distribution.
Through the procedure described above, the entire contents of the chamber for the implementation of the gas-forming substances, such as water vapor and tar - tar oils and other mixtures of heavy hydrocarbons should also be understood in the following - can be used. The abandonment can be done, for example, that: Tar from a high container, if necessary in one or more.
Spray nozzles, mixed with steam of several atmospheres overpressure, is sprayed into one or more subspaces of the gas collecting space above the coal filling of a horizontal or vertical furnace chamber. Another part of the gas collecting space separated therefrom then serves to discharge the converted gases.
It has been shown in practical experiments that the duration of contact between the tar mist and the chamber contents is sufficient for complete conversion if the path of the tar through the coal cake is approximately 2 m long.
Such a subdivision of the gas collecting space can be achieved both in vertical and, in particular, in inclined-chamber and horizontal furnaces by inserting a fine-grain, carbon-containing, but not - at least not explicitly - coking substance into the chamber from the chamber ceiling is filled.
Fine coke or fine-grained lean coal, possibly also brown coal, are particularly suitable as such a substance. The filling can be done in a simple manner through a central filling hole, but this preferably extends over the entire width of the chamber.
In addition, when this substance is poured in, the cone of this substance which reaches up to the chamber ceiling is expediently filled with the substance to be poured into the filling hole up to a certain height in order to create a sufficient seal between the two halves of the gas collecting space.
With the introduction of the substances to be converted, it is advantageous to wait until the separating layer made of the carbonaceous substances has become glowing, so that its surface may be covered with a tar skin at the beginning of the conversion Makes gas shut-off even more perfect.
By changing the composition of a mixture of gas-forming substances, span has it largely in hand to keep the calorific value of the reaction gas generated at the desired amount.
However, since each of the mixture constituents consumes heat to convert it, that side of the coke cake into which the mixture first enters from the gas collecting space must cool down more strongly than the other side from which the reaction substances enter the other half connected with a riser pipe ascend the gas collection room.
If, for example, a tar-water vapor mixture is introduced in larger quantities, the described cooling can become too strong.
If you want to prevent this and use the coke cake evenly over the entire length of the coking chamber for the implementation, this can be achieved by filling the carbonaceous substance, preferably coke breeze, through several filling holes and onto them Way, the upper gas collecting space divided into more than two sub-spaces.
For example, pure steam can be introduced into that sub-space of the upper gas collecting space which is furthest away from the sub-space connected to the riser pipe, and a tar-water-vapor mixture can be introduced into the sub-space or spaces in between; the evacuation of the conversion products then only takes place from the subspace connected to the riser pipe.
In this way it is achieved that the introduced water vapor has to cover the greatest distance through the glowing chamber contents before it enters the part of the gas that is connected to the riser pipe.
melräurnes arrives, so is completely converted to water gas. The tar-water vapor mixture introduced into the intermediate space or spaces only has to travel a shorter distance, so that the possibility of excessive cracking is excluded, rather a high yield of benzene hydrocarbons can be achieved when using acidic tar oils.
By dividing the gas collection space into several separate individual rooms and the introduction of water vapor respectively. Tar and steam in each of these individual rooms, however, above all the blooming coke cake is used over the entire length of the furnace chamber to convert the introduced substances and so the even cooling of the coke cake that he desired is achieved in the simplest way.
The invention may, for example, he will be explained, based on .the beifolgende From education, of which Fig. 1 shows the longitudinal section of a horizontal furnace chamber in which a separating layer is created by filling a fine-grained, non-coking substance, Fig. 2 is a vertical section through the Chamber shown in Fig. 1 along IV-IV, that is, through the central filling hole.
When the contents of the oven chamber <I> a </I> delimited by plug doors 1c is largely cooked out, a central filling hole n which extends over the entire width of the chamber becomes a non-coking, finely grained one Fabric, for example:
Lignite, lean coal, coke, which in itself accumulates in the shape of a truncated cone in the upper gas collecting space and in the one provided with a rectangular cross-section. Filling hole n itself also stratifies itself to a considerable height. As indicated in the drawing, the introduced substance trickles down the chamber walls and also fills the free space that is between these and,
the heads of the individual pieces of coke tend to form towards the end of the fermentation period. The substances to be subjected to the conversion can therefore not reach the gas vent along the walls of the chamber without being decomposed, but have to strike through the glowing coke as intended.
The introduction channel for the gas-forming substances is denoted by f, c is' the gas discharge leading to a gas reservoir. Of course, you can use two templates and two inlet lines for the substances to be converted, and after each degassing period the direction in which the substances to be converted move through the flowering chamber contents change several times.
Instead of a single filling hole, several can be used to fill a non-coking substance and the upper gas collecting space can thus be divided into three or more compartments.
It may be useful to install a partition that blocks off the partial spaces. However, since the introduction of the gas-forming substances should only take place after extensive cooking, it is necessary, if only one part of the space is provided with a gas outlet, for the distillation gas rising from the chamber during the remaining part of the operating time to create free withdrawal. This can expediently be done by connecting the individual sub-spaces to one another by a line that can be shut off.
On a tight closure of the created partition walls can be largely dispensed with if one makes use of the known fact that when introducing vaporous substances through a nozzle, an injector-like effect is achieved in the direction of the exiting steam jet.
Anyone who introduces the substances to be converted, preferably in vapor form, into a part of the gas collecting space that is closed off from the riser by a partition or separating layer through a nozzle with an outflow opening in the opposite direction to the riser, so will BEZW in the behind the steam nozzle, so in the direction of the riser to lying separation layer. a pressure reduction is generated on the partition.
The supply of the vapors should advantageously take place at such an overpressure that the pressure reduction generated in one of the partial drains is sufficient to at least equalize the pressure difference between the two partial spaces of the gas collection space, so that unintentional transfer of the introduced vapors into the with the Riser pipe connected subspace can no longer take place.
If it is already possible in this way to carry out the method according to the invention even with a less gas-tight closure of the sub-spaces by the artificially created partition, then the injector effect of the steam nozzle can also be strengthened,
that .the resulting pressure reduction exceeds the pressure difference between the two sub-spaces and an additional pressure difference is created compared to the sub-space of the gas collecting space that is connected to the riser pipe.
In this way, a certain circulation of the vapors is achieved in that a corresponding part of the vapors already in the partial space connected to the riser pipe is sucked back into the partial space separated therefrom. It is obvious that the path of the supplied vapors is in part considerably enlarged and very extensive decomposition can be achieved.
Since in the described embodiment of the invention, as completely as possible a gas-tight door between the two sub-spaces of the gas collection chamber is not necessary, there is even the advantageous possibility of regulating the described cycle of vapors by recirculating these vapors a corresponding design of the partition can be influenced to a certain extent.
For example, the gas permeability of the separating layer can be regulated within wide limits by changing the size of the filler material accordingly, i.e. using lump coke instead of very fine-grain coke. If a partition is selected instead of a partition, this partition can be provided with adjustable openings.
If the partition is designed to be removable, it can consist of a perforated plate that can be replaced by another with larger or smaller holes as required.
The steam introduction device can also be combined with the partition in the manner described below. It is thus possible to arrange several steam nozzles connected to the steam supply on a perforated plate serving as a partition wall, the outflow openings of which, however, face away from the part of the gas collecting chamber connected to the riser pipe.
Instead of such steam showers, expediently designed as vertical pipe sections, any hole in the removable partition could also be used. be surrounded by an annular steam outlet, each of which is of course connected to the steam supply line outside the furnace chamber.
This mode of operation is not restricted to the fact that the outflow is through one of the devices described, not even by the fact that it takes place in a completely horizontal direction; On the contrary, it can even be advantageous to arrange the outlet nozzles at a small angle below the horizontal in order to better feed the emerging vapors into the glowing chamber contents. The point of introduction of the steam depends on the local conditions.
The higher the daimping voltage and (or) the greater the amount of steam supplied, the closer the steam inlet point can be pressed to the riser pipe. In all cases, however, it is advisable to distribute the substances to be converted evenly over the entire length of the glowing chamber contents.
When using removable partitions bezw. those that are combined with the steam supply device to form a construction element, the introduction of such a device can take place through lockable slots in the chamber ceiling.
If necessary, these insertion slots can be arranged in the filling hole covers, or the device can be provided with an end cover which, in terms of its external shape, is similar to a filling hole cover itself. In this case one would remove a filling hole cover towards the end of the cooking time and insert the device into the filling hole in question without further ado.
In all cases it is. it is possible to maintain the connection to the main steam line with the help of a reinforced hose or the like, with a shut-off valve obviously having to be provided at a suitable point.
It is of the greatest importance that, if water vapor is introduced for the purpose of gasification, it is as superheated as possible, since it is known that the decomposition of the water vapor at low temperatures mainly leads to the formation of carbon dioxide, while the formation of carbon dioxide increases with increasing temperature.
A device for carrying out the method is characterized in that the gas collecting space of a fireplace stove is divided into at least two sub-spaces by at least one partition wall, and that there are supply organs that can be introduced into the gas collecting space for the substances to be introduced.
It is particularly useful to hang a removable spiral pipe through a filling hole in the gas collecting space. If, in spite of the large surface area of the spiral tubes, the amount of heat supplied should not be sufficient for the desired overheating when very large amounts of steam are supplied, it is easily possible to hang a second such spiral tube through another filling hole in the gas collecting space and with the first spiral through an armored hose or the like to connect.
It is also possible to use the sensible heat of the water gas produced and, above all, the distillation gases produced in another chamber to superheat the water vapor to be supplied by hanging such a spiral pipe in the riser pipe.
Such movable superheater pipes for the steam to be decomposed are considerably more advantageous than the steam supply pipes known per se, arranged in hot parts of the furnace masonry; because these are mostly inaccessible and a regulation of the heat supply is not possible in the case of steam supply lines that are fixed in the kiln masonry.
Since the movably arranged steam supply devices are only required for a small fraction of the cooking time, their number does not need to be as large as that of the oven chambers, which is a further advantage over permanently installed steam supply lines.
It is also possible to design each spiral pipe used for steam overheating by placing the individual turns on top of one another, or by arranging sheet metal strips between the turns as a partition. The spiral pipe, which serves as a partition, is suspended in the gas collecting space. that the steam outlet opening opens into the subspace facing away from the riser pipe.
As desirable as it is on the one hand, when using steam, to introduce it into the upper gas collecting chamber as overheated as possible, it is also desirable, on the other hand, to keep the temperature of the tar or other carburizing agent so low before the reaction with the chamber contents that it does not crack . Therefore, in the event of overheating of the water vapor,
Do not lead the tar through the superheating device, but rather allow the tar and water vapor to mix immediately before the two substances escape into the gas collection chamber. The tar feed line can be surrounded by the steam feed line in such a way that it is protected as far as possible from the radiant heat of the furnace chamber.
The tar and steam supply line can be designed as a double pipe, the inner pipe being used for the tar supply line and the outer pipe for the steam supply line. When using a spiral pipe for the purpose of overheating the steam as much as possible, the tar feed line can also be arranged within the spiral steam feed line instead of a double pipe and in this case is also made up of the windings:
the Diaxnpfspirale ge protects against the radiant heat of the furnace chamber. In order to remove any tar residues still in the tar feed line after the tar has been introduced, it is advisable to clean the tar feed line by blowing steam through it. Such a blowing through is also useful before the start of the introduction of the tar, in order to prevent excessive heating of the tar feed line.
The outflow openings of the tar and water vapor supply line are conveniently combined into a double nozzle to achieve an intimate mixture and devices in the manner of the known Körting nozzles are seen, which give the outflowing substances a swirling motion. It is often sufficient here to arrange such a device only for the outflowing tar jet and then to surround it concentrically with water vapor.
The swirling movement of the tar jet also entrains the water vapor and gives the entire mixture such a movement. In order to save a special tar container, the tar feed line of every piece of equipment can be connected directly to the tar chamber of the gas reservoir. This arrangement is particularly valuable if a certain separation of the tar accruing into tar fractions takes place in the gas receiver in a known manner.
In this case, only the least valuable constituents, preferably only the acid tar oils, would be used to carburate the water gas through appropriate connections. About the same is the case when use is made of the known means of internal suction of the distillation gases from the center of the coal cake. With the internal suction one avoids the decomposition of the originating tar, but this contains a lot of acidic oils that are of little value.
Due to this fact, the introduction of the internal suction has so far failed in many cases. These acid oils are expediently introduced into the glowing coke together with water. Valuable carbonization gases obtained by internal suction are expediently collected separately. The acidic tar oils separated from these gases can also be added in an amount which exceeds the amount required for the production of water gas.
A corresponding part of the acid tar oils is converted into carburized water gas together with the water vapor, while the remainder breaks down into more valuable hydrocarbons, especially benzene, gasoline and light oils. In this way it is possible to fully maintain the advantages of internal suction, but its disadvantages, the accumulation of acidic tar oils,
by converting these inferior products to valuable hydrocarbons and gas completely.
Appropriately, the passage of water vapor through the glowing coke cake takes place in such a way that almost all coke particles take part in the conversion. This has particular advantages when emphasis is placed on coke that is as sulfur-free as possible.
It is well known that coke in a glowing state is deprived of most of its sulfur content by steam, but especially by hydrogen, which is found in gases in the form of hydrogen sulfide.
In statu nas cendi the desulphurizing effect of hydrogen is particularly great; With the process according to the invention it is therefore possible without any problems, even from coking coal, which in itself can be coked well, but could not be used for the production of metallurgical coke because of its high sulfur content. to win a coke that contains less than 1% sulfur.
When the substances to be converted are introduced into the gas collecting space, they will usually cover paths within the chamber contents that lie in a plane parallel to the longitudinal direction of the chamber and have the shape of the heads of parabolas, the axis of which runs in the vertical direction of the chamber. Since the individual vapor particles displace each other, so who they penetrate quite deep into the chamber contents in the middle of the chamber, since only a small part of the substances to be converted at the two ends of the chamber will get into the deeper layers of the chamber contents .
These parts, which are located below the furnace doors, are therefore not involved in the intended conversions, which means that on the one hand there is uneven cooling of the chamber contents and on the other hand the amount of heat available for the conversion of the chamber contents It remains less than if all parts of the contents of the chamber could be used for implementation at the same time.
In order to use the entire contents of the chamber as evenly as possible for the implementation, one can use the familiar introductory orphan of the substances to be converted from or near the chamber floor.
This can take place through special channels running in the furnace masonry and connected to the furnace chamber through openings, the openings also being able to be accommodated in the running masonry close above the chamber floor, specifically directed downwards at an angle.
In the case of horizontal chamber furnaces, however, iron pipes can also be inserted into the chamber contents through the chamber doors, tightly above the furnace base. In a known way, either special horizontal channels can be created in the coal immediately after filling, into which the substances to be implemented are blown, or perforated pipes can be inserted;
Finally, since the lower parts of the chamber contents located in the vicinity of the doors are particularly important, short, unperforated tubes can be pushed into the chamber contents.
All of the described, known devices for introducing the substances into the lower part of the chamber content have in common that the substances enter through a relatively small opening into an initially very small volume of the chamber contents, but this has the disadvantage that this relatively small volume of coke is exposed to a stinking cooling; Therefore, if tar and other high-boiling substances were introduced in this way, it can happen that they precipitate in the vicinity of the opening and cause blockages of both the coke and the openings.
It is therefore advantageous to distribute the higher-boiling substances in a mixture with water vapor over the large coke surface of the gas collecting space, while in the vicinity of the chamber bottom only low-boiling substances, in particular water vapor, are introduced into the chamber contents .
Since -the temperature of the chamber contents after the end of Ausgarunig is considerably above 900 C in modern ovens, i.e. above the temperature that is suitable for the conversion of tar and other carbohydrates with .the glowing chamber contents, it is appropriate to eat The coke cake is cooked out, initially both in the gas collection room,
as well as in the lower part of the chamber only water vapor is introduced, only after the temperature of the chamber contents has dropped below 900 C, tar is added to the gas collecting chamber, possibly mixed with water vapor, while in the lower part the chamber continues to only introduce water, then pf.