Verfahren zur Verkohlung von Holz und andern organischen Stoffen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Verkohlung von Holz und andern organischen Stoffen. Gemäss der Erfindung werden wenigstens einer mit dem zu verkohlenden Gut beschickten Retorte im Kreislauf heisse Gase, die erstmals in minde stens einer Heizkammer erhitzt und nachher mindestens teilweise durch kontinuierlich aus dem Schwelgut neu entstehende Gase ersetzt und in der Heizkammer auf eine Temperatur von 400-500 gebracht werden, zu- und aus ihr wieder abgeführt, worauf nach Unter brechung der Wärmezufuhr zu diesen Gasen dieser Retorte die genannten Gase weiterhin zugeführt werden, damit das verkohlte Gut so weit gekühlt wird, dass die Retorte entleert werden kann,
während gleiche Gase in erhitz tem Zustand wenigstens einer andern, frisch beschickten Retorte zugeführt werden.
Drei Ausführungsbeispiele einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung veranschaulicht schematisch die beiliegende Zeichnung. Fig. 1 ist ein Schema der ersten und Fig. 2 ein solches der zweiten Ausfüh rungsform; Fig. 3 ist ein Schema der dritten Ausfüh rungsform; Fig. 4 zeigt im Längsschnitt eine zu letz terer gehörige Retorte; Fig. 5 ist teilweise eine Stirnansicht, teil weise ein Querschnitt dieser Retorte, und Fig. 6 zeigt eine Einzelheit.
In Fig. 1 sind 1, 2 und 3 stehende Retor ten mit _ abnehmbarem Deckel, in denen Drahtkörbe 4 übereinander angeordnet sind, die das zu verkohlende bezw. das verkohlte und abzukühlende Gut enthalten. Die Be schickung und Entleerung der Retorten er folgt durch einen über ihnen verschiebbaren, nicht gezeigten Kran.
Mit 5 ist ein Generator zur Erzeugung brennbarer Gase aus Holz oder Holzkohle nach bekannten Methoden bezeichnet. Die er zeugten und vom Ventilator 8 angesaugten Gase passieren einen Kühler 6 und einen Staubabscheider 7 und werden in der doppel wandigen Heizkammer 9 verbrannt. Mit Hilfe von nicht gezeichneten Schiebern kann den in die Heizkammer 9 eintretenden Gasen Luft zugemischt werden. Die Wandungen der Heizkammer weisen in ihrem obersten Teil je eine Düse 11 bezw. 12 auf, durch welche die heissen Verbrennungsgase mit einer Tempera tur von 400-50ss austreten. Ein Thermo meter 13 dient zur Kontrolle der Temperatur und ein Wassersäulenmanometer 14 zur Über wachung des Druckes.
In die Leitung 16 für die heissen Verbrennungsgase ist noch ein Reglergerät 15 bekannter Konstruktion ein gebaut, das eine automatische Kontrolle des Sauerstoffes in den Verbrennungsgasen vor nimmt und direkt eine Drosselklappe 17 be tätigt.
Durch die Leitung 16 werden jeder der drei Retorten 1, 2 und 3 heisse Verbrennungs gase zugeführt, die durch ein nicht gezeich netes zentrales Rohr in den obersten Teil der Retorte austreten und dann die Retorten beschickung von oben nach unten durch ziehen. Durch die Wirkung eines Ventilators 18 werden die Heizgase, die sich allmählich mit den in den Retorten entstehenden Schw el- gasen anreichern, aus dem untern Teil jeder Retorte über ein Rohr 19 in einen Staub- abscheider 20 abgesaugt und gelangen über die Leitung 21,
den Ventilator 18 und die Leitung 22 wieder in den Raum zwischen der Doppelwandung der Heizkammer 9 zurück, in dem sie wieder auf 400-500 aufgeheizt werden. Unter Vermischung mit den aus, der Düse 11 austretenden Verbrennungsgasen treten dann die genannten Heizgase durch die Düse 12 wieder ihren Kreislauf durch die Retorten 1, 2, 3 an.
Dies wird so lange fortgesetzt, bis der Retorteninhalt erfahrungsgemäss verkohlt ist. Ein Teil der Heizgase kann aus der Lei tung 22 durch das Überdruckventil 23 aus treten. Das Manometer 24 überwacht den Druck und ein Thermometer 10 die Tempera tur in der Leitung 22. Wenn die Retorten entleert werden sollen, dienen die Staubabscheider 20 gleichzeitig als Abschlüsse für die Rohre 19. Zu diesem Zweck wird jeder Staubabscheider aus der Wasserleitung 25 mit Wasser gefüllt, das den weiteren Gasdurcbhtritt verhindert.
Nach beendeter Verkohlung muss der Re torteninhalt gekühlt werden. Zu diesem Zweck werden die bis dahin geschlossenen Schieber 26 und 27 geöffnet. Der Ventilator 18 treibt dann die bis dahin als Heizgase ver wendeten Gase in den Kühler 28 und von da durch die Leitung 29 in die Retorten, aus denen sie durch die Rohre 19, über die Staub abscheide r 20 und die Leitung 21 im Kreis lauf wieder zumn Ventilator gelangen.
Während nun das verkohlte Gut in den Retorten 1, 2, 3 abgekühlt wird, wird der Heizgasstrorn auf eine andere, frisch mit Holz beschickte Retortengruppe umgeleitet, um dort die Verkohlung durchzuführen. Gleich zeitig kann in einer dritten Gruppe von Re torten, die kurz vorher entleert wurden, die Füllung mnit frischem Gut beginnen.
Auf diese Wleise kann die Anlage konti nuierlich arbeiten, cl. h. während in einer Re tortengruppe verkohlt wird, kann in einer zweiten Gruppe gekühlt und eine dritte Gruppe entleert und wieder beschickt werden.
Es ist: aber ebensogut möglich. innerhalb jeder Retortengruppe beispielsweise in einer Retorte zu verkohlen, gleichzeitig in der zwei ten zu kühlen und die dritte zu entleeren und wieder zu füllen.
Die zweite Ausführungsform gemäss Fig. 2 unterscheidet sich von der ersten im wesent lichen nur dadurch, dass Vorrichtungen vor gesehen sind, die die Gewinnung von Neben produkten ermöglichen.
In Fig. 2 sind 30 die Retorten, 31 die Heizka.nimer, in der die aus dem Generator 32 kommenden Gase verbrannt werden, 33 die Zuleitung der heissen Verbrennungsgase mit den Abz -eigungen 31 zu den Retorten und 35 die Ableitung der Verkohlungsgase aus den Retorten. Diese Ableitung, die unter dem Unterdruck des Ventilators 36 steht, führt zunächst zu zwei Teerabscheidern 37 und dann zu zwei Holzessigabscheidern 38. An erstere sind zwei Teerreservoire 39 und an letztere zwei Holzessigreservoire 40 ange schlossen. Hinter die Holzessigabscheider 38 ist noch ein Kühler 41 für Alkoholkondensa tion mit angeschlossenem Rohalkoholreservoir 42 eingeschaltet.
Vom Ventilator gelangen die Gase in den Reiniger 43 und dann in den Regler 44, von dem aus sie wieder ihren Kreislauf durch die Heizkammer 31, die Re torten 30 usw. antreten können. Etwaiger Gasüberschuss kann durch das Ventil 45 aus treten.
Soll in den Retorten gekühlt werden, so werden die Schieber 46 geöffnet und die Schieber 47 geschlossen. Die Heizgase wer den, wie schon oben beschrieben, einer andern Retortengruppe zugeleitet.
Die dritte Ausführungsform der Anlage (Fig. 3 bis 6) bezweckt, die zur Verfügung stehende Wärme voll auszunützen und dafür zu sorgen, dass der gesamte Retorteninhalt jeweils die gleiche, genau kontrollierbare Temperatur besitzt, so dass es nicht mehr vor kommen kann, dass der Retorteninhalt zu wenig oder zu stark erhitzt wird.
Bei den Anlagen nach Fig. 1 und 2 kann es nämlich vorkommen, dass die aus der Heiz- kammer austretenden heissen Verbrennungs gase sich auf dem Wege bis zur letzten Re torte stark abkühlen und infolgedessen die gewünschte Verkohlungswirkung nicht er zielen.
Dieser Nachteil ist bei der Ausführungs form nach Fig. 3 bis 6 dadurch vermieden, dass jeder Retorte eine Heizkammer zugeord net ist. Dies hat den Vorteil, dass beispiels weise bei der Verkohlung von Holz ein kon stant gleichmässiges Holzgas mit einem mitt leren Heizwert von zirka 1500 Cal. pro m3 erhalten wird, das seinerseits zur Erhitzung des Retorteninhaltes und zur Destillation der Nebenprodukte . verwendet wird. Die Ab wärme kann teilweise ebenfalls zur Destilla tion der Nebenprodukte und zur Trocknung des Holzes in einem kontinuierlichen Prozess verwendet werden. Die gezeichnete Anlage besitzt drei lie gende Retorten 50, 51 und 52.
(es könnten deren natürlich auch mehr sein), die je an ihrem einen Ende einen aufklappbaren Dek- kel 53 aufweisen. Zur Zu- und Abführung des zu verkohlenden Gutes dienen Wagen 54, die weiter unten im einzelnen noch beschrie ben werden. Diese Wagen werden auf Schie nen 55 den einzelnen Retorten zugeführt.
Jede Retorte besitzt am andern Ende eine Heizkammer 56, die zwei Heizschlangen 57 enthält, welche sich in Form gerader Rohre 59 auch noch durch die Retorte selbst erstrek- ken. Mit Hilfe des Gasbrenners 58 werden die Heizschlangen 57 erhitzt, so dass die darin enthaltenen Holzgase (siehe weiter unten) mit der gewünschten Temperatur durch in den Rohren 59 angebrachte Löcher in die Re torte ausströmen und das darin enthaltene Holz erhitzen und verkohlen. Die Verbren nungsgase des Brenners 58 können bei offe nem Schieber 61 wenigstens zum Teil aus der Heizkammer 56 in ein unterhalb der Rohre 59 befindliches, parallel zu ihnen ver laufendes und ebenfalls gelochtes Rohr 60 eintreten.
Bei geschlossenem Schieber 61 tre ten alle Verbrennungsgase in einen durch Stützwände 62 für die Retorte gebildeten Kanal 63, aus dem sie durch Öffnungen 64 austreten, die Retorte aussen gleichmässig be streichen und dann in den Abzug 65 ge langen.
Ein Teil der Verbrennungsgase kann aber, wie erwähnt, in das gelochte Rohr 60 gelan gen und sich mit den aus den Rohren 59 aus tretenden Gasen mischen, wobei aber- durch entsprechende Einstellung des Schiebers da für zu sorgen ist, dass eine Entzündung der letztgenannten Gase nicht eintritt.
Drei Schieber 66 regeln den Eintritt der Holzgase aus der Hauptleitung 67 in die Heizkammern 56. Mit Hilfe des Ventilators 68 wird in jeder Retorte ein leichter Unter druck erzeugt und die Gaszirkulation in der ganzen Anlage aufrechterhalten. Jede Heiz- kammer 56 enthält auch noch eine Feuerung 69, mit deren Hilfe die Anlage erstmalig in Betrieb gesetzt wird. Ist im Innern der Retorte eine Tempera tur von zirka 280 C erreicht, so setzt eine exotherme Reaktion ein, die eine weitere Be heizung des Retortenmantels durch die aus den Öffnungen 64 austretenden Heizgase überflüssig macht.
Durch Öffnen eines Schie bers 70 können die Abgase des Brenners 58 direkt unter den auf der Heizkammer 56 auf gebauten Destillationsapparat 80 geleitet werden. Von dort gelangen die Abgase eben falls in den Abzug 65. Innerhalb einiger Stunden steigt nun die Temperatur im Innern der Retorte auf zirka 420 C, was mit den Thermometern 71 kontrolliert und mittels der Schieber 66 reguliert wird.
Mit dem Einsetzen der exothermen Reak tion kann natürlich die Flamme des Gasbren ners verkleinert und der Gasdurchgang durch die Retorte reduziert werden. Die Gaszirku lation wird aber bis zum Ende des Verkoh lungsprozesses aufrechterhalten, um die neu entstehenden Schwelgase sofort abzuführen und ihre Zersetzung zu verhindern.
Diese zirkulierenden Gase verlassen mit den neu gebildeten Schwelgasen die Retorten durch die Abzüge 72 und die Leitungen 73 und gelangen über die Schieber 74 in die Teerabscheider 75. Die teerfreien Gase pas sieren dann noch einen oder mehrere Aus- scheider 76 für Holzessig, Teeröle und Koh- lenwasserstoffe und zuletzt einen Ausscheider 7 7 für Aceton, Methylalkohol, Methy lacetat und Methylketon. Der Ventilator 68 saugt dabei die nicht kondensierten Gase an und drückt sie in den Gasometer 78, in dem sie aufgespeichert werden können.
Aus dem Gasometer 78 werden die gereinigten Gase über die Hauptgasleitung 67 wenigstens zum Teil den Retorten wieder im Kreislauf zuge führt, beladen sieh dabei wieder mit Schwel- gasen aus dem Holz, werden wieder gerei nigt und bleiben somit im Kreislauf.
Ein anderer Teil gelangt, wie beschrieben, als Verbrennungsgase durch das Rohr 60 in die Retorte, und zwar hauptsächlich als er hitzte Kohlensäure, die in den Ausscheidern 76, 77 ausgewaschen wird, da sich sonst mit der Zeit die Zirkulationsgase immer mehr verschleclhtern und unbrennbar würden. Die durch den Abzug 65 austretenden Verbren nungsgase werden vom Hilfsventilator 79 (Fig. 3) angesaugt und in den Kanal 81 ge blasen, in dem sich die Wagen 54 befinden. Diesen Gasen kann nach Bedarf noch Frisch luft zugesetzt werden, um eine zu starke Er hitzung des im Kanal 81 befindlichen, zu trocknenden Holzes zu verhindern.
Sobald in der ersten Retorte 50 die not wendige Verkohlungstemperatur erreicht ist. wird der Schieber 66 des Gasbrenners 58 voll ständig geschlossen. Die beiden andern. die Heizschlangen 57 beherrschenden Schieber 66 bleiben jedoelh offen, damit die nach Beendi gung der Verkohlung in der Retorte enthal tene Kohle gekühlt werden kann. Infolge Ab stellung des Brenners 58 findet eine Erhit zung der in die Retorte eintretenden Zirku lationsgase nicht mehr statt. so dass der Re torteninhalt nach und nach gekühlt wird.
Nachdem die Kohle unter die Entzün dungstemperatur abgekühlt ist, werden die beiden andern Schieber 66 der betreffenden Retorte geschlossen und letztere geöffnet. Die darin enthaltenen Wagen (vorzugsweise vier) werden auf den Seliienen 55 ausgefahren. bei 82 entleert und bei 83 wieder mit Holz be laden und in den Trocknungskanal 81 gescho ben. Gleichzeitig werden die vier vordersten Wagen aus dem Trocknungskanal in die ent leerte Retorte 50 eingefahren; diese wird ge schlossen und wieder in Betrieb gesetzt. Während der Kühlung der Retorte 50 ent wickeln die Retorten 51 und 52 Holzgase, so dass davon für die Inbetriebsetzung der Re torte 50 genügend vorhanden ist.
Abwech selnd ist aber immer eine Retorte auf Küh lung eingestellt, während die andern Gas er zeugen.
Die bereits erwähnten Wagen 54 laufen innerhalb jeder Retorte auf einer im Quer schnitt dreieeltförmigen Bahn 84, die auf ihrem Scheitel eine Laufschiene 85 trägt. Innerhalb dieser Bahn sind die Rohre 59 und 60 angeordnet (F'ig. 5). Jeder Wagen 54 ist so geformt, dass er einen dem Querschnitt der Bahn 84 entsprechenden Ausschnitt 86 auf- weist, im übrigen aber samt seiner Ladung den Querschnitt der Retorte vollständig aus füllt (Fig. 6). Jeder Wagen läuft mittels zweier Rollen 87 auf der Laufschiene 85 und mittels zweier Stützrollen 88 auf der Innen wand der Retorte.
Die den Umfang jedes Wragens und den Ausschnitt 86 begrenzen den Wände, ebenso natürlich auch die Bahn 84, sind perforiert, um den Zirkulationsgasen freien Durchtritt zu gewähren.
Es hat sich gezeigt, dass die vorstehend beschriebene Ausführungsform eine derart günstige Arbeitsweise gewährleistet, dass noch wesentliche Mengen Gas übrigbleiben, mit welchen ein Gasmotor betrieben werden kann, der bei Kupplung mit einer Dynamo maschine die für die ganze Fabrikations anlage notwendige elektrische Energie liefert. Natürlich kann dieser Motor auch mit Ar beitsmaschinen, wie Pumpen, Ventilatoren usw., gekuppelt sein.
Die kondensierten Nebenprodukte, wie Teer, Holzessig, Teeröle, Aceton, Methyl alkohol, Ketone usw., können mit Hilfe von Pumpen in die Destillierapparate über den Heizkammern der Retorten gefördert und nach den üblichen Verfahren raffiniert, de stilliert und sonst gereinigt werden.
Die erhaltenen Kohlen können nach übli chen Methoden kalibriert und für die ver schiedenen Zwecke aufbereitet werden.
Die beschriebene Anlage hat ausserdem n oc h folgende Vorteile: Die Anordnung t der Heizrohre im Innern der Retorten gewährt einen sehr guten Wärmeübergang, da das Holz von innen nach aussen erhitzt wird. Eines der Heizrohre enthält während der Ver kohlung verbrannte heisse Holzgase, die sich mit den unverbrannten Gasen so mischen, dass der Heizwert der letzteren nicht unter 1500 Cal. pro m3 sinken kann. Zwei Drittel der Gase bleiben ständig in Zirkulation und werden nicht verbrannt.
Der :Überschuss der unverbrannten Gase wird aussen um die betreffende Retorte gelei tet oder zur Beheizung eines Destillierappa rates benützt. Die verbrannten Gase, die den Abzug verlassen, dienen mit Luft gemischt zur Trocknung des Holzes.
Die Anlage, einmal in Betrieb gesetzt, arbeitet kontinuierlich ohne äussere Wärme zufuhr, d. h. Beheizung mit fremdem Mate rial. Nur das ständig aus dem Holz entste hende .Schwelgas dient zur Beheizung.
Es ist ein geschlossener Kreislauf vor handen, aus dem ständig die Nebenprodukte und Kohlensäure ausgeschieden werden, und die unkondensierten Gase werden wieder in den Kreislauf zurückgeführt.
Die Zirkulationsgase arbeiten als Träger der Dämpfe der Nebenprodukte.