DE136792C - - Google Patents

Description

CHES

PATENTAMT

Bekannt sind verschiedene, zur Gewinnung der Kohle dienende Methoden, z. B. in Meilern, Retorten oder ähnlichen Apparaten. Bei Herstellung von Kohle in geschlossenen Räumen ohne Luftzutritt werden aufser derselben noch nützliche flüssige Producte, wie Essigsäure, Methylspiritus und dergl. gewonnen.

Behufs Steigerung der Menge der mittels trockener Destillation zu erzeugenden Kohle und flüssiger Producte wurde die Verwendung von schwach überhitztem Dampf vorgeschlagen. Diese Mafsnahine trägt zur gleichmäfsigen Erwärmung des zu destillirenden organischen Stoffes bei und vermindert die Zersetzung der flüssigen Destillationsproducte, besitzt jedoch den Nachtheil, dafs die letzteren durch den condensirten Dampf übermäfsig verdünnt werden. Um diesem Uebelstande vorzubeugen, suchte man überhitzten Dampf durch solche Gase zu ersetzen, welche auf die zu erzielenden Producte keine schädliche Wirkung haben, wie Wasserstoff (H), Stickstoff (N), Kohlenoxyd (CO), Wassergas, Regeneratorengas und sauerstofffreie Luft. Diese Gase sollten nach der Ansicht der Erfinder die Gesammtmenge flüssiger Destillationsproducte vermehren, ohne sie mit gar zu viel Wasser zu verdünnen, wie dies bei Verwendung von überhitztem Dampf der Fall ist.

Das

vorliegende Verfahren

zur Gewinnung

der Kohle von grofser Entfärbungskraft besteht darin, dafs kohlenstoffhaltige Substanzen von vegetabilischer Herkunft in zerkleinertem, zerstückeltem und feuchtem Zustande einer rapiden, bei Hellrothgluttemperatur vor sich gehenden trockenen Destillation unter gleichzeitiger Einwirkung von in grofsen Mengen angewendeten Wasserdampf oder bezw. und Kohlensäure ausgesetzt werden, welche Gase ebenfalls durch bis zur Hellrothglut erhitzte Röhren hindurchströmen; dabei zersetzen sich fast alle flüssigen und gasförmigen Destillationsproducte in für die Kohle unschädliche Dämpfe und Gase, wie Wasserstoff, Kohlenoxyd und dergl. Infolge dessen geschieht die trockene Destillation in der Atmosphäre von unschädlichen Gasen, und nicht, wie es bei bisher bekannten Methoden der Fall ist, in der Atmosphäre von Pech-, Holzessig-, Methylspiritus- und dergl. Dämpfen, welche bekanntlich die Kohle verderben. Nach Beendigung der trockenen Destillation soll durch die erzeugte Kohle bei Hellrothgluttemperatur noch binnen Kurzem ein schwacher Strom von sehr stark überhitztem Dampf oder Kohlensäure hindurchgelassen werden, wonach die Kohle abgekühlt und, je nach Umständen, mit reinem Wasser oder mit Säure (z.B. Salzsäure) und Wasser ausgewaschen und hernach getrocknet, bezw. zum zweiten Mal ohne Luftzutritt durchgeglüht wird.

Wasserdampf und Kohlensäure können dem zu verkohlenden Stoffe entweder in bereits fertigem Zustande zugeführt werden, oder aber es werden demselben solche Substanzen beigemengt, welche während der trockenen Destillation sehr grofse Mengen von Wasserdampf und Kohlensäure in der Retorte selbst entwickeln.

Die obige allgemeine Vorschrift wird in nachstehenden Charakteristiken Beispielen geschildert.

ι. Holz in etwa ι ecm grofsen Stückchen (Torf und dergl.) wird zunächst mit feuchtem Dampf gesättigt und dann in eine bis zur Hellrothglut erhitzte Retorte hineingebracht, in welche stark überhitzter Wasserdampf oder Kohlensäure, welche ebenfalls bis zur Rothglut erhitzte Röhren durchströmten, in Ueberflufs eingeleitet werden. Unter diesen Be- dingungen zersetzt sich der gröfste Theil von flüssigen und gasförmigen Producten der trockenen Destillation in Wasserstoff, Kohlenoxyd und dergl.

Hierbei ist der Zuflufs von überhitztem Dampf derart zu reguliren, dafs die während des Destillationsprocesses aus der Retorte entweichenden Dämpfe und Gase mit einer blassen, nicht leuchtenden Flamme verbrennen. Nach beendigter trockenen Destillation . wird durch die zurückgebliebene, bis zur Rothglut erhitzte Kohle noch während eines gewissen Zeitraumes ein schwacher Strom von überhitztem Dampf hindurchgelassen; indem dabei die Kohle theilweise in Kohlensäure übergeht und letztere bei der hohen Temperatur mit der Kohle reagirt und Kohlenoxyd liefert (C + C'O₂=. 2 C O), so nimmt das· Quantum der in der Retorte vorhandenen Kohle nach und nach ab. Ist dasselbe auf 8 bis 10 pCt. des angewendeten Materials gesunken, so ist der Vorgang als beendigt zu betrachten.

Diese Kohle, nachdem sie mit reinem Wasser abgespült und hernach getrocknet ist, entfärbt z. B. Zuckersäfte und Syrupe circa zehnmal stärker als gewöhnliche Knochenkohle.

Bei Herstellung der Kohle von grofser Entfärbungskraft spielen die fünf nachstehenden Momente die Hauptrolle: erstens, der Zerkleinerungsgrad von Holz; zweitens, dessen Feuchtigkeit; drittens, die Menge des in die Retorte eingeleiteten Wasserdampfes; viertens, die Temperatur der trockenen Destillation und fünftens, die Dauer der Einwirkung des überhitzten Dampfes und im Allgemeinen der trockenen Destillation.

Wird Holz in nicht genügend kleinen Stückchen, z. B. in der Form von gewöhnlichen Scheiten gebraucht, so erhält man, wenn auch allen übrigen Bedingungen genügt wurde, demnach eine Kohle, welche nur ein geringes Entfärbungsvermögen aufweist. Das Holz mufs zerkleinert werden, damit Wasserdampf und Kohlensäure in das Innere jedes Stückes leicht eindringen können; mit Rücksicht darauf soll das Holz mittels nahe an einander liegender Querschnitte in Einzelstücke (von kleinen Dimensionen in der Längsrichtung) zerlegt werden. Die Querschnitte, durch welche das zu destillirende Holz in kleine Stückchen zerlegt wird, sind zweckmäfsig in der Längsrichtung in Entfernungen von je 1 cm von einander anzuordnen. Das Feuchtmachen des Holzes, welches mittels gewöhnlichen Dampfes vor der trockenen Destillation bewirkt wird, hat den Zweck, das Volumen des Holzes zu vergröfsern; beim rapiden Einwirken von überhitztem Dampf bei sehr hoher Temperatur wird das Holz an seiner Oberfläche augenblicklich verkohlt und liefert dasselbe stark poröse Kohle, welche folglich ein vollständigeres Durchdringen mit überhitztem Wasserdampf und Kohlensäure gestattet. Ist die Menge des eingeleiteten Wasserdampfes nicht ausreichend, so verbrennen die entweichenden Dämpfe und Gase'mit heller, rufsreicher Flamme, und man gewinnt schwach entfärbende Kohle. Ist die Temperatur der trockenen Destillation zu niedrig, so üben Wasserdampf und Kohlensäure keine Wirkung aus, und man erhält deshalb Kohle von nur geringer Entfärbungskraft. Ist sie dagegen zu hoch, z. B. Weifsglut, so kann sämmtliche Kohle verschwinden, indem sie mit überhitztem Wasserdampf und Kohlensäure Kohlenoxyd bildet. Läfst man selbst bei normaler Hellrothgluttemperatur überhitzten Dampf in Ueberflufs während einer sehr langen Zeit wirken, so vermindert sich das Kohlenquantum sehr beträchtlich, was sich in wirthschaftlicher Hinsicht als nachtheilig herausstellen kann.

Will man daher Kohle von grofser Entfärbungskraft und in entsprechender Menge erzeugen, so mufs streng nach der obigen Vorschrift verfahren werden, wobei man sich selbstverständlich den Umständen anzupassen hat.

2. Wird ein inniges Gemenge von gepulvertem, gewaschenen Torf, Holzsägespänen und dergl. mit rohen ausgelaugten (entzuckerten) Rübenschnitzeln in feuchtem Zustande und in nicht allzu grofsen Quantitäten einer raschen trockenen Destillation bei Hellrothgluttemperatur unterzogen, so erzielt man Kohle von grofsem Entfärbungsvermögen, welches letztere durch Auswaschen- mit Säure und Wasser noch gesteigert werden kann.

Aehnliche Resultate ergeben sich, wenn man gepulverten Torf und dergl. mit 1 bis 2 procentiger Kartoffelstärkelösung durchtränkt und sodann in nicht zu grofsen Mengen einer raschen trockenen Destillation bei Hellrothglut- . temperatur aussetzt.

In beiden' letzteren Fällen scheidet das benutzte Material sein Wasser nur schwerlich ab; sind die Retortenwände zur Hellrothglut erhitzt, so befindet sich im Innern des Materials noch Wasser, welches nach und nach verdampft, wobei der entwickelte Dampf bei Berührung der Retortenwände überhitzt wird. In dieser Weise kommt hier der specielle Fall zum Vorschein, wo Verdampfung, Ueberhitzung und trockene ^Destillation in demselben Apparat stattfinden.

Dagegen gewinnt man bei Verwendung einer leicht trocknenden Substanz, z. B. Holzsägespänen, welche nicht mit Kartoffelstärkelösung benetzt wurden, nur schwach entfärbende Kohle.

3. Ein inniges Gemenge feiner Holzsägespäne (Steinkohlenpulver, gewaschenen Torf im Pulverzustande und dergl.), mit Kreide, gelöschtem Kalk, Defecationsschlamm und dergl. wird mit einem geringen Wasserqantum übergössen , die erhaltene teigartige Masse innig zusammengeknetet und dann in nicht zu grofsen Mengen einer rasch vor sich gehenden trockenen Destillation ohne Luftzutritt bei Hellrothgluttemperatur unterworfen. Die erzeugte Kohle eignet sich jetzt schon zum Gebrauch in solchen Fabrikationszweigen, wo der darin enthaltene Kalk keine nachtheilige Wirkung hat (wie beispielsweise bei Defecation und Saturation von Zuckersäften).

Durch die Anwendung dieser Kalk enthaltenden Kohie für den genannten Zweck wird ein wesentlicher Fortschritt in der Zuckerfabrikation herbeigeführt, indem drei verschiedene Operationen in eine einzige zusammengezogen werden; verwendet man nämlich das Product während der zweiten Saturation, so erlangt man einen so hohen Entfärbungseffect, und es kommen Zuckersäfte von einer so hohen Qualität zum Vorschein, dafs das Gleiche selbst nach den drei heutzutage benutzten Operationen, d. h. der zweiten und dritten Saturation und der Reinigung mit Knochenkohle, niemals erreicht werden kann. Hierbei ist zu bemerken, dafs die Kohlensäure in der Saturation das Entfärbungsvermögen der Kohle noch vergröfsert.

Bezüglich des gelöschten Kalks ist zu beachten, dafs er die Eigenschaft besitzt, Wasser zu absorbiren, welches bei hoher Temperatur ausgeschieden wird; aufserdem absorbirt dieser Körper am Anfang des Destillationsvorganges aus den Destillationsproducten Kohlensäure und geht somit in kohlensaures Calcium (CaCO₃) über; bei Hellrothgluttemperatur zerfällt indessen (Ca C O₃) wiederum in Kalk (Ca O) und Kohlensäure (C 0.₂), welche auf die Kohle einwirkt.

4. Holz in kleinen Stückchen oder irgend eine andere kohlenstoffhaltige Substanz übergiefst man in einem passenden Kessel mit einer Lösung von essigsauremCalcium/Ca(C₂H₃O₂J₂) von mittlerer Concentration und siedet so lange, bis aus der siedenden Lösung das Salz sich abzuscheiden beginnt. Das in dieser Weise gesättigte Material nimmt man aus dem Kessel heraus und unterwirft es einer raschen trockenen Destillation bei Hellrothgluttemperatur ohne Luftzutritt. Die gewonnene Kohle wird mit Säure abgespült und darauf getrocknet.

Es spielen auch hier Wasserdampf und Kohlensäure die Hauptrolle, indem bei Zersetzung von essigsaurem Calcium kohlensaures Calcium gebildet wird, welches bei Hellrothgluttemperatur Kohlensäure entbindet.

Bei gewerblicher Darstellung wird man sich hierfür zweckmäfsig des mit Kalk gesättigten rohen Holzessigs bedienen,

Es ist noch hervorzuheben, dafs man, falls das derartig gesättigte Holz einer langsamen trockenen Destillation unterworfen wird, oder zunächst bei einer Temperatur von 120⁰C. vorgetrocknet und dann erst einer trockenen Destillation unterworfen wird, alsdann Kohle von einem nur ganz geringen Entfärbüngsvermögen erhält.

5. Es können auch verschiedene Combinationen der in den Beispielen 1 bis 4 behandelten Verfahrungsvarianten verwendet werden;. diese Combinationen können entweder darin bestehen, dafs anstatt einzelner beliebige Gemenge der in Beispielen 2 bis 4 erwähnten Beimischungen gebraucht werden, oder darin, dafs aufser den aus Beimischungen entwickelten überhitzten Reagentien dem zu verkohlenden Füllmaterial noch Wasserdampf (Kohlensäure) in bereits fertigem Zustande zugeführt wird. Einige dieser Combinationen mögen hier Erörterung finden.

a) Holz- (Torf-) Stücke werden mit essigsaurem Calcium gesättigt und sodann der trockenen Destillation gemäfs Beispiel 1 mit Zuflufs des stark überhitzten Reagens unterworfen.

b) Sägespäne (oder Torf) werden mit entzuckerten Rübenschnitzeln und Defecationsschlamm gemischt und der trockenen Destillation bei Hellrothglut mit oder ohne Zuflufs von überhitztem Dampf (Kohlensäure) unterworfen.

c) Torf wird mit Steinkohlenpulver gemengt und sodann ohne Luftzutritt durchgeglüht.

d) Sägespäne (bezw. Torf) werden mit schwacher Lösung von essigsaurem Calcium gesättigt, darauf mit Kreidepulver gemengt und endlich der trockenen Destillation unterzogen.

e) Ein Gemisch von Sägespänen, Torf, Steinkohlenpulver, entzuckerten Rübenschnitzeln und Defecationsschlamm wird der trockenen Destillation bei eben gekennzeichneten Bedingungen event, mit Zuflufs von überhitzten Reagentien unterworfen.

Selbstverständlich kann die Zahl dieser Combinationen beliebig vermehrt werden.

Aus dem Obigen geht unmittelbar hervor, dafs die eingangs gekennzeichneten bekannten Destillationsmethoden sich von der den Gegenstand des vorliegenden Verfahrens bildenden Methode sehr wesentlich unterscheiden. Dort handelte es sich darum, möglichst viel flüssiger Destillationsproducte zu erzielen; hier dagegen werden dieselben behufs Erhaltung guter Kohle geopfert. Dort wird hohe Temperatur zu ver-

meiden gesucht, weil sie die Zersetzung von flüssigen Destillationsproducten verursacht, hier ist sie von hervorragender Bedeutung. Dort gewinnt man bei Benutzung feuchter Materialien weniger von flüssigen nützlichen Destillationsproducten, infolge einer bedeutenderen Zersetzung derselben, hier ist die Feuchtigkeit des Materials sehr nützlich. Dort beugt man der Einwirkung von Sauerstoff vor, hier spielt die mäfsige Einwirkung von sauerstoff haltigen Verbindungen die Hauptrolle. Dort werden die für die zu gewinnende Kohle unschädlichen Gase in bereits fertigem Zustande in die Retorte eingeführt, hier treten sie meistentheils als Producte der Zersetzung von kohlenstoffhaltigen Substanzen unter dem Einflufs sauerstoffhaltiger Verbindungen auf.

Der letzterwähnte Umstand stellt ein aufserordentlich wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung dar, weil unter Berücksichtigung desselben die trockene Destillation unter ganz eigentümlichen Bedingungen vor sich geht, welche bis jetzt niemals verwendet wurden. Der Unterschied gegenüber den bekannten Verfahren besteht lediglich darin, dafs die Menge der in der Retorte bereits vorhandenen schädlichen (Theer-, Holzessig- etc.) Dämpfe nicht von aufsen vermehrt, aber auch nicht vermindert wird, so dafs während des ganzen Vorganges die Kohle in der Atmosphäre dieser Dämpfe verbleibt, während im vorliegenden Falle sämmtliche Gase in unschädliche Gase (Wasserstoff und Kohlenoxyd) zerlegt werden. Selbstverständlich bekommt man in verschiedenen Fällen Kohle von verschiedener Entfärbungskraft. Es kommt auch vor, dafs, während durch gewisse Kohlensorten die Zuckersäfte und Syrupe wirksamer entfärbt werden als die Karamellösung, andere Kohlensorten gerade die entgegengesetzte Eigenschaft aufweisen.

Die Wiederbelebung der ausgenutzten Kohle wird ebenso wie die ursprüngliche Erzeugung derselben durchgeführt, wobei Wasserdampf und Kohlensäure nur in geringen Mengen zur Verwendung kommen.

Unterwirft man kleine Stücken von gewöhnlicher Holzkohle der Einwirkung von überhitzten Dampf bei Hellrothgluttemperatur, so nimmt die Entfärbungskraft der Kohle zu, dagegen ihre Menge nach und nach ab.

Es ist bereits oben hervorgehoben worden, dafs es behufs Erzeugung energisch entfärbender Kohle aufserordentlich wichtig ist, dafs die zu verkohlenden Materialien sehr rasch auf hohe Temperatur gebracht werden. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, wird nachstehend beschriebener und in der beiliegenden Zeichnung in Verticallängsschnitt veranschaulichter Apparat vorgeschlagen.

Das Rohr α aus feuerfestem Material ist vermittelst Flantschen an zwei kurze Rohrstutzen b und c angeschraubt. Der Stutzen b besitzt oben das Kreuzstück d, dessen horizontale Mündung zum Beschicken des Apparates dient, während die verticale Oeffnung das Reinigen des über dem Apparate α horizontal liegenden Rohres bezweckt. Behufs Untersuchung der Flamme der entweichenden Gase zweigt sich von dem Beschickungsrohre ein enges Röhrchen mit dem Hahn e ab. Der Theil b ist mittelst gufseisernen kreisrunden Deckels verschlossen, welcher einen Schlitz / mit der Thür enthält. Durch diesen Schlitz wird mittels der Kratze g das Material (bezw. das fertige Product) nach dem gegenüberliegenden Ende des Apparates verschoben oder mittels der Kratze h im Laufe des Destillationsprocesses gemischt, wobei man vermittelst der Drehscheibe k die lichte Oeffnung des Ableitungsrohres derart zu reguliren hat, dafs die Luft in den Apparat durch die Oeffnung / nicht eindringe. Die Form dieser Drehscheibe entspricht derjenigen des Rohres, und sie ist auf ihrer Achse, welche mittels einer Stange mit der Handhabe i verbunden ist, excentrisch befestigt, so dafs sie eine Sicherheitsklappe gegen die Bildung von innerer Spannung in dem Apparate darstellt, in dem beim Auftreten derselben der gröfsere Theil der Scheibe sich heben würde.

Das an dem Stutzen c angebrachte Kreuzstück / verfolgt dieselben Zwecke wie das Stück d. Die beiden Beschickungsröhren sollen ziemlich weit sein, damit bei Verwendung von pulverartigem Material dasselbe durch die Strömung der Gase nicht mitgezogen wird.

Der hintere Theil der Retorte ist mittels eines Deckels verschlossen, welcher unten mit einer Oeifnung m ausgestattet ist. An dem Deckel ist der Trichter η angebracht, welcher mit einer Schraube ο zum Schliefsen der Oeffnung mittels der Asbestplatte ρ versehen ist. Der Trichter ist mit einem hydraulischen Verschlufs ausgerüstet. Unterhalb desselben befindet sich der Blechbehälter r, wohin aus der Retorte die fertige heifse Kohle mittels der Kratze g durch die Oeffnung m unter Luftabschlufs geschafft wird.

Die ganze Retorte ist in einem Ofen s eingemauert, worin t die Feuerthür, w den Feuerherd, y das Gittergewölbe aus festem Ziegelstein, welches den Zweck hat, der zu starken Erhitzung der Retortenwände vorzubeugen, χ den in den Schornstein führenden Kanal bedeuten.

Bei Arbeit mit überhitztem Dampf wird am Boden des Apparates ein eisernes Rohr angebracht, welches mit kleinen nach unten gewendeten Löchern ausgestattet ist.

Vor dem Ausschütten der fertigen heifsen Kohle in den Behälter r mufs aus demselben

und dem Trichter η die Luft mittels feuchten Dampfes verdrängt werden, zu welchem Behufe das Rohr \ dient. Die Klappe k mufs hierbei geschlossen gehalten werden.

Claims (4)

Pate nt-Ansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung und Wiederbelebung von Kohle mit grofser Entfä'rbungskraft, darin bestehend, dafs kohlenstoffhaltige Substanzen von vegetabilischer Herkunft in zerkleinertem und sehr feuchtem Zustande (z. B. Holz in kleinen Stückchen, dessen einzelne Querschnitte um circa ι cm von einander in Längsrichtung der Fasern entfernt sind) einer in Hellrothgluttemperatur rapid vor sich gehenden trockenen Destillation unter gleichzeitiger Einwirkung grofser Quantitäten von in bis auf Hellrothgluttemperatur gebrachten Röhren überhitzten Wasserdampf oder bezw. und Kohlensäure ausgesetzt werden, die erzeugte Kohle nach beendigter trockener Destillation noch binnen eines gewissen Zeitraumes, welcher je nach der beabsichtigten Entfärbungskraft der zu erzielenden Kohle zu richten ist, der Einwirkung von stark überhitztem Wasserdampf oder Kohlensäure unterworfen, sodann abgekühlt und schliefslich je nach Umständen, entweder unmittelbar oder erst, nachdem sie mit reinem Wasser abgespült und getrocknet worden ist, verwendet wird.

2. Eine Abänderung des im Anspruch ι gekennzeichneten Verfahrens, darin bestehend, dafs die erforderlichen Gase (Wasserdampf und Kohlensäure) im Laufe der gemäfs Anspruch ι stattfindenden trockenen Destillation im Innern der Retorte selbst entwickelt und überhitzt werden, und zwar aus den den kohlenstoffhaltigen Materialien beigemengten organischen oder anorganischen Substanzen von solcher Beschaffenheit, dafs sie Wasserdampf und bezw. oder Kohlensäure in hohen Temperaturen entbinden, wobei die gemäfs dieser Ausführungsform erzeugte Kohle entweder mit den darin enthaltenen Mineralbeimischungen oder erst, nachdem sie mit Säure ausgelaugt und mit Wasser abgespült worden ist, zur Verwendung kommt.

3. Eine Abänderung des im Anspruch 1 gekennzeichneten Verfahrens, darin bestehend, dafs die erforderlichen überhitzten Gase (Wasserdampf, Kohlensäure) theils aus den im Anspruch 2 gekennzeichneten Beimischungen entwickelt, theils in bereits fertigem Zustande während der trockenen Destillation des zu verkohlenden Materials zugeführt werden.

4. Die Ausführung des Verfahrens nach Ansprüchen ι bis 3 in einem luftdicht verschliefsbaren Apparat, bestehend aus einer der directen Einwirkung der Flamme ausgesetzten, zwischen zwei feste Rohrstücke auswechselbar eingeschalteten Retorte (a) aus feuerfestem Material, in welche überhitzter Wasserdampf -^- Kohlensäure durch am Boden des Apparates angeordnete Rohre eingeleitet werden kann, einem Beschickungsstutzen (d)_% von dem sich ein zur Untersuchung der entweichenden Gase.dienendes Rohr (e) sowie eine Ableitungsröhre abzweigen, welch letztere in ein weiteres, mit einer Ventilklappe ausgestattetes Rohr einmündet, wobei das Ventil dazu dient, sowohl den Eintritt der frischen Luft in die Retorte während des Umrührens des FUllmaterials zu verhindern, als auch als Sicherheitsventil gegen Ueberdruckbildung zu dienen, und einem luftdicht verschliefsbaren, neben der Retorte angeordneten, zur Aufnahme der fertigen heifsen Kohle unter Luftabschlufs dienenden Behälter (n r).

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.