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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergasung von wasserhaltiger
Kohle, insbesondere Rohbraunkohle, in einem im Kreis geführten Schmelzbad, gemäß
dem die Kohle unterhalb des Badspiegels eingeleitet, die in ihr enthaltene Flüssigkeit
verdampft und der Dampf als Vergasungsmittel genutzt wird.
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Es ist bereits ein derartiges Verfahren zur Vergasung von wasserhaltiger
Kohle in einem Schlackenbad bekannt, bei dem die Kohle und das Vergasungsmittel
unterhalb des Schlackespiegels in das Schlakkebad eingeführt werden. Da ein Teil
der Kohle zur Bereitstellung der für den Vergasungsprozeß erforderlichen Wärme verbrannt
werden muß, sind dem verfahrenstechnischen Ablauf des Prozesses enge Grenzen gesetzt,
zumal die Vergasungstemperatur an den Schmelzpunkt der Schlacke gebunden ist. Hinzu
kommt noch, daß die Handhabung eines Schlackebades ohnehin mit Schwierigkeiten verbunden
ist, da im allgemeinen besondere Maßnahmen getroffen werden müssen, um ein Erstarren
der Schlacke an irgendwelchen ungeeigneten Stellen zu verhindern. Andererseits muß
nach Möglichkeit der ganze Prozeß so gesteuert werden, daß sich an besonders gefährdeten
Stellen des das Bad enthaltenden Systems Schlackenkrusten bilden, um einen Angriff
der flüssigen Schlacke auf die Wände des Raumes und andere Einrichtungen zu verhindern.
All diese Dinge setzen Maßnahmen und Vorkehrungen voraus, die den Gesamtablauf des
Verfahrens, das ohnehin innerhalb enger Grenzen ablaufen muß, also wenig flexibel
ist, zusätzlich komplizieren. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn, wie bei dem
bekannten Verfahren vorgesehen ist, die Schlacke im Kreislauf geführt ist, wobei
in einem Bereich desselben die Kohle vergast und in einem anderen Teil verbrannt
wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
angeführten Art so auszugestalten, daß die Vergasung von wasserhaltiger Kohle ohne
Schwierigkeiten und in bezug auf die Verfahrensführung ohne besondere Vorkehrungen
und Maßnahmen möglich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor,
daß als Badflüssigkeit in an sich bekannter Weise flüssiges Blei verwendet wird.
Es hat sich gezeigt, daß, obwohl keinerlei Reaktion zwischen dem Schmelzbad und
der wasserhaltigen Kohle möglich ist und somit die Badflüssigkeit ausschließlich
als Wärmeübertragungsmittel dient, die angestrebte Umsetzung zwischen Kohle und
dem in ihr enthaltenen Wasser bzw. dem daraus entstehenden Wasserdampf in optimaler
Weise erfolgt, wobei der Ablauf des Verfahrens selbst keinerlei besondere Vorkehrungen
erfordert, da die Verwendung von flüssigem Blei als Badflüssigkeit alle jene Schwierigkeiten
ausschließt, mit denen bei einem Schlackebad gerechnet werden muß.
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Es ist zwar bereits ein Verfahren zum Thermolisieren von kohlenstoffhaltigem
Material bekannt, bei welchem letzteres zunächst feinstzerkleinert und alsdann mit
flüssigem und feinstzerteiltem Metall in ein Rohr eingeleitet wird, in welchem das
Material durch einen sehr kurzen Kontakt mit dem Metall die für die Thermolyse erforderliche
Erwärmung erfahren soll. Voraussetzung für dieses Verfahren ist, daß die Materialien
zuvor getrocknet werden, da sonst eine Feinstzerkleinerung praktisch nicht möglich
ist. Trocknung und Feinstzerkleinerung machen aber ein solches Verfahren weniger
wirtschaftlich. Demgegenüber liegt ein wesentlicher Vorteil der Erfindung darin,
daß sie eine Vorbehandlung der zu vergasenden Kohle nicht voraussetzt.
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Im Gegensatz zu einem weiteren bekannten Verfahren zur Wärmebehandlung
unter anderem von festen kohlenstoffhaltigen Materialien unter Verwendung einer
Bleischmelze besteht bei Anwendung der Lehre gemäß der Erfindung auch keinerlei
Notwendigkeit, besondere Mittel und Maßnahmen vorzusehen, um die wasserhaltige Kohle
in die Badflüssigkeit einzubringen oder von dieser überfluten zu lassen. Vielmehr
ist es gerade die Einfachheit des Verfahrens gemäß der Erfindung, die seine Wirtschaftlichkeit
begründet.
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Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen vor allem
solche Kohlen in Betracht, die bereits in der Lagerstätte große Mengen an Wasser
enthalten und auch bei ihrer Gewinnung einen hohen Wassergehalt aufweisen. Es sind
dies vor allem Braunkohlen, deren Wassergehalt im Gewinnungszustand zwischen 50
und 60 ()iu liegt. Des weiteren ist die Lehre gemäß der Erfindung bei Torf anwendbar,
wenn dessen Wassergehalt etwa auf die bei Rohbraunkohlen üblichen Werte herabgesetzt
worden ist. Die Lehre gemäß der Erfindung ist auch bei solchen Kohlen mit Vorteil
zu benutzen, die in der Lagerstätte kein oder wenig Wasser enthalten, die aber während
des Gewinnungsprozesses mit großen Mengen Wasser in Berührung gebracht werden. Hierunter
fallen beispielsweise Steinkohlen, die gegebenenfalls in einer Aufschwemmung mit
etwa 40 bis 50 % Wasser aus der Grube gefördert und in dieser Form vom Gewinnungsort
zum Vergasungsort transportiert werden können. Nach Einführen der kohlenstoffhaltigen
Materialien in das Metallbad geben diese zunächst ihren Wassergehalt durch Verdampfen
ab, wobei das verdampfte Wasser sich direkt mit den festen vergasbaren Bestandteilen
der Kohle unter Bildung von brennbaren Gasen umsetzt. Als Vergasungsmittel wird
also hauptsächlich jenes Wasser benutzt, das die Kohle entweder von vornherein bereits
in der Lagerstätte aufweist oder aber aus dem Gewinnungsprozeß oder dem Transport
zur Vergasungsstelle mitbringt.
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Das flüssige Metall des Metallbandes kann im Kreislauf geführt werden,
wobei es außerhalb des Reaktionsraumes beispielsweise durch das Reaktorkühlmittel
eines Hochtemperaturkernreaktors in einem Wärmeaustauscher erhitzt wird, in den
es wieder aus dem Reaktionsraum zurückgeführt wird, nachdem es seine Wärme an die
kohlenstoffhaltigen Materialien abgegeben hat.
In der Zeichnung
ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung das Schema einer Einrichtung zur Vergasung
von feuchten kohlenstoffhaltigen Materialien dargestellt.
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Oberhalb einer als Schneckenpumpe 40 ausgebildeten Rotationsdruckpumpe
ist ein Trichter 41 angeordnet, durch den die zu verarbeitenden Materialien 42 der
Schneckenpumpe 40 bzw. der darin befindlichen Schnecke 43 zugeführt werden.
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An die Pumpe 40 schließt eine Rohrleitung 44 an, durch die das Material
in einen Reaktionsraum 45 gedrückt wird. Die Rohrleitung 44 zwischen Pumpe und Reaktionsraum
weist einen derartigen Querschnitt und eine derartige Länge auf, daß infolge des
Reibungswiderstandes in der Rohrleitung ein Zurückdrücken des Materials auf Grund
des im Reaktionsraum herrschenden Innendruckes nicht möglich ist.
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Der Reaktionsraum 45 ist zugleich auch der Abscheideraum. In seinem
oberen Teil befindet sich ein Auslaß 46, durch den hindurch die Vergasungsrückstände
in ein Sammelgefäß 47 treten. Letzteres ist an seinem unteren Ende mit einem Schieber
48 versehen, der auch als Doppelschieber ausgebildet sein kann. Mit Hilfe
dieses Schiebers können die Vergasungsrückstände aus dem Sammelgefäß 47 abgezogen
werden.
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Am oberen Ende des Reaktionsraumes 45 befindet sich ein Gasabzugsstutzen
49 mit einem Regulierorgan 50. Am unteren Ende des Reaktionsraumes 45 ist eine Zuführungsleitung
51 für das fluide und im Kreislauf geführte Heizmittel angebracht. Dieser Zuleitung
51 ist ein Regulierorgan 52 zugeordnet. Die Rohrleitung 44 für die Zuleitung der
zu vergasenden Materialien mündet über ein Mündungsstück 53 in den Reaktionsraum
45.
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Die in der Zeichnung dargestellte Einrichtung arbeitet in der Weise,
daß die Rotationsdruckpumpe 40 das feuchte kohlenstoffhaltige Material durch die
Rohrleitung 44 und über das Mundstück 53 in den Reaktionsraum 45 eindrückt.
Weiter wird in den Reaktionsraum 45 über das Regulierorgan 52 und die Zuleitung
hocherhitztes Blei eingeführt, das eine Anfangstemperatur von beispielsweise 1000°
C aufweist. Das flüssige Blei steht im Reaktionsraum 45 bis zur Niveauhöhe 54 und
wird durch die Ableitung 55 über das Regulierorgan 56 abgeführt, nachdem es sich
auf eine Temperatur von beispielsweise 750° C abgekühlt hat. Das Blei wird danach
durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Kreislauf geführt, in welchem es
von 750° C wiederum auf 1000° C erhitzt und gegebenenfalls gereinigt wird. Die Wärme
für die Erhitzung des Bleis kann in besonders vorteilhafter Weise einem Atomkernreaktor
entnommen werden. Die über das Mundstück 53 in das Bad 57 eingeführten feuchten
kohlenstoffhaltigen Materialien werden spontan getrocknet und entgast, wobei die
hierbei entstehenden Gase Anlaß zu einer starken Verwirbelung der Kohle und ihrer
Entgasungsprodukte im Bleibad sind. Hierbei findet eine intensivere Reaktion des
Wasserdampfes und der durch Entgasung entstandenen Kohlensäure mit dem Kohlenstoff
unter Bildung permanenter brennbarer. Gase statt. Diese Produktionsgase 58 sammeln
sich im Oberteil des Reaktionsraumes 45 und werden über den Auslaßstutzen
49 und das Regulierorgan 50 nach außen abgeführt. Oberhalb des Niveaus
54 des Bleibades 57
sammeln sich die Vergasungsrückstände 59, die vornehmlich
aus der Asche der vergasten Materialien bestehen. Diese Vergasungsrückstände werden
als Abfall über das Sammelgefäß 47 nach außen geführt.
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Das Verfahren erfolgt zweckmäßig bei Drücken bis zu etwa 50at.