DE2508707C2 - Verfahren zum Behandeln von bei der Schwelung von Ölschiefer entstehenden Dämpfen - Google Patents

Verfahren zum Behandeln von bei der Schwelung von Ölschiefer entstehenden Dämpfen

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Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von bei der Schwelung von feinkörnigem bituminösem oder ölhaltigen Material, insbesondere ölschiefer, entstehenden Gasen und/oder Dämpfen, wobei das Material in einer Schwelzone mit heißem, feinkörnigem Schwelrückstand als Wärmeträger gemischt und geschwelt und Schwelrückstand in einer vertikalen pneumatischen Förderstrecke durch Verbrennungsga · erhitzt, in einen Sammelbehälter gefördert und dt. Schwelzone wieder zugefü hrt wird.
Ein Verfahren dieser Art ist aus der DE-OS 18 09 874 bekannt, dabei wird vorgeschlagen, überschüssigen Schwelrückstand, seiner Zusammensetzung entsprechend, als hydraulischen Binder, als Vormaterial für die Zementfabrikation oder für die Herstellung von Bausteinen zu verwenden. In der USi-PS 29 04 445 ist die Herstellung von Zement aus Ölschiefer beschrieben, wobei als Ausgangsmaterial eine Mischung aus erhitztem Ölschiefer und Calciumcarbonat dient.
Verfahren zum Schwelen sind z. B. aus dem deutschen Patent 19 09 263 und dem US-Patent 37 03 442 bekannt. Als zu schwelende Materialien kommen beispielsweise ölschiefer oder bituminöse Mergel in Frage. Üblicherweise wird dabei ein körniges Fremdmaterial als Wärmeträger benutzt, welches sich vom Schwelrückstand durch Sichtung trennen läßt Im Interesse hoher ölausbeuten werden für diese Arbeitsweise Schweltemperaturen bei etwa 500—5500C vorgeschlagen und die Temperaturen des heißen Wärmeträgers mit etwa 630—650°C gewählt Der Schweliückstand fällt dabei als Abfallprodukt an und wird im allgemeinen nicht mehr weiterverarbeitet
Aufgabe der Erfindung ist es, während der Schwelung entstehende Gase und Dämpfe auf einfache Weise mindestens teilweise zu entschwefeln. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein Calcium- und/oder Magnesiumcarbonat enthaltendes, bituminöses oder ölhaltiges Material verschwelt wird, und daß der Schwelrückstand dieses Materials in einem Entsäuerungsreaktor bei einer Verweilzeit von 1 —40 Minuten auf 750—8500C erhitzt und mindestens ein Teil des erhitzten Schwelrückstands zum Binden von Schwefelverbindungen mit den gas- und dampfförmigen Schwelprodukten und/oder den Abgasen der pneumatischen Förderstrecke in Kontakt gebracht wird. Dafür ist es vor allem wichtig, daß das im Schwelrückstand enthaltene Calciumcarbonat und/oder Magnesiumcarbonat im Entsäuerungsreaktor in die entsprechenden Oxide umgewandelt wird. Ein weiterer Gedanke der Erfindung besteht darin, als Entsäuerungsreaktor den im Wärmeträgerumla-r.fsystem befindlichen Sammelbehälter zu benutzen, wobei insbesondere dessen Unterteil entsprechend ausgestaltet werden kann. Als Entsäuerung wird die Abspalt von CO2 aus Carbonaten bei genügend hoher Temperatur bezeichnet
Die im Schwelrückstand durch die Erhitzung und Entsäuerung gebildeten Oxide sind in der Lage, Schwefel z. B. nach der Reaktionsgleichung
CaO + SOj + "/22-CaSO4 + Wärme
zu binden, so daß die Abgase der Anlage schwefelfrei oder zumindest schwefelärmer werden. Vorteilhafterweise ist diese schwefelbindende Reaktion exotherm, was Energie für die Erhitzung des Schwelrückstandes sparen hilft Zu diesem wärmewirtschaftlichen Vorteil tragen auch noch weitere exotherme Feststoffreaktionen bei, die bei erhöhten Temperaturen im oder am Schwelrückstand ablaufen. Um davon optimalen Gebrauch zu machen, ist es vorteilhaft den Schwelrückstand auf mindestens 75O°C zu erhitzen, wobei jedoch auch dessen Zusammensetzung zu berücksichtigen ist.
An sich ist es möglich, die Erhitzung des körnigen Schwelrückstandes auf mehr als 7500C durch entsprechende Temperaturführung bereits in der pneumatischen Förderstrecke zu erzielen. Nach der Erfindung vvird jedoch die Nacherhitzung auf Entsäuerungstemperaturen von der Aufheizung in der Förderstrecke getrennt und in einen gesonderten Entsäuerungsreaktor oder in den der Förderstrecke nachgeschalteten Sammelbehälter gelegt. Damit erreicht man erhebliche Energieersparnisse, weil man bei getrennter Nacherhitzung einen großen Teil des Abwassers bei niedrigerer Temperatur abführen kann als wenn einstufig bis auf die Endtemperatur erhitzt würde.
Um die sauren Bestandteile im Schweirückstand zu einem ausreichenden Anteil zu entfernen, ist es erforderlich, den Schwelrückstand im Entsäuerungsreaktor für eine gewisse Zeit auf der erhöhten Temperatur von 750—85O0C zu halten. Die notwendige Verweilzeit hängt stark von der Körnung ab und schwankt daher in einem weiten Bereich etwa zwischen 1 und 40 Minuten.
Bei sehr feinen Körnungen kann sie sogar im Sekundenbereich liegen. In den meisten Fällen wird die Verweiizeit jedoch mindestens 3 Minuten betragen. In einer bevorzugten Ausführungsform durchwandert der Rückstand den Entsäuerungsreaktor in geschlossener s Schüttung langsam abwärts.
Um im Entsäuerungsreaktor eine möglichst gleichmäßige Temperatur aufrechterhalten zu können, ist es zweckmäßig, den Reaktor als Wirbelbett auszubilden. Dafür kommen sowohl Ausführungen des Wirbelbettes mit und ohne Rost in Frage.
Zum Erhitzen des Schwelrückstandes wird dem Reaktor Luft, gegebenenfalls vorgewärmte Luft, und fremder Brennstoff, vorzugsweise Gas, zugegeben. Dieser Brennstoff wird z. B. direkt in das Lückenvolumen zwischen den Körnern des Materials hineingeleitet, wo er mit der von unten aufsteigenden Luft verbrennt Es kann aber auch nützlich sein, den Brennstoff durch ein Rohrsystem gleichmäßig über den Querschnitt des Apparates zu verteilen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Brennstoff und die Luft durch an sich bekannte Gemischdüsen, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentschrift 17 58 244 näher beschrieben sind, in den Entsäuerungsreaktor einzuleiten. Wenn der Schwelrückstand noch brennbare Bestandteile enthält sieht die Erfindung vor, die Verbrennung des zugeführten fremden Brennstoffs mit Luftüberschuß vorzunehmen, so daß der restliche im Schwelrückstand befindliche Brennstoff mit abgetrennt wird. Bei extrem hohem Restgehalt an organischer Substanz im Schwelrückstand kann der Reaktor auch ohne Zusatz von fremdem Brennstoff allein durch Einleiten von kalter oder vorgewärmter Luft betrieben werden.
Der heiße entsäuerte, feinkörnige Schwelrückstand ist auch vorzüglich der Entschwefelung von Produk- a tionsgasen geeignet beispielsweise nach der Reaktionsgleichung
CaO + H2S-CaS + H2O + Wärme.
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Bei üblichen Temperaturen und Verweilzeiten der Schwelgase und -dämpfe werden diese jedoch sehr unvollkommen entschwefelt Es ist deshalb zweckmäßig, das eigene Destillationsgas mit diesem Rückstand in einem separaten Entschwefelungsapparat zu behandeln. Dabei kommen für diesen Zweck alle Arten von Reaktoren, vorzugsweise Wirbelbe'treaktoren, in Betracht, in die das zu entschwefelnde Gas bevorzugt vorerhitzt eingeleitet wird
Mit Hilfe der Zeichnung wird ein Verfahrensbeispiel erläutert
Feinkörniges bituminöses oder ölhaltiges Material läuft vom Vorratsbehälter 1 durch die Leitung 2 in einen Mischer 3 und wird dort mit heißem Schwelrückstand aus der Leitung 4 gemischt, welcher eine Temperatur im Bereich von 750 bis 8500C aufweist Der Mischer kann ein an sich bekannter Doppelwellenmischer mit gleichsinnig rotierenden Wellen sein.
Im Mischer 3 wird das Schwelgut aus dem Vorratsbehälter 1 mit dem heißen Schwelrückstand gemischt und dadurch erhitzt, so daß das ölhaltige oder bituminöse Material daraus abdestilliert wird. Die Mischungstemperatur liegt bei etwa 500°C. Das Gemisch aus dem Mischer 3 sammelt sich im Zwischenbunker 5, wo es noch weiter entgasen kann.
Die gas- und dampfförmigen Schwelprodukte werden durch die Leitung 5a sus der Schwelzone entfernt und im Zyklon 6 entstaubt Der feinkörnige Schwelrückstand fließt in der Leitung 7 aus dem Bunker 5 zum Fjß der vertikalen pneumatischen Förderstrecke 8; überschüssiger Schwelrückstand wird durch die Leitung Ta abgezogen.
In der Förderstrecke 8 wird der Kohlenstoff im Schwelrückstand mit Luft aus der Leitung 9 teilweise verbrannt, Zusatzbrennstoff kommt aus der Leitung 9a. Der Schwelrückstand wird durch die heißen Rauchgase in der Förderstrecke 8 nach oben gefördert und dabei erhitzt Die Fördergase nehmen den Schwelrückstand zum Sammelbehälter 10 mit, dessen Unterteil als Wirbelbett 10a ausgebildet ist Eine Trennwand 11 im Behälter 10 bewirkt eine Umlenkung der Fördergase und damit eine Abtrennung des mitgeführten Schwelrückstandes, der sich im Wirbelbett 10a sammelt Die Fördergase verlassen den Behälter 10 durch die Leitung 12, die z. B. zu nicht dargestellten Abhitzeverwertungsund Entstacbungseinrichtungen führt
Im Wirbelbett 10a des Sammelbuiälters 10 wird der Schwelrückstand weiter auf Temperaturen im Bereich von 750 bis 8500C erhitzt Zur Erhitzung wird Luft durch die Leitung 13 in das Wirbelbett 10a und durch dessen Rost 14 in den darüber befindlichen Schwelrückstand geleite.. Brennstoff, vorzugsweise Erdgas oder Heizöl, wird durch eine oder mehrere Lanzen 15 in das Bett des Schwelrückstands hinein verteilt Er verbrennt dort mit der zugeführten Luft Arbeitet man mit Luftüberschuß, dann verbrennt auch restliches kohlenstoffhaltiges Material, welches sich in den meisten Fällen noch im Schwelrückstand befindet Dadurch wird wenigstens ein Teil der für die Temperatursteigerung erforderlichen Wärme aufgebracht Der Schweirückstand, der zu erheblichem Anteil aus CaCOj besteht gibt durch die Erhitzung Kohlendioxid ab, so daß CaO entsteht
Der entsäuerte Schweirückstand aus der Leitung 17 läßt sich zum Entschwefeln der Schwelprodukte der Leitung 15 verwenden. Hierzu werden die g*s- und dampfförmigen Schwelprodukte in einem gesonderten Resktiongefäß 16 mit dem Schweirückstand in Kontakt gebracht, gegebenenfalls nach vorherigem Auskondensieren der öle und Wiedererhitzen des Produktionsgases. Als Reaktionsgefäß eignet sich auch hierfür z. B. ein Wirbelbett. Die entschwefelten Schwel^rodukte ziehen in der Leitung 18 ab.
Es ist auch möglich, das Schwelverfahren ohne den Mischer 3 durchzuführen und durch eine weniger aufwendige Verteilervorrichtung dafür zu sorgen, daß das kalte Material aus dem Vorratsbehälter 1 sowie der heiße Wärmeträger aus dem Behälter 10 direkt im Zwischenbunker 5 zum Entgasen zusammengebracht werden. Der Nachteil einer weniger homogenen Durchrnischung von Schwelgut und Wärmeträger wird durch die überhöhte Temperatur des entsäuerten Wärmeträgers weitgehend ausgeglichen, so daß trotzdem eine gute Ausschwelung erzielt wird. Im übrigen wird restliche organische Substanz im Schwelrückstand bei dem erfindun,"sgemäßer. Verfahren für die nachfolgende Erhitzung in der Förderstrecke 8 und insbesondere auch im Wirbelbett 10a ausgenutzt. In diesem Fäll kann die Zufuhr zusätzlichen Brennstoffs in das Wirbelbett 10a entsprechend reduziert werden oder ganz unterbleiben.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Behandeln von bei der Schwelung von feinkörnigem bituminösem oder ölhaltigem Material, insbesondere ölschiefer, entstehenden Gasen und/oder Dämpfen, wobei das Material in einer Schweizone mit heißem, feinkörnigem Schwelrückstand als Wärmeträger gemischt und geschwelt und Schwelrückstand in einer vertikalen pneumatischen Förderstrecke durch Ver- '° brennungsgase erhitzt, in einem Sammelbehälter gefördert und der Schweizone wieder zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Calcium- und/oder Magnesiumcarbonat enthaltendes, bituminöses oder ölhaltiges Material verschwelt wird, und daß der Schwelrückstand dieses Materials in einem Entsäuerungreaktor bei einer Verweilzeit von 1—40 Minuten auf 750-8500C erhitzt und mindestens ein Teil des erhitzten Schwelrückstands zum Binden von Schwefelverbindungen mit den gas- und dampfförmigen Schwelprodukten und/oder den Abgasen der pneumatischen Förderstrecke in Kontakt gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwelrückstand im Entsäuerungs- reaktor für mindestens 3 Minuten behandelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erhitüen des Schwelrückstands Luft in den Entsäuerungsreaktor geleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erhitzen des Schwelrückstands in diesem enthaltener restlicher Brennstoff verwendet wird.
5. Verwendung des Sammelbehälters als Entsäuerungsreaktor zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Entsäuerungs- reaktor als Wirbelbett ausgebildet ist.
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