DE2537732C3

DE2537732C3 - Verfahren zur thermischen Verarbeitung von festen bituminösen Stoffen

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Publication number: DE2537732C3
Application number: DE19752537732
Authority: DE
Inventors: Vitaly Ivanovič Moskva Chikul; geb. Gavrilova Olga Semenovna Estonskaya SSR Chikul; Mart Aleksandrovič Tallin Marguste; Evgeny Fedorovič Kochtla-Yarve Petuchov; Aleksandr Stepanovič Smirnov
Original assignee: Gosudarstvennyj Naucno-Issledovatel'skij Energeticeskij Institut Imeni Gm Krzizanovskogo Moskva Su; INSTITUT CHIMII AKADEMII NAUK ESTONSKOJ SSR TALLIN SU; NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT SLANCEV KOCHTLA-JARVE ESTONSKAJA SSR SU; SLANCECHIMICESKIJ KOMBINAT KIVIYLI ESTONSKOJ SSR KIVIYLI SU
Current assignee: Gosudarstvennyj Naucno-Issledovatel'skij Energeticeskij Institut Imeni Gm Krzizanovskogo Moskva Su; INSTITUT CHIMII AKADEMII NAUK ESTONSKOJ SSR TALLIN SU; NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT SLANCEV KOCHTLA-JARVE ESTONSKAJA SSR SU; SLANCECHIMICESKIJ KOMBINAT KIVIYLI ESTONSKOJ SSR KIVIYLI SU
Priority date: 1975-08-25
Filing date: 1975-08-25
Publication date: 1981-12-10
Also published as: DE2537732B2; DE2537732A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur thermischen Verarbeitung von festen bituminösen Stoffen, z. B. Schiefer, durch deren vorbereitende Mischung mit heißer Asche aus dem Prozeß als fester Wärmeträger, durch Schwelung des Gemischs und anschließende Vergasung des Schwelrückstandes und Nachverbrennung des Vergasungsrückstandes durch Erhitzung in einem senkrecht nach oben gerichteten Flugstrom unter Bildung einer Suspension aus Rauchgasen und Asche, und durch Abtrennung der Asche aus den Rauchgasen und Rückleitung eines Teils der Asche als Wärmeträger in die Mischung, Ein solches Verfahren ist aus der DE-PS 972925 bekannt.

Bei Verfahren dieser Art geht es z, B, um die Verarbeitung von sehr aschereichen bituminösen Materialien mit sehr hohen mineralischen Anteilen, z, B, von ölschiefer mit geringem ölgehalt. Problematisch ist dabei die Aufrechterhaltung einer Nachverbrennung, wenn dem Bearbeitungsgut bereits der größte Teil der brennbaren Kompenenten entzogen wurde. Der Vergasungsrückstand hat z. B. nur noch 2 bis 4% brennbare Komponenten.

Das bekannte Verfahren ist zur Verarbeitung der vorstehend betrachteten Einsatzstoffe mit geringem Gehalt an brennbaren Komponenten nicht sehr günstig, da die Durchlaufzeit der Teilchen durch die Nachverbrennungszone kurz ist und dabei auch für alle Teilchen unabhängig von ihrer Größe gleich ist. Dies ist deshalb ungünstig, weil die Nachverbrennung der groben Teilchen eine beträchtliche Zeitspanne erfordert. Bei dem bekannten Verfahren bleiben somit die feinen Teilchen wesentlich langer in der Nachverbrennungszone als notwendig wäre, und die groben Teilchen bleiben nicht lange genug in dieser Zone. Abgesehen von der schlechteren Wirksamkeit des Prozesses führt dies zu erhöhtem Abrieb der Teilchen und damit Staubbeladung des Kressprozesses und letztlich zu einer Verringerung der Qualität der erhaltenen Produkte.

Weiter ist bei dem bekannten Verfahren nachteilig, daß die Trennung des in den Schwelreaktor zurückzuführenden Anteils der aus der Nachverbrennung kommenden Feststoffe im kompakten Feststoffstrom erfolgt und dabei keine differenzierte Behandlung nach Teilchengröße möglich ist.

Aus der DE-OS 1 809874 ist eine Weiterentwicklung des bekannten Verfahrens bekannt, bei der sich an die senkrecht nach oben gerichtete Flugstromerhitzung ein Sichter anschließt, in dem es zu einer Zirkulation und zu einer Trennung der Feststoffteilchen nach ihrer Größe kommt. Allerdings erfolgt die Abfuhr der groben Feststoffteilchen am unteren Ende des Sichters, so daß diese die Nachverbrennungszone gerade besonders schnell wieder verlassen. Bei diesem letzteren Verfahren ist auch nur eine Schwelstufe vorgesehen, und schon die Schwelrückstände werden der Nachverbrennung zugeführt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zur thermischen Verarbeitung von festen bituminösen Stoffen zu schaffen, die geeignet sind für hoch aschereiche Brennstoffe mit bis zu 90 Gewichtsprozent mineralischem Anteil und bei denen die Nachverbrennung so intensiv gestaltet ist, daß auch Vergasungsrückstände mit nur noch sehr geringem Anteil an brennbaren Komponenten, z. B. nur noch 2 bis 4% brennbaren Komponenten nachverbrannt werden können, wobei auch der Abrieb des Materials und damit die Staubbeladung des zirkulierenden Trägergases verringert sein soll. Es soll ferner eine optimale Weiterverarbeitung der aus der Nachverbrennungszone ausgetragenen Teilchen erreicht werden.

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen bekannten Verfahren wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Geschwindigkeit des senkrecht nach oben gerichteten Flugstroms im oberen Abschnitt des Stroms verringert wird, so daß ein Teil des nachzuverbrennenden Vergasungsrückstandes in den Anfang des oberen Ab-

schnitt« des Stroms zurückgeführt wird und daß die Suspension nach ihrer Nachverbrennung in zwei Teilströme unterschiedlicher Konifraktion geteilt wird, von denen die grobe Fraktion in die Schwelzone und die feine Fraktion zur Abtrennung geführt wird.

Bei einer solchen Führung und Behandlung der Feststoffe ergeben sich optimale Bedingungen für den Prozeß. Da die in der Vergasungsstufe zustande kommende Verarmung der Schwelriickstandstejlchen an brennbarer Substanz am intensivsten auf der Oberfläche derselben geschieht, ist das wenige, was die Vergasungsrückstandsteilchen noch an Brennbarem enthalten, auch noch im Inneren der Teilchen konzentriert. Diese besonderen Probleme der Nachverbrennung des Vergasungsriickstandes sind bei dem vorgeschlagenen Verfahren dadurch gelöst, daß durch die Geschwindigkeitsverringerung des Flugstroms im oberen Abschnitt der Nachverbrennungszone eine Zirkulation insbesondere der gröberen Teilchen einsetzt.

Da die Sinkgeschwindigkeit der gröberen Teilchen relativ zum Trägergasstrom größer ist eis die der kleineren Teilchen, werden die kleineren Teilchen ihre Geschwindigkeit im Bereich der Geschwindigkeitsverringerung nur wenig verlangsamen und zum größten Teil sofort ausgetragen werden, während es vorzugsweise die gröberen Teilchen sind, die sich stärker verlangsamen und an einer inneren Zirkulationsbewegung teilnehmen. Dadurch wird deren Verweil·- zeit im Feuerraum größer, was erwünscht ist. Die Dauer und die Verteilung der Verweilzeit hängt auch noch von der Strömungsgeschwindigkeit der Suspension ab. Die Einstellung erfolgt in Abhängigkeit von der Feuchtigkeit des Ausgangsmaterials und dessen Korngrößenzusammensetzung.

Auch die weitere Behandlung der aus der Nachverbrennungszone ausgetragenen Teilchen ist optimal gestaltet, da die der Schwelzone zugeführte grobe Fraktion noch den größten Gehalt an brennbaren Substanzen aufweist, während die feine Fraktion entweder nach der Vergasung zugeführt werden kann oder sofort zum Ascheaustrag geleitet wird.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung werden der Wärmeträger und der Brennstoff der Schwelzone in zwei Freifallströmen zugeführt und diese Ströme auf der Fallstrecke tür Durchmischung gebracht. Dadurch werden komplizierte und u. U. Dampf- oder Gasquellen erfordernde Maßnahmen zur Mischung der Komponenten entbehrlich.

Zur Durchführungttes vorgeschlagenen Verfahrens wird ausgegangen von einer Einrichtung mit einem Brennstcif-Wärmeträgcr-Mischapparat, einem

Schwelreaktor, einem Reaktor zur Vergasung des Schwelrückstandes, einem Speiser des Vergasungsrückstandes, einem Flugstromerhitzer zur Nachverbrennung der Vergasungsrückstände und gleichzeitig Erwärmung der Wärmeträgerasche und einem Abscheider mit einer Zu- und einer Abführungsleitung zur Abtrennung der Asche.

Erfindungsgemäß geht der Flugstromerhitzer an seinem oberen Ende in einen Abschnitt größeren Querschnitts über, an dessen Kopfende der Austrag über die Zuführungsgasleitung erfolgt, und der obere Teil der Zuführungsgasleitung und die Abführungsgasleitung des Abscheiders sind mittels einer Umführungsleitung verbunden, welche mit einer Steuerklappe zur Durchsatrmengenregelung der Feinkornfraktion durch die Umführungsgasleitung versehen ist.

Bei einer solchen Ausbildung kommt es im Abschnitt größeren Querschnitts des Flugstromerhitzers zu der Verringerung der Geschwindigkeit des nach open gerichteten Flugstroms und zur Ablösung der

Strömung von der Wand unter Ausbildung einer inneren Zirkulation, an der insbesondere die groben Feststoffteilchen teilnehmen. Die Steuerklappe teilt die Zuführungsgasleitung in einen oberen und einen unteren Querschnittsteil auf, wobei der obere Querschnittsteil weiterführt, in die Umführungsgasleitung, während der untere Querschnittsteil zum Schwelreaktor führt Weil die Feststoffe in fluidisiertes Zustand mit einer natürlichen Verteilung der Teichengröße über den Querschnitt strömen, gelangen

auf diese Weise vorzugsweise die größeren Teilchen in den Schwelreaktor, und die feineren Teilchen gelangen über die Umführungsgasleitung in die Abführungsgasleitung.

Das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschla-

2(i gene Einrichtung zur Durchführung desselben bieten die Möglichkeit der Verarbeituwjg von minderwertigen aschenreichen bituminösen Stoffen mit einem mineralischen Gehalt von etwa 90%, darunter auch solchen, die früher nicht als Brennstoff betrachtet wurden, z. B. manche minderwertige Schiefer, Bitumensind u. ä. Dabei werden hochwertige Brennstoffe (Gas und Harze), Rohstoffe für die chemische Industrie (Olefine, Resorzine u. a.) sowie Werkstoffe gewonnen, die im Bauwesen und in der Landwirtschaft Verwendung finden.

Die Hochleistungsnachverbrennung des Vergasungsrückstandes, der nur eine Mindestmenge von brennbaren Bestandteilen enthält, gestattet es, eine maximale Ausbeute an Vergasungsprodukten zu er-

j5 reichen, was eine hohe Gesamtausbeute an Produkten der thermischen Verarbeitung von 70 bis 90% bezogen auf den Wärmeinhalt des Ausgangsstoffes gewährleistet. Dabei nimmt die Wirksamkeit der Verarbeitung für Stoffe, die eine niedrige Ausbeute an flüchtigen Produkten bezogen auf die brennbare Masse aufweisen, in stärkerem Maße zu.

Die wirksame thermische Verarbeitung und die fast vollständige Nachverbrennung der Vergasungsrückstände liefert die Möglichkeit, einen hochwertigen Aschenrückstand zu erzeugen, der .«ich ohne weitere Verarbeitung zum Einsatz im Bauwesen, in der Baustoffindustrie und in der Landwirtschaft eignet.

Die gemeinsame Ableitung der erwärmten Asche und der bei der Nachverbrennung der Vergasungsso rückstände entstandenen Rauchgase bietet die Möglichkeit, die Grobfraktion als Wärmeträger auszuscheiden und die Feinfraktion aus dem Kreislauf abzuleiten, was gestattet, das Reinigungssystem zu vei einfachen und den Staubgehalt in den thermischen Zersetzungsprodukten herabzusetzen, d. h. letzten Endes die Warenproduktion zu verfeinern.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung weitT erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch eine Anlage zur thermischen Verarbeitung von festen bituminösen Stoffen.

Die Einrichtung enthält einen Brer.nstof r-Wärmeträger-Mischapparat 1 in Form eines Vertikalschachtes mit doppelreihig darin angeordneten, in Fallrichtung des Behanc'lnngsgiites geneigten Blechen. Der Mischapparat 1 mündet in einen Schwelreaktor 2, in dem die Schwelung erfolgt und der ein Bunker bzw. ein Schachtreaktor für agglomerierende Brennstoffe

oder eine rotierende Trommel sein kann. Der Reaktor 2 ist mit einem Stutzen 3 zur Ableitung der Schwelprodukte versehen.

Über eine Rohrleitung 4 mit Schieber 5 steht der Schwel reaktor 2 mit einem Reaktor 6 zur Vergasung des Schwelrückstandes, vorwiegend einem Wirbelschichtreaktor, in Verbindung. Der Wirbelschichtreaktor 6 hat einen Stutzen 7 zur Ableitung von flüchtigen Vergasungsprodukten und Stutzen 8 und 9 zur !-uft- und Dampfzufuhr.

Über eine Rohrleitung 10 mit Schieber 11 und einen Druckluftspeiser 12 ist der Wirbelschichtreaktor 6 mit einem Flugstromerhitzer 13 verbunden, der aus einer Rohrleitung 13" mit dem Druckluftspeiser 12 und einem oberen Abschnitt 13' größeren Querschnitts besteht.

Zur Gebläseluftzufuhr dient ein Stutzen 14, der Uft DiC CiCblciSC UtII V.1I Ut Il LJt UK.IMUI tS(JVI.H.I ■ M TLIlaUII

luftzufuhr kann jedoch auf eine andere Weise erfolgen.

Zur Zufuhr des Wärmeträgers in den Schwelreaktor 2 dient ein an den Flugstromerhitzer 13 angeschlossener Wärmeträgerabscheider 15 mit einer Zuführungsgasleitung 16 und einer Abführungsgasleitung 17sowie einer Umführungsgasleitung 18, die mit dem oberen Teil der Zuführungsgasleitung 16 und mit der Abführungsgasleitung 17 in Verbindungsteht. Die Umführungsgasleitung 18 ist mit einer Steuerklappe 19 versehen. Deren Steuerung kann automatisch -nach der Temperatur des Schwelrückstandes - oder von Hand erfolgen.

Der Wärmeträgerabscheider 15 steht über eine Rohrleitung 20 mit dem Mischapparat 1 in Verbindung. An die Abführungsgasleitung 17 ist ein Wärmeträgerabscheider 21 zur Zufuhr des Wärmeträgers in den Wirbelschichtreaktor 6 angeschlossen. Zu diesem gehört eine Zuführungsgasleitung 22 und eine Abführungsgasleitung 23 sowie eine Umführungsgasieitung 24. die mit dem oberen Teil der Zuführungsgasleitung 22 und mit der Abführungsgasleitung 23 in Verbindung steht. Die Umführuneseaslcitune 24 ist mit einer Steuerklappe 25 versehen, deren Konstruktion der der Steuerklappe 19 ähnlich sein kann. Die Steuerung der Klappe 25 kann automatisch - nach der Temperatur des Vergasungsrückstandes - oder manuell erfolgen. Der Wärmeträgerabscheider 21 ist über eine Rohrleitung 26 mit dem Wirbelschichtreaktor 6 verbunden.

Die Abführungsgasleitung 23 führt zu einem Abscheider 27. der rrit einem Stutzen 28 zum Austrag der Asche aus der Einrichtung versehen ist.

Über eine Ciasleitung 29 ist der Abscheider 27 mit einem Trockner 30 verbunden, in den über einen Speiser 31. z. B. eine Zuteilschnecke, das bituminöse Behandlungsgut aufgegeben wird.

Über eine Gasleitung 32 steht der Trockner 30 mit einem Abscheider 33 in Verbindung, der mit einem Stutzen 34 zum Austrag von Rauchgasen aus der Einrichtung und mit einer Rohrleitung 35 zur Ableitung des bituminösen Trockengutes in den Mischapparat 1 mit Hilfe eines Speisers 36. z. B. einer Zuteilschnecke, versehen ist.

Die Behandlung des Einsatzgutes in der beschriebenen Einrichtung verläuft wie folgt:

Der zerkleinerte bituminöse Stoff, z. B. Schiefer, wird mit Hilfe des Speisers 31 kontinuierlich dem Trockner 30 zugeführt und in diesem durch die Wärme der im Abscheider 27 entaschten Rauchgase des Flugstromerhitzers 13 ausgetrocknet.

Die Trockenschiefer-Rauchgas-Suspension strömt durch die Gasleitung 32 in den Abscheider 33 ein. In diesem wird das Rauchgas entstaubt und ins Freie entlassen, und der ausgeschiedene Trockenschiefer tritt durch die Rohrleitung 35 in den Speiser 36 ein, mit dessen Hilfe er dem Mischapparat 1 zugeführt wird.

Von dem Wärmeträgerabscheider 15 tritt durch die Rohrleitung 20 der feste Wärmeträger, d. h. die im Flugstromerhitzer 13 auf eine Temperatur von 7(H) bis 1 100° C erwärmte Asche des früher verarbeiteten Schiefers ebenfalls kontinuierlich in den Mischapparat 1 ein.

Der Schiefer und der Wärmeträger treten in Form von zwei frei fallenden Strömen in den Mischapparat 1 ein. die dabei durch die geneigten Prallbleche mitein-

Das Schiefer-Wärmeträger-Gemisch tritt von dem Mischapparat 1 in den Schwelreaktor 2 ein, wo der Schiefer durch die Wärme des Wärmeträgers in einer dichten beweglichen Gemischschicht auf eine Temperatur von 450° C und 650° C erwärmt und so lange gehalten wird, bis eine vollkommene thermische Zer-Setzung, d. h. Schwelung stattgefunden hat.

Die (>eim Schwelen entstandenen flüchtigen Produkte, rvr-Tilich gasförmiges Harz, Wasserdämpfe und Schwelgas, werden durch den Stutzen 3 aus dem Schwelreaktor ausgetragen und nach der Entstaubung zur Kondensation und Weitervorwendung z. B. als Brennstoff oder Rohstoff für die chemische Industrie geleitet. Der feste Schwelrückstand, d.h. ein Gemisch aus dem festen Wärmeträger und dem aus dem Schiefer durch dessen thermische Zersetzung entstandenen Schwelkoks, wird durch die Rohrleitung 4 in den Wirbelschichtreaktor 6 zur Vergasung des Schwelrückstandes gefördert.

Im Wirbelschichtrcaktor 6 werden die brennbaren Bestandteile des Schwelrückstandes durch Einblasen von Luft oder Sauerstoff durch den Stutzen 8 und von Dampf durch den Stutzen 9 vergast. Aufgrund der Wärme der exothermen Reaktionen bei der Vergasung der brennbaren Teile des Schwelkokses steigt im Wirbelschichtreaktor 6 die Temperatur des Schwelrückstandes auf 6(K) bis 900° C. Flüchtige Substanzen werden praktisch vollkommen ausgeschieden und ein Teil des Kohlenstoffes des Schwelrückstandes vergast.

Ein Teil der Wärme, die zur zusätzlichen Erwärmung des zu verarbeitenden Schwel rückstandes erforderlich ist, kann durch die Zufuhr von festem *Värmeträger durch die Rohrleitung 26 aus dem Abscheider 21 in den Wirbelsehichtreaktor 6 zugeführt werden. Dies bietet die Möglichkeit, die Gebläseluftmenge entsprechend herabzusetzen und ein mit dem Stickstoff der Gebläseluft verdünntes Gas zu gewinnen.

Das Gas und die Harz- und Wasserdämpfe, die dabei aus dem Schwelrückstand entweichen, werden durch den Stutzen 7 aus dem Wirbelschichtreaktor 6 ausgetragen und nach einer Reig als Brennstoff oder Rohstoff für die chemische Industrie weiterverwendet.

Der feste Vergasungsrückstand, d. h. ein Gemisch aus Wärmeträger und Koks, der durch das Austreiben der flüchtigen Substanzen unddjc Ycrgssssgassden: Schwelkoks entstanden ist, und der nur noch eine unbedeutende Menge brennbarer Substanzen, vor aflem Kohlenstoff, enthält, wird durch die Rohriertnng 10

mit Hilfe des Speisers 12 in den Flugst^romerhitzer 13 geleitet. Hier findet mittels der durch den Stutzen 14 zugeführten Luft eine Nachverbrennung statt, die sich aus den verbliebenen brennbaren Substanzen nährt. Durch die dabei ablaufenden exothermen Reaktionen werden die entstehende Asche, Rauchgase und der in der Einrichtung zirkulierende feste Wärmeträger auf eine Temperatur von 700 bis 1100° C erwärmt. Infolge der Erweiterung der Rohrleitung 13" des Flugstromcrhitzers 13 am oberen Ende auf einen Abschnitt 13' größeren Querschnitts kommt es aufgrund der Strömungsahlösung von der Wand der Rohrleitung 13" /ti Zirkulationsströmungen im Anschnitt 13'. Der Fkigstrom tritt zentral aufsteigend in diesen ein und seine Geschwindigkeit verringert sich. Dadurch sinken insbesondere die gröberen Feststoffteilchen, deren Sinkgeschwindigkeit relativ zum Trägergas grörungsgasleitung 24 am Abscheider 21 vorbei in die Abführungsgasleitung 23 gefördert. Der mit dem Abscheider 21 ausgeschiedene Wärmeträger wird durch die Rohrleitung 26 in den Wirbelschichtreaktor 6 geleitet.

Die beschriebene Ausscheidung des Wärmeträgers gewährleistet die Ausscheidung des gröberen Wärmeträgers in den Schwelreaktor 2, was die Reduzierung des Staubgehalts der flüchtigen Schwelprodukte begünstigt. Falls der Staubgehalt im Gas. das im Wirbel· schichtreaktor 6 entsteht, reduziert und die Anforderungen bezüglich des Staubgehalts der harzigen Schwelprodukte aus dem Schwelreaktor 2. z. H. bei Verwendungdieser Produkte für Straßenhcläge. nicht so hoch sind, so kann die Folge der Ausscheidung des Wärmeträgers umgekehrt angenommen werden. Dabei wird der mit dem Abscheider 15 ausgeschiedene

wer ist. am Kanue wiener luicn unten, waiiiciiu mc feineren Teilchen sofort ausgetragen werden. Die nach unten sinkenden Teilchen gelangen in den unteren Teil des Abschnitts 13' zurück, von wo sie gemeinsam mit dem eintretenden Flugstrom erneut zum oberen Teil des Abschnitts 13' aufsteigen.

Wegen der erwähnten unterschiedlichen Sinkgeschwindigkeiten haben verschiedene große Teilchen des Nachverhrennungsgutes unterschiedliche Austragszahlen. und es werden die verschieden großen Teilchen des polydispersen Vergasungsrückstandes unterschiedlich oft zirkulieren und damit ungleiche Vcrvttilzeiten im Flugstromerhitzer 13 bzw. in der Nachverbrennungszone aufweisen. Dabei bleiben die groben I eilchen, die geringe Werte der Austragszahl aufweisen, langer als die feinen Teilchen, die große Werte der Austragszahl aufweisen, in der Nachverbrennung.

Durch die Konstruktion und die Betriebsart des Flugstromerhitzers 13 werden die Verweilzeiten der verschieden großen Teilchen so eingestellt, wie es für ihre vollkommene Nachverbrennung erforderlich ist.

Asche und Rauchgase werden gemeinsam aus dem Fliipstromrrhit7Pr 13 ninoptraBpn und in die Ziifiihrungsgasleitung 16 geleitet. In der Zuführungsgasleitung wird die Suspension mit Hilfe der Steuerklappe

19 in zwei Ströme eingeteilt. Der eine davon, der dem unteren Teil der Zuführungsgasleitung 16 entnommen wird und die Grobfraktion der Asche in einer Menge enthält, die zur Versorgung des Schwelreaktors 2 mit Wärmeträger notig ist. wird dem Abscheider 15 zugeführt. Die durch den Abscheider 15 ausgeschiedene Asche wird als Wärmeträger durch die Rohrleitung

20 zum Vermischen mit dem getrockneten Schiefer in den Mischapparat 1 geleitet. Das Wärmeträger-Schiefer-Gemisch tritt in den Schwelreaktor 2 ein. Die Rauchgase werden von dem Abscheider 15 der Abführungsgasleitung 17 zugeführt.

Der zweite, durch die Steuerklappe 19 aus dem oberen Teil der Zufühningsgasleitung 16 separierte Suspensionsstrom, der die Feinfraktion der Asche enthält, wird durch die Umführungsgasleitung 18 zum Vermischen mit dem aus dem Abscheider 15 ausgetragenen Aerosol der Abführungsgasleitung 17 zugeführt. Als Wärmeträger für den Wirbelschichtreaktor 6 wird die gröbste Fraktion der Asche mit Hilfe des Abscheiders 21 aus der Suspension ausgeschieden, die durch die Abführungsgasleitung 17 in die Zufühningsgasleitung 22 eintritt. Der Strom wird durch die Steuerklappe 25 geteilt. Der Strom, der die feinere Fraktion der Asche enthält, wird durch die Umfüh-

III UUtI TT Il I Π ΙΛΙ ItIl 11t 1 UCIfWtM IP llttll VIII

mit dem Abscheider 21 ausgeschiedene Wärmeträger

'" in i\t:n Schwelreaktor 2 geleitet.

Die durch die Abführungsgasleitung 23 eintretende Suspension wird in den Abscheider 27 geleitet. Die im Abscheider 27 ausgeschiedene Asche wird durch den Stutzen 28 zur Weitei verwendung. /.. B. für die

' Herstellung von Baustoffen, geleitet, und die entaschten Rauchgase strömen durch die Gasleitung 29 in den Trockner 30 zum Trocknen des neueintretenden Schiefers ein.

Bei Stillsetzungen und Reparaturen der Einrich-

iii tung wird der Schwelreaktor 2 mit Hilfe des Schiebers 5 von dem Wirbelschichtreaktor 6 getrennt, während die Trennung des Wirbclschichtreaktors 6 von dem Speiser 12 mit Hilfe des Schiebers 11 erfolgt. Die Wärme der beim Betrieb der Einrichtung ge-

;. wonnenen Vergasungsprodukte sowie die Wärme, die nicht zum Trocknen und Erwärmen des Schiefers benötigt wird, kann in bekannter Weise zur Vorwärmung von Gebläseluft. Raumheizung und zu anderen Zwekken verwerten werden.

i" Nachfolgend sollen die Parameter von zwei beispielsweisen Prozessen betrachtet werden:

Beispiel 1

Ein Schiefer mit folgender Charakteristik wird vern arbeitet:

Anfangsfeuchtigkeit 12.5'r

Aschengchalt der Trockenmasse 49.0'r

Kohlensäuregehalt der Karbonate

der Trockenmasse \7.>^r'r

Verbrennungswärme der Brennstotf-

trockenmasse in der kalometrischen

Bombe 3000 kcal kg

Ausbeute an flüchtigen Bestandteilen

bezogen auf die brennbare Masse 90Cf

Der feuchte, bis zu einer Teilchengröße von 0 bis 15 mm zerkleinerte Schiefer wird kontinuierlich dem Trockner 30 zugeführt, wo er getrocknet und mit den Rauchgasen des Flugstromerhitzers 13 bis auf eine

^n Temperatur von 120° C erwärmt wird. Der erwärmte und getrocknete Schiefer wird im Verhältnis 1:1,9 mit dem festen Wärmeträger aus dem Flugstromerhitzer 13 bis auf eine Temperatur von 850° C erwärmt. Das Schiefer-Wärmeträger-Gemisch wird im Schwelreak-

hi tor 2 im Laufe von ί 3 Minuten bei einer Endtemperatur des Gemisches von 490° C gehalten, wobei die Schwelung stattfindet. Die beim Schwelen entwickelten flüchtigen Produkte enthalten Harzdämpfe in ei-

tier Menge von 148,9 kg je 1 ( verarbeiteten Schiefers, 9,2 kg/t Gasbenzindämpfe, 51,1 kg/t Schwelgas und 17,5 kg/t Wasserdämpfe.

Der aus dem verarbeiteten Schiefer entstandene Schwelkoks wird im Gemisch mit dem Wärmeträger dem Wirbelschichtreaktor 6 zugeführt, wo dieses Gemisch mit zusätzlichem, in einer Menge von 1800 kg/t zugeführten Wärmeträger nacherwärmt und bei einer Temperatur von 750° C unter Dampfluftzufuhr vergast wird. Im Wirbelschichircaktor 6 werden pro 1 t Schiefer 385 kg Generatorgas erzeugt, das 17 kg Wasserdampf enthält, während der feste, nur noch 4 % Wärme des Ausgangsschiefers enthaltende Vergasungsrückstand in dem I lugs'romerhitzer 13 nachverbrannt wird. Die zur Erwärmung des Wärmeträgers noch benötigte Wärme wird durch die Verbrennung von IHI kg Generatorgas im Flugstromerhitzer 13 erzeugt.

Die Verbrennungswärme des gewonnenen Harzes beträgt 961)0 kcal/kg, des Gasbenzins 10500 kcal/kg, des Schwelgases 10600 kcal/kg bis 12300 kcal/m' und des Generatorgases 860 kcal/kg bis 970 kcal/m¹.

In die Produkte gehen 85,8% des Encrgiegehalts des Schiefers über, darunter 54,7% in das Harz, 3,7% in das Gasbenzin. 20,7% in das Schwelgas und 6,7% in das Generatorgas. Das Harz kann zur Herstellung von Kesselheizöl. Turbinentreibstoff und Hausbrand, Zusätzen zu schwefeligen Schwerölen, Waschmittcln, Bodenwinderosions- und Schädlingsbekämpfungsmitteln, Kunst-, Klebstoffen u. ä. verwendet werden. Das Schwelgas, das 35 bis 36% Olefine enthält, kann zur Herstellung von Polymeren. Gummi, verflüssigbaren Gasen, Haushaltgas u. ä. Verwendung finden.

Asche wird in einer Menge von 435 kg/t erhalten. Sie kann bei Bauarbeiten als Bindemittel sowie bei der Zement- und Zementzuschlagstoffherstellung als Zuschlagstoff zum Beschickungsgut eingesetzt werden. Die Asche kann auch in der Landwirtschaft zur Kalkdüngung von sauren Böden verwendet werden.

Beispiel 2

Es wird ein bituminöses Gestein mit folgender Charakteristik verarbeitet:

Anfangsfeuch'^:gkeit 5,0%

Aschengehalt der Trockenmasse 75.9%

Verbrennungswärme der Trockenmasse in der kalometrischen Bombe 1450 kcal/kg Ausbeute an brennbaren Bestandteilen bezogen auf die brennbare Masse 50%

Das bis zu einer Teilchengröße von 0 bis 15 mm zerkleinerte Naßgut wird kontinuierlich dem Trockner 30 zugeführt, wo es getrocknet und mit den Rauchgasen des Flugstromerhitzers 13 bis auf eine Temperatur von 130° C erwärmt wird. Der erwärmte und getrocknete Stoff wird im Verhältnis 1 : 1 mit dem festen Wärmeträger vermischt, der mit einer Temperatur von 1000° C aus dem Flugstromerhitzcr 13 kommt. Das Behandlungsgut/Würmeträger-Gemisch wird im Schwelreaktor 2 im Laufe von 13 Minuten bei einer Endtemperatur des Gemisches von 530" C" gehalten, wobei der Schwelvorgang stattfindet. Die beim Schwelen entstehenden flüchtigen Produkte enthalten Harzdämpfe in einer Menge von 24,8 kg je 1 t verarbeiteten Stoffes, 2.8 kg/t Gasbenzindämpfe. 29,0 kg. t Schwelgas und 37,8 kg/t Wasserdämpfe.

Der entstandene Schwelkoks wird im Gemisch mit dem Wärmeträger dem Wirbelschichtreaktor 6 zugeführt, wo dieses Gemisch mit zusätzlichem, in einer Menge von 1230 kg/t zugeführten Wärmeträger nacherwärmt und bei einer Temperatur von 1000° C" unter Dampfluftzufuhr vergast wird.

Im Wirbelschichtreaktor 6 werden pro Tonne Ausgangsstoff 609 kg Generatorgas erzeugt, das 30 kg Wasserdampf und 1,3 kg Harz enthält, während der feste. 9.4% Wärme des Ausgangsstoffes enthaltende Vergasungsrückstand im Flugstromerhitzer 13 nachverbrannt wird, wobei die Asche bis auf eine Temperatur von 1000° C erwärmt wird. Aschenrückstand fällt in einer Menge von 705 kg/t an.

Die Verbrennungswärme des Harzes beträgt 9180 kcal/kg, des Gasbenzins 10100 kcal kg, des Schwelgases 53(Ml kcal/kg bis 7300 kcal/kg und des Trockengeneratorgases 1100 kcal/kg bis 1300 kcal

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des Ausgangsstoffes über, darunter 15.0% in Harz. 1.9% in Gasbenzin, 10.2% in Schwelgas und 42.1% in Generatorgas.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunsen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur thermischen Verarbeitung von festen bituminösen Stoffen, z, B. Schiefer, durch deren vorbereitende Mischung mit heißer Asche aus dem Prozeß als fester Wärmeträger, durch Schwelung des Gemischs und anschließende Vergasung des Schwelrückstandes und Nachverbrennung des Vergasungsrückstandes durch Erhitzung '" in einem senkrecht nach oben gerichteten Flugstrom unter Bildung einer Suspension aus Rauchgasen und Asche, und durch Abtrennung der Asche aus den Rauchgasen und Rückleitung eines Teils der Asche als Wärmeträger in die Mischung, ι ^r> dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des senkrecht nach oben gerichteten Flugstroms im oberen Abschnitt des Stroms verringert wird, so daß ein Teil des nachzuverbrennenden Vergasungsrückstandes in den Anfang des oberen Ab- -'· Schnitts des Stroms zurückgeführt wird, und daß die Suspension nach ihrer Nachverbrennung in zwei Teilströme unterschiedlicher Kornfraktion geteilt wird, von denen die grobe Fraktion in die Schwelzone und die feine Fraktion zur Abtrennung ge- -'"> führt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger und der Brennstoff der Schwelzone in zwei Freifallströmen zugeführt und diese Ströme auf der Fallstrecke zur »> Durchmisc'iiuiig gebracht werden.

3. Einrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 um/ 2 mit einem Brennstoff-Wärmeträger-Mischapparat, einem Schwelreaktor, einem Reaktor zur Vergasung des i~> Schwelrückstandes, einem Speiser der Vergasungsrückstandes, einem Flugstromerhitzer zur Nachverbrennung der Vergasungsrückstände und gleichzeitigen Erwärmung der Wärmeträgerasche und einem Abscheider mit einer Zu- und einer w Abführungsgasleitung zur Abtrennung der Asche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flugstromerhitzer (13) an seinem oberen Ende in einem Abschnitt (13') größeren Querschnitts übergeht, an dessen Kopfende der Austrag über die Zufüh- 4> rungsgasleitung (16) erfolgt und daß der obere Teil der Zuführungsgasleitung (16) und die Abführungsgasleitung (17) des Abscheiders (15) mittels einer Umführungsgasleitung (18) verbunden sind, welche mit einer Steuerklappe (19) zur so Durchsatzmengenregelung der Feinkornfraktion durch die Umführungsgasleitung (18) versehen ist.