DE2629508C2 - Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Entschwefeln von Kohle - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Entschwefeln von KohleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Entschwefeln von schwefelhaltiger Kohle, bei dem die
teilchenförmige Kohle mit geregeltem Durchsatz kontinuierlich einer Fluidisierzone zugeführt, auf eine Temperatur
oberhalb 17003C erhitzt und kontinuierlich aus
der Fluidisierzone abgezogen wird, durch die ein in Erdgas enthaltendes Fk'idisiermedium mit einer zur Fluidisierung
der Kohle ausreichenden Aufwärtsgeschwindigkeit durch die Fluidisierzone geleitet wird, wobei eine
M Niederschlagung von mit dem Fluidisiermedium mitgeführtem
Schwefel M der Fluidisierzone und auf der zugeführten Kohle vermieden wird.
Ein derartiges Verfahren ist bereits bekannt (CH-PS 4 17 527). Hier wird bereits in vorteilhafter Weise kontinuierlich
gearbeitet. Das Verfahren wird zweistufig durchgeführt, wobei die Kohle unter im wesentlichen
vollständigem Austreiben der flüchtigen Stoffe die Fluidisierzone kurzzeitig durchläuft und dann in eine Verweilzone
gelangt, in der die Entschwefelung erfolgt.
Diese Verweilzone arbeitet mit einen. Festbett, dessen
obere Schichten lediglich durch eine seitlich einmündende Gasleitung aufgewirbelt werden können, und ohne
jede Nacherhitzung.
Die in der Fluidisierzone durch zwei von oben eingeführte
Stabelektroden erreichte Erhitzung von maximal 1760°C wird daher während der Entschwefelung der
Kohle, die von der Oberseite der Fluidisierzone über ein sich durch und über den Fluidisierzonenboden hinaus
erstreckendes Überleitungsrohr der Verweilzone zugeführt wird, nicht über- sondern nur unterschritten.
Unter diesen Verfahrensbedü.gungen findet keine
Umwandlung der Kohle in eine kristalline Graphitstruktur statt, die zeittemperaturabhängig vonstatten geht.
Im übrigen ist eine wirksame Entschwefelung nur bei vergleichsweise geringer Kohleteilchengröße erzielbar,
die man bisher auch zur vollständigen Fluidisierung als erforderlich angesehen hat. Wegen der unvollständigen
Entschwefelung ist daher beim bekannten Verfahren auch eine zusätzliche Hydrodesuifurierung durch Einleiten
eines Wasserstoff enthaltenden Gasstroms vorgesehen. Eine solche Verfahrensdurchführung ist jedoch unwirtschaftlich
und erfordert auch eine aufwendige Vorrichtung.
Es ist auch bereits bekannt. Petrolkoks in einer Heizzone
einer Hitzebehandlung unter mindester^ 1700°C auszusetzen und ein inertes Gas nach oben durch den
Koks zu leiten (DE-OS 21 08 389). Jedoch wird hierbei
keine Fluidisierung bewirkt. Dabei ist es auch bekannt.
den Koks auf mindestens 22000C zu erhitzen, um seine
Graphitisierung zu bewirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Entschwefelung in wirtschaftlicher Weise vollständiger und
gleichmäßiger als bisher durchzuführen, und zwar auch bei Kohle innerhalb eines weiten Bereichs der Teilchengröße,
die bis zu 12,7 mm betragen kann.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Kohie in der Fiuidisierzone so stark erhitzt
wird und die Verweilzeit der Kohle in der Fiuidisierzone so bemessen wird, daß die Entschwefelung in der Fiuidisierzone
stattfindet und zu einem Schwefelgehalt von unter etwa 0,5% führt.
Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise Kohle auch mit verhältnismäßig großen Teilchenabmessungen von
bis zu 12,7 mm wirksam entschwefelt werden kann, und zwar unter Verwendung einer Fluidisiergasmenge, die
bei den ungewöhnlich hohen Betriebstemperaturen unerwartet gering ist Dabei ist auch eine Behandlung unterschiedlich
großer Teilchen gewährleistet, was einer gleichmäßigen und vollständigen Entschwefelung zuträglich
ist. Durch Abstimmung der Erhitzungstemperatur und der Verweilzeit kann die Einhaltung des akzeptierten
Restschwefelgehalts ohne weiteres sichergestellt werden.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 5.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit
einer Heizkammer, die einen Boden mit Öffnungen zum Einleiten des Fluidisiermediums aufweist, mit einem an
der Oberseite der Heizkammer einmündenden Einlaß sowie einem Auslaß für die teilchenförmige Kohle und
mit zwei Elektroden zum Erhitzen der fluidisierten Kohle in der Heizkammer.
Diese bereits bekannte Vorrichtung (CH-PS 4 17 527)
ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß für die Kohle vom Boden der Heizkammer ausgeht
und daß die Innenwand der Heizkammer eine hülsenförmige
Elektrode bildet, in welche die andere stangenförmige Elektrode zentral von oben herabragt.
Diese Ausbildung erfordert keinen übermäßigen Vorrichtungsaufwand und sichert eine wirtschaftliche
Durchführung des Verfahrens, bei der eine optimale Einregelung der Temperatur und der Verweilzeit in der
Fiuidisierzone unproblematisch sind.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus
den Ansprüchen 7 bis 12.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt
F i g. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in teilweise geschnittener Ansicht,
Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Teil der Vorrichtung nach F i g. 1 und
F i g. 3 einen Schnitt längs Linie 3-3 in F i g. 2.
Vor einer ins einzelne gehenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen
Vorrichtung erscheint eine allgemeine Erläuterung des Ausführungsbeispiels zweckmäßig. Dabei wird
schwefelhaltige Kohle wie z. B. Petrolkoks auf bekannte Weise gebrannt und hergerichtet, um kontinuierlich der
Heizkammer eines elektrischen Widerstandsofens zugeführt zu werden. Her Koks kann direkt von der
Brenn- bzw. Calciniervorrichtung eingespeist werden und/oder durch eine Einrichtung zum Entfernen von
Feuchtigkeit und Sauerstoff geleitet werden, um auf diese
Weise eine Korrosion innerhalb des Ofens zu verhindern. Die gebrannten Koksteilchen können unterschiedliche
Korngrößen aufweisen und einen Durchmesserbereich von etwa 0,2 mm bis etwa 12,7 mm ausfüllen.
Nach dem Eintritt in die Heizkammer v/erden die gebrannten Koksteilchen der Einwirkung eines aufwärtsströmenden
Fluidisiergases ausgesetzt Die Teilchen werden in der Heizkammer während einer ausreichend
langen Zeitdauer gehalten, um den Durchgang eines relativ starken elektrischen Stroms durch die Kohle
und den Fluidisiergasstrom zu ermöglichen. Als Folge davon werden die gebrannten Teilchen auf außerordentlich
hohe Temperaturen erhitzt, die 1700° C und vorzugsweise sogar 25000C übersteigen. Nach einem
Aspekt dieses Ausführungsbeispiels führt die Einwirkung des Fluidisiergasstroms auf die Kohle in Verbindung
mit der Erhitzung der Kohle auf solch relativ hohe Temperaturen zur Herstellung eines gleichmäßig entschwefelten
Erzeugnisses von hoher Qualität mit einem Schwefelgehalt von weniger als etwa f./-Yo. Nach einem
anderen Aspekt führt diese Behandlung d"zu, daß wenigstens ein Teil der Kohle aus einem relativ amorphen
Molekularzustand in eine mehr kristalline Graphitstruktür
umgewandelt wird.
Nach d.?r Erhitzung fällt die behandelte Kohle unter
Schwerkraftwirkung auf den Boden der Heizkammer, gleitet durch eine Wärmeleitung und tritt in eine Kühlkammer
cm. innerhalb ilcr Kühlkammer wird die Temperatur
um mehr als 1000 bzw. 2000''C herabgesetzt. Eine Fördereinrichtung wie beispielsweise ein Schnekkenförderer
wirkt dann mit dem Auslaß am Boden der Kühlkammer zusammen, um in geregelter Weise das
gekühlte entschwefelte Erzeugnis aus dem Ofen abzuführen. Gleichzeitig wird jedoch weitere gebrannte
Kohle in die Vorrichtung eingeführt, in der sie wie vorbeschrieben durch direkte elektrische Widerstandsheizung
erhitzt wird. Auf diese Weise können in der Vorrichtung relativ große Mengen an Kohle innerhalb finer
relativ kurzen Zeitspanne behandelt werden.
Wie insbesondere aus F i g. 1 zu ersehen ist, ist der in Übei Einstimmung mit der Erfindung gestaltete Ofen 10
mit einer Heizkammer 20 und einer Kühlkammer 30 ausgerüstet, die unterhalb der Heizkammer 20 angeordnet
ist. Die Heizkammer 20 ist von im wesentlichen zylindrischer Form und endet in einem trichterförmig
geneigten Boden 21. Die Heizkammer 20 ist von einer dicken Wärmeisolierschicht 15 umgeben, die vorzugsweise
von einem Metallmantel 16 umschlossen ist. Diese Isolierschicht 15 dient dazu, die Wärmeverluste im Bereich
der Heizkammer 20 herabzusetzen und dadurch die Leistungsfähigkeit und den Wirkungsgrad des Ofens
10 zu erhöhen.
Durch pine Öffnung 24 am oberen Ende der Heizkammer 20 erstreckt sich eine stangenförmige Elektrode 11, die aus elektriich leitendem wärmefesiem Werkstoff wie beispielsweise Graphit hergestellt ist. Die Elektrode 11 ist außerhalb der Heizkammer 20 mit einem Anschluß 13 versehen, der in nicht dargestellter Weise mit Strom gespeist werden kann. Die Stromquelle liefert normalerweise 20 bis 200 Volt zwischen der Heizkammer 20 und dem Elektrodenanschluß Π, obwohl bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel vorzugsweise eine Spannung von 80 bis 120 Volt angelegt wird.
Durch pine Öffnung 24 am oberen Ende der Heizkammer 20 erstreckt sich eine stangenförmige Elektrode 11, die aus elektriich leitendem wärmefesiem Werkstoff wie beispielsweise Graphit hergestellt ist. Die Elektrode 11 ist außerhalb der Heizkammer 20 mit einem Anschluß 13 versehen, der in nicht dargestellter Weise mit Strom gespeist werden kann. Die Stromquelle liefert normalerweise 20 bis 200 Volt zwischen der Heizkammer 20 und dem Elektrodenanschluß Π, obwohl bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel vorzugsweise eine Spannung von 80 bis 120 Volt angelegt wird.
Der untere Abschniü der im wesentlichen zylindrischen
Wand der Heizkaminer 20 wird von einer zweiten hülsenförmigen Elektrode 12 gebildet, die im wesentü-
chen koaxial /ur langgestreckten Elektrode 11 angeordnet
ist. Mit der Elektrode 12 ist ein /weiter ElektrodenanschluD 14 außerhalb der Heizkammer 20 verbunden,
der gleichfalls an die Stromquelle angeschlossen ist. Dieser Punkt kann gewünschtenfalls geerdet werden. Wenn
die schwefelhaltige Kohle, beispielsweise eine Kohle mit 3,5% Schwefel, in die Heizkammer 20 eingeführt
wird, wird ein stromleitender Weg von der Elektrode 11
durch das Fließbett zur Elektrode 12 gebildet. Das Anlegen
einer Spannung an den Elektroden 11 und 12 führt zu einer schnellen Aufheizung der Kohle durch direkte
elektrische Widerstandserhitzung, wodurch der Schwefelgehalt des Materials auf einen Wert unter etwa 0.5"/"
und vorzugsweise unter 0,02% herabgesetzt wird, wie es nachfolgend näher erläutert wird.
Die zu entschwefelnde Kohle wie /.. B. Petrolkoks. Hochofenkoks, Holzkohle oder ein anderes zu behandelndes
Material wird über einen Einlaß 22 am oberen Ende des Ofens 10 in die Heizkammer 20 eingeführt.
Der Einlaß 22 ist natürlich vorzugsweise für eine kontinuierliche Zuführung des Materials aus einer nicht dargestellten
bekannten Calcintervorrichtung vorgesehen. Es ist zu beachten, daß die Einführung der Kohle an der
Oberseite der Heizkammer 20 zu einer erwünschten Vorerwärmung des Materials führt, wenn dieses durch
den freien Raum oberhalb des Fließbettes herabfällt. Wie bereits gesagt, kann die Teilchengröße der durch
den Einlaß 22 in die Heizkammer 20 eingeführten Kohle innerhalb eines weiten Bereichs variieren, wobei der
typische Korngrößenbereich von etwa 0,2 mm bis etwa 12,7 mm Durchmesser reicht. Die in die Heizkammer 20
eingeführte Kohle bewegt sich unter Schwerkraftwirkung abwärts in Richtung auf den Boden 21, wie es in
Fig. 1 durch ununterbrochene Pfeile angedeutet ist. Wie jedoch nachfolgend näher erläutert, wird dieser
Abwärtsbewegung der Kohle durch die Aufwärtskraft eines Fluidisierstroms entgegengewirkt, der aus einem
ringförmigen Verteiler 5ö am unteren Ende der Heizkammer
20 austritt. Der Fluidisierstrom dient also dazu, auf das Material einzuwirken und es im Schwebezustand
innerhalb der Heizkammer 20 zu halten. Der Abschnitt der Heizkammer 20, in dem der Fluidisierstrom
auf die Kohle einwirkt und sie im Schwebezustand hält, wird als Fluidisierzone bezeichnet und ist mit dem Bezugszeichen
25 gekennzeichnet. Wie bereits ausgeführt, wird die Vermischung des Materials mit dem Fluidisiersii
um innerhalb der Fluidisierzone als Fließbett bezeichnet.
Der Fluidisierstrom besteht aus einem inerten Gas wie beispielsweise Stickstoff und bewegt sich aufwärts
in Richtung der in F i g. 1 unterbrochen eingezeichneten Pfeile. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
beträgt die Flächengeschwindigkeit des Fluidisierstroms am Boden der Heizkammer 20 etwa 45 cm/sec,
während die Flächengeschwindigkeit des Gasstroms am oberen Ende der Fluidisierzone 25 etwa 30 cm/sec beträgt.
Dementsprechend wird innerhalb der Heizkammer 20 und insbesondere innerhalb der Fluidisierzone
25 während einer ausreichenden Zeitspanne auf die Kohle eingewirkt und diese im Schwebezustand gehalten,
um ein gleichmäßig behandeltes Erzeugnis herzustellen.
Der Unterschied in den Geschwindigkeiten des Fluidisierstromes
am oberen und unteren Ende der Fluidisierzone 25 ist auf die trichterförmig geneigte Ausbildung
des Bodens 21 zurückzuführen und der Geschwindigkeitsunterschied wird zum Teil durch das Austreten
von Gasen wie z. B. Schwefelgasen aus der eingespeisten
Kohle ausgeglichen. Aufgrund dieses Geschwindickcitsgradientcn
werden die größeren Kohleteilchcn, die zum Fluidisieren höhere Geschwindigkeiten erfordern
und die andernfalls zu einer Ansammlung nahe dem ϊ Boden der Heizkammer 20 neigen, über das Bett verteilt.
Das heiße Fluidisiergas, welches den aus den Verteiler
50 austretenden Fluidisierstrom zusammen mit den flüchtigen Stoffen und dem feinen Staub aus der Kohle
ίο enthalt, entweicht durch den Abgaskanal 23 am oberen
Ende der Hei/kammer 20. Um zu verhindern, daß sich der Abgaskanal 2) durch die Verfestigung von kondensierbaren
Bestandteilen wie metallischen Verunreinigungen zusetzt, die verschiedentlich bei Kohle vorhan-
i) den sind, wird der Abgaskanal 23 auf Temperaturen
oberhalb der Kondensationstemperatur der Verunreinigungen gehalten, und zwar durch Wärmeleitung vom
Ofen her. Alternativ kann ein elektrisches Widerstandshei/element
26 vorgesehen sein. Das Heizelement 26
2i) hält die metallischen Verunreinigungen im verdampften
Zustand, um ihren Durchgang durch den Abgaskanal 23 und ihre Fortführung vom Einlaß 22 zu erleichtern, wodurch
eine Wiederablagerung der metallischen Verunreinigungen an der Innenseite des Ofens verhindert
wird. Alternativ kann dem Fluidisierstrom ein halogenhaltiges Gas wie beispielsweise Chlorgas beigegeben
werden, das mit den metallischen Verunreinigungen reagiert >ind sie in Chloride umwandelt, die flüchtig sind
und daher nicht am Abgaskanal 23 kondensieren.
in Die Erzeugung des Fluidisierstroms, der aus dem
ringförmigen Verteiler 50 aufsteigt, ist am besten anhand von Fig. 2 zu verstehen. Der Verteiler 50 umfaßt
einen ringförmigen Kern 51 mit einer zentralen öffnung 52. Der Kern 51 weist mehrere in gleichmäßigen Ab-
J5 ständen angeordnete öffnungen 53 auf. Die öffnungen
53 stehen mit einem im wesentlichen ringförmigen Kanal 58 in Verbindung, der einen Abschnitt des Ofens 10
zwischen der Herzkammer 20 und der Kühlkammer 30
umschließt.
An den ringförmigen Kanal 58 ist wenigstens eine Fluidisiergaszuleitung 59 außerhalb des Ofens 10 angeschlossen.
Als Fluidisiergas findet in typischer Weise ein inertes Gas wie z. B. Stickstoff Verwendung. Dem Fluidisierstrom
kann auch Wasserstoff beigegeben sein, da dieser eine Entschwefelung bei niedrigen Temperaturen
begünstigt. Das Fluidisiergas strömt durch den Kanal 58 und die öffnungen 53 in die Heizkammer 20 und die
Fluidisierzone 25. Innerhalb der Fluidisierzone 25 mischt sich das Fluidisiergas mit der über den Einlaß 22
so zugeführten Kohle und wirkt auf diese ein. Auf seinem Wege durch den Ringkanal 58 ist das Fluidisierg?- den
relativ hohen Temperaturen im Sammler 55 ausgesetzt, so daß das Fluidisiergas vor seinem Eintritt in die Fluidisierzone
25 vorgewärmt wird.
Die Vorerwärmung des Fluidisiergases erhöht in wünschenswerter Weise dessen Viskosität Dieser Viskositätsanstieg
führt zu einer schneileren Mischung des Fluidisiergases mit der Kohle. Als Folge davon wird die
Kohle einschließlich der größeren Teilchen gleichförmiger behandelt und in der Fluidisierzone 25 fluidisiert
Eine vergleichbare Fluidisierung der größeren Teilchen, die im Material enthalten sind, konnte bisher theoretisch
nur dadurch erreicht werden, daß die Geschwindigkeit des Fluidisierstroms wesentlich vergrößert wurde, was
zu einem Anstieg des Gasverbrauchs und zu einem erhöhten Energieaufwand führt
Wenn gebrannter Koks oder sonstiges Material kontinuierlich in die Heizkammer 20 eingeführt wird, wird
das behandelte Erzeugnis nach unten durch die zentrale
Öffnung 52 des Kerns 51 herabgedrückt. Das Material tritt unter Schwerkraftwirkung und als Folge der Entfernung
von zuvor behandeltem Material an der Unterseite
des Ofens durch öffnung 52 in den Sammler 55. Im
Sammler 55 ist ein Isolierstopfen 56 vorgesehen, der eine starke Wärmeisolierung zwischen der Heizkummer
20 unH der Kühlkammer 30 bewirkt. Der Isolierstopfen 56 weist mehrere Kanäle 57 auf. um graphitstrukturiertes
Material aus dem Sammler 55 in die Kühlkammer 30 zu überführen.
Wie am besten in F i g. 3 zu ersehen ist. ist die Kühlkammer
30 mit einer entsprechenden Zahl von senkrechten Rohren ausgestattet, die mit den senkrechten
Kanälen 57 zusammenwirken, um das behandelte Material aufzunehmen. Die senkrechten Rohre 37 sind vorzugsweise
aus rostfreiem Stahl hergestellt und können mit einer Auskleidung aus Graphit und poröser Kohle
versehen sein. Die Rohre 37 sind von Hülsen 36 umschlossen, durch die in nicht dargestellter Weise mit
einer bekannten Einrichtung Kühlwasser gepumpt werden kann. Das Kühlwasser in den Hülsen 36 dient dazu,
die mittlere Temperatur des Materials von den relativ hohen Temperaturen in der Heizkammer 20, die gelegentlich
250O0C übersteigen, auf etwa 11000C herabzusetzen.
Gemäß F i g. 1 münden die senkrechten Rohre 37 der Kühlkammer 30 in einen Trichter 35. Der Trichter 35 ist
gleichfalls mit einem Wassermantel versehen und dient dazu, das gekühlte Material über einen Auslaßkanal 34
einerr waagerecht angeordneten Schneckenförderer 40 zuzuführen. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist auch der Schneckenförderer 40 wassergekühlt
und dazu mit einem Wassermantel 42 versehen, um das fertige Erzeugnis auf etwa 2000C abzukühlen.
An den Auslaßkanal 34 ist eine Gaszuleitung 49 angeschlossen. Über die Gaszuleitung 41 wird ein Gas wie
beispielsweise Stickstoff zugeführt, das nach oben in die
Kühlkammer 30 strömt. Dadurch wird die Kühlkammer 30 durch den von der Gaszuleitung 49 aufsteigenden
Gasgegenstrom gereinigt, um zu verhindern, daß Fluidisiergase aus dem Fließbett in die Kühlkammer 30 eindringen.
Über einen Motor 41 wird die Fördergeschwindigkeit des Schneckenförderers 40 und damit die Geschwindigkeit
geregelt, mit der das Material aus dem Ofen 10 abgeführt wird. Durch Abstimmung der Arbeitsgeschwindigkeit
des Schneckenförderers 40 und der Zuführungsgeschwindigkeit des zu behandelnden Materials kann der Spiegel des Fließbettes konstant gehalten
werden, und es kann die Verweilzeit der Kohle innerhalb des Ofens 10 bestimmt werden. Zusammenfassend
wird die Kohle kontinuierlich eingeführt, behandelt, gekühlt und dem Ofen 10 entnommen. Dabei wird der
Schwefelgehalt des Materials auf unter 03% herabgesetzt Es besteht sogar die Möglichkeit zu einer Herabsetzung des Schwefelgehalts unter 0,02%. Die Verringerung des Schwefels auf einen solch geringen Prozentsatz ist bisher nicht in der dort vorbeschriebenen wirtschaftlichen kontinuierlichen Weise möglich gewesen.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich das Verfahren zum Behandeln von Kohle innerhalb des
Ofens 10. Zunächst wird das Material in die Fluidisierzone 25 der Heizkammer 20 eingeführt. Der Fluidisiergasstrom wird dann durch das in der Fluidisierzone 25 be-
findiiche Material hindurch mii einer Geschwindigkeit
geführt, die ausreicht, um das Material zu fluidisieren,
das dann im fluidisierten Zustand innerhalb der Fluidisierzone 25 erhitzt wird. Der Durchsatz der Kohle durch
die Fluidisierzone 25 wird so geregelt, daß eine Herabsetzung des Schwefelgehalts der Kohle auf unter 0,5%
und vorzugsweise unter 0,02% gewährleistet ist.
Spezieller wird schwefelhaltige Kohle, die sich allgemein
in einem relativ amorphen Molekularzustand befindet, durch den Einlaß 22 in die Heizkammer 20 eingeführt.
Das Material ist normalerweise gebrannt und entfeuchtet, bevor es durch den Einlaß 22 zugeführt wird.
Beim Eintritt in die Heizkammer 20 fällt das Material nach unten, bis es den aufwärtsgerichteten Kräften des
Fluidisierstroms ausgesetzt ist, der über die Gaszuleilung 59 zugeführt wird und über den Kanal 58 und die
Öffnungen 53 im Verteiler 50 in die Heizkammer 20 eintritt. Der Fluidisierstrom wirkt gleichmäßig auf das
Material innerhalb der Fluidisierzone 25 ein, um in der vorbeschriebenen Weise ein Fließbett zu bilden. Das
über den Einlaß 22 eingeführte Material wird dementsprechend innerhalb der Fluidisierzone 25 der Heizkammer
20 in einem fluidisierten Zustand gehalten.
Während sich das Material in diesem fluidisierten Zustand befindet, wird ein elektrischer Strom zwischen
den Elektroden 11 und 12 durch das Fließbett hindurch
erzeugt. Dementsprechend wird das Material in der Fluidisierzone 25 gleichmäßig auf relativ hohe Temperaturen
erhitzt. Beispielsweise wird nach einem Aspekt des beschriebenen Ausführungsbeispiels das Material
auf Temperaturen über etwa 1700°C erhitzt, um zu gewährleisten, daß der Schwefelgehalt des Materials auf
unter etwa 0,5% und vorzugsweise unter etwa 0,02% herabgesetzt wird. Nach einem anderen Aspekt des beschriebenen
Ausführungsbeispiels wird das Material auf über etwa 2500cC über eine ausreichend lange Zeitspanne
erhitzt, um das molekularamorphe Material in eine mehr kristalline Graphitstruktur umzuwandeln.
Nach der Behandlung gleitet das Material durch die zentrale öffnung 52 im Verteiler 50 nach unten in die
Kühlkammer 3ö, wo es auf Temperaturen von etwa 110O0C gekühlt wird. Das Material wird aus der Kühlkammer
30 über den wassergekühlten Schneckenförderer 40 entnommen, der eine weitere Abkühlung des Materials
auf Temperaturen von etwa 2003C bewirkt. Die
Entnahmegeschwindigkeit des Materials wird über die Arbeitsgeschwindigkeit des Schneckenförderers 40 und
in Abhängigkeit von der Zuführungsgeschwindigkeit weiteren zu behandelnden Materials über den Einlaß 22
in die Heizkammer 20 geregelt.
Während sich das behandelte Material nach unten aus der Heizkammer 20 herausbewegt, strömt das Fluidisiergas aufwärts und tritt über den Abgaskanal 23 aus.
Metallverunreinigungen verlassen zusammen mit flüchtigen Stoffen und feinen Staubteilchen die Heizkammer
20 ebenfalls über den Abgaskanal 23. Um sicherzustellen, daß diese Verunreinigungen und Abfallstoffe den
Abgaskanal 23 nicht verstopfen, werden sie jedoch in einem dampfförmigen Zustand gehalten, wozu eine Erwärmung mit Hilfe des Heizelements 26 vorgenommen
wird.
Bei der Durchführung dieses Verfahrens wurde ein beispielhafter Satz von Näherungswerten wie folgt bestimmt:
| Aufheizgeschwindigkeit des | 80°C/sec |
| Materials | |
| Mittlere Verweilzeit im | 25 min |
| Fließbett | 23000C |
| Fließbettemperatur | 2,12 kwh/kg |
| Energiezufuhr | |
Schwefelanfangsgehalt 1,49%
Schwefelendgehalt 0.045%
Maximale Teilchengröße 6,7 mm
Diese Werte zeigen einen deutlichen Gegensatz zu bestimmten bekannten Systemen, die mit einer Matcrialerwarmung
von etwa 0,3°C/sec oder weniger und mit Energiezufuhren von etwa 4,4 kwh/kg arbeiten. Andere
Systeme bieten nicht die Möglichkeit, den Schwefelge-IuIt wesentlich unter 1,0% herabzusetzen. Wieder andere
Systeme sind bei Teilchengrößen oberhalb etwa 2,4 mm oder bei einer breitgestreuten Korngrößenverteilung
unbrauchbar. Aus den vorstehenden Angaben ergibt sich auch, daß der Energieverbrauch je kg des
behandelten Erzeugnisses bei der Erfindung wesentlich geringer als bei den bisher bekannten Behandlungssystemen
ist.
Hierzu I Blatt Zeichnungen
20
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35
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50
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65
Claims (12)
1. Verfahren zum thermischen Entschwefeln von schwefelhaltiger Kohle, bei dem die teilchenförmige
Kohle mit geregeltem Durchsatz kontinuierlich einer Fluidisierzone zugeführt, auf eine Temperatur
oberhalb 1700° C erhitzt und kontinuierlich aus der Fluidisierzone abgezogen wird, durch die ein Inertgas
enthaltendes Fluidisiermedium mit einer zur Fluidisierung der Kohle ausreichenden Aufwärtsgeschwindigkeit
durch die Fluidisierzone geleitet wird, wobei eine Niederschlagung von mit dem Fluidisiermedium
mitgeführtem Schwefel in der Fluidisierzone und auf der zugeführten Kohle vermieden wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle in der Fluidisierzone so stark erhitzt wird und die Verweilzeit
der Kohle in der Fluidisierzoiie so bemessen wird, daß die Entschwefelung in der Fluidisier?.one
stattfindet !md zu einem Schwefelgehalt von unter
etwa 0.5%'iyhrt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle zur wenigstens teilweisen
Umwandlung in eine kristalline Graphitstruktur auf Temperaturen oberhalb 2200° C erhitzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohie nach dem Herausführen
aus der Fluidisierzone in einer Kühlzone gekühlt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß in die Kühlzone ein Sperrgas eingeleitet
wird, um oen Übertritt von Gasen aus der Fluidisierzone
in die Kühlzor-e zu vc<
hindern.
5. Verfahren nach eir^m der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß di in der Fluidisierzone aus der Kohle austretenden flüchtigen Verunreinigungen
auf einer Temperatur oberhalb ihrer Kondensalionstemperatur gehalten und in diesem Zustand
über einen mit der Fluidisierzone in Verbindung stehenden Abgaskanal abgeführt werden.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5. mit einer Heizkammer,
die einen Boden mit Öffnungen zum Einleiten det Fiuidisiermediums aufweist, mit einem an der Oberseite
der Heizkammer einmündenden Einlaß sowie einem Auslaß für die teilchenförmige Kohle und mit
zwei Elektroden zum Erhitzen der fluidisierten Kohle in der Heizkammer, dadurch gekennzeichnet, daß
der Auslaß (52) für die Kohle vom Boden (21) der Heizkammer (20) ausgeht und daß die Innenwand
der Heizkammer (20) eine hülsenförmige Elektrode (12) bildet, in welche die andere stangenförmige
Elektrode (1 i) zentral von oben herabragt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß unter der Heizkammer (20) eine Kühlkammer
(30) für die entschwefelte Kohle angeordnet ist, wobei die Kühlkammer über eine Auslaßöffnung
(52) im Boden (21) der Heizkammer (20) mit dieser in Verbindung steht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7. dadurch gekennzeichnet, daß im Boden (21) der Heizkammer
(20) ein ringförmiger Verteiler (51) angeordnet ist, der mehrere senkrechte öffnungen (53) zum Einleiten
des Fiuidisiermediums in die Heizkammer (20) aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Verteiler (51)
zwischen der Kühlkammer (30) und der Heizkam-
mer (20) angeordnet ist und mit beiden Kammern in Verbindung steht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlkammer (30) ein Entnahmeförderer (40) für die entschwefelte und gekühlte
Kohle zugeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der ringförmige Verteiler (51) auch mit dem Entnahmeförderer (40) in VerHndung
steht
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkammer
(20) an ihrem oberen Ende einen mit einer Heizeinrichtung (26) versehenen Abgaskanal (23) zum Ableiten
von Fluidisiermedium und Verunreinigungen aus der Kohle aufweist.
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