DE3045744A1 - Verfahren zur herstellung eines veredelungsproduktes aus braunkohle - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines veredelungsproduktes aus braunkohle

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DE3045744A1 DE19803045744 DE3045744A DE3045744A1 DE 3045744 A1 DE3045744 A1 DE 3045744A1 DE 19803045744 DE19803045744 DE 19803045744 DE 3045744 A DE3045744 A DE 3045744A DE 3045744 A1 DE3045744 A1 DE 3045744A1
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    • C10F5/00—Drying or de-watering peat

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  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Description

Patentanwälte Dip£.#-InK.'H. WeiakXisCnoS, ©ipl.-Phys. Dr. K. Fincke
Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska
22 872 8000 MÜNCHEN 86, DEN " Π· ϋβΖ. 190«
POSTFACH 860 820
MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22
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Friedrichstraße 4
A-1011 Wien / Österreich
Verfahren zur Herstellung eines Veredelungsproduktes
aus Braunkohle
ORIGINAL INSPECTED
j^tifeRgVselllkchaf t 3 0 A 5 7 4 4
Verfahren zur Herstellung eines Veredelungsproduktes aus Braunkohle
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Veredelungsproduktes mit hoher Energiedichte aus stückiger, wasserreicher Braunkohle. Unter dem Sammelbegriff "Braunkohle" versteht man eine große Anzahl von Braunkohlenarten unterschiedlicher Zusammensetzung. Charakteristisch für sie ist neben dem hohen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen der hohe Wassergehalt, der im Bereich von 3O bis 70 Gew.% liegt. Wegen dieses hohen Wassergehaltes ■ ist Rohbraunkohle im allgemeinen schlecht transportfähig. Es muß daher der Wassergehalt der Braunkohle auf einen für die Weiterverwendung vertretbaren Wert reduziert werden und ferner die'Trocknung in der Nähe der Kohlegrube durchgeführt werden.
Der Abtrocknungsgrad hängt hiebei im wesentlichen von der Weiterverwendung der Trockenkohle ab. Auch die Anforderungen an die Trockenkohlenkörnung werden im wesentlichen durch die Art der Weiterverwendung der Trockenkohle bestimmt. Bedingt durch die geographische Verteilung der Braunkohlenlagerstätten in der Welt und im Hinblick auf die potentiellen Verbrauchszentren muß mit einer enorm steigenden Bedeutung des Transportes von großen Braunkohlenmengen über lange Entfernungen gerechnet werden.
Aus der Sicht des Transportes werden allerdings an das Braunkohlenveredelungsprodukt weitere Anforderungen gestellt. Das Veredelungsprodukt soll in .einem, für den Transport optimalen Aggregatzustand vorliegen. Der Wassergehalt des Veredelungsproduktes soll so niedrig wie möglich und die Energiedichte so hoch wie möglich liegen. Das Veredelungsprodukt soll ferner bezüglich der Neigung zur Selbstentzündung völlig unbedenklich sein und schließlich darf es kein Wasser readsorbieren.
Für die Herstellung von Trockenkohle in stückiger Form aus wasserreicher, stückiger Braunkohle, steht derzeit im wesentlichen nur das Sattdampftrockungsverfahren, System Fleißner zur Verfügung. Die durch die Sattdampfbehandlung von Rohbraunkohle mit einem Wassergehalt von 30 bis 70 Gew.% hergestellte Trockenkohle weist einen Restwassergehalt von IO bis 30 Gew.κ
auf. Dor Rcstwassergohalt der Trockenkohle ist hiebei einerseits durch den noch vertretbaren Sattdanpfdruck hei der Trocknung,andererseits aber auch durch die Readsorptioriseigenschaften der Trockenkohle mitbestimmt. Der .vorgenannte Restwassergehalt der Trockenkohle ist aus der Sicht des Transportes über sehr lange Entfernungen
nicht vertretbar. Dies gilt im besonderen für die obere Grenze, die für die Sattdampfbehandlung von' Braunkohlen mit einem extrem hohen Wassergehalt charakteristisch ist. Eine noch tiefere Absenkung des Wassergehaltes der Braunkohle ist bei der Sattdampftrocknung aus. Gründen des nicht mehr vertretbaren Sattdampfdruckes, insbesondere auf Grund hoher Investitionskosten der Trocknungsanlage, nicht möglich, wie aus der Sattdampfdruck- · kurve in Fig.. 2 ■ hervorgeht. Die hergestellte
Trockenkohle neigt ferner vielfach zur Selbstentzündung und ist auch für die bindemittellose Brikettierung nicht nur wegen des hohen Rcstwasscrgehaltes sondern auch wegen der veränderten Oberflächeneigenschaften nicht geeignet. Schließlich weist die hergestellte Trockenkohle zwar sehr gute Energiedichtewerte auf, das vorhandene Potential wird jedoch nur zum Teil genützt.
Ziel der Erfindung ist es, die vorangeführten Nachteile, die der nach dem.konventionellen Sattdampftrocknungsverfahren, System Fleißncr, hergestellten Trockenkohle anhaften, zu vermeiden und mit möglichst-geringem Aufwand zu einan höherwertigen Ver- · edelungsprodukt zu gelangen. Dieses Ziel wird nach der gegen-· ständlichen Erfindung dadurch erreicht, daß die Rohbraunkohle in einer Körnung >3 mm und vorzugsweise <50 mm, in der-ersten Verfahrensstufe einer Teilentwässerung durch eine diskontinuierliche an sich bekannte Sattdampfbehandlung in stehenden oder liegenden. Autoklaven unterworfen wird, und daß nachgeschaltet in einer · zweiten Verfahrensstufe eine Trocknung mit Heißdampf einer Temperatur > 3 5O°C, vorzugsweise >4000C, vorgenommen wird. Nach diesem Verfahren kann, unter voller Nutzbarmachung der l Vorteile, die das konventionelle Sattdampftrocknungsverfahren. System Fleißner, vor allem bezüglich der sehr günstigen Wärmeökonomie des.Trocknüngsprozesses bietet, ein Braunkohlenveredelungsprodukt hergestellt werden, das-weitgehend den vorange-
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führten Anforderungen an ein cptinial geeignete; Produkt entspricht. Ferner kann jedoch auch, wenn erforderlich, noch der Heißdampfbehandlung ein weiterer Veredelungsprozeß angeschlossen werden. Dies ist im Fall der Weiterverarbeitung von Trockenkohle in einer an die Trockenanlage angekoppelten Veredelungsanlage, z.B. Heißbrikettieranlage, die den Einsatz von Kohle mit einer feinen Körnung verlangt, zweckmäßig und bei langen Transportwegen erforderlich.
Die zerkleinerte Rohbraunkohle wird hiebei abgesiebt, wobei die Kornfraktion größer als 3 mm, vorzugsweise zwischen 5 und 50 mm, in konventionellen stehenden oder ■ liegenden Dämpfen diskontinuierlich bei einem Sattdampfdruck von 8 bis 45 bar auf einen Restwassergehalt von 10 Gew.% entwässert wird, und die Feinrohkohle in einer Körnung <C 5 mm für die Herstellung von Wasserdampf herangezogen wird. Die, die Sattdampftrocknungsstufe verlassende Trockenkohle mit einer Körnung von 0 bis 40 mm wird vorzugsweise einer Zerkleinerung zugeführt, die eine doppelte Funktion ausübt. Zum einen wird hier die Trockenkohle auf eine Körnung von 0 bis 10 mm, die für die nachfolgende Heißdampfbehandlung besonders vorteilhaft ist, zerkleinert, zum anderen wird durch die Vergrößerung der freien Oberfläche das zusätzliche Verdampfen des Kohlewassers durch die der Trockenkohle innewohnende fühlbare Wärme begünstigt. Die bei der Zerkleinerung gebildeten Brüden üben hiebei die Funktion einer Schutzatmosphäre aus.
Hiebei wird vorzugsweise so vorgegangen, daß die zerkleinerte Kohle einer Heißdampftrocknungsstufe zugeführt wird, in der mittels eines Heißdampfes mit einer Temperatur von 400 bis 5000C die teilgetrocknete Kohle bei einem erhöhten Druck restlos getrocknet und durch den teilweisen Abbau von Karboxylgruppen weiterveredelt wird. Vorzugsweise wird die Heißdampftrocknung unter einem Druck von mindestens 5 bar durchgeführt. In einfacher Weise kann die Heißdampfbehandlung in einem bei einem Druck von vorzugsweise 10 bis 15 bar arbeitenden Wirbelschichtreaktor durchgeführt werden. Durch die Behandlung der teilentwässerten Trockenkohle mittels eines Heißdampfes mit einer Temperatur mind. 35O°C wird die Trockenkohle restlos entwässert.
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ferner wird sie durch don Abbau von Karboxylgruppcn weiterveredelt. Gleichzeitig wird das der Kohle innewohnende Bitumen aktiviert und die Kohle auf die für eine nachfolgende Heißbrikettierung erforderliche Temperatur von mindestens 30O0C gebracht. In vorteilhafter Weise kann unmittelbar anschließend in einer Heißbrikettierungsanlage die auf diese Weise entwässerte
35O°C. heiße Trockenkohle mittels Strangpressen oder Ringwalzenpressen zu Heiß'briketts
verpreßt werden. Im Falle, daß das teilveredelte Produkt einer, an die beschriebene Veredelung angekoppelten Weiterverarbeitung, insbesondere einer "Vergasung, zugeführt werden soll, wird man auf die Heißbrikettierung . ■ zweckmäßigerweise verzichten. Der Gesamtprozeß kann in diesem Fall zweckmäßigerweise so gestaltet werden, daß die der heißdampfbehandelten Kohle innewohnende fühlbare Wärme ohne wesentliche Verluste der angekoppelten Vergasungsanlage zu- " gutekommt. Die Heiß'briketts werden schließlich gekühlt, inertisiert und verladen.
Der aus der Heißdampfstufe austretende teilabgekühlte Heißdampf wird vorzugsweise einer Reinigung unterzogen, die aus der Abscheidung von mitgerissenen Kohlepartikeln und der Abtrennung von durch die Zersetzung der Kohlesubstanz entstandenen nichtkondensierbaren Anteilen (CO2, CO, CH.) besteht. Die in der Heißdampfreinigung abgeschiedene feine Trockenkohle kann zu dem der Heißbrikettierungsstufe zugeleiteten Kohlestrom zurückgeführt werden, das CO2 kann mit Vorteil zur Inertisierung der hergestellten -Heißbriketts verwendet werden.
Der gereinigte, teilgesättigt'e Heißdampf mit einem Druck von 10 bis 15 bar kann über eine Speicher- und Verteilervorrichtung der Sattdampfstufe rückgeführt werden. Diese Speicherund Verteilervorrichtung kann gemeinsam mit der Heißdampfreinigungsstufe als ein Aggregat ausgeführt werden und zwecknuißigerwcise mit einer Vorrichtung für die CO2~Abscheidung ausgestcittet werden.
Die Heißdampfbehandlung der sich in den Dämpfern befindlichen
COPY.
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Kohle kann zwcckinäßigerweise nach einer ersten Entspannung im Zuge der an sich bekannten Sattdampfbehandlung vorgenommen werden. Hiebei wird die auf vorzucjsweise 10 bis. 15 bar entspannte Kohle mit dem gereinigten Heißdampf mit einer Temperatur von mindestens 300°C und einem Druck von vorzugsweise 10 bis 15 bar behandelt.
Ferner kann der gereinigte, teilgesättigte Heißdampf nach der CO„-Abscheidung jedoch auch einer Sättigung unterworfen werden und als Sattdampf der konventionellen Sattdampfstufe zugeführt werden. Die bei der Zerkleinerung der Trockenkohle entstandenen Brüden können für die-Brikettkühlung herangezogen werden.
Der für die Sattdampfstufe und die Heißdampfstufe erforderliche Wasserdampf kann in einer zentralen, mit Feinrohkohle befeuerten Kesselanlage hergestellt werden. Die Überhitzung eines Sattdampfteiles kann nach einer entsprechenden Druckreduzierung·in einem an die Kesselanlage angeschlossenen Erhitzer vorgenommen werden.
Der beschriebene Prozeß zeichnet sich durch eine optimale Nutzung der angebotenen Prozeßwärme aus.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen Fig. 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Verfahrensführung, Fig. 2 eine diagrammatische Darstellung der Abhängigkeit des Veredclungsgrades des Produktes, des Massenausbringens und des thermischen Ausbringens von der Behandlungstemperatur, und Fig. 3 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Massenausbringens und des Produktbrennwertes von der Behandlungstemperatur.
Für Yallourn-Braunkohle wurde der gesamte Energiebedarf .pro Tonne Veredelungsprodukt mit 2,33 GJ bezogen auf Heißbriketts ermittelt,wobc die pro Tonne ausgetriebenen Wassers erforderliche Wärmemenge bei
Γ GOPY BAD ORIGINAL
30457U
I,ο;1 C1I lÜMjl:. nie konventionellen Trocknungsverfahren benötigen dagegen pro Tonne verdampften Wassers vergleichsweise 3 bis 4 GJi Das Massenausbringen des beschriebenen Veredelungsverfahrens beträgt, bezogen auf die eingesetzte Rohkohle 28,8 %, bezogen auf die eingesetzte Trockenkohlensubstanz 81,8 %.
Bei einem Brennwert der Einsatzrohkohle von 8,9 MJ/kg roh bzw. 26,5 MJ/kg waf weist das Fertigprodukt (Heißbriketts) einen Brennwert von 29 MJ/kg roh bzw. 30,5 MJ/kg waf auf. Die Brennwertdichte,definiert als des Gewichts des Brennstoffes, des einer Wärmemenge von 1 GJ (als Brennwert gemessen) äquivalent ist, wird durch das beschriebene Veredelungsverfahren von 112 kg auf 34 kg reduziert. Durch die Behandlung der Braunkohle in der beschriebenen Weise wird neben der restlosen Beseitigung des Kohlewassers auch der Sauerstoff als Ballastelement teilweise abgebaut. Bezogen auf die waf-Substanz (Vasser- und Aschefrei) wird der Sauerstoffgehalt von 26,3 auf 15,6 Gew.% reduziert.
Parallel zu dem Sauerstoffabbau verläuft die Anreicherung des Fertigproduktes an Kohlenstoff. Auf Basis der waf-Kohle liegt der Kohlenstoffgehalt des Fertigproduktes mit 78,2 Gew.% um 10,2 Gew.% höher als jener der Einsatzrohkohle. Die beschriebenen Zusammenhänge sind aus den Fig. 2 und 3 zu entnehmen.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Vorzerkleinerungsstufe bezeichnet, in welcher die Rohbraunkohle auf eine maximale Korngröße von 50 mm zerkleinert wird. Das zerkleinerte Produkt wird abgesiebt und die Teilchen einer Korngröße < als 5 mm werden einer Sattdampferzeugung 2 als Energieträger zugeführt. Der verbleibende Anteil der zerkleinerten Rohkohle wird einer Sattddiiipfbchandlung 3 bei einem Druck von 30 bis 40 bar unterworfen. Das Trocknungsabwasser wird über eine Leitung 4 ausgebracht und die stückige Trockenkohle wird einer Ausdampfung und einer weiteren Zerkleinerung in der mit 5 angedeuteten Verfahrensstufe unterworfen. Das zerkleinerte Produkt wird dann einer Heißdampfbchandlung 6 unterworfen, welcher aus der Sattdampf-
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erzeuguncj 2 und einer Nacherhitzungsstufe 7 kommender heißer Dampf zugeführt wird. Der verunreinigte Heißdampf wird einer Heißdampfreinigung 8 unterworfen. Der gereinigte Heißdampf wird über einen Speicher und/oder Verteiler 9 der Sattdampfbehandlungsstufe 3 als Heißdampf und/oder über' eine Sättigungsstufe IO als Sattdampf zurückgeführt.
Die Heißdampfbehandlung 6 ist in einfacher Weise als Wirtel schichtrcaktor ausgebildet. Die aus der Heißdampf behandlung 6 austretende angeschwelte Braunkohle stellt ein feinkörniges Veredelungsprodukt dar, welches entweder einer Heißbrikettierung oder aber anderen Nachbehandlungen, beispielsweise einer Vergasung, zugeführt werden kann. Die Heißbrikettierung ist in Fig. 1 mit 11 bezeichnet, wobei das aus der Heißdampfbehandlung 6 austretende Material, die für die Heißbrikettierung ohne Bindemittel erforderlichen Temperaturen von etwa 350 C
aufweist. Der Heißbrikettierung 11 wird auch die aus der Heißdampferzeugung 8 abgeschiedene angeschwelte Braunkohle zugeführt. Die Heißbriketts gelangen aus'der Heißbrikettierung 11 in eine Brikettskühlungsstufe 12, in welcher auch die Inertisicrung der Briketts vorgenommen wird. Zu diesem Zweck wird der Brikettkühlung aus der. Heißdampfreinigung herstammendes C0„ und aus der Ausdampfung 5 herstammende Brüden als Inertgasatmosphäre zugeführt. Die nach Kühlung der Briketts erhaltenen Veredelungsprodukte hoher Energiedichte lassen sich über große Strecken transportieren.

Claims (2)

  1. VOEST-ÄLPlftE ARtTdfi'geseiläbhaft in Wien (Österreich)
    Pq t g η t α η sprücho
    /1 Λ Verfahren zur Herstellung eine's Veredelungsproduktes mit hoher Energiedichte aus- stückiger, wasserreicher Braunkohle, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohbraunkohle in einer Körnung "> 5 mm und vorzugsweise < 50 um in der ersten Verfahrensstufo eine Teilentwässerung durch eine diskontinuierliche an sich bekannte Sattdampfbehandlung in stehenden oder liegenden Autoklaven unterworfen wird, und daß nachgeschaltet in einer zweiten Verfahrensstufe eine Trocknung mit Heißdampf einer Temperatur > 300°C, vorzugsweise >400 C, vorgenommen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sattdampfbehandelte Kohle vor der Heißdampfbehandlung auf eine Körnung von O bis 10 mm zerkleinert wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung nach der Entspannung der sattdampfbehandelten Kohle auf den atmosphärischen Druck vorgenommen wird.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zerkleinerte Kohle einer Heißdampftrocknungsstufe zugeführt wird, in der mittels eines Heißdampfes mit einer Temperatur von mindestens 3000C die teilgetrocknete Kohle bei einem erhöhten Druck restlos getrocknet und durch den teilweisen Abbau von Karboxylgruppen weiterveredelt wird.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißdampftrocknung unter einem Druck von mindestens 5 bar durchgeführt wird.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißdampfbehandlung in einem Wirbelschichtreaktor durchgeführt wird.
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die heißdampfbehandelte Kohle einer,direkt an die Veredelungsanlage angekoppelten Weiterverarbeitungsanlage zugeführt wird.
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
    gekennzeichnet, daß die heißdampf behandelte Kohle nach einer
    Entspannung aul atmosphärischen Druck einer Heißbrikettierungsanlage zugeführt wird.
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Heißbrikettierungsanlage die vorerhitzte
    feinkörnige Kohle mittels Strang- oder Ringwalzenpressen zu Pleißbriketts verpreßt wird.
    10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die hergestellten Heißbriketts einer
    Kühlung und Inertisierung unterworfen werden.
    11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet., daß die Kühlung mittels Brüden aus der Zerkleinerungsstufe und die Inertisierung mittels des in der Heißdampfreinigungsstufe abgeschiedenen CO vorgenommen wird.
    3 2. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Heißdampfstufe austretende Heißdampf einer Reinigung unterworfen wird, die die Abscheidung
    von Kohlepartikeln und von nichtkondensierbaren Anteilen der
    Kohlezersetzung (C0„, CO, CH^) einschließt.
    13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der gereinigte Pleißdampf dem Prozeß zurückgeführt wird.
    14.·Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung des gereinigten Heißdampfes zweckmäßigerweise nach einer ersten Entspannung im Zuge der an
    sich bekannten Sattdampfbehandlung durchgeführt wird.
    15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der gereinigte Pieißdampf vor der Rückführung in den Prozeß einem Rehälter zugeführt wird, der eine
    Speicher- und Verteilungsfunktion ausübt.
    16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Speicherbehälter die CO2-Abscheidung vorgenommen wird.
    17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch ciekennzeichnet, daß der cfereinigte Heißdampf nach einer Sättigung auf den entsprechenden Sattdampfzustand der Sattdampfstufe des
    • · · — Jf * —
    Veredelungsprozosscs zurückcjeführt wird.
    18. Vorfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Heißdampfreinigungsstufe abgeschiedene, angeschwelte Trockenkohle der Heißbrikettierungsstufe zurückgeführt wird.
    1980 04 18 sm
DE19803045744 1980-04-28 1980-12-04 Verfahren zur Herstellung eines festen Brennstoffes mit hoher Energiedichte Expired DE3045744C2 (de)

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