DE3124146A1 - Verfahren zur gewinnung von oel aus oelhaltigen mineralien - Google Patents
Verfahren zur gewinnung von oel aus oelhaltigen mineralienInfo
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Description
METALLGESELLSCHAFT .'" " Frankfurt/M.","16. <
Aktiengesellschaft Ψ SCHR/HFA Reuterweg 14
6000 Frankfurt/Main Prov. Nr. 8714 LC
Verfahren zur Gewinnung von Öl aus ölhaltigen
Mineralien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von öl
aus ölhaltigen Mineralien durch Schwelung auf einem Wanderrost, unter Aufgabe eines Beschickungsbettes aus einer
Schicht von ölhaltigem Mineral und einer Schicht von geschweltem und gebranntem Mineral, in dem nach der.Schwelung
vorhandener fester Kohlenstoff unter Zündung und Durchsaugen
von sauerstoffhaltigen Gasen verbrannt wurde', Aufheizung von Gasen in der Schwelzone beim Durchgang durch die
Schicht des gebrannten Minerals auf die zur Schwelung erforderliche Temperatur und Aufheizung der Schicht von ölhaltigem
Mineral auf die Schweltemperatur durch die aufgeheizten Gase beim Durchgang durch diese Schicht, Abscheidung von Öl
aus den die Schwelprodukte enthaltenden Schwelgasen in einer Abscheidestufe.
Ölhaltige Mineralien wie Ölsand, Diatomeenerde und insbesondere Ölschiefer werden zur Gewinnung ihres Ölgehaltes auf
Wanderrosten thermisch behandelt. In der Schwelzone werden · heiße Gase durch das Bett geleitet und das Bett dabei auf
die Schweltemperatur von etwa 400 bis 600 0C aufgeheizt.
Die heißen Gase sind entweder neutral oder reduzierend, so daß die Schwelung in Abwesenheit von Sauerstoff erfolgt.
Bei der Schwelung entstehen aus den organischen Bestandteilen verschiedene Gase und Dämpfe. Aus'den Schwelgasen werden
die Öle auskondensiert. Das die Kondensation verlassende Gas enthält noch nicht-kondensierbare Schwelgase. Der abgeschwelte
Rückstand auf dem Wanderrost enthält festen Kohlenstoff als Schwelprodukt. Dieser Kohlenstoff muß aus wärmeökonomischen
Gründen verbrannt werden, und die dabei erzeugte Wärme für. das Verfahren ausgenutzt werden.
• -ffr.· ·..··..- ■-- -:- 3124U6.
■ο . '
Aus der US-PS 4 039 427 ist es bekannt, das Verfahren auf
zwei Wanderrosten durchzuführen, wobei auf dem ersten Wanderrost die Schwelung und auf dem zweiten Wanderrost
die Verbrennung des festen Kohlenstoffs erfolgt. Gemäß einer Ausführung wird auf den'ersten Wanderrost als Unterschicht
des Beschxckungsbettes der frische Ölschiefer unddarauf als Oberschicht das gebrannte, heiße Material von
dem zweiten Wanderrost chargiert. Die aus der Abscheidestufe für'das Öl austretenden Schwelgase werden in der
Kühlzone des ersten Wanderrostes von unten durch das Bett geleitet, dabei aufgeheizt und in der Schwelzone von oben
nach unten durch das Bett geführt. Dabei werden sie in der heißen Oberschicht weiter aufgeheizt und bringen die
Unterschicht auf die erforderliche Schweltemperatur. Anschließend werden die Schwelgase in die Abscheidestufe
geleitet. Beim'Abwurf des Bettes vom Wanderrost wird die
Oberschicht von der Unterschicht abgeschält, die den festen Kohlenstoff enthaltende Unterschicht auf den
zweiten Wanderrost, chargiert, dort an der Oberfläche gezündet
und der Kohlenstoff unter Hindurchsaugen von Luft verbrannt. Vor dem Abwurf wird das gebrannte Material
durch eine Zusatzbeheizung noch weiter aufgeheizt und dann nach dem Abwurf auf den ersten Wanderrost chargiert.
Ein Teilstrom der Schwelgase wird nach, dem Durchgang durch die Kühlzone abgeführt. Die Nachteile dieses Verfahrens
bestehen darin, daß zwei Wanderroste erforderlich sind, und daß selbst bei einem aufwendigen
Abschälen der Oberschicht nicht vermieden werden kann, daß entweder kohlenstoffhaltiges Material mit der Oberschicht
weggeworfen wird oder Material aus der Oberschicht mit der Unterschicht auf den zweiten Wanderrost
chargiert wird. Außerdem enthält der abgeführte Teilstrom der Schwelgase nach der Kühlzone einen relativ hohen
Staubgehalt. ·
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und die Aufheizung ölhaltiger Mineralien
mittels des Wärmeinhaltes einer heißen Schicht von gebranntem.Material
auf einen Wanderrost in wirtschaftlicher Weise zu ermöglichen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß nach der Verbrennung von festem Kohlenstoff anfallendes
gebranntes Mineral als Unterschicht auf den Wanderrost und auf diese Schicht ölhaltiges Mineral als Oberschicht chargiert
wird, in der Schwelzone.inerte oder reduzierende Gase
von unten durch das Beschickungsbett gedrückt werden, die Gase beim Durchgang durch die heiße Unterschicht aufgeheizt
und beim Durchgang durch die Oberschicht die Schwelung bewirken, die aus der Schwelzone austretenden Schwelgase in
der Abscheidestufe von Öl befreit werden, in einer an die
Schwelzone anschließenden Verbrennungszone der feste Kohlenstoff in der Oberfläche der Oberschicht mittels eines Zündofens
gezündet und anschließend die Brennzone unter Hindurchsaugen von sauerstoffhaltigen Gasen durch die Oberschicht ge
führt wird, die Menge der durchgesaugten sauerstoffhaltigen Gase so gesteuert wird, daß durch die Verbrennung von festem
Kohlenstoff das Bett auf die maximal mögliche Temperatur gebracht wird, und aus dem vom Wanderrost abgeworfenen Bett
das gebrannte Material für die Unterschicht abgetrennt und zurückgeführt wird.
In der Schwelzone erfolgt praktisch eine vollständige Schwelung. Als inerte oder reduzierende Gase können von Öl befreite
Gase aus der Abscheidestufe oder Fremdgase verwendet werden. Die Verbrennung des festen Kohlenstoffs in der Verbrennungszone
wird so gesteuert, daß eine möglichst hohe Temperatur im Bett und damit auch in den Abgasen entsteht. Dies geschieht
durch eine Regelung der Menge der durchgesaugten sauerstoffhaltigen
Gase, die im allgemeinen aus Luft bestehen. Die Gasmenge wird so lange gesteigert, bis das Temperaturmaximum
der Abgastemperatur erreicht ist. Dies ist die optimale Gasmenge. Wenn ein Abfall derAbgastemperatur eintritt,
ist die optimale Gasmenge überschritten. Dabei wird bewußt in Kauf genommen, daß in manchen Fällen keine vollständige
Verbrennung des festen Kohlenstoffs erfolgt. Insbesondere
bei großen Körnern kann es nämlich vorteilhafter sein, nur den festen Kohlenstoff zu verbrennen, der in den äußeren
Teilen der Körner vorliegt, und auf die "Verbrennung des Kohlenstoffs
im Inneren der Körner zu verzichten« Zur Zündung des festen Kohlenstoffs in der Verbrennungszone kann ein
Teil des aus der Abscheidestufe abgeführten Gases verwendet werden, dessen nicht-kondensierbare, brennbare Schwelprodukte
dabei verbrannt werden. Nach der Verbrennungszone kann das Bett ohne Kühlung im heißen Zustand vom Wanderrost
abgeworfen werden, oder es kann in einer an die Verbrennungszone anschließenden Kühlzone auf dem Wanderrost mittels durchgeleiteter
Kühlgase gekühlt werden. Eine genaue Trennung von Ober- und Unterschicht nach dem Abwurf ist nicht erforderlich.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß ein Teilstrom der von Öl befreiten Gase aus der Abscheidestufe als
Schwelgase in die Schwelstufe zurückgeleitet wird. Da die aus der Abscheidestufe austretenden Gase noch die bei der
Schwelung entstehenden nicht-kondensierbaren Schwelprodukte enthalten, entsteht durch die Rückführung ein Gas mit hohem
Heizwert. .
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Unterschicht
auf dem Wanderrost in einer Aufheizzone vor der Aufgabe der Oberschicht mittels heißer oxidierender Gase aufgeheizt wird. Dadurch kann in einfacher Weise die für die
Schwelung in der Schwelzone erforderliche Wärmemenge in die Unterschicht eingebracht werden, wenn die in der Unterschicht
enthaltene Wärmemenge nicht zur Erzielung der Schweltemperatur in der Oberschicht ausreicht, oder wenn die Unterschicht
kalt zurückgeführt wird. Der restliche Wärmeinhalt der oxidierenden Gase nach der Aufheizung der Unterschicht kann zur
Vorwärmung des ölhaltigen Minerals, der in die Schwelzone geleiteten Gase oder anderer Gase verwendet werden.
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Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß als heiße oxidierende Gase die Abgase der Verbrennungszone verwendet
werden. Dadurch kann die Wärme des Abgases der Verbrennungszone im Prozeß ausgenutzt werden. ■
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Abgase vor dem Eintritt in die Aufheizzone aufgeheizt werden. Für
die Aufheizung des Abgases kann der nach der Abscheidestufe abgeführte Teilstrom der vom Öl befreiten Gase verwendet werden,
dessen brennbare Bestandteile dabei verbrannt werden. Es kann auch Fremdwärme verwendet oder zugesetzt werden.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die in die Schwelzone eingeleiteten Gase in oszillierende Schwingungen
versetzt werden. Dadurch kann die für die Schwelung erforderliche Gasmenge und damit auch die Menge der Schwelgase kleiner
gehalten werden.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß das Bett heiß vom Wanderrost abgeworfen wird und das Material für die
Unterschicht im heißen Zustand zurückgeführt wird. Die heiße Rückführung ergibt eine besonders gute Ausnutzung der im Prozeß
anfallenden Wärme. . . .
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß das .nicht
zurückgeführte heiße Material in einem separaten Kühler mittels hindurchgeleiteter Luft gekühlt wird. Dadurch kann das
Material in einfacher Weise auf die zum Abtransport erforderliche Temperatur abgekühlt werden.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die. aufgeheizte
Kühlluft zur Trocknung und Vorwärmung von ölhaltigem . Mineral und/oder zur Aufheizung von in den Prozeß eingeführten
Gasen verwendet wird. Die in den Prozeß eingeführten Gase können bestehen aus den in die Schwelzone, den in den Zünd-
ofen oder den in die Aufheizung für die oxidierenden Gase für die. Aufheizzone eingeleiteten Gasen.
Die'Erfindung wird an Hand der Figur näher erläutert.
Rückgeführtes, gebranntes Material 1 wird als Unterschicht
auf den Wanderrost 3 chargiert und in der Aufheizzone 4 auf die notwendige Temperatur aufgeheizt, auf die heiße Unterschicht
2 ölhaltiges Material 5 als Oberschicht 6 chargiert» Das Beschickungsbett wird nacheinander durch die Schwelzone
und Verbrennungszone 8 transportiert. Über der Schwelzone 7 ist eine Gashaube 9 und darunter sind Windkästen 10 angeordnet.
Unter der Verbrennungszone 8 sind Windkästen 11 angeordnet.
Über der Aufheizzone 4 ist eine Gashaube 12 und darunter sind Windkästen 13 angeordnet. Am Anfang der Verbrennungszone
8 ist der Zündofen 14 angeordnet. Über Leitung 15 und Windkästen 10 werden von Öl befreite, rückgeführte Gase
in die Schwelzone 7 geleitet und in der Unterschicht 2 aufgeheizt. Beim Durchgang durch die Oberschicht 6 heizen diese
Gase das ölhaltige Material auf die gewünschte Schweltemperatur auf. Die die.Schwelprodukte enthaltenden Schwelgase werden
aus der Gashaube 9 über Leitung 16 in die Abscheidestufe 17 geleitet. Dort wird das Öl abgeschieden und über Leitung
18 abgeführt. Ein Teilstrom der von Öl befreiten Gase wird zurückgeleitet und über Leitung 15 wieder in die Schwelzone
7 geführt. Beim Eintritt des Beschickungsbettes in die Verbrennungszone 8 wird der feste Kohlenstoff in der Oberfläche
der abgeschwelten Oberschicht 6 unter dem Zündofen 14 gezündet. Anschließend wird Luft 19 durch das Beschickungsbett
in die Windkästen 11 gesaugt, und dabei die Brennzone durch die Oberschicht 6 von oben nach unten geführt. Die Menge der
Luft 19 wird so geregelt, daß das Beschickungsbett am Ende der Verbrennungszone die maximal mögliche Temperatur aufweist.
Damit haben dann auch die Abgase die maximal mögliche Temperatur. Die heißen Abgase werden in die Sammelleitung 20 ge-
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leitet. Über Leitung 21 wird das gesamte Abgas oder ein Teilstrom in den Aufheizer 22 geleitet. Dort wird über Leitung 23
Brennstoff und über Leitung 24 zusätzliche Verbrennungsluft eingeleitet und durch Verbrennung das Gas aufgeheizt. Das aufgeheizte
Gas wird über Leitung 25 und Gashaube 12 in die Aufheizzone 4 geleitet und über Windkasten 13. und Leitung 26 abgeführt.
Das gesamte Abgas geht über Leitung 27 in die Gasreinigung 28 und dann in den Kamin 29. In Leitungen 20 und 21
sind Ventile 30 zur Regelung der Gasmengen angeordnet. Das Beschickungsbett wird vom Wanderrost 1 in die Trennstation 31
abgeworfen und dabei werden Ober- und Unterschicht (6, 2) voneinander getrennt. Eine genaue Trennung ist nicht erforder-■"
lieh. Das heiße, gebrannte Material der Oberschicht wird über ein Plattenband 32 zurückgeführt. Das restliche heiße Materi-
(331
al wird in einen separaten Kühler chargiert, dort mittels Kühlluft 34 gekühlt und über 35 abtransportiert. Die erwärmte Kühlluft wird über Leitungen 36 in eine Vorwärmstufe 37 geleitet, in der über 35 herangeführtes ölhaltiges Mineral vorgewärmt wird. Aus der Abscheidestufe 17 wird ein Teilstrom der von öl befreiten Gase über Leitung 38 abgeführt. Dieses Gas, das nicht-kondensierbare Schwelprodukte enthält, kann als Brennstoffträger über Leitung 39 in den. Zündofen 14 und/oder als Brennstoffträger über Leitung 23 in den Aufheizer 22 geleitet werden. Die Wärme des aus der Aufheizzone 4 austretenden und über Leitung 26 abgeführten Gases kann zur Vorwärmung des ölhaltigen Mxnerals in der Vorwärmstufe 37, zur Aufheizung des rückgeführten, von Öl befreiten Gas in Leitung 15 vor dem Eintritt in die Schwelzone 7, der über Leitungen 24 und 23 in den Aufheizer 22 geführten Gase und der über Leitung 39 in den Zündofen geleiteten Gase verwendet werden. Die dazu notwendigen Leitungen und Wärmeaustauscher sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
al wird in einen separaten Kühler chargiert, dort mittels Kühlluft 34 gekühlt und über 35 abtransportiert. Die erwärmte Kühlluft wird über Leitungen 36 in eine Vorwärmstufe 37 geleitet, in der über 35 herangeführtes ölhaltiges Mineral vorgewärmt wird. Aus der Abscheidestufe 17 wird ein Teilstrom der von öl befreiten Gase über Leitung 38 abgeführt. Dieses Gas, das nicht-kondensierbare Schwelprodukte enthält, kann als Brennstoffträger über Leitung 39 in den. Zündofen 14 und/oder als Brennstoffträger über Leitung 23 in den Aufheizer 22 geleitet werden. Die Wärme des aus der Aufheizzone 4 austretenden und über Leitung 26 abgeführten Gases kann zur Vorwärmung des ölhaltigen Mxnerals in der Vorwärmstufe 37, zur Aufheizung des rückgeführten, von Öl befreiten Gas in Leitung 15 vor dem Eintritt in die Schwelzone 7, der über Leitungen 24 und 23 in den Aufheizer 22 geführten Gase und der über Leitung 39 in den Zündofen geleiteten Gase verwendet werden. Die dazu notwendigen Leitungen und Wärmeaustauscher sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die Schwelung und Verbrennung des festen Kohlenstoffs unter Rückführung
von gebranntem Material als Wärmeüberträger .in technisch ein-
3Ί24Η6
fächer Weise erfolgen kann, da keine genaue Trennung der
"beiden Schichten nach dem Abwurf erforderlich ist, und daß die im Prozeß anfallende Wärme optimal ausgenutzt
und ein Gas mit hohem Heizwert anfällt.
Es ist möglich, auch Mineralien wärmeautark zu verarbeiten,
die nach der Schwelung geringere Mengen an festem Kohlenstoff enthalten, bzw. die erforderliche Menge an
Fremdenergie wird verringert, oder es fällt mehr überschüssige Warme an.
Al
Leerseite
Claims (9)
1) Verfahren zur Gewinnung von Öl aus ölhaltigen Mineralien durch Schwelung auf einem Wanderrost,
unter Aufgabe eines Beschickungsbettes aus einer . Schicht von ölhaltigem Mineral und einer Schicht
von geschweltem und gebranntem Mineral, in. dem nach der Schwelung vorhandener fester Kohlenstoff
unter Zündung und Durchsaugen von sauerstoffhaltigen Gasen verbrannt· wurde, Aufheizung von Gasen in
der Schwelzone beim Durchgang durch die Schicht des gebrannten Minerals auf die zur Schwelung erforderliche
Temperatur und Aufheizung der Schicht von ölhaltigem Mine'ral auf die Schweltemperatur durch die
aufgeheizten Gase beim Durchgang durch diese Schicht,
■ Abscheidung von Öl aus den die Schwelprodukte enthaltenden
Schwelgasen in einer Abscheidestufe, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Verbrennung von
festem Kohlenstoff anfallendes gebranntes Mineral als Unterschicht auf den Wanderrost und auf diese Schicht
ölhaltiges Mineral als Oberschicht chargiert wird, in der Schwelzone inerte oder reduzierende Gase von unten
durch das Beschickungsbett gedrückt werden, die
■ Gase beim Durchgang durch die heiße Unterschicht aufgeheizt
und beim Durchgang durch die Oberschicht die Schwelung bewirken, die aus der Schwelzone austretenden
Schwelgase in" der.Abscheidestufe von Öl befreit
werden, in einer an die Schwelzone anschließenden Verbrennungszone der feste Kohlenstoff in der Oberfläche
der Oberschicht mittels eines Zündofens gezündet und anschließend die Brennzone unter Hindurchsaugen von
sauerstoffhaltigen Gasen durch die Oberschicht geführt wird, die Menge der durchgesaugten sauerstoffhaltigen
Gase so gesteuert wird, daß durch die Verbrennung von
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festem Kohlenstoff das Bett auf die maximal mögliche Temperatur gebracht wird, und aus dem vom Wanderrost
abgeworfenen Bett das gebrannte Material für die Unterschicht abgetrennt und zurückgeführt wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teilstrom der von Öl befreiten Gase aus der Abscheidestufe als Schwelgase in die Schwelstufe zurückgeleitet
wird.
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Unterschicht auf dem Wanderrost in einer Aufheizzone vor der Aufgabe der Oberschicht mittels heißer
oxidierender Gase aufgeheizt wird.
4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als heiße oxidierende Gase die Abgase der Verbrennungszone verwendet werden.
5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abgase vor dem Eintritt in die Aufheizzone aufgeheizt werden.
6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die in die Schwelzone eingeleiteten Gase in oszillierende Schwingungen versetzt werden.
7) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bett heiß vom Wanderrost abgeworfen wird und das Material für die Unterschicht im heißen
Zustand zurückgeführt wird.
8) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das nicht zurückgeführte heiße·Material in einem separaten
Kühler mittels hindurchgeleiteter Luft gekühlt wird.
3124us
9) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgeheizte Kühlluft zur Trocknung und Vorwärmung
von ölhaltigem Mineral' und/oder zur Aufheizung von in
den Prozeß eingeführten Gasen verwendet wird.
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