DE3310415A1

DE3310415A1 - Oelschieferbehandlung unter verwendung von indirekter waermeuebertragung

Info

Publication number: DE3310415A1
Application number: DE19833310415
Authority: DE
Inventors: James M. Houston Tex. Eakman; Frederick M. Seabrook Tex. Gragg
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1982-03-19
Filing date: 1983-03-18
Publication date: 1983-09-22
Also published as: US4459201A; CA1187019A; AU1266183A; BR8301361A; AU551203B2

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft die Pyrolyse von organischen Substanzen enthaltenden Feststoffen, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Ölschiefer oder Kohle, bei dem die zur Behandlung nötige Wärme dem Behandlungsbereich indirekt zugeführt wird, indem organische Restsubstanzen, die nach der Behandlung in dem Schiefer oder der Kohle verblieben sind, verbrannt werden.
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Ölschiefer wird für eine der besten aller kohlenstoffhaltigen Substanzen für die Verarbeitung durch Behandlung oder Pyrolyse gehalten, da er eine Mischung aus einem kleineren Teil fester organischer Substanzen und einem größeren Teil anorganischer Substanzen ist. Bei der Behandlung abgebauten Ölschiefers werden die organischen Feststoffe einer zersetzenden Pyrolyse unterzogen und ein großer Prozentsatz der organischen Substanzen wird in flüssige und leichte, gasförmige Kohlenwasserstofferzeug-

nisse umgewandelt, wobei ein Rest als kohlenstoffhaltiger Rückstand im mineralischen Gefüge verbleibt. Verfahren zur Gewinnung kohlenwasserstoffhaltiger Erzeugnisse aus unbearbeitetem Ölschiefer sind im allgemeinen je nach Art

der Wärmezuführung in vier Kategorien eingeteilt:
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1) Wärme wird von einer externen Quelle durch die Wände des Behandlungsbehälters geleitet;

2) Wärme wird durch direkte Verbrennung im Behandlungsbehälter erzeugt;

3) Wärme wird erzeugte, indem ein extern erhitztes Gas in

den Behandlungsbehälter geleitet wird; Oder

4) Wärme wird dadurch erzeugt, daß extern erhitzte Feststoffe in die Be h fi nd lungs vor r ic htung eingebracht

werden.
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Die bekannten, unter Kategorie 1) fallenden Verfahren haben den Hauptnachteil, daß ein wesentlicher Teil der organischen Substanzen in dem behandelten Ölschiefer übrigbleibt, was die Wirtschaftlichkeit des gesamten Verfahrens deutlich senkt. Die Verfahren nach Kategorie 2), bei denen die Verbrennung in der Behandlungskammer selbst stattfindet, umgehen das Problem, einen wesentlichen Teil der vorhandenen organischen Substanzen nicht umzuwandeln, haben aber die Nachteile, daß das Erzeugnis durch die "Ό entstehenden Verbrennungsgase verdünnt ist, die Erdölausbeute geringer ist, weil die leicht flüchtigen Dämpfe verbrennen, und daß der Schiefer leicht überhitzt wird und Schlacke in der Behandlungskammer bildet.

Die indirekt geheizten Behandlungsverfahren nach Kategorie 3) und 4) haben Vorteile gegenüber denen nach den Kategorien 1) und 2), weisen jedoch größere Nachteile auf. Die Verwendung extern erhitzten Gases zur Wärmezuführung ermöglicht es, daß die Verweilzeiten¹ von Gas und Feststoffen unabhängig voneinander gesteuert werden können, woraus sich eine größere Ausbeute als nach dem Fischer-Assay-Verfahren ergeben kann. Jedoch erfordern diese Verfahren hohe Gasgeschwindigkeiten, was zur Folge hat, daß das Erzeugnis durch das extern zugefügte Gas

verdünnt wird, nicht umgewandelte organische Substanzen

im behandelten Schiefer verbleiben und die Wahrscheinlich— keit sehr hoch ist, daß Feststoffe mitgerissen werden. Die Verfahren nach Kategorie 4), bei denen unverarbeiteter Ölschiefer.mit extern erhitzten Feststoffen in Berüh-30

rung gebracht wird, die vorzugsweise durch Verbrennung

verbrauchter, in der Behandlungskammer erzeugter Feststoffe gewonnen werden, vermeiden die Verdünnung des erzeugten Gases, haben aber den Nachteil, daß zusätzliche Kosten durch Vorrichtungen und· Verfahren zur Handhabung 35

dieser Feststoffe entstehen und die Ausbeute durch die*

Adsorption von Pyrolyseerzeugnissen durch die die Wärme transportierenden Feststoffe verringert wird. Bei einigen Verfahren nach den Kategorien 3) und 4) fällt oft verbrauchter Ölschiefer an, der bis zu 30 % des ursprünglich zugeführten Kohlenstoffs enthält. Dies führt zu einem geringen thermischen Wirkungsgrad und zu Müllbeseitigungsproblemen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessernd
^IV tes Pyrolyseverfahren zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit Hilfe der im Anspruch 1 gekennzeichneten

Merkmale gelöst.
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Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Behandlung oder Pyrolyse von Ölschiefer, Kohle und ähnlichen kohlenstoffhaltigen Feststoffen, das zumindest teilweise die Nachteile der eingangs genannten Verfahren vermeidet. Mit "koh-

. lenstoffhaltigen Feststoffen" sind hier alle Feststoffe gemeint, die organische Substanzen enthalten. Es hat sich herausgestellt, daß kohlenstoffhaltige Feststoffe behandelt oder pyrolysiert werden können, ohne daß das Erzeugnis verdünnt wird und ohne daß extern erhitzte Feststoffe

in den Behandlungs- oder Pyrolysebereich eingebracht werden, während gleichzeitig die in den Feststoffen enthaltenden organischen Substanzen mit einem hohen Wirkungsgrad umgewandelt werden. Die kohlenstoffhaltigen Feststoffe werden in einem Wirbelbett-Behandlungsbereich pyrolysiert, der innerhalb des Behandlungskessels liegt und zu einem im gleichen Kessel liegenden Verbrennungsbereich so angeordnet ist, daß in dem Verbrennungsbereich erzeugte und dorthin eingeleitete Wärme über dessen Wände - in den

«.,- Behandlungsbereich übergeführt · werden kann, so daß die ganze oder ein Hauptteil der zur Pyrolyse notwendigen Wärme erzeugt wird.

Die eingebrachten, kohlenstoffhaltigen Feststoffe werden zur Erzeugung von Pyrolyseerzeugnissen und von pyrolysierten, kohlenstoffhaltigen Feststoffen in dem Wirbelbett-Behandlungsbereich unter Pyrolysebedingungen mit einem Gas in Berührung gebracht. Aus den Pyrolyseerzeugnissen werden flüssige Kohlenwasserstoffe gewonnen und die pyro— lysierten Feststoffe werden einem externen Verbrennungsbereich zugeleitet. Dort werden die pyrolysierten Feststoffe unter solchen Bedingungen- mit -einem sauerstoffhaltigen Gas in Berührung gebracht, daß zumindest einTeil der restlichen, in den Feststoffen verbliebenen organischen Substanzen zur Erzeugung heißer, verbrannter Feststoffe verbrannt wird. Diese heißen Feststoffe werden dann vom externen Verbrennungsbereich in den innneren Verbrennungsbereich geleitet, wo sie unter solchen Bedingungen mit einem sauerstoffhaltigen Gas in Berührung gebracht werden, daß zumindest ein Teil der in den Feststoffen verbliebenen organischen Substanzen zur Erzeugung von Wärme verbrannt wird, und daß diese Verbrennungswärme

gemeinsam mit der Eigenwärme der in den inneren •Verbrennungsbereich geleiteten heißen Feststoffe durch die Wände dieses Bereichs in den Wirbelbett-Behandlungsbereich übertragen wird, wodurch die zur Pyrolyse der eingebrachten, kohlenstoffhaltigen Feststoffe notwendige Wärme zugeführt

wir.d. Von den entweder im äußeren oder inneren Verbrennungsbereich erzeugten verbrannten Feststoffen oder Abgasen gelangt praktisch nichts in den Behandlungsbereich. Das in dem Behandlungsbereich verwandte Gas ist vorzugsweise ein aus dem Pyrolyseerzeugnissen gewonnenes Um-

wälzgas.

Normalerweise werden die den inneren Verbrennungsbereich verlassenen Feststoffe wieder dem externen Verbrennungsbereich zugeführt, wo sie wieder erwärmt und dann dem inneren . Verbrennungsbereich erheut zugeführt werden,

wobei sie als Wärmeträger dienen. Vorzugsweise weisen sowohl der externe wie der innere Verbrennungsbereich ein Wirbelbett auf.

Bei einer anderen Ausführung der Erfindung werden die den Wirbelbett-Behandlungsbereich verlassenden pyrolysierten Feststoffe zuerst dem inneren Verbrennungsbereich zugeführt, in dem nur ein Teil der organischen Substanzen in den Feststoffen verbrannt wird, um Wärme zu erzeugen; die teilweise verbrannten Feststoffe werden dann dem externen Verbrennungsbereich zugeleitet, wo zumindest ein Teil der übrigen organischen Substanzen zur Erzeugung heißer Feststoffe verbrannt wird; diese werden in den inneren Verbrennungsbereich zurückgeführt, wo ihre Eigenwärme und

"*5 die in diesem Bereich erzeugte Verbrennungswärme durch die Wände des inneren Verbrennungsbereichs auf den Wirbelbett-Behandlungsbereich übertragen werden, um die ganze oder einen Hauptteil der zur Pyrolyse der eingebrachten, kohlenstoffhaltigen Feststoffe notwendigen Wärme zu erzeugen. Durch die Verwendung sowohl des inneren als auch des äußeren Verbrennungsbereichs zur Verbrennung der in den pyrolysierten Feststoffen verbliebenen organischen Substanzen, die den Behandlungsbereich verlassen, kann die Geschwindigkeit des in den inneren Verbrenhungsbereich-

eingeleiteten sauerstoffhaltigen Gases so gesteuert werden, daß eine optimale Wärmeübertragung zwischen dem inneren Verbrennungsbereich und dem Behandlungsbereich erzielt wird. Bei einer Vorrichtung mit nur einem inneren Verbrennungsbereich ist die Geschwindigkeit des sauer-

stoffhaltigen Gases so festgesetzt, 'daß genug Sauerstoff in diesem Bereich vorhanden ist, um so viele organische Substanzen in den Feststoffen zu verbrennen, wie zur Erzeugung der Pyrolysewärme nötig ist. Die auf diese Weise festgesetzte Gasgeschwindigkeit muß nicht unbedingt

eine optimale Wärmeübertragung zwischen dem Verbrennungs-

• bereich und dem Behandlungsbereich nachsichziehen. Die

Verwendung eines externen Verbrennungsbereichs zusätzlich zum inneren Verbrennungsbereich überwindet diesen Nachteil, indem die ^ Geschwindigkeit des sauerstoffhaltigen Gases im inneren Verbrennungsbereich so festgesetzt werden kann, daß eine optimale Wärmeübertragung erreicht wird, weil der im inneren Verbrennungsbereich nicht verbrannte Teil der organischen Substanzen im externen Verbrennungsbereich verbrannt werden kann und die gewonnene Wärme mit den dort erzeugten Feststoffen . zum :inneren Verbrennungsbereich geleitet werden kann, um auf den Be^ handlungsbereich übertragen zu werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat viele Vorteile gegenüber in der Vergangenheit vorgeschlagenen Verfahren zur ^⁵ Behandlung von Ölschiefer und anderen kohlenstoffhaltigen Feststoffen. Restliche organische Substanzen in den behandelten Feststoffen werden dazu verwendet, die zur Behandlung notwendige Wärme so zu erzeugen, daß Abgas oder heiße Feststoffe mit den Pyrolyseerzeugnissen nicht in

Berührung kommen. Schlackenbildung wird dadurch verhindert, daß organische Substanzen relativ verdünnt in einem Wirbelbett verbrannt werden und eine verbesserte Wärmeübertragung aufgrund der Verwirbelung erfolgt. Eine optimale Wärmeübertragung auf den Behandlungsbereich wird

durch die Einstellung der Strömung des sauerstoffhaltigen Gases in dem inneren Verbrennungsbereich und der Strömung des Gases in dem Behandlungsbereich erreicht. Kleine Teilchen, die durch Zerstörung des Gefüges und der Teilchen

im Verbrennungsbereich des Verfahrens entstehen, werden 30

mit Pyrolyseerzeugnissen nicht vermischt. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens führt zu einer besseren Wärmeausnützung und zu einem höheren thermischen Wirkungsgrad, als durch andere bekannte Behandlungsverfahren er-

_,. reicht werden kann.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein schematisches Flußdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens mit einem senkrechten Schnitt durch eine Behandlungskammer;

Figur 2 ein schematisches Flußdiagramm eines anderen Ausführungsbeispiels des Verfahrens, bei dem ein

senkrechter Schnitt der Behandlungskammer darge

stellt ist; und

Figur 3 einen horizontalen Schnitt entlang der Linie 3-3 des unteren Teils der in Figur 2 dargestellten Behandlungskammer.

Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Vorrichtungen dienen der Behandlung oder Pyrolyse kohlenstoffhaltiger Feststoffe zur wirtschaftlichen Rückgewinnung von Kohlen-

wasserstoffgasen und -flüssigkeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Vorzugsweise werden diese Vorrichtungen zur Verarbeitung von Ölschiefer verwendet, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können sie jedoch auch bei der Behandlung oder Pyrolyse von Fettkohle, Moorkohle,

Braunkohle, festem organischem Müll, Verflüssigungsrückständen, Petroleumkoks, Teersand und anderen kohlenstoffhaltigen Feststoffen eingesetzt werden.

Die in Figur 1 dargestellte Behandlungsvorrichtung weist . ·

eine Behandlungskammer 10 und einen externen Combustor 12 auf. Die Beharidlungskammer 10 weist einen senkrechten Behälter oder ein senkrechtes Gehäuse 14 mit mehreren langgestreckten hohlen Rohrelementen oder Verbrennungsrohren

16 auf, die innerhalb des Gehäuses 14 zwischen zwei End-35

platten 18 und 20 aufgehängt sind. Die Verbrennungsrohre 16 sind aus wärmeleitendem' Material und an beiden

Fnrieri offen; die offenen Fnden der Verbrennungsrohre 16 erstrecken sich durch die Endplatten 18 und 20. Ein Ansatzrohr 22 befindet sich nahe dem Oberende des Raumes außerhalb der Verbrennungsrohre 16 zwischen den Endplatten 18 und 20 und dient zur Entnahme der in der Behandlungskammer 10 hergestellten Pyrolyseerzeugnisse. Ein Ansatzrohr 24 nahe der Mitte des Gehäuses 14 wird zur Eingabe des kohlenstoffhaltigen Aufgabeguts in die Behandlungskammer 10 nahe der Oberfläche 26 eines Wirbelbett-Behandlungsbereichs 28 verwendet.

Der Unterbereich der Behandlungskammer 10 weist einen direkt über der Endplatte 20 angeordneten Verteilerboden 30 auf. Er dient zur Verteilung eines Gases nach oben in den Wirbelbett-Behandlungsbereich 28, der einen Teil des Raumes in der Behandlungskammer 10 außerhalb der Verbrennungsrohre 16 einnimmt, der sich vom Verteilerboden 30 nach oben zur Endplatte 18 erstreckt. Das Gas wird über ein Ansatzrohr 32 in die Behandlungskammer 10 eingebracht. Der Verteilerboden 30 ist vorzugsweise ein Siebboden, kann aber auch ein Rohrverteiler, eine Bodenglocke oder eine ähnliche Verteilungsvorrichtung sein.

Wenn· die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung in Betrieb ist, wird das kohlenstoffhaltige, feste Aufgabegut durch das Ansatzrohr 24 in den Wirbelbett-Behandlungsbereich 28 in der Nähe dessen Oberfläche 26 eingebracht. Die kohlenstoffhaltigen Feststoffe wandern durch die Wirbelschicht nach unten und stehen dabei mit einem in Gegenrichtung nach oben strömenden Gas in Kontakt, das dem Behandlungsbereich 28 über das Ansatzrohr 32 und den Verteilerboden 30 zugeführt wird. Das Gas dient dazu, die Feststoffe aufgewirbelt zu halten; es kann Dampf, ein inertes Gas, ein durch Verarbeitung der aus der Behandlungskammer 10 entfernten Pyro.lyseerzeugnisse gewonnenes Pyrolyse-Umwälzgas u. ä. sein. Vorzugsweise wird ein Pyrolyse-Umwälzgas verwendet.

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Während die kohlenstoffhaltigen Feststoffe durch den Behandlungsbereich 28 nach unten strömen, werden sie einer Temperatur zwischen etwa 370 C und 760 C, vorzugsweise zwischen etwa 480 ⁰C und 540 °C ausgesetzt. Obwohl im Behandlungsbereich 28 ein beliebiger Druck herrschen kann, wird dort vorzugsweise Atmosphärendruck aufrechterhalten. Unter den im Behandlungsbereich 28 herrschenden Bedingungen werden organische Stoffe in den kohlenstoffhaltigen Feststoffen zersetzt, verflüchtigen sich und bil-"Ό den Pyrolyseerzeugnisse, u. a. dampf- und gasförmige Kohlenwasserstoffe.

Diese Pyrolyseerzeugnisse werden von den Feststoffen von dem Gas abgezogen, strömen mit dem Gas nach oben aus der Oberfläche 26 des Wirbelbett-Behandlungsbereichs 28 durch den oberen Bereich der Behandlungskammer 10 und über das Ansatzrohr 24 aus dem Gehäuse 14. Diese Pyrolyseerzeugnisse werden dann über eine Leitung 33 einem Zyklonabscheider 34 oder einer ähnlichen Vorrichtung zugeführt, in der Staub und andere feine Teilchen über einen Eintauchstutzen 37 entfernt werden. Die dampf- und gasförmigen Kohlenwasserstoffe, aus denen die Feinstoffe entfernt wurden, werden oben vom Zyklonabscheider 34 über eine Leitung 36 abgezogen und einem Kondensator 39 zugeführt, in dem die· Dämpfe kondensiert werden. Flüssige Kohlenwasserstoffe werden vom Kondensa-tor 39 über eine Leitung 41 entfernt und nachgeschalteten, in der Zeichnung nicht dargestellten Vorrichtungen zur Aufarbeitung zugeleitet. Gasförmige Kohlenwasserstoffe werden von dem Kondensator 39 über eine Leitung 43 entfernt und nachgeschalteten, rricht dargestellten Verarbeitungsvorrichtungen zugeführt, aus denen Gase als Erzeugnisse und zum Rückführen über das Ansatzrohr 32 in die Behandlungskammer 10 gewonnen worden.

Nach der Pyrolyse im Behandlungsbereich 28 werden die kohlenstoffhaltigen Feststoffe mit den feinen Teilchen im

Eintauchstutzen 37 gemischt und über eine Überführungsleitung 38 der Wirbelschicht 40 im externen Combustor 12 zugeführt. Die Wirbelschicht 40 besteht aus heißen Festkörpern, die über einem Ansatzrohr 42 liegen. Die pyrolysierten, in die Wirbelschicht 40 eingebrachten Feststoffe wei— den mit einem sauerstoffhaltigen Gas in Berührung ge-. bracht und von diesen verwirbelt, welches über das Ansatzrohr 42 in den externen Combustor 12 eingeleitet wird. In den externen Combustor 12 wird ausreichend· sauerstoffhaltiges Gas, vorzugsweise Luft, eingeleitet, so daß zumindest ein Teil der organsichen Restsubstanzen in den pyro— lysierten, in den Combustor 12 eingebrachten Feststoffe exotherm mit Sauerstoff reagiert und Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Schwefeloxide, Stickoxid und verbrannte Feststof-

"15 fe, die den Hauptanteil der Wirbelschicht 40 ausmachen, bilden. Die Temperatur im externen Combustor 12 ist höher als die im Behandlungsbereich 28 und wird normalerweise auf einem Wert von etwa 480 C bis 1100 C, vorzugsweise von etwa 590 ⁰C bis 760 °C, gehalten. Der Druck im Com-

^^u bustor 12 ist im wesentlichen der gleiche wie im Behandlungsbereich 28. Die Sauerstoffkonzentration im sauerstoff haltigen Gas beträgt normalerweise zwischen 5 und 25 Vol.%. Die im Combustor 12 stattfindende Verbrennung ist normalerweise gesteuert, so daß nicht alle organi-

sehen Substanzen in den eingebrachten pyrolysierten Feststoffen verbrannt werden. Ein Teil der organischen Substanzen verbleibt normalerweise in .den Feststoffen, so daß die im Combustor 12 erzeugten kohlenstoffhaltigen Feststoffe in einer Verbrennungszone innerhalb der Behand-

lungskammer 10 weiterverbrannt werden können.

Das die Wirbelschicht 40 des Combustors 12 verlassende Gas tritt durch den, Oberbereich des Combustors 12, der

alls Trennzone dient, in der Teilchen in die Wirbel-35

schicht 40 zurückgeführt werden, die zu schwer sind, als

daß sie von dem den Kessel verlassenden Gas mitgerissen werden könnten. Bei Bedarf kann diese Trennzone einen oder mehrere Zyklonabscheider o. ä. zur Entfernung relativ großer Teilchen aus dem Gas umfassen. Das über die Abzugsleitung 46 aus dem Oberteil des Combustors 12 abgezogene Gas enthält normalerweise eine Mischung aus Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Schwefeloxiden, Stickoxide, unverändertem Sauerstoff, Stickstoff und aus mitgerissenen, feinen Teilchen. Dieses heiße Abgas-v/ird in einen Zyklon-

"10 abscheider 48 o. ä. geleitet., in dem feine Teilchen über eine Leitung 50 entfernt werden. Das unbehandelte, heiße Abgas, aus dem die feinen Teilchen entfernt wurde, wird oben am Zykonabscheider 48 über eine Leitung 52 abgezogen. Dieses heiße Abgas kann einem Abwärmeheizkessel oder einer anderen Vorrichtung zugeführt werden, in der seine Hitze zur Erzeugung von Dampf für einen anderen Zweck verwendet werden kann, oder es kann zum Vorheizen der kohlenstoffhaltigen Feststoffe benutzt werden, die über das Ansatzrohr 24 in die Behandlungskammer 10 eingebracht

werden, indem das Gas in einen Vorwärmer geleitet wird, in dem es direkt mit den ankommenden kohlenstoffhaltigen Feststoffen in Berührung gebracht wird.

Ein Teil der im externen Combustor 12 durch teilweise

Verbrennung der organischen Substanzen der über die Ubei— führungsleitung 38 dem Kessel zugeführten Feststoffe erzeugten Wärme wird von den Feststoffen in der Wirbelschicht 40 absorbiert. Diese Wärme wird erfindungsgemäß dazu benutzt, den kohlenstoffhaltigen Feststoffen, die

über das Ansatzrohr 24 in die Behandlungskammer 10 geleitet werden, einen Teil der zur Pyrolyse notwendigen Wärme zuzuführen. Das wird erreicht, indem die heißen Feststoffe aus dem externen Combustor 12 in die in der Behandlungskammer 10 liegenden Verbrennungsrohre 16 geleitet

werden, so daß die Eigenwärme der Feststoffe durch, die

Wände der Verbrennungsrohre 16 in den Behandlungsbereich 28 überführt werden kann. Die heißen Feststoffe in der Wirbelschicht 40 strömen nach unten durch ein Standrohr 54 in eine Transportleitung 56, wo sie von einem sauerstoffhaltigen Gas, vorzugsweise Luft, die der Transportleitung 56 über eine Leitung 58 zugeführt wird, mitgerissen werden. Die heißen Feststoffe werden von dem sauerstoff haltigen Gas durch die Transportleitung 56 in das Unterteil der Behandlungskammer 10 befördert, wo sie in einen inneren Wirbelschicht-Verbrennungsbereich 60 eingebracht werden, der sich vom Boden der Behandlungskammer 10 nach oben durch die Verbrennungsrohre 16 bis zum fünften Ansatzrohr 62 in der Nähe der Oberseite des Behandlungsbereichs 28 erstreckt.

In der Wirbelschicht des inneren Verbrennungsbereichs 60 reagiert die übrige organische Substanz in den durch die Transportleitung 56 zuführten Feststoffen mit dem Sauerstoff im Gas, wodurch Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Schwe-

feloxide, Stickoxide und große Wärmemengen erzeugt werden. Die in dem Verbrennungsbereich 60 erzeugte Wärme und die mit den Feststoffen vom externen Combustor 12 in den Verbrennungsbereich 60 eingebrachte Eigenwärme wird über die Wände der Verbrennungsrohre 16 in den Behandlungsbe-

reich 28 übertragen, wodurch im wesentlichen alle oder

der Hauptteil der im Behandlungsbereich 28 zur Pyrolyse der kohlenstoffhaltigen Feststoffe nötigen Wärme zugeführt wird. Normalerweise ist die einzige weitere Wärmequelle für die Pyrolyse die Wärme im Gas, .das über das 30

Ansatzrohr 32 und den Verteilerboden 30 in den Behandlungsbereich 28 eingeleitet wird. In einigen Fällen ist. es jedoch wünschenswert, dem Behandlungsbereich 28 mit zusätzliche Wärme zu versorgen, indem zusätzlicher Brennstoff, ■ beispielsweise ein Heizgas, im externen Combustor 12, im inneren Verbrennungsbereich 60 oder in

beiden verbrannt wird. Die Temperatur im inneren Verbrennungsbereich 60 wird normalerweise auf einen sehr viel höheren Wert als im Behandlungsbereich 28 gehalten und bewegt sich normalerweise zwischen etwa 480 C und 1100⁰C, vorzugsweise zwischen etwa 590 ⁰C und 760 °C. Der Druck im Verbrennungsbereich 60 ist im wesentlichen der gleiche wie im Behandlungsbereich 28. Die Sauerstoffkonzentration in dem den Behandlungsbereich 28 zugeführten sauerstoffhaltigen Gas bewegt sich normalerweise zwischen etwa 5 und 25 Vol.%.

Während die eingebrachten, kohlenstoffhaltigen Feststoffe von dem Ansatzrohr 24 nach unten durch den Wirbelbett-Behandlungsbereich 28 treten, werden sie von der Gegenstrom-WärmeUbertragung durch die nach oben durch die Verbrennungsrohre 16 strömenden Gase und Feststoffe auf zunehmend höhere Temperaturen geheizt. Diese Gegenstrom-Wärmeübertragung ist ein thermodynamisch reversibler Vorgang mit hohem Wirkungsgrad und beruht auf einer Wärmeaus-

^ nützung und einem thermischen Wirkungsgrad, der. höher als bei allen anderen Wärmezuführungsverfahren ist.

Die optimale Wärmeübertragung von dem inneren Verbrennungsbereich 60 innerhalb der Verbrennungsrohre 16 durch die Rohrwände auf den Behandlungsbereich 28 kann nur dadurch erreicht werden, daß die -Geschwindigkeit der durch den inneren Verbrennungsbereich 60 und den Behandlungsbereich 28 strömenden Gase entsprechend bekannten Wärmeübergangs-Berechnungen variiert wird. Es hat sich herausge-

stellt, daß durch die Verwendung eines externen Verbrennungsbereichs zusätzlich zum inneren Verbrennungsbereich eine größere Flexibilität bei der Auswahl der Menge und damit der Geschwindigkeit des durch den inneren Verbrennungsbereich -60 strömenden, sauerstoffhaltigen Gases er-

möglicht wird. Durch die Verwendung' eines externen

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Verbrennungsbereichs kann ein optimaler Wärmeübergang von dem inneren Verbrennungsbereich 60 zum Behandlungsbereich 28 erreicht werden, wodurch die zur Pyrolyse der unbehandelten, eingebrachten, kohlenstoffhaltigen Feststoffe nötige Wärme erzeugt werden kann, ohne daß externe Wärme in Form von zusätzlichen heißen Feststoffen oder heißen Gasen dem Behandlungsbereich 28 zugeführt werden muß.

Die Anzahl der in Figur 1 gezeigten, in der Behandlungskammer 10 verwendeten Verbrennungsrohre 16 hängt davon ab, wieviel Wärme von dem inneren Verbrennungsbereich 60 in den Behandlungsbereich 28 übertragen werden muß. Je größer die Zahl der verwendeten Verbrennungsrohre 16 ist,

^° desto größer ist die verfügbare Fläche zur Wärmeübertragung und um so mehr Wärme kann dem Behandlungsbereich 28 zur Pyrolyse der eingebrachten, kohlenstoffhaltigen Feststoffe zugeführt werden. Eine größere Anzahl von Verbrennungsrohren 16 kann auch dazu verwendet werden, die Zirku-

.lation und Vermischung auf ein Minimum-zu reduzieren, so daß die eingebrachten, kohlenstoffhaltigen Feststoffe und das in den Behandlungsbereich 28'geleitete Gas entgegengesetzt zueinander, praktisch als Pfropfen-Strömung,

fließen.
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Die verbrauchten Feststoffe, die an der Oberseite der Verbrennungsrohre 16 austreten, haben einen wesentlichen Teil ihrer Wärme durch die Wände der Verbrennungsrohre 16 an den Behandlungsbereich 28 abgegeben und sind relativ kühl. Diese -kühlen Feststoffe werden oben von dem Behandlungsbereich 28 über ein Ansatzrohr 62 entfernt und über eine Leitung 64 in das Oberteil des externen Combustors 12 über der Wirbelschicht 40 zugeleitet. Um die Wirbelschicht 40 im externen Combustor 12 auf einem gewünschten Niveau zu halten, wird ein Teil der verbrauchten· Feststoffe aus dem gesamten System über eine Lei-

tung 66 als Abfall entfernt. Die relativ kalten, verbrauchten Feststoffe, die in den externen Combustor 12 eingeleitet werden, zirkulieren kontinulierlich zwischen dem Combustor 12 und dem inneren Verbrennungsbereich 60 in der Behandlungskammer 10, bis sie über die Leitung 66 als Abfall aus der Vorrichtung abgeleitet werden. Die kontinuierliche Zirkulation dieser verbrauchten Feststoffe ermöglicht es, daß die Temperatur im externen Combustor 12 auf einem Wert gehalten wirrl, bei dem für den Kesselaufbau Hochtemperaturlegierungen nicht nötig sind und unerwünschte, anorganische Hochtemperatur-Reaktionen nicht stattfinden. Die über die Leitung 64 in den Combustor 12 gelangenden kühlen, verbrauchten Feststoffe absorbieren einen Teil der im Combustor 12 erzeugten Wärme und halten dadurch die Temperatur auf einem relativ niedrigen Wert von vorzugsweise etwa zwischen 590 C und 760 C. Die Temperatur im Combustor 12 kann dadurch erniedrigt werden, daß die Zirkulationsrate verbrauchter Feststoffe erhöht wird.

Das die Wirbelschicht des inneren Verbrennungsbereiches 60 verlassende Gas tritt durch den oberen Teil der Behandlungskammer 10, die als Trennbereich dient, in der Teilchen in die Wirbelschicht zurückgeführt werden, die zu schwer sind, um von dem den Kessel verlassenden Gas mitgerissen zu werden. Bei Bedarf kann dieser Trennbereich einen oder mehrere Zyklonabscheider o. ä. zur Entfernung relativ großer Teilchen aus dem Gas umfassen. Das vom Oberteil der Behandlungskammer 10 über die Leitung 68 abgezogene Gas umfaßt normalerweise eine Mischung aus Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Schwefeloxiden, Stickoxiden, unverbrauchtem Sauerstoff, Stickstoff und aus mitgerissenen feinen Teilchen. Diese heiße Abgas wird einem Zyklonabscheider 70¹ zugeführt, in dem feine Teilchen über eine Leitung 72 entfernt werden. Das unbehandelte heiße Abgas,

aus dem feine Teilchen entfernt wurden, wird oben am Zyklonabscheider über eine Leitung 75 abgezogen und einem Abwärme-Heizkessel oder einer anderen Einrichtung zugeführt, in der Hitze zur Erzeugung von Dampf für einen anderen Zweck verwendet werden kann. Das Abgas kann aber auch zum Vorheizen der kohlenstoffhaltigen Feststoffe benutzt werden, die in die Behandlungskammer 10 eingebracht werden.

Natürlich kann das erfindungsgemäße Verfahren in einer von der in Figur 1 abweichenden Vorrichtung ausgeführt werden, wenn nur der innere Verbrennungsbereich 60 gegenüber dem Pyrolyse- oder Behandlungsbereich 28 so angeordnet ist, daß die Eigenwärme der verbrannten Feststoffe, die von dem äußeren Verbrennungsbereich auf den inneren Verbrennungsbereich 60 übertragen wird, und die in dem inneren Verbrennungsbereich 60 erzeugte Verbrennungswärme durch die Wände des inneren Verbrennungsbereichs 60 auf den Pyrolyse- oder Behandlungsbereich 28 übertragen wird.

in dem in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Behandlungsbereich und der innere Verbrennungsbereich vertauscht. Die Rohre, die einen Teil des inneren Ver.brennungsbereichs in der Vorrichtung nach Figur 1 enthalten, schließen also in der Vorrichtung nach den Figuren 2 und.3 den Behandlungsbereich ein. Der Raum außerhalb der Verbrennungsrohre 16, der von den Wänden des Gehäuses 14 eingeschlossen wird und in der Vorrichtung nach Figur 1 den Beh'andlungsbereich 28 umfaßt, schließt in der Vorrichtung nach den Figuren 2 und 3 den inneren Verbrennungsbereich ein.

In den Figuren 2 und 3 ist eine Behandlungskammer 76 aus einem senkrechten Kessel 78 und mehreren offenen Pyrolyserohren 80 gebildet, die innerhalb des Kessels 78 zwischen ³^ den Endplatten 82 und 84 angebracht sind. Der Kessel 78

weist ein Ansatzrohr 88 zur Einführung kohlenstoffhaltiger Feststoffe in die Behandlungskammer 76, ein Ansatzrohr 88 zur Entnahme der Pyrolyseerzeugnisse, ein Ansatzrohr 90 zur Entnahme der verbrauchten, verbrannten Fest-5- stoffe sowie ein Ansatzrohr 92 zur Einleitung eines sauerstoff haltigen Gases in die Behandlungskammer 76 auf.Die Behandlungskammer 76 steht über eine Verbindungsleitung 96, eine Ringleitung 98 und ein Steigrohr 100 mit einem externen Combüstor 94 in Verbindung.
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Die Unterseite der Behandlungskammer 76 weist einen-zweiten Verteilerboden 102 zur Einleitung des sauerstoffhaltigen Gases in den inneren Wirbelbett-Verbrennungsbereich 104 auf, der den von den Wänden des Kessels 78 umgebenden Raum innerhalb der Behandlungskammer 76 umfaßt, und der sich von dem Verteilerboden 102 bis zur Verbindungsleitung 96 erstreckt. An der Unterseite der Behandlungskammer befinden sich auch Gasverteilerrohre 106. Wie in Figur 3 gezeigt, treten diese Verteilerrohre 106 von einer Zuleitung 110 und, einem Verteiler 108 kommend in den Kessel 78 ein. Jedes Verteilerrohr 106 hat mehrere Düsen 107, so daß von dem Verteilerrohr 106 an der Unterseite eines jeden Pyrolyserohrs 80 eine Düse 107 senkrecht in das Pyrolyserohr 80 ragt. Die Verteilerroh-

. re 106 und die Düsen 107 dienen zur Einleitung eines Gases in den Wirbelbett-Behandlungsbereich 112, der teilweise in den Pyrolyserohren 80 eingeschlossen ist.

Im Betrieb werden bei dem in den Figuren 2 und 3 gezeig-

ten Ausführungsbeispiel die einzubringenden kohlenstoffhaltigen Feststoffe in das Oberteil der Behandlungskammer 76 durch das Ansatzrohr 86 eingebracht und in den Behandlungsbereich 112 geführt, der nach unten in jedes Pyrolyserohr 80 ragt. Die kohlenstoffhaltigen Feststoffe

strömen durch die Pyrolyserohre 80 nach unten und .stehen

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mit einem Gas in Kontakt, das in die Unterseite eines jeden Pyrolyserohrs 80 durch die Verteilerrohre 106 und die Düsen 107 eingebracht und nach oben geleitet wird. Das Gas kann Dampf, ein inertes Gas, ein durch die Verarbeitung der Pyrolyseerzeugnisse gewonnenes und durch das Ansatzrohr 88 aus der Behandlungskammer 76 austretendes Pyrolyse- Umwälzgas oder ähnliches sein. Während die Feststoffe durch die Pyrolyserohre 80 nach unten strömen, sind sie einer Temperatur zwischen etwa 370 C und 760 C, vorzugsweise zwischen, etwa 480 C und 540 C . ausgesetzt .-Normalerweise wird der Druck in den Pyrolyserohren auf einem Wert erhalten, der Atmosphärendruck entspricht oder ihm nahekommt. Unter solchen Bedingungen zersetzen und verflüchtigen sich organische Substanzen in den kohlenstoffhaltigen Feststoffen und bilden Kohlenwasserstoffgase und -dämpfe, die nach oben durch die Pyrolyserohre 80 in Richtung auf die Oberseite des Behandlungsbereichs 112 strömen.

Die Kohlenwasserstoffdämpfe und -gase, die die Wirbelschicht des Behandlungsbereichs 112 verlassen, treten durch den oberen Teil der Behandlungskammer 76, der als Trennzone dient, in dem Teilchen der Wirbelschicht zurückgeführt werden, die zu schwer ■sind, um von den den Kessel 78 verlassenden Gasen und Dämpfen mitgerissen zu werden. Bei Bedarf kanrv diese Trennzone einen oder mehrere Zyklonabscheider zur Entfernung relativ großer Teilchen aus den Dämpfen und Gasen aufweisen. Die Dämpfe und Gase werden über eine Leitung 114 vom Oberteil der Be-

³^ handlungskammer 76 abge-zogen und einem Zyklonabscheider 116 oder ähnlichem zugeführt, in dem.Staub und andere feine Teilchen über einen Tauchstutzen 118. entfernt wei— den. Die Kohlenwasserstoff dämpfe und -gase, aus den feinen Teilchen entfernt wurden, werden oben am Zyklonabscheider 116 über eine Leitung 120 abgezogen und nicht

dargestellten, nachgeschalteten Verarbeitungsvorrichtungen zur Gewinnung von flüssigen und gasförmigen Kohlenwasserstoff erzeugnissen zugeführt.

Die pyrolysierten Feststoffe strömen nach unten durch die Pyrolyserohre 80, treten aus diesen aus und strömen nach unten um die Düsen 107 und die Verteilerrohre 106 aus der Behandlungskammer 76 und durch eine Leitung 122. Die pyrolysierten Feststoffe gelangen von der Leitung 122 in das Hubrohr 100, wo sie von einem Dampf - oder einem anderen inerten Gas mitgerissen, das über eine Leitung 124 dem Steigrohr 100 zugeleitet wird. Das inerte Gas und die pyrolysierten Feststoffe werden dann mit feinen Teilchen pyrolysierter Feststoffe, die über den Tauchstutzen 118 dem Steigrohr 100 zugeleitet werden, gemischt; die von dem Gas mitgerissene Festkörpermischung wird der Wirbelschicht 126 aus heißen Feststoffen zugeleitet, die sich oberhalb des Ansatzrohres 130 im Combustor 94 erstreckt. Die der Wirbelschicht 126 zugeführten pyrolysierten Feststoffe werden im Combustor 94 mit Hilfe eines sauerstoffhaltigen Gases, vorzugsweise Luft, in einem verwirbelten Zustand gehalten, wobei das Gas dem Combustor 94 über das am Boden liegende Ansatzrohr 130 zugeleitet wird. Der Sauerstoff in dem an der Unterseite des Combustors 94

^ zugeleiteten Gas reagiert zumindest mit einem Teil der restlichen Substanzen in den durch das Steigrohr-100 dem Combustor 94 zugeführten pyrolysierten Feststoffen und bildet Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Schwefeloxide, Stickoxide, verbrannte Feststoffe, die den Hauptanteil der Wirbelschicht 126 ausmachen, und eine große Menge Wärme. Die Temperatur im Combustor 94 wird auf einem Wert gehalten, der höher ist als der in dem Behandlungsbereich 112 und der normalerweise zwischen etwa 480 C und 1100 C, .vorzugsweise zwischen etwa 590 C .und 760 C liegt. Der . Druck im externen, Combustor 94 ist im wesentlichen

gleich dem in dem Behandlungsbereich 112. Die Verbrennung in der Wirbelschicht 126 ist normalerweise so gesteuert, daß nicht alle organischen Substanzen in den dem externen Combustor 94 zugeführten pyrolysierten Feststoffen verbrannt werden. Ein Teil der organischen Substanzen bleibt normalerweise übrig, so daß die im Combustor 94 erzeugten Teilchen im inneren Verbnennungsbereich 104 weitenverbnannt wenden können.

Das die Wirbelschicht 126 des externen Combustons 94 verlassende Abgas tritt dunch den oberen Teil des Combustors 94, eine Trennzone, die einen oder mehrere Zyklonabscheider oder ähnliches umfassen kann, damit relativ große Teilchen vom Gas entfernt werden. Das über eine Leitung 132 vom oberen Teil des Combustors 94 abgezogene Gas umfaßt normalerweise eine Mischung aus Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Schwefeloxiden, Stickoxiden, unverändertem Sauerstoff, Stickstoff und mitgerissenen feinen Teilchen. Dieses heiße Abgas wird in einen Zyklonabscheider 134

.20 oder ähnliches geleitet, wo feine Teilchen entfernt und über eine Leitung 136 abgezogen werden. Heißes Abgas, aus dem feine Teilchen entfernt wurden, wird über eine Leitung 138 oben am Zyklonabscheider 134 abgezogen und kann nachgeschalteten Verarbeitungsvorrichtungen zur Rückgewin-

^⁵ nung von dessen Wärmegehalt zugeführt werden.

Die im externen Combustor 94 durch Verbrennen der organischen Substanzen in den dem Combuston 94 üben das Steigrohr 100 zugefühnten Teilchen erzeugte Verbrennungswärme

™ wird von den Feststoffen der Wirbelschicht 126 absorbiert. Diese heißen Feststoffe, die teilweise verbrannte Teilchen mit restlichen organischen Substanzen umfassen, wenden von der Wirbelschicht 126 üben die Ringleitung 98 den Winbelschicht von Feststoffen im inneren Verbrennungs-

^ΟΌ beneich 104 zugefühnt, den sich obenhalb des Verteilerbo-

dens 102 in der Behandlungskammer 76 erstreckt. Innerhalb des inneren Verbrennungsbereichs 104 werden die Feststoffe in verwirbeltem Zustand gehalten, indem ein sauerstoffhaltiges Gas, vorzugsweise Luft, über das Ansatzrohr 92 und den Verteilerboden 102 in den inneren Verbrennungsbereich 104 geleitet wird.

Während die heißen Teilchen von der Ringleitung 98 nach oben durch den inneren Verbrennungsbereich 104 treten, reagieren die in den teilweise verbrannten Teilchen verbliebenen organischen Substanzen .mit ..dem Sauerstoff in dem sauerstoffhaltigen Gas und erzeugen Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Schwefeloxide, Stickoxide und zusätzliche Wärmemengen. Die auf diese Weise erzeugte Wärme wird mit der Eigenwärme der über die Ringleitung 98 dem inneren Verbrennungsbereich 104 zugeführten Teilchen über die Außenwände aller Pyrolyserohre 80 in den Behandlungsbereich 112 übergeführt und erzeugt damit im wesentliche alle oder einen Hauptteil der zur Pyrolyse der über das

Ansatzrohr 86 der Behandlungskammer 76 zugeführten kohlenstoffhaltigen Feststoffe. Normalerweise wird die Temperatur in dem inneren Verbrennungsbereich 104 auf einem Wert von zwischen etwa 480 C und 1100 C, vorzugsweise zwischen etwa 590⁰C und 760 °C, gehalten. Der Druck in dem

inneren Verbrennungsbereich 104 entspricht im wesentlichen dem im Behandlungsbereich 112.

In den in Figur 1 und 2 dargestellten und oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Pyrolysewärme er-30

zeugt, indem zumindest ein Teil der in den pyrolysierten,

kohlenstoffhaltigen eingegebenen Feststoffen verbleibenden organischen Substanzen ve.rbrannt wird. Diese Wärme wird durch Verbrennen der restlichen organischen Substanzen in sowohl einem externen Verbrennungsbereich als auch 35

einem' inneren Verbrennungsbereich" gewonnen und dem Behandlungsbereich indirekt über die Wände des inneren Verbren-

nungsbereichs zugeführt, so daß es nicht nötig ist, verbrannte Feststoffe oder Abgase direkt in den Behandlungsbereich zu leiten. Die Verwendung eines externen Verbrennungsbereichs zusätzlich zu einem inneren Verbrennungsbereich weist gegenüber Behandlungsvorrichtungen, die nur einen inneren Verbrennungsbereich zur indirekten Wärmeversorgung des Behandlungsbereichs benutzen, wesentliche Vorteile auf. Bei der letztgenannten Vorrichtung wird die im inneren Verbrennungsbereich zugeführte Menge sauerstoff-.

ΊΟ haltigen Gases von der zur Pyrolyse notwendigen Wärmemenge bestimmt und damit wird die Geschwindigkeit, mit der das sauerstoffhaltige Gas durch den inneren Verbrennungsbereich strömt, dadurch festgelegt, die nötige Wärme zu erzeugen. Diese vorgegebene Geschwindigkeit kann aber nachteilige Wirkungen auf den Wärmeübergang zwischen dem inneren Verbrennungsbereich und dem Behandlungsbereich haben. Normalerweise ist es erwünscht, die Geschwindigkeiten der Gase in dem Verbrennungsbereich und dem Behandlungsbereich festzulegen, um eine optimale Wärmeübertragung zu erreichen. Die Verwendung eines externen Verbrennungsbereichs zusätzlich zu einem inneren Verbrennungsbereich erlaubt es, die Geschwindigkeit eines sauerstoffhaltigen Gases in dem inneren Verbrennungsbereich festzulegen, so daß eine optimale Wärmeübertragung ehreicht wer-.

den kann. Jede zusätzliche Wärme, die gewöhnlich durch Verbrennten organischer Restsubstanzen in dem inneren Verbrennungsbereich gewonnen wird, kann durch Verbrennen der organischen Substanzen im externen Verbrennungsbereich

und durch Zuführung der dadurch erhaltenen heißen Fest-30

stoffe in dem inneren Verbrennungsbereich erzeugt werden, wo deren¹ Eigenwärme, auf den Behandlungsbereich übertragen werden kann.

In Figur 2 wird die Menge sauerstoffhaltigen Gases, die 35

dem η inneren -Verbrennungsbereich 104 über das Ansatz-

rohr 92 und dem Verteilerboden 102 zugeführt wird, gesteuert, um eine optimale Wärmeübertragung zwischen dem inneren Verbrennungsberexch 104 und dem Behandlungsbereich 112 zu erreichen. Die dem externen Combustor 94 über das Ansatzrohr 130 zugeführte Menge sauerstoffhaltigen Gases wird durch die Wärmemenge bestimmt, die im externen Combustor 94 erzeugt werden muß, um die zusätzliche Wärmemenge, die in dem inneren Verbrennungsbereich 104 gebraucht wird, zu erzeugen, um den Wärmebedarf

'Ό des Behandlungsbereichs 112 zu decken. Wenn die im externen Combustor 94 und im inneren Verbrennungsbereich 104 erzeugte Wärmemenge zur Pyrolyse nicht ausreicht, kann ein zusätzlicher gasförmiger oder fester Brennstoff direkt in den Combustor 94 geleitet werden, um die zusätzliehe notwendige Wärme zu erzeugen. Dieser Brennstoff kann ein Heizgas, Kohle, Kohlenverflüssigungsrückstände oder ähnliche feste kohlenstoffhaltige Substanzen sein.

Die relativ kalten, verbrauchten Feststoffe, die oben am inneren Verbrennungsbereich 104 austreten, werden mit dem in den inneren Verbrennungsbereich 104 entstehenden Abgas über die Verbindungsleituhg 96 dem externen Combustor 94 zugeführt. Ein Teil dieser verbrauchten Feststoffe wird aus der Behandlungskammer 76 über das Ansatz-

rohr 90 abgeleitet, damit diese sich nicht innerhalb der Anordnung sammeln.

Wenn die kalten, verbrauchten Feststoffe in die Wirbelschicht 126 des externen Cpmbustors 94 gelangen, absorbie-

ren sie einen Teil der dort erzeugten Wärme und können deshalb zur Temperatursteuerung im externen Combustor 94 verwendet werden. Wenn die Umlaufmenge verbrauchter Feststoffe erhöht wird, sinkt die Temperatur im Combustor 94.

In den oben beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen werden die pyrolysierten, kohlenstoffhaltigen Feststoffe, die den Behandlungsbereich verlassen, zuerst einem externen Verbrennungsbereich zugeführt, wo ein Teil ihrer restlichen organischen Substanzen verbrannt wird und die sich ergebende Wärme sowie teilweise verbrannte Feststoffe einem inneren Verbrennungsbereich zugeführt werden, in dem alle oder ein Teil der übriggebliebenen organischen Substanzen verbrannt werden. Die in beiden Bereichen erzeugte Wärme wird indirekt von dem inneren Verbrennungsbereich auf den Behandlungsbereich übertragen. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, daß pyrolysierte, kohlenstoffhaltige Feststoffe einem externen Verbrennungsbereich zugeführt werden, sondern sie ist ebenso anwendbar, wenn pyrolysierte Feststoffe zuerst dem inneren Verbrennungsbereich zugeführt und die sich ergebenden, teilweise verbrannten Feststoffe dann dem externen Verbrennungsbereich zugeleitet werden. Soll ein solches Verfahren durchgeführt werden, kann das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel dadurch geändert werden, daß das Steigrohr 100 weggelassen wird und die pyrolysierten Feststoffe, die aus der Behandlungskammer 76 über die Leitung 122 austreten, direkt in die Ringleitung 98 übertreten.' Diese Änderung der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung erlaubt es, den pyrolysierten Feststoffen mit Feststoffen aus dem externen Combustor 94 direkt in den inneren Verbrennungsbereich 104 zu strömen, wo ein Teil ihrer übrigen organischen Substanzen verbrannt wird. Die teilweise verbrann-

ten oder gebrannten Feststoffe werden dann aus dem inneren Verbrennungsbereich 104 über die Verbindungsleitung 96 austreten und in den externen Combustor 94 gelangen, wo alle oder ein Teil der übrigen organischen Substanzen verbrannt werden. In diesem Ausführungsbeispiel

sind die Feststoffe -in dem inneren Verbrennungsbereich

reich an organischen Substanzen und die maximale Wärmemenge wird deshalb in dem inneren Verbrennungsbereich erzeugt, in dem die Verwirbelungsrate des sauerstoffhaltigen Gases so eingestellt ist, daß eine optimale Wärmeüber-5. tragung auf den Behandlungsbereich erreicht wird. Der externe Combustor kann dann auf jede gewünschte Weise betrieben werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß zuviel organische Substanzen verbrannt werden.

Aus dem Vorangehenden wird klar, daß die Erfindung ein Verfahren schafft, mit dem kohlenstoffhaltige Feststoffe so pyrolysiert oder behandelt werden können, daß die Pyrolysewärme durch Verbrennung der pyrolysierten Feststoffe in zwei Verbrennungszonen erzeugt wird und die ■ Verbrennungswärme indirekt über die Wände einer der Verbrennungszonen in den Behandlungsbereich übertragen wird. Auf diese Weise ist es nicht nötig, die zur Pyrolyse nötige Wärme dadurch zu erzeugen, daß extern aufgeheizte Gase oder Feststoffe direkt in den Behandlungsbereich eingebracht werden; es ist vielmehr möglich, die Wärmeübertragung auf den Behandlungsbereich zu optimieren, indem die Geschwindigkeit der oxydierenden Gase in dem Verbrennungsbereich gesteuert wird, über dessen Wände die

Wärmeübertragung auf den Behandlungsbereich erfolgt.
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Claims

Ölschieferbehandlung unter Verwendung von
indirekter Wärmeübertragung

Ansprüche

Verfahren zur Wirbelbett-Behandlung von kohlenstoffhaltigen Feststoffen zur Erzeugung flüssiger Kohlenwasserstoffe in einer Behandlungskammer, die einen Wirbelbett-Behandlungsbereich und einen inneren Verbrenhungsbereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

- die kohlenstoffhaltigen Feststoffe mit einem Gas in dem Wirbe.lbett-Behandlungsbereich unter Pyrolysebedingungen in Kontakt gebracht werden, um Pyrolyseerzeugnisse und pyrolysierte, kohlenstoffhaltige Feststoffe zu erzeugen;

- flüssige Kohlenwasserstoffe aus den Pyrolyseerzeugnisse gewonnen werden;

- die pyrolysierten, kohlenstoffhaltigen Feststoffe einem Verbrennurigsbereich außerhalb der Behandlungskammer ^ugeleitet werden, in dem die Feststoffe mit

einem sauerstoffhaltigen Gas unter solchen Bedingungen in Berührung gebracht werden, daß zumindest ein Teil der in den Feststoffen verbliebenen organischen Substanzen verbrannt wird, um heiße, verbrannte Feststoffe zu erzeugen;

- die heißen, verbrannten Feststoffe in den inneren Verbrennungsbereich geleitet werden, in dem sie mit einem sauerstoffhaltigen Gas unter solchen Bedingungen in Berührung gebracht werden, daß zumindest ein Teil restlicher, organischer Substanzen in den Feststoffen verbrannt wird, um Verbrennungswärme und verbrauchte Feststoffe zu erzeugen, wobei die Verbrennungswärme und die Eigenwärme der heißen, verbrannten Feststoffe und der verbrauchten Feststoffe durch die Wände des inneren Verbrennungsbereichs in den Wirbelbett-Behandlungsbereich übertragen werden, so daß zumindest ein größerer Teil der zur Pyrolyse der kohlenstoffhaltigen Feststoffe in dem Behandlungsbereich notwendigen Wärme erzeugt wird und wobei im wesentlichen keine verbrannten Feststoffe, verbrauchten Feststoffe oder Abgase, die in dem inneren oder externen Verbrennungsbereich erzeugt werden, in den Behandlungsbereich geleitet werden.

Verfahren zur Wirbelbett-Behandlung von kohlenstoffhaltigen Feststoffen zur Erzeugung flüssiger Kohlenwasserstoffe in einer Behandlungskammer mit einem Wirbelbett-Behandlungsbereich und einem inneren Verbrennungsbereich, dadurch gekennzeichnet, daß

- die kohlenstoffhaltigen Feststoffe mit einem Gas in dem Wirbelbett-Behandlungsbereich unter Pyrolysebedingungen in Berührung gebracht werden, um Pyrolyseerzeugnisse und pyrolysierte, kohlenstoffhaltige

Feststoffe zu erzeugen;

flüssige Kohlenwasserstoffe aus den Pyrolyseerzeugnissen gewonnen werden;

die pyrolysierten, kohlenstoffhaltigen Feststoffe dem inneren Verbrennungsbereich zugeleitet werden, in dem sie mit einem sauerstoff haltigen Gas unter solchen Bedingungen in Berührung gebracht werden, daß nur ein Teil der in den Feststoffen verbliebenen organischen Substanzen verbrannt wird, um Verbrennungswärme und teilweise verbrannte Feststoffe zu erzeugen;

die teilweise verbrannten Feststoffe einem externen Verbrennungsbereich zugeführt werden, in dem die teilweise verbrannten Feststoffe mit einem sauerstoff haltigen Gas unter solchen Bedingungen in Berührung gebracht werden, daß zumindest ein Teil der in den Feststoffen verbliebenen organischen Substanzen verbrannt wird, um heiße, verbrauchte Feststoffe zu erzeugen; und daß

die heißen, verbrauchten Feststoffe dem inneren Verbrennungsbereich zugeführt werden, 'in dem die dort erzeugte Wärme und die Eigenwärme der heißen, verbrauchten Feststoffe und der teilweise verbrannten Feststoffe über die Wände des inneren Verbrennungsbereichs auf den Wirbelbett-Behandlungsbereich übertragen werden, wodurch zumindest ein Hauptteil der zur Pyrolyse der kohlenstoffhaltigen Feststoffe in dem Behandlungsbereich -nötigen Wärme erzeugt wird und im wesentlichen keine verbrannten Feststoffe, verbrauchten. Feststoffe oder Abgase, die in dem inneren oder äußeren Verbrennungsbereich erzeugt werden, in den Behandlungsbereich geleitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als kohlenstoffhaltige Feststoffe Kohle verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als kohlenstoffhaltige Feststoffe Ölschiefer verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas ein aus den Pyrolyseerzeugnissen gewonnenes Umwälzgas verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Verbrennungsbereich mehrere, gänzlich innerhalb des Behandlungsbereichs untergebrachte Rohre umfaßt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsbereich mehrere, gänzlich im inneren Verbrennungsbereich untergebrachte Rohre umfaßt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der im inneren Verbrennungsbereich erzeugten, verbrauchten Feststoffe dem externen Verbrennungsbereich zugeleitet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,, daß der innere Verbrennungsbereich und der äußere Verbrennungsbereich Wirbelbett-Verbrennungsbereiche umfassen.