DE3345052A1

DE3345052A1 - Verbessertes geraet und verfahren fuer die waermebehandlung von organischem kohlenstoffhaltigem material

Info

Publication number: DE3345052A1
Application number: DE19833345052
Authority: DE
Inventors: Edward 91316 Encino Calif. Koppelman; Robert Gordon 94303 Palo Alto Calif. Murray
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-12-13
Filing date: 1983-12-13
Publication date: 1984-06-14
Also published as: IE69376B1; AU2210783A; FI834541A0; SE8306843L; NZ206547A; FI834541A; SE8306843D0; CA1222474A; FI76592C; FI76592B; DD231417A5; AU549778B2; IE832918L; US4477257A

Description

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Gerät und Verfahren für die Wärmebehandlung von organischem kohlenstoffhaltigem Material und ist allgemein auf die Aufbereitung von solchem Material unter gesteuertem Druck und erhöhten Temperaturen anwendbar, um für die Herstellung des gewünschten Produktes eine gewünschte physikalische oder chemische-Veränderung zu bewirken. Insbesondere betrifft

-,Q die Erfindung die. Aufbereitung von solchem kohlenstoffhaltigem Material, das erhebliche Mengen von Feuchtigkeit enthält, wodurch eine starke Verringerung des Restfeuchtigkeitsgehaltes des Produktes zusätzlich zu einem gewünschten thermochemischen Neuaufbau des organischen Mate-

■^5 rials bewirkt wird, um diesem verbesserte Eigenschaften einschließlich erhöhter Erwärmungswerte auf einer trockenen feuchtigkeitsfreien Grundlage zu geben.

Die Nachteile und steigenden Preise bei herkömmlichen Energiequellen wie Petroleum und Erdgas veranlagten eine Untersuchung anderer reichlich vorhandener Energiequellen wie Braunkohle, Zellstoffe wie Torf, Abfallzellstoffe wie Sägespäne, Rinden, Holzabfälle, Zweige und Späne vom Holzfällen und Sägewerken, verschiedene landwirtschaftliche Abfallstoffe wie Baumwollstengel, Nußschalen, Getreidespelzen und dergl. Leider sind diese Alternativstoffe in ihrem natürlichen Zustand aus einem oder mehreren Gründen als hochenergetische Kraft- oder Brennstoffe nicht geeignet. Aus diesem Grund wurden mehrere Verfahren zum Umwandein der Materialien in eine Form vorgeschlagen, in welcher ihr Heizwert auf einer feuchtigkeitsfreien Grundlage erheblich erhöht wird, in der sie stabil und während des Transports und der Lagerung wetterbeständig sind, und in der das veredelte Brennstoffprodukt leichter bei herkömmliehen öfen verwendet werden kann.

Für diese früheren Verfahren sind die in der US-Patentschrift No. 4.052.168 typisch, in denen Braunkohle chemisch durch eine gesteuerte Wärmebehandlung neu aufgebaut wird, woraus sich ein veredeltes kohlenstoffhaltiges Produkt ergibt, das stabil und wetterbeständig ist und auch einen erhöhten Heizwert aufweist, der sich der von Steinkohle nähert; in der US-Patentschrift No. 4.127.391, nach der Abfallteerstoffe, die aus herkömmlichen Kohlenwasch- und Entfettungsarbeiten abgeleitet werden, aufbereitet

-,Q werden, um koksähnliche Sinterprodukte zu erzeugen, die sich für die Direktverwendung als Festbrennstoff eignen; und in der US-Patentschrift No. 4.129.420, nach der natürliche Zellulosestoffe wie Torf und auch Zelluloseabfälle durch ein gesteuertes Wärmeneuaufbauverfahren ver-

-^g edelt werden, um feste kohlenstoffhaltige oder koksähnliche Produkte zu erzeugen, die sich entweder für sich als Festbrennstoff oder als Zugabe zu anderen herkömmlichen Brennstoffen eignen. Eine Einrichtung und ein Verfahren für die Veredelung des in den vorstehend erwähnten US-Patent-Schriften beschriebenen Materials ist in der US-Patentschrift No. 4.126.519 bekanntgemacht.

Nach dieser US-Patentschrift No. 4.126.519, die hier mit angezogen wird, wird ein organisches kohlenstoffhaltiges Material in der Form eines wässrigen Schlammes eingeführt, der unter Druck gesetzt wird, und kontinuierlich von einer Förderkammer in eine Reaktionskammer transportiert wird, während er sich im Gegenstrom-Wärmeaustausch mit einer gasförmigen Phase befindet, die auf der Reaktionsstufe erzeugt wird, um eine Vorwärmung des Materials zu bewirken. Druck und Temperatur in der Reaktionskammer werden weiter im Hinblick auf die Stehzeit gesteuert, um die gewünschte Wärmebehandlung des Materials durchzuführen, zu der auch die Verdampfung von praktisch der gesamten Feuchtigkeit sowie mindestens eines Teils der flüchtigen organischen Bestandteile gehört, während gleichzeitig eine gesteuerte

chemische Teilumwandlung erfolgt. Die heiße Reaktionsmasse verbleibt in einer nicht oxidierenden Umgebung, worauf sie auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei welcher sie von der mit der Atmosphäre in Berührung stehenden Einrichtung ausgegeben werden kann.

Obwohl die Einrichtung und das Verfahren nach der US-Patentschrift No. 4.126.519 sich als höchst geeignet für die Aufbereitung von organischem kohlenstoffhaltigem

!O Material erwies, um dessen Umwandlung in veredelte kohlenstoffhaltige Produkte zu bewirken, erkannte man, daß der Wirkungsgrad und die Kapazität der Anlage etwas durch den Feuchtigkeitsgehalt des kohlenstoffhaltigen Rohmaterials eingeschränkt wird, und daß das von der Einrichtung extrahierte Abwasser gelöste organische Substanzen enthält, von denen einige umweltschädlich sind und eine Abwasserbehandlung erfordern, ehe es als unschädlich abgeleitet werden kann. Obwohl das Verfahren genügend hohe Mengen von Nebenproduktgasen erzeugt, um den Wärmebedarf des Verfahrens unabhängig zu befriedigen, ergab es sich auch, daß das Material mit einem übermäßigen Feuchtigkeitsgehalt den thermischen Wirkungsgrad der Aufbereitung dieses Materials beeinträchtigt. Diese Schwierigkeiten treten besonders in Verbindung mit organischem kohlenstoffhaltigem Material mit eigenem hohen Feuchtigkeitsgehalt auf, wie z.B. Torf, was unmittelbar nach dem Abbau oder Ausstechen bis zu 92 Gew.% Feuchtigkeit enthalten kann. Selbst, wenn dieser Torf zunächst luftgetrocknet wird, um seinen Feuchtigkeitsgehalt auf ca. 50 Gew.% zu verringern, sind termischer Wirkungsgrad und Ausstoßkapazität der Aufbereitungsanlage geringer als das Optimum von einem wirtschaftlichen Standpunkt aus und haben damit von einer weiter verbreiteten kommerziellen Einführung der Anlage abgelenkt. Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein verbessertes Gerät und Verfahren zu schaffen, das

kohlenstoffhaltiges Material von hoher Eigenfeuchtigkeit dadurch aufbereiten kann, daß der Wassergehalt des Eingangsmaterials wirksamerweise am Ort während der Aufbereitung verringert wird, wodurch eine wesentliche Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades und des Ausstoßes der Aufbereitung erzielt werden, wobei sich entsprechende Verbesserungen sowohl im wirtschaftlichen Betrieb bei der Aufbereitung selbst als auch bei der erforderlichen Abwasserbehandlung ergeben, die beim Verfahren entsteht, wor- -^q aus sich eine weitere Möglichkeit ergibt, daß die Einrichtung und die Aufbereitungsverfahren als lebensfähige Alter nativquelle für Energie kommerziell eingeführt werden.

Die Vorteile der Erfindung werden nach einem Ausführungs- .

beispiel durch eine Einrichtung erzielt, die eine Vorwärmkammer mit einem Einlaß und Auslaß zur Aufnahme von feuchtem organischem kohlenstoffhaltigem Material unter Druck erzielt, wobei das Material durch die Kammer geführt und auf eine Temperatur von ca. 500⁰F (ca. 260⁰C) vorgewärmt wird, um eine Vorextraktion der Feuchtigkeit zu bewirken. . Das vorgewärmte Material wird dann unter Druck in eine Entwässerungskammer geleitet, in der eine Einlaßöffnung zur Aufnahme des vorgewärmten Materials ausgeformt ist, durch welche das Material befördert wird,und zusammengedrückt wird, um eine weitere Verringerung eines Feuchtigkeitsgehaltes zu erzielen. Die Entwässerungskammer ist mit einer Vorrichtung zum Trennen des extrahierten Wassers ver • sehen, worauf das entwässerte Material durch eine Auslaßöffnung der Entwässerungskammer unter Druck in die Einlaßöffnung einer Reaktionskammer befördert wird, in welcher das teilweise entwässerte Material einer überwachten hohen Temperatur unter einem kontrollierten Druck während einer Zeitspanne ausgesetzt wird, um die Verdampfung von mindestens einem Teil der flüchtigen Stoffe des Materiales zu bewirken, die eine gasförmige Phase und ein Reaktionspro-

dukt bilden. Das Reaktionsprodukt wird von der gasförmigen Phase getrennt und durch eine Auslaßöffnung in eine Aufnahmekammer geleitet, in welcher es abgekühlt und dann ausgegeben wird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Einrichtung sind Vorrichtungen vorgesehen, um die gasförmige Phase von der Reaktionskammer zur Vorwärmkammer zu leiten, um das Material in einen Gegenstromwärmeaustausch oder eine Gegenstromwärmeübertragung zu bringen, und damit dessen Vorerwärmung zu bewirken.

· Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung bleibt das ankommende Material auf einen Verteiler begrenzt, an den die gasförmige Restphase von der Vorwärmkammer geleitet wird, um eine Vorerwärmung zu bewirken, damit sich der thermische Wirkungsgrad erhöhe.

Wenn beispielsweise das ankommende Material Torf mit einem Anfangsfeuchtigkeitsgehalt von 70 bis 90% ist, dann soll diese vorläufige Vorerwärmung den Wärmehaushalt der Einrichtung vergrößern. Wenn jedoch der zugeführte Torf einen Anfangsfeuchtigkeitsgehaltbereich von 50% aufweist, dann, so wird angenommen, würde diese Vorerwärmung den Wärmehaushalt der Einrichtung nicht beeinflussen. In jedem Falle bliebe der Feuchtigkeitsgehalt des die Entwässerungskammer · verlassenden Torfs unbeeinflußt. Das vorausgehend vorerwärmte Material vom Verteiler wird unter Druck in die Vorwärmkammer befördert, um sich einer weiteren Feuchtigkeitsextraktion zu unterziehen, worauf das vorgewärmte Material direkt unter Druck zur Reaktionskammer gelangt, wo es einer gesteuerten Wärmebehandlung unterzogen wird, von der·es schließlich als ein Reaktionsprodukt erscheint.

Bei Bedarf kann die erfindungsgemäße Einrichtung eine "achsenverschobene" Anlage aufweisen, welcher beispielsweise die in der Vorwärmkammer, Entwässerungskammer und Reaktionskammer eingesetzten Schneckenförderer nicht alle

auf einer gemeinsamen sich axial erstreckenden Welle angeordnet sind, oder eine "achsgerade" Anlage, bei welcher dies der Fall ist. Jedes dieser Argumente besitzt verschiedene sich widersprechende Vor- und Nachteile, die letztlich vom Benutzer gewichtet werden müssen, der die optimale Anlage auswählt.

Gemäß den Verfahrensaspekten der Erfindung wird das feuchte organische kohlenstoffhaltige Material unter Druck in eine Vorwärmkammer eingeführt, in welcher es auf eine Temperatur zwischen ca. 300 und 500⁰F (ca. 149 und 260⁰C) während einer Zeitspanne erwärmt wird, in der ein Teil der Feuchtigkeit entweicht, worauf das vorgewärmte Materail von dem extrahierten Wasser getrennt wird. Dann gelangt es unter Druck in eine Entwässerungskammer, in welcher es so verdichtet wird, daß weiteres Wasser aus ihm herausgetrieben wird, das dann weiter geleitet wird, worauf das entwässerte Material unter Druck in eine Reaktionskammer gelangt. Das entwässerte Material wird durch die Reaktionskammer geleitet und auf eine Temperatur von ca. 400° bis 1200⁰F (ca. 204⁰C bis 649⁰C) oder höher unter einem Druck von ca. 300 bis 3000 psi (ca. 21 bis 211 kg/cm²) oder höher während einer Zeitspanne erwärmt wird, die meist zwischen ca. 1 Min. bis zu einer 1 Stunde liegt, wobei eine Verdampfung von mindestens einem Teil der flüchtigen Stoffe im Material bewirkt wird, die eine gasförmige Phase und ein Reaktionsprodukt bilden. Das Reaktionsprodukt wird von der gasförmigen Phase getrennt und anschließend zurückgewonnen und abgekühlt. Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die von der Reaktionskammer gewonnene gasförmige Phase im Gegenstromwärmeaustausch mit dem ankommenden Material zur Vorwärmkammer befördert und die restliche gasförmige Phase aus der Vorwärmkammer dient weiter zur vorausgehenden Vorwärmung des ankommenden Materials, das in das Verfahren eingeführt wird. .

Wenn das erfindungsgemäße Gerät oder Verfahren mit Torf oder einem ähnlichen Ausgangsmaterial verwendet wird, dann dient die vorerwähnte Vorwärmkammer als Reaktionskammer, da es scheint, daß sich die physikalischen Merkmale des feuchten Torfes verändern, wodurch genügend Feuchtigkeit aus dem feuchten Torf in der Entwässerungskammer extrahiert werden kann, um den Feuchtigkeitsgehalt bis auf etwa 15 bis 30% zu verringern. Ohne diese Reaktion, die stattfindet, wenn der ankommende feuchte Torf auf einen Temperaturbereich

!0 zwischen 300⁰F bis 400⁰F (ca. 149°bis 204⁰C) in der Vorwärm kammer erwärmt wird, kann keine weitere Feuchtigkeit über ca. 40% des Feuchtigkeitsgehaltes bei Torf aus diesem herausgepreßt werden, gleich ob mit einer gegenwärtig bevorzugten Rammpresse oder einer Förderschneckenpresse. Daraus ergibt sich, daß beim Ausgangsmaterial Torf mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa unter 70% kein weiteres Wasser extrahiert werden kann, ohne den Torf zunächst zu erwärmen, damit er seine physikalischen Eigenschaften vor der Einführung in die Entwässerungskammer verändern kann. Bezüglieh dieser Wärme ergab es sich, daß die Verdampfungswärme der Reaktionskammer auf einen genügend hohen Pegel von der Kammer durch den Gegenstromgasfluß von der Reaktionskammer zur Vorwärmkammer zurückgewonnen werden kann, um diese Veränderung der physikalischen Eigenschaften des ankommenden Torfes zu ermöglichen. In dieser Beziehung ergab es sich, daß bei Torf mit einem Anfangsfeuchtigkeitsgehalt von 70 bis 90Gew.% eine vorausgehende Vorerwärmung vor der Eingabe in die Vorwärmkammer bis zu einer Temperatur von ca. 19O⁰F bis 200⁰F (ca. 87°C bis 93°C) die Möglichkeit der

30Wärmerückgewinnung der Anlage erhöht. Diese vorausgehende Vorerwärmung kann durch einen Gegenstromgasfluß oder Abdampfeinspritzung von der Vorwärmkammer oder von einer äußeren Quelle in den Materialverteiler des Torfes erfolgen.

35Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der

Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen schematischen Seitenriß einer kontinuierliehen Reaktionsanlage nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 2 einen senkrechten Teillängsschnitt durch eine Druckübertragungsdichtung zum Fördern des Mate

rials nach Fig. 1 von der Presse zur Vorwärm- ' kammer.

.· Fig. 3 einen senkrechten Querschnitt durch die Druckübertragungsdichtung der Fig. 2 längs der Linie 3-3.

Fig. 4 einen senkrechten Längsschnitt durch eine Rammförderpresse, die anstelle der Schneckenradpresse eingesetzt werden kann.

Fig. 5 ein vergrößerter Querschnitt durch die Entwässerungskammer der Anlage der Fig. 1 längs der Linie 5-5 der Fig. 1.

Fig. 6 einen schematischen Seitenriß einer kontinuierlichen Reaktionsanlage nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem mehrere Kammern axial fluchtend angeordnet sind.

Fig. 7 ein Kurvenbild des Schneckenförderers mit Reduktionsleitspindel im mechanischen Entwässerungsabschnitt der Anlage der Fig. 6.

Fig. 8 ein schematischer Seitenriß einer kontinuierlichen Reaktionsanlage nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine kontinuierliche Wärmereaktionsanlage 200 zum Aufbereiten von feuchtem organischem kohlenstoffhaltigem Material schematisch dargestellt. Nach der erfindungsgemäßen Anordnung wird ein feuchtes, vorzugsweise

[. zerkleinerten organisches kohlenstoffhaltiges Ausgangsmaterial, das aufzubereiten ist, in die Anlage 200 mit einem Sternförderer 20 eingeführt, der am oberen Ende eines Verteilers 22 angeordnet ist, in dem das Ausgangsmaterial bei Bedarf einer vorausgehenden Vorerwärmung durch nicht kondensierbare und kondensierbare Gase unterworfen werden kann, die auf anderen Stufen der Anlage 200 abgegeben werden, wie nachstehend näher erläutert wird.

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Der Sternfördererfbildet eine Gasdichtung, die das Ent-

P- weichen von diesen Vorwärmgasen verhindert. Das Ausgangsmaterial läuft nach unten durch den Verteiler 22 und gelangt an eine Materialpresse 24, die vorzugsweise eine zylindrische Form aufweist und mit einem Schneckenförderer oder holzbohrerförmigen Vorrichtung 26 versehen ist, die 2Q schlüssig mit einem hydraulischen oder elektrischen Regelmotor gekuppelt ist.

Das feuchte Ausgangsmaterial wird in der Materialpresse 24 auf einen hohen Druck verdichtet, wobei ein Teil der Restfeuchtigkeit im Material durch die Presse 24 durch ein Johnson-Sieb 30 im unteren Teil der Presse extrahiert und dann durch ein Ventil 32 der Abfallaufbereitung zugeführt wird. .

Um den Sollbetriebsdruck der Anlage 200 nach der Ma te-.rialpresse 24 aufrechtzuerhalten, ist der Auslaß oder das rechte Ende der Materialpresse 24 (Ansicht nach Figur 1) mit einer Druckförderdichtung 34 versehen, die in den Figuren 2 und 3 in ihren Einzelheiten gezeigt ist. Die Druckförderdichtung 34 weist ein konisches Ventil 36 auf, das hin- und hergehend auf einer Welle 38 ruht, deren Ende durch einen Flansch 40 ragt und mit einem hydraulisch betätigten Zylinder 42 verbunden ist, um eine Vorladung des Ventils 36 auf einen Solldruck zu bewirken. Der Durchmesser des Ventils 36 ist kleiner als der Innendurchmesser einer Öffnung 44 in einem Gehäuse 46 der Druckförderdichtung 34, wodurch das durch den Schneckenförderer 26 der Materialpresse geförderte Material nach außen längs der ümfangskante des Ventils 36 in der Form eines kontinuierlichen Rohres läuft, das dazwischen eine Druckdichtung bildet. Das Ventil 36 bleibt im wesentlichen gegenüber der Öffnung 44 durch zwei sich diametral gegenüberstehende Flügel 48 sowie durch einen Zwischenträger 50 für die Welle mittig zentriert. Beim Durchlaufen des Ventils 36 gelangt das Material durch eine Förderleitung 52 durch das Gehäuse nach unten und tritt in eine Vorwärmkammer 54 ein, die mit einem Schneckenförderer 56 versehen ist (Figuren 1 und 2).

Die Vorwärmkammer 54 weist ein zylinderförmiges Rohr auf, das nach oben geneigt ist (Figur 1) und mit einem

Isoliermantel 6 0 auf ihrem oberen Auslaßabschnitt versehen ist, in dem das Material während seiner Förderung durch einen Gegenstrom von heißen Reaktionsgasen vorerwärmt wird, die in einer Reaktionskammer 62 erzeugt' werden, welche auf den Förderweg nach der Vorwärmkartimer 54 angeordnet ist. Das Material wird auf die Solltemperatur durch die Übertragung von fühlbarer Wärme aus dem Anteil nicht kondensierbarer Gase und einer Freisetzung von Verdampfungswärme des Anteils kondensierbarer Gase vorerwärmt. Auf diese Weise wird der Hauptanteil der in der Reaktionszone 62 der Einrichtung 200 erzeugten Wärme in der Form einer Vorerwärmung des ankommenden Material wiedergewonnen. Die gasförmige Restphase, die hauptsächlich aus nicht kondensierbaren Gasen und einigen kondensierbaren Gasen besteht, wird vorteilhafterweise über eine Leitung 64 mit einem Steuerventil 66 um eine Leitung 68 in den unteren Abschnitt des Bodenteils des Verteilers 22 geleitet, wodurch es vorerwärmt wird. Andererseits kann das gesamte oder ein Teil des Restgases der Vorwärmkammer 54 an eine Gaswiedergewinnungsanlage befördert werden, wo die wertvollen Bestandteile extrahiert werden und das Gas als Brennstoffquelle zur Erwärmung der Reaktionskammer 62 dient.

Die Kombination von Erwärmen und Unterdrucksetzen des Materials in der Vorwärmkammer 54 bewirkt eine weitere Freigabe und Extraktion von eingeschlossenem und chemisch gebundenem Wasser, das ausgeschieden oder gefällt wird und nach unten abzieht, wobei es über ein perforiertes Sieb 70 und ein Steuerventil 72 in eine Dampfabscheidekammer 74 gelangt. Der gesamte erzeugte und aus der Kammer 74 abgeschiedene Dampf, der sich in Abhängigkeit von der Stärke der Vorerwärmung ändert, dem das Material in der Vorwärmkammer ausgesetzt ist, kann vorteilhafterweise über ein Steuerventil 76 in den Sockel des Ver-

tellers 22 geleitet werden, wo er eine weitere Vorerwärmung des ankommenden Materials bewirkt. Andererseits kann der Dampf zur Wiedergewinnung seines Heizwertes weitergeleitet werden und damit den Wirkungsgrad der Arbeitsweise der Einrichtung 200 erhöhen. Das vorerwärmte Material gelangt vom Auslaß der Vorwärmkammer durch ein Förderrohr 78, das mit dem oberen Einlaß einer Entwässerungskammer 80 verbünden ist. Die Entwässerungskammer 80 weist einen Schneckenförderer 82 auf, der kraftschlüssig mit einem Regelmotor 84 verbunden ist, um das Material zum Auslaß der Kammer zu befördern. Der Schneckenförderer 82 weist vorzugsweise eine mäßige Untersetzungssteigung oder -teilung auf und ist von der

Steele
J.C./Company von Statesville, North Carolina, zu beziehen; dadurch wird am Material während seines Weges zum Auslaßende der Entwässerungskammer erhöhter Druck aufgebracht, wodurch die Menge des vom feuchten Material extrahierten Wassers stark erhöht wird. Das extrahierte Wasser wird abgeschieden und durch ein perforiertes Sieb 86 am Boden der Entwässerungskammer 80 sowie ein Steuerventil 88 in eine Dampfabscheidekammer 90 geleitet. Der gesamte wiedergewonnene Dampf kann vorteilhafter weise über das Steuerventil 76 zum Sockel des Verteilers 22 geleitet werden, um eine Vorvorerwärmung des Materials in derselben Weise zu erreichen, die obenstehend im Zusammenhang mit dem von der Vorwärmkammer 54 wiedergewonnenen Dampf beschrieben wurde.

Das vom Schneckenförderer 24, der Vorwärmkammer 54 und der Entwässerungskammer 80 kommende Abwasser ist nicht mit umweitschädlichen gelösten organischen Reaktionsprodukten verschmutzt, wie sie in der getrennten Reaktionskammer 62 entstehen und kann daher leicht aufbereitet werden, wie durch Kläranlagen oder herkömmliche Belüftung, damit es unschädlich dem Abfall zugeführt werden kann. Damit werden eine erhebliche Verringerung

der Abwasseraufbereitung und der entsprechenden Kosten erreicht, weil lediglich die in der Reaktionszone 62 entsprechend geringere Wassermenge einem komplizierteren Wasseraufbereitungsverfahren unterzogen wer-

_c den muß.
ο

Das Auslaßende der Entwässerungskammer 80 (Figur 1) ist vorzugsweise mit einer Druckförderdichtung 92 versehen, welche dieselben Konstruktionsmerkmale wie die Druck-

-₀ förderdichtung 34 der Figuren 2 und 3 aufweist, um die Druckbeaufschlagung des vorerwärmten Materials und dessen Verdichtung zu erleichtern, um einen maximalen Wasserentzug vor der Weiterleitung zum unteren Ende der Reaktionskammer 62 zu erzielen. Außerdem ist die Innenwand der mechanischen Entwässerungskammer 80 (Figur 5) vorzugsweise mit mehreren um den Umfang herum angeordneten Nuten 94 versehen, die sich in Längsrichtung erstrecken, um einen Transport des Materials in Längsrichtung zu erleichtern und einen Schlupf in Abhängigkeit von der

on Drehung des Schneckenförderers 82 möglichst klein zu halten. Die Nuten 94 können auch vorteilhafterweise in der Materialpresse 24, der Vorwärmkammer 54 und der Reaktionskammer 62 angebracht sein, um den Durchlauf des Materials zu erleichtern.

Das entwässerte Material gelangt durch .eine Druckförderdichtung 92 zur Reaktionskammer 6 2 und wird durch diese mit einem Schneckenförderer 96 nach oben befördert, der mit einem Regelmotor 98 gekuppelt ist. Die Reaktionskammer 62 ist mit einem Isoliermantel 100 zum Erwärmen des Materials auf eine vorgegebene gesteuerte hohe Temperatur versehen, mit der sich die gewünschte Wärmereaktion in Abhängigkeit von der Art des aufbereiteten Materials sowie die Eigenschaften des gewünschten Reaktionsproduktes erreichen lassen.

Temperatur und Druck in der Reaktionskammer oder Reaktionsstufe 62 werden im Bereich zwischen ca. 400° bis 1200⁰F (ca. 204° bis 649⁰C) und vorzugsweise zwischen ca. 500° bis 1000⁰F (ca. 260⁰C bis 538°C) gesteuert, wobei die Drücke von ca. 300 bis 3000 psi (ca. 21 bis ca. 211 kg/cm²) und vorzugsweise von etwa 600 bis 1500 psi (ca. 42 bis 105,5 kg/cm²) reichen. Die spezielle Temperatur und der spezielle Druck im Einzelfall hängt von der speziellen Art des aufzubereitenden Materials

IQ des zu erzeugenden gewünschten Reaktionsprodukts ab.

Die Fördergeschwindigkeit durch die Reaktionskammer wird durch einen Regelmotor 98 gesteuert, welcher die Förderschnecke 96 dreht, um Gesamtstehzeiten zwischen nur 1 Minute bis etwa 1 Stunde zu erzeugen. Die Be-. Ziehungen zwischen Temperatur, Druck und Zeit sind miteinander vernetzt, um den gewünschten Grad der Verdampfung der flüchtigen Stoffe im Material und einen gesteuerten chemothermischen Umbau des organischen kohlestoffhaltigen Materials zu erreichen.

Eine Erwärmung des. kohlenstoffhaltigen Materials in der Reaktionskammer 6 2 läßt sich zweckmäßig durch Einführen eines vorgewärmten Strömungsmittels oder eines brennbaren Kraftstoffluftgemisches in den Isoliermantel durch ein Einlaßrohr 102 erreichen, das mit dem oberen Abschnitt des Mantels 100 in Verbindung steht. Das Heizmedium wird durch ein Auslaßrohr 104 am unteren Endabschnitt des Mantels 100 ausgestoßen und bildet einen Gegenstromwärmefluß. Die Zufuhr von heißem Abgas (Rauchgas) oder Kraftstoff-Luftgas zum Verbrennen im Mantel 100 ist auch gesteuert, um die Solltemperatur für das Material zu erzeugen, damit die gewünschte Reaktion erzielt werde.

Die Beziehungen zwischen Zeit, Temperatur und Druck in der Reaktionskammer 6 2 ändern sich individuell und werden so gesteuert, daß man das gewünschte Produkt erhält. Normalerweise eignet sich die erfindungsgemäße

Einrichtung 200 zum Trocknen verschiedener natürlicher feuchter organischer kohlenstoffhaltiger Materialien wie beispielsweise Torf, denen ein Hauptteil der Feuchtigkeit entzogen wird; sie eignet sich für die Wärmebehandlung von wenig fetten Kohlen, wie z.B. Braunkohle, um sie als Festbrennstoff besser aufzubereiten; für die Produktion von Aktivholz- oder Knochenkohle oder Kohlenstoffprodukten, in dem dieses organische kohlenstoffhaltige Material hohen Wärmebehandlungstemperaturen ausgesetzt wird, denen eine Adsorptionsbehandlung folgt; für die Wärmebehandlung organischer kohlenstoffhaltiger Materialien bei hohen Temperaturen, um deren Wärmespaltung (Krackung) bzw. Abbau in gasförmige Produkte herbeizuführen, welche ein Treibgas erzeugen; usw. Herkömmlicherweise werden solche temperatur-, druck- und Stehzeitbedingungen herbeigeführt, die eine milde feuchte Pyrolyse (Wärmebehandlung) des organischen kohlenstoffhaltigen Materials bewirken, wodurch im wesentlichen der gesamte Restfeuchtigkeitsgehalt des Materials zusätzlich zur mindestens teilweisen Verdampfung flüchtiger organischer Stoffe verdampft wird einschließlich solcher, die durch das Kracken oder den Abbau des Materials erzeugt werden und die eine gasförmige Phase aus im wesentlichen nicht kondensierbaren Gasen sowie eine Phase aus kondensierbaren Gasen bilden, die vorwiegend aus Wasser bestehen.

Durch Wahl entsprechender Betriebsbedingungen für die Einrichtung 200 der Figur 1 kann eine Naßverkohlung des feuchten organischen kohlenstoffhaltigen Materials wie Torf, Holz oder andere Zellulose Stoffe durchgeführt werden, wobei das Reaktionsprodukt einen veredelten verkohlten Festbrennstoff in Verbindung mit einem Nebenprodukt aus nicht kondensierbaren Gasen darstellt, dessen Zusammensetzung sich in Abhängigkeit von der strengen Exaktheit der Pyrolysebehandlung des Materials in der Reaktionszone 6 2 abhängt. Dieses gasförmige Nebenprodukt kann Kohlendioxid, Kohlenmonoxid sowie auch andere

organische gasförmige Bestandteile aufweisen, die genügend Heizwert besitzen, um/die Wärmeanforderungen für den Betrieb der Einrichtung 200 zu erfüllen. Es wurde beobachtet, daß ein erheblicher Anteil des Sauerstoffs im Material verschoben wird, wodurch der Heizwert des aufbereiteten organischen kohlenstoffhaltigen Materials wie Torf in GroßenSprüngen von ca. 4000 bis 5000 Btn/ pound (ca. 1008-1260 kcal/453 g) verglichen mit denen des Materials erhöht wird, das vor einer Behandlung

]_0 auf einer trockenen feuchtigkeitsfreien Basis steht. Beispielsweise fand man experimentell, daß Tor wie kanadischer Torfmoos, der nach der Anordnung der Figur 1 aufbereitet wird, einen Festbrennstoff mit einem Heizwert zwischen ca. 12500 und 13500 Btu/poünd (ca.

3151-3403 kcal/453 g) und einem Schwefelgehalt von weniger als 0,2 Gewichtsprozenten mit sehr niedrigen Festaschewerten im Vergleich zu einem Heizwert desselben Materials ergibt, das vor der Aufbereitung auf einer trockenen feuchtigkeitsfreien Basis Heizwerte von nur ca. 7000 bis 8000 Btu/pound (ca. 1764-20121 kcal/ 453 g) aufwies.

Das in der Reaktionskammer 62 erzeugte heiße Reaktionsgas durchläuft die Kammer vom heißen oberen Endabschnitt zum unteren Eingangsabschnitt im Gegenstromwärmeaustausch gegenüber dem Material, wodurch dessen progressiver Temperaturanstieg bewirkt wird. Der Gegenstrom des Reaktionsgases bewirkt eine Übertragung der fühlbaren Wärme aus dem Anteil der nicht kondensierbaren Gase und eine Freisetzung der Verdampfungswärme des Anteils der kondensierbaren Gase auf das entwässerte Material, so daß ein vorwiegender Anteil der in der Reaktionszone 62 erzeugten Wärme in der Form einer weiteren Vorerwärmung des ankommenden entwässerten Materials in der Vorwärmkammer 54 zurückgewonnen wird. Um dies nach dem gezeigten und bevorzugten Verfahren zu erreichen, wird

die gasförmige Restphase mit vorwiegend nicht kondensierbaren Gasen und einigen kondensierbaren Gasen dem unteren Abschnitt der Reaktionszone 6 2 über die Rohrleitung 106 entzogen, die mit einem Strömungssteuerventil 108 versehen ist,, und im Gegenstrom Wärmeaustausch mit dem ankommenden Material an die Vorwärmkammer 154 abgegeben. Außerdem wird das restliche Reaktionsgas mit einem erhöhten Anteil an kondensierbaren Gasen aus der Vorwärmkammer 54 in der vorstehend beschriebenen Art durch eine Rohrleitung 6 4 und ein Steuerventil 66 abgezogen und vorteilhafterweise in den Sockel des Verteilers 22 eingespeist, um eine Vorvorerwärmung des ankommenden Materials in solchen Fällen zu erreichen, in denen die Wärmeeinsparung der Anlage 200 als Ergebnis der Vorerwärmung erhöht werden kann, z.B. wo das eingegebene Material Torf mit einem Ausgangsfeuchtigkeitsgehalt von 70 bis 90 % ist. In Fällen, in denen der Wärmehaushalt der Einrichtung durch diese Vorvorerwärmung nicht erhöht wird, die bei einem Eingabematerial von Torf mit einem Ausgangsfeuchtigkeitsgehalt von weniger als 70 %, z.B. 50 %, entfällt diese Vorvorerwärmung. Wo beispielsweise feuchtes kohlenstoffhaltiges Material wie Torf mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ca. 70 bis 90 Gewichtsprozenten verwendet wird, bewirkte eine Vorvorerwärmung im Verteiler 22 durch im Prozeß erzeugten Abdampf sowie durch restliche Reaktionsgase auf Temperaturen von ca. 190° bis etwa 200⁰F (ca. 87° bis 93⁰C) eine verbesserte Wärmeeinsparung der Einrichtung 200. Es sei jedoch bemerkt, daß bei einem höheren Feuchtigkeitsgehalt als 70 Gewichtsprozente des dem Druckförderer zugeführten Torfes Schwierigkeiten im Betrieb des Druckförderers 24 auftreten können. Weiter sei bemerkt, daß ein zusätzliches Heizströmungsmittel über ein Rohr 110 mit einem Steuerventil 112 dem Verteiler 22 zugeführt werden kann, falls

die restliche Gasphase und der erzeugte Abdampf nicht ausreichen, die gewünschte Vorvorerwärmungsteitiperatur zu erreichen.

Experimentell wurde ermittelt, daß die Verdichtung des Materials beim Durchlauf durch den Druckförderer 24 dem Material zu Anfang einige Feuchtigkeit entzieht, selbst wenn es im Verteiler nicht vorvorerwärmt wird. Wie außerdem erwähnt, weist diese vorangehende Vorerwärmung den allgemeinen Vorteil einer Wärmeeinsparung auf und kann dort vorzugsweise entfallen, wo dieser Vorteil nicht zum Tragen kommt. Die Menge der im Druckförderer 24 entzogenen Feuchtigkeit verändert sich in Abhängigkeit vom Anfangsfeuchtigkeitsgehalt und der Art des Materials. Beispiels- weise wird der Restfeuchtigkeitsgehalt eines zerkleinerten Holzprodukts bei Raumtemperatur beim Durchlaufen des Druckförderers 24 auf ca. 28% verringert. Wenn kohlenstoff haltiges Material Torf enthält, wird eine Herabsetzung der Feuchtigkeit durch den Druckförderer 24 auf ca. 40% Restfeuchtigkeit erreicht. Enthält der Torf 50% Anfangsfeuchtigkeit, dann erbringt der Druckförderer 24 praktisch keinen Wasserentzug mehr." Enthält der Torf ca. 75% Anfangs feuchtigkeit, dann bewirkt der Druckförderer 24 einen Feuchtigkeitsentzug bis auf ca. 70 Gew.%. Bei höherem Feuchtigkeitsgehalt wie 90% wird dem Torf bei Raumtemperatur beim Durchlaufen des Druckförderers 24 Feuchtigkeit bis zu einem Pegel von ca, 70% entzogen, obwohl Schwierigkeiten beim Betrieb des Druckförderers 24 auftreten können.

Wenn Torf im Verteiler 22 vorvorerwärmt wird, z.B. durch Zufuhr von Dampf und heißen Restreaktionsgasen im Wärmeaustausch mit dem Torf, so bewirkt die Kondensierung des Anteils kondensierbarer Gase eine Erhöhung des Feuchtigc keitsgehaltes des ankommenden Materials über den Anfangsfeuchtigkeitsgehalt hinaus. Der Feuchtigkeitspegel wird wieder während des Durchlaufs durch den Druckförderer 24 auf etwa 70% verringert wie im Falle des Materials bei Raumtemperatur, jedoch mit dem bedeutenden Vorteil daß ■ "LO Energie gespart wird und Heizwert in verschiedenen Abgas- oder Abdampfströmen zurückgewonnen werden kann.

Das teilweise entwässerte Material wird weiter in der Vorwärmkammer 54 auf allgemeine Temperaturen um etwa 500 F

-^g (ca. 260 C) erwärmt, wobei beim Durchlauf des vor erwärmten Materials durch die Entwässerungskammer 80 weitere Feuchtigkeit bis zu einem Restpegel von ca. 50 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise auf unter 15 Gew.-% entzogen wird. Es ist allgemein wünschenswert, einen geringen Feuchtigkeits-Prozentsatz im Material beizubehalten, das in die Reaktionskammer gelangt, etwa 5 bis 15. Gew.-%, um die Wärmebehandlung des kohlenstoffhaltigen Material in der Reaktionskammer zu erhöhen. Wenn das kohlenstoffhaltige Material Torf darstellt, bildet die Vorwärmkammer 54 praktisch eine andere Reaktionskammer, in welcher der dorthin beförderte Torf beispielsweise auf ca. 300 bis 400 F (ca. 149 bis 204 C) erwärmt wird, was genügend hoch ist, um eine Veränderung der physikalischen Eigenschaften des Torfes zu bewirken, um damit den Feuchtigkeitsgehalt des zur Entwässerungskammer 80 geförderten Torfes auf etwa 28 Gew.-% herabzusetzen. Ohne diese Veränderung der physikalischen Eigenschaften infolge der Erwärmung des Torfes in der Kammer 54 kann keine weitere Feuchtigkeit in der Entwässerungskammer 80 vom Torf entzogen werden, der am Einlaß der Kammer 80 einen Feuchtigkeitsgehalt von ca.

50 Gew.-% aufweist. Dies könnte den Wirkungsgrad und die Ausstoßkapazität der Einrichtung 200 erheblich beeinträch tigen. Wie erwähnt, kann die für diese Reaktion erforderliche Wärme in der Kammer 54 durch Rückgewinnung der Verdampfungswärme aus der Reaktionskammer 62 über den Gasgegenstrom durch das Rohr 106 zugeführt werden.

Nach der Anordnung der Fig. 1 durchläuft das heiße Reaktionsprodukt vom oberen Ende der Reaktionskammer 62 aus durch ein Ablaßrohr 114 und wird durch einen Schneckenförderer 116, der mit einem Regelmotor 118 kraftschlüssig verbunden ist, nach unten in eine Presse 120 geleitet. Die Presse 120 ist mit einem Schneckenförderer 122 versehen, der mit einem Regelmotor 124 kraftschlüssig verbunden ist. In der Presse 120 erfolgt eine Verdichtung des heißen Reaktionsproduktes, das beim Durchlaufen eines Preß- oder Strangpreßrohres 126 als eine im wesentlichen, dichte Masse eine eigenständige Dichtung bildet, die einen Druckabbau aus dem Innenraum der Reaktionseinrichtung verhindert. Die Drehzahl der Schneckenförderer 116, 122 läßt sich in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit verändern, mit welcher das Reaktonsprodukt aus der Reaktionskammer 62 herauskommt, um eine entsprechende Druckdichtung im Preßrohr 126 aufrecht zu erhalten. Es wird auch erwogen, .eine Druckförderdichtung wie die Dichtungen 34 oder 92 (Fign. 2 und 3) einzusetzen, um Druckverluste aus der Einrichtung zu verhindern. Ebenso kann eine Rammpresse (Fig. 4) anstelle des Schneckenförderers 122 eingesetzt werden. Nach einem bevorzugten Ausführungs beispiel weist das Preßrohr 126 die Form einer herkömmlichen Druckschleuse mit Trichter auf, um das auslaufende Reaktionsprodukt zurückzuhalten und es über ein Rohr dem atmosphärischen Druck und einer Kühleinrichtung 130 zuzuführen.

Das in die Kühleinrichtung 130 gelangende heiße Raktionsprodukt kommt mit einem Kühlmittel in einer nicht oxidierenden Schutζatmosphäre in Berpührung, wobei es auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei der es ohne nachteilige Wirkungen mit der Atmosphäre in Berührung kommen kann.

Wenn das Reaktionsprodukt sich auf einer hohen Temperatur befindet, kann eine geeignete Flüssigkeit wie Wasser durch ein Rohr 132 mit einem Durchsatzsteuerventil 134 in die Kühleinrichtung eingelassen werden, wodurch das Wasser

-^q in eine gasförmige Phase umgesetzt wird und durch einen Dampfabzug 136 ausgelassen wird. Beim Austritt aus der Kühleinrichtung 130 kann das abgekühlte Reaktionsprodukt weiter zersplittert, tablettiert, zusammengeballt und dergleichen werden, um bei Bedarf Teilchen von der ge~

^5 wünschten Größe zu erzeugen. Es wird auch erwogen, das heiße Reaktionsprodukt vor dem Abkühlen zu tablettieren, zersplittern, zusammenzuballen und dergleichen je nach den speziellen Eigenschaften des Reaktionsproduktes,um seine Handhabung zu erleichtern und die Bildung von Aggregaten oder dergleichen mit den gewünschten physikalischen Eigenschaften zu optimieren. Allgemein kann diese Tablettierung beispielsweise in der Presse 120 erfolgen. Es ergab sich jedoch, daß in bestimmten Fällen die Eigenschaften des ankommenden Materials so sind, daß eine eigene Tablettiervorrichtung wie eine Tablettenpresse zusätzlich zur Presse 120 erforderlich ist um die gewünschte Tablettierung zu vollziehen. Wenn beispielsweise das eingegebene Material Torf ist und das an der Presse 120 ankommende Reaktionsprodukt so beschaffen ist, daß es in der Presse 120 nicht wirksam tablettiert werden kann, sei es, weil es zu fein ist oder sich nicht selbst zusammenballt, dann wird vorzugsweise eine eigene Tablettiermaschine

■ nach der Kühleinrichtung 130 eingesetzt, wobei.die Presse 120 hauptsächlich als Druckabbauvorrichtung dienen würde.

Ebenfalls wird erwogen, ,daß Binde- bzw. Zusatzmittel von

bekannter Art dem Reaktionsprodukt beigemischt werden können, um das gewünschte Endprodukt zu erzeugen.

Die schematisch in Fig. 1 dargestellte Anordnung ist eine sogenannte "achsenversetzte Einrichtung", bei der die Längsachsen der eigenen Schneckenförderer der Vorwärmkammer 54, der Entwässerungskammer 80 und der Reaktonskammer 62 gegeneinander versetzt sind und jeweils durch einen eigenen Motor angetrieben werden. Aufgrund der Herabsetzung des ursprünglichen Feuchtigkeitsgehaltes auf einem Pegel im Bereich von ca. 15 bis 25 Gew.-% vor dem Eintritt in die Reaktionskammer wird ein KapazitätsZuwachs der Einrichtung 200 in der Größenordnung von mindestens ca. 200 bis 300% erreicht, wenn man annimmt, daß das Material wie

2g Torf einen Anfangsfeuchtigkeitsgehalt von ca. 50 Gew.-% aufweist.

Bei bestimmten kohlenstoffhaltigen "Materialien wie hochfeuchtem Torf beispielsweise kann bei der Extraktion von Wasser ein verbesserter Wirkungsgrad mit Hilfe eines hin- und hergehenden Kolbens oder Stößels- anstelle des Schnecken radförderers in der Entwässerungskammer 80 erreicht werden. In Fig. 4 ist eine einwandfrei arbeitende Rammpresse 138 schematisch dargestellt; sie weist ein zylinderförmiges Gehäuse 140 auf, in dem ein Kolben oder Stößel 142 mit Hilfe einer Stange hin- und hergehend befestigt ist, die mit einem hydraulisch betätigten Zylinder 146 verbunden ist Das vorerwärmte Material wird in das Zylindergehäuse durch ein Einlaßrohr 148 eingebracht und wird nach rechts (Ansieht wie Fig. 4) verschoben und durch die Bewegung des Kolbens 142 von der in festen Linien gezeichneten Stellung in die in gestrichelten Linien angedeutete Stellung verdichtet. Während des Verdichtungshubes wird Wasser aus dem Material herausgepreßt, das durch ein perforiertes Sieb wie ein Johnson-Sieb 150 und ein Durchsatzsteuerventil 152 abgeschieden und abgezogen wird, worauf es nach der Beschreibung anhand der Fig. 1 weiter behandelt wird. Das vordere oder rechte Ende des zylinderförmigen

Gehäuses 140 ist mit einer entsprechenden Druckförderdichtung wie die Dichtung 92 der Fig. 1 mit der anhand der Fign. 2 und 3 beschriebenen Auslegung versehen, um die Verdichtung des Materials zu erleichtern. Die Reibung des verdichteten Materials vor der Fläche des Kolbens 142 hält es während des Rückfahrhubes des Kolbens an der Stelle.

Fig. 6 zeigt ein weiteres einwandfrei arbeitendes Ausführungsbeispiel der in Fig. 1 gezeigten und vorstehend näher

jQ beschriebenen Einrichtung, bei der die Schneckenförderer in der Vorwärmkammer, der mechanischen Entwässerungskammer und der Reaktionskammer auf einer gemeinsamen sich axial erstreckenden Welle angeordnet sind. Die Bauelemente, die die Fign. 6 und 1 gemeinsam aufweisen, erhalten den An-

-L5 hangsbuchstaben "a" in der Darstellung der Fig. 6. Wie bereits anhand der Fig. 1 beschrieben, gelangt das Material vom Verteiler 22a durch die Druckförderpresse 24a zur Vorwärmkammer 54a und zur Entwässerungskammer 80a. Durch die koaxiale Anordnung der Entwässerungskammer und der Reaktionskammer 62a entfällt die Notwendigkeit für die Druckförderdichtung 92 bei der Einrichtung der Fig. 1, wobei die Druckbeaufschlagung und Verdichtung des vorgewärmten Materials in der Entwässerungskammer durch einen Schneckenförderer 82a mit fortschreitend abnehmender Steigung bei der Bewegung zum Auslaß hin, und weiter in der Verbindung mit einer perforierten Platte 154 erfolgt, die zwischen die Entwässerungskammer 80a und den Einlaß der Reaktionskammer 62a geschaltet ist.

Beispielsweise sei der Schneckenförderer 82a mit progressiv abnehmender Steigung versehen, die graphisch in Fig. 7 dargestellt ist, in weicher die entsprechenden Ganghöhen mit den Buchstaben a, b, c, d, e usw. bezeichnet sind. Nimmt man somit eine Schnecke von einem Durchmesser von 24 Zoll (ca. 61 cm) und einer Gesamtlänge von ca. 7 Fuß (ca. 2,13 m)

an, so wird die Steigung oder Ganghöhe vorzugsweise in Schritten von ca. 4 Zoll (ca. 10,1 cm) verkleinert, wodurch sich eine Steigung von jeweils 24 Zoll (ca. 610 mm), 20 Zoll (ca. 508 mm), 16 Zoll (ca. 406 mm) 12 Zoll (ca. 304,8 mm) 8 Zoll (ca. 203,2 mm) und 4 Zoll (ca. 101,6 mm) ergibt. Die perforierte Platte am Ausgang der Entwässerungskammer 80a sorgt weiterhin für einen Druckanstieg oder Verdichtung, die sich auf das vorerwärmte Material . auswirkt und dabei die Extraktion sowie das Abscheiden von eingeschlossenem und chemisch kombinierten Wasser ergibt. Eine kontinuierliche Wisch- oder Schleifwirkung . ], der strömungsabwärts gekehrten Fläche der perforierten Platte 154 wird durch die Vorderkante des Schneckenförderers 96a in der Reaktionskammer 62a erzielt, die benachbart angeordnet ist und eine Schneid- oder Schleifwirkung aufbringt, um das entwässerte Material, das durch die Perforationen läuft wegzuziehen. In seinen anderen konstruktiven und Betriebsmerkmalen ist die Einrichtung der Fig. 6 im wesentlichen mit der vorstehend beschriebenen Einrichtung der Fig. 1 identisch.

Ein weiteres einwandfrei arbeitendes Ausführungsbeispiel, der Erfindung ist in Fig. 8 gezeigt, das von gleicher Bauweise ist wie das Ausführungsbeispiel der Fig. 6, jedoch keine mechanische Entwässerungskammer aufzuweisen hat. Die gleichen Bauelemente der Einrichtung der Fig. 8 sind mit den gleichen Kennzeichen wie in Fig. 6 mit dem Zusatzbuchstaben "b" bezeichnet. Die Vorwärmkammer 54b und die Reaktionskammer 62b sind auf nur einer Achse angeordnet, wodurch sich ein gemeinsamer Schneckenradförderer 56b, 96b über die gesamte Länge dieser Kammern ausdehnt und durch einen einzigen Regelmotor 58b angetrieben wird.Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 8 ergibt sich eine Vorextraktion der Feuchtigkeit aus dem ankommenden Material einzig und allein als Ergebnis der Vorheizung des feuchten Ma-

terials im Materialverteiler 22b in der vorstehend beschriebenen Weise, wodurch eine Extraktion in der Druckförderpresse 24b über ein perforiertes Sieb 30b und ein Ventil 32b stattfindet; eine zweite Extraktion erfolgt in der Förderzone der Vorwärmkammer 54b, wobei die extrahierte Feuchtigkeit durch ein perforiertes Sieb 70b und ein Ventil 72b einem Bandabscheider 74b zugeleitet wird.Eine Gegenstromerwärmung durch den Gegenstrom der Reaktonsgase, die in der Reaktionskammer 62b erzeugt werden und der sich durch das Material im Wärmeaustausch mit diesem abwärts bewegt, wobei das Material nach oben durch die Vorwärmkammer 54b und Reaktionskammer 62b bewegt wird und die Gase durch ein Rohr 64b in einem stromaufgelegenen Abschnitt abgeleitet werden, um in der vorstehend beschriebenen Weise

IQ verwendet zu werden. Nach der Anordnung der Fig. 8 dient eine Vorwärmung des Materials im Verteiler 22b und eine nachfolgende Extraktion der Feuchtigkeit in der Presse 24b und der Vorwärmkammer 54b zur Verringerung des Feuchtigkeitsgehaltes des Materials bis auf etwa 30 Gew.-% oder weniger zum Zeitpunkt, in dem es in die Reaktionskammer 62b eintritt. . ·

Nach den Verfahrensgesichtspunkten der Erfindung wird feuchtes organisches kohlenstoffhaltiges Material eingegeben und einer Folge von Verfahrensschritten unterzogen, um eine kontrollierte Extraktion der Anfangsfeuchtigkeit sowie eine gesteuerte Vorerwärmung des Materials vor der Einführung in die Reaktionskammer zu bewirken, die auf einem kontrollierten Druckpegelbereich bei einer überwachten hohen Temperatur für eine vorgewählte Stehzeit gehalten wird, um eine gewünschte Verdampfung von flüchtigen Bestandteilen sowie einen kontrollierten thermischen Umbau des Materials zu erreichen, um ein nützliches Produkt zu erzeugen. Die speziellen Aufbereitungsparameter und Bedingungen ändern sich in Abhängigkeit von der

speziellen Art des verarbeiteten kohlenstoffhaltigen Materials und der gewünschten Eigenschaften des erzeugten Reaktionsendprodukts.

Das erfindungsgemäße Verfahren und Gerät kann auf viele vorstehend beschriebene kohlenstoffhaltige Materialarten angewandt werden die im allgemeinen einen Anfangsfeuchtigkeitsgehalt von 2 5 bis ca. 90 Gew.-% aufweisen, vorzugsweise ca. 40 bis 70 Gew.-% aufweisen, wobei ein Gehalt

₁q von ca. 50% normal ist. Eine Vorerwärmung des Materials im Verteiler kann bei etwa atmosphärischem Druck von annähernd Umgebungstemperatur bis zu einer Temperatur von 210°F (ca. 99°C) durchgeführt werden. In der Vorwärmkammer des Geräts kann der Feuchtigkeitsgehalt des Materials von etwa 25 bis ca. 90 Gew.-% reichen, vorzugsweise von etwa 30 bis etwa 70 Gew.-%, wobei ein Feuchtigkeitsgehalt von ca. 40 Gew.-% normal ist. Eine Vorerwärmung des Materials in der Vorwärmkammer kann von ca. 300 bis etwa 500 F (ca. 149 bis 26O°C), vorzugsweise von etwa 300° bis etwa 400 F (ca. 149 bis 2O4°C) reichen, wobei die Normaltemperatur bei etwa 39O°F (ca. 199°C) liegt. Der

Druck in der Vorwärmzone kann von ca, 100 bis 1600- psi

2
(ca. 7 bis 112,5 kg/cm ), vorzugsweise von ca. 500 bis 800 psi (ca. 35 bis 56 kg/cm ) reichen, wobei der Normalwert bei ca. 750 psi (ca. 52 kg/cm ) liegt. Der von der Vorwärmkammer abgeführte Feuchtigkeitsgehalt des Materials liegt im allgemeinen Bereich von etwa 30 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 30 bis 70 Gew.-% liegt, wobei der Normalwert etwa 60 Gew.-% beträgt. Die Stehzeit des Materials in der Vorwarmkammer kann von ca. 3 Minuten bis etwa 1 Stunde reichen.

Die speziellen Werte für Feuchtigkeitsgehalt, Temperatur, Druck und Stehzeit, welche die Verarbeitungsparameter in den verschiedenen Stufen der Einrichtung darstellen, ändern sich in Abhängigkeit von der Quelle, der Art und der

Eigenschaften des Materiiils, eines Anfangsfouchtigkeitsgchalts und den Eigenschaften des gewünschten Reaktionsendprodukts . Daher werden die vorstehenden Verarbeitungsparameter berichtigt, um den Wirkungsgrad der Verarbeitung und die Eigenschaften des Produkts zu optimieren.

Die Temperatur des von der Vorwärmkammer zur mechanischen Entwässerungskammer geförderten Materials entspricht im allgemeinen der am Auslaß der Vorwärmkammer herrschenden Temperatur, wobei der Betriebsdruck im selben allgemeinen Bereich liegt. Beim Verlassen der mechanischen Entwässerungszone liegt der Feuchtigkeitsgehalt des entwässerten Materials zwischen ca. 12 und 30 Gew.-%, vorzugsweise bei etwa 15 bis 25 Gew.-%, wobei ein Restfeuchtigkeitsgehalt von ca. 20 Gew.-% normal ist. Das entwässerte Material mit der Temperatur und dem Druck sowie einem Feuchtigkeitsgehalt, die dem beim Auslaß von der Entwässerungszone entsprechen, wird in der Reaktionskammer auf eine Temperatur von ca. 500 bis 1200°F (ca. 260 bis 649°C), vorzugsweise von ca. 600 bis 800°F (ca. 316 bis 42 7°C) erwärmt, wobei eine Temperatur von ca. 750 F (ca. 399°C) normal ist. Der Druck in der Reaktbnszone kann von ca. 500 bis etwa 2000 psi·

2
(ca. 35 bis 140 kg/cm ), vorzugsweise von ca. 600 bis 1600

2
psi (ca. 42 bis 114 kg/cm ) reichen, wobei ein Druck von ca. 800 psi (ca. 56 kg/cm ) normal ist. Die Stehzeit in der Reaktionskammer kann von ca. 3 Minuten bis ca. 1 Stunde reichen, wobei Stehzeiten von ca. 5 bis 10 Minuten bevorzugt sind. Der Feuchtigkeitsgehalt des ausgegebenen Reaktionsprodukts reicht im allgemeinen von Null bis ca.

10 Gew.-% in Abhängigkeit von der Strenge und Genauigkeit der Reaktionsbedingungen.

Wenn das kohlenstoffhaltige Material Torf ist, wie bereits erwähnt, dann bildet die Vorwärmkammer praktisch eine zweite Reaktionskammer, in der das vorerwärmte Material auf eine

Temperatur erwärmt wird, die genügt, um eine Veränderung der pyhsikalischen Eigenschaften des Torfes zu bewirken, damit der Feuchtigkeitsgehalt des der Entwässerungskammer zugeführten Torfes auf etwa 15 bis 30 Gew.-% herabgesetzt

r- werden kann. Normalerweise liegt die Temperatur, die er-

forderlich ist, um eine Veränderung der physikalischen Eigenschaften zu bewirken, im Bereich zwischen 300 F und 400⁰F (ca. 149° und 27O°C). Außerdem ergab es sich, daß bei Torf mit einem Ausgangsfeuchtigkeitsgehalt von über 50 Gew.-%, beipsielsweise 70 bis 90 Gew.-%, das die Wärme-. · einsparung der Einrichtung beim erfindungsgemäßen.Verfahren erhöht wird, wenn- der Torf im Verteiler einer Vorvorerwärmung unterzogen wird, normalerweise im Bereich zwischen 190°F und 200°F (ca. 88° und 93°C), wobei diese vor-.,-angehende Vorerwärmung durch Abdampf oder auch Reaklonsrestgase erfolgt, die im Prozeß erzeugt werden.

Um weiter die Verfahrensaspekte der Erfindung darzulegen, werden die folgenden speziellen Beispiele zur Erläuterungs-2Q zwecken gegeben, die jedoch nicht den Rahmen der Erfindung beschränken sollen.

BEISPIEL 1

Ein Torf aus North Carolina mit einem Nennwert von ca. 50 Gew.-% Feuchtigkeit dient als Material zum Erzeugen eines festen Reaktbnsbrennstoffes mit einem hohen Anteil an flüchtigen Stoffen. Tabelle 1 zeigt die quantitative und Elementaranalyse des Ausgangsmaterials und

QQ des endgültigen Reaktionsprodukts..

TABELLE 1

Quantitative und Elementaranalyse des Ausgangsmaterials und des Produkts.

10

Quantitative Analyse (Trockenbasis)	Rohtorf	Reaktionsprodukt
Flüchtige Stoffe Gew.-%	57.06	40.60
Fester Kohlenstoff Gew.-%	35.33	49.41
Asche Gew.-%	7.61	9.99
Bruttoheizwert (Kcal/453g)Trockenbasis	9315 (ca.	2348) 11.353 (ca.2862)

Elementaranalyse
(Trockenbasis)

15 Kohlenstoff

Wasserstoff

Schwefel

Stickstoff

Sauerstoff 20 Asche

55.	15	65.85
4.	45	3.73
0.	17	0.20
1,	29	1 .74
31.	33	18.49
7.	61	9.99

25

30

Die Verarbeitung des Ausgangsmaterials nach den Verarbeitungsparametern, die nachstehend näher erläutert werden, ergab einen Ertrag von ca. 74 Gew.-% des Reaktionsprodukts auf der Grundlage des Trockengewichtes des eingegebenen Ausgangsmaterials. Die allgemeine Verarbeitungsanordnung entspricht der der Fig. 1, ausgeommen, daß anstelle des Entwässerungs-Schneckenförderers 80 eine Rammpresse der allgemeinen Bauart nach Fig. 4 verwendet wird und eine Tablettierpresse nach dem Kühler T 30 der Fig. 1 eingeschaltet wird, damit das Reaktbnsprodukt in Form von Tabletten der gewünschten Größe erzeugt werden kann.

Ein feuchter Torf aus North Carolina mit der in Tabelle 1 gegebenen Zusammensetzung wird einem Verteiler 22 der

Fig. 1 bei Umgebungstemperatur (ca. 60 F-15,6 C) unter atmosphärischem Druck mit einem Durchsatz von ca. 9326 Pounds/h (ca. 42 30 kg/h) auf einer Trockenbasis mit einem entsprechenden Feuchtigkeitsgehalt von 50 % eingegeben.

Das Ausgangsmaterial wird beim Durchlaufen der Presse

einem Nenndruck von ca. 400 psi (ca. 28 kg/cm ) ausgesetzt und die Reibungswärme erhöht seine Temperatur auf ca. 80 F (ca. 26,7 C). Das druckbeaufschlagte Material gelangt in die Vorwärmkammer 54, in welcher es auf eine Temperatur

jQ von ca. 400 F (ca. 204 C) unter einem Druck von 400 psi

2
(ca. 28 kg/cm ) als Ergebnis des Gegenstromwarmeaustausches mit den gasförmigen Reaktionsprodukten der Reaktbnskammer gebracht wird, die eine Temperatur von ca.. 5O8°F (ca. 265 C) unter einem Druck von ca. 800 psi (ca. 56 kg/cm )

I^ aufweisen. Ein Teil des kondensierbaren Feuchtigkeitsgehalts des gasförmigen Vorwärmmediums bewirkt einen Anstieg des Feuchtigkeitsgehalts des Ausgangsmaterials von 9326 Pound auf 13780 Pound (von ca. 1230 auf ca. 5936 kg). , Anschließend läuft der vorerwärmte Torf durch die Ent-Wässerungskammer 80, in welcher er verdichtet wird und einen entwässerten Torf als Zwischenprodukt bei einer Temperatur von ca. 400°F (ca. 2O4°C) und einem Druck von ca.

800 psi (ca. 56 kg/cm )ergibt, der auf einer festen Trockenbasis 9326 Pound (ca. 4330 kg) und 3109 Pound (ca. 1.410 kg) Restfeuchtigkeit enthält.

Das entwässerte Zwischenprodukt wird zur Reaktionskammer 62 für eine Stehzeit von ca. 10 Minuten und eine Druck von 800 psi (ca. 56 kg/cm ) befördert, wobei die Wände der Kamnier einem Syltherm-Wärmeaustauscher auf eine Temperatur von ca. 750 bis 800⁰F (ca. 399 bis 427°C) gebracht werden. Das Ausgangsmaterial wird bei der axialen Weiterbeförderung durch die Reaktionskammer progressiv auf ca. 500 F (ca. 2 60 C) erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten, bis praktisch sein gesamter Feuchtigkeitsgehalt verdampft,

worauf die Temperatur schrittweise während der letzten zwei Minuten der Stehzeit auf ca. 6OO°F (ca. 316°C) im Auslaßteil des Reaktors angehoben wird, wenn das Material durch die Druckausgleichsvorrichtung wie einen hin- und hergehenden Stößel an die Kühleinrichtung 130 abgegeben wird. Vor dem Kühlen bestimmt das Reaktionsprodukt aus ca. 6900Pounds (ca. 3130 kg) aus praktisch trockenem Material bei einer Temperatur von ca. 600 F (ca. 316°C und atmosphärischem Druck. Eine Abkühlung des Reaktbnsproduktes wird durch Aufspritzen von frischem kaltem Wasser (mit Wärmeaustausch) bewirkt, wodurch es auf eine Temperatur von ca. 200°F (ca. 9 3°C) abkühlt und etwa 345 Pounds (ca. 15,6 kg) Feuchtigkeit aufnimmt. Nach dem Akühlen wird das Reaktionsprodukt mit einer geeigneten Tablettiermaschine bei einer Temperatur von ca. 150F (ca. 65 C) und atmosphärischem Druck tablettiert, wodurch ein Reaktionsprodukt von 6900 Pounds (ca. 3130 kg) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ca. 345 Pounds (ca. 15,6 kg) entsteht.

Beim vorstehenden Beispiel wird der Feuchtigkeitsgehalt des Torfes nach der Vorwärmung und Entwässerung auf einen Restgehalt von ca. 25 Gew.-% vor dem Eintritt in die Reaktionskammer verringert. Wird Torf als Ausgangsamterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mehr als ca. 70 Gew.-% verwendet, so wird die Feuchtigkeit über 70 Gew.-% während des Förderpressens des Materials mit oder ohne vorangehende Vorerwärmung im Verteiler extrahiert, und der übrige Feuchtigkeitsgehalt bis zu einem Restpegel von ca. 15 bis 30 Gew.-% wird in der Entwässerungspresse (Schneckenförderer oder Rammpresse) nach der Vorerwärmung entfernt. Nominell ist der Feuchtigkeitsgehalt eines solchen Materials unabhängig vom Anfangsfeuchtigkeitsgehalt unabhängig vom Anfangsfeuchtigkeitsgehalt etwa 2 5% vor dem Eintritt in die Reaktionskammer 62.

■

BAD ORlGfNAL

BEISPIEL 2

Ein verkleinertes zellulosehaltiges Ausgangsmaterial mit Abfällen aus Weichholz von Bäumen des Bundesstaates Maine wie Rinde, Sägespäne, Späne usw. von einem Feuchtigkeitsnenngehalt von ca.. 70 Gew.-% wird in den Verteiler 22 der Fig. 1 bei Umgebungstemperatur (ca. 60 F (ca. 15,6 C) und atmosphärischem Druck eingegeben. Das Rohmaterial wird in der Förderpresse 24 so verdichtet, daß sein Druck auf ca.

. 2 ■

-^q 400 psi (ca. 28 kg/cm ) ansteigt und sein Feuchtigkeitsgehalt auf ca. 28 Gew.-% herabgesetzt wird. Die extrahierte Feuchtigkeit wird vom Rohmaterial durch das Sieb 30 nach Fig. 1 entfernt, und das teilweise entwässerte Material zur Vorwärmkammer befördert. Das Material wird in der Vor-

IQ wärmkammer auf eine Temperatur von ca. 45O°F (ca. 232°C)

bei einem Druck von 800 psi (ca. 56 kg/cm ) durch den Gegenstrom—Wärmeaustausch mit der gasförmigen Phase der Reaktionskammer erwärmt,, wobei ein Teil der Feuchtigkeit In der Kammer kondensiert und eine Erhöhung des Feuchtigkeitsreingehaltes auf ca. 2 8 Gew.-% bewirkt.

. Das vorgewärmte Abfallholz wird dann durch eine Entwässerungskammer mit einer Rammpresse geleitet, in der es so verdichtet wird, daß·sich sein Feuchtigkeitsgehalt auf ca. 25 Gew.-% verringert. In diesem Zustand tritt das entwässerte Material in die Reaktionskammer ein, in welcher

2 es bei einem Druck von 800 psi (ca. 56 kg/cm ) und einer

Temperatur von zwischen ca. 500 und 700°F (ca. 260° und 371 C) für eine Stehzeit von ca. 10 Minuten erwärmt wird, um einen überwachten thermochemischen Umbau zu erzielen. Durch Anheben der Temperatur in der Reaktionszone von ca. 500 auf ca. 700°F (ca. 260° auf ca. 371°C) werden mehr brennbare Gase wegen der erhöhten Strenge und Genauigkeit der Pyrolisereaktion erzeugt, die dazu verwendet werden können, Wärme zum Erwärmen des Reaktors und der Hilfseinrichtungen zu verwenden.

Das sich ergebende Reaktionsprodukt gelangt von der Reaktionskammer über eine Tablettierpresse, in welcher das Reaktionsprodukt zu Tabletten bei Temperaturen von ca. 700 F (ca. 371 C) und einem atmosphärischen Enddruck ausgeformt wird, worauf die Tabletten zur Kühleinrichtung 130 der Fig. 1 befördert werden und mit frischem Kühlwasser in Berührung kommen, um deren Abkühlung auf ca. 200⁰F (ca. 9 3°C) zu bewirken,, wobei ein Restfeuchtigkeitsgehalt von ca. 5 bis 10 Gew.-% erhalten bleibt.

.

Wenn Abfallholz als Ausgangsmaterial mit einem Anfangsfeuchtigkeitsgehalt von ca. 40 bis 90 Gew.-% verwendet wird, so wird der Restfeuchtigkeitsgehalt des Holzes nach Durchlauf durch die Förderpresse in allen Fällen auf ca.

28% herabgesetzt. Nach der Vorwärm- und Entwässerungsstufe wird der Feuchtigkeitsgehalt des Materials in allen Fällen auf ca. 50 bis 30 Gew.-%, normalerweise auf ca. 25 Gew.-% vor dem Eintritt in die Reaktionskammer verringert.

Außer dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind noch weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Leerseite

Claims

/3" Patentansprüche: MA Einrichtung zur thermischen Aufbereitung von feuchtem organischem kohlenstoffhaltigem Material unter Druckgekennzeichnet durch: a) eine eine Vorwärmkammer (54) bildende Vorrichtung mit einem Einlaß (52) und einem von diesem im Abstand angeordneten Auslaß (78), b) eine Versorgungsvorrichtung (34) , durch die ein feuchtes organisches kohlenstoffhaltiges Rohmaterial unter Druck dem Einlaß (52) zugeführt wird, c) eine Vorrichtung (56) zum Befördern des Materials durch die Vorwärmkammer (54) vom Einlaß (52) zum Auslaß (78) > d) eine Vorrichtung,(60) zum Vorwärmen des Materials in der Vorwärmkammer (54), um von diesem Wasser zu extrahieren, e) eine Vorrichtung (70,72,74) zum Abscheiden und Abziehen des extrahierten Wassers aus der Vorwärmkammer (54), f) eine eine Entwässerungskammer (80) bildende Vorrichtung, in der ein Einlaßrohr (78) ausgeformt ist, das in Verbindung mit dem Auslaß (78) der Vorwärmkammer (54) steht und ein Auslaß (92), der vom Einlaß (78) entfernt angeordnet ist, g) eine Vorrichtung zum Befördern (94) und Verdichten (82) des durch die Entwässerungskammer (80) zum Auslaß (92) geleiteten vorgewärmten Materials, um weitere Feuchtigkeit von diesem zu extrahieren, das nun ein entwässertes Rohmaterial bildet, h) eine Vorrichtung zum Abscheiden und Abziehen (86,88, 90) des von der Entwässerungskammer (80) extrahierten Wassers, i) eine Vorrichtung, welche eine Reaktionskammer (62) bildet, die einen mit dem Auslaß (92) in Verbindung stehenden Einlaß (92) aufweist, in dem das entwässerte Material von der Entwässerungskammer (80) aufgenommen wird sowie eine von der Einlaßöffnung (92) entfernte Auslaßöffnung (114), j) eine Vorrichtung (100,102) zum Erwärmen des Materials in der Reaktionskammer (62) auf eine hohe Temperatur während einer Zeitspanne, die hinreicht, um mindestens einen Teil der flüchtigen Stoffe im Material zu verdampfen und dabei eine gasförmige Phase sowie ein Reaktionsprodukt zu bilden, k) eine Vorrichtung zum Befördern (96,98,116,118,122, 124) des Materials durch die Reaktionskammer (62) und zum Entladen des Reaktionsproduktes durch die Auslaßöffnung (114,126) ,

1) eine Vorrichtung (132,134,136) zum Abscheiden und Extrahieren der gasförmigen Phase von der Reaktionskammer (62) und

m) eine Vorrichtung, welche eine Aufnahmekammer (130) bildet und mit dem Auslaß (114,126) zur Aufnahme des Reaktionsproduktes in Verbindung steht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feuchte organische kohlenstoffhaltige Material Torf ist, daß die Vorwärmkammer (54) eine Reaktionskammer (62) aufweist, in welcher die physikalischen Eigenschaften des in sie eingeführten Torfs als Ergebnis der Vorerwärmung des Torfes in der Vorwärmkammer

(54) verändert werden, wobei die Vorrichtung zum Vorwärmen (60) des Torfes in der Vorwärmkammer (54) eine Vorrichtung (60) zum Vorwärmen des Torfes auf eine Temperatur aufweist, die genügt, eine Veränderung der physikalischen Eigenschaften des Torfes zu bewirken, wodurch der Feuchtigkeitsgehalts des Torfs durch die Entwässerungskammer (80) bis zu deren Auslaß (92) befördert werden kann, und damit auf einen erheblich niedrigeren Pegel gegenüber dem Pegel des Feuchtigkeits gehaltes des Torfes verringert werden kann, der zum Ein laß (78) der Entwässerungskammer (80) befördert wurde.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorwärmtemperatur im wesentlichen im Bereich von ca. 300° F bis ca. 400° F (ca. 149° C bis ca. 204° C) liegt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Torfes am Einlaß (78) der Entwässerungskammer (80) ca. 50 bis 70 Gew.-% beträgt.

IQ -5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erheblich verringerte Pegel des Feuchtigkeitsgehaltes des Torfes am Auslaß (92) der Entwässerungskammer (80) ca. 15 bis 30 Gew.-% beträgt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (60) zum Vorwärmen des Torfes eine Vorrichtung (106,108) aufweist, welche einen Gegengasstrom zwischen der Reaktionskammer (62). und der Vorwärmkammer (54) erzeugt, um die Verdampfungswärme aus der Reaktionskammer (62) zurückzugewinnen und damit über eine hinreichende Vorwärmtemperatur für den Torf in der Vorwärmkammer (54) zu verfügen.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrvorrichtung für den Torf einen Verteiler

(22) zum Speichern des Torfes vor seiner Beförderung zum Einlaß (52) der Vorwärmkammer (54) sowie eine Vorrichtung (20) aufweist, um den gespeicherten Torf vorangehend auf eine Temperatur vorzuwärmen, die· hinreichend ist, um den Wärmehaushalt der Einrichtung (200) zu erhöhen.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der im Verteiler (22) gespeicherte Torf einen Ausgangsfeuchtigkeitsgehalt von mehr als ca. 50 Gew.-% aufweist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der gespeicherte Torf einen Ausgangsfeuchtigkeitsgehalt von mehr als ca. 70 Gew.-% aufweist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der gespeicherte Torf einen Ausgangsfeuchtigkeitsgehalt im Bereich von ca. 70 bis etwa 90 Gew.-% aufweist.

11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die genügend hohe vorangehende Vorwärmtemperatur im Bereich von ca. 190° F bis ca. 200° F (ca. 87° C bis ca. 93° C) liegt. . .

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur vorangehenden Vorheizung (20) des gespeicherten Torfes eine Einrichtung (64,66,68) aufweist, welche einen Gegengasstrom von Restgas von der • Vorwärmkammer (54) zum Verteiler (22) leitet.

13. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Torfes am Einlaß (78) zur Entwässerungskammer (80) etwa 50 bis ca. 70 Gew.-% aufweist.

14. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erheblich verringerte Pegel des Feuchtigkeitsgehaltes des Torfes am Auslaß (92) der Entwässerungskammer (80) etwa 15 bis 30 Gew.-% beträgt.

15. Einrichtung nach Anspruch 13-, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Vorwärmen (60) des Torfes eine Vorrichtung (106,108) aufweist, die einen Gegengasstrom zwischen der Reaktionskammer (62) und der Vorwärmkammer (54) leitet, um die Verdampfungswärme aus der Reaktionskammer (62) zurückzugewinnen, damit genügend Vorwärmtemperatur für den Torf in der Vorwärmkammer (54) zur Verfügung steht.

16. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der verringerte Pegel des Feuchtigkeitsgehaltes -des Torfes am Auslaß (92) der Entwässerungskammer |

' (80) ca. 15 bis 30 Gew.-% beträgt.

17. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung (60) zum Vorwärmen des Torfes ■ eine Einrichtung (106,108) aufweist,.welche einen Gegengasstrom zwischen der Reaktionskammer (62) und der Vorwärmkammer (54) erzeugt, um die Verdampfungswärme aus der Reaktionskammer (62) zurückzugewinnen, damit in der Vorwärmkammer (54). eine genügend hohe Vorwärmtemperatur für den Torf herrsche.

18. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrvorrichtung für den Torf einen Verteiler (22) zum Speichern des Torfes vor seiner Beförderung zum Einlaß (52) der Vorwärmkammer (54) aufweist und daß eine Vorrichtung (20) den gespeicherten Torf vorangehend auf eine Temperatur vorerwärmt, die hinreicht, den Wärmehaushalt der Einrichtung (200) zu verbessern.

19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der im Verteiler (22) gespeicherte Torf einen Ausgangsfeuchtigkeitsgehalt von mehr als etwa 50 Gew.-% aufweist.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangsfeuchtigkeitsgehalt des gespeicherten Torfes mehr als ca. 70 Gew.-% aufweist.

21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die hinreichende vorangehende Vorwärmtemperatur im Bereich von etwa 190° F bis etwa 200° F (ca. 87° C bis ca. 93° C) liegt.

22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtung (20) zum vorangehenden Vorwärmen des gespeicherten Torfes eine Vorrichtung (64,66,68) aufweist, welche einen Gegengasstrom aus Restgas von der Vorwärmkammer (54) zum Verteiler (22) leitet.

.

23. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (20) zum vorangehenden Vorwärmen des gespeicherten Torfes eine Vorrichtung (64,66,68) aufweist, welche einen Gegengasstrom aus Restgas von der Vorwärmkammer (54) zum Verteiler (22) leitet.

24. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die hinreichende vorangehende Vorwärmtemperatur im Bereich von etwa 190° F bis etwa 200° F (ca. 87° C

!5 bis ca. 93° C) liegt.

25. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förder- und Verdichtungsvorrichtung der Entwässerungskammer (80) eine Rammpresse (138)' aufweist.

26. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Förder- und Verdichtungsvorrichtung der Entwässerungskammer (80) eine Rammpresse (138) aufweist.

27. Einrichtung nach- Anspruch 18,·dadurch gekennzeichnet, daß die Förder- und Verdichtungsvorrichtung der Entwässerungskammer (80) eine Rammpresse (138) aufweist.

28. Verfahren zur Wärmebehandlung von organischem kohlenstoffhaltigem Material unter Druck, gekennzeichnet durch:

a) Beförderung eines Vorrates von feuchtem kohlenstoff haltigem Rohmaterial, das zu verarbeiten ist, unter Druck zu einer Vorwärmkammer und Vorwärmen des Rohmaterials auf eine Temperatur von etwa 300° bis etwa 500° F (ca. 149° C bis 260° C) während einer bestimmten Zeitspanne und Verdichten des Rohmaterials, um

einen Teil des Wassers aus diesem zu extrahieren,

b) Trennen des Materials und des extrahierten Wassers,

c) Befördern des vorerwärmten Materials unter Druck zu einer Entwässerungskammer und Verdichten des Materials, um weiteres Wasser aus ihm zu extrahieren,

d) Trennen des entwässerten Materials vom Wasser,

e) Befördern des entwässerten Materials unter Druck zu .einer Reaktionskammer.und Erwärmen des Materials auf j eine Temperature von annähernd 400° bis etwa 1200° f' (ca. 204° bis 649° C) unter einem Druck von etwa 300 bis 3000 psi (ca. 21 bis 211 kg/cm³)für eine zwischen etwa einer Minute und einer Stunde liegenden Zeitspaijijj |. ne, um mindestens einen Teil der flüchtigen Stoffe des Materials zu verdampfen, um eine gasförmige Phase und ein Reaktionsprodukt zu bilden,

f) Abscheiden der gasförmigen Phase von Reaktionsprodukt,

g) und anschließendes Zurückgewinnen und Abkühlen des Reaktionsproduktes.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet,, daß die gasförmige Phase vom Verfahrensschritt (f) zum Wärmeaustausch:mit dem Material in der Vorwärmkammer geleitet wird. ^:

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmige Phase vom vorgewärmten Material in der Vorwärmkammer abgeschieden und zum Wärmeaustausch mit dem Material vor der Einleitung in die Wärmekammer in einer Weise befördert wird, daß die vorangehende Vorerwärmung des Materials bewirkt wird.

31. Verfahren zur Wärmebehandlung von organischem kohlenstoffhaltigem Torf unter Druck, gekennzeichnet durch:

a) Befördern eines Vorrats von feuchtem kohlenstoffhaltigem Torf, der unter Druck zu verarbeiten ist, zu einer Vorwarmreaktionskammer und Vorwärmen des Torfes

. auf eine vorgegebene Temperatur während einer Zeitspanne, die hinreicht, um eine Veränderung der physikalischen Eigenschaften des Torfes zu bewirken, wodurch der Feuchtigkeitsgehalt des Torfes, der von der Vorwärmreaktionskammer aus weiterbefördert wird, auf einen niedrigeren Pegel abgesenkt wird,

b) Befördern des veränderten vorerwärmten Torfes unter Druck zu einer Entwässerungskammer und Verdichten des veränderten vorerwärmten Torfs, um genügend Wasser von

\q ihm zu extrahieren, damit der Feuchtigkeitsgehalt des in der Kammer verdichteten Torfes auf einen erheblich niedrigeren Pegel absinke,

c) Trennen des entwässerten Torfes vom Wasser,

d) Einführen des entwässerten Torfes unter Druck in

eine Reaktionskammer und Erwärmen des eingeführten Torfes auf eine vorgegebene Temperatur unter einem bestimm-,^ ten Druck während einer bestimmten Zeitspanne, die genügt, mindestens einen Teil der flüchtigen Stoffe im Torf zu verdampfen, um eine gasförmige Phase und ein Reaktionsprodukt zu bilden,

e) Abscheiden der gasförmigen Phase vom Reaktionsprodukt und

f) anschließendes Zurückgewinnen und Abkühlen des Reaktionsproduktes. ■

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmige Phase aus dem Verfahrensschritt (e) zum Wärmeaustausch mit dem Torf in die Vorwärmreaktionskammer geleitet .wird, um die vorgegebene Vorwärmtemperatur zu erzeugen.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte vorgegebene Vorwärmtemperatur im wesentlichen im Bereich zwischen 300° F und 400° F (ca. 149° C und 204° C) liegt.

34. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet,

daß die vorgegebene Vorwärmtemperatur im wesentlichen im Bereich zwischen 300° F und 400° F (ca. 149° C und 204° C) liegt.

35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet,

daß die gasförmige Phase vom vorgewärmten Torf in der Vorwärmreaktionskammer abgeschieden und zum Wärmeaustausch mit dem Torf vor der Einführung in die Vorwärmkammer in einer. Weise gebrächt wird, welche eine voran- IQ gehende Erwärmung des Torfes bewirkt und die Zurückgewinnung der Prozeßwärme erhöht.

36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der weitergeleiteten abgeschiedenen ' gasförmigen Phase für die vorangehende Vorwärmung im wesentlichen im Bereich zwischen 190° F und 200° F (ca. 87° C und 93° C) liegt.

37. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmige Phase vom vorgewärmten Torf in der Vorwärmreaktionskammer abgeschieden wird und die abgeschiedene gasfömrige Phase zum Wärmeaustausch mit dem Torf vor der Einführung in die Vorwärmreaktionskammer in einer Weise geleitet wird, daß eine vorangehende Vorwärmung des Torfes bewirkt wird und die Zurückgewinnung der Prozeßwärme erhöht wird.

38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der weitergeleiteten abgeschiedenen gasförmigen Phase zwecks vorangehender Vorerwärmung im. wesentlichen im Bereich zwischen 190° F und 200⁰F (ca. 87° C und 93^Ö C) liegt.

39. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmige Phase vom vorgewärmten Torf in der Vorwärmreaktionskammer abgeschieden wird und die abgeschiedene gasförmige Phase zum Wärmeaustausch mit dem Torf

BAD QRIGfWAL

vor der Einführung in die Vorwarmreaktionskammer in einer Weise gebracht wird, daß der Torf eine vorangehende Vorerwärmung erfährt und die Zurückgewinnung der Prozeßwärme erhöht wird.

40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der abgeschiedenen Gasphase für die vorangehende Vorerwärmung im wesentlichen im
Bereich zwischen 190° F und 200° F (ca. 87° C und

93° C) liegt.

41. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt (b) auch das Herabsetzen des Feuchtigkeitsgehaltes des veränderten Torfes in der Entwässerungskammer auf einen niedrigen Pegel
von ca. 15 bis 30 Gew.-% umfaßt.

42. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmige Phase vom Verfahrensschritt (e)

außerdem zum Wärmeaustausch mit dem Torf in der Vorwarmreaktionskammer gebracht wird, um eine vorgegebene Vorwärmtemperatur zu erzeugen.

43. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmige Phase vom vorerwärmten Torf in der Vorwarmreaktionskammer abgeschieden und zum Wärmeaustausch mit dem Torf vor der Einführung in die Vorwarmreaktionskammer in einer Weise gebracht wird, die eine vorangehende Vorerwärmung des Torfes bewirkt und die Rückgewinnung der Prozeßwärme erhöht.

44. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangsfeuchtigkeitsgehalt des vorangehend
vorerwärmten Torfes bei über 50 Gew.-% liegt.

45. Verfahren nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangsfeuchtigkeitsgehalt bei über 70 Gew.-% liegt.

46. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangsfeuchtigkeitsgehalt im Bereich von ca.

₅ bis 90 Gew.-% liegt.

47. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt des veränderten Torfes in der Entwässerungskammer etwa 50 Gew.-% beträgt.

48. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß

der Feuchtigkeitsgehalt des veränderten Torfes in der Entwässerungskammer etwa 50 bis 70 Gew.-% beträgt.