DE3447454A1 - Verfahren zur thermischen entwaesserung von kohle - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur thermischen Entwässerung fester kohlehaltiger Substanzen, und sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur thermischen Aufbereitung und Verbesserung junger Kohlesorten durch entsprechende Entwässerung nach einer effizienten und wirtschaftlichen Arbeitsweise. Unter einer jungen Kohle wird hierbei eine Klasse an Kohlen verstanden, die außerhalb des Bereichs der Steinkohlen liegt,und hierzu gehören subbitumiöse Kohle, Lignit und nichtkonsolidierte Braunkohlen. Zu anderen verwendbaren kohlehaltigen Substanzen gehören Torf, Holz, pflanzliches Material, Abwasser, Schlamm und dergleichen.

Es besteht nun ein dringender Bedarf an einer effizienten und wirtschaftlichen Aufbereitung solcher kohlehaltiger Materialien, um ihren Wärmeinhalt zu verbessern, damit sie sich günstiger bei thermischen Zersetzungs- und Vergasungsverfahren einsetzen lassen. Weiter ergibt eine solche Aufbereitung für eine Pipeline-Aufschläinmung auch eine starke Erniedrigung der Transportkosten.

In den Vereinigten Staaten von Amerika, und zwar insbesondere im Westen der Vereinigten Staaten, gibt es ausgedehnte Lagerstätten verschiedener Sorten an junger Kohle. Diese Lagerstätten bilden eine mögliche Lösung der heutigen Energiekrise und des damit zusammenhängenden Treibstoffmangels. Leider enthält die abgebaute junge Kohle gewöhnlich eine ziemliche Feuchtigkeitsmenge, und es muß daher aus dieser Kohle wenigstens der Großteil dieses Wassers entfernt werden, damit sie sich überhaupt als Brennstoff eignet.

Kohle verliert bei hohen Temperaturen bekanntlich nicht nur das chemisch gebundene Wasser, sondern sie erfährt auch eine Strukturveränderung, so daß es sogar dann zu keiner wesentlichen Reabsorption des Wassers kommt, wenn man die Kohle unter hohem Druck unter einer Wasserphase hält. Diese Beständigkeit gegenüber Wasser ist auf eine chemische Veränderung der Kohle zurückzuführen und wird als Inkohlung bezeichnet.

TO Es wurden bereits die verschiedensten Versuche unternommen, um ein wirtschaftliches und effizientes Verfahren zur Entwässerung junger Kohle und anderer ähnlicher kohlehaltiger Substanzen zu entwickeln, wobei das jeweilige Material einer Reihe an Hitzebehandlungen bei erhöhten Drücken unterzogen wurde. Hierbei wird allgemein davon ausgegangen, daß für die Umwandlung junger Kohle in ein Produkt mit geringerem Wassergehalt möglichst wenig Wasser in der unmittelbaren Umgebung vorhanden sein soll, und zwar insbesondere während der Druckabsenkung und Abkühlung, so daß nach erfolgter Hitzebehandlung nur eine minimale Wassermenge von der Kohle abgetrennt werden muß.

Es gibt bereits mehrere Verfahren zur Behandlung junger Kohle, um diese in einen besseren festen Brennstoff zu überführen. Diese Verfahren bestehen gewöhnlich in einer Teiltrocknung der Kohle unmittelbar nach ihrer Gewinnung unter Erniedrigung ihres Feuchtigkeitsgehalts und einer anschließenden weiteren Verarbeitung dieser Kohle, um sie weniger feuchtigkeitsdurchlässig zu machen. Andere Verfahren dieser Art bestehen in einer unmittelbaren Entwässerung der Kohle auf einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt durch übliche Trocknungsmethoden. Die hierbei zum Aufheizen des zum Trocknen benötigten Gasstroms auf eine für die Entwässerung der jungen Kohle erforderliche Temperatur benötigte Wärmemenge kann jedoch bis zu 25 %

des Wärmeinhalts der Kohle, bezogen auf die Menge der ursprünglich behandelten jungen Kohle, ausmachen.

Die US-PS 3 552 031 beschreibt ein Verfahren zur Abtrennung von Wasser aus einem Strom aus fester nicht aufgeschlämmter Braunkohle und anderen organischen Materialien, indem man die organischen Materialien in Anwesenheit eines fließfähigen Mediums bei einer erhöhten Temperatur von etwa 25O°C und bei Drücken oberhalb des Sättigungsdrucks behandelt.

Die US-PS 4 052 168 betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung lignitischer Kohle, indem man die gewonnene feuchte und feste Kohle bei sehr hoher Temperatur (500 bis 600°C) und bei erhöhten Drücken so lange Zeit in einem Autoklav behandelt, daß hierbei die Feuchtigkeit und der Großteil der darin vorhandenen flüchtigen organischen Bestandteile zu einer Gasphase umgewandelt werden, wodurch es zu einer gesteuerten thermischen Restrukturierung der chemischen Struktur kommt.

In US-PS 3 92 2 784 wird ein Verfahren zur Aufbereitung kohlehaltiger Substanzen, insbesondere von Braunkohle, beschrieben, das in einer Hitzebehandlung eines Stroms an aufgeschlämmter Kohle bei einer Temperatur von wenigstens 150C und bei einem Druck oberhalb des Dampfdrucks von Wasser bei der entsprechenden Temperatur besteht. Vor der Hitzebehandlung wird die Kohle bei einer Temperatur von unter 100⁰C auf Druck gebracht.

Die CA-PS 1 020 477 betrifft ein Verfahren zur Erhöhung des Wärmeinhalts und der Kohlekonzentration einer festen kohlehaltigen Aufschlämmung, indem man die jeweilige Aufschlämmung bei erhöhten Temperaturen und Drücken einer thermischen Entwässerung unterzieht. Die so be-

handelte Aufschlämmung eignet sich dann besser für einen Pipelinetransport zur jeweiligen Einsatzstelle.

Die bekannten Verfahren zur Entwässerung einer Kohleaufschlämmung haben nun jedoch leider eine Reihe von Nachteilen. Ihre wesentlichen Mängel liegen darin, daß sich mit ihnen die Kohleteilchen entweder nicht genügend entwässern lassen oder daß für eine ausreichende Entwässerung ein unwirtschaftlich hoher Energieaufwand erforderlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung der den bekannten Verfahren zur Aufbereitung und Entwässerung von Kohle anhaftenden Probleme und Nachteile durch Schaffung eines verbesserten Verfahrens zur thermischen Entwässerung von Kohle, das in wirtschaftlicher und energiesparender Weise einen aufbereiteten festen Brennstoff ergibt. Dieses Verfahren soll sich vor allem zur Entwässerung junger Kohle und sonstiger feuchtigkeitshaltiger kohleartiger aufgeschlämmter Substanzen eignen und ein Produkt ergeben, das sich als Kohlebeschickung für eine Reihe von Verfahren eignet, bei denen Energie benötigt wird. Es soll hierdurch in wirtschaftlicher Weise möglichst viel des Oberflächenwassers und des chemisch gebundenen Wassers von der Kohle entfernt werden können, ohne daß das Wasser wieder von der Kohle absorbiert werden kann. Zugleich soll dieses Verfahren einen wirtschaftlichen Einsatz und eine wirtschaftliche Rückgewinnung der bei den verschiedenen Stufen erzeugten Wärmemengen und Drücke ermöglichen.

Die verschiedenen Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindurch werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung dieses Verfahrens in Verbindung mit der Zeichnung (Fig. 1) deutlich, die ein Fließdiagramm der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.

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Im einzelnen betrifft die Erfindung ein wirtschaftliches und energetisch günstiges Verfahren zur thermischen Entwässerung eines festen kohlehaltigen Materials, das ziemliche Mengen an chemisch gebundenem Wasser und/oder an flüchtigen Bestandteilen enthält, beispielsweise eine Wassermenge von 30 bis 90 Gewichtsprozent, und dieses Verfahren besteht darin, daß man aus dem kohlehaltigen Material, nämlich aus junger Kohle, eine wässrige Aufschlämmung herstellt und diese Aufschlämmung dann auf Druck bringt und auf eine Temperatur im Bereich von etwa 150 bis 35O°C unter einem keine Verdampfung von Wasser ergebenden Druck erhitzt und hierdurch das chemisch gebundene Wasser der Kohle freisetzt und auf die flüssige Phase überträgt, ohne daß hierzu eine Verdampfung erforderlich ist. Die dabei entstandene Aufschlämmung wird dann in eine Gasabtrenneinheit geführt, in welcher das vorhandene Kohlendioxid zusammen mit einer gewissen Menge an Wasserdampf von der Aufschlämmung abgetrennt wird, und zwar vorzugsweise zusammen mit der Rückgewinnung der in dem unter hohem Druck stehenden Dampfgemisch aus Kohlendioxid und Wasser vorhandenen Wärme als Kraft, wozu man beispielsweise eine Expansionsturbine oder eine ähnliche Anlage verwendet. Die aus der Gasabtrenneinheit austretende erhitzte und unter Druck stehende Aufschlämmung wird dann durch einen Wärmeaustauscher geführt, in welchem sie mit einer wirksamen Wärmeaustauscherflüssigkeit, die in dem System zirkuliert, abgekühlt wird. Die abgekühlte und unter Druck stehende Aufschlämmung wird anschließend in einen geeigneten Druckfilter eingespeist, vorzugsweise in einen automatischen Kammerfilter, in welchem soviel Wasser abgetrennt wird, daß ein getrockneter Kohlekuchen mit einem minimalen Wassergehalt von beispielsweise etwa 10 bis 15 % gebildet wird. Das darin entfernte Wasser wird entweder wieder in die Mischeinheit rückgeführt oder vom System abgetrennt, während

der Filterkuchen zur weiteren Trocknung mit einem heißen Gasstrom behandelt wird, und zwar vorzugsweise mit einem heißen Rauchgasstrom aus dem Dowtherm-Kocher, wodurch der Filterkuchen aus Kohle von den restlichen anhaftenden freien Wasserteilchen befreit wird. Die so erhaltene getrocknete und entwässerte Kohle, von der bis zu 95 % ihres ursprünglichen Feuchtigkeitsgehalts entfernt sind, wird in einem Zyklon oder einer anderen geeigneten Abtrenneinheit als Produkt gesammelt, während die heißen Gase aus dem System abgelassen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich in seiner breitesten Ausführungsform für die Aufbereitung der verschiedensten kohlehaltigen Substanzen, insbesondere von junger Kohle unter Einschluß von Torf, Braunkohle, Lignit und subbituminöser Kohle, und solche Kohlesorten sind in ähnlichen Lagerstätten wie die höherwertigen Kohlen zu finden. Derartige Substanzen enthalten gewöhnlich etwa 30 % bis hinauf zu etwa 90 % Feuchtigkeit. Gewöhnlich wird vorzugsweise eine Klassierung oder Zerkleinerung der abgebauten Braunkohle vorgenommen, um hierdurch irgendwelche größere Agglomerate abzutrennen und die Handhabung der Kohle zu erleichtern. Die genaue Größe und Form der fertigen Kohleteilchen ist zur Erzielung der sich durch das erfindungsgemäße Verfahren ergebenden Vorteile jedoch nicht kritisch.

Ein kritischer Vorteil eines Arbeitens mit einer Aufschlämmung von Kohle besteht darin, daß sich eine pumpfähige Aufschlämmung bei einem kontinuierlichen Verfahren leichter erhitzen, abkühlen, auf Druck bringen und von Druck befreien läßt als eine feste Beschickung. So empfiehlt sich beispielsweise ganz besonders eine Abkühlung der Kohle unter Rückgewinnung ihres Wärmeinhalts aus der hitzebehandelten Aufschlämmung durch Wärmeaustausch mit anderen

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Ι vorhandenen Verfahrensströmen. Ferner läßt sich auch ein Wärmeaustausch wesentlich günstiger mit einer pumpfähigen Aufschlämmung erreichen als mit einer festen Beschickung.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher zuerst eine Aufschlämmung aus kohlehaltigem Material, nämlich eine Aufschlämmung aus junger Kohle, hergestellt, die ein festes Material in feinteiliger Form enthält. Diese Aufschlämmung läßt sich unter Anwendung der verschiedensten bekannten Methoden herstellen, indem man beispielsweise zuerst das grobstückige feste Material vermählt und das gemahlene Material dann in Wasser dispergiert oder indem man ein festes grobstückiges Material zusammen mit Wasser vermahlt. Die benötigte Aufschlämmung kann auch an anderer Stelle hergestellt und dann mit einer Pipeline zur Entwässerungseinheit transportiert werden. Im Falle der Verwendung junger Kohle kann dieses Material auch durch Verwendung von Wasser gewonnen worden sein, und in einem solchen Fall ergibt sich die gewünschte Aufschlämmung direkt nach der Naßvermahlung. Die Herstellung der als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren benötigten Aufschlämmung stellt daher eine wohl bekannte Technik dar, und hierzu bieten sich die verschiedensten technisch erprobten Verfahren an, die sich den erfindungsgemäßen Zwecken entsprechend ohne weiteres anpassen lassen.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens geht aus Figur 1 der Zeichnung hervor. Sie zeigt die Zufuhr einer Beschickung aus Naßkohle 10 , nämlich aus nasser Braunkohle, oder aus einer sonstigen geeigneten festen kohlehaltigen Substanz, die durch Zerkleinerung in einem Brechwerk oder einer sonstigen Zer- ! kleinerungseinheit hergestellt worden ist und eine vorbe-

stimmte Teilchengröße von vorzugsweise etwa 6,5 mm und darunter oder noch kleiner hat, nach entsprechender Pulverisierung und Vorerhitzung (nicht gezeigt) zu einem Mischer 12 in dem diese Beschickung mit einem Rückwasserstrom 14 und während des Beginns mit Wasser über eine Leitung 16 vermischt wird. Das hierdurch erhaltene Gemisch wird dann durch die Leitung 18 gepumpt, wobei es von da an eine Aufschlämmung in einem Drucksystem bildet, und es gelangt dann in den Wärmeaustauscher 20. Darin wird die Aufschlämmung durch Kontakt mit einer erhitzten organischen Wärmeübertragungsflüssigkeit, beispielsweise mit Mobiltherm oder dergleichen, erhitzt, worauf sie über eine Leitung 22 in einen Reaktor 24 geführt wird, in welchem die Aufschlämmung unter einem solchen Druck, daß es hierbei zu keiner Verdampfung des Wassers kommt, auf etwa 150 bis 35O°C, vorzugsweise auf etwa 250 bis 300 C,weitererhitzt wird. Die Erhitzung der Aufschlämmung im Reaktor 24 erfolgt vorzugsweise durch Kondensation des Dampfes einer zweiten organischen Wärmeübertragungsflüssigkeit, wie Dowtherm oder dergleichen, die in den Reaktor 24 über eine Leitung 28 eingespeist wird, wobei die Bildung dieses organischen Dampfes in einem Kocher 30 erfolgt. Der kondensierte organische Dampf wird über eine Leitung 26 wieder in den Kocher 30 eingespeist. Je nach dem chemischen Aufbau der Kohle und der Intensität der Behandlung lassen sich hierbei mehr als 90 Gewichtsprozent des in der Kohle vorhandenen chemisch gebundenen Wassers auf thermischem Weg ohne Verdampfung entfernen, was mit einer ziemlichen Energieeinsparung bei der Entfernung des Wassers verbunden ist.

Die bei dieser Operation auftretende thermische Restrukturierung der Kohle ist derzeit noch nicht völlig klar. Es dürften sich dabei jedoch wenigstens zwei chemische Reaktionen innerhalb der Zellstruktur der Kohle gleich-

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zeitig abspielen. Im Ergebnis führen diese Restrukturierungsreaktionen zur Bildung von Kohleteilchen,die wesentlich widerstandsfähiger gegenüber einer Absorption von Feuchtigkeit und einer Verknisterung sind, und auch zu Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung der Kohle.

Die erhitzte und praktisch entwässerte Kohleaufschlämmung wird aus dem zur Entwässerung dienenden Reaktor 24 dann über eine Leitung 32 in einen Gasabscheider 34 geführt, worin das Kohlendioxid zusammen mit etwas Wasserdampf und sonstigen vorhandenen Gasen abgetrennt und über eine Leitung 36 abgeführt wird. Das hierdurch entstandene Gasgemisch kann, falls es über einen ausreichenden Energieinhalt verfügt, dann zur Krafterzeugung in eine entsprechende Anlage eingespeist werden, im vorliegenden Fall in eine Expansionsturbine 38, und es wird dann einem Kühler 40 zugeführt. Die in der Expansionsturbine 38 gewonnene Energie kann beispielsweise zum Antrieb der verschiedenen Pumpen des Systems verwendet werden. Der im Kühler 40 gekühlte Gasstrom wird hierauf in den Abscheider 42 geführt, aus welchem das Kohlendioxid und etwas nicht kondensiertes Wasser das System über eine Ableitung 44 verläßt, während das kondensierte Wasser über eine Leitung 46 austritt. Parallel zu diesen Vorgängen wird der erhitzte Strom der Kohleaufschlämmung aus dem Gasabscheider 3 4 über eine Leitung 48 in einen Wärmeaustauscher 50 geführt und darin abgekühlt, was vorzugsweise durch Erwärmung des als Wärmeaustauschflüssigkeit dienenden Mobiltherm oder einer sonstigen geeigneten organischen Wärmeaustauschflüssigkeit geschieht, die vom Wärmeaustauscher 20 über eine Leitung 52 in den Wärmeaustauscher 50 eintritt und aus diesem über eine Leitung 54 in erhitzter Form in den Wärmeaustauscher 20 eingespeist und so zwischen beiden

Wärmeaustauschern im Kreislauf geführt wird. Die abgekühlte und unter Druck stehende Kohleaufschlämmung verläßt den Wärmeaustauscher 50 über eine Leitung 56 und gelangt dann zu einem Druckfilter 58, dessen Einsatz besonders geeignet ist, weil nun praktisch das gesamte in der Aufschlämmung vorhandene Wasser in freier Form, nämlich in nicht an die Kohle chemisch gebundener Form, vorliegt, so daß es sich ohne weiteres durch Filtration entfernen läßt. Der hohe Druck der Kohleaufschlämmung dient zugleich auch dazu, das Wasser durch den Druckfilter 58 zu pressen,und bei diesem Druckfilter handelt es sich vorzugsweise um einen automatischen Kammerfilter, wie er beispielsweise von Larox, Inc. of Columbia, Maryland, V.St.v.A., erhältlich ist. Das dabei anfallende Filtrat, nämlich das Wasser, verläßt den Druckfilter 58 dann über die Leitung 14, wobei eine Teilmenge dieses Wassers über eine Leitung 60 aus dem System entfernt wird, während der Rest über die Leitung 14 dann wieder in den Mischer 12 eingespeist wird und so zur Verdünnung der als Beschickung dienenden Naßkohle verwendet wird. Der im Druckfilter 58 anfallende Filterkuchen aus feuchter Kohle wird über eine Leitung 62 in einen Trockner 64 eingespeist und darin abschließend getrocknet.

Aus wirtschaftlichen Gründen ist es wesentlich, daß die in der Aufschlämmung vorhandenen Kohleteilchen unter einem möglichst geringen Wassergehalt rückgewonnen werden. Besonders geünstige Ergebnisse lassen sich dann erhalten, wenn man den Filterkuchen aus feuchter Kohle in den Trockner 64 einspeist und darin mit einem heißen Strom aus Rauchgas oder einem anderen erhitzten Gasstrom 66 behandelt, der am besten ein Abgasstrom aus einer Kohlevergasungsanlage oder einer anderen geeigneten Industriegasguelle darstellt. Der Einsatz eines solchen Gasstroms ergibt die gewünschte rasche physikalische Abtrennung

des restlichen freien Wassers von den bereits großteils entwässerten Kohleteilchen. Gleichzeitig wird hierdurch eine Reabsorption des Wassers durch die Kohleteilchen minimal gehalten.
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Nach Behandlung und Vermischung mit dem Heißgasstrom 66 wird die nun entwässerte und getrocknete Kohle über eine Leitung 68 in den Zyklon 70 eingespeist, aus welchem die trockene Kohle über eine Leitung 72 austritt. Diese Kohle läßt sich dann als Brennstoff oder für irgendwelche andere gewünschte Zwecke verwenden. Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man die den Wärmeaustauscher 50 verlassende Aufschlämmung unter Druck halten und zu einem nicht gezeigten Druckbehälter transportieren, in welchem sich eine Aufschlämmung mit einem hohen Kohlegehalt bildet, nämlich eine Aufschlämmung mit einem Kohlegehalt von 70 Gewichtsprozent, und dieses Material läßt sich dann in eine Kohlevergasungsanlage, eine Pipeline oder einen Kocher einspeisen.

Der den Zyklon 70 verlassende Gasstrom 74 wird vorzugsweise aus dem System entfernt. Bei der breitesten Ausführungsfrom der Erfindung erfolgt die Abtrennung wenigstens eines Teils des freien Wassers von der behandelten Aufschlämmung entweder vor, während oder nach der Abkühlung und/oder Druckerniedrigung der behandelten Aufschlämmung. Die Wärmeausnutzung und die sich hierdurch ergebende Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist jedoch dann maximal, wenn dieses Verfahren in der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform durchgeführt wird. Die sich durch dieses Verfahren ergebende Wärmeausnutzung ist überraschenderweise besonders hoch _r und sie ergibt sich vor allem durch Anwendung einer nicht verdampfenden Entfernung von Wasser, Einsatz wirksamer Wärmeaustauscher und Wärmeaustauscherflüssigkeiten während

des Gesamtverfahrens, Anwendung einer Expansionsturbine zur Rückgewinnung der Energie aus den Abgasen und Einsatz eines Druckfilters, durch welchen der verfügbare Druck der Kohleaufschlämmung zur Abfiltration einer wesentlichen Menge an Wasser von der schon entwässerten Kohle herangezogen wird und welchen die Entfernung bis zu 95 % des ursprünglich in der als Beschickung verwendeten Kohle vorhandenen Wassers ermöglicht wird.

Die Verweilzeit der jungen Kohle im Raktor 24 kann von etwa 1 bis 30 Minuten reichen, und zwar je nach der Art der Kohle und den jeweiligen Bedingungen an Temperatur, Druck und Zeit, die sich anhand der oben beschriebenen Parameter ergeben, wodurch es zu einer wesentlichen Entfernung des Wassergehalts zusammen mit einer kontrollierten thermischen Restrukturierung der als Produkt erhaltenen Kohle kommt.

Wässrige Aufschlämmungen fester Teilchen müssen, damit sie sich pumpen lassen, wenigstens einen bestimmten Prozentsatz an freiem Wasser enthalten, nämlich an Wasser, das nicht chemisch gebunden oder sonstwie in dem festen Material eingeschlossen ist. Die Menge an hierzu erforderlichem freiem Wasser hängt ab von einer Reihe von Faktoren, wie insbesondere der Teilchengröße und der Teilchengrößenverteilung in der Aufschlämmung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert, die jedoch keineswegs als beschränkend aufzufassen sind.

Beispiel 1

Man speist 100000 kg/h an pulverisierter Kohle auf trockener Basis, die 200 000 kg/h an chemisch gebundenem Wasser ent-

hält, in einen üblichen Mischer ein. Wenigstens 99 Gewichtsprozent der Kohleteilchen haben einen kleineren Durchmesser als 1,4 mm, wobei mehr als 40 Gewichtsprozent hiervon über einen Durchmesser von weniger als 150 ym verfügen. Die pulverisierte Kohle wird mit 150 000 kg/h an rückgeführtem Wasser aus dem vorherigen Entwässerungssystem vermischt, während man sie in den Mischer gibt, um hierdurch das anschließende Pumpen und den nachfolgenden Wärmeaustausch zu erleichtern. Die so erhaltene Aufschlämmung wird auf einen Druck von 59 bar gebracht und tritt dann mit einer Temperatur von 50 C in einen Gegenstromwärmeaustauscher ein, in welchem sie durch Kontakt über die Wände entsprechender Röhren mit einem als Wärmeübertragungsmedium dienenden und auf 24O°C geheizten Strom an Mobiltherm 650, das man in einem davorliegenden Wärmeaustauscher erhitzt hat, auf eine Temperatur von 230 C aufgeheizt. Hierauf wird der Kohlestrom durch Kondensation eines organischen Dampfes aus Dowtherm A im Reaktor auf 25O°C weiter erhitzt und etwa 5 Minuten im Reaktor gehalten, damit die Entwässerung ablaufen kann, und die Kohleauf schlämmung ve.rläßt den Reaktor dann mit einer Temperatur von 25O°C und unter einem Druck von etwa 55,5 bar. Der Dampf an Dowtherm A wird in einem herkömmlichen Kocher erzeugt und zu dem zur Entwässerung dienenden Reaktor geführt, aus welchem das kondensierte Dowtherm zur erneuten Verwendung wieder rückgeführt wird. Während der Entwässerung werden etwa 3 % der trockenen Kohle zu Kohlendioxid und sonstigen Gasen zersetzt. Diese Gase verlassen den Reaktor mit einer Geschwindigkeit von etwa 3000 kg/h an Wasserdampf, und sie gelangen dann zusammen mit der Kohleaufschlämmung in einen herkömmlichen Gasabscheider. Das Gasgemisch aus Kohlendioxid und Wasser wird hierauf in eine mehrstufige Expansionsturbine geführt, in welcher eine Energie von 202 kW erzeugt wird, die sich als Beitrag zum Energiebe-

darf des Verfahrens verwenden läßt. Nach dem Verlassen der Expansionsturbine werden bei diesem Beispiel Kohlendioxid und Wasser an die Atmosphäre abgeführt, obwohl man das Gasgemisch, wenn es reich an Wasserdampf ist, zur Gewinnung weiterer Energie auch durch einen Kühler schicken kann.

Die heiße Aufschlämmung, die den Gasabscheider über seinen Boden mit einer Temperatur von 25O°C verläßt, besteht nun aus 97000 kg/h an trockener Kohle und etwa 347000 kg/h an Wasser ,und sie tritt in einen zweiten Wärmeaustauscher ein, in welchem sie durch Gegenstromerhitzung eines Stroms an gekühltem Mobiltherm 605 von 25O°C auf 70°C abgekühlt wird, wobei dieser Strom an Mobiltherm 650 vom davorliegenden Wärmeaustauscher stammt und in diesem von 24O°C auf 60°C abgekühlt worden ist. Das Mobiltherm wird mittels einer Niederkopfzentrifugalpumpe mit einer Leistung von 11500 l/min zwischen den beiden Wärmeaustauschern im Kreislauf geführt. Die abgekühlte Kohleaufschlämmung, die nach Verlassen des Wärmeaustauschers eine Tmperatur von 70°C und einen Druck von 52 bar hat, enthält etwa 22 Gewichtsprozent Feststoffe, wobei es sich bei ihrem restlichen Wassergehalt praktisch um freies Wasser handelt. Der unter Druck befindliche Strom wird hierauf in einen automatischen Kammerdruckfilter LAROX CF geführt, wodurch sich ein Kohlekuchen aus 97000 kg/h an trockener Kohle und 14500 kg Wasser ergibt, wobei die restlichen 332500 kg/h an Wasser als Filtrat abgehen und 150000 kg/h dieses Wassers in den Mischer rückgeführt werden, während der Rest aus dem System abgezogen wird.

Der den Druckfilter verlassende Kohlekuchen wird dann in einem Trockner mit einem Abgasstrom von 45O°C aus dem Dowtherm-Kocher behandelt. Das so getrocknete Produkt verläßt den Trockner, wobei 97000 kg/h an trockener Kohle

1 mit lediglich 9700 kg/h an Wasser als Endprodukt anfallen. Von der in der Kohlebeschickung vorhandenen Menge an 200000 kg/h Wasser sind daher mehr als 97% abgetrennt worden. Etwa 3000 kg/h an trockener Kohle werden als

5 Brennstoff für den Dowtherm-Kocher benötigt.

Claims (9)

1259 The Halcon SD Group, Inc., New York, N.Y., V.St.ν.A. Verfahren zur thermischen Entwässerung von Kohle PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur thermischen Entwässerung von Kohle, gekennzeichnet durch folgende Maßnahmen: (a) Herstellung einer wässrigen Aufschlämmung der Kohle,

(b) Erhitzung der Aufschlämmung der Kohle auf eine Temperatur im Bereich von etwa 150 bis 35O°C unter einem eine Verdampfung von Wasser verhindernden Druck unter Freisetzung des chemisch gebundenen Wassers der Kohle und dessen Abgabe an die flüssige Phase,

(c) Durchleitung der Aufschlämmung durch eine Gasabtrenneinheit unter Abtrennung des Kohlendioxids und einer gewissen Menge an vorhandenem Wasserdampf, (dj Abkühlung der erhitzten Aufschlämmung durch Wärmeübertragung auf eine gekühlte Wärmeübertragungsflüssigkeit in einer geeigneten Wärmeaustauschereinheit,

(e ) Druckfiltration der unter Druck befindlichen Aufschlämmung der Kohle unter Bildung eines trockenen Filterkuchens aus Kohle mit einem minimalen Wassergehalt,

( f) Behandlung des Filterkuchens mit einem heißen Gasstrom zur weiteren Trocknung der Kohleteilchen, und

(g) Sammlung der entwässerten getrockneten Kohleteilchen in einer Abtrenneinheit.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungsflüssigkeit ausgewählt ist aus einer geeigneten organischen Wärmeübertragungsflüssigkeit, wie Mobiltherm oder Dowtherm.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfiltrationseinheit eine automatische Druckfiltrationskammer ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße Gasstrom ein heißer Abgasstrom aus einer geeigneten Industriequelle ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die wässrige Aufschlämmung der Kohle auf eine Temperatur von etwa 250 bis 300 C erhitzt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Verweilzeit der Kohleteilchen in der Reaktoreinheit von etwa 1 bis 30 Minuten reicht.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Beschickung verwendete Kohle Braunkohle ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gebildete Filterkuchen aus Kohle mit einer solchen Menge an unfiltrierter Aufschlämmung der Kohle vermischt wird, daß sich eine Kohle-

1 aufschlämmung mit einem Kohlegehalt von etwa 70 Gewichtsprozent ergibt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η 5 zeichnet, daß die Kohleaufschlämmung mit einem Kohlegehalt von etwa 70 Gewichtsprozent einem Kohlevergaser, einem Kocher oder einer Kohlepipeline zugeführt wird.