DE363344C - Verfahren der Verwertung von Torf und torfartiger Braunkohle - Google Patents

Description

• Verfahren der Verwertung von Torf und torfartiger Braunkohle. Die Erfindung (betrifft ein Verfahren zur höchstmöglichen Ausnutzung ider chemischen und kalorischen Werte des Torfs oder torfartiger Braunkohle durch Versetzung mit Ka1-ziumkärbonat und Silikaten oder ähnlichen geeigneten mineralischen Zuschlägen zwecks Gewinnung von Destillat, :Gas und Mörtelbildnern auf :dem Wege (der Destil'lat'ion. Das Verfahren setzt sich demgemäß aus Vorgängen der Entwässerung und Briikettierung 'des Torfs mit Aden ,Zuschlägen der Destillation und Vergasung ,zusammen, wobei als Rückstand in der eräasungsvorrichtung lediglich der Mörtelstoff in Form eines Mörtelkalks. oder Zements zurückbleibt.
• Die bisherigen Mißerfolige bei der gewerblichen Auswertung des Torfs. sind unter anderem namentlich auf seine hygnoslkopischen Eigenschaften und den starken Aschegehalt zurückzuführen. Im Rohzustand enthält der Torf mitunter mehr als 9o Prozent Wasser, und nach natürlicher oder künstlicher Trocknung nimmt er schnell wieder Wasser aus der Luft auf. So enthalten die nach bekannten Verfahrensweisen getrockneten oder brikettierten Torfe alsbald immer mindestens 18 bis 2o Prozent Wasser beim Lagern an der Luft. Selbst .der mehr oder weniger verkokte Torf bewahrt noch seine Hygroskopiszität und die daraus stammenden Mängel. Der Asehegehallt beträgt selten weniger. als 6 Prozent, gewöhnlich mehr und bis .zu 2o unld 30 Prozent.
• Nach -den bisherigen Vorschlägen für eine unmittelbare Ausnutzung oder Verwendung des Torfs will mari ihn mit einem schnell wirkenden, chemischen Entwässerungsmittel, wie Eisenperchlori!d, Kalziumeh.lorid, Ätzkalk sw., behandeln unddann mit Hilfe eines Bindemittels brikettieren. Derartig hergestellte Brikette sollen lediglich als Brennstoff dienen, besitzen eine mittelmäßige Heizwirkung bei hoher Hygroskopisizität, Rauchentwicklung und starkem Aschege'hält und alle Nebenprodukte gehen dabei verloren, denn an eine Destillation dieser Brikette unter Gewinnung wertvoller Nebenprodukte außer den brennbarenGasen dachte man nicht.
• Anderseits hat man auch bereits vorgesohlagen, Brikette für Heizzwecke mit Zuschlägen von Zement oder Kalk her.zusteil'len und' den Zuschlag mittels Dampfs zu härten, aber hierzu hat man als Kohlenstoff träger nur nichthygroskopischen Koks- oder Kohlenstaub benutzt. Dieses einfache Verfahren ist jedoch :bei Torf und ähnlichen H31drozellullose enthaltenden Brennstoffen nicht anwendbar. Auch .hat man nie daran gedacht, das Erzeugnis zwecks Gewinnung eines brennbaren Gases und wertvoller Nebenprodukte zu destillieren.
• Die unmittelbare Verfeuerung von Torfbriketts ist jedenfalls wirtschaftlich unrentabel. Nur bei einer Vergasung des Torfs lassen sich alle Werte desselben gewinnen, und man hat auch in neuerer Zeit mancherlei Vorrichtungen für den Zweck in Vorschlag gebracht. Nach Erfindung wird dabei in eigenartiger Weise verfahren, wie eingangs angedeutet ist, wobei auch eie relativ höhere Ausbeute an nutzbaren Kalorien als nach den ibekannten Arbeitsweisen erhalten wird. Dies hat mit seinen Grund in der chemischen Zusammensetzung der Brikette, die hier unter Zuschlag mörtelbildender Stoffe zum Torf un.d Einwirkung 'gespannten Dampfs gebifdet werden unld namentlich K al@zium@carbonat, Kalziumhydrosifikat sowie andere Hydrosilikate enthalten.
• Aus (dieser chemisch proportionierten Zusammensetzung folgt, daß durch atomische Umsetzung zwischen i. :dem festen Kohlenstoff des Torfs und seiner Kohlenwasserstoffe, die der eigentlichen Destillation widerstanden haben, 2. dem dem Konstitutionswaser ,der Hydrosilikate :der Brikette entstammenden. Wasserstoff und Sauerstoff, 3. der Kohlensäure aus dem ganzen Kailziumkarbonat der Brikette, das der eigentlichen Destillation widerstanden bat, die erwähnten thermochemischen Reaktionen einerseits ein Heizgas ergeben, das in der Hauptsache aus Koihlenoxyd und Wasserstoff mit einem Gehalt an nicht ver(dichübaren Koh!lenwasserstofen ;besteht die aus der reinen unid einfachen Destillatio,n des Torfs entstehen und anderseits Kohlensäure entbinden und Ätzkalk entstehen lassen, der in Ka1Tehydrat von mehr oder weniger hydraulischen Eigenschaften und selbst in eine Art Zement umgesetzt wird, und zwar infolge einer teilweisen Balidung von Silikat oder Siliko-Al'uminatanhydrit. Diese Bildung ist zum Teil eine unmittelbare Folge der erwähnten des, chemischen Konstitutionswassers des Kalziumliydnosillikats. Der hydraulische Kalk oder Zement ist,der einzige Stoff, der allein in dem Destillationsapparat (Retorten o. dgl.) zurüdkbleilbt.
• Dementsprechend stehlt sich Idas neue Verfahren im einzelnen wie folgt dar: Man zerkleinert zunächst den Torf möglichst gleichmäßig unld versetzt ihn .mit gemahlenem oder pulverisiertem Ka'lziuimkarfbionat sowie auch mit frisch gebranntem Kalk oder aber mit trockenem Kalziumchilorid.
• Je nach den vor'liegend'en Analysen ibemißt man die Mengen der einzelnen Zusätze fest.-Verarbeitet man beispielsweise einen Torf von folgender Zusammensetzung: 33 Prozent Wasser, 23 Prozent flüchtige Bestandteile, 31 Prozent nicht gebundener Kohlenstoff, g Prozent Tonerde und` q. Prozent kalkhaltiige Bestandteile, so fährt man wie folgt fort: Es wird eine solche Menge Is.alizi@urnkanbonat verwendet, 'daß die Menage des darin wie auch im Torf enthaltenen, gebundenen Koh'l'enstoffs etwas geringer ist als die Menge :des freien Kohlenstoffs im Torf, und die Mengen Kalziumoxvd sowie Tonerde oder Si'likatverbindungen werden so bemessen, daß der als festes Endprodukt erscheinende hydraulische Käl'k von ;guter Beschaffenheit ist. Demgemäß werden ioo kg Torfmehl zeit 225 kg gemahlenem Kalkstein, 44 @kg gen.aihlener Tonerde und Kieselsäure (oder Silikate, 28 kg gebranntem Kalkpulver und 3 kg Kälziumchlorid oder einer sonstigen .geeigneten Chlorverbindung gemischt.
• Die Mischung dieser 400 1%g der v erschiedenen Materialien er folgt in Maschinen bekannter Art.
• Es muß nun darauf geachtet werlden, daß i. die so erhalten Masse gleichmäßig mehr trocken als feucht ausfällt, weshallb man die Löschung des Kalks duch Aufnahme der natürlichen Feuahtii,lkeit des Torfs (bewirkt; 2. daß -älle Bestandteile der Masse gleichmäßig gemischt und durch die gesamte Masse verteilt sind.
• Hat (die Masse die erforid'erliche Beschaffenheit, so preßt man sie in den gebräuchlichen Pressen zu Briketten. Die fertiggestellten Brikette werden. aufgestapelt .und an einem geeigneten Trockenplatz gehärtet, wolbei die sich bildenden, fadenrförmigen Kaliziumoxychloridkristalllle die allzubroße Sprödigkeit der Brikette verhindert.
• Nachdem (die Brikette auf (diese Weise (der Einwirkung der Luft etwa einen, halben Tag lang ausgesetzt -worden sind, unterwirft man sie def Einwirkung vom gesättigtem Wasserdampf unter .Druck und zwar während 8 bis io Stunden in eirein Autbkilaven unter einem Druck von .6 kg auf das Qüadralzentimeter.
• Je nach dem besonderen Fafl, kann bei erhöhtem Dämp:ldrüekidie Einwirkung auch kürzere Zeit anidäuern; man wird in jedem F-all bemerken, daß .die Brikette dabei weiter gehärtet werden und der Torf eigentümliche chemische Veränderungen erleidet.
• Zunächst zeigt sich: eine Uniformung der Hvdrozell'ull!ose zu einer durchlässigen Masse, deren Wassergehalt zur B'iilldunig des Kalziumhydrosiol'ikats beiträgt, welches d'ie Fasern des Torfs einhüllt, indem es' eine chemische Verbindung mit der Hydroze111'ullose eingeht. ' Man darf auch nicht vergessen, .daß das gebildete Hydrosilikat unlöslich ist und daß es in (der Kälte wenig @durchdringli.ch ist; andernteils gilbt es sein Konstitutionswasser erst wenn es zur Hochglut erhitzt wirid, ab. Ein anderes Resultat der Reaktion von Kieselsäure auf K'allkverbindungen unter .der Wirkung von bespanntem Dampf besteht in dem Zerfallen der Ulminkörper des Torfs durch die Wirkung der Chloratome, die J'urch. .die Kieselsäure ersetzt werden. Dieser Zerfall' (der Fasern des Torfs mac'h't sie der einhüllenden Einwirkung des Kializiurn'hydrosilikats noch weiter zu- j igänglliich. -Nachdem atif d'i'ese Weise .die, Masse völlständig in Forn von Briketten gehärtet ist und keine Feuchtigkeit aufnehmen kann, kann man sie entweder sofort weiter verarbeiten oder für spätere Verarbeitung einlagern. So läßt sich das Verfahren in 'der Weise durchführen, ,daß :inan ivähren;d :der schlechten Jahreszeit die Destillation vornimmt und in der besseren Jahreszeit -die Gewinnung des Torfs, seine Brikettierung und Trocknung betreibt.
• Die Destillation und Vergasung der Torfbrikette erfolgt nun wie folgt: Zunächst erhitzt man die Brikette langsam auf 550 bis Eoo° C. Diese Destillationsperiode kann je nach der behandelten Menge 15 ''Uis 20 Stunden forligesetzt -verden. Man ,benutzt .hierzu und zur weiteren Vergasung entwdider horizontalliegende Retorten, -wie sie für Steinkohlenvergasung benutzt werden, oler senkrechte ;Retorten, wie sie für die Verkokung von Torf bei -den bekannten Ziegleräfen verwendet werden, aber man kann auch andere Retorten und- Ofenarten für »diesen Zweck verwenden. Nach ;der ersten Destillationsperiode läßt man eine zweite kürzere Vergasungsperiode folgen, welche :bei einer Temperatur von zioo bis i2oo° durchgeführt wird.
• Die Verbrennungsgase welche den Ofen verlassen, besitzen eine so hohe Temperatur, @daß man sie zum Vorwärmen in einem anderen Ofen oder in einem anderen Teil desselben Ofens für die einfache oder Vorvergasung benutzen kann.
• ,Während der ersten Periode ider Destillation :gehen in dem Teinperaturinterva'lf von i io bis 58o° Anteile über, welche durch Abküh king flüssig gemacht werden können. Die erh'a'ltenen Produkte sind diesnben, «ie sie bei der trocknen Destill@ätiian von Torf in geschlossenen Retorten ,auftreten, ;d. h. es gehen in der Hauptsache ammoniakhaltiges Nasser mit Essigsäure und Methylälkoh,äl' über, dann aber auch Teer und schwere Ko h4:en,wasserstoffe. Gegen Ende erhält man (dann noch eine kleine Menge Kohlensäure. Von 25o° an beginnen Koh'l-enwasserstoffe überzugdhen.
• Das schnelle Albführer der Kohll'enwasserstoffe sofort .bei Erreichlung ihrer Entbindungstemperaturen verhütet die Bilidung von Pyroderivaten welche [bei den ibeikannten Torfvergasungsprozes,sen eine unvermeidliche Zersetzung ,dieser Kohlenwassergtoffe zu nicht konldensieribaren Gasen herbeiführen und, zur Bilfdung von Teeren ,führen, die sehr viel u.ngebundenen Kohlenstoff enthalten.
• Das neue Verfahren ermöglicht somit eine große Ausbeute an verdichtbaren Kohlenwasserstoffen mit geringem Kohlenstoffgehalt.
• Zwischen der Destillationsperiolde und der Vengaeungsperiode wird eine Üibergangserhitzung durchgeführt, die so kurz als möglich gehalten wird. Während dieser Zwischenperiode nimmt fdie Kohlensäureentwick'lung zu, es entstehen aber immer noch einige weniger leicht kondensierbare Kohfienwasserstoffe, auch enthält,das Gas etwas Wasserdampf, welcher aus dem Kalizitmihvdrositlilcat entsteht, wie oben angegeiben. Um während dieser kurzen Periade die Gasentwicklhing zu unterbinden oder wenigstens stark herabzusetzen, ikann man die Saugpumpen verlangsamen odr stillsetzen. Das richtige Absaugen (darf erst wieder im follgenden Stadium ades Verfahrens eintreten. In der Ü,berganggperiodt muß man nach Möglichkeit die Entnahme des aus Kohlensäure, Kohlenwasserstoffen und Wasserdarnp:f bestehenden Gasgemischs -unterlassen. Man kann das Gasgemisch aber mit Vorteil in andere Retorten überleiten, in denen die Bri@lcette sich bereits im Stadium der Vergasung bei i ioo Abis i2oo° C befinden. Arbeitet man so mit zwei Retorten ,bzw. mit zwei Retortensätzen gleicher Anordnung, so kann diese iJ[berleitting des Z,#v`ischenigasgemisdhs im gegebenen Zeitpunlct abwechselnd erfolgen. Bei der folgenden Schlüßperioide des Verfahrens werden die Retorten dann auf rioo bis i2oo° erhitzt, wadürch nicht all'e'in die volll,stän`dige Vergasung erzwungen lvird, sondern auch:. ein ,Kalzinferen ides R ückstarids stattfindet, der bei richtiger Leitung einen hydraulischen. Kalk oder Zement von gleich:-mäßiger Güte darstellt.
• Ist die Überführung des Kalks in Zement beab,sic'htigt, so muß die Temperatur au.f den höchsten Grad, bis zu 1500° C, gesteigert und ,der Gehalt an Tonerde und Kieselsäure in den Briketten entsprechend gewählt werden. Die Temperatur von i ioo Abis i2oo° ist für -die Durchführung des Verfahrens gleichwohl sehr vorteilhaft, namentlich in ;bezug auf den Eintritt und Verlauf :der thermochemischen Reaktionen, nämlich i. Entwicklung der .Kohlensäure und Bildung von Käliziumoxyd, welches sich in hydraulischen Kalk unter teilweiser Umwandlung in .Sillikat- oder Sili;ko-A'luniinatanhyd'rid umsetzt und zu Ende des Verfahrens allein in der Retorte zurückbleibt, 2. Entbindung des Wassers aus. dem Kalziumhydrosilikat unter Bitldung der genannten wasserfreien Alu;minium,Sililcat-'#rerbindungen @bzw. Siliikate, 3. Atomvertauschungen !zwischen a) dem festen Kohlenstoff des Torfs und seiner seltenen. Kohlenwasserstoffe, welche der Desti'llatnon widerstanfden, ib) dem Wasserstoff unld Sauerstoff ides chemischen Konstitutionswassers des als Härtemittel' wirkenden Hydrosilikats, ,c) (der Kohlensäure des Kaliziumkärbonats, welche in den Briketten der Destillation widerstanden hat.
• Endlich bildet sich dabei einbrennbares Gas, welches in der Hauptsache aus Kohleni oxyd, etwas freiem Wasserstoff und nicht kon,densier'baren Kohlenwasserstoffen besteht. Der Gehalt Idieses Gases an Kohlensäure wird (bei der gewerblichen Ausführung, wo es auf Koihlenmonoxydgas anlcoimmt, auf ein Mindestmaß herabgedrückt, ida die Temperatur der Zersetzung des Kohlenmonoxyds in Sauerstoff und K,ohilensäure weit unterhalb derjenigen liegt, 'bei welcher .die eigentliche Vergasung einsetzt und das l',-#ohlenmonoxydgas um so stabiler wird, je höher :die Temperatur steigt.
• Abgesehen hiervon darf nicht vergessen werden, daß ibei normaler Zus@aanimensetzung das erzeugte Gas keinen Stickstoff enthält und daher schon viel wertvoller ist als das Gas, welches nach den bekannten Torfvergasungsmethoden-'hergestellt wird, somit euch. einen größeren Verwendungskreis besitzt und namentlich zum Antrieb von Kraftmaschinen mit innerer Verbrennung benutzt werden kann.
• In Fällen, wo für die Destillation unid Kal-`'zination nur eine einzige Retorte oder Retortenreihe zur Verfügung steht, kann anan die Gewinnung der Dämpfe und': Gase aus der Übergangsstufe, wie oben angegeben, leiten. Außerdem läßt sieh die Dauer 'dieser Übergan;gsstufe ohne- große Verluste an Kohliensäure abkürzen indem man die Temperatur der Destilfationsperiode auf 675 Abis 700° C erhöht.
• Das Gemisch aus Kohlensäure, Wasserdampf und' Kohlenwasserstoffen, welches zu Beginn der dann folgenden Vergasun:gs- oder Kal:zinierun.gsperiode übergeht, ist alsdann fast frei von Kohlensäure und Wasserdampf, indem daraus Kohllenmonoxyid@gas !und Wasserstoff durch Atomvertauschung, wie bereits i erwähnt, gebildet wird. Man kann diesen Vorgang auch in .der Weise vermitteln, daß man das 'Gemisch der drei genannten Gase durch einen genügend langen Zylinder aus feuerfestem Ton schickt, welcher mit Por zeil@lanscherben angefüllt ist :und auf helle Rotglut erhitzt wird.

Claims (1)

1. PATENT-AN SPRÜCHE: r. Verfahren !der Verwertung von Torf und torfartiger Braunlkoihlle (Lignit) üurch Destillation und Vergasiung nach voraufgegangener Mischung mit Kallziumkar(b:onat, dadurch gekennzeichnet, daß überdies zur Erzeugung von WassermörtelSilikate zugesetzt werden: udd'das !Gemisch alsdann I #handelt: m# it gesättigtem wird, am Dampf danach unter einer Druck so weit- begehenden Destillation unterworfen zu werden, daß eine Ka'l7jinierung der Masse unter getrennter Gewinnung der flüchtig gewordienen D@estillationsprodu:kte und des einen mehr oder weniger hydraulischen Mörtel (Zement) bildenden anorganischen Rückstands stattfindet. a. Verfa!hr.en naoh Anspruch i; dadurch. ,gekennzeichnet, daß das Gemisch zunächst Ibis auf 550 Ibis 5$0° C unter Gewinnung d'er leichter flüchtigen Bestandteile erhitzt, danach einer :möglichst kurzen Ü(bergangserhibzung, bei .der nach Be)darf die Erzeugung von Gas und Dampf eingeschränkt wird, unterworfen und zum Sch.luß zur vollständigen Kalzinierung der unorganischen .Bestandteile unter Gewinnung der schwerer flüchtigen Bestanidteile auf etwa 105o° C .für den Fall der Erzeugung schwach hy@d'raulischen Kalks oder .auf etwa i i5o° C ,zwecks Gewinnung stark hyd'rau'lischen Kalks oder aber auf etwa 1500° C für den Fall der Erzeugung von Zement erhitzt :wird. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch eine Chlorverbindung (-Kalziumchlori(d o. :dgl.) zur Bi'ldüng von II<ail,ziumoxychlioriid zugesetzt wird, so idaß unter ider Wirkung des Dampfs unter Druck die Kieselsäure eine chemische Umformung (der Hydrozelluliose .des Torfs durel-L Chloratome des Oxychlorids henbei'führt.