DE3685902T2

DE3685902T2 - Verfahren und vorrichtung zum verfluessigen von steinkohlenteerschlamm.

Info

Publication number: DE3685902T2
Application number: DE8686302772T
Authority: DE
Inventors: Kenneth D Burnside; Daniel C Deer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-04-15
Filing date: 1986-04-14
Publication date: 1992-12-24
Anticipated expiration: 2006-04-15
Also published as: JPH0781145B2; ATE78050T1; DE3685902D1; JPS61293295A; EP0198705A2; EP0198705B1; EP0198705A3; US4579563A; CA1251755A; US4778115A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln fester Ablagerungen von Kohlenteerschlamm umfassendem Abfallmaterial, um das Material in eine fluidisierte, pumpfähige Dispersion von Festkörpern in einer Flüssigkeit umzuwandeln. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln von Kohlenteerklärschlamm, welcher agglomerierte Kohleund Koks-Feststoffpartikel enthält, um eine verhältnismäßig homogene Feststoffdispersion in einer verdünnten Kohlenteerflüssigkeit zur Verwendung als ein Brennstoff zu schaffen.
Kohle wird durch Heizen ohne Kontakt mit Luft bei einer Temperatur von etwa 510ºC bis 982ºC (950 bis 1800ºF) in einem Koksofen thermisch zersetzt oder destilliert, um Koks und eine Vielzahl von flüssigen und gasförmigen Beiprodukten zu erzeugen. Die flüssigen und gasförmigen Beiprodukte von Koks enthalten, als Flüssigkeiten, Wasser, Kohlenteer und rohes leichtes Öl, und als gasförmige Produkte, Wasserstoff, Methan, Äthylen, Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd, Schwefelwasserstoff, Ammoniak und Stickstoff.
Etwa bis zur Mitte des neunzehnten Jahrhunderts wurden die Kohlenteerbeiprodukte von Koks als ein Abfallmaterial betrachtet, aber zunehmend sind Verwendungsmöglichkeiten für Kohlenteerprodukte gefunden worden. Zum Beispiel erfüllen einige Kohlenteere die Anforderungen für Dachund Straßenteere. Bei anderen Kohlenteeren wurde die Viskosität durch Verdünnen mit Lösungsmitteln verringert und die verdünnten Kohlenteere wurden als Brennstoff in Flammöfen verwendet.
Während für die meisten der Kohlenteerbeiprodukte aus dem Koksofen Verwendungen gefunden worden sind, blieben Kohlenteerschlämme, wie z.B. Kohlenteertankschlamm und insbesondere eine Fraktion des Kohlenteers, die als "Dekanterschlamm bzw. Klärschlamm" von Kohlenteer bekannt ist, Abfallprodukte. Gewöhnlich wird Kohlenteer aus dem Koksofen zuerst in ein Kohlenteerklärgefäß gebracht, welches auch einige feine feste Partikel aus Kohle und Koks aus dem Koksofen aufnimmt. Diese festen Partikel setzen sich auf dem Boden des Kohlenteerklärgefäßes ab, wo sie sich durch Verbinden mit Kohlenteer zusammen mit anderen festen Abfallmaterialien, wie z.B. Asche, zu zementartig gebundenen festen Abfallprodukten, die als "Teerklärschlamm" bekannt sind, zusammenballen. Der verwendbare flüssige Kohlenteer wird von dem Kohlenteerklärgefäß in einen Kohlenteerhaltetank, der zur Gewährleistung einer zum Pumpen in geeignete Transportgefäße genügend niedrigen Viskosität warmgehalten wird, umgefüllt. Der Kohlenteerhaltetank erzeugt auf dem Gefäßboden auch einen Schlamm, der als "Tankschlamm" bezeichnet wird, und feste Ablagerungen von Teer, Schlamm, Asche und Chinolin - im wesentlichen allen durch Lösungsmittel löslichen Kohlenwasserstoffen- umfaßt.
Die Teerklärschlämme andererseits umfassen einen wesentlichen Prozentsatz nicht lösbarer Feststoffe, wie z.B. Kohle und Koks, welche zusammen mit dem zähen, in dem Kohlenteerklärgefäß aufgenommenen Kohlenteer, zu einem Schlamm führen, welcher ungefähr 10 bis 15 Gewichtsprozent fester Kohle- und Kokspartikel enthält, wobei der Rest aus sehr zähem, dickflüssigem Kohlenteer und anderen Kohlenwasserstoffmaterialien, welche dazu tendieren, aneinandergrenzende Kohle- und Kokspartikel zu festen Agglomeraten zusammenzubinden, besteht.
Die Kombination aus Kohlenteer und Kohle- und Koksfeststoffen (Teerklärschlamm) ist bis heute ein gefährliches Abfallprodukt geblieben, dessen Entsorgung entsprechend den EPA-Richtlinien sehr teuer ist. Während angenommen wird, daß andere versucht haben, Kohlenteerschlämme mit Ölen und ähnlichem zu verdünnen, und andere versucht haben, diese feste zementierte Masse zum Rückführen in den Koksofen zu vermahlen, hat noch niemand ein kommerziell brauchbares Verfahren oder eine kommerziell brauchbare Vorrichtung gefunden, welches bzw. welche in der Lage ist, die Partikelgröße der Agglomerate genügend zu reduzieren, oder in der Lage ist, eine geeignete Feststoff/Flüssigkeitsdispersion zur Verwendung als Brennstoff zu schaffen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde ein Verfahren und eine Vorrichtung gefunden, welches bzw. welche in der Lage ist, Kohlenteerklärschlämme und andere Kohlenteerschlämme in brauchbare pumpfähige Produkte, wie z.B. einen Brennstoff, Staub unterdrückende Mittel zum Besprühen von Kohlefeldern und Mittel zum Steuern der Schüttgutdichte umzuwandeln.

Zusammenfassung der Erfindung

Kurz gesagt ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fluidisieren fester Ablagerungen von Kohlenteerschlämmen, insbesondere Kohlenteerklärschlamm, zu einer verhältnismäßig homogenen Mischung von in einer Flüssigkeit dispergierten Festkörpern gerichtet. Entsprechend einem Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung wird aus einem Koksofen empfangener Kohlenteerklärschlamm, welcher ungefähr 10 bis 50 Gewichtsprozent Kohle- und Koksfeststoffe enthält, einem Schlammischgefäß zugeführt, wo er auf einem flüssigkeitsdurchlässigen Trägerteil oder Sieb mit einer vorbestimmten maximalen Maschengröße abgelagert wird. Ein geeignetes Kohlenteerlösungs- oder Verdünnungsmittel in dem Schlammischgefäß wird auf eine Temperatur geheizt, welche ausreicht, um den Kohlenteeranteil des Kohlenteerklärschlamms teilweise zu solubilisieren und seine Viskosität zu reduzieren, um eine pumpfähige Dispersion von in einer verdünnten Kohlenteermischung dispergierten Festkörpern zu schaffen. Agglomerate aus Kohle- und Koksfeststoffteilen, die mit Kohlenteer zusammengehalten werden, fallen durch das Sieb, wenn sich genügend Kohlenteer gelöst hat, und die Feststoffagglomerate werden dann zur Rückführung zu dem Schlammischgefäß in ihrer Größe reduziert.
Entsprechend einem wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung wird die verdünnte Kohlenteermischung gepumpt, um sie nach Stoß und Scherbeanspruchung der Feststoffagglomerate, um die Größe der Feststoffpartikel zu reduzieren, in das Schlammischgefäß zurückzuführen. Um den vollen Vorteil der vorliegenden Erfindung zu erreichen, werden die Agglomerate der verdünnten Kohlenteermischung mit einer sich drehenden Stoßklinge oder einem Zerkleinerer bearbeitet, um die festen Ablagerungen von Kohle und Koks, die zementartig mit Kohlenteer zusammen gehalten werden, physikalisch zu brechen, um dadurch die Teilchengröße der Feststoffagglomerate zu verringern und die Kontaktflächen der Feststoffagglomerate mit dem Verdünnungsmittel zu vergrößern.
Zweckmäßigerweise werden die Feststoffagglomerate in der verdünnten Kohlenteermischung durch eine Anordnung von Einlaßöffnungen einer Scherplatte hindurch gefördert und die Feststoffagglomerate in der verdünnten Mischung einer Scherbeanspruchung durch eine sich drehende Flügelradklinge zur weiteren Verringerung der Teilchengröße der Agglomerate aus teergebundenen Kohle-und Koksfeststoffteilen ausgesetzt. Um den vollen Vorteil der vorliegenden Erfindung zu erreichen, werden die Agglomerate vor dem Scheren gestoßen, um eine ausreichende Teilchengrößenreduzierung für den Durchgang der verbleibenden Agglomerate durch die Scherplattenöffnungen zu erreichen.
Entsprechend besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß sie ein neues und verbessertes Verfahren und eine neue und verbesserte Vorrichtung zum physikalischen und chemischen Verringern der Teilchengröße der Feststoffagglomerate von Kohlenteerschlamm, und insbesondere Kohlenteerklärschlamm, schafft.
Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie ein neues und verbessertes Verfahren und eine neue und verbesserte Vorrichtung zum Fluidisieren fester Ablagerungen von Kohlenteerschlamm, und insbesondere Teerklärschlamm, schafft, um eine geeignete pumpfähige Mischung von in einer durch ein Lösungsmittel verdünnten Kohlenteermischung dispergierten Festkörpern zu erzeugen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie ein neues und verbessertes Verfahren bzw. eine neue und verbesserte Vorrichtung zum Fluidisieren von Kohlenteerklärschlamm, der mit anderen Abfallprodukten in einem Abfallspeicherklärteich gemischt ist, um eine pumpbare, als Brennstoff verwendbare Mischung aus Feststoffen und einer Flüssigkeit bereitzustellen, schafft.
Ein noch anderer Vorteil besteht darin, ein neues und verbessertes Verfahren bzw. eine neue und verbesserte Vorrichtung zum Fluidisieren von Feststoffagglomeraten des Kohlenteerschlamms, welcher 5 bis 50% und im allgemeinen 10 bis 50% an Feststoffpartikeln aus Kohle und/oder Koks, die durch Kohlenteer zusammengeballt sind, aufweist, zu schaffen.
Die oben genannten und anderen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden an Hand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, das in bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben wird, deutlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Teilseitenansicht des Querschnitts einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine teilweise ausgeschnittene Querschnittsansicht, welche ein Pumpenteil der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt, entsprechend der Linie 2-2 von Fig. 1;
Fig. 3 ist eine teilweise ausgeschnittene Querschnittsansicht des Pumpenteils der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung gemäß der Linie 3-3 von Fig. 1;
Fig. 4 ist eine Teilseitenansicht des Querschnitts einer alternativen Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

In der Fig. 1, auf die zunächst Bezug genommen wird, ist eine allgemein mit 10 bezeichnete Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zum Fluidisieren von Festkörperagglomeraten des Kohlenteerschlamms aus einem Koksofen, um eine durch ein Lösungsmittel verdünnte pumpfähige Dispersion aus Kohle- und/oder Koksfestkörperteilchen, die in einer Flüssigkeit dispergiert sind, herzustellen, dargestellt. Die Vorrichtung 10 enthält ein allgemein mit 12 bezeichnetes Mischgefäß, eine Heizspule 14, eine Festkörper-Flüssigkeitspumpe, die allgemein mit 16 bezeichnet ist, und eine Rückführungsleitung 18 zum Rückführen der verdünnten Festkörper-Flüssigkeitsdispersion zurück zum Mischgefäß 12. Eine ringförmige Durchblaseinrichtung 19 ist innerhalb des Mischgefäßes 12 zum Umrühren der Flüssigkeit und der dispergierten Festkörper angeordnet, um einen guten Flüssigkeit-Festkörperkontakt aufrechtzuerhalten, und um für eine verhältnismäßig homogene Mischung zu sorgen. Es ist zu verstehen, daß irgendeine Form der Umrührung, wie z.B. eine mechanische Umrührung, anstelle der Durchblaseinrichtung 19 verwendet werden könnte. Die Durchblaseinrichtung 19 ist im wesentlichen als ein ringförmiges hohles Rohr ausgebildet, das in Wirkverbindung mit einer Quelle für komprimierte Luft steht und eine Vielzahl von nach oben gerichteten Fluidöffnungen (nicht gezeigt) enthält. Eine geeignete Fördereinrichtung, allgemein mit 20 bezeichnet, ist oberhalb des Mischgefäßes 12 angeordnet, um Kohlenteerschlamm, insbesondere einen Schlamm, welcher Kohlenteerklärschlamm, der direkt von dem Koksofen empfangen wird, enthält, von einem Teerklärgefäß (nicht gezeigt) in das Mischgefäß 12 zu fördern. Es ist zu verstehen, daß irgendeine Einrichtung zum Fördern des Kohlenteerschlamms in das Mischgefäß 12 anstelle des Förderers 20 verwendet werden kann. Z.B. kann ein Förderwagen, der auf einer Baugruppe (nicht gezeigt), die eine vertikale oder geneigte Heberampe bildet, zum Abkippen des Kohlenteerschlamms in das Mischgefäße 12 verwendet werden.
Das Mischgefäß 12 enthält einen im wesentlichen ringförmigen oberen Teil 22, der einstückig mit einein im wesentlichen konisch geformten unteren Teil 24 ausgebildet ist, wobei das untere Teil 24 zu einer Auslaßleitung 26, die in Fluidverbindung mit der Feststoff-Flüssigkeitspumpe 16 steht, zusammenläuft.
Ein Gitter oder ein für Flüssigkeit durchlässiges Sieb 28 mit Strömungsdurchgängen von einer vorbestimmte Größe (z.B. 12,7 mm (1/2 Inch) bis 25,4 mm (ein Inch) ist innerhalb des ringförmigen Teils 22 des Mischgefäßes 12 zum anfänglichen Aufnehmen und Halten des in das Mischgefäß 12 über den Förderer 20 geförderten Kohlenteerklärschlamms angeordnet. Das Gitter oder Sieb 28 erstreckt sich vollständig über den Querschnitt des Mischgefäßes 12, um zu verhindern, daß irgendwelche festen Partikel oder Agglomerate, die größer als die Porengröße des Siebs oder Gitters 28 sind, die Pumpe 16 erreichen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Kohlenteerschlamm über den Förderer 20 gleichzeitig mit einem geeigneten Lösungsmittel in das Mischgefäß 12 gefördert. Das Lösungsmittel sammelt sich in dem Mischgefäß 12 in dem unteren Teil 24 und in der Mischtankauslaßleitung 26, und das Lösungsmittel wird durch den Heizer 14 auf eine geeignete Temperatur, z.B. 65ºC bis 82ºC (150 bis 180ºF), die geringer als die Flammtemperatur des verwendeten Lösungsmittel ist, aufgeheizt. Jedes Lösungsmittel, das genügend flüchtig ist, um einen Teil des in dem Kohlenteerklärschlamm enthaltenen Kohlenteers aufzulösen, kann in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Ein besonders geeignetes Lösungsmittel ist ein schweres, aromatisches, aus Rohöl raffiniertes Petroleum, mit den folgenden Eigenschaften:
API-Gewicht bei 15.5ºC (60ºF): 9 bis 13
Flammpunkt: etwa 82ºC (180ºF)
Aromatische Verbindungen: 80 bis 100 %
Anfangssiedepunkt: etwa 204ºC (400ºF)
Endsiedepunkt: etwa 299ºC (570ºF)
Dieses besondere Lösungsmittel ist bei etwa 38ºC bis 93ºC (100ºF bis 200ºF) zum Reduzieren der Viskosität des flüssigen Kohlenteers vermischt worden. Andere aromatische Lösungsmittel, wie z.B. Kerosine, Naphtaline und ähnliches, welche Flammtemperaturen, z.B., in der Umgebung von 65ºC bis 121ºC (150 bis 200ºF) aufweisen, sind entsprechend der vorliegenden Erfindung, ebenfalls verwendbar. Das Lösungsmittel wird dem Kohlenteerschlamm in einer Menge von etwa 2 bis 25 Gewichtsprozent oder etwa 5 bis 30 Volumenprozent und vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 10 bis 15% bezogen auf das Gesammtgewicht von Kohlenteerschlamm und Lösungsmittel zugesetzt. Nach dem Aufheizen des Lösungsmittels auf eine Temperatur von ungefähr 59 bis 93ºC (130 bis 200ºF), während es in Kontakt mit wenigstens einem Teil des Kohlenteerschlamms ist, und vorzugsweise im Bereich von etwa 65ºC bis 93ºC (150 bis 200ºF), wird das heiße Lösungsmittel über die Mischtankauslaßleitung 26, die Pumpe 16, und die Leitung 18 zu dem Mischtank 12 zurückgeführt. Das zurückgeführte heiße Lösungsmittel tritt in Kontakt mit dem Kohlenteerschlamm in dem Mischtank 12, wodurch ein Teil des Kohlenteers und andere die Kohle- und Koksfeststoffe bindende Rückstände aufgelöst werden, um einem Teil der Kohlenteerschlamm-Festkörperagglomerate zu ermöglichen, durch die Öffnungen im Gitter oder Sieb 28 zu fallen.
Die durch das Sieb 28 fallenden Festkörperagglomerate bewegen sich durch den unteren konisch geformten Teil 24 des Mischtanks 12, durch die Mischtankauslaßleitung 26 und in die Pumpe 16. Die sich an die Pumpe 16 annäherenden Feststoffpartikel sind Agglomerate von Kohlenteerschlamm, und im Fall von Kohlenteerklärschlamm enthalten sie im allgemeinen etwa 10 bis 50 Gewichtsprozent Feststoffpartikel aus Kohle und Koks im Form feiner Feststoffpartikel, die zementartig durch Kohlenteer und andere Rückstände, die direkt aus dem Koksofen in das Teerklärgefäß (nicht gezeigt) aufgenommen werden, zusammengebunden sind. Die die Pumpe 16 anfänglich erreichenden Agglomerate weisen eine Partikelgröße auf, die ungefähr gleich dem Porenformat des Gitters oder Siebs 28 ist. Gemäß einem wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung enthält die Pumpe 16 (Fig. 2 und 3) zwei Stoßelemente oder Stoßklingen 30 und 32, die um eine Welle 34 entgegen dem Uhrzeigersinn (wie in Fig. 2 gezeigt) zum Stoßen der Feststoffagglomerate aus Kohle und/oder Koksfeststoffteilchen, die mit dem Kohlenteer zusammengehalten sind, drehbar sind, um die Teilchengröße der Klärschlammagglomerate zu verringern. Es ist zu verstehen, daß die Stoßklingen 30 und 32 keinen Teil der Pumpe 16 bilden müssen, sondern von einem separaten Motor angetrieben werden können, der vor oder hinter der Pumpe 16 in der Rückführungsschleife, die durch die Mischtankauslaßleitung 26, die Pumpe 16 und die Rückführungsleitung 18 gebildet ist, angeordnet sein kann. Um den vollen Vorteil der vorliegenden Erfindung zu erreichen, sind die Stoßklingen 30 und 32 radial nach außen in Drehrichtung der Klingen 30 und 32, wie am besten in Fig. 2 gezeigt ist, gekrümmt.
Entsprechend einem anderen wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung enthält die Pumpe 16 eine Scherplatte, die allgemein mit 36 bezeichnet ist und eine konkave Einlaßoberfläche 38 aufweißt, um anfänglich die Schlammagglomerate von einer ebenen, hinteren Oberfläche der Stoßklingen 30 und 32 in eine Anordnung von Scherplattenöffnungen 40 in der Scherplatte 36 zu führen.
Entsprechend einem anderen wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Stoßklinge 30 genügend weit von der konkaven Einlaßoberfläche 38 der Scherplatte 36 im Abstand angeordnet und die innere (30) und die äußere (32) Stoßklinge sind genügend weit zueinander beabstandet, z.B. wenigstens um das Dreifache der kleinsten Poren- oder Maschenabmessung des Siebs 28, um zu verhindern, daß sich durch das Sieb 28 fallende Agglomerate zwischen den Stoßklingen 30 und 32 oder zwischen der inneren Stoßklinge 30 und der konkaven Scherplatteneinlaßoberfläche 38 verbinden.
Entsprechend einem anderen wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein allgemein mit 43 bezeichnetes Flügelrad, das zwei einstückige, beabstandete gekrümmte Flügelradblätter 43 und 44, die um eine Welle 46 drehbar sind, aufweist, eng anggrenzend an eine hintere Oberfläche 48 der Scherplatte 36 (z.B. in 0,1 mm (.005 Inch) Abstand zwischen der hinteren Oberfläche 48 der Scherplatte 36 und einer vorderen Oberfläche 50 der Flügelradblätter 43 und 44) angeordnet. Die Flügelradblätter 43 und 44 enthalten ebene vordere und hintere Hauptflächen und sie scheren die aus Kohle- und Kokspartikeln durch Kohlenteer zusammengebundenen Feststoffagglomerate, wenn die Agglomerate die Öffnungen 40 in der hinteren Oberfläche 48 der Scherplatte 36 verlassen. Die Blätter 43 und 44 scheren die Agglomerate und verringern weiter die Teilchengröße der Agglomerate, um eine verhältnismäßig homogene Mischung von verdünnten Kohle- und/oder Koksfeststoffpartikeln, die in einer verdünnten Kohlenteerflüssigkeit dispergiert sind, zu bilden. Um den vollen Vorteil der vorliegenden Erfindung zu erreichen, enthalten die Flügelradblätter 43 und 44 jeweils eine ebene Oberfläche, die an die hintere Oberfläche 48 der Scherplatte 36 angrenzt, und sie sind radial nach außen in einer Richtung der Drehung der Flügelblätter 43 und 44 gekrümmt. Es ist zu verstehen, daß das Scheren nicht innerhalb der Pumpe 16 stattzufinden braucht, sondern eine Scherplatte, die operativ mit einem oder mehreren Flügelradblättern, wie beschrieben, verbunden ist, kann auch an irgendeinem anderen Punkt in der Rückführungsschleife, die durch die Mischtankauslaßleitung 26, die Pumpe 16 und die Rückführungsleitung 18 gebildet ist, angeordnet sein. Um den vollen Vorteil der vorliegenden Erfindung zu erreichen, kommen die Stoßklingen 30 und 32 mit den Feststoffagglomeraten vor dem Scheren in Kontakt.
Die Vorrichtung 10 sorgt für eine Rückführung des verdünnten Kohlenteers und der dispergierten Festkörper aus dem Mischtank 12 über die Pumpe 16 und durch die Rückführungsleitung 18, um die Teilchengröße der Agglomerate, die dem Mischtank 12 zugefördert werden, zu verringern, bis die Mischung genügend flüssig und homogen ist. Um eine zur Verwendung als Brennstoff geeignete Dispersion zu erreichen, darf die dispergierte Mischung keine Feststoffpartikel größer als 3,2 mm (1/8 Inch) in irgendeiner Dimension enthalten, damit die Dispersion leicht pumpbar und versprühbar ist.
Entsprechend einem anderen, in der Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung ist eine allgemein mit der Bezugszahl 50 bezeichnete Reibungsmühle zur abschließenden Partikelverkleinerung der verdünnten Kohlenteermischung vorgesehen. Nach genügender Behandlung der Agglomerate mit der Vorrichtung 10 kann das Ventil 52 der Rückführungsleitung geschlossen und das Ventil 54 geöffnet werden, um die verhältnismäßig homogene verdünnte Mischung durch die Reibungsmühlenbeschickungsleitung 56 hindurch zwischen die ringförmigen Stahlplatten 58 und 60 der Reibungsmühle, welche eng beabstandete ringförmige, an den radialen Enden befestigte Scheiben 62 und 64 aufweisen, zu führen. Die Reibungsmühle 50 ist in der Lage, die Feststoffpartikelgröße der verdünnten Mischung nach ausreichendem Stoßen und Scheren, wie oben beschrieben, noch weiter zu verrringern. Gewöhnlich sollte die Partikelgröße der Agglomerate durch die Stoßklingen 30 und 32 und durch Scheren durch das Flügelrad 42 vor der Behandlung durch die Reibungsmühle 50 reduziert werden, um eine Dispersion zu erreichen, die wenigstens 10 Gewichtsprozent an Feststoffpartikeln, die kleiner als 3,2 mm (1/8 Zoll) in irgendeiner Dimension sind, aufweist. Die verdünnte Kohlenteer-Festkörpermischung verläßt die Reibungsmühle 50 über eine Auslaßleitung 66 und wird durch die Pumpe 68 über die Leitung 70 zur Zurückführung zu dem Mischgefäß 12 gepumpt, bis eine gewünschte maximale Festkörperpartikelgröße, z.B. 0,8mm (1/32 Inch), in der homogenen Dispersion erreicht ist. Die Reibungsmühle 50 wird nur verwendet, wenn feinere Feststoffkörper, z.B. zum Sprühen der Dispersion durch feine Sprühdüsen, notwendig sind.
Das hierin beschriebene Verfahren und die hierin beschriebene Vorrichtung sind insbesondere zum Fluidisieren der vielen gefährlichen Abfallklärteiche geeignet, welche sowohl Kohlenteerklärschlamm als auch andere Abfälle, insbesondere Mischungen aus Teerklärschlamm und anderen Kohlenteerschlämmen, wie z.B. Tankschlamm, enthalten. Solche Abfallmischungen enthalten manchmal nur 2 bis 5% Kohle- und/oder Koksfeststoffe in mittleren Niveaus des Klärteichs und im allgemeinen 5 bis 40% Kohle- und/oder Koks- und andere Abfallfeststoffe nahe des Bodens des Klärteichs. Die dispergierten Feststoffe in verdünntem flüssigem Kohlenteer sind ein hervorragender Brennstoff zur Verwendung in solchen Einrichtungen wie Zementöfen, Kalkwerken, großen Kraftwerken, und insbesondere in Stahlwerken, wo Brennstoffe mit einem hohen Kohlenstoffprozentsatz von Bedeutung sind, wie z.B. in einem Hochofen, einem Siemens-Martinofen, bzw. Flammofen, Stahlwerksbirnen und Durchwärmegruben.

Claims

1. Vorrichtung zum Fluidisieren von Feststoffagglomeraten von Kohlenteerschlamm, welcher Feststoffpartikel aus Kohle und/oder Koks, die durch Kohlenteer Zusammengehalten sind, umfaßt, in eine relativ homogene Form, wobei die Vorrichtung umfaßt:

ein Mischgefäß zum Aufnehmen von Feststoffagglomeraten des Kohlenteerschlamms;

eine Flüssigkeitsheizeinrichtung, die innerhalb des Gefässes zum Aufheizen eines fluidisierenden, flüssigen, mit dem Schlamm in Kontakt kommenden Verdüngungsmittels angeordnet ist;

eine Rückführungspumpe in Fluidverbindung mit dein Mischgefäß zum wiederholten Rückführen des flüssigen verdünnten Kohlenteerschlamms aus dem Mischgefäß durch eine Rückführungsschleife hindurch wieder zurück zu dem Mischgefäß;

eine sich drehende Stoßeinrichtung zum Stoßen der Feststoffagglomerate des Kohlenteerschlamms, um die Größe der Schlammagglomerate zu verringern;

eine operativ mit der Stoßeinrichtung verbundene Einrichtung zum Drehen der Stoßeinrichtung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit;

eine Scherplatte, die innerhalb der Rückführungsschleife angeordnet ist, mit einer Wandeinrichtung, in der eine oder mehrere Öffnungen gebildet sind;

eine Flügelradeinrichtung, die angrenzenden an die Scherplatte und genügend nahe an der Scherplatte angeordnet ist, um die Agglomerate, die durch die Plattenöffnungen treten, zu scheren; und eine Einrichtung zum Drehen der Flügelradeinrichtung.

2. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Mischgefäß ein flüssigkeitsdurchlässiges Sieb mit einer vorbestimmten Porengröße für die Aufnahme und zum Halten des Kohlenteerschlamms enthält, und wobei die Scherplatte einen Teil der Rückführungspumpe umfaßt und wobei die Stoßeinrichtung an einer Einlaßseite der Scherpaltte angeordnet ist.

3. Die Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Flügelradeinrichtung angrenzend an die Auslaßseite der Scherplatte angeordnet und wirksam ausgebildet ist, um die Feststoffagglomerate des Kohlenteerschlamms und flüssiges Verdünnungsmittel durch die Plattenöffnungen bei Drehung der Flügelradeinrichtung zu ziehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stoßeinrichtung ein gekrümmtes längliches Teil umfaßt, welches um eine zentrale Achse drehbar ist und eine Vielzahl von einstückig ausgebildeten beabstandeten Stoßklingen bildet und eine Krümung auf jeder Stoßklinge aufweist, die sich radial nach außen in der Richtung der Drehung der Stoßeinrichtung krümmt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Flügelradeinrichtung eine Vielzahl länglicher beabstandeter gekrümmter Flügelblätter umfaßt, welche radial nach außen in einer anderen Richtung als von der Richtung der Drehung des Flügelrades gekrümmt und geformt sind, um einen geringen Abstand zwischen einer inneren ebenen Wand der Flügelradblättter und einer äußeren ebenen Wand der Scherplatte an den Scherplattenöffnungen aufrechtzuerhalten.

6. Die Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Stoßeinrichtung zwei beabstandete Stoßteile umfaßt, wobei jedes Stoßteil eine Vielzahl von einstückig ausgebildeten, beabstandeten Stoßklingen mit im wesentlichen ebenen vorderen und hinteren Oberflächen und einer Krümmung an jeder Stoßklinge, die radial nach außen in der Richtung der Drehung der Stoßteile verläuft, umfaßt.

7. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eine Rühreinrichtung enthält, welche innerhalb des Mischgefässes zum Aufrechterhalten einer Hin- und Herbewegung des Kohlenteerschlamms und der fluidisierenden Flüssigkeit angeordnet ist.

8. Die Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Rühreinrichtung eine ringförmige Durchblaseinrichtung umfaßt, welche eine Vielzahl von Fluidöffnungen enthält, die in dem Mischgefäß im wesentlichen horizontal unterhalb des Schlammträgerteils angeordnet sind.

9. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Mischgefäß einen konisch geformten unteren Teil umfaßt, welcher in Richtung zu einer Mischgefäßauslaßöffnung zusammenläuft.

10. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einlaßseite der Scherplatte eine gekrümmte konkave Oberfläche für die Aufnahme von Agglomeraten des Kohlenteerschlamms und von fluidisierender Flüssigkeit und für die Führung der Agglomerate in ihre Scherplattenöffnungen enthält.

11. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stoßeinrichtung und die Flügelradeinrichtung zur gemeinsamen Drehung mit der gleichen vorbestimmten Geschwindigkeit mit einer gemeinsamen Drehwelle verbunden sind.

12. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Scherplattenöffnungen im wesentlichen dreieckförmig sind und gekrümmte Wände aufweisen, welche einen vollen inneren Umfang der Öffnungen bilden.

13. Ein Verfahren zum Fluidisieren von Feststoffagglomeraten von Kohlenteerschlamm, welcher Feststoffpartikel aus Kohle/oder Koks, die durch Kohlenteer zusammengehalten sind, umfaßt, in eine verhältnismäßig homogene Form, wobei das Verfahren umfaßt

Ablagern von Feststoffagglomeraten des Kohlenteerschlamms auf einem flüssigkeitsdurchlässigen Sieb innerhalb eines Schlammischgefässes;

Inkontaktbringen des Kohlenteerschlamms in dem Mischgefäß mit einem flüssigen Verdünnungsmittel, das in der Lage ist und in genügender Menge vorliegt, um einen Teil des Kohlenteerschlamms zu fluidisieren und die Viskosität des Schlamms genügend zu verringern, um eine verdünnte Kohlenteerschlammischung zu bilden, die zur Rückführung gepumpt werden kann;

Aufheizen der verdünnten Kohlenteerschlammischung auf eine Temperatur, die genügend hoch ist, um einen Teil des Kohlenteerschlamms zu fluidisieren und die Viskosität der verdünnten Kohlenteerschlammischung in einem Maß zu verringern, das zur Rückführung über eine Pumpe ausreichend ist;

Stoßen der Feststoffagglomerate des verdünnten Kohlenteerschlamms, um die Agglomerate in der verdünnten Mischung körperlich zu brechen, um die Partikelgröße der Agglomerate um einen Grad zu verringern, der ausreichend ist, um zur Rückführung durch eine Pumpe hindurch zu treten, und um die Kontaktfläche der Feststoffagglomerate zu dem flüssigen Verdünnungsmittel zu vergrößern;

Fördern der verdünnten Kohlenteerschlammischung durch die Pumpe hindurch; und Rückführen der verdünnten Mischung aus der Pumpe zu dem Schlammischgefäß.

14. Ein Verfahren zum Fluidisieren von Feststoffagglomrraten von Kohlenteerschlamm, welcher Feststoffpartikel aus Kohle und/oder Koks, welche durch Kohlenteer zusammengehalten sind, umfaßt, in eine verhältnismäßig homogene Form, wobei das Verfahren umfaßt:

Inkontaktbringen von Kohlenteerschlamm in einem Mischgefäß mit einem flüssigen Verdünnungsmittel, das in der Lage ist und in einer genügenden Menge vorliegt, um einen Teil des Kohlenteerschlamms zu fluidisieren, bei einer Temperatur, die ausreichend ist, um die Viskosität des Schlamms zu verringern, um eine verdünnte Kohlenteerschlammischung mit einer Viskosität, die genügend gering zum Pumpen ist, zu bilden;

Stoßen von Feststoffagglomeraten des verdünnten Kohlenteerschlamms, um die Agglomerate in der verdünnten Mischung körperlich zu brechen, um die Partikelgröße der Agglomerate ausreichend zum Pumpen der verdünnten Mischung zu reduzieren und die Kontaktoberfläche der Feststoffagglomarate mit dem flüssigen Verdünnungsmittel zu vergrößern; und Fördern der verdünnten Kohlenteerschlammischung durch eine Pumpe hindurch; und

Rückführen der verdünnten Mischung aus der Pumpe in das Schlammischgefäß.

15. Ein Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, welches ein Scheren der Feststoffagglomerate enthält.

16. Das Verfahren nach Anspruch 15, welches ein Scheren der Feststoffagglomerate durch Drehen eines Flügelradblattes eng angrenzend an Fluidöffnungen an einer Auslaßseite der Pumpe enthält.

17. Das Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die fluidisierende Flüssigkeit auf eine Temperatur von 54ºC bis 121ºC (130ºF bis 250ºF) aufgeheizt wird.

18. Das Verfahren nach Anspruch 16, welches ein Stoßen der Agglomerate unter Kontaktierung der Agglomerate mit einer sich drehenden Stoßklinge enthält.

19. Das Verfahren nach Anspruch 18, welches ein Drehen der Stoßklinge und des Flügelradblattes mit der gleichen Geschwindigkeit enthält.

20. Das Verfahren nach Anspruch 19, welches ein Drehen der Stoßklinge und des Flügelrades mit einer Geschwindigkeit von 1100 Umdrehungen/min. bis 1800 Umdrehungen/min. enthält.

21. Das Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das flüssige Verdünnungsmittel ein beim Raffinieren von Rohöl abgeleitetes Petroleum bzw. Kerosine ist.

22. Das Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das flüssige Verdünnungsmittel ein aromatisches Lösungsmittel mit einer Flammtemperatur von 65 bis l21ºC (150 bis 250ºF) ist.

23. Das Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Kohlenteerschlamm Teerklärschlamm umfaßt.