DE3743115A1 - Anlage zur gewinnung von oel, gas und nebenprodukten aus oelschiefer oder anderen mit kohlenwasserstoffen impraegnierten festen materialien mittels pyrolyse und verfahren zur durchfuehrung einer solchen pyrolyse mittels einer solchen anlage - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der verbesserten Erzeugung von Mineralöl und anderen Nebenprodukten aus festen, mit Kohlenwasserstoffen imprägnierten Materialien und insbesondere aus Ölschiefern durch Pyrolyse mittels eines integrierten Verfahrens in einer integrierten Anlage, wobei die wesentliche Umsetzung in einer Retortenbehandlung in Abwesenheit von Luft besteht und die zu behandelnden festen Materialien in Form kleiner Teilchen innerhalb eines vorgegebenen Größenbereiches vorliegen.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, flüssige und gasförmige Kohlenwasserstoffe zu erzeugen, welche vor allem als Brennstoffe nützlich sind, und außerdem Nebenprodukte zu gewinnen, die in andere wirtschaftlich ausnutzbare Produkte umgewandelt werden können.

Ziel der Erfindung ist es weiterhin, ein solches integriertes Verfahren in einer integrierten Anlage zur Verfügung zu stellen, bei welchem die Energie- und Massenbilanzen optimiert sind, so daß das gesamte Verfahren in einer solchen Anlage so wirtschaftlich wie möglich durchgeführt werden kann.

Ein weiteres wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer solchen integrierten Anlage besteht darin, daß als Rohmaterialien in das Gesamtsystem nur die mit Kohlenwasserstoff imprägnierten festen Materialien, insbesondere Ölschiefer, zugeführt werden und daß die im Kreislauf geführten fließfähigen Stoffe als Medium für den Wärmeaustausch dienen, daß die der Retortenkammer zugeführten Gase auch aus dem Gesamtsystem stammen und daß die Behandlung der Folgeprodukte der Pyrolyse weiterbehandelt werden, ohne daß von außen Luft oder andere inerte fließfähige Hilfsstoffe oder Hilfsreagenzien zugeführt werden müssen.

Basis der vorliegenden Erfindung ist die Anlage und das Verfahren, wie sie in der brasilianischen Patentschrift 71 05 857 vom 6. September 1971 beschrieben werden. Ziel der Erfindung ist es daher auch, diese bekannte Anlage und dieses bekannte Verfahren wesentlich zu verbessern.

Das nachstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren kann für jedes feste Material verwendet werden, welches beim Erhitzen Ölkomponenten liefert. Vorzugsweise werden hierfür jedoch Ölschiefer eingesetzt, wobei der Ölgehalt solcher Schieferarten aus wirtschaftlichen Gründen mindestens 4 Gewichtsprozent betragen soll, berechnet auf getrocknetes Material.

Ein solcher Ölschiefer sollte zunächst bis zu einer Teilchengröße im Bereich von 0,32 bis 15,24 cm und vorzugsweise bis zu einer Teilchengröße von 0,64 bis 7,62 cm zerkleinert werden.

Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein schematisches Fließdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 2 zeigt teilweise im Schnitt eine Zuspeisungsvorrichtung mit oberer und unterer Drehschleuse für die Retortenkammer.

In Fig. 3 ist ein Teilhorizontalschnitt einer Drehschleuse gemäß Fig. 2 wiedergegeben.

Fig. 4 zeigt als Längsschnitt eine nicht klassierend wirkende Verteilervorrichtung für die Beschickung der eigentlichen Retortenkammer (9).

Fig. 5 zeigt schematisch in Draufsicht eine Anordnung mit Injektionsdüsenkörpern zum Zuspeisen von Heißgas in die Retortenkammer.

Fig. 5a zeigt schematisch eine Ansicht von oben auf die in Fig. 5 dargestellten Injektionsdüsensysteme, insbesondere die Art, wie sie in die Retortenwand eingepaßt sind.

Fig. 6 zeigt teilweise im Schnitt die Austragsvorrichtung (13) zum regulierten Austrag der in der Retortenkammer behandelten Teilchen.

Fig. 7 zeigt diese Austragsvorrichtung (13) im Schnitt.

Fig. 8 zeigt in vereinfachter Weise einen Blick von oben auf die Austragsvorrichtung (13), welche in den Fig. 6 und 7 wiedergegeben ist.

Fig. 9 zeigt schematisch einen Schnitt einer Gaszuführungsdüse (15), welche im unteren trichterförmigen Ansatz (14) der eigentlichen Retorte angeordnet ist.

Anhand des Fließdiagramms von Fig. 1 ist ersichtlich, daß der über Leitung (1) zugeführte Ölschiefer oder irgendein anderes in der Anlage zu behandelndes festes Material in Teilchenform einem Fülltrichter (2) zugeführt wird, der am Boden mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Verteilerventil versehen ist, so daß der Strom zerkleinerter Teilchen durch eine der beiden geneigten Leitungen (3) fließen kann, welche zu einer Drehschleuse (4) hinführt. Eine solche Drehschleuse (4) ist als Teilschnitt in Fig. 2 dargestellt und in Fig. 3 ist eine solche Drehschleuse in Draufsicht wiedergegeben.

Die Drehschleuse (4) besteht im wesentlichen aus einem geschlossenen zylindrischen Gehäuse (410) mit einem Einlaß (411) in der oberen Abdeckung (412) und einem Auslaß (416) in der unteren Abdeckung (413). Zentrisch in diesem Gehäuse (410) ist eine Drehwelle (414) angeordnet, welche von der Mitte der oberen Abdeckung (412) bis zur Mitte der unteren Abdeckung (413) verläuft und mit radial angeordneten Flügeln (415) versehen ist (vgl. Fig. 3), deren Anzahl je nach der Teilchengröße der festen Materialien oder der Fließgeschwindigkeit der Teilchen variieren kann. Beispielsweise können 8 solcher Flügel um die Drehwelle symmetrisch angeordnet sein. Diese Flügel (415) sind mit ihren äußeren Enden an einer zylindrischen Hülse oder einem zylindrischen Mantel befestigt und bilden so einen als Rotor wirkenden Körper (417).

Es wird darauf hingewiesen, daß in dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Beispiel diese Flügel (415) rechteckig ausgebildet sind, so daß der Rotor, wenn er sich dreht, an der Innenseite des zylindrischen Gehäuses (410) entlangfegt, da er durch die Drehwelle, an welcher die Flügel befestigt sind, in Drehbewegung versetzt wird. Es wird darauf hingewiesen, daß die Drehwelle (414) von außen in in der Zeichnung nicht dargestellter Weise angetrieben wird. Ein wesentliches und wichtiges Merkmal der Drehschleuse (4), wie sie hier beschrieben ist, besteht darin, daß die Einlaßöffnung (411) in der oberen Abdeckung diametral entgegengesetzt zu der Auslaßöffnung (416) in der unteren Abdeckung (413) angeordnet ist, wobei die Einlaßöffnung (411) mit der nach unten geneigten Leitung (3) in Verbindung steht, während die Auslaßöffnung (416) mit einer vertikal angeordneten weiteren Leitung (5) in Verbindung steht, in welche die festen Teilchen, welche über die Einlaßöffnung (411) in die Drehschleuse gelangen, infolge der fegenden Bewegung der Flügel (415) des Rotors (417) und über die Auslaßöffnung (416) in der unteren Abdeckung (413) gelangen. In dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel mündet in diese vertikale Leitung (5) an einem beliebigen Punkt außerdem eine Leitung, welche einen geeigneten Gasstrom zuführt, wobei eine solche Leitung in Fig. 3 beispielsweise durch das Bezugszeichen (510) wiedergegeben wird. Es kann sich bei diesem Gas um Dampf oder vorzugsweise ein Inertgas handeln, welches dazu dient, nicht nur die Leitung (5) mit Druck zu beaufschlagen, sondern sich auch nach oben auszubreiten und so das Innere der Drehschleuse (4) unter Druck zu setzen, und weiterhin durch eine Ausbreitung nach unten eine weitere Drehschleuse (6) mit Druck zu beaufschlagen, welche mit dem unteren Ende der Leitung (5) in Verbindung steht. Auf diese Weise wird aus der Drehschleuse (4) die Außenluft ferngehalten, welche durch den Einstrom der festen Teilchen mitgerissen wird, und es wird auf diese Weise verhindert, daß Sauerstoff in das Retortensystem und die untere Drehschleuse (6) gelangt, und außerdem wird dadurch verhindert, daß Retortengase, die doch in die untere Drehschleuse (6) gelangt sind, bis in die Vertikalleitung (5) hochsteigen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die relative Lage der Einlaßöffnung (411) und der Auslaßöffnung (416) zueinander in dem zylindrischen Gehäuse (410) der Drehschleuse (4) sowie auch die Anzahl solcher Öffnungen nicht vorgeschrieben sind und daß die Zeichnungen und die Beschreibung insoweit nur eine bevorzugte Ausführungsform wiedergeben.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, verbindet die Leitung (5) die obere Drehschleuse (4) und die untere Drehschleuse (6) miteinander. Daran kann sich dann direkt eine nicht klassierend wirkende Verteilervorrichtung (8) anschließen, welche wiederum direkt die Retortenkammer (9) beschickt, oder es kann noch eine weitere vertikale Leitung (7) zwischengeschaltet sein, wie in Fig. 1 wiedergegeben, welche ihrerseits zum Einlaßende einer anderen Drehschleuse führen kann, die so gebaut ist wie die bereits beschriebenen Drehschleusen, und diese Vertikalanordnung kann so oft wiederholt sein, wie es erforderlich ist, um eine gute Abdichtung in jedem speziellen Fall sicherzustellen.

In der Praxis hat es sich in vielen Fällen als ausreichend erwiesen, zwei Drehschleusen (4, 6) hintereinander anzuordnen, die durch eine Leitung (5) miteinander verbunden sind. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, werden zwei oder mehr solcher hintereinandergeschaltete Systeme verwendet, wobei dann das eine System in Betrieb ist und das andere gerade beladen wird.

Die Drehschleuse (6) ist in der gleichen Weise ausgestaltet wie die bereits beschriebene Drehschleuse (4), d. h. sie hat eine obere Abdeckung (610) und eine untere Abdeckung (611), außerdem ist eine Drehwelle (612) vorgesehen, welche direkt mit der Drehwelle (414) der Drehschleuse (4) verbunden sein kann. Außerdem weist die untere Drehschleuse einen Einlaß (613) und einen Auslaß (614) und einen innerhalb des zylindrischen Gehäuses angeordneten Rotor mit Flügeln auf, wie vorstehend bereits beschrieben.

Es ist von besonderer Bedeutung, daß die Abdeckungen der Drehschleusen und auch die nach innen gerichteten Kanten der darin angeordneten Rotoren mit speziellen abriebfesten Überdeck- oder Schutzteilen versehen sind, welche so befestigt sind, daß sie in den Wartungsphasen entfernt und ausgetauscht werden können.

Der in der Anlage zu behandelnde Ölschiefer oder irgendein anderes zerkleinertes festes Material gelangen also über den Fülltrichter (2) in die nach unten geneigten Leitungen (3) und dann in die Drehschleusen (4 und 6), welche durch eine Vertikalleitung (5) miteinander verbunden sind, die ihrerseits durch ein Inertgas mit Druck beaufschlagt wird. Von dort gelangt der Teilchenfluß zu einer nicht klassierend wirkenden Verteilervorrichtung (8), welche am oberen Ende innerhalb des Gehäuses der Retortenkammer angeordnet ist. Um die Wirkungsweise dieser Verteilervorrichtung besser verständlich zu machen, sind in Fig. 4 verschiedene Abschnitte I bis IV eingezeichnet, und die Wirkungsweise wird nachstehend anhand dieser Abschnitte näher erläutert.

Diese Abschnitte I bis IV wirken als Einheit zusammen und dürfen nicht getrennt betrachtet werden.

In Abschnitt I ist ein zylindrisches Gehäuse (809) vorgesehen, welches einen Drehverteiler (803) umgibt, der trichterförmig ausgestaltet ist, wobei sich die obere weitere Öffnung unmittelbar unter der oberen Abdeckung (802) in Abschnitt I befindet, welche die Öffnungen (801) umgibt, in welche ihrerseits die Zuleitungen (7) münden, welche die granulierten festen Teilchen aus der Drehschleuse (6) nach unten befördern. Dieser trichterförmige Drehverteiler endet an seinem unteren Ende in einer engen Rohrleitung (808) und ist an einer Drehwelle (806) befestigt, welche ihrerseits von einem Lager (807) getragen wird. An diesem Punkt wird sie durch einen Motor (804) in langsame Umdrehung versetzt, mit welchem sie über die Welle (806) und ein Reduktionsgetriebe (805) verbunden ist.

Die in den trichterförmigen Drehverteiler (803) fallenden festen Teilchen gelangen von dort aus in einem Abstand von einem festen Schaft (818) in den Abschnitt II und werden zu trichterförmigen Trennwänden (812) geführt und sammeln sich dann innerhalb der Abteile (816 und 817), ohne daß eine wesentliche Klassierung stattfindet. Diese Abteile werden begrenzt von der Außenwand der Vorrichtung (809), der trichterförmigen Trennwand (812) und der innersten Wand (810) des inneren konischen Einsatzstückes, welches sich von dem festen Schaft (818) aus nach unten erstreckt. Von Abschnitt II aus fließen die festen Teilchen unter der Schwerkraft längs der Leitrohre (813), welche im Abschnitt III angeordnet sind und ihrerseits in den Abschnitt IV führen, welcher mit dem Kopfteil der Retortenkammer (9) identisch ist. Infolge der speziellen Lage der engen Rohrleitung (808) im trichterförmigen Drehverteiler relativ zu der Lage der trichterförmigen Trennwand (812), sowie infolge der Neigung der Wände (809, 810, 812) im Abschnitt II und der Länge und Neigung der nach unten führenden Sammelrohre (813) im Abschnitt III wird nicht nur eine Auftrennung der Teilchen nach ihrer Größe verhindert, sondern die Bildung sogenannter "Täler" (814) im Abschnitt IV wird gleichfalls verringert. Unter "Tälern" werden hier die Einbuchtungen in der Oberfläche der Teilchenmasse verstanden, welche durch den ungleichmäßigen Aufbau derselben entstehen können.

Die eigentliche Retortenkammer (9) ist zylindrisch und sie ist auf der Innenseite mit einem speziellen feuerfesten Material ausgekleidet, welches nicht nur den Wärmeaustausch mit der Außenseite auf ein Minimum herabsetzt, sondern auch die innere Retortenwand gegenüber Erosion schützt, welche durch Reibungskräfte infolge der nach unten gerichteten Bewegung der festen Teilchen hervorgerufen wird. Da es sich bei einer solchen Retorte um einen Reaktor handelt, der gut thermisch isoliert werden muß, ist der eigentliche Retortenkörper so weit als möglich außen mit einer wärmeisolierenden Schicht aus an sich bekannten Materialien versehen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden im folgenden im einzelnen die Vorgänge näher erläutert, welche in der eigentlichen Retortenkammer von Bedeutung sind:

• (a) An der Stelle, wo sich die nach unten führenden Leitungen der nicht klassierend wirkenden Verteilervorrichtung (8) befinden, ist in der Retortenkammer eine Öffnung vorgesehen, die mit einer Auslaßleitung (10) in Verbindung steht. Es können auch mehrere solcher Öffnungen vorhanden sein, die dann mit der entsprechenden Anzahl von Auslaßleitungen verbunden sind, die sich an einer Stelle außerhalb der Retortenkammer zu einer gemeinsamen Leitung vereinigen. Längs dieser Leitung oder Leitungen (10) werden gasförmige Materialien aus der Retortenkammer abgezogen, die den durch das Retortenverfahren selbst erzeugten flüssigen Anteil in Form von Dampf und/oder Nebel und außerdem feine Feststoffe enthalten, welche mit den gasförmigen Materialien mitgerissen werden.
• (b) An einem Punkt zwischen dem Auslaßende der nach unten führenden Leitungen (813) der nicht klassierend wirkenden Verteilervorrichtung (8) und dem Boden der Retortenkammer sind Injektoren für Heißgas angeordnet, und zwar als eine Anordnung (11), die nachstehend noch im einzelnen beschrieben werden und schematisch in Fig. 5 wiedergegeben sind. Die genaue Stelle, an der diese Injektoren angeordnet sind, hängt in jedem Einzelfall von der speziellen Konstruktion der Retorte ab, wobei Größen, wie der Durchmesser der Retortenkammer, die nach oben gerichtete Strömungsgeschwindigkeit der Gase und der Gasverlust durch die nach unten gerichtete Bewegung des Festkörperbettes von Bedeutung sind.
• (c) An einem Punkt im unteren Teil der zylindrischen Retortenkammer (9), wo diese ihren Durchmesser verringert und dann in den trichterförmigen Teil übergeht, befindet sich eine Austragsvorrichtung (13), die nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 6, 7 und 8 noch näher erläutert wird.
• (d) In dem trichterförmigen Ansatz (14) der zylinderförmigen Retortenkammer (9) und etwas unterhalb der Austragsvorrichtung (13) sind rund um den trichterförmigen Körper horizontal Löcher angeordnet, welche mit Injektionsdüsen (15) für kalte Retortengase in Verbindung stehen. Diese Düsen sind mittels nicht dargestellter Leitungen mit einer Zuführungsleitung für Kaltgas verbunden, welches an einer anderen Stelle der Gesamtanlage als Nebenprodukt entsteht.

In Fig. 5 ist schematisch die Anordnung der Injektoren (11) wiedergegeben, welche im wesentlichen aus sich längs erstreckenden prismatischen Körpern (111) bestehen, deren Hohlquerschnitt einem irregulären Sechseck entspricht. Die Anzahl und die spezielle Anordnung innerhalb der zylindrischen Retortenkammer (9) wird beeinflußt durch die Abwärtsbewegung des Teilchenbettes. Insbesondere der sechseckige Querschnitt ergibt sich aus technischen Faktoren, die mit den Fließeigenschaften granulierter Festkörper in Beziehung stehen. Fig. 5 zeigt diese Injektoren der Anordnung (11) nur in schematischer Weise, da der Fachmann genügend Wissen hat, um Einzelheiten zu ergänzen. Insbesondere wird darauf hingewiesen, daß der Betrachter die Vorderwände (116) der Prismenkörper in Wirklichkeit nicht in einer solchen parallelen Anordnung sieht, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist.

Es ist wesentlich, daß man dieses neue Injektorsystem für Heißgas vergleicht mit dem in der vorstehend erwähnten brasilianischen Patentschrift 71 05 857 beschriebenen System, weil nur dann ganz verständlich wird, welche unerwarteten Einsparungen sich bei dem Betrieb eines solchen erfindungsgemäßen Injektorsystems ergeben, wodurch auch die Wärmebilanz günstig beeinflußt wird und sich höhere Ausbeuten an den gewünschten Erzeugnissen ergeben.

Gemäß den Erläuterungen in besagter brasilianischer Patentschrift werden die Heißgase mittels Zuleitungen von kreisrundem Querschnitt zugeführt, welche zwei Reihen von nach unten weisenden Löchern aufweisen (etwa in südöstlicher und südwestlicher Richtung), welche einen Winkel von 45° gegenüber der Vertikalen haben, wobei jeder Gasstrahl etwa 90° vom nächsten entfernt ist. Um diese Zuführungsleitungen und die Lochreihen in jeder Leitung zu schützen, werden diese durch ein gerades Stück Winkeleisen mit nach unten weisendem Winkel abgedeckt, welches als eine Art Deckfirst dient, um einen Abriebverschleiß der Zuleitungen durch die sich nach unten bewegenden festen Teilchen zu verhindern. Aber trotz der Neigung heißer Gase, sich in die nach unten bewegenden Teilchen auszudehnen, da diese Gase unter Druck injiziert werden, bildet sich doch ein Totraum zwischen den schützenden Winkeleisen und der Rohrleitung, in dem sich keine festen Teilchen befinden und daher heiße Gase ansammeln und so zu einer unregelmäßigen Wärmeverteilung innerhalb der Masse der festen Teilchen Anlaß geben. Im gegebenen Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß bei allen Behandlungsverfahren, die mit sich bewegenden Teilchenbetten arbeiten, die Vorhersage der tatsächlich bevorzugten Gaswege zu den schwierigsten ingenieurmäßigen Aufgaben gehört, insbesondere im Hinblick auf eine Verbesserung der Ausbeuten der Reaktionsprodukte.

Mittels der neuen erfindungsgemäßen Konstruktion des Heißgasverteilersystems (11) konnten jedoch die Nachteile der früheren Verfahren überwunden werden.

Eine wesentliche Neuerung gemäß der Erfindung besteht darin, daß man auf die schützenden Winkeleisen ganz verzichtet, so daß dadurch auch die Toträume entfallen, die sich bisher in der Mitte des nach unten strömenden Bettes fester Teilchen gebildet hatten. Dies wird erreicht durch den Sechseckquerschnitt jeder Gaszuleitung.

Die vertikalen Seitenwände (114) der prismatischen Injektorkörper (111), die in Fig. 5 jeweils nur auf der rechten Seite der Prismenkörper zu sehen sind, sind in Längsrichtung mit einer oder mehreren Reihen von Löchern (115) versehen. Die betreffenden Seitenwände (114) sind vertikal und parallel zueinander angeordnet, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Löcherreihen (115) am oberen Ende der Seitenwände (114) angeordnet, und zwar nur wenig unterhalb der Berührungslinie zwischen den Abdeckplatten (112) und den vertikal angeordneten Seitenwänden (114). Eine günstige Konstruktionsmöglichkeit der prismatischen Körper (111) besteht darin, die Abdeckplatten (112) ein wenig über die Berührungslinie mit den Seitenwänden (114) hinaus zu verlängern, so daß Überhänge (117) entstehen, die die Löcher (115) davor schützen, daß sie durch die sich nach unten bewegenden festen Teilchen getroffen werden. Ein weiterer Vorteil einer solchen Anordnung der Löcherreihen (115) am oberen Ende der Seitenwände (114) liegt darin, daß sich keine turbulenten Gaskissen ausbilden können, wenn Heißgase an einem tiefer gelegenen Punkt der Seitenwände (114) eingeführt werden und dann auf einen anderen Strom heißer Gase von der gegenüberliegenden Wand eines benachbarten Prismenkörpers (111) treffen. Solche Gaskissen können den gleichmäßigen Fluß der Festkörper nach unten stören. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Verteilung der Gasauslässe im oberen Teil der Seitenwände (114) die schnelle Dispersion der Gase in die nach unten strömende Teilchenmasse begünstigt, ohne daß jedoch deren Bewegung selbst behindert wird.

Ebenso wie die oberen Wände (112) sind auch die unteren Wände (113) der Prismenkörper (111) aus längs miteinander verbundenen länglichen Platten gebildet, wodurch eine nach unten gerichtete Spitze entsteht. Die vordere Blindwand (116) hat dann die Form eines unregelmäßigen Sechsecks.

Bevorzugte Winkel für die Spitze des Scheitelpunktes, der durch die oberen Abdeckplatten (112) gebildet wird, sowie des Winkels der Spitze des Scheitelpunktes der unteren Abdeckplatten (113) hängen ab von den Fließeigenschaften des aus Festteilchen gebildeten Bettes, wobei die Teilchen Durchmesser im Bereich von 0,32 bis 15,24 cm haben können. Wesentlich ist, daß die injizierten heißen Gase ausreichend und gleichmäßig in das Teilchenbett einströmen und sich gleichmäßig innerhalb des Bettes verteilen, ohne jedoch die Abwärtsbewegung der fast festen Teilchen zu stören.

Infolge der beschriebenen Anordnung der Löcher (115) in den Seitenwänden jedes Prismenkörpers (111), wie vorstehend beschrieben, können die Heißgase direkt in das sich nach unten bewegende Bett injiziert werden, ohne daß Prallplatten erforderlich sind, welche zu einem Verlust in der Beladung der Retortenkammer führen könnten und ohne daß in der Gasströmung selbst Turbulenzen auftreten, mit Ausnahme derjenigen stets auftretenden Turbulenzen, die verursacht werden durch das Auftreffen von Gasen auf die einzelnen festen Teilchen. Es ist außerdem auch nicht erforderlich, daß die Gasauslässe geneigt angeordnet sind.

Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausbildung der Anordnung von Injektionsdüsen (11) hat sich auch der Vorteil ergeben, daß Druckverluste zwischen dem innerhalb jedem Prismenkörper (111) herrschenden Druck und dem Druck im Festkörperbett kontrolliert werden können, da der Hohlraum dieser prismatischen Körper so ausgelegt ist, daß er insgesamt ein beträchtliches Gasvolumen unter Druck enthält, welches dann durch ein vorgeplantes Lochsystem ausströmt, wobei der Lochdurchmesser und der Abstand der Löcher abhängt von der Geschwindigkeit der Gase innerhalb des Festkörperbettes, der Temperatur der Retortenbeschickung sowie von der Strömungsgeschwindigkeit der Festkörper, der Größe der Teilchen und vom Durchmesser der Retortenkammer (9).

Es hat sich gezeigt, daß der Durchmesser der Löcher (115) und ihre Anzahl im Rahmen der Erfindung von Bedeutung sind und daß außer der Temperatur, dem Druck und der Größe der Teilchen, wie vorstehend bereits angegeben, auch die Austrittsgeschwindigkeit der Gase zwischen der ersten und der letzten Öffnung berücksichtigt werden muß. Dieser Unterschied in der Gasaustrittsgeschwindigkeit sollte etwa 1 bis 5% betragen, damit ein Gleichgewicht zwischen den Wärmeenergieerfordernissen des Verfahrens und den Betriebskosten für im Kreislauf geführte Gase (Kompressoren, zwischengeschaltete Pumpen und Kontrollkreisläufe) erreicht wird. Der Abstand zwischen den einzelnen prismatischen Körpern (111) sollte weniger als das 2½fache der Breite dieser Körper und mehr als das 4fache der Größe von Teilchen mit dem größten Durchmesser in dem sich nach unten bewegenden Bett betragen.

Alle prismatischen Körper (111), durch welche das über die seitlich angeordneten Löcher (115) ausströmende Gas geführt wird, erhalten das Heißgas über einen Aufheizer (44) und eine Zuleitung (45). Diese Zuleitung mündet in eine Gesamtleitung (119) (vgl. hierzu Fig. 5a), die mit mehreren solcher Prismenkörper in Verbindung steht, und zwar innerhalb oder außerhalb der Retortenkammer. In einigen praktischen Fällen kann es vorzuziehen sein, daß die Einlaßdüsen für die Heißgase außerhalb der Retortenkammer liegen. Das ist jedoch im Rahmen der Erfindung kein wesentliches Merkmal. Außerdem braucht die Richtung der zugeführten heißen Gase in allen Prismenkörpern nicht identisch zu sein, sondern die Gasführung kann auch in der Richtung wechseln, je nach dem speziellen Ingenieurdesign und den damit verbundenen Konstruktionskosten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform braucht die vordere Abschlußwand (116) der Prismenkörper (112) auch nicht immer Sechseckform zu haben, sondern sie kann auf einem geringen Bereich an ihrem Ende auch rechteckig ausgestaltet sein, wie durch das Bezugszeichen (118) angedeutet ist. Eine solche Rechtecksform erleichtert es, die Prismenkörper (111) in Schlitzen in den Wänden (26 A) anzuordnen, wie sich aus Fig. 5 ergibt. Fig. 5a zeigt schematisch in Draufsicht eine Anordnung (11) der Heißgaszuleitungen (111), wobei diese Leitungen durch die Wände (26 C) der Retortenkammer (9) hindurchgeführt sind und wobei sie außerhalb der Retorte in die Verteilerleitung (119) münden. Aus dieser Fig. 5a ist auch ersichtlich, daß die Endteile jedes Prismenkörpers auf einem Widerlager auf entgegengesetzten Wänden der Retortenkammer ruhen und daß diese Widerlager als eine Art Deformation der Wandungen der Retorte, auf der sie aufliegen, ausgestaltet sind.

Im gegebenen Zusammenhang muß jedoch darauf hingewiesen werden, daß auch andere konstruktive Lösungen möglich sind und daß die Schlitze (120) in der Retortenwand auch sechseckig oder selbst rechteckig ausgestaltet sein können, um so die stützenden Teile der sechseckig ausgebildeten Ende jedes Prismenkörpers aufzunehmen.

Am unteren Teil der zylindrischen Retortenkammer (9) und innerhalb derselben ist die Austragsvorrichtung (13) angeordnet. Fig. 6 zeigt einen Horizontalschnitt, wobei bestimmte Teile fortgelassen sind, um darunterliegende Vorrichtungsteile sichtbar zu machen, und Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch die eine Hälfte dieser Vorrichtung.

Die Austragsvorrichtung (13) besteht im wesentlichen aus zwei Sätzen oder Anordnungen von stationären Teilen A und B und einer Anordnung C von sich bewegenden Teilen. Die Anzahl der Einzelelemente ist in der nachstehenden Beschreibung und auch in den Zeichnungen beschränkt worden, um das Verständnis zu erleichtern. Es wird daher darauf hingewiesen, daß die Anzahl für die Erfindung nicht kritisch ist und sich unter anderem nach dem Durchmesser der Retortenkammer (9) und der Größe der behandelten festen Teilchen richtet.

Die Anordnung (A) besteht aus flachen Platten in Form von Rundkränzen (1 A, 2 A, 3 A, 4 A), welche voneinander getrennt aber auf der gleichen Ebene und konzentrisch innerhalb der Retortenkammer (9) angeordnet sind. Diese Platten werden nachstehend auch als "Rückhaltetische" bezeichnet. Diese "Rückhaltetische" ruhen auf einer Anzahl von Stützorganen und werden durch diese als starre Anordnung zusammengehalten. Es kann sich dabei um schlanke aber robuste Tragbalken handeln, die ihrerseits fest auf den Wänden (26 C) der Retortenkammer (9) ruhen. Aufgabe dieser Stützorgane ist es, die Rückhaltetische in möglichst horizontaler flacher Lage zu halten und gleichzeitig ihre Oberflächen freizuhalten. Gemäß einer Ausführungsform können diese Rückhaltetische auf einem gitterförmigen Gerüst von Tragrohren fest montiert sein, wobei dieses gitterförmige Gerüst so ausgeführt wird, daß es den Teilchenfluß möglichst wenig stört.

Die Freiräume zwischen den Ringkränzen (1 A, 2 A, 3 A, 4 A), die sich innerhalb und außerhalb dieser Ringkränze erstrecken, haben ebenfalls Ringform und sie dienen zum Durchfluß der auszutragenden festen Teilchen.

Diese Freiräume sind von Prallblechen (11 B, 12 B, 13 B, 14 B, 15 B) überdeckt, die oberhalb der Ebene der freien Oberflächen der Rückhaltetische in einem Abstand angeordnet sind, der größer sein muß als der größte Durchmesser eines Teilchens in dem sich nach unten bewegenden Teilchenbett. Wie in Fig. 6 wiedergegeben, müssen die Prallbleche so angeordnet sein, daß sie die Freiräume (20 A, 21 A, 22 A, 23 A, 24 A) vollständig abdecken. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß der zentrale Freiraum (24 A) wegen seiner speziellen Lage nicht die Form eines Kreisringes, sondern eines vollständigen Kreises hat. Jede der Prallplatten ist ringförmig ausgestaltet und besteht aus zwei gegeneinander geneigt angeordneten Platten derart, daß diese Prallplatten im Schnitt ein Profil in Form eines gleichseitigen Dreiecks ergeben oder daß zwei Seiten des Schnittes einen größeren Winkel bilden als einem gleichseitigen Dreieck entspricht (wenn keine Basisplatte für die Prallplatten vorhanden ist). Zum besseren Verständnis wird hierbei auf die Darstellung in Fig. 7 hingewiesen. In Fig. 7 erscheinen die Prallplatten gemäß einer Ausführungsform als gleichseitige Dreiecke, und es ist gleichfalls aus Fig. 7 abzulesen, daß die zentral angeordnete Prallplatte (15 B) nicht wirklich einen Ring, sondern eher einen Konus bildet, welcher die kreisrunde Zentralöffnung (24 A) abdeckt. Gleichfalls ist darauf hinzuweisen, daß die Prallplatte (14 B) ein Profil aufweist, welches nicht einem Dreieck, sondern eher einem unregelmäßig geformten Trapez entspricht, da eine ihrer Wände direkt auf der Wandung (26 C) der Retorte aufgestellt ist, wie in Fig. 7 wiedergegeben. Ein weiteres wesentliches Merkmal dieser Anordnung besteht darin, daß mehrere kompensierende Prallplatten (16 B, 17 B) vorgesehen sind, von denen in Fig. 6 und 7 aber nur zwei zur Erläuterung wiedergegeben sind, um ihre Lage in Relation zum Mittelpunkt der Anordnung von Rückhaltetischen und in Relation zu den anderen kreisringförmigen Prallplatten wiederzugeben. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, verbinden die kompensierenden Prallplatten (16 B, 17B) die kreisförmigen Prallplatten, und ihre relative Anordnung zueinander ist beispielsweise in Fig. 8 schematisch wiedergegeben.

Wenn man davon ausgeht, daß die zylindrische Retortenkammer praktisch vollständig von Festkörperteilchen angefüllt ist, die dort der Pyrolysereaktion unterworfen werden, dann ist ersichtlich, daß das Festkörperbett in der vorstehend beschriebenen Austragsvorrichtung folgende Konfigurationen annimmt: die festen Teilchen fallen auf die Rückhaltetische (1 A, 2 A, 3 A, 4 A), zu denen sie zugeführt werden, wenn sie auf die Prallplatten (11 B, 12 B, 13 B, 14 B, 15 B) und mehrere der kompensierenden Prallplatten (16 B, 17 B) auftreffen. Die Austragsvorrichtung (13) hat im wesentlichen die Aufgabe, die sich auf den Rückhaltetischen ansammelnden festen Teilchen dazu zu bringen, daß sie in den trichterförmigen Ansatz (14) fallen, der im Fließdiagramm von Fig. 1 wiedergegeben ist. Dieser Ansatz hat die Form eines umgekehrten Kegelstumpfes, der sich nach unten zu der Verbindungsleitung (16) erstreckt, die ihrerseits in der Abwert- und Dichtungsvorrichtung (17) für solche Feststoffteilchen mündet, die in der Retortenkammer behandelt worden sind.

Um einen solchen geregelten Fall der sich auf den Rückhaltetischen ansammelnden festen Teilchen zu bewirken, ist eine Anordnung von Schrappern vorgesehen, welche den sich bewegenden Teil der Austragsvorrichtung (13) darstellen und mit "C" bezeichnet werden.

Dieser Satz von Schrappern (C) besteht im wesentlichen aus einzelnen ringförmigen Schrappern (5 C, 6 C, 7 C, 8 C), wobei es sich um Metallringe handelt, deren Durchmesser so gewählt ist, daß sie in Ruhestellung in der Mitte zwischen den Kanten jedes der Rückhaltetische (1 A, 2 A, 3 A, 4 A) liegen, wobei sie von sich radial erstreckenden Stützorganen (9 C) gehalten werden. Diese Stützorgane konvergieren an einem gemeinsamen Kreuzungspunkt, der mit dem geometrischen Zentrum des Satzes der konzentrisch angeordneten Rückhaltetische und des Satzes der konzentrisch angeordneten Prallplatten zusammenfällt. In Fig. 7 sind diese Schrapperringe mit rechteckigem Querschnitt angegeben und ihre Höhe ist geringer als der Abstand zwischen der Bodenkante der konzentrisch angeordneten Prallplatten und der Ebene der oberen freien Oberfläche der Rückhaltetische. Vorzugsweise ist ihre Höhe größer als der größte Teilchendurchmesser der nach unten strömenden Teilchen.

Die sich radial erstreckenden Stützorgane (9 C) haben vorzugsweise ein Rundprofil und sind, wie in Fig. 8 wiedergegeben, radial verteilt. Sie ragen über die Wandung des zylindrischen Teils der Retortenkammer (9) hinaus, so daß am äußeren Ende jedes radialen Stützorgans (9 C) ein hydraulischer Antrieb (19 C) angekuppelt ist. Durch die Einwirkung des Kolbens des hydraulischen Antriebs wird ein Schaft angezogen, der das entsprechende radiale Stützorgan (9 C) bewegt. Da dieses mit den anderen Stützorganen (9 C) der Schrapperringe (5 C, 6 C, 7 C, 8 C) in Verbindung steht, werden hierdurch die Schrapperringe in Bewegung gesetzt und transportieren die sich auf den Rückhaltetischen (1 A, 2 A, 3 A, 4 A) angesammelten festen Teilchen in die Freiräume (20 A, 21 A, 22 A, 23 A, 24 A), von wo aus sie in den Ansatz (14) der Retortenkammer fallen. Da an jedem äußeren Ende eines Stützorgans (9 C) ein hydraulischer Antrieb (19 C) angeordnet sein kann, bewegt sich der Satz von Schrappern gegebenenfalls nicht nur in einer Richtung, je nachdem, wie die hydraulischen Antriebskräfte einreguliert werden, wobei auch zwei diametral entgegengesetzt angeordnete hydraulische Antriebe zusammenarbeiten können. Durch eine entsprechende Einregulierung der wechselseitigen Antriebswirkung der hydraulischen Antriebe (19 C) ist es daher möglich, dem Schrappersystem insgesamt eine Bewegung in Form eines regelmäßigen Vieleckes aufzuzwingen, wodurch sichergestellt wird, daß die Gesamtfläche aller Rückhaltetische von den Schrapperringen abgefegt wird, wodurch der Teilchenfluß stark vergleichmäßigt wird.

Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß der über die Retortenwand (26 C) hinausragende Anteil der Stützorgane (9 C) für die Rück- und Vorwärtsbewegung mit einem Stauraum (10 C) gekoppelt ist, der verhindert, daß Retortengase nach außen austreten. Zum gleichen Zweck und um außerdem einen bestimmten Druck innerhalb des Stauraumes (10 C) aufrechtzuerhalten, ist außerdem eine Zufuhr (18 C) zum Eindüsen eines Inertgases vorgesehen, wobei dieses unter Druck zugeführte Gas gleichzeitig über die Austragsvorrichtung in die Retortenkammer (9) gelangt. In der Praxis wird für diesen Zweck zweckmäßig kaltes Kreislaufgas verwendet, wie nachstehend noch näher erläutert werden wird.

Bei einem vorprogrammierten Betrieb der Austragsvorrichtung (13) ist es durch eine entsprechende zeitliche Abstimmung der Bewegung der hydraulischen Antriebe (19 C) möglich sicherzustellen, daß die festen Teilchen über den gesamten Querschnitt der Retortenkammer eine optimale Verweilzeit innerhalb der Retorte haben.

Die festen Teilchen, die innerhalb der Retortenkammer der Pyrolysebehandlung unterworfen worden sind, gelangen über die Austragsvorrichtung (13) in den Ansatz (14) und von dort in die nach unten führende Leitung (16), an deren Mündung sie in die Abwerf- und Dichtungsvorrichtung (17) gelangen, wobei letztere wie ein Wasserbad arbeitet, wobei eine bestimmte Wassersäule aufgebaut wird, die einen vorher festgelegten Stand innerhalb der Vorrichtung erreicht und dazu dient, die gesamte Retortenanlage nach außenhin abzudichten.

An einem Punkt unterhalb der Austragsvorrichtung sind in dem trichterförmigen Ansatzteil (14) Injektionsdüsen (15) vorgesehen, über die Kaltgase in den Boden der Retortenkammer injiziert werden.

Es besteht an dieser Stelle Anlaß, einen Vergleich mit dem in der brasilianischen Patentschrift 71 05 857 beschriebenen Injektionssystem für Kaltgas durchzuführen, da hierdurch die erfindungsgemäß erzielten Verbesserungen besser verstanden werden, insbesondere wenn die der Pyrolysebehandlung zu unterwerfenden festen Teilchen aus Ölschiefer bestehen.

Gemäß der brasilianischen Patentschrift wird das Kaltgas mittels einer Anordnung von horizontalen parallelen Rohren injiziert, wobei jedes zwei Reihen von nach unten gerichteten Löchern aufweist, welche einen solchen Abstand haben, daß die austretenden Gasstrahlen etwa einen rechten Winkel miteinander bilden, wie es vorstehend bereits für das Eindüsen von Heißgas erläutert worden ist.

Diese Anordnung war dazu gedacht, die Kaltgasstrahlen zwischen den sich nach unten bewegenden festen Teilchen zu verteilen und dadurch einen Wärmeaustausch zu bewirken, so daß die behandelten heißen festen Teilchen mit einer möglichst tiefen Temperatur in das Wasserbad der Abwerf- und Dichtungsvorrichtung (17) gelangten. Die eingedüsten kalten Gase sollten beim Emporsteigen bis zur Ebene der Verteileranlage (11) für Heißgase sich praktisch bis auf eine Temperatur in der Nähe dieser Heißgase erwärmt haben, so daß dann die Pyrolysereaktion mit größter Intensität ablaufen könnte.

Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß das Eindüsen von Kaltgas durch eine Anordnung von horizontalen Leitungen und das Eindüsen durch ziemlich enge Löcher es nicht ermöglichte, unnötige Ladungsverluste zu vermeiden und daß eine solche Eindüsanordnung es auch nicht ermöglichte, einen schnellen Wärmeaustausch der heißen Teilchen mit dem kalten Gas sicherzustellen.

Gemäß der erfindungsgemäßen Weiterentwicklung und Neuerung werden die kalten Gase durch rohrförmige Düsen (15) injiziert, welche gleichmäßig um den Umfang des Retortenansatzes (14) angeordnet sind und durch dessen Wandung hindurchgehen und sich direkt innerhalb des Ansatzes (14) erstrecken, durch den die Festkörper hinunterfallen, welche von den Rückhaltetischen der Austragsvorrichtung (13) durch die Schrapper entfernt worden sind.

Aus Fig. 9 ist ersichtlich, daß diese Düsen (15) tatsächlich nur aus abgeschrägten Enden der Rohrleitungen bestehen zu brauchen, wobei der fortgeschnittene Teil (15 a) nach innen gerichtet ist und so dimensioniert ist, daß sich keine Teilchen auf der Innenseite der Düse ansammeln können.

Durch den geregelten Betrieb der Austragsvorrichtung (13) läßt sich der Austrag der festen Teilchen in den Ansatz (14) gut regulieren, wobei die Freiräume zwischen den Rückhaltetischen und die Prallplatten zusammenarbeiten, während gleichzeitig durch den geregelten Teilchenfluß auch die nach aufwärts gerichtete Strömung des Kaltgases, das über die Düsen (15) zugeführt wird, begünstigt wird. Die Anzahl der Düsen (15), die von außen in den Retortenansatz (14) eingeführt werden, hängt von mehreren Faktoren ab, z. B. der Größe der Retortenkammer, wobei gemäß einer bevorzugten Ausführungsform diese Düsen (15) im gleichen Abstand voneinander in Form eines Ringes in der Wand des Ansatzes (14) angeordnet sind.

Infolge des direkten Eindüsens der kalten Gase, ohne daß der Gasfluß durch Löcher, wie bei dem bekannten System, eingeschränkt wird, läßt sich sehr schnell eine Gleichgewichtseinstellung erzielen, und zwar nicht nur im Hinblick auf den Austrag der festen Teilchen und die Menge des zuströmenden Gases, sondern auch in bezug auf die Intensität des Wärmeaustausches. Hierdurch erübrigt sich auch das Komprimieren der Gase vor dem Einspeisen in das Feststoffbett, was zu erheblichen Ersparnissen in bezug auf die dafür erforderliche Energie und auf den Wärmebedarf im allgemeinen führt.

Feststoffe, welche durch den trichterförmigen Ansatz (14) hindurchgeströmt sind und dann in die nach unten führende Leitung (16) in die Abwerf- und Dichtungsvorrichtung (17) gelangen, haben sicherlich eine Temperatur oberhalb 100°C.

Diese Vorrichtung (17) besteht aus einem oder mehreren Gehäusen mit rechteckigem Querschnitt. Je nach der Größe der Retortenkammer und der Größe des nach unten strömenden Teilchenbettes kann es erforderlich sein, ein oder mehrere nach unten führende Leitungen (16) vorzusehen, die dann mit einem oder mehreren solcher Abwerf- und Dichtungsvorrichtungen (17) verbunden sein können. Nachstehend wird jedoch nur eine solche Vorrichtung (17) näher beschrieben, die in Fig. 1 als sich längs erstreckendes geneigtes Gehäuse im Schnitt wiedergegeben ist. Der Neigungswinkel des Gehäuses (18) richtet sich nach den erforderlichen hydrostatischen Dichtungsbedingungen für die Retortenkammer und diese Neigung muß gegebenenfalls vergrößert werden, falls die Temperatur- und Druckbedingungen für das gerade in der Retorte behandelte Material dies erforderlich machen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfaßt die Vorrichtung ein geneigtes Gehäuse (18) mit rechteckigem Querschnitt, in dem sich eine umlaufende endlose Mattenbahn (19) befindet, die auf zwei Trommeln (20 und 20 a) ruht, welche außerdem dazu dienen, die Mattenbahn richtig gespannt zu halten und durch einen nicht wiedergegebenen Motor in Drehbewegung versetzt werden, der mit einer Trommel gekuppelt ist. Es wird darauf hingewiesen, daß es sich bei Fig. 1 nur um eine schematische Darstellung handelt und daß gegebenenfalls mehr Trommeln vorhanden sein können, welche die Mattenbahn unterstützen und gleichzeitig gestrafft halten.

Die Mattenbahn (19) ist außen mit Schaufeln (21) von im wesentlichen rechteckigem Querschnitt versehen, welche in Bewegungsrichtung der Mattenbahn (19) auch leicht konkav oder gewölbt ausgestaltet sein können. Die Schaufeln können außerdem Löcher aufweisen, um so den Widerstand des Wasserbades zu verringern, wenn die Schaufeln die Festkörper mit sich ziehen. Das gilt für diejenige Wegstrecke, wo die betreffenden Schaufeln im Verlauf ihrer Bewegung durch das Wasser hindurchgeführt werden. Die Bewegungssrichtung richtet sich danach, ob die Mattenbahn bei Blickrichtung von vorn links oder rechts angeordnet ist und sie kann daher im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn verlaufen. Die Bewegungsrichtung der Antriebstrommel muß jedoch derart sein, daß die aus der Leitung (16) fallenden Festkörper zunächst zum unteren Teil des Endes (24) geführt werden, wo sich feinteilige Abfälle ansammeln, und von dort aus werden sie dann mittels der Schaufeln längs der Bodenwandung des geneigten Gehäuses (18) bis zu einem höhergelegenen Punkt des Gehäuses transportiert, von wo sie über Öffnungen (22) nach außen ausgetragen werden. Die Beseitigung des diese Festkörper enthaltenden Materialstroms (23) gehört nicht mehr zur vorliegenden Erfindung. Es ist jedoch zu erwarten, daß auch diese Maßnahme durch eine Reihe von Faktoren beeinflußt wird, wie die Temperatur der Festkörper bei ihrem Eintritt in die nach unten führende Leitung (16), die den trichterförmigen Ansatz (14) der Retortenkammer mit der Abwerf- und Dichtungsvorrichtung (17) verbindet, und die Geschwindigkeit, mit der die Schaufeln der Mattenbahn (19) die Festkörper abtransportieren, wodurch wiederum die Wassermenge bestimmt wird, welche die Festkörper absorbieren. Diese Wassermenge sollte möglichst gering sein, so daß die ausgetragenen Festkörper leicht auf einer Abraumhalde gelagert werden können oder einer weiteren Behandlung zugeführt werden können.

Obwohl die Praxis gezeigt hat, daß der innerhalb des trichterförmigen Ansatzes (14) herrschende Druck gering ist und gerade dazu ausreicht, um das am Boden zugeführte Kaltgas gut zu verteilen und innerhalb des Festkörperbettes nach oben zu steigen, muß die Abdichtung der nach unten führenden Leitung (16) so wirksam wie möglich gestaltet werden. Das ist nicht nur deshalb erforderlich, damit keine schädlichen Gase in die Atmosphäre entweichen, sondern auch um sicherzustellen, daß durch die gemeinsame Wirkung der Gase, der Feststoffe und des als Dichtung dienenden Wassers schädliche Stoffe, wie Phenole, Säuren und die mehr komplex gebauten stickstoff- und schwefelhaltigen Substanzen nicht in die Umwelt gelangen, sondern in dem Dichtungswasser gelöst oder dispergiert werden. In der Nähe des Endes (24), wo sich feinteilige Stoffe ansammeln, ist eine Auslaßleitung (27) für das als Dichtung dienende Wasser vorgesehen, was insbesondere erforderlich sein kann, wenn die Abwerf- und Dichtungsvorrichtung nicht läuft oder in Betrieb genommen wird. Im Bereich des Endes für die feinteiligen Stoffe der Vorrichtung (17) ist auch ein Verbindungspunkt (29 A) angegeben, wo die Leitung (99) mündet, mittels welcher das für die Abdichtung benötigte Wasser aus dem Verfahren selbst zugeführt werden kann. Dieses Wasser stammt beispielsweise aus einer Abzweigung der Leitung (64) und es kann vor dem Einspeisen in die Vorrichtung (17) gewünschtenfalls durch Abstreifen von Verunreinigungen befreit werden.

Am oberen Ende der Vorrichtung (17) ist außerdem eine Austrittsöffnung (28) vorgesehen, über die Dampf oder andere Dämpfe gegebenenfalls aus dem System abgezogen werden können.

In Fig. 1 ist außerdem ersichtlich, daß ein Unterschied zwischen dem Wasserstand (26) innerhalb der Abwerf- und Dichtungsvorrichtung (17) und dem Pegel (25) innerhalb der vertikalen Leitung (16) besteht, welche den trichterförmigen Ansatz (14) mit der Vorrichtung (17) verbindet. Das beruht auf dem Druck, der durch die über Düsen (15) injizierten kalten Gase ausgeübt wird, und dieser Unterschied im Wasserpegel ist ein Betriebsparameter zur Einregelung der Arbeitsweise der Retorte.

Nachstehend wird näher auf den Ablauf der Pyrolse eingegangen, der in der Retorte selbst stattfindet, wobei als Beschickung ein Ölschiefer verwendet wird, der einen potentiellen Ölgehalt von mindestens 4 Gewichtsprozent aufweist, wobei dieses Öl durch relativ billige thermische Behandlung gewonnen wird.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist und in Fig. 4 detaillierter dargestellt wird, gibt es im Bereich III von Fig. 4 eine bestimmte Stelle, wo sich eine seitliche Öffnung befindet, mit der eine Leitung (10) verbunden ist. Diese Leitung dient als Verbindung des Abschnittes III am Retortenende mit einem Zyklon (29). Die bei der Pyrolyse des Ölschiefers gebildeten Gase mit dem vorstehend erwähnten Mindestölgehalt verlassen die Retortenkammer mit einer Temperatur von etwa 140 bis 220°C und vorzugsweise zwischen etwa 160 und 180°C sowie mit einem Überdruck von etwa 0,7 bis 7 kPa. Zusammen mit diesen Pyrolysegasen werden flüssige Substanzen in Nebelform nahe ihrem Taupunkt mitgerissen, wobei dieser Nebelanteil etwa 3 bis 25 Gewichtsprozent des Gasstromes ausmacht. Außerdem werden feinteilige staubförmige Teilchen mitgeführt, und dieser Gesamtgasstrom wird zunächst in dem bereits genannten Zyklon (29) aufgetrennt, wobei ein Teil der flüssigen Bestandteile (nachstehend als Schweröl bezeichnet) und der größte Anteil der staubförmigen Festteilchen zurückgehalten werden und über eine Leitung (31) in einen Zwischenlagerungskessel (32) gelangen und von dort über Leitung (33) durch die Pumpe (37) längs der Leitung (38) einer Ölreinigungsanlage zugeführt werden, die aber nicht mehr Teil der Erfindung ist und daher nicht dargestellt ist. Die aus dem Zyklon (29) austretenden Gase gelangen über Leitung (30) zunächst zu einem Wärmeaustauscher (34), in welchem ihre Temperatur auf etwa 130 bis 160°C und vorzugsweise auf 130 bis 140°C herabgesetzt wird, bevor sie in einen Kompressor eintreten. Dieser Wärmeaustauscher (34) ist vorzugsweise ein Heizkessel zur Erzeugung von Niederdruckdampf, der dann direkt im Verfahren selbst verwendet oder in anderer Weise verwendet wird. Durch die Verwendung eines solchen Wärmeaustauschers (34) wird die thermische Wirksamkeit des Gesamtsystems wesentlich verbessert, insbesondere weil dadurch die Temperatur der Gase an der Ansaugseite des für die Kreislaufführung benötigten Kompressors herabgesetzt wird.

Von dem Wärmeaustauscher (34) gelangen die Gase über Leitung (35) zu einem elektrostatischen Abscheider (36), wobei auch mehrere solcher Abscheider verwendet werden können, falls erforderlich, in welchem alle nebelförmigen Bestandteile und alle Staubteile sehr wirksam aus dem Gasstrom abgetrennt werden. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Trennwirkung 98 bis 99,8% beträgt. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann anstelle des elektrostatischen Abscheiders aber auch eine Reinigungseinheit in Form von einer oder mehreren Gaswaschsäulen verwendet werden, welche ebenso wirksam arbeiten wie der elektrostatische Abscheider (36). Zur Vereinfachung ist jedoch eine solche Gaswaschsäule in Fig. 1 nicht wiedergegeben.

Die aus dem elektrostatischen Abscheider oder den Gaswaschsäulen (36) abgezogenen Gase gelangen über Leitung (39) zu einem Kreislaufkompressor (40), in welchem sie bis auf einen Überdruck im Bereich von 41 bis 68 kPa komprimiert werden. Diese Kompressionswerte sind ausreichend, um alle Strömungswiderstände längs der Kreislaufführungsleitungen zu überwinden. Die Gase verlassen den Kompressor über Leitung (41) mit einer Temperatur von etwa 170 bis 220°C und werden an einem Punkt (42) in insgesamt vier Teilströme aufgetrennt. Der erste Teilstrom gelangt über Leitung (43) zum Aufheizer (44), wo die Gase auf eine Temperatur von etwa 500 bis 600°C aufgeheizt werden und dann über Leitung (45) in das Heißgasinjektorsystem (11) innerhalb der Retortenkammer gelangen. Dieser erste heiße Gasstrom wird der Einfachheit halber als "Heißgas" oder "Heiß-Kreislauf" bezeichnet. Der zweite Teilstrom wird über Leitung (81) zum Wärmeaustauscher (82) geführt, wo er auf eine Temperatur im Bereich von etwa 110 bis 130°C abgekühlt wird, und er gelangt dann über Leitung (83) zu einem Verteilungspunkt (84), von dem aus zwei Leitungen (85 und 86) ausgehen. Dieser Gasstrom wird nachstehend als "Kaltgas" bezeichnet. Der Teilstrom (85) wird in den trichterförmigen Ansatz (14) der Retortenkammer (9) über die Injektordüsen (15) eingespeist, so daß der Druck in dem Ansatz (14) etwa im Bereich von 15 bis 50 kPa (Überdruck) liegt. Der andere Teilstrom des Kaltgases wird über Leitung (86) weitergeleitet und dann in mehrere Sekundärströme aufgetrennt und über Leitungen (18 C) in die Stauräume (10 C) injiziert, wie in Fig. 7 näher erläutert ist. Infolge des Druckes, mit dem dieser Kaltgasstrom durch Leitung (86) strömt, zirkuliert er nicht nur durch die Stauräume (10 C), sondern dient gleichzeitig auch als Kaltgasinjektion für das sich in der Retortenkammer nach unten bewegende Bett der Festkörper.

Der dritte Teilstrom gelangt über Leitung (46) zum Wärmeaustauscher (47), in welchem er bis auf eine Temperatur von etwa 90 bis 110°C heruntergekühlt wird, und gelangt dann über Leitung (48) zum Luftkühler (49), in welchem sich Dampf und Leichtöl im wesentlichen kondensieren. Von diesem Luftkühler (49) aus gelangt der Restgasstrom dann über Leitung (50) zu einem Sprühturm (51), wo das restliche Wasser und das Öl sich kondensieren, indem sie mit im Kreislauf geführtem Wasser besprüht werden, welches aus dem System selbst stammt, und über Leitung (61) zum Sprühturm (51) geführt werden und dort die Zweigleitungen (61 A, 61 B, 61 C) beschicken, die ihrerseits zu den Sprühdüsen führen. In der Praxis ist ein solcher Sprühturm meist nicht nur mit drei Sprühvorrichtungen versehen, sondern es gibt eine Vielzahl solcher Sprühdüsen, wobei jedoch in der Zeichnung für das bessere Verständnis nur drei solcher Düsen wiedergegeben sind.

Der erfindungsgemäß vorgesehene Luftkühler (49) stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem Verfahren dar, wie es in der brasilianischen Patentschrift 71 05 857 beschrieben ist, weil sich dadurch die Energie- und Massenbilanz des Verfahrens insgesamt wesentlich verbessern läßt. Ohne eine solche Kühlvorrichtung müßte das über den Sprühturm zugeführte Wasser eine wesentlich schwerere Arbeit in bezug auf den Wärmeentzug leisten, was bedeuten würde, daß über Leitung (61) und die Zweigleitungen (61 A, 61 B, 61 C) wesentlich größere Flüssigkeitsmengen transportiert werden müßten. Das würde aber wiederum voraussetzen, daß im Wärmeaustauscher (60) eine wesentlich größere Kühlarbeit für das im Kreislauf geführte Wasser in Leitung (61) geleistet werden müßte und daß gegebenenfalls von außerhalb zusätzliches Kühlwasser zugeführt werden müßte, um dem Kühlbedarf im Sprühturm (51) zu entsprechen. Insgesamt müßte dann auch die Pumpleistung wesentlich erhöht werden, und dadurch würden die Anforderungen in bezug auf die Wärmeenergie bei dem Verfahren sich vergrößern. Das sich im Sprühturm (51) bildende Kondensat wird über Leitung (53) einem System von in Serie angeordneten Abscheidern (54 und 56) zugeführt, die über eine Leitung (55) für flüssiges Material miteinander verbunden sind. Das am Kopf des Sprühturms (51) abgezogene Gas, das auch als "Retortengas" bekannt ist, tritt in die Leitung (52) mit einer Temperatur von etwa 25 bis 40°C ein und wird zur weiteren Behandlung und Reinigung entsprechenden Anlagen zugeführt, die aber nicht mehr zum Gegenstand der Erfindung gehören, und eignen sich dann für ihre kommerzielle Anwendung.

Der vierte Teilstrom dient zur Kreislaufführung eines Teils des Gases, das bereits komprimiert worden ist, mittels Leitung (41 a) bis zu einem Punkt stromabwärts des Zyklons (29).

Die dem Abscheider (54) zugeführten flüssigen Bestandteile werden aufgetrennt in das im Kreislauf zum Sprühturm (51) zu führende Wasser, welches dort dazu dient, die flüssigen Bestandteile zu kondensieren und außerdem das Retortengas auszuwaschen. Das in diesem ersten Abscheider abgetrennte Wasser braucht nicht besonders scharf durch Dekantieren von der Ölphase abgetrennt zu werden, denn es gelangt über Leitung (57) und Pumpe (58) zunächst über Leitung (59) in den Wärmeaustauscher (60) und dann im gekühlten Zustand zurück zum Sprühturm (51) und kommt dann mit einem Gasstrom in Berührung, aus dem es selber entstanden ist. Jeder ölige Bestandteil, der in Leitung (61) zusammen mit dem Kreislaufwasser gelangt, hat daher die Möglichkeit, durch die Rückführung in den Sprühturm (51) infolge des besseren Kontaktes mit dem Gas sich mit den ausscheidenden Bestandteilen zu vereinigen. Diese Maßnahme führt zu einer Zeitersparnis bei der Durchführung des Kreislaufs und zu Ersparnissen in bezug auf Konstruktionsmaterial, da das Absitzgefäß (54) kleiner ausgelegt sein kann als der Abscheider, welcher die gleiche Aufgabe gemäß dem brasilianischen Patent 71 05 857 hat. Das über der Wasserphase schwimmende Öl gelangt vom Abscheider (54) mittels der Leitung (55) zu dem zweiten Abscheider (56), in welchem eine sorgfältigere Trennung zwischen leichtem Öl und Wasser stattfindet, wobei das leichte Öl dann über Leitung (65) und Pumpe (66) zur Leitung (67) und von da zu einer Abzweigleitung (68) gelangt, die das Öl zu einem hier nicht wiedergegebenen Ölreinigungssystem transportiert. Teilweise gelangt dieses Leichtöl über Leitung (69) aber auch zu einem Verzweigungspunkt, wo es sich mit dem über Leitung (78) zuströmenden Schwerölstrom vereinigt. Es handelt sich dabei um die flüssigen Bestandteile, welche sich zusammen mit festen Teilchen in dem elektrostatischen Abscheider (36) abgeschieden hatten und dann über Leitung (73) einem Zwischenlagerungskessel (74) zugeführt worden sind, aus dem sie über Leitung (75) mittels Pumpe (76) abgezogen werden und über Leitung (77) einem Abzweigpunkt (79) zugeführt werden, wo sie entweder in die Leitung (78) oder in die Leitung (71) gelangen. Derjenige Anteil, der über Leitung (78) geführt wird, kann gewünschtenfalls mit dem über Leitung (69) zugeführten Leichtöl vereinigt werden. Dieses vereinigte Öl ist auch als Waschöl bekannt und kann über Leitung (80) dem Zyklon (29) zugeleitet werden, wo es dazu dient, den über Leitung (10) zugeführten Gasstrom sorgfältig auszuwaschen und daraus so weit als möglich die Schwerölbestandteile und Verunreinigungen auszuwaschen. Das Waschöl gelangt dann zusammen mit diesen Bestandteilen über Leitung (31) in den Zwischenlagerungskessel (32) und gelangt von dort über das bereits beschriebene Leitungssystem zu weiteren Reinigungsstufen. Gewünschtenfalls kann hinter der Pumpe (37) ein Teil dieses Produktstroms aus Leitung (38) abgezweigt und über Leitung (70) mit dem Waschöl für das Zyklon (29) vereinigt werden (vgl. hierzu Leitung 80).

Ebenso wie im Fall der an anderen Stellen abgetrennten und dekantierten Ölphase wird das aus dem elektrostatischen Abscheider oder dem Gaswaschturm (36) abgeschiedene Öl nach Durchlaufen des Zwischenlagerungskessels (74) und nach dem Abziehen aus diesem Kessel durch Pumpe (77) entweder als Seitenstrom über Leitung (78) weitertransportiert oder über Leitung (71) aus dem System ausgetragen und in einer hier nicht gezeigten Verarbeitungseinheit weiterbehandelt.

Im Vergleich zu der in der brasilianischen Patentschrift 71 05 857 wiedergegebenen Ausführungsform stellt das System der in Serie angeordneten Absitzgefäße (54 und 56) einen wesentlichen Fortschritt dar, weil dadurch das Gesamtverfahren wirtschaftlicher gestaltet werden kann. Gemäß der brasilianischen Patentschrift wird nämlich nur ein einziges Absitzgefäß von sehr großem Fassungsvermögen dazu verwendet, um das aus dem Sprühturm abgezogene flüssige Produkte aufzutrennen, wobei eine relativ große Verweilzeit erforderlich ist, um diese Trennung mit entsprechendem Erfolg in einer einzigen Stufe durchführen zu können. Aus diesem Grund ist es gemäß der brasilianischen Patentschrift auch erforderlich, von außen her Wasser in das Sprühsystem einzuführen, was zu erhöhten Kosten führt, während beim erfindungsgemäßen Verfahren das für den Sprühturm erforderliche gesamte Wasser im Kreislauf aus dem Absitzgefäß zurückgeführt wird.

Die aus dem zweiten Absitzgefäß (56) abgezogene wäßrige Phase wird über Leitung (62) und Pumpe (63) längs der Leitung (64) weitertransportiert, wobei in einem außerhalb der Anlage angeordneten System lösliche Produkte aus dem Wasser abgetrennt und weiterverwendet werden können, oder in dem das Abwasser nach entsprechender Reinigung verworfen wird.

Die eigentliche Behandlung in der Retortenkammer (9) erfolgt im wesentlichen nach dem Prinzip, wie in der brasilianischen Patentschrift 71 05 857 beschrieben, wobei eine Wechselwirkung zwischen den sich in Form eines Bettes nach unten bewegenden zerteilten Feststoffen und den in der Retortenkammer selbst gebildeten Gasen bzw. den in die Retorte injizierten heißen Gasen und den gleichfalls in die Retortenkammer injizierten kalten Gasen stattfindet. Erfindungsgemäß sind jedoch die beschriebenen Verbesserungen vorgesehen, wodurch das Gesamtverfahren wesentlich wirtschaftlicher ablaufen kann, weil insbesondere eine bessere energetische Bilanz erzielt wird.

So wird das Kaltgas erfindungsgemäß in besser geregelter Weise durch die Einlaßdüsen (15) in den trichterförmigen Ansatz (14) zugeführt und ein Teil dieses Kaltgases gelangt über die Eindüsvorrichtung (18 C) in die Stauräume (10 C) der Austragsvorrichtung (13) mit einer Temperatur von etwa 110 bis 130°C, so daß der Überdruck in dem Ansatz (14) im Bereich von etwa 15 bis etwa 50 kPa gehalten werden kann.

In diesem Bereich des trichterförmigen Ansatzes (14) strömt das kalte Gas durch die Feststoffe, welche aus der Austragsvorrichtung (13) herausfallen und bereits der Behandlung in der Retortenkammer unterworfen worden sind, und es findet auf diese Weise ein sehr intensiver Wärmeaustausch statt, so daß das Kaltgas aufgeheizt wird. Infolge des Druckes, mit welchem dieses Kaltgas eingedüst wird und auch infolge des Strömungswiderstandes, der durch die dichtende Wassersäule in der Abwerf- und Dichtungsvorrichtung (17) aufrechterhalten wird, fließen diese kalten Gase durch das Bett der Feststoffteilchen hindurch, durchströmen die Austragsvorrichtung (13) und vereinigen sich mit demjenigen Anteil der Kaltgase, der über die Stauräume (10 C) in die Retortenkammer gelangt, und dieser Gesamtstrom bewegt sich dann durch die gesamte Länge der Retortenkammer nach oben. Die in die Retortenkammer einströmenden Feststoffteilchen werden hingegen durch die über das Injektorsystem (11) eingedüsten Heißgase aufgeheizt und geben dadurch die in ihnen gespeicherten organischen Substanzen ab, wobei dieser Vorgang die Pyrolyse selbst darstellt. In dem Abschnitt, der sich von der Stelle der Heißluftinjektoren (11) nach unten erstreckt, verlieren diese aufgeheizten festen Teilchen allmählich ihre Wärme durch die Berührung mit dem nach oben strömenden Kaltgas, und letzteres hat dann, wenn es an der Stelle der Heißgasinjektoren (11) ankommt, praktisch die gleiche Temperatur erreicht, mit der das Heißgas in die Retortenkammer injiziert wird. Die festen Teilchen, die in die vertikal nach unten führende Leitung (16) einströmen, weisen aber trotz des Wärmeaustausches mit dem Kaltgas noch eine Wärmeenergie auf, welche über der Siedetemperatur von Wasser liegt. Sie werden daher durch die direkte Berührung mit dem Wasserbad innerhalb der Abwerf- und Dichtungsvorrichtung (17) abgekühlt, wodurch gleichzeitig eine kleine Menge Dampf gebildet wird, der in Richtung der einströmenden Kaltgase gleichfalls nach oben fließt.

Die über die Düsenanordnung (11) zugeführten Heißgase haben eine Temperatur von etwa 500 bis 600°C, so daß sie nach dem Vermischen mit dem aufgeheizten Kaltgas dazu geeignet sind, die organische Substanzen enthaltenden festen Teilchen zu pyrolysieren. In der Praxis liegt die Temperatur in dem Bereich, wo die größte Menge an Pyrolyseprodukten gebildet wird, nahe bei etwa 500°C, doch muß in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen werden, daß die Pyrolysetemperatur nicht auf einen konstanten Wert eingeregelt werden soll, sondern daß es nur von Bedeutung ist, das Heißgas mit einer solchen vorgegebenen Temperatur einzudüsen, um sicherzustellen, daß ein richtiger Abfluß der durch die Pyrolyse gebildeten Produkte stattfindet, da sich innerhalb des Bereiches der Retortenkammer ein vertikaler Temperaturgradient von selbst einstellt, so daß es keine konstante Temperatur für das gesamte Teilchenbett innerhalb der Retortenkammer gibt. Das von außen zugeführte, mit Kohlenwasserstoffen imprägnierte Material, wie Ölschiefer, weist die Umgebungstemperatur auf, welche ihrerseits von den herrschenden Wetterbedingungen abhängt. Dieses zerkleinerte Material wird dann allmählich getrocknet und vorerhitzt, wobei die Temperatur der Teilchen allmählich in dem Maße ansteigt, in dem sie sich von dem Abschnitt IV der nicht klassierend wirkenden Verteilervorrichtung (vgl. Fig. 4) in Richtung des Bereiches innerhalb der Retortenkammer bewegen, wo das Heißgas injiziert wird. Von diesem Bereich aus nimmt dann die Temperatur der Teilchen in dem Maße ab, wie sie sich dem Bodenteil der Retortenkammer nähern und dann den Ansatz der Retortenkammer durchlaufen.

Der Gasstrom, welcher über die Leitungen (10) am Kopf der Retortenkammer (9) innerhalb des Abschnittes III (vgl. Fig. 4) der nicht klassierend wirkenden Verteilervorrichtung (8) abzieht, enthält das flüssige Material mit einer Temperatur nahe seines Taupunktes in Nebelform, und es handelt sich dabei im wesentlichen um eine Mischung von leichten und schweren Kohlenwasserstoffen sowie komplexer gebauten schwefel- und stickstoffhaltigen Verbindungen. Außerdem enthält dieser Gasstrom auch Wasserdampf, der nicht nur von der Verdampfung des Dichtungswassers im Boden der Abwerf- und Dichtungsvorrichtung (17), sondern auch von der natürlichen Feuchtigkeit des behandelten Einsatzmaterials, wie Ölschiefer, stammt, wobei diese natürliche Feuchtigkeit abhängt von dem Ort, wo das Material im Bergbau gewonnen wurde oder von den Lagerungsbedingungen vor seiner Retortenverarbeitung. Dieser Gasstrom enthält wesentlich mehr leichte Kohlenwasserstoffe als schwere Kohlenwasserstoffe, ferner Schwefelwasserstoff, Wasserstoff und etwas durch die Zersetzung mineralischer Carbonate gebildetes Kohlendioxid sowie geringe Mengen Stickstoff und Sauerstoff, die von Lufteinschlüssen in den Festkörperteilchen oder aus der Zersetzung von Komponenten herrühren, die sich bei der Pyrolysereaktion gebildet haben.

Ein weiterer wesentlicher Faktor des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Gasströmungsgeschwindigkeit längs der Retortenkammer, wobei diese in Verbindung steht mit der nach unten gerichteten Bewegung des Festkörperbettes und mit der Verdichtung desselben sowie mit dem Druck der injizierten Gase, was dazu führt, daß die Gasströmungsgeschwindigkeit sich vom Boden bis zum Kopf der Retortenkammer hin verändert. Am Boden der Retortenkammer ist die Drucksäule, verursacht durch das Bett der zerkleinerten Teilchen, je nach den geometrischen Abmessungen der Retortenkammer meist am höchsten, und weil dort die Temperatur niedriger ist, bewegt sich das Gas dort nur mit einer Oberflächengeschwindigkeit von etwa 0,40 m/s nach oben, während diese Strömungsgeschwindigkeit in den oberen Schichten größer wird und Werte von 1,5 m/s erreichen kann.

Die Menge der nebelförmigen Bestandteile, die zusammen mit den Gasen am Kopfende der Retortenkammer ausströmen, kann je nach den Betriebsbedingungen, welche hauptsächlich von der Qualität des in der Retorte behandelten Rohmaterials und dessen Feuchtigkeit und der Temperatur der Gase abhängen variieren und Mengen von etwa 3 bis 25 Gewichtsprozent des Gesamtgasstromes ausmachen.

Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Anlage wie vorstehend beschrieben, wobei der zylindrische Teil der Retortenkammer (vgl. Fig. 1) einen Innendurchmesser von 5,5 m hat, wurden zwei Versuche durchgeführt, welche nachstehend als Versuchslauf 1 und Versuchslauf 2 gekennzeichnet sind. Die Eigenschaften der eingesetzten Beschickungen, die Betriebsbedingungen, die Ausbeuten, die Eigenschaften des gewonnenen Öls und die Eigenschaften der gasförmigen Komponenten sind nachstehend in Tabelle I für beide Versuchsläufe zusammengefaßt. Die gewonnenen Ölprodukte wurden im Laboratorium durch übliche Analysen bezüglich ihrer Zusammensetzung analysiert, außerdem wurde eine Elementaranalyse durchgeführt und die Zusammensetzung der Gasphase wurde chromatographisch ermittelt.

Tabelle I

Claims (6)

1. Anlage zur Gewinnung von Öl, Gas und Nebenprodukten aus Ölschiefern oder anderen mit Kohlenwasserstoffen imprägnierten festen Materialien mittels Pyrolyse, umfassend einen Fülltrichter (2), der über nach unten führende geneigte Leitungen (3) mit Drehschleusen (4) in Verbindung steht, wobei jede solche Drehschleuse einen zylindrischen Teil (410) mit innen angeordneten und an einer Drehwelle (414) befestigten Flügeln (415) aufweist, die infolge der Umdrehungsbewegung die Innenwand des zylindrischen Teils (410) abfegen und die über Leitungen (3) und Einlaß (411) in der oberen Abdeckplatte des zylindrischen Teils (410) zugeführten festen Materialien in Richtung von Auslaßöffnung (416) in der unteren Deckplatte des zylindrischen Teils (410) transportieren, welche Auslaßöffnung mit einer vertikalen Leitung (5), in die eine Leitung (72) zum Injizieren eines unter Druck stehenden inerten Gases mündet, in Verbindung steht, wobei diese Leitungen (5) der Drehschleusen (4) an ihren unteren Enden mit Einlässen von Drehschleusen (6) in Verbindung stehen, welche in identischer Weise wie die Drehschleusen (4) aufgebaut sind, und die Auslässe der Drehschleusen (6) durch nach unten führende Leitungen (7) mit einer nicht-klassierend wirkenden Verteilervorrichtung (8) für feste Teilchen verbunden sind; umfassend eine solche Verteilervorrichtung (8) mit einem trichterförmigen Drehverteiler (803), welcher den Teilchenfluß in zwei durch eine Wand (812) voneinander getrennte konzentrisch angeordnete Bereiche (816, 817) leitet, von deren Bodenteil sich mehrere mit unterschiedlicher Neigung angeordnete Leitungen (813) nach unten bis zum oberen Bereich der zylindrischen Retortenkammer (9) erstrecken, welche eine feuerfeste Auskleidung aufweist und in ihrem mittleren Teil mit einer Anzahl von Leitungen (11) zum Einspeisen von Heißgas versehen ist, sowie in ihrem Bodenteil eine Vorrichtung (13) zur Regulierung des Austrages zerkleinerter Feststoffe aufweist; umfassend eine solche Vorrichtung (13) mit einer Serie von flachen kranzförmigen und konzentrisch angeordneten Platten, die als "Rückhaltetische" (1 A, 2 A, 3 A, 4 A) dienen, und einer Serie von Prallplatten (11 B, 12 B, 13 B, 14 B, 15 B), welche in einer gewissen Höhe oberhalb der Ebene der "Rückhaltetische" und zwischen den kranzförmigen Platten derart angeordnet sind, daß sie die Freiräume (20 A, 21 A, 22 A, 23 A, 24 A) zwischen diesen Platten überdecken und die Freiräume nur von der seitlichen Bewegung der auszutragenden Feststoffe erfaßt werden, wobei diese Vorrichtung (13) außerdem eine Anzahl von ringförmigen Schrappern (5 C, 6 C, 7 C, 8 C) aufweist, welche über radial angeordnete Stützorgane (9 C) miteinander verbunden sind und die äußeren Enden dieser Stützorgane (9 C) mit hydraulischen Antrieben (19 C) in Verbindung stehen, welche mehrere der Stützorgane wechselweise vor- und zurückbewegen, so daß die ringförmigen Schrapper die sich auf den Rückhaltetischen ansammelnden festen Teilchen in einen trichterförmigen unteren Ansatz (14) der Retortenkammer (9) transportieren, in welchem Ansatz (14) direkt unterhalb der Austragsvorrichtung (13) Injektionsdüsen für Heißgas münden, welche die Endteile der durch die Wand des Ansatzes (14) hindurchgehenden Zufuhrleitungen für Kaltgas sind, wobei der Bodenteil des trichterförmigen Ansatzes (14) mit einer vertikal nach unten führenden Leitung (16) verbunden ist, die ihrerseits am unteren Ende in die Abwerf- und Dichtungsvorrichtung (17) übergeht; umfassend eine solche Vorrichtung (17), die aus einem sich längs erstreckenden Gehäuse (18) von etwa prismatischem Querschnitt in derartiger Schräglage besteht, daß das an die Leitung (16) anschließende Ende (24) für feinteilige Abfälle sich an einem niedriger gelegenen Punkt befindet als das Kopfende mit einem Austragskanal (22) für die festen Teilchen, während sich innerhalb des Gehäuses (18) eine umlaufende endlose Mattenbahn (19) mit im wesentlichen rechteckigen Schaufeln (21) befindet, welche auf von einem Motor angetriebenen Trommeln (20, 20 a) ruht und durch diese in Spannung gehalten wird, wobei das Innere des Gehäuses (18) und die vertikal nach unten führende Leitung (16) zum Teil mit Wasser gefüllt sind, welches als Dichtungsmittel für den Bodenteil der Retorte und als Kühlmittel für die aus der heißen Retorten-Behandlungszone kommenden festen Teilchen dient und letztere aufgrund der schabenden Wirkung der Schaufeln (21) in entwässerter Form über einen Auslaß (22) ausgetragen werden; umfassend am Kopfende der Retortenkammer (9) in nächster Nähe des Austragsteils der schräg angeordneten Leitungen (813) der nicht-klassierend wirkenden Verteilervorrichtung (8) angeordnete Abzugsleitungen (10) für bei der Retortenbehandlung gebildete gasförmige Produkte, welche Abzugsleitungen die Verbindung zu Kühlvorrichtungen, zu Zyklonen (29), zu elektrostatischen Abscheidern oder zu Gaswäschern (36), zu einem Kompressor (40), zu Kondensatoren und zu einem für die Gaswäsche dienenden Sprühturm (51) herstellen, wobei alle diese Vorrichtungen mittels Leitungssystemen untereinander verbunden sind, welche einerseits die Gasauslässe mit einem Aufheizer (44), der seinerseits über Leitung (45) mit einem Gasinjektorsystem (11) für Heißgas in Verbindung steht, und andererseits über eine andere Zweigleitung mit einer Leitung (81) verbinden, die zu einem Kühler (82) und von dort zu Injektordüsen (15) für Kaltgas hinführt, welche im trichterförmigen Ansatz (14) der Retortenkammer (9) angeordnet sind, während eine dritte Zweigleitung (46) zum Sprühturm (51) führt, aus dem Produktgase für die weitere industrielle Anwendung abgezogen werden, und gegebenenfalls eine vierte Zweigleitung (41 a) vorhanden ist, über welche ein Gashilfsstrom im Kreislauf geführt und an einem beliebigen Punkt stromabwärts vom Zyklon (29), vom Wärmeaustauscher (34) oder aber vom elektrostatischen Abscheider bzw. den Gaswaschsäulen (36) zugespeist werden kann; ferner alle Vorrichtungen zum Abscheiden aus und Waschen der gasförmigen Retortenprodukte in denjenigen Bereichen, wo auch flüssige Produktströme auftreten, durch ein Netz von Leitungen mit eingebauten Pumpen (37, 58, 63, 66, 76) mit Zwischenlagerungskesseln (32, 74) und mit Absitzgefäßen (54, 56) verbunden sind, und schließlich diese flüssigen Produktströme zu außerhalb der Anlage befindlichen Behandlungsstationen oder zur Abfallbeseitigung weiterleiten, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) das System von Injektoren (11) für Heißgas aus einem Bündel von parallel angeordneten länglichen Prismenelementen (111) besteht, deren Hohlraumquerschnitt Sechseckform hat, wobei der obere Scheitelpunkt von zwei Längsplatten (112) gebildet wird, die sich an der Spitze treffen, deren Seitenwände (114) von zwei parallel angeordneten länglichen Vertikalplatten gebildet werden, deren jede auf der ganzen Länge mit Löcherreichen versehen ist, wobei jede Lochreihe sich im obersten Teil der vertikalen Seitenwände (114) und wenig unterhalb derjenigen Linie befindet, auf der sich die Seitenwände mit den geneigten Abdeck-Längsplatten (112) berühren, wobei sich der untere Teil dieser geneigten Abdeckplatten (112) ein wenig über die Berührungslinie hinauserstreckt und so einen kleinen Überhang (117) bildet, welcher die Löcher (115) davor schützt, direkt von den sich nach unten bewegenden festen Teilchen getroffen zu werden, wobei die Anzahl der Löcher (115) und ihr Durchmesser so gewählt sind, daß der Gasaustritt unter dem Druck eines strömenden Gases zwischen dem ersten und dem zweiten Loch einem Unterschied im Bereich von 1 bis 5% entspricht, während die Bodenwände (113) der Prismenelemente unter Bildung eines unteren Scheitelpunktes schräg zueinander angeordnet sind;
• b) das Injektorsystem (15) für Kaltgas nur aus vielen Rohrleitungsenden besteht, die derart abgekantet sind, daß die scharfen Kantenenden aus seitlicher Sicht nach oben hin weisen, und daß sie in den Innenraum des trichterförmigen Ansatzes (14) der Retortenkammer hineinragen und um dessen Wandumfang verteilt sind;
• c) in der Verbindungsleitung zwischen dem Zyklon (29) und dem elektrostatischen Abstreifer bzw. den Gaswaschsäulen (36) ein wassergekühlter Wärmeaustauscher (34) angeordnet ist, welcher die Temperatur der aus dem Zyklon austretenden Produktgase um 20 bis 60°C herabsetzt;
• d) in der vom Kompressor (40) zum Sprühturm (51) führenden Leitung ein Wärmeaustauscher (47) und ein Luftkühler (49) vorgesehen sind;
• e) zwei miteinander durch eine Leitung (55) verbundene und in Serie geschaltete Absitzgefäße (54, 56) vorgesehen sind, mittels deren der aus dem Sprühturm (51) abgezogene Flüssigkeitsstrom in wäßrige Phasen und Ölphasen aufgetrennt wird, wobei die im ersten Absitzgefäß (54) gebildete untere Phase zur Hauptsache aus Wasser besteht und mittels Pumpe (58) im Kreislauf zum Sprühturm (51) zurückgeführt wird, während die obere Phase über Leitung (55) zum zweiten Absitzgefäß (56) mit vertikaler Trennwand geführt wird, aus dem die Ölphase mittels Pumpe (66) abgezogen und zu weiteren Regenerierungs- und Kreislaufstufen gefördert wird, während die sich am Boden ansammelnde wäßrige Phase mittels Pumpe (63) nach außen abgegeben und/ oder der Abwurf- und Dichtungsvorrichtung (17) zugeführt wird.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Zyklon (29) und dem elektrostatischen Abscheider bzw. den Gaswaschsäulen (36) angeordnete Wärmeaustauscher (34) zur Erzeugung von Niederdruckdampf ausgelegt ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Prismenelementen (111) des Injektorsystems (11) für Heißgas dem vierfachen Durchmesser der größten festen Teilchen entspricht, welche sich innerhalb eines Bettes durch die Retortenkammer (9) nach unten bewegen.

4. Verfahren zur Gewinnung von Öl, Gas und Nebenprodukten aus Ölschiefer oder anderen mit Kohlenwasserstoffen imprägnierten festen Materialien mittels Pyrolyse in einer Anlage gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, in welchem der Ölschiefer zu einer Teilchengröße von 0,32 bis 15,24 cm und vorzugsweise von 0,64 bis 7,62 cm zerkleinert und dann einem Fülltrichter (2) zugeführt wird, von dem aus die Teilchen durch die nach unten führenden geneigten Leitungen wechselweise in eine von mehreren Drehschleusen (4) mit durch Gas betriebenen Dichtungsorganen (410) gelangen, deren Innenräumen die Teilchen über obere Einlässe (411) zugeführt werden, wo sie mittels Flügeln (415), die an einer Welle (414) befestigt sind, abgestreift und unter der Einwirkung der Drehbewegung der Welle weitergefördert werden und aus einem versetzt zum Einlaß (411) angeordneten Auslaß (416) in eine nach unten verlaufende Rohrleitung (5) austreten, welche über eine Zuleitung (72) mittels eines inerten Gases mit Druck beaufschlagt wird, wobei die Teilchen von der Leitung (5) aus ins Innere einer Drehschleuse (6) gelangen, welche in gleicher Weise aufgebaut ist wie die Drehschleuse (4), und die festen Teilchen von der Drehschleuse (6) durch eine weitere Leitung (7) nach unten zu einer nicht-klassierend wirkenden Verteilervorrichtung (8) strömen, in welcher sie in einen Drehverteiler (803) fallen, der sie zu zwei voneinander getrennten und konzentrisch angeordneten Zonen (816, 817) weiterleitet, wo die nichtklassierten, sich nach unten bewegenden Teilchen Betten bilden (Abschnitt II), dann über Rohrleitungen (813) zum oberen Abschnitt der Retortenkammer (Abschnitt IV) weiterströmen und dort mit den aus der Retortenkammer abströmenden Gasen in Berührung kommen, welche aus gasförmigen und flüssigen Substanzen in Nebelform bestehen und durch die Pyrolyse des Ölschiefers, durch an einer mittleren Stelle der Retortenkammer eingespeiste Heißgase und die am unteren Ende der Retorte injizierten Kaltgase sowie Wasserdampf gebildet werden, welcher durch die Berührung der heißen, in der Retortenkammer behandelten festen Ölschieferteilchen mit aus dem Verfahren selbst stammendem Wasser im unteren Teil der Retorte entsteht, wobei an die nach unten strömenden festen Teilchen in einem mittleren Teil der Retortenkammer durch das Injektorsystem (11) Heißgas mit einer Temperatur von 500 bis 600°C und im unteren Teil der Retortenkammer über Düsen (15) ein Strom Kaltgas mit einer Temperatur von 110 bis 180°C und bei einem Überdruck von 15 bis 50 KPa eingedüst wird, wobei die Teilchen vor Austritt aus dem zylindrischen Teil der Retortenkammer (9) in kontrollierter Weise mittels einer Austragsvorrichtung (13) ausgetragen werden und dann in einen trichterförmigen Ansatz (14) gelangen, in dem sie dem vorstehend erwähnten Kaltgasstrom ausgesetzt werden, und von dort unter dem Einfluß der Schwerkraft über die vertikale Leitung (16) der Abwerf- und Dichtungsvorrichtung (17) zugeführt werden, in welcher die mittels Pyrolyse von praktisch allen organischen Bestandteilen befreiten Teilchen mit dem über Leitung (99) bei dem Auslaß für feine Teilchen zugeführten und als Dichtung wirkenden Wasser gekühlt und schließlich aus der Vorrichtung (17) ausgetragen werden, wobei die bei der Pyrolyse entstehenden gasförmigen Produkte über Leitungen (10), welche im unteren Abschnitt (III) der nicht-klassierend wirkenden Verteilervorrichtung (8) aber oberhalb der eigentlichen Pyrolysezone angeordnet sind, abgezogen und zu Zyklonen (29) weitergeleitet werden, in welchen die schweren flüssigen Komponenten und ein Teil der durch das Gas mitgerissenen sehr feinteiligen festen Stoffe abgetrennt werden, während die immer noch Nebeltröpfchen enthaltenden Produktgase am Kopf der Zyklone (29) abgezogen und zum elektrostatischen Abscheider oder zu Gaswaschtürmen (36) weitergeleitet werden, in welchen flüssige Bestandteile und Anteile der sehr feinteiligen festen Stoffe abgeschieden und daraus abgezogen werden, worauf die Gase einem Kompressor (40) und von dort einem Abzweigpunkt zugeführt werden, von dem aus 4 Teilströme ausgehen, der erste Teilstrom zu einem Aufheizer (44) geleitet wird, in dem er auf eine Temperatur von 500 bis 600°C gebracht und dann dem Injektorsystem (11) in der Retortenkammer (9) zugeführt wird, um dort die Pyrolysereaktion in Gang zu setzen, der zweite Teilstrom einen Wärmeaustauscher durchläuft, in welchem die Temperatur auf etwa 110 bis 130°C herabgesetzt wird, worauf er durch die Düsen (15) in den unteren trichterförmigen Ansatz (14) der Retortenkammer als Kaltgas injiziert wird, während ein daraus abgezweigter Nebenstrom über Leitung (86) in den Stauraum (10 C) eingeführt wird und die pneumatische Dichtung an einer Stelle bewirkt, wo die radialen Stützorgane (9 C) für die ringförmigen Schrapper der Vorrichtung (13) zur Regulierung des Teilchenaustrages durch die Wand (26 C) der Retortenkammer (9) hindurchgehen, der dritte Teilstrom gekühlt, kondensiert und in einem Sprühturm (51) gewaschen wird, aus dem am Kopf ein Gasstrom abgezogen wird, welcher weiter gereinigt und späteren technischen Anwendungszwecken zugeführt wird, während vom Bodenteil des Sprühturms (51) über die nach unten führende Leitung (53) flüssige Komponenten, welche zur Hauptsache aus Wasser und Schweröl bestehen, abgezogen und einem Dekantiersystem zugeführt werden, in welchem die öligen Komponenten von den wäßrigen Komponenten abgetrennt und dann weiter gereinigt und zur weiteren Verwendung entnommen oder als Abgang verworfen oder im Kreislauf in das Gesamtsystem der Pyrolyseanlage zurückgeführt werden, während gegebenenfalls ein vierter Teil- und Hilfsstrom über Leitung (41 a) im Kreislauf an einer Stelle stromabwärts vom Zyklon (29) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die am Boden des Sprühturms (51) abgezogenen flüssigen wäßrigen und öligen Komponenten zwei in Serie angeordneten Absitzgefäßen zugeführt werden, daß vom Boden des ersten Absitzgefäßes (54) mittels Pumpe (58) eine wäßrige Schicht abgezogen und dem Sprühturm (51) zwecks Auskondensation von flüssigen Bestandteilen in den Gasen zugeführt wird, daß die zur Hauptsache aus Öl bestehende obere Schicht mittels Leitung (55) dem zweiten Absitzgefäß (56) zugeführt und darin in sehr wirksamer Weise aufgetrennt wird, wobei die wäßrige Phase mittels Pumpe (63) abgezogen und aus der Gesamtanlage befördert wird, um entweder weiterbehandelt oder als Abfall verworfen zu werden, während die ölige Phase mittels Pumpe (66) abgezogen und zum Teil zwecks Reinigung und industrieller Verwendung aus der Gesamtanlage abgezogen, aber zum anderen Teil im Kreislauf als Waschflüssigkeit zu den Zyklonen (29) zurückgeführt wird;
• b) die aus dem Zyklon (29) abgezogenen Gase im Wärmeaustauscher (34) abgekühlt werden und ihre Wärmeenergie durch Herabsetzung der Temperatur um 20 bis 60°C ausgenutzt wird, so daß sie nach Durchlaufen des elektrostatischen Abscheiders bzw. der Gaswaschtürme (36) in den Kompressor (40) mit einer Temperatur von 130 bis 180°C und vorzugsweise von 130 bis 140°C eintreten;
• c) der im Sprühturm (51) zu behandelnde Gasstrom vorher in einem Wärmeaustauscher (47) und anschließend in einem Luftkühler (49) durch Absenken der Temperatur bis auf 90°C gekühlt wird;
• d) ein Teil der in den Stauraum (10 C) für die Stützorgane der kreisförmigen Schrapper der Vorrichtung (13) zur Regulierung des Teilchenaustrags injizierten kalten Gase als zusätzliche Quelle für die Kaltgasinjektion in die Retorte dient;
• e) der Druckunterschied zwischen der nach unten führenden Leitung (5), welche die Auslaßöffnung der oberen Drehschleuse (4) und die Einlaßöffnung der unteren Drehschleuse (6) verbindet, und dem unteren Teil der Retortenkammer (9) 1,36 KPa beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase, welche sich von unteren Einspeisungspunkt für Kaltgas durch die Retortenkammer hindurch bis zum oberen Abzugspunkt aus der Retorte bewegen, Strömungsgeschwindigkeiten im unteren Retortenteil von 0,4 m/s bis zu Strömungsgeschwindigkeiten im oberen Retortenteil von 1,5 m/s aufweisen.

6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck am Kopf der Retortenkammer im Bereich von 0,7 bis 7 KPa liegt.