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Verfahren zur Verwertung kohlenstoffhaltiger Stoffe durch thermische
Prozesse.
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Zusatz zum Patent 300558.
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Bei dem Verfahren nach Patent'300558 und Zusatz 368809 werden schlammige
oder in einer Flüssigkeit enthaltene, stückige, kohlenstoffhaltige Stoffe durch
die Wärmewirkung einer. in dem Rohgut oder der Suspensionsflüssigkeit brennenden
Tauchflamme behandelt.
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Die neue Erfindung bildet eine weitere Ausbildung dieser Verfahren,
welche darin besteht, daß außer der Wärmebehandlung auch eine chemische Einwirkung
auf das Rohgut ausgeübt wird, und zwar in der Weise, daß die chemischen Einwirkungsstoffe
durch die Tauchflamme mitgebilfdet werden.
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Es ist bereits bekannt, außer der von einer Tauchflamme erzeugten
Wärme auch die von ihr gebildete Kohlensäure auszunutzen, und zwar für chemische
Umsetzungen, z. B. zur Gewinnung von Borsäure und Borax aus einer Suspension von
borsaurem Kalk in Wasser.
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Von diesem bekannten Verfahren unterscheidet sich der Gegenstand
der Erfindung dadurch, daß nicht das ohne weiteres entstehende Verbrennungsprodukt,
die Kohlensäure, als chemisch wirkendes Mittel verwandt wird, sondern ein solches
durch die Wärmewirkung der Flamme aus besonderen, zu dem zu behandelnden Rohstoff
hinzugefügten oder der Flamme zugeführten Stoffen gebildet wird.
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Bei einer ganzen Reihe von Verfahren wird z. B. das kohlenstoffhaltige
Rohgut erhitzt und mit Salzsäure behandelt. Statt diese nun als fertigen Rohstoff'in
den Prozeß einzuführen, wird sie gemäß der Erfindung durch die die Erhitzung bewirkende
Tauchflamme gebildet, indem man diese in einem bei Erhitzung Salzsäure abspaltenden
Stoff brennen läßt, z. B. in Chlormagnesiumlauge. In dieser kann man z. B. das aufzuschließende
Gut (Zellulose, Holzschliff, Strohhäcksel, Sägemehl u. dgl.) suspendieren oder auch,
wenn es in einer spezifisch leichteren Flüssigkeit, z. B. Wasser, suspendiert ist,
diese oberhalb der schwereren Chlormagnesiumlauge lagern lassen.
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In Abb. I ist schematisch eine Einrichtung für die Durchführung dieses
Verfahrens im Längsschnitt dargestellt. In einem druckfesten Gefäß g brennt aus
dem Brenner b die Tauchflamme f, die durch die Zuleitungen 12 und l2 mit Preßluft
und Ö1 oder Gas gespeist wird. Die Flammen taucht mit ihrem unteren Ende in durch
c zugeführte Chlormagnesiumlauge. Der obere Flammenteil brennt z. B. in Wasser,
in welchem das zu behandelnde Gut, Häcksel, Sägemehl o. dgl., suspendiert ist.
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Diese Aufschwemmung wird durch c zugeführt, und nachdem die Wärme
der Flamme und die aus der darunter befindlichen Lauge entstehende Salzsäure darauf
eingewirkt hat, durch a abgeführt. Durch d entweichen Wasser- und überschüssige
Salzsäuredämpfe.
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Zum Aufschließen von Strohhäcksel, um die darin enthaltenen Nährstoffe
für die Verwendung des Strohes als Viehfutter leichter löslich zu machen, ist eine
Erhitzung mit o, 8 bis 1,5 Prozent Salzsäure bei etwa 3 Atm. Druck während einer
Stunde erforderlich.
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Eine der dargestellten Einrichtung ähnliche eignet sich auch zur
Erzeugung anderer chemischer
Einwirkungsmittel, wie z. B. schwefliger
Säure, zu welchem Zweck man die Flamme in sulfitzelluloselauge eintauchen läßt.
die heißen Verbrennungsgase der eintauchenden Flamme durchstreichen in feiner Verteilung
die Zelluloselauge, und es findet in hekannter \Veise eine Nbspaltung von schwefliter
Säure statt, die dann chemisch auf das über der Lauge schwimmende kohlenstoffhaltige
Gut einwirkt.
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Bei den angeführten Beispielen werden chemische Reagentien aus besonderen,
der Flammenwirkung ausgesetzten Stoffen (Chlormagnesiumlauge, Sulfitzelluloselauge
u. dgl.) gebildet. Der Erfindungsgedanke kann auch in der Weise ausgeführt werden,
daß das chemische Agens durch Zusätze zur flamme in dieser selbst entsteht, Speist
man die Flamme mit einem Überschuß an Luft. der für die Ä'erbrennung selbst nicht
nötig ist, so bilden sich in bekannter Weise nitrose Gase in der Flamme, die durch
weitere Oxydierung in Gegenwart des Wasserdampfes in Salpetersäure übergehen.
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Die erzeugte Säuremenge wächst bei höherem Arbeitsdruck und bei Zugabe
von Sauerstoff zur Verbrennungsluft. Die so gebildete Salpetersäure kann für viele
Zwecke als Mittel dienen, welches auf das gleichzeitig durch die Wärme der Flamme
zu behandelnde Gut chemisch einwirkt.
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Beim Eindampfen von Fäkalien z. B. ist bis jetzt der Zusatz beträchtlicher
NIengen von Schwefelsäure nötig gewesen, um die Trocknung der Poudrette zu erleichtern
und den Fäkalstickstoff zu erhalten. Durch Versuche ist ermittelt worden, daß die
bindung sich auch erzielen läßt, wenn man Salpetersäure in feinster Verteilung während
der Eindampfung der Fäkalien durch diese hindurchtreibt. Eine für diese Art der
behandlung geeignete Einrichtung zeigt schematisch Abb. 2.
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Die Rohfäkalien werden bei h eingepumpt, in dem Vorwärmer v z. b.
durch irgendwelche verfügbare Wärme erhitzt und dann langsam an der Flamme f vorbeigeführt.
Hierbei erhitzt, gelangen sie in den Behälter k, wo die von der Flamme kommenden,
nitrose Gase enthaltenden Dämpfe noch länger bei inniger Vermischung auf sie einwirken.
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Der so behandelte und durch Verdampfung eingedickte fäkalbrei tritt
durch i in die eigentlichen Trocken apparate oder in einen Kaum geringeren Druckes,
wo er durch Zerstäubutlg weiter entwässert wird. Der erzeugte gespannte Dampf wird
durch m seinem weiteren Verwendungszweck zugeleitet. Bei Betrieb der Flamme mit
Teeröl von 9 000 W.E. und etwa 18 kg Verbrennungsluft auf 1 kg Öl entsteht beim
Arbeiten bei rund 10 Atm.
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Überdruck Salpetersäure in solcher Menge, daß der in den Rohfäkalien
enthaltene Stickstoff vollständig gebunden und eine Poudrette mit höherem Gehalt
an Stickstoff gewonnen wird als bei dem bisher üblichen Zusatz von Schwefelsäure.
Dabei werden die Isosten für letztere gespart, denn die mit höchstem thermischen
Nutzeffekt die Eindampfung der Fäkalien bewirkende Tauchflamme bildet die erforderliche
Salpetersäure gleich mit, ohne nennenswerten Mehrverbrauch an Brennstoff.
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Diese beiden Wirkungen der Tauchflamme. das Rohgut zu erhitzen und
zugleich Salpetersäure für die chemische Einwirkung auf das selbe mit zu erzeugen.
kann auch noch in man chen anderen Anwendungsfällen des Verfahrens benutzt werden,
z. B. für die Behandlung von Torf. Es ist bekannt, daß Torf, wenn er mit Säure versetzt
und erhitzt wird, sein sonst zäh festgehaltenes Wasser leicht abgibt. Hier besorgt
dann die Tauchflamme sowohl die Erhitzung wie die salpetersäurelieferung. wobei
die behandlung in einer Einrichtung nach Abb. 2 geschehen kann.
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In ähnlicher Weise findet die Erfindung Anwendung bei der behandlung
von braunkohle mit Wärme und Säure, um die Kohlen in Bitumen. Kohlenstoff und Asche
zu zerlegen. Die zerkleinerte Kohle wird in Behältern in Wasser suspendiert, durch
eine in der Masse brennende Tauchflamme unter Druck erhitzt und gleichzeitig durch
die Verbrennungsgase der Flamme stark durchgerührt. Die in letzterer enthaltenen
salpetersäuredämpfe wirken so auf die Kohlenteilchen ein, daß beim Stehenlassen
der Flüssigkeit nach der hitze- und Säureeinwirkung die unlöslichen Ascheteilchen
sich am Boden absetzen, während die Ritumenteilchen und Salze darüber suspendiert
bleiben. Durch weiteres Einwirkenlassen von Salpetersäure auf die Lösung wird eine
weitere Trennung der Bitumenteile von dem fast aschefreien Kohlenstoff erleichtert.