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Verfahren der Gewinnung von Wertstoffen aus Brennstoffen und Ölschiefer.
Die Entgasung und Entgasung in Verbindung mit Vergasung zwecks Gewinnung von Wertstoffen
aus Brennstoffen und Ölschiefer vermittels indifferenter Heißgase bei Temperaturen
unterhalb der beginnenden Dunkelrotgiut und Querdurchspülung in mehreren Stufen
zwecks Gewinnung reiner Erzeugnisse ist aus der Patentschrift 3o2322 K1. ioa bekannt,
und zwar werden dabei die flüchtigen Destillationserzeugnisse aus den Vorlagen der
einzelnen
Stufen - in der Trockenstufe praktisch reiner Wasserdampf,
in der Schwelstufe Urteerdämpfe und Schwelgas - im Gemisch mit den indifferenten
Heißgasen unmittelbar nach den Kondensationseinrichtungen abgeführt.
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Die fühlbare Wärme der in Gien einzelnen Stufen zur Anwendung kommenden
indifferenten Heißgase wird bei dieser Art der thermischen Behandlung der Brennstoffe
nur zum geringen Teil ausgenutzt. Selbst bei Anwenflung geringer Gasgeschwinciigkeiten
ist das Temperaturgefälle der bei der Querdurchspiilung verwendeten indifferenten
Heißgase ein sehr geringes, insbesondereaberdann, wenn hei dünner Kohlenschicht
in der Retorte oder Kaminer gearbeitet wird, was ja bei der Entgasung wasserreicher
Brennstoffe erforderlich ist.
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Im Betriebe ergeben und errechnen sich nach diesem Verfahren Abzugstemperaturen
für die flüchtigen Erzeugnisse aus der Vorlage der Trocken- und Schwelstufe, die
nur etwa 70 bis i oo" niedriger sind als die Temperatur der zur Anwendung
kommenden indifferenten Heißgase. Bei manchen Brennstoffen, wo der Schwelvorgang
ezothermisch verläuft, kann die Abzugstemperatur sogar höher als die zur Anwendung
kommenden Heißgastemperaturen sein. Letztere betragen bekanntlich in der Trockenstufe
170 bis 300°, in der Schwelstufe -15o bis 55O°.
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Das Verfahren ist praktisch aber nur, durchführbar, wenn ein hoher
thermischer Wirkungsgrad erreicht wird, d. h. die Eigenwärme der indifferenten Heißgase
in weitestem Maße ausgenutzt und rlie hohe Abzugstemperatur v011 350 bis
d150" für die flüchtigen Destil.-lationserzeugnisse in der Vorlage der Schwelstufe
herabgedrückt wird.
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Bei derartig hohen Abzugstemperaturen würden die primär abdestillierenden
Verbindungen nicht allein einer höheren Temperatur ausgesetzt, als zu ihrer \erflüchtigung
notwendig ist, sondern auch die Beständigkeitsgrenze der jeweils bei allmählich
steigender Temperatur in Gier Schwelstufe entstandenen primären, abdestillierenden
Verbindungen würde überschritten: nette Spaltungsprodukte würden entstehen.
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Entweichen doch bekanntlich bei der Destillation von Brennstoffen
30 Prozent der Gesamtteerbildner bereits bei Temperaturen zwischen
280 und 350". Von welcher Bedeutung die Abzugstemperatur der flüchtigen Destillate
aus der Schwelstufe ist, ergibt sich daraus, daß bekanntlich hei der Destillation
;ges Hauptteerbildners, nämlich des Bitumens, vermittels heißen Wasserdampfes bei
Temperaturen von doo bis 50o° bereits eine erhebliche Zersetzung festgestellt wird;
wobei die Destillate nicht etwa einen über d100° liegenden Siedepunkt haben, sondern
auch Verbindungen enthalten, die innerhalb i 5o bis .Ioo° sieden. Die Siedepunkte
der nacheinander aus dem Brennstoff entweichenden Destillate sind bekanntlich nicht
einfach steigend. Durch Erzielung einer nieflrigen Abzugstemperatur in der Schwelstufe
wird die schonendste thermische Behandlung und damit die höchste Teerausbeute erreicht.
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Der Gegenstand der Vorliegenden Erfindung zeitigt demgegenüber einen
Fortschritt dadurch, elaß die flüchtigen Destillationserzeugnisse aus der Trockenstufe
unmittelbar in einen Wärmeaustauscher beliebiger Bauart geführt und überhitzt werden,
der in dem Weg der aus der Schwelstufe unmittelbar abziehenden Destillationserzeugnisse
so gelagert ist, daß die Abzugstemperatur der letzteren erniedrigt wird. Kommt als
indifferentes Heißgas überhitzter Wasserdampf zur Anwendung, so werden die reinen
Erzeugnisse der Trockenstufe, nämlich praktisch reiner Wasserdampf, im Wärmeaustauscher
der Schwelstufe überhitzt und durch eine Umwälzpumpe im Kreislauf Jem Heißgasraum
oder den Heißgasräumen rler Trockenstufe wieder zugeführt und so in deni Verfahren
ständig wieder verwendet.
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Der im praktischen Betriebe stets mitgerissene Staub setzt sich in
den Kaminersegnienten des Wärmeaustauschers ab und kann hier leicht entfernt werden;
es wird also ein Verstopfen der isolierten, möglichst eng zti wählenden Rohrleitungen
vor und nach fier Umwälzpumpe vermieden. Gleichzeitig wir,l ein Teil der hochsiedenden
flüchtigen Destillat aus der Schwelstufe durch das öftere Aufprallen auf die Kammerwände
des Wärmeaustauschers und durch die Temperaturerniedrigung; niedergeschlagen, wodurch
clie Kondensationseinrichtung entlastet wird.
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Ein Beispiel einer Anlage für ein solche; `erfahren ist in der Zeichnung
Abb. i, 2 und 3 dargestellt.
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Abb. t ist ein Querschnitt der Schwelvorrichtung.
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Abb. 2 ist ein Schnitt nach Linie .1-.-1 von Abb. i.
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Abb. 3 ist ein Schnitt nach Linie B-B von Abb. i.
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ach der Zeichnung gelangt der frische oder vorgetrocknete Brennstoff
durch eine Füllvorrichtung ex in die beiden durchbrochenen oder mit Schlitzen oder
Düsen versehenen Retorten b, b'. Letztere sind bei y an derübergangsstelle
der Trockenstufe in die Schwelstufe geschlossen oder mit einer bekannten Abschlußvorrichtung
versehen, damit eine möglichst scharfe Trennung der Stufen erreicht wird. Bei ununterbrochenem
Betriebe wird der entgaste Brennstoff, nämlich Tieftemperaturkoks, vermittels einer
bekannten Entleerungsvorrichtung bei i abgezogen oder bei Verbindung des
Entgasungsrattmes
mit einem Generator anschließend vergast. Zwischen den beiden Re:. torten befinden
sich die Heißgasräume 1i; und h, für die Trockenstufe und Heißgasraum i für die
Schwelstufe.
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Den Heißgasräumen werden durch mit Schlitzen versehene Rohre oder
Kammern r und r, für die Trockenstufe und k für die Schwelstufe die indifferenten
Heißgase zugeführt. Um die Retorten herum liegen die Vorlagen der Trockenstufe a
c, und die Vorlagen der Schwelstufen g g. In den Vorlagen c c, sind j e drei
Abzüge d und c eingebaut, die durch Schieber f reguliert werden können. Die sechs
Abzüge stehen mit der ersten Kammer des Wärmeaustauschsegments n1 in Verbindung.
Durch in diese Kammer eingebaute öffnungen, die durch Schiebers reguliert werden
können, läßt sich eine gleichmäßige Verteilung des Heißgases bei der Querdurchspülung
auf der ganzen oder unterteilten Schwelstufe ermöglichen, ebenso eine Regulierung
für den Abzug der flüchtigen Destillate. Sämtliche Wärmeaustauschseagmente n', n2,
n' liegen in dem Vorlagenraum g der Schwelstufe.
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Von dem letzten Wärmeaustauschsegment ;t' aus werden die aufgeheizten,
flüchtigen Destillationserzeugnisse der Trockenstufe durch Rohr o abgeführt. Die
letzte Kammer des Wärmeaustauschers hat einen Anschluß an das Rohr p, von wo die
flüchtigen Destillate aus der Schwelvorlage g abgeführt werden. Die sich in den
Kammern des Wärmeatistauschers niederschlagenden Destillate aus der Schwelstufe
fließen in eine Tauchvorlage -nt und von hier durch einen Überlauf ab. Das Verfahren
ermöglicht eine Regelung der Abzugstemperatur für die flüchtigen Destillate in der
Weise. daß man beispielsweise nur einen. Teil der flüchtigen Destil.lationserzeugnisse
aus derVorlage der Trockenstufe dem Wärrneaustauscher zuführt, während ein anderer
Teil in bekannter Weise durch Abzüge t t, abgeführt wird. Eine solche Regelung
der Abzugstemperatur ist z. B. für die Durchführung von Kontaktreaktionen gasförmiger
Stoffe in iler @7orlage der Schwelstufe von Wichtigkeit.
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Für vorliegendes Verfahren ergibt sich beispielsweise die Arbeitsweise
ans Abb. 3. Werden Brennstoffe mnit hohem Wassergehalt, wie beispielsweise Torf
oder nasse Braunkohle, der Entgasung, unterworfen, so wird in der Trockenstufe mit
überhitztem Wasserdämpf als indifferentes Heißgas gearbeitet, und zwar bei Heißgastemperaturen
von 170 bis 300°, so daß lediglich eine Trocknung, nicht eine Aufspaltung des Brennstoffes
in die primären Destillate stattfindet. Die in der Trockenstufe abdestillierenden
Erzeugrisse, hier praktisch reiner Wasserdampf, werden in dem in der Vorlage g der
Schwelstufe gelagerten Wärmeaustauscher überhitzt und durch Rohre o o im Kreislauf
durch die isoli,erte Rohrleitung i vermittels einer Umwälzpumpe T weitergeleitet
durch die isolierte L eitung i, und Verteilungsrohre r und -r, nach den Heißgasräumen
h und h,. Ein Überschuß wird durch Leitung 2 oder durch die Abzüge t t, unter Umgehung
des Wärmeaustauschers dem besonderen Erhitzer U zugeführt und hier auf die erforderliche
Heißgastemperatur von 4.5o bis 55o° für die Schwelstufe aufgeheizt und durch Leitung
i i sowie -\,'erteiiungsrohr k dem Heißgasraum i der Schwelstufe zugeführt. Ein
weiterer Überschuß kann durch Leitung 5 für den Arbeitsvorgang eines Generators
F abgegeben oder durch Leitung d. vor dem Kühler W in die Kondensationseinrichtung
für die Schweldämpfe der Schwelstufe eingeführt werden.
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Die in dem Wärmeaustauscher der Schwelvorlage abgekilhlten flüchtigen
Destillate . der Schwelstufe gelangen durch Rohre p p vermittels Rohrleitung 6 nach
einem Teerwäscher V, von hier nach den Kühlern W und W" anschließend hieran in die
Benzinwäscher Z und Z,. Die entfallenden permanenten Schwelgase werden vermittels
eines Gebläses T, nach dein Gasometer X gedrückt. Falls die Schwel= gasmengen zum
Beheizen des Erhitzers U nicht ausreichen oder wegen des hohen Heizwertes anderweit
verwendet werden sollen, wird Generator- oder Wassergas im Generator F hergestellt
und durch Leitung 13 dem Gasometer X zugeführt. Vom Gasometer X aus gelangt
das Gas unter einem gleichmäßigen Druck durch Leitung 8 und 9 als Heizgas nach dem
Erhitzer U, der beispielsweise ein Cowper sein kann, und durch Leitung 8 und io
nach der Feuerung des Kessels L. Da eine genaue Temperaturregelung für die Durchführung
des Verfahrens in den einzelnen Stufen erforderlich ist, kann einmal Heißdampf aus
der Trockenstufe aus der Leitung i, durch Leitung 3 entnommen ;werden und dem; Heißdampf
zur Temperatureinstellung auf q5o bis 55o° für die Schwelstufe in Leitung i i zugesetzt
werden. Man kann aber auch Heißdampf aus dem Erhitzer U durch Leitung in dem Heißdampf
für die Trockenstufe in Leitung i, zwecks Temperatureinstellung auf 170 bis
300° zuführen. Für die Inbetriebsetzung und falls erforderlich kann aus dein Kessel
I. entnommener überhitzter Dampf durch die Leitung i? und i, den Heißgasräumen der
Trockenstufe 1i. und h, zugeführt werden, ebenso durch Leitung i_5 dem Erhitzer
U. Sollen Kohlen mit geringem, Wassergehalt, beispielsweise Steinkohlen, geschwelt
werden, so muß, um die Durchführung des Verfahrens, zu ermöglichen, der Steinkohle
die Backfähigkeit genommen werden, was nach F i s c h e r durch Zusatz von geringen
Mengen
Braunkohle erfolgen kann. Ini ühriren könnte man den Arbeitsgang analog wie bei
Braunkohlen finit hohem Wassergehalt vor, nehmen. Da aber in der Trockenstufe bedeutend
geringere Mengen Wasserdampf entfallen, wird man praktisch nur in den Heißgasrütimeii
der Trockenstufe mit im Wärmeaustauscher der Schwelstufe überhitztem Wasserdanipf
als indifferentes Heißgas im Kreislauf arbeiten. In dem Heißgasrauni der Schwelstufe
wird inan das entfallende Schwelgas oder, falls erforderlich, Zusatzgas,. wie Generator-
o lür Wassergas, als indifferentes Heilägas iiii Kreislauf verwenden. Letzteres
kann auch in beiden Stufen im Kreislauf zur Anwendung kommen. Durch Leitung 7 würde
in beiden Fällen das Glas vom Gasometer X aus dein Cberhitzer C.' zum Aufheizen
auf q.5o bis 53o= zugeführt werden.
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Es ändert nichts all dein `erfahren, ob die Sammelräume für die flüchtigen
Destillate der einzelnen Stufen, hier als Vorlazen bezeichnet, ein- oder mehrräumig
sind, ebenso die Heißäasräume der einzelnen Stufen. Die I-leißgasräume können auch
in bekannter `.'eise tim die Retorten herum gelagert sein, und flie Vorlagen zwischen
den Retorten liegen, wobei die Betorte n rund oder kaminerförtnig und (11-ehbar
sowie rüttelbar sein. können. Da der Wärineaustauscher in jen Weg c fier aus der
11anzen oder unterteilten Vorlage der Schwelsitife abziehenden Destillate gelagert
ist, ist es gleichgültig, welche Ausgestaltung der Wärineaustauscher hat; beispielsweise
können die Atistatischseginente bis an die Wandung ikr Trockenvorlage hinaufreichen:
auch können @lic# tüchtigen Destillate au; den Vorlagen der "L'rockenstufe durch
in der @@ anaung der Vorlage der Trockenstufe vorgesehene regelhart i ißnungen austreten.
Der Entgastingsrauni kann, falls der Entgasungsrückstand anschließend vergast werden
soll, finit einem Generator in Verbindung stehen, so daß die auf die erforderlichen
Temperaturen gebrachten Generatorgase unmittelbar in sämtliche oder in einen Teil
der Heißgasräume als indiftereiltes Heißgas abziehen und für das Verfahren verwendet
werden können.