DE4222671A1

DE4222671A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Pyrolysekoks

Info

Publication number: DE4222671A1
Application number: DE19924222671
Authority: DE
Inventors: Karl Heinrich Van Heek; Wolfgang Wanzl
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1992-07-10
Filing date: 1992-07-10
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2012-07-11
Also published as: WO1994001514A1; DE4222671C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Pyrolysekoks und einen Flugstromreaktor zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist allgemein bekannt, aus Steinkohle, die unter Luftab schluß erhitzt wird, die Flüchtigen Bestandteile in einem Flugstromreaktor abzutrennen, wobei die Kohlegrundsubstanz als glasiger Koksrückstand zurückbleibt. Das Hauptprodukt solcher Pyrolyseverfahren sind die Flüchtigen Bestandteile, die zu den verschiedensten Endprodukten weiterverarbeitbar sind. Der Koksrückstand als Nebenprodukt wird in der Regel als Festbrennstoff verwertet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren dahingehend weiterzuentwickeln, daß der Pyrolysekoks als ein Hauptprodukt nutzbar ist, nämlich als ein Porenbildner zur Erzeugung von porenhaltigen kera mischen Formkörpern.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden ausgehend von einem Ver fahren der eingangs genannten Gattung eine Weiterbildung des Verfahrens und ein Flugstromreaktor zu dessen Durchführung vorgeschlagen, wobei die verfahrensmäßige Lösung der Erfin dungsaufgabe in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentan spruchs 1 niedergelegt ist. Weitere Ausgestaltungen des Ver fahrens vermitteln die Ansprüche 2 bis 4.

Die vorrichtungsgemäße Lösung der Erfindungsaufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 5 wieder gegeben. Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung ist in Anspruch 6 niedergelegt.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß nach dem erfin dungsgemäßen Verfahren hergestellter Pyrolysekoks sehr gut als Porenbildner für die Erzeugung von porenhaltigen kera mischen Formkörpern geeignet ist. Als zusätzlicher Vorteil tritt hinzu, daß die fühlbare Wärme der Pyrolysekokspartikel den Fremdwärmebedarf bei der Herstellung porenhaltiger kera mischer Formkörper entsprechend reduziert.

Die bei der erfindungsgemäßen Herstellung der Pyrolysekoks partikel als weiteres Produkt anfallenden Flüchtigen Be standteile können ihrer üblichen Verwendung in der Teerchemie zugeführt werden, mindestens aber können sie unter Ausnutzung ihrer fühlbaren Wärme ebenfalls bei der Erzeugung der porenhaltigen keramischen Formkörper vorteilhaft zur Einsparung von Fremdwärme verwendet werden.

Die Pyrolysekokspartikel lassen sich vorteilhaft in einem Fallrohrreaktor als Flugstromreaktor herstellen, da die dort erzeugbaren Kokspartikel überraschenderweise eine Korn größenverteilung haben, die eine optimale Porenverteilung in den porenhaltigen keramischen Formkörpern gewährleisten.

Der erfindungsgemäße Flugstromreaktor eignet sich besonders gut zur Herstellung von Pyrolysekokspartikeln mit optimalen Eigenschaften.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen erfindungsge mäßen Flugstromreaktor zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 eine SEM-fotografische Wiedergabe von nach dem er findungsgemäßen Verfahren hergestellten Pyrolyse kokspartikeln, die mit verschiedenen Vergröße rungsmaßstäben abgebildet sind.

In Fig. 1 ist ein als Fallrohrreaktor 1 ausgebildeter Flug stromreaktor dargestellt, der über eine Kohlevorlage 2 mit Kohle beschickbar ist. An die Kohlevorlage 2 ist seitlich eine Gas-Dosierleitung 4 angeschlossen. Das Dosiergas dient zur Fluidisierung des in der Kohlevorlage 2 enthaltenen Koh lenstaubes. Die Kohlevorlage 2 ist über eine Kohle-Dosier leitung 3, die von einem Kühlmantel 5 umgeben ist, an den Reaktorkopf 6 angeschlossen. Die Kohle-Dosierleitung 3 ragt mit ihrem Auslaß 16 in den Reaktorkopf 6 hinein, und zwar bis zur Höhe eines Heißgaß-Einlasses 15, an den eine Heißgas leitung 7 anschließt. Sie ist durch einen Brenner 8 hin durchgeführt, der seitlich des Fallrohrreaktors 1 angeordnet ist.

Im Brenner 8, der über eine Leitung 18 mit Brennstoff be schickt wird und dessen Abgas über eine Leitung 17 abgeführt wird, wird das in der Heißgasleitung 7 enthaltene Heißgas auf hohe Temperaturen von etwa 700-900°C aufgeheizt. Als Heißgas dient ein im wesentlichen sauerstofffreies Gas, vor zugsweise Rauchgas.

Im Bereich einer sich im Fallrohrreaktor 1 ausbildenden Reaktionsstrecke 14 trifft das aus dem Auslaß 16 austretende kalte Kohle-Dosiergas-Gemisch auf das aus dem Heißgas-Einlaß 15 austretende Heißgas. Dabei erfolgt im Bereich der Reak tionsstrecke 14 eine Schockverkokung der vorzugsweise hoch flüchtigen Einsatzkohle mit 30 bis 40% Flüchtigen Bestand teilen und einer Korngröße von 0,1 bis 0,5 mm unter Bildung von rundlichen porösen Pyrolysekokspartikeln.

Am Reaktorausgang 9 schließt an den Fallrohrreaktor 1 eine Gas-Flüchtige-Koks-Gemischleitung 10 an, die zu einem nach geschalteten heißgehenden Feststoffabscheider 11 führt, an dem sie seitlich befestigt ist. Vorzugsweise wird als Fest stoffabscheider, wie im Beispiel, ein Heißgas-Zyklon 11 ver wendet.

Aus dem Kopfbereich des Feststoffabscheiders 11 wird eine Gas-Flüchtige-Leitung 13 herausgeführt und in dessen Fußbe reich ist ein Koksabzug 12 angebracht.

Gemäß einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung des Flug stromreaktors kann an die Gas-Flüchtige-Koks-Gemischleitung 10 eine Rückführleitung 19 angeschlossen sein, die im Bei spiel mit dem Reaktorkopf 6 verbunden ist.

Wie Fig. 2 ausweist, entstehen bei Anwendung des erfin dungsgemäßen Verfahrens Pyrolysekokspartikel von kugelähn licher Form, deren zellig-poröse Beschaffenheit aus den vier SEM-Fotografien mit verschiedenen Vergrößerungsmaßstäben gut erkennbar ist. Die Pyrolysepartikel fallen innerhalb eines eng begrenzten Korngrößenbereichs an. Wegen dieser Eigen schaften sind die Partikel optimal als Porenbildner für die Herstellung von porenhaltigen keramischen Formkörpern ge eignet.

Bezugszeichenliste

1 Fallrohrreaktor
2 Kohlevorlage
3 Kohle-Dosierleitung
4 Gas-Dosierleitung
5 Kühlmantel
6 Reaktorkopf
7 Heißgasleitung
8 Brenner
9 Reaktorausgang
10 Gas-Flüchtige-Koks-Gemischleitung
11 Feststoffabscheider
12 Koksabzug
13 Gas-Flüchtige-Leitung
14 Reaktionsstrecke
15 Heißgas-Einlaß
16 Kohle/Dosiergas-Auslaß
17 Abgasleitung
18 Brennstoffleitung
19 Rückführleitung

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Pyrolysekoks, dadurch ge kennzeichnet, daß

a) hochflüchtige Steinkohlen mit 30 bis 40% Flüch tigen Bestandteilen und mit einer Korngröße von 0,1 bis 0,5 mm mittels eines kalten Dosiergases in den Kopfbereich eines Flugstromreaktors von oben einge blasen werden,
b) dort mit einem im wesentlichen sauerstofffreien 700 bis 900°C heißen Gasstrom (z. B. Rauchgas) aus einer vorgeschalteten Brennkammer zusammengeführt werden, um die Steinkohle in einer Reaktionsstrecke durch Pyrolyse in Koks umzuwandeln, und
c) das Gas-Flüchtige-Koksgemisch in einem heißgehenden nachgeschalteten Feststoffabscheider bei rd. 500°C einerseits in das Pyrolysegas und die Flüchtigen Bestandteile sowie andererseits in die Pyrolyse kokspartikel getrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Flugstromreaktor ein Fallrohrreaktor verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die flüchtigen Bestandteile zur energetischen Nutzung in den Prozeß zurückgeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die flüchtigen Bestandteile in der Teerchemie weiterverarbeitet werden.

5. Flugstromreaktor zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einem Fallrohrreaktor (1) eine Kohlevorlage (2) vorge schaltet ist, in deren Kohle-Dosierleitung (3), die mit einem Kühlmantel (5) versehen ist, eine Gas-Dosierlei tung (4) einmündet, die Kohle-Dosierleitung (3) in den Reaktorkopf (6) von oben eingelassen ist, in den Reak torkopf (6) des weiteren seitlich eine Heißgasleitung (7) einmündet und der Heißgasleitung (7) ein Brenner (8) zugeordnet ist sowie aus dem Reaktorausgang (9) eine Gas-Flüchtige-Koks-Gemischleitung (10) abzweigt, die zu einem Feststoffabscheider (11) führt, der mit einem Koksabzug (12) sowie einer Gas-Flüchtige-Leitung (13) ausgerüstet ist.

6. Flugstromreaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß eine Gas-Flüchtige-Koks-Gemisch-Rückführleitung (19) vorgesehen ist, die von der Gas-Flüchtige-Koks- Gemischleitung (10) zum Reaktor (1) führt.