DE424216C - Verfahren zur Umwandlung von kohlenstoffhaltigen Stoffen in Vollkohle - Google Patents

Verfahren zur Umwandlung von kohlenstoffhaltigen Stoffen in Vollkohle

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DE424216C DEB109865D DEB0109865D DE424216C DE 424216 C DE424216 C DE 424216C DE B109865 D DEB109865 D DE B109865D DE B0109865 D DEB0109865 D DE B0109865D DE 424216 C DE424216 C DE 424216C
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    • C10B47/00Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
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Description

  • Verfahren zur Umwandlung von kohlenstoffhaltigen Stoffen in Vollkohle. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Umwandlung von kohlenstoffhaltigen Stoffen in dichte Vollkohle auf dem Wege der Erhitzung der in geeigneter Weise vorgetrockneten Stoffe unter gasdichtem Abschluß des Erhitzungsraumes. Ein solches Verfahren zur Herstellung eines steinkohleähnlichen Brennmaterials aus Torf ist bekannt; auch bei diesem bekannten Verfahren wird bezweckt, die bei der Umwandlung entwickelten flüchtigen Kohlenwasserstoffe dem Endprodukt einzuverleiben. Es ist aber nicht erkannt worden, daß für die restlose und innige Einverleibung der bei der Erhitzung entstehenden flüchtigen Stoffe Bedingung ist, das Entstehen schädlicher Leerräume innerhalb des Erhitzungsraumes zu vermeiden. Das Verfahren nach vorliegender Erfindung trägt dieser Erkenntnis dadurch Rechnung, daß die Erhitzungskammer, in welcher die Umwandlung in Kohle stattfindet, mit den zweckentsprechend vorbehandelten Stoffen vollkommen, also unter Vermeidung von Leerräumen zwischen Kammerwandung und Inhalt und innerhalb des Inhalts ausgefüllt wird. Bei diesem Verfahren nach der Erfindung werden die bei der Erhitzung entstehenden Destillationsprodukte mit Sicherheit gezwungen, innerhalb der Stoffmasse zu verbleiben und sie gleichmäßig und innig zu durchdringen. Bei der Anwendung des Verfahrens auf die Umwandlung von Stoffen pflanzlichen Ursprungs (Holz, Torf, holzige Braunkohle, Blätter, Moos u. dgl.) in Vollkohle genügt die volle Ausfüllung der Erhitzungskammer bei Beginn der Operation allein nicht zur Vermeidung schädlicher freier Räume, da bei dem teilweise schwammigen Charakter der Grundstoffe solche freien Räume während des Umwandlungsverfahrens noch nachträglich durch Zerstörung oder Zerfall der Struktur entstehen können. '?ach der Erfindung wird diese Art schädlicher Räume dadurch vermieden, daß die eben genannten Stoffe während der Umwandlung in dem Erhitzungsraume einer äußeren Pressung unterworfen werden. welche sie dauernd während der Umwand- Jung verdichtet, d. h. die schädlichen freien Räume wieder vernichtet. Für den Erfolg des Umwandlungsv erfahrens ist neben den Vorgängen bei der Umwandlung selbst auch der Zustand der Stoffe bei Beginn der Umwandlung von Bedeutung. Es ist zwar an sich bekannt, daß die Stoffe pflanzlichen Ursprunges vor der @erkohlung einer Vortrocknung unterzogen werden müssen. Die bisher angewandte Trocknung allein aber, welche nur das Wasser aus den Stoffen ganz oder teilweise entfernt, genügt zur Hervorbringung einwandfreier Grundstoffe für die Umwandlung nicht. Nach der Erfindung werden vielmehr die pflanzlichen Stoffe vor der Einführung in den Erhitzungsraum einer so starken Vorwärmung unterzogen,, daß nicht nur das Wasser, sondern auch vorhandene Sauerstoffverbindungen entfernt werden, was am zweckmäßigsten durch eine Vorwärmung in zwei hintereinandergeschalteten Abteilungen bewirkt wird, von denen die erstere auf einer Temperatur von etwa i5o° gehalten wird, während die zweite stärker, bis auf 25o°, erwärmt wird.
  • Eine besondere Ausführungsart des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß die Grundstoffe unter mäßigem Druck zu einheitlichen Vorpreßlingen geformt werden und diese Vorpreßlinge in einer Erhitzungskammer weiterbehandelt werden, die die Form eines Rohres hat, dessen Innenquerschnitt dem Außenquerschnitt der Vorpreßlinge entspricht, so daß diese Vorpreßlinge das Erhitzungs- bzw. Umwandlungsrohr ohne schädlichen Leerraum satt ausfüllen und dieses Rohr ohne Änderung dieser satten Füllung kontinuierlich durchlaufen können. Die Vorpreßlinge werden zweckmäßig durch je eine in das Rohr mit den Vörpreßlingen eingebrachte und in dem Rohr geführte Metallplatte getrennt, wobei einerseits eine bessere Abdichtung und Wärmeverteilung, anderseits durch den Vorschubdruck eine selbsttätige Verdichtung der vorwärts gedrückten Stoffe hervorgerufen wird. An sich ist ein Verkohlungsverfahren bekannt, bei welchem das Rohmaterial durch Rohre durchgepreßt wird, aber einerseits nur für eine Verkohlungsmethode anderer Art, bei der die entstehenden Gase abgeleitet werden, also nicht mit gasdicht abgeschlossenem Rohr, anderseits nicht für vorher in dieForm von Vorpreßlingen gebrachte Grundstoffe zur Umwandlung in Brikette.
  • Das Verfahren nach vorliegender Erfindung ist auch zur Umwandlung von ganz mineralisierten, aber an flüchtigen Kchlenwasserstoffen armen Materialien, wie gewisse Sorten von Kohlenstaub, Braunkohlenstaub o. dgl., in Vollkohlebrikette anwendbar, wenn diesen Stoffen vor Beginn der weiteren Behandlung ein Zusatz von Materialien gegebe:3 wird, die an flüchtigen Kohlenwasserstoffen reich sind, beispielsweise nicht oder wenig mineralisierte pflanzliche Stoffe. Das beste Mischungsverhältnis zwischen ganz mineralisierten und pflanzlichen Stoffen ist ein Verhältnis der Gewichte von etwa 5 : i.
  • Auf der Zeichnung ist der Hauptteil einer Einrichtung im Grundriß dargestellt, die sich zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung beispielsweise eignet, und zwar hauptsächlich für die Anwendung des Verfahrens auf die Umwandlung von pflanzlichen Stoffen in Vollkohlebrikette.
  • Bevor die Stoffe der Behandlung in der dargestellten Einrichtung unterzogen werden, müssen sie je nach ihrer Natur in geeigneter Weise vorbereitet werden. Bei allen Stoffen ist eine vorbereitende weitgehende Zerteilung der Materialien notwendig, um eine möglichst homogene Masse hervorzubringen. Nach der Zerkleinerung werden die Stoffe, beispielsweise mittels eines auf der Zeichnung angedeuteten Ventilators j, in einen nicht dargestellten Trockenapparat eingebracht, der zweckmäßig zwei oder mehr voneinander getrennte Abteilungen hat, die miteinander in Verbindung stehen. Die Abteilungen werden durch eine Hilfsfeuerung d in verschiedener Stärke beheizt. Die erste Abteilung wird auf einer Temperatur von nicht mehr als 15o° C gehalten, so daß hier lediglich Trocknung, also Wasserverdampfung, stattfindet. Nach vollständiger Trocknung gelangen die Stoffe in die zweite Abteilung, wo sie einer Temperatur von etwa z5o° unterworfen werden; unter dem Einfluß dieser Temperatur beginnt eine Zersetzung, derart, daß Sauerstoffverbindungen, Kohlensäure, Essigsäure, Holzessig und entsprechende Verbindungen, entweichen, nicht jedoch die harzigen und teerigen Bestandteile, die unzersetzt in den Stoffen erhalten bleiben. Die hier entwickelten Gase oder Dämpfe werden durch ,eine Rohrleitung g abgeleitet, die mittels Ventilators 1z und Mantels i durch einen kalten Luftstrom gekühlt wird. Die kondensierbaren Nebenprodukte dieser ersten Zersetzung können in geeigneter Weise nach Reinigung und Filtrierung beliebig verwertet werden. Die nicht kondensierbaren Gase werden in den Feuerungen der Einrichtung zur Wärmeerzeugung ausgenutzt. Die Absonderung der Sauerstoffverbindungen erhöht einerseits durch Ausnutzung der in den Nebenprodukten enthaltenen Wärme- oder sonstigen Werte die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens; anderseits erhalten die Stoffe durch die Entfernung dieser Bestandteile die Eigenschaft, besser uri-(i inniger zusammenzuhalten. Es ist auch wesentlich, daß die Nebenprodukte bei ihrer Entstehung eine exothermische Reaktion entwickeln, so daß keine oder geringe äußere Wärmezufuhr zur Fortsetzung des Verfahrens erforderlich ist.
  • Nach Verlassen der zweiten Abteilung des Tröckenapparates gelangen die köhlehaltigen Stoffe mit den in ihnen noch unverändert enthaltenen harzigen und teerigen Bestandteilen, ohne abgekühlt zu werden, in eine zur Kompression dienende Vorrichtung, bestehend beispielsweise in einer Brikettieru -gspresse a. die '-örpreßlinge bestimmter Form und Dimensionierung erzeugt. Die aus dieser Presse heraustretenden Vorpreßlinge zeigen zwar einen gewissen für die Weiterbehandlung ausreichenden Zusammenhalt, müssen aber nunmehr erst der eigentlichen Verkohlung unterzogen werden, um zu widerstandsfähigen und heiztechnisch vollwertigen Briketten zuwerden.-DieVerkohlung schließt sich unmittelbar der Zersetzung in der zweiten Abteilung des Trockenapparates unter Zwischenschaltung der erwähnten Presse an. Die Verkohlung erfolgt bei dein dargestellten Ausführungsbeispiel in einer Metallröhre, die sich aus zwei ineinander übergehenden Abschnitten b und b' zusammensetzt. Der Innenquerschnitt dieser Verkohlungsröhre b entspricht der äußeren Form der von der Presse a erzeugten Vorpreßlinge. Diese Vorpreßlinge werden mittels einer kleinen Hilfspresse e intermittierend von dem in der Zeichnung linken Ende der Röhre her in diese eingedrückt und füllen bei ihrem Durchgang durch die Röhre diese vollständig ohne schädliche Leerräume aus. Der Abschnitt b der Röhre ist allerseits von einer Kammer c umgeben, in welcher heiße, aus der Feuerung d kommende Gase umlaufen und in der Röhre eine durch ein Thermometer geregelte Temperatur von etwa 3o0° C aufrechterhalten. Der zweite Abschnitt b' der Röhre ist der Luft frei ausgesetzt. Die Röhre b ist vollständig gasdicht abgeschlossen. Zweckmäßig wird die Länge der Röhre unter Berücksichtigung der Durchtrittsgeschwindigkeit der Vorpreßlinge so bemessen, daß die Vorpreßlinge beim Durchgang von einem Ende der Röhre bis zum andern Ende die erforderliche Zeit zur vollständigen Umwandlung in Vollköhlebrikette finden. Durch den Druck der die Vorpreßlinge nachschiebenden Presse e wird bewirkt, daß die Vorpreßlinge dauernd reim Durchgang einer Verdichtung unterworfen werden, also durch den Zerfall der Struktur entstehende innere Leerräume selbsttätig wieder verschwinden. Zwischen j e zwei Vorpreßlingen wird zweckmäßig eine Metallplatte eingeschaltet, die in der Röhre b ebenfalls wie die Vorpreßlinge geführt wird. Diese Mtta.llplatten werden so ausgebildet, daß sie zwar die Vorpreßlinge daran verhindern, sich zu deformieren und unter Wirkung des Prel3-druckes sich miteinander zu vereinigen, aber doch ein Durchtreten und Verteilen der Wärme zulassen. Beim Durchlaufen der Röhre werden in den Vorpreßlingen die dichteren Kohlenstoffverbindungen entwickelt; wobei diese mangels vorhandener Leerräume aus den Kohlebestandteilen der Stoffe nirgends heraustreten können. Es findet eine molekulare Durchdringung und Durcharbeitung der Masse statt, die dabei vorübergehend einen teigigen Zustand annimmt. Die Vorpreßlinge wandeln sich in der Röhre in vollwertige Vollkohlebrikette um und verlassen die Röhre b' als feste, kristallisierte Kohle mit allen Eigenschaften anthracitartiger Steinkohle. An einer Stelle t am Beginn des Kühlabschnittes b' wird zweckmäßig ein Auslaß zum Entweichen von nicht kondensierbaren Gasen und leichten Bestandteilen vorgesehen, die zur 1Iischung mit den ändern flüchtigen Sauerstoffverbindungen geführt werden, die bei der Vortrocknung abgesondert wurden.
  • Bei manchen Grundstoffen kann die Heizkraft der Endprodukte noch dadurch erheblich vergrößert werden, daß man den Stoffen während der ersten Zersetzung im Trockenapparat Rückstände schwerer (51e oder an Kohlenwasserstoff sehr reicher Petroleumrückstände beifügt, Stoffe, die sonst nicht ausnutzbar und darum sehr billig sind.
  • Bei Anwendung des Verfahrens aus Torf muß auf zweckmäßige Vorbereitung und Reinigung des Torfes gesehen werden, insbesondere Entfernung der erdigen Bestandteile und Zuführung des Wassergehaltes auf 23 bis 30 Prozent.
  • Das vorliegende Verfahren ermöglicht neben seiner Anwendbarkeit auf alle kohlehaltigen Grundstoffe die Verwertung sonst schwer in Vollkohlebrikette umwandelbarer Grundstoffe, insbesondere kann SteinkohlengruE und überhaupt mineralischer, an flüchtigen Kohlenwasserstoffen armer Kohle- oder Braunkohlenstaub dadurch zu einem wertvollen Grundstoff für das vorliegende Verfahren werden, daß er einen Zusatz von nicht oder wenig mineralisierten pflanzlichen Stoffen erhält, die -an flüchtigen Kohlenwasserstoffen reich sind, beispielsweise Pflanzen, Blätter, Moose, Schwämme und junge Torfe. Hierbei hat sich als vorteilhaftes Mischungsverhältnis ein Verhältnis der Gewichte von 5 : i zwischen mineralisierten und pflanzlichen Stoffen ergeben. Die pflanzlichen Stoffe werden vor der Verwendung als Zusatzstoffe zweckmäßig zuerst einer beginnenden Zersetzung durch Gärung unterzogen und dann durch Zerreibung in pulvrigen Zustand gebracht. Der Kohlengrus wird zweckmäßig vor der Mischung durch Waschung von den erdigen Beimischungen befreit, dann wieder getrocknet und, soweit erforderlich, fein und gleichmäßig zerrieben. Die Weiterbehandlung des Gemisches ist dieselbe, wie oben mit Bezug auf andere Grundstoffe beschrieben. Bei der Umwandlung in der gasdicht abgeschlossenen Erhitzungskammer wandelnsichdie pflanzlichen Stoffezum großen Teil in bituminöse Kohlenwasserstoffe um, durchdringen innig die Kohlenbestandteile und bringen die ganze Masse in einen einheitlichen Kohlezustand. So hergestellte Kohle ist fester und widerstandsfähiger als durch Teer agglomerierte Kohle und hat den Vorteil, auf dem Rost nicht auseinanderzufallen und keine Dünste zu entwickeln, wie sie von Teer entstehen. Auch zersägter und durch Hitze zersetzter Holzstoff kann zur Agglomerierung von Steinkohlenstaub diene. Braunkohle wird zweckmäßig vor der Vermischung mit pflanzlichen Stoffen in geeigneter Weise von den fremden Stoffen, insbesondere Schwefelkiesen, befreit; aus durch Mischung mit den pflanzlichen Stoffen veredelter Braunkohle werden Vollkohlebrikette, die ohne Rauchentwicklung brennen und keine Schlacken erzeugen.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Umwandlung von kohlenstoffhaltigen Stoffen in Vollkohle durch Erhitzung der vorgetrockneten Stoffe unter gasdichtem Abschluß, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer so satten Ausfüllung des Erhitzungsraumes und so dichter Lagerung des Brennstoffs gearbeitet wird, daß Leerräume vermieden werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i zur Umwandlung von nicht oder wenig mineralisierten Stoffen pflanzlichen Ursprungs, wie Blätter, Moos, Torf und holzige Braunkohle, in Vollkohlebrikette, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe vor der Einführung in den gasdicht abgeschlossenen Erhitzungsraum so stark vorgewärmt werden, daß vorhandene Sauerstoffverbindungen entfernt werden. .
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe während der Umwandlung in dem gasdicht abgeschlossenen Raum einer äußeren Pressung unterworfen werden, durch welche sie während der Umwandlung verdichtet werden, so daß das Entstehen von Leerräumen, die sich aus der schwammigen Struktur bei fortschreitender Zerstörung der Struktur durch die Erhitzung ergeben können, vermieden wird. q..
  4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe unter mäßigem Druck zu gleichmäßigen Vorpreßlingen geformt werden und in ein der Form der Vorpreßlinge im Innenquerschnitt entsprechendes, auf etwa 3oo° erhitztes, gasdichtes Umwandlungsrohr in an sich bekannter Weise durch eine Förderpresse kontinuierlich eingeführt werden, wobei die Vorpreßlinge durch je eine mit eingeführte Metallplatte getrennt werden.
  5. 5. Einrichtung für das Verfahren nach Anspruch 2 und q. zur Vortrocknung und Vordestillierung der zu behandelnden pflanzlichen Stoffe, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei hintereinandergeschalteten Abteilungen besteht, von denen die zweite stärker, auf höchstens 25o°, geheizt ist als die erste, welche etwa auf 15o° gehalten wird, wobei der Stoff zweckmäßig mittels Schnecken durch die beiden Abteilungen hintereinander hindurchgeführt wird.
  6. 6. Einrichtung für das Verfahren nach Anspruch i und q., dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmeanlage, die Anlage zur Erzeugung der Vorpreßlinge, die Förderpresse und das Umwandlungsrohr in einem Aggregat zusammengebaut sind und Fördervorrichtungen vorgesehen sind, die die Stoffe von der einen Abteilung des Aggregates zur andern kontinuierlich weiterleiten.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch i zur Umwandlung von ganz mineralisierten, aber an flüchtigen Kohlenwasserstoffen armen Stoffen, wie gewisse Sorten von Kohlenstaub und Braunkohlenstaub o. dgl., in Vollkohlebrikette, dadurch gekennzeichnet, daß diesen Stoffen vor Beginn der Behandlung ein Zusatz von an flüchtigen Kohlenwasserstoffen reichen Körpern beigegeben wird, wie von nicht oder wenig mineralisierten pflanzlichen Stoffen. B. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Gewichtsverhältnis zwischen dem ganz mineralisierten und dem pflanzlichen Stoff ein Verhältnis von etwa 5 : i gewählt wird.
DEB109865D 1922-06-07 1923-06-03 Verfahren zur Umwandlung von kohlenstoffhaltigen Stoffen in Vollkohle Expired DE424216C (de)

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