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Verfahren zum Destillieren von Brandschiefer und ähnlichen Stoffen
in einer Retorte. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Destillieren von
Brandschiefer und ähnlichen Stoffen in einer Retorte, die aus einem senkrecht stehenden
Schacht besteht, über welchem eine Ladevorrichtung angebracht ist und der in seinem
unteren Teile Löcher besitzt, die zur Einführung von Luft, Dampf und eines brennbaren
Gases dienen. Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß in den Schacht in der
Zeiteinheit eine konstante und reichlich überschüssige Menge brennbaren Gases eingelassen
wird, während die eingelassene Luftmenge nach Belieben verändert werden kann, so
daß über den Zonen für die Wiedergewinnung der Wärme und für die Verbrennung eine
Entgasungszone entsteht,
in welcher der Schiefer unter der Einwirkung
des Wasserdampfes seinen Kohlenstoff abgibt, und darüber eine Destillationszone,
in welcher dem Schiefer die flüchtigen Bestandteile entzogen werden, wobei die Verbrennung
derart eingestellt wird, daß die Zeit des Sinkens des Schiefers durch die Destillationszone
etwa $ bis io und durch die Entgasungszone etwa io bis 15 Stunden beträgt.
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Man kennt Verfahren dieser Art, bei welchen die Destillationszone
in der unmittelbaren Nachbarschaft der Verbrennungszone liegt. Nun ist es aber für
die Gewinnung von Ül und für dessen Güte wesentlich, daß die Destillationszone nicht
in unmittelbarer Nähe der Verbrennungszone liegt, wie dies beim älteren Verfahren
der Fall ist, sondern daß diese beiden Zonen durch einen verhältnismäßig großen
Zwischenraum voneinander getrennt sind, damit das heiße Gas, welches in diese Destillationszone
eindringt, nicht auf eine Temperatur über 55o bis 6oo° hinaus gebracht wird.
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Es sind ebenfalls Verfahren bekannt, bei welchen eine Destillationszone,
eine Verbrennungszone und eine Rückgewinnungszone hergestellt werden. In diesem
Falle kann die Entgasungszone nicht bestehen, denn der nach der Destillation zurückbleibende
Kohlenstoff wird durch die ,eingeführte Luft verbrannt, und dieseVerbrennungistdie
Hauptwärmequelle.
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Die bekannten Verfahren verlaufen somit nicht in den vier Zonen gemäß
der Erfindung, und es ist dort nicht davon dieRede,dieWärme auszunutzen, welche
durch die Verbrennung des Gases geliefert wird, welches unten in die Heizzone eingelassen
wird.
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Die Zeichnung zeigt als Beispiel eine Destillationsl;amme: , welche
zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung dienen kann.
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ä sind die Gaseinlässe, A die Lufteinlässe, V die Dampfeintrittsöffnungen,
T der Fülltrichter, c das Wasserbecken mit einem Becherwerk N für die Entfernung
des erschöpften Schiefers, t die Auslaßleitungen für die Gase und Dämpfe.
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Falls sich die Retorte in normalem Betrieb befindet, so wird mit einer
bestimmten, im Innern erzeugten Wärmemenge eine entsprechende Menge erschöpften
Schiefers erzielt, und es wird durch die Abgangsleitungen eine regelmäßige Menge
Gase und Dämpfe strömen. In der Retorte wird sich natürlich ein regelmäßiges Temperaturverhältnis
einstellen, wodurch vier verschiedene Zonen entstehen, die wie folgt angeordnet
sind, wenn man unten beginnt: Wiedergewinnungszone R, Verbrennungszone C, Vergasungszone
G, Destillationszone D. Der Schiefer verläuft von oben nach unten in folgender Weise.
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Nach Einführung in die Retorte durchläuft er die Zone D, welche sich
vom Gipfel bis zur Höhe d-d erstreckt, -wo, die Temperatur etwa 55o° beträgt. In
dieser Zone wird der Schiefer, welcher einer Temperatur von der Außentemperatur
bis zu 55o° unterworfen wird, alle seine flüchtigen Bestandteile abgeben. Er tritt
sodann in die Zone G (Vergasungszone) ein und führt dabei nur noch seinen Kohlenstoff.
In dieser Zone steigt die Temperatur von 55o° bis zur Temperatur der Verbrennungszone,
die 95o bis iooo° beträgt. Der Schiefer wird hier der Wirkung des Wasserdampfes
unterworfen, der mit den Verbrennungsgasen vermischt ist. Es entstehen folgende
Reaktionen: C 4 H20 - CO--[- H2 C+aH20-C02+aH2. Der Wasserdampf wird
zersetzt, der Kohlenstoff vergast und der Stickstoff des Schiefers wird unter der
Einwirkung des entstehenden Wasserstoffes teilweise in Ammoniak umgewandelt.
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Sobald der Schiefer in die Verbrennungszone gelangt, besitzt er keinen
oder fast keinen Kohlenstoff mehr, und in dieser Zone füllt er nur den Raum aus,
in welchem die Verbrennung des Gases stattfindet. Aus dieser Zone gelangt der Schiefer
in die Wiedergewinnungszone, an deren Basis die Luft und der Wasserdampf eingelassen
werden. Ist im Schiefer etwas Kohlenstoff zurückgeblieben, so wird dieser durch
die Luft verbrannt; außerdem gibt der Schiefer in dieser Zone seine fühlbare Wärme
an die Luft und an den Dampf ab und fällt sodann. in das Wasser- i becken c, aus:
welchem er durch das Becherwerk N entfernt wird.
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Verfolgt man nun den Weg der Gase und Dämpfe, so wird man sehen, daß
das in Überschuß durch die Pfeifen g eingeblasene Gas auf ein Gemisch von Luft und
Wasserdampf stößt, das an der Basis der Zone R eingeblasen wird. Von dem Gase wird
ein der Luftmenge entsprechender Bruchteil verbrannt. In der Zone C entsteht somit
eine hohe Temperatur. Die Gasmasse läuft durch die Zone G und gibt dort die zur
Erhöhung der Temperatur des Schiefers und die für die endothermischen Reaktionen
der Vergasung des Kohlenstoffes erforderlichen Wärmeeinheiten ab.
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Diese Gasmasse wird um die Vergasungsgase vermehrt und gelangt mit
einer Temperatur von 55o° in die Zone D, wo sie die Destillation und die Freigabe
aller flüchtigen Bestandteile verursacht. In dieser Zone liefert i die Gasmasse
die erforderlichen Wärmeeinheiten für die Temperaturerhöhung des
Schiefers
und für die Destillation. Schließlich wird die um die Destillationsprodukte vermehrte
Gasmasse nebst den Dämpfen in die Abgangsleitungen treten, durchströmt unter der
Einwirkung einer Saugpumpe die Kondensationsvorrichtungen und die Wäscher. Bei ihrem
Austritt aus diesen Vorrichtungen «erden die nichtkondensierten Gase teilweise wieder
in die Retorte eingelassen. Der andere Teil wird für die Heizung benutzt.
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Ein mittelwertiger Schiefer kann pro Tonne Gase erzeugen, die wenigstens
eine :Million Wärmeeinheiten enthalten. Bläst man die Hälfte von diesen Gasen in
die Retorte, so liefert man einen Gasüberschuß. Es stehen somit unter diesen Bedingungen
pro Tonne Schiefer 5oo ooo Wärmeeinheiten zur Verfügung.
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In den sogenannten schottischen Retorten werden dagegen alle nicht
kondensierbaren Gase für die Heizung verwendet, und sehr oft ist es sogar erforderlich,
Generatorgas zuzufügen.
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Ohne längere Erklärung wird man einsehen können, daß es bei der Anpassungsfähigkeit
und der leichten Einstellbarkeit der Temperaturen durch die einfache Handhabung
eines Hahnes auf der Luftleitung und beim ständig vorhandenen Gasüberschuß leicht
sein wird, für eine bestimmte Leistung die Trennungsebene der Zonen D und G zu bestimmen.
Für einen mittelwertigen Schiefer wird diese Ebene derart bestimmt, daß der Schiefer
8 bis io Stunden in der Zone D und 13 bis 15 Stunden in der Zone G verbleibt.
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Die Menge der einzuführenden Dämpfe wird derart bestimmt, daß die«
Gewinnung an Ammoniak ihren höchsten Wert erreicht.
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Die Gesamtmenge der für die Behandlung erforderlichen Dämpfe schwankt
zwischen 300 und d.oo kg pro Tonne Schiefer. Letzterer liefert selbst etwa So kg
Dampf. Die Verbrennung der Gase wird ebenfalls etwa ioo kg Dampf erzeugen. Die von
außen einzuführen-de Gasmenge wird somit etwa i 5o bis 25o kg betragen.
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Die hauptsächlichsten Vorteile des Verfahrens sind die folgenden:
i. Die erhebliche Menge des täglich verarbeiteten Schiefers, die gleich ist dem
ganzen Inhalt, falls der Schiefer 24 Stunden in der Retorte verbleibt, 3/4 dieses
Inhaltes, falls der Schiefer während 18 Stunden verbleibt. Als Mindestinhalt kann
man 30 cbm annehmen, jedoch steht theoretisch der erheblichen Vergrößerung
dieses Inhaltes nichts entgegen.
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2. Die leichte- Regelbarkeit der Temperaturen, die durch die -einfache
Handhabung eines Lufthahnes erzielt wird, wobei das Kennzeichen des Heizverfahrens
die ständige Gegenwart eines Überschusses an brennbarem Gas ist.
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3. Die hohe Wärmebilanz der Vorrichtung. Die einzigen Wärmeverluste
werden in der Tat durch die von den austretenden Gasen mitgerissenen Wärmeeinheiten
verursacht, deren Temperatur zwischen i2o und i5o° liegt. Diese Wärmeeinheiten können
übrigens leicht wiedergewonnen werden, dies z. B., indem man die Gasmasse durch
einen Wärmeaustauscher strömen läßt, in welchem das zu behandelnde Ammoniakwasser
erwärmt wird. Die anderen Verluste werden durch Ausstrahlung verursacht; sie sind
jedoch verhältnismäßig gering wegen des hohen Verhältnisses zwischen der Oberfläche
und dem Inhalt und der Schutzbekleidung, welche durch den Mantel aus schlecht leitendem
Material gebildet wird.
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d.. Jede Tonne des behandelten Schiefers wird eine erhebliche Menge
brennbarer Gase zur Verfügung lassen. Für mittelwertigen Schiefer werden diese Gase
bei der-Verbrennung etwa 5oo ooo Wärmeeinheiten liefern.