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Verfahren zur Herstellung eines hochwertigen Gases aus feu&"teth,
minderwertigen Brennstoffen. Das vorliegende Verfahren bezweckt, bei der Entschwelung
feuchter, minderwertiger Brennstoffe, wie Braunkohle u. dgl., ein hochwertiges Gas
zu erzielen, welches besonders als vollwertiger Ersatz für Steinkohlengase gebraucht
werden kann. Das Verfahren ist besonders dort am Platze, wo für die Leuchtgasherstellung
geeignete Steinkohle nicht zur Verfügung steht, sei es wegen Transportschwierigkeiten
oder im Falle von Streiks.
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Das Verfahren besteht im wesentlichen darin, die Behandlung des minderwertigen
Brennstoffes in zwei Stufen vorzunehmen. In der ersten wird der Brennstoff auf 25o
bis 35o° erhitzt, wobei die ursprüngliche Feuchtigkeit desselben und wertlose, infolge
chemischer Veränderung entstehende Gase (Kohlensäure) abgetrieben und in die Luft
entlassen werden. In der zweiten Stufe wird der in der ersten Stufe vorbehandelte
Brennstoff auf die eigentliche Schweltemperatur (Soo l)is 7o0°) gebracht.
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Bei der Durchführung des neuen Verfahrens bei einer Schwelanlage werden
für die beiden Verfahrensstufen zwei Drehtrommeln mit Innenheizung benutzt. In der
ersten Trommel wird das Abtreiben von Feuchtigkeit und wertlosen Gasen des minderwertigen
Brennstoffes bewirkt, wobei dieser selbst auf die Gewichtseinheit bezogen, an Kohlenstoffgehalt
gewinnt, während die zweite Trommel den in der ersten Stufe veredelten Brennstoff
unmittelbar, also ohne Abkühlung, von der ersten Trommel empfängt zur Durchführung
des Schwelvorganges bei höherer Temperatur, wobei Schwelgase mit verhältnismäßig
gering"em Kohlensäuregehalt gewonnen werden.
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In beiden Verfahrensstufen erfolgt die Innenheizung der Drehtrommeln
durch Heizgasströme, welche ihre Wärme unmittelbar an den zu trocknenden bzw. zu
schwelenden Brennstoff abgeben.
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Es=sind Verfahren bekannt geworden, bei denen der Schwelzone eine
Zone mit Vorerhitzttng des Sch-%velgutes vorgeschaltet wird. Damit wurde jedoch
nur bezweckt, das Niederschlagen von Kondensaten auf das Schwelgut zu vermeiden.
Auch hat man vorgeschlagen, in mehreren Stufen zu schwelen, um die in den letzten
Stufen gewonnenen Kondensate, Teer und 01, nicht mit dein in der ersten Stufe sich
ergebenden Wasser zu verunreinigen. Ein ähnliches Verfahren bezweckt die Gewinnung
eines für Brikettierungszwecke geeigneten Teers unter Herstellung von Briketts mit
besonderen Eigenschaften. Ein anderes Verfahren (Patent 130305) will in fraktionierter
Destillation Säure, Teer und eine zur Leuchtgasherstelhing geeignete Kohle gewinnen.
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Demgegenüber bezweckt die vorliegende Erfindung die Erzielung eines
hochwertigen Gases ohne Rücksichtnahme auf Kondensatgewinnung und Güte des Schwelrückstandes.
Es kommen außerdem für die Behandlung des Schwelgutes bei vorliegender Erfindung
nicht feststellende Apparate, sondern zwei Drehtrommeln zur Anwendung, die zwei
streng
getrennte Verfahrensstufen bedingen, wobei das Schwelgut
durch Innenheizung der Drehtrommel, d. h. -durch darüber -geleitete HeizgasstrÖme,
erwärmt wird.
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Ein Verfahren -(Patent 263 o25) benutzt allerdings mehrere Trommeln,
wobei jedoch nur das Vortrocknen des Brennstoffes durch unmittelbare Heizwirkung
darübergeleiteter Gase erfolgt, nicht aber die weitere Behandlung des Schwelgutes.
Patent 385 874 behandelt eine Drehofenanlage, bei welcher 'beide Trommeln von außen
beheizt werden. Dasselbe gilt für das französische Patent 24 289. Diesem
Patente gegenüber wird nach Erfindung das Verfahren in, nvei Drehtrommeln mit Innenheizung
durchgeführt.
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Die Gase, welche die zur Durchführung des Schwelvorganges erforderliche
Wärme in der ersten und zweiten Verfahrensstufe unmittelbar an den Brennstoff in
den Trommeln zu übertragen haben, empfangen ihrerseits ihre Wärme aus Regeneratoren.
Zur Durchführung der Behandlung des minderwertigen Brennstoffes zur Gewinnung von
hochwertigem Gas gemäß der Erfindung werden mehrere, zweckmäßig drei Regeneratoren
angewendet, wie später noch beschrieben wird.
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Für die Trocknung und Veredelung des minderwertigen Brennstoffes in
der ersten Trommel werden beispielsweise Rauchgase einer Kesselfeuerung entnommen
und, falls erforderlich, näch zusätzlicher, mäßiger Erhitzung in einem Regenerator
über den feuchten Brennstoff in der Trommel geführt. Diese Gase nehmen in der Berührung
mit dem feuchten Brennstoff, wobei dieser erwärmt wird, Feuchtigkeit und aus der
teilweisen chemischen Veränderung des Brennstoffes entstehende Kohlensäure auf und
entweichen ins Freie.
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Für die Schwelung des in der ersten Trommel veredelten und in heißem
Zustande.in die zweite Trommel geförderten Brennstoffes wird bei Einleitung des
Betriebes ein Nutzgas i Generatorgas oder Wassergas, aus dem bei dem Schwelgang
entfallenden Halbkoks hergestellt) benutzt, das, gleichfalls vorher in einem Regenerator,
nun aber auf höhere Temperatur erhitzt wurde. Dieses Gas, welches beim Durchgang
durch die zweite Trommel aus dem Brennstoff frei werdende Kohlenwasserstoffdämpfe
aufnimmt, wird zur Abscheidung der kondensierbaren Dämpfe durch eine Kondensationsanlage
geleitet und von neuem erhitzt der zweiten Trommel im Kreislauf zugeführt. Sobald
in der zweiten Stufe durch die Einwirkung des heißen Nutzgases auf den Brennstoff
die Entwicklung von kohlensäurearmen Schwelgasen einsetzt, wird die Verwendung von
Nutzgas zur unmittelbaren Wärmeübertragung an den Brennstoff eingestellt, an dessen
Stelle das Schwelgas tritt. Das in der zweiten Stufe überschüssig entstehende Schwelgas
hat etwa folgende Zusammensetzung: 7 Pxozent CO" r8 Prozent CO, 30 Prozent CH4,
15 Prozent H2, i,5 Prozent O., 13,5 Prozent H=, 6 Prozent CmHn.
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Ein solches Gas ist ungleich wertvoller als das im üblichen Schwelverfahren
erhaltene mit viel Ballastgas beladene Gas. Es kann daher, nachdem ihm die kondensierbaren
Anteile entzogen sind, als Leuchtgas verwendet werden.
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Die Regeneratoren, welche beispielsweise durch verbrennendes Generatorgas
geheizt werden, werden bezüglich der Mertragung der von ihnen aufgespeicherten Wärme
an den Brennstoff in der Weise verwendet, daß diese im Temperaturbereich von etwa
iooo bis herab auf 65o° C für die Erhitzung des für die zweite Trommel bestimmten
Gases (anfänglich Nutzgas, d. h. Generatorgas oder Wassergas, später Schwelgas)
und darunter bis etwa 35o°, zur Erwärmung von Rauchgas für die Behandlung des Brennstoffes
in der ersten Trommel ausgenutzt werden. Ist diese unterste Temperaturgrenze in
einem Regenerator schließlich erreicht, so wird derselbe wieder auf etwa iooo° C
erhitzt und ist alsdann für die Durchführung des zweiten Verfahrensabschnittes verfügbar.-Die
deutsche Patentschrift 390 842 behändelt einen »Wärmeaustauscher«,, die französische
Patentschrift 553 832 einen »Trockner« mit zwei Kammern. Demgegenüber ist gemäß
der- vorliegenden Erfindung die Anwendung von drei öder mehreren Regeneratoren vorgesehen,
die abwechselnd aufgeheizt werden und Wärme abgeben, und deren Wärmeinhalt nach
der Temperaturhöhe in denselben nacheinander durch Vermittlung der sie durchströmenden
Gase entweder an die Schweltrommel (die Heizgase von etwa 8oo° verlangt) oder an
die Trocknungstrommel (die Heizgase von etwa 4oo° braucht) abgegeben wird.
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Die Durchführung des Verfahrens geschieht wie folgt: Die erste Trommel,
welche den feuchten Brennstoff enthält, wird von innen beheizt, und zwar werden
hierfür z. B. Rauchgase mit möglichst geringem Sauerstoffgehalt im weniger heißen
(65o bis 35o° C) Regenerator erhitzt und durch die Trommel geführt, wobei der Brennstoff
auf die Temperatur von 25o bis 350° gebracht wird. Hierbei wird aus dem Brennstoff
außer Wasserdampf hauptsächlich Kohlensäure entwickelt. Ist der Betrieb mit der
ersten Trommel einmal im Gang, so kann an Stelle von Rauchgas das die Trommel verlassende
Gas zur Behandlung
des feuchten Brennstoffes der ersten Trommel
im Kreislauf verwendet werden. Inzwischen wurde ein zweiter Regenerator auf höhere
Temperatur (iooo° C) durch verbrennendes Generatorgas geheizt für die Erhitzung
des der Verschwelung in der zweiten Trommel dienenden zirkulierenden Nutzgases (bzw.
Schwelgases bei fortgeschrittenem Betrieb). Dieses Nutzgas bzw. Schwelgas wird hierbei
auf 700' C erhitzt und verläßt die zweite Schweltrommel, mit Schwelprodukten
beladen, mit etwa 2oo° C. Die Gase werden durch Kondensatoren geleitet zur Entziehung
der Üldämpfe, angesaugt, im Regenerator wieder erwärmt und wiederholt durch die
zweite Trommel geleitet. Zweckmäßig wird ein dritter Regenerator inzwischen auf
hohe Temperatur (iooo° C) gebracht, damit derselbe hei entsprechend zurückgegangener
Temperatur des zweiten Regenerators bis etwa 65o° C dessen Funktion für die zweite
Trommel übernimmt, während der zweite Regenerator <in die Stelle des ersten tritt
usw. Das Aufheizen der Regeneratoren geschieht in der Weise, daß z. B. Generatorgas
mit Luft innerhalb derselben verbrannt wird.
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Bei der Behandlung des Brennstoffes in der ersten Trommel bei niederer
Temperatur scheidet sich nicht nur die ursprüngliche Feuchtigkeit des Brennstoffes
aus, die bis zu 6o Prozent des Gewichtes des Brennstoffes betragen kann, sondern
es findet darüber hinaus noch eine chemische Veränderung des Brennstoffes statt.
Bei dieser geht z. T. der Sauerstoff, welcher bei der trockenen Braunkohle 2o bis
3o Prozent beträgt, eine Verbindung ein mit einem kleinen Teil des Kohlenstoff-
und Wasserstoffgehaltes des Brennstoffes. Bei diesem Vorgang entsteht ein weiterer
Gewichtsverlust des trockenen Brennstoffes von 8 bis 12 Prozent. Dieser Gewichtsverlust
setzt sich zusammen aus einem Verlust an Stoffen, welche etwa je zur Hälfte Kohlensäure
und Wasserdampf liefern. Wird nach dem vorliegenden Verfahren die Schwelung des
Brennstoffes in zwei Stufen, wie beschrieben, vorgenommen, so ergibt sich, daß die
erste Trommel etwa 6o bis 8o Prozent der Gesamtarbeit leistet, während die zweite
Trommel nur noch etwa 2o bis 4o Prozent der Gesamtarbeit zu übernehmen hat. Die
Folge ist, daß mit dieser Einrichtung gegenüber sonst bekannten die mehrfache Leistung
erzielt wird, wobei gleichzeitig die dem Regenerator zugeführte Wärme besser als
bisher ausgenutzt wird.