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Generatorgas-Erzeugung aus Steinkohle unter Gewinnung der Nebenprodukte.
Die Absicht, Generatorgas aus Kohle unter Gewinnung von Teer und Ammoniak zu erzeugen,
hat verschiedene Generatorkonstruktionen hervorgebracht, denen das Prinzip zugrunde
liegt, in den mit Kohlen gefüllten Generator unten Luft und Dampf einzublasen, um
durch die Hitze der Verbrennungsgase die flüchtigen Bestandteile der Kohle auszutreiben
und neben Generatorgas auch Teer und Ammoniak zu gewinnen. Die Nachteile dieses
Prinzips tun sich kund durch unwirtschaftliche Ausbeute an Teer und Ammoniak bzw.
durch schlechtes Gas mit über 12 Prozent Kohlensäure.
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Andere Verfahren, bei denen statt Kohle Halbkoks aus einem Drehofen
in den Generator .geführt und dort vergast wird, bewirken .eine nur unvollständige
Entgasung der Kohle und darum auch mangelhafte Ausbeute an ihren Nebenprodukten.
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Es ist somit die Aufgabe, ein gutes Generatorgas bei ausgiebiger Ausbeute
an Teer und Ammoniak zu erzielen, durch diese Methoden nicht gelöst worden.
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Für eine gute Ausbeutung .der Kohle an Nebenprodukten vor ihrer Verbrennung
ist es nötig, daß die Kohle vollständig entgast wird.
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Für die völlige Verkokung muß die Kohle auf mindestens goo° erhitzt
werden. Das Austreiben von Urteer und Ammoniak soll aber bei viel niedrigerer Temperatur
erfolgen. Alles dies verlangt eine sichere Beherrschung der Temperatur und der Garzeit.
Man muß also imstande sein, beide beliebig regeln zu können. Dies ist in einem Generator,
worin fortwährend die Kohle unten verbrennt, so daß die Garzeit für einen gegebenen
Apparat nicht verändert werden kann, nicht möglich.
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Wenn ferner die Kohle durch die Eigenwärme von Gasen gut verkokt werden
soll, so müssen die Gase mindestens goo° heiß eingeführt werden, dürfen jedoch Wasserdampf
und Kohlensäure nur in .ganz geringer Menge enthalten, weil diese in der Hitze die
Kohle oder auch die Destillationsprodukte verbrennen würden. Demnach sind die stark
dampfhaltigen Feuergase, wie sie beim gewöhnlichen Generatorbetrieb entstehen, für
die Gewinnung der Nebenprodukte zu verwerfen.
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Das Heizgas wird deshalb bei vorliegendem Verfahren, wie es auch schon
in anderem Zusammenhange vorgeschlagen worden ist, nicht in demselben Gefäß, worin
die Kohle entgast wird, erzeugt, sondern aus einer anderen Erzeugungsstelle »unverbrannt«
durch die Kohle hindurchgeleitet, im Gegensatz z. B. zu dem in der Patentschrift
298 o85 beschriebenen Verfahren, das auf die Gewinnung von Hüttenkoks mit geringem
Aschengehalt zielt.
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Schon weil sich bei der Kohlenverbrennung mit Luft zunächst immer
Kohlensäure bildet, welche erst in den höheren Kohlenschichten zu Kohlenoxyd reduziert
wird, ist Verbrennung der Kohle im Entgasungsofen grundsätzlich ein Fehler. Zwar
könnte man
hierzu gewöhnliches Generatorgas, welches aus Koks ohne
Dampfzusatz hergestellt wird, benutzen; aber dieses.Gas würde nicht .nit einer Eigenwärme
von iooo°, sondern in der Regel kaum mit 700° den Generator verlassen. Man müßte
also solches Gas erst im Wärmespeicher über goo° erhitzen.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung beruht also zunächst auf der Trennung
von Vergasung und Entgasung, wodurch man allein imstande ist, die Garzeit der Kohle
nach Belieben zu verlängern oder zu verkürzen, indem man die Zeiträume, in denen
aus dein Entgasungsschacht unten eine bestimmte Koksmenge abgezogen wird, verlängert
oder verkürzt. Außerdem kann man durch Drosselung des Heißgasgenerators die Heizgasmenge
und damit auch die Ofentemperatur beliebig verändern.
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Infolgedessen bietef dieses Verfahren vollständige Beherrschung der
Wärme, welche für die Ausbeute an Teer und Ammoniak von größtem Einfluß ist.
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Bei diesem Verfahren wird in einem Heißgasgenerator das Heizgas .erzeugt,
das prak-. tisch frei von Dampf und Kohlensäure -ist, und dieses wird mindestens
goo° heiß unverbrannt durch die Kohle im Entgasungsofen hindurchgeleitet, ohne daß
Luft in den Entgasungsschacht einsgeführt wird. Da das Heizgas aus dem Heißgasgenerator
oft bis i ioo° Hitze besitzt, so kann man ihm auch noch einen Teil des etwa nur
2oo° heißen Gases, welches am obersten Ende den Heißgasgenerator verläßt, zumischen.
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Die aus dem Entgasungsofen abziehenden Gase enthalten daher außer
dem den Träger der Erhitzungswärme bildenden Generatorgas auch die Dämpfe von Teer
und Ammoniak nebst den Kohlengasen, die bei der Entgasung entstehen.
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Wie schon erwähnt, muß in bestimmten regelbaren Zeiträumen eine passende
Menge Koks abgezogen werden. Dieser Koks wird zum größten Teil auf Heißgas vergast,
der Rest steht auch für andere Zwecke zur Verfügung. Das kühlere Gas, das bei der
Heißgaserzeugung ebenfalls entsteht, wird dem entleerten Gase des Verkokungsofens
zugemischt und zur Verwendungsstelle geleitet. Diese fertige Gasmischung ist ganz
besonders für Martinöfen geeignet.
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Die Trennung der beiden Prozesse: Vergasung und Entgasung bietet bezüglich
der Gaseinführung in die Kohle ganz besondere Schwierigkeiten, so daß für diesen
Zweck besondere Hilfsmittel vorgesehen werden mußten. Der Gasdruck im Heiß.gasgenerator
beträgt immer nur wenige Zentimeter Wassersäule, so daß bei diesem geringen Druck
bei peripherer Gaseinführung das Gas nicht einmal imstande wäre, eine Kohlensäule
von 1,5 m Durchmesser zu durchdringen.
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Anderseits kann man das Heizgas nicht zentral, wie etwa die Luft in
den Generatoren, zuführen, weil bei dem geringen Gasdruck die Einführungsschlitze
sich bald verstopfen würden.
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Die Gaszufuhr, welche diese Schwierigkeiten besiegt, wird durch eine
Brücke er zielt, die über dem Koksabzug quer durch den Verkokungsofen geht.
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Bei großen Durchmessern wird man mehrere Brücken parallel zueinander
legen. Jede solche Brücke besteht nach Art der an sich bekannten quer liegenden
dachförmigen Gaseinführungsbrücke aus einem Dach, welches an einem Ende die Ofenwand
durchdringt und dort sich an die Heizgasleitung anschließt. Da nun der Koksöfen
-im Betriebe stets über dieses Dach gefüllt bleibt, so bildet sich unter dem Dach
ein hohler Kanal, der seitlich von der Kohlenböschung umschlossen wird. In diesem
Kanal zieht das Gas quer durch den Ofen und steigt seitlich, durch die Kohlenböschung
gut verteilt, empor. Die abziehenden Gase und Dämpfe werden durch einen Ventilator
abgesaugt. Eine,derartige Brücke- ist für die- Anwendung des Heißgases, wenn es
trotz seines niedrigen Druckes gleichmäßig eine dicke Säule von Kohle oder anderen
Stoffen durchziehen soll, beinahe als eine Condicio sine qua non zu betrachten;
denn die periphere Einführung, welche nach Obigem einen viel höheren Gasdruck voraussetzt,
würde abgesehen davon auch längere Rohrleitungen benötigen und darum das Heißgas
ungünstig abkühlen. Dazu kommt noch, daß jedes Generatorgas staubhaltig ist. Dieser
Staub würde enge Rohre oder Schlitze bei dem schwachen Gasdruck sehr- bald verstopfen
und dadurch die Gaszufuhr vereiteln. Darum ist auch eine zentrale Gaszufuhr nicht
anwendbar.
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Alle diese Hindernisse kommen bei Anwendung der erwähnten an sich
bekannten Gaseinführungsbrücke in Wegfall; denn nicht allein, daß sich das Gas dabei
über den ganzen Querschnitt der Kohlensäule verteilt, so sind auch Verstopfungen
durch Staub gänzlich ausgeschlossen, weil aller Staub in die Kohle fällt.
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Man kann am unteren Ende des Ofens zur Abkühlung des Kokses vor seinem
Austritt eine kleine Menge Dampf zuführen. Diese wird fast völlig in Wassergas verwandelt
(wodurch sich- der Koks abkühlt) und dabei doch das Wassergas, ehe es in die Zone
des Heißgaseintritts gelangt, beinahe bis auf dessen Temperatur erhitzt.
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Zur Erhöhung -der Ammoniakausbeute
kann man an einer
Stelle der Kohlensäule, wo letzere lcatun 700° heiß ist, Dampf zuführen.