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Verfahren und Vorrichtung zum Destillieren kohlehaltiger Stoffe Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Destillieren kohlehaltiger Stoffe mit in Regeneratoren
erhitztem Dampf oder Dampf und Gas als Wärmeträger für die Wärmezufuhr im Innern
der Destillationsretorte, wobei die die Retorte verlassenden Gase und Dämpfe unmittelbar
beim Austritt mit Wasser o. dgl. bespritzt werden. Das Verfahren nach der Erfindung
besteht darin, daß das aus der Retorte abgesaugte Gas- und Dampfgemisch mit heißem
Wasser o. dgl, in derartiger Menge besprengt wird, daß das heiße Wasser o. dgl.
auf Siedetemperatur -erhitzt, verdampft und zur Dampferzeugung für die Destillation
angewandt wird, wobei das erhitzte Wasser o. dgl. durch Druckabfall die Dampferzeugung
unterstützt. Dadurch, daß heißes Wasser zum unmittelbaren Besprengen des aus der
Retorte abgesaugten Gas- und Dampfgemisches verwendet wird, wodurch das Wasser auf
den Siedepunkt gebracht und verdampft wird, wird eine verhältnismäßig große Dampfmenge
zum Zwecke der Destillation erzeugt. Dadurch, daß ferner ein Druckabfall erzeugt
wird, wird die Dampferzeugung noch unterstützt. Auf der Zeichnung ist eine Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung beispielsweise in mehreren Ausführungsformen
dargestellt. Es zeigen: Abb. i eine Seitenansicht, Abb. a eine Oberansicht, zum
Teil im Schnitt, Abb. 3 eine Seitenansicht, zum Teil im Schnitt von Abh. z, und
Abb. q. eine entsprechende Endansicht.
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Bei der in Abb. i dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist
ein Gaswascher a vom Zerstäubertyp vorgesehen. Er besteht aus einem Gehäuse, das
z. B. zwischen zwei Retorten b angeordnet sein kann und durch eine senkrechte Trennwand
c oder in sonst geeigneter Weise in zwei parallele Kammern unterteilt ist; die zweite
Kammer ist etwas kürzer als die erste, und beide laufen nach unten in einen engeren
offenen Teil ai aus, der in einen offenen, muld#martigen Behälter d taucht und durch
einen Flüssigkeitsverschluß geschlossen ist. Die Trennwand c reicht fast auf den
Boden herab, so daß das Gas und die Dämpfe in der einen
Kammer von
oben nach unten und in der anderen von unten nach oben strömen, wie durch die Pfeile-
angedeutet ist. Am oberen Ende jeder- Kammer ist ein Wasserzerstäuber angeordnet,
um das Gas und die Dämpfe zu reinigen und die mitgenommenen festen Bestandteile
niederzuschlagen. Vom muldenförmigen Behälter d kann eine Leitung nach dem Ammoniakflüssigkeitssammelbehälter
der Anlage vorgesehen sein, der unterhalb und hinter den Retorten und Regeneratoren
angeordnet sein kann. Aus der zweiten Kammer des Gaswaschers a gelängen das Gas
und die Dämpfe in einen Teil des Hauptgasrohrs e, das einen größeren Durchmesser
besitzt und nach einem Entwässerungsstutzen er- hin leicht zur Waagerechten geneigt
ist. Im Hauptgasrohre sollen das Gas und die Dämpfe nochmals mittels eines waagerecht
liegenden Rohrs f besprengt werden. Für die Wasserzufuhr nach dem Gaswascher a kann
eine besondere Pumpe vorgesehen sein.
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Das Wasser oder die Flüssigkeit im trogförmigen Behälter d soll von
dem zum Besprengen der Gase und Schwaden dienenden im Hauptgasrohr e getrennt gehalten
werden. Der größere Teil des heißen Wassers oder der Flüssigkeit wird durch eine
andere Pumpe g umgewälzt und geht durch das Rohr/, das oberhalb des Hauptgasrohrs
e angeordnet ist und sich über den größeren Teil seiner Länge erstreckt. Brausenartige
Rohre/' sind in das Hauptrohr eingeführt, und durch diese brausenartigen Rohre f
I wird eine große Menge heißen Wassers oder Flüssigkeit geleitet und auf das Gas
und die Schwaden beim Durchgang .durch das Hauptgasrohr gespritzt. Das auf diese
Weise verspritzte heiße Wasser läuft an der Sohle dies Hauptgasrohrs entlang nach
dem Ablaufrohr e1 und läuft in einen geschlossenen Absetzbehälter h ab. Durch das
Hauptgasrohr wird ein dauernder Kreislauf von heißem Wasser oder Flüssigkeit aufrechterhalten.
Da dieses eine große Menge Dampf enthält, so wird dieser kondensiert und erhöht
die Temperatur des heißen Wassers oder der Flüssigkeit annähernd bis zum Siedepunkt,
z. B. too° C, bei Eintritt in den Absetzbehälter h.
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Der Absetzbehälter h besitzt in seinem oberen Teile einen nach unten
offenen Zylinder fil von wesentlich geringerem Durchmesser. Beim Eintritt des heißen
Wassers oder der Flüssigkeit in den Behälter k fließt dasselbe über das geschlossene
Ende des Zylinders hl und läuft von da nach unten. Am Boden des Behälters h sammelt
sich Teer, während das heiße Wasser oder die Flüssigkeit im Behälter hl aufsteigt
und nach einer Verdampferkammer oder einem Verdampfungsbehälter i übertritt, der
neben dem oberen Teile des Absetzbehälters h angeordnet ist. Von hier fließt das
heiße Wasser oder die Flüssigkeit über ein Wehr il (oder mehrere) und dann in ein
Abflußrohr i2 und weiter nach einem Sammelbehälter j, von dem wieder die Umwälzpumpe
g gespeist wird. Über der Verdampferkammer oder dem Behälter i ist ein zylindrischer
Dampfaufnehmer oder ein Entspannungsgefäß k vorgesehen, das am unteren Ende einen
spiralförmigen o. dgl. Durchlaß besitzt, durch den mitgerissene Wassertropfen ausgeschieden
werden. Sie fließen nach der Verdampferkammer zurück. Er dient dazu, den Dampf bei
seinem Eintritt in den Aufnehmer im, wirksamer Weise zu trocknen.
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Ein Hochdruckdampfejektor Z ist auf dem Dampfaufnehmer k angeordnet;
er wird mit Frischdampf betrieben. Der Ejektor übt eine Saugwirkung auf den Dampfaufnehmer
k und infolgedessen auch auf die Verdampferkammer z aus, wodurch das heiße Wasser
oder die Flüssigkeit beim Durchgang durch die Vierdampferkammer verdampft. Der Dampfstrahl
ist stark überhitzt, wodurch eine Druckerhöhung stattfindet und eine Kondensation
verhindert wird. Daraus ergibt sich, daß außer der Verdampfung der Dampfstrahl den
Dampfdruck wesentlich hebt, - z. B. um mehrere Zentimeter Wassersäule. Der auf diese
Weise abgezogene Brüden geht abwärts durch ein Rohr 1j nach der Hauptleitung, die
zum Regenerator m und zur Retorte b führt. An der Verbindungsstelle
kann ein Abdampfdampfejektor vorgesehen sein, der mit Dampf von einer Dampfmaschine
gespeist werden kann, der mit etwas höherem als Atmosphärendruck ausströmt. Auf
diese Weise kann eine Hilfsejektorvorrichtung geschaffen werden zur Aufrechterhaltung
der Saugwirkung in den vom Dampfaufnehmer k und dem Verdampfer i kommenden Rohren.
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Der auf diese Weise angesaugte Dampf geht darauf durch eines der nach
einer der Retorten führenden Ventile entsprechend dem Kreislauf der Arbeitsweise,
nachdem er zuvor durch den Regernerator oder einen Dampferhitzer o. dgl. gegangen
ist.
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Überlaufrohre können vom Absetzbebälter h nach einem überlaufbehälter
führen, so da.ß beim Überlaufen einer zu großen Flüssigkeitsmenge diese selbsttätig
in den Kreislauf zurückfließt. Es können auch überlaufrohre vom- Sammler y vorgesehen
.sein, durch die überflüssiges Wasser oder Flüssigkeit nach dem Absetztank der Sulfatanlage
fließen kann.
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Beim Betrieb wird die Temperatur des
heißen Wassers
oder der Flüssigkeit beim Durchgang in die Pumpe etwa 88"C sein; beim Eintritt in
das Hauptgasrohr wird sie etwa 82' C betragen und wird in ihm auf etwa i oo C erhitzt.
Es ist zu beachten, daß im Verdampfer Dampf unter dem geringen Druck, der von dem
Ejektor erzeugt wird, gebildet wird; der Druck beträgt etwa 3,0 bis 4,5 kg absolut.
Beim Erreichen des Sammlers kann das Wasser auf etwa 88' C abkühlen. Der Dampf geht
dann «-eiter zum Regenerator, wo er vor dem Weitergehen zur Retorte wieder erwärmt
wird, in der er zur Destillation der Chargierung verwendet wird.
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Es ist zu beachten, daß die wirkliche Wärme Schwankungen unterliegen
kann entsprechend den Betriebsbedingungen. Die angegebenen sind nur als Beispiel
gewählt. Selbstverständlich sind Abflußrohre für Teer und Flüssigkeiten vorgesehen.
In der angegebenen Weise wird nach der Erfindung eine beträchtliche Menge Dampf
unter wirtschaftlichen Verhältnissen erzeugt und zum Destillieren verwendet-Der
verfügbare Dampf kann auch noch Zusatzdampf erhalten, wodurch eine besonders hohe
Ausbeute an Nebenprodukten und von Gas mit hohem Heizwert erzielt wird. In diesem
Fall werden das Gas und die Kohlenwasserstoffgase, die aus der Retorte kommen, eine
erhebliche Menge Wasserdampf enthalten. Die Temperatur beim Austritt aus den Retorten
wird beispielsweise 177' C betragen. Beim Durchgang durch: das Hauptgasrohr
wird der Dampf kondensiert, ebenso der größere Teil des Teeranfalls. Das Gas und
die Dämpfe verlassen das Hauptgasrohr bei x mit :etwa 85' C. Es hat sich herausgestellt,
daß die Verwendung von Dampf als umlaufendes Medium unter den angegebenen Verhältnissen
außerordentlich günstige Resultate ergibt, wobei die verbrauchte Dampfmenge 1,8
kg auf 0,45 kg destillierte Kohle ergibt. Die verbrauchte Dampfmenge ist aber keineswegs
damit beschränkt; die Dampfmenge kann den besonderen Verhältnissen entsprechend
geändert und auch vergrößert werden; aber normalerweise wird die verbrauchte Dampfmenge
bedeutend geringer sein. Zweckmäßig wird ein Dampfinjektor als Mittel zur Herstellung
des erforderlichen Vakuums im Verdampfer und des Druckes in der Retorte verwendet,
es ],-arm aber auch z. B. ein Turbinenexhaustor o. dgl. verwendet werden.
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Die folgenden Angaben zeigen die Zweck mäßigkeit des Verfahrens nach
der Erfindung und geben die auf 45,4kg Kohlen verfügbare Menge Dampf unter den folg,-nden
Annahmen an. Folgende Daten werden angenommen: Spezifische Wärme des Gases und der
Kohlenwasserstoffgase: 0,3; spezifische Wärme von Wasserdampf der angegebenen Temperatur:
o,5; Temperatur der Flüssigkeit nach dem Umlauf-. i oo" C; Temperatur der
Flüssigkeit zum Umlauf: 87' C; latente Wärme von Wasserdampf bei 100C.- 538 WE;
latente Wärme von Wasserdampf beim Verlassen der Verdampfungsbehälter bei 84 C:
548,4 WE; spezifische Wärme des Wassers: i; Temperatur der Gase und Dämpfe in der
Retorte: i77' C; Temperatur der Gase und Dämpfe beim Verlassen der Vorrichtung:
85' C.
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Die latente Wärme von Kohlenwasserstoffgasen ist nicht in Rechnung
gestellt.
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Die auf je 45,4 kg zu verkokende Kohle basierten Bedingungen sind
wie folgt anzunehmen Gewicht der Gase und Kohlenwasserstoffdämpfe : 18 kg:
kondensierbare Kohlenwasserstoffdämpfe in der Vorrichtung: 4,5 kg; in die : Retorte
auf je 45,4 kg KohlegehenderDampf 82 kg: von der Vorrichtung wiedergewonnener Dampf:
5.I,5 kg; Zusatzabdampf und Betriebsdampf für die Ejektoren: 27 kg; inderRetort2
erzeugter Dampf etwa 2,27 kg; von der Vorrichtung als L'berschußflüssigkeit kondensierter
und fortgeleiteter Dampf und Gase-11,3 5 kg; in Gasen enthaltene und mit
ihnen gemischte Dämpfe beim Austritt aus der Vorrichtung bei x im Verhältnis bei
der angegebenen Temperatur von i Teil Dampf zu i Teil Gas: 13,6 kg.
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Auf der Grundlage der vorstehend angegebenen Daten zeigen die folgenden
Angaben entsprechend die Dampfmenge und Wärmegleichung und die Verwendung der bei
dem Verfahren verbrauchten Wärme: Gleichung für die Dampfmenge
| heim Eintritt in die Retorte |
| Exhaust- und Ejektordampf........ 27,24 kg |
| Dampf von der Dampfwiedergewin- |
| nungsvorrichtung ............... 54,48 - |
| Sa. . . . . 81,72 kg |
| beim Austritt aus der Vorrichtung |
| Kondensflüssigkeit................ 11,35 kg |
| Inhalt der Gase und Dämpfe bei x 13,62 - |
| In der Retorte zerlegter und als Gas |
| berechneter Dampf ............. 2,2'J - |
| Wiedergewonnen und zur Retorte zu- |
| rückgeleitet ................... 5448 - |
| Sa. . . . . 81,72 kg |
| Wärme-Gleichung |
| beim Verfahren verbrauchter Wärmemengen |
| Merkbare Wärme von Gas und Kohlenwasser- |
| stoffgasen, die mit z77° C ein- und mit 85° |
| austreten ......................... 18,16 X
0,3 (i77 - 85) |
| - 501,2 WE |
| Merkbare Wärme von in der Vorrichtung |
| kondensiertem Wasserdampf ............ - (81,72 - 2,27
- 13,62) 0,5 X (177 -- f00) |
| = 25456 WE |
| Merkbare Wärme. von Wasserdampf von I77° |
| beim Eintritt und 85' beim Austritt aus |
| der Vorrichtung....................... - 13,62 X
0,5 X (177 - 85) |
| - 626,5 WE |
| Latente Wärme von in der Vorrichtung kon- |
| densiertem Dampf ..................... - (81,72 - 2,27
-13,62) X 538 |
| = 354143 WE ' |
| Total. 39o87,6 WE verbraucht. |
| Verteilung der beim Verfahren verbrauchten Wärme |
| in 5448 kg aus dem Verdampfungsbehälter |
| abgezogener und in Dampfform zur Retorte |
| geführter Dampf ...................... = 5448 X 5484 |
| = 29877,1 WE |
| Strahlungsverluste ............. . .........
- 9210,5 WE |
| Total.... - 39o87,6 WE |
Für den Durchgang nach der Retorte braucht der wiedergewonnene Dampf bei 3, 6 kg
abs. eine Erwärmung auf i o i ° C, entsprechend einem absoluten Druck von 6,8 kg
pro Quadratzentimeter. Man kann nachweissen, daß die in den 27,24 kg Ejektor-undExhaustdampf
enthaltene Energie die erforderliche Arbeit leisten wird.
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Z. B. kann unter einem entsprechend großen Abzug für Strahlungsverluste
der Vierbrauch von 27,2q. kg Dampf eine Umwälzung von 81,92 kg Dampf bewirken.
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Es kann eine Einrichtung getrüfen sein, um periodisch Kallnnilch in
den muldenförmigen Behälter (einzulassen und ebenso am unteren Ende des Gaswaschers
oder Wärmeaustauschers und des Verdampfers. Es können auch Sammelbehälter für die
Aufnahme von Schlamm vorgesehen sein und Kalk und Flüssigkeit unter Regelung von
Ventilen aufgegeben werden. Der Schlamm und der aufgegebene Kalk und Flüssigkeit
können periodisch aus den Sammlern durch Ventile abgelassen werden.
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Es ist zu beachten, daß dem Wärmeaustauscher zugeführtes Gas und Dampf
eine Temperatur von etwa i5o bis r77° C besitzt und daß die dem Oberteil des Wärmeaustauschers
zugeführte Wärmeeine Temperatur von etwa 93° C haben wird, @daß die Flüssigkeit
bei der Ankunft am unteren Ende eine Temperatur von etwa roo° C angenommen haben
wird, und daß sie auch höher sein kann, je nach dem Druck und den anderen Betriebsbedingungen
der Vorrichtung. Ein bestimmter Teil der heißen Flüssigkeit wird im Verdampfer verdampft,
da der Siedepunkt dem Vakuum entsprechend niedriger liegt. Der erzeugte Dampf ;geht
zusammen mit den anderen Gasen in die Retorte und mit dem Dampf, der in die Retorte
zum Zwecke des Umlaufes eintritt. Dagegen wird die sich im Verdampfer ansammelnde
Flüssigkeit, deren Temperatur infolge teilweiser Verdampfung etwas gesunken ist,
in den Wärmeaustauscher in der vorher angegebenen Weise wieder neingespeist. Auf
diesle Weise wird ein beträchtlicher Teil der Wärme des Gases und Dampfes von der
Retortenableitung wiedergewonnen und für die Erzeugung von in die Retorte zurückkehrendem
Dampf verwendet.