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Verfahren zum Verschwelen von feinkörnigem Gut Bei vielen Öfen und
ähnlichen Vorrichtungen zum Verschwelen von feinkörnigem Gut wird dieses Gut in
dünner Schicht auf einer Fläche ausgebreitet und der Einwirkung von Hitze ausgesetzt,
indem, wenn das Schwelverfahren in stetiger Weise durchgeführt werden soll, meistens
die die Gutschicht tragende Herdplatte durch einen Heiz- oder Einwirkungsraum geführt
wird. Wenn es auch bekannt war, daß bei gewissen Arten von Behandlungsgut die Ausbreitung
in dünner und gleichmäßiger Schicht vorteilhaft ist, indem die Hitzeeinwirkung sowie
das Abziehen der Dämpfe und Gase erleichtert wird, so war man doch der Ansicht,
daß mit der Verdünnung der Schicht unter ein gewisses Maß nicht heruntergegangen
werden dürfe, da sonst der Betrieb durch die geringe, in der Zeiteinheit behandelte
Masse unwirtschaftlich würde. Unter einer sehr dünnen Schicht verstand man in diesem
Zusammenhang eine solche von einigen Zentimetern; die fabrikatorische Bearbeitung
in Schichten unter 1,5 Zentimeter, wie sie beispielsweise bei der Trocknung
gewisser Zementschlämme bekannt geworden ist, wurde bei der Ofenbehandlung von Schwelgut
für unmöglich gehalten.
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Eingehende Untersuchungen haben die ganz überraschende Tatsache ergeben,
daß man in vorteilhafter Weise Schwelgut auf die Herdplatte in Schichtdicken auftragen
kann, die der Größenordnung nach völlig verschieden von den bisher für möglich gehaltenen
Schichtdicken sind. Versuche, besonders mit Ofen mit einem umlaufenden ringförmigen
Herd, im folgenden genannt »Drehringtellerofen«, bei denen auf den umlaufenden Herd
ganz gleichmäßige Schichten von einer Dicke aufgetragen werden, die nicht mehr als
wenige Millimeter betrug, ergaben geradezu verblüffende Erfolge, indem die mit dem
Ofen erzielte Leistung das Zwanzigfache und mehr der mit Schichtdicken von einigen
Zentimetern erreichten betrug.
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Wenn für die Hitzebehandlung in einem Drehringtellerofen schon früher
vorgeschlagen worden- ist, das Behandlungsgut in sehr dünner Schicht auf der Herdplatte
auszubreiten (vgl. Patentschrift 346 88q.), so konnte es sich dort schon deshalb
nur um Schichtdicken von mehreren Zentimetern handeln, weil man zu damaliger Zeit
weder über Herdplatten verfügte, die mit absoluter Genauigkeit in einer Ebene liefen,
noch über Auftragevorrichtungen, die so dünne Schichten gleichmäßig ausstreichen
konnten, noch schließlich über Austragevorrichtungen, die das restlose Abführen
so dünner Schichten ermöglichten. Die hierzu nötigen Einrichtungen mußten von der
Erfinderin erst geschaffen werden. Mit diesen macht bei feinkörnigem Gut das Auftragen
derartiger Schichten gar keine Schwierigkeit mehr.
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Demgemäß kennzeichnet sich ein Verfahren zum Verschwelen von feinkörnigem
Gut durch Hitzebehandlung in dünner Schicht nach der Erfindung dadurch, daß das
Gut auf
der Herdplatte in Schichten ausgebreitet wird, deren Dicke
Bruchteile eines Zentimeters beträgt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des neuen Verfahrens werden
derartige Schichtdicken in stetigem Betrieb in Verbindung mit sehr rasch umlaufenden
Drehtelleröfen verwendet.
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Der wesentliche technische Vorteil einer derartigen Verfahrensweise
ergibt sich aus folgenden Erwägungen: Bei der Verschwelung von bituminösen Stoffen
ist es bekanntlich von allergrößter Wichtigkeit, daß die Wärmeeinwirkung auf alle
Teile des Schwelgutes möglichst gleichmäßig erfolgt, d. h. daß möglichst sämtliche
Teile des Schwelgutes während einer bestimmten Zeitdauer der gleichen Temperatur
ausgesetzt werden.
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Nur dann, wenn ein Schwelofen diese Bedingung restlos erfüllt, ist
die Gewähr dafür gegeben, daß die anfallenden Schwelprodukte, das sind Koks, Teer
und Gas, stets von gleichbleibender Güte sind.
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Bei keinem der bisher im Gebrauch befindlichen Schwelöfen ist diese
Bedingung restlos erfüllt, weil die der Wärmeeinwirkung ausgesetzten Schichten des
Schwelgutes bei sämtlichen Ofen verhältnismäßig dick sind. Selbst die Ofen neuester
Anordnung arbeiten immer noch mit einer Schichtdicke von 3o bis 70 mm.
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Es bedarf naturgemäß einer sehr großen Zeitspanne, bis die Wärme eine
so dicke Gutschicht durchdrungen hat.
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Koks ist, wie bekannt, ein sehr schlechter Wärmeleiter. Liegt nun
auf irgendeianer beheizten Fläche eine Schicht von etwa 5o mm Dicke zur Verschwelung,
so wird die Wärme von der beheizten Fläche aus zunächst nur die unterste Schicht
des Schwelgutes erfassen. Da die Wärme nur sehr langsam durch die Gutschicht vordringt,
wird durch die isolierende Wirkung der jeweils schon verschwelten Schichten in der
Nähe der beheizten Platte eine schnelle Durchdringung des gesamten Guts verhindert.
Die unausbleibliche Folge hiervon ist, daß die in der Nähe der Heizfläche liegenden
Schichten immer stärker ausgeschwelt sein müssen als die oberen, d. h. von der Heizfläche
entfernter liegenden, da das Eindringen der Wärme in die verschiedenen Schichten
des Schwelgutes wegen der isolierenden Wirkung der bereits verschwelten Schichten
nur sehr -langsam erfolgt. Da die einzelnen Schichten des Schwelgutes, je nachdem
sie näher oder entfernter von der Heizfläche liegen, verschieden hohen Temperaturen
ausgesetzt sind, wird auch -das anfallende Schwelgut, in diesem Falle der Schwelkoks,
nie gleichmäßig durchgearbeitet sein, also seiner Struktur nach auch keine gleichmäßige
Zusammensetzung zeigen.
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Daß diese Mängel bereits früher empfunden worden sind, ergibt sich
aus den zahlreichen Versuchen, sie zu beheben; so hat man versucht, die starke Schwelgutschicht
während der Verschwelung in Bewegung zu halten, sie zu wenden oder sonstwie dafür
zu sorgen, daß jedes einzelne Teilchen des Schwelgutes möglichst auch einmal mit
der Heizfläche in Berührung kam. Trotzdem durch diese verschiedenartigen Vorrichtungen
ein gewisser Fortschritt erzielt worden ist, konnten sie doch nicht zum vollen Erfolg
führen.
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Durch Anwendung der Verfahrensweise gemäß der Erfindung wird eine
praktisch fast absolute Gleichmäßigkeit sowohl der gasförmigen wie der festen Schwelprodukte
erreicht, und zwar kann durch das Aufbringen des Gutes in Schichtstärken von nur
z bis 4 mm eine Leistung der Ofenanlage erzielt werden, die ein Vielfaches der sonst
erreichbaren Ofenleistung ist, ohne daß deshalb das Gut gerührt, gewendet oder sonst
bewegt werden müßte. Die Leistung je Quadratmeter Heizfläche der Herdplatte ist,
wie eingehende Versuche gezeigt haben, um ein Vielfaches gegenüber der üblichen
Leistung gesteigert. Die Untersuchung der anfallenden Schwelprodukte, des Teeres,
sowie des Schwelkokses hat gezeigt, daß die Endprodukte eine durchaus gleichmäßige
Struktur und Zusammensetzung haben. Besonders für die Teergewinnung ist es wichtig,
daß kein Überhitzen des Schweldampfes erfolgt. Infolge der Bearbeitung des Schwelgutes
in so dünner Schicht kann es beim Erfindungsgegenstand überhaupt nicht zu einer
überhitzung des Schweldampfes kommen, da dieser mangels darübergelagerter Gutschichten
beim Aufsteigen unmittelbar entweichen kann. Man braucht, um Fehler zu vermeiden,
nur die Herdplatte auf einer ganz bestimmten und gleichmäßigen Temperatur zu halten,
die jedenfalls die Schweltemperatur des zur Zeit behandelten Gutes ist, beispielsweise
500°. Es wird dann dem Ofen erfahrungsgemäß nur so viel Wärme zugeführt, wie notwendig
ist, um das gemäß der Erfindung aufgetragene Gut richtig durcharbeiten zu können.
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Bei Durchführung des Verfahrens in einem Drehringtellerofen hat man
es in der Hand, den Gang des Ofens derart zu regeln, d. h. ihn schneller oder langsamer
umlaufen zu lassen, daß jeweilig die Wärmeabnahme durch die Verschwelung der Wärmezuführung
durch die Herdplatte genau entspricht; man kann also bei der sehr dünnen Schicht
einmal durch Veränderung der Schichtstärke selbst um Ih oder r mm und dann durch
Regelung der
Ofengeschwindigkeit Wärmeentnahme und Wärmezuführung
vollständig in Einklang bringen, so daß die Oberfläche der Heizfläche nie mehr als
die gewünschte, d. h. für das betreffende Schwelgut zur richtigen Durcharbeitung
notwendige Temperatur erreicht.
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Auch wird kein einziger Teil des Schwelgutes bei der Verarbeitung
in so dünner Schicht einer höheren Temperatur ausgesetzt, als seine richtige Behandlung
erfordert, da die Wärmedurchdringung so dünner Schichten ja augenblicklich erfolgt.
Die Schwelgase gehen, so wie sie aus dem einzelnen kleinen Schwelgutteilchen entweichen,
ohne die Möglichkeit einer Überhitzung ab, da sie bei der dünnen Schicht augenblicklich
aus den sie umgrenzenden Schwelgutteilchen entweichen können, weil ihnen ja keine
darüberlagernden Schwelgutschichten ein Hindernis bieten.
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Versuche haben gezeigt, daß man bei der Verarbeitung in so dünner
Schicht einen sehr hochwertigen Tieftemperaturteer gewinnt, und zwar praktisch ohne
jeden Verlust, d. h. das Ausbringen bei der Verschwelung in so dünner Schicht ist
prozentual so groß, wie die genaueste Laboratoriumsbestimmung des betreffenden Schwelgutes
nachweist.
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Im folgenden werden die Versuche beschrieben, durch die die Erfinder
die große Überlegenheit ihres Verfahrens gegenüber dein Bekannten festgestellt haben.-Auf
einer beheizten Stahlplatte von bestimmter Größe wurden nacheinander genau abgewogene
Mengen feinkörniger Braunkohle in verschiedenen Schichtdicken so aufgetragen, daß
das Gut die Heizfläche in genau gleichmäßiger Schicht vollständig bedeckte. jede
Gutschicht wurde bis zur vollständigen Trocknung auf der Heizfläche belassen und
dann abgetragen. Die Zeitdauer jedes Trocknungsvorgangs -wurde genau festgestellt.
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Zunächst wurde eine abgewogene Menge in einer Schichtdicke von 15
mm aufgetragen entsprechend der geringsten, bisher für verwendbar gehaltenen Schichtdicke.
Nach vollständiger Trocknung dieser Menge wurde dreimal die gleiche Gewichtsmenge
feuchter Kohle, und zwar einmal in 15, zum zweiten in 7,5 und schließlich in 5 Teile
unterteilt.
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Hierauf wurde von der in 15 Teile geteilten Gewichtsmenge 15mal je
ein Teil auf die Platte aufgetragen, was jedesmal eine Schichtdicke von i mm ergab,
und jede dieser 15 Schichten bei gleicher Beheizung bis zur völligen Wasserfreiheit
getrocknet. In der gleichen Weise wurden die beiden übrigen Gewichtsmengen aufgetragen
und getrocknet, und zwar die eine in 7,5 Schichten von je 2 mm; die letzte 5mal
in einer Schichtstärke von 3 mm.
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Die genau aufgezeichneten Ergebnisse erwiesen, daß immer die gleiche
Menge Kohle bei gleicher Beheizung einmal in einer Schichtstärke von 15 mm aufgetragen
die i 5,o2faclie Zeit erforderte als dieselbe Menge Kohle mit gleichem Wassergehalt
und nur i mm starker Schicht aufgetragen; die 1:I,i3fache Zeit als in 2 mm starleer
Schicht aufgetragen und die 8,55fache Zeit als in 3 mm starker Schicht aufgetragen.
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Es ergab sich also für eine
| i mm starke Schicht die i5,o2-fache, |
| 2 mm - _ - 14z3 - |
| 3 mm - - - 8,55 - |
Leistung als bei einer Schichtstärke von i 5 mm.