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Direkt beheizter Destillationsofen Weder Wissenschaft noch Praxis
haben bis heute endgültig darüber entschieden, ob die direkte oder indirekte Beheizung
bei der Destillation fester, nicht backender Brennstoffe vorzuziehen ist. Jedenfalls
kann diese Frage überhaupt nicht allgemein beantwortet werden. Zweifellos bietet
aber die direkte Beheizung große Vorteile, wenn es sich tun die Destillation eines
von Grus und Staub befreiten, also stückigen Brennstoffs handelt.
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Destillationsöfen für direkte Beheizung sind in verschiedenen Ausführungsformen
bekannt. Nach dem Vorbild der Brennstoffvergaser (Generatoren) hat man die Leistung
der Ofeneinheit möglichst zu steigern versucht und zu diesem Zwecke sogenannteGroßraumöfen
geschaffen, welchen das als Heizmittel dienende Spülgas - in ähnlicher Weise wie
den Vergasern die Luft - durch eine in der Mittelachse des Ofens angeordnete rostähnliche
Vorrichtung zugeführt wird. Auf diese Weise ist es unmöglich, die Führung und Verteilung
des Heizmittels im Destillationsgut so zu beherrschen, daß allzu große Unterschiede
hinsichtlich der Ausgarung des Kokses (bzw. Halbkokses) vermieden werden.
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An sich ist das Bestreben, Ofeneinheiten mit möglichst großer Leistung
zu bauen, durchaus gerechtfertigt. Denn in der Wirtschaftsbilanz spielen dieAbschreibungen
einer Destillationsanlage eine viel größere Rolle als irgendein anderer Ausgabenposten,
wie z. B. Bedienung oder Beheizung der Anlage. Deshalb ist die weitgehendste Beschränkung
der Anlagekosten wirtschaftlich eine Notwendigkeit, die aber nur erfüllt werden
kann, wenn die Leistung einer gegebenen Ofeneinheit möglichst groß gewählt wird.
Denn die Baukosten, bezogen auf die Tonne Rohstoff-.durchsatz, wachsen mit _der
Verkleinerung der Ofeneinheit ganz erheblich.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist es nun, den Vorteil gleichmäßig
ausgegarter Erzeugnisse (Koks oder Halbkoks) mit einer Massenleistung der Ofeneinheit
zu verbinden. Nach dem Erfindungsgedanken wird ein direkt beheizter, zylinderschachtförmiger
Destillationsofen für fortlaufende Betriebsweise mit zentral angeordneter Austragv
orrichtung durch Unterteilung des Destillationsraums in eine Mehrzahl von senkrechten
oder schrägen Destillationszellen zerlegt, die - jede für sich - im unteren Teil
mit Vorrichtungen für die Zuführung des Heizmittels in regelbaren Mengen ausgestattet
sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Führung und Verteilung des Heizmittels
in praktisch ausreichendem Maße beherrscht werden kann.
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Zwar sind bereits Destillationsretorten bekannt, deren von zwei konzentrischen
Zylindern begrenzter Destillationsraum durch senkrechte, radial gerichtete Trennungswände
aus Eisen o. dgl. in einzelne Zellen unterteilt ist. Diese bekannten Retorten werden
jedoch von außen, d. h. indirekt, beheizt, und die rippenartigen Scheidewände zwischen
je zwei Zellen haben lediglich den Zweck, die Wärme
nach dem Inneren
des Destillationsraums zu leiten. Es wird also die hohe Wärmeleitfähigkeit von Metall
für den Destillationsvorgang nutzbar gemacht, weil die Kohlenmasse selbst einen
schlechten Wärmeleiter bildet. Die Weite derartiger, indirekt beheizter Zellen ist
somit auf ein verhältnismäßig sehr geringes Maß beschränkt, so daß Massenleistungen
mit diesen bekannten Retorten nicht erzielt werden können.
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Eine ähnliche Beschränkung der Zellenweite ist bei dem direkt beheizten
Ofen der vorliegenden Erfindung naturgemäß nicht erforderlich, weil die Scheidewände
in diesem Falle nicht zur Wärmeübertragung dienen, sondern den alleinigen Zweck
haben, den Destillationsgroßraum in einzelne Zellen zu zerlegen, von denen jede
am unteren Ende mit eigenen Organen für die Zuführung des Heizmittels ausgestattet
ist.
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In der beiliegenden Zeichnung ist ein derartiger Ofen für fortlaufende
Betriebsweise dargestellt. Es bedeuten: Fig. I einen senkrechten Schnitt durch die
Mittelachse des Ofens, Fig. II einen Querschnitt nach Linie A-B der Fig. I und Fig.
III die Abwicklung eines zylindrischen Schnitts durch die Retorten des Ofens.
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Der Ofen besteht im wesentlichen aus den beiden konzentrischen Zylindern
i und 2, die den Destillationsraum einschließen, welcher durch die senkrechten,
radial gerichteten Trennungswände 3 in einzelne Zellen q. unterteilt ist. Jede Zelle
besitzt am unteren Ende ihr eigenes Zuführungsorgan 5 für das Heizmittel, dessen
Menge mit Hilfe an sich bekannter Maßnahmen geregelt werden kann. Eine sehr einfache
Vorrichtung dieser Art besteht z. B. aus einem T-förrnigen Rohr, in dessen waagerechtem
Schenkel 6 ein walzenförmiger Einsatz 7 (z. B. ein mit Isolierstoff gefülltes Rohr)
in axialer Richtung beweglich ist. Das mit einer Klappe o. dgl. nach außen verschließbare
Rohr 6 dient zugleich zur Beobachtung des Ofeninnern. Zwecks Kontrolle des Heizmittels
(überhitzter Wasserdampf, inerte heiße Gase oder eine Mischung beider) ist ein Röhrchen8
vorgesehen, an welches die erforderlichen Meßapparate angeschlossen werden können.
Das Heizmittel gelangt aus der Ringleitung 9 durch die Zuführungsorgane 5
in die einzelnen Zellen 4., streicht durch das Destillationsgut nach oben und wird
durch die Ringleitung io abgesaugt.
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Als Zuführungsorgane 5 für das Heizmittel dienen am besten dachartige
oder gew ölbeartige Körper, wie sie z. B. für die Belüftung von Trocknungsanlagen
bekannt sind. Im vorliegenden Falle werden diese Körper so angeordnet, daß sie die
Wandungen der beiden konzentrischen Zylinder i und :2 in radialer Richtung verbinden
und durch entsprechende Öffnungen in der Wand des äußeren Zylinders an .die Heizmittelzuleitungsrolire
6 angeschlossen sind. Der Querschnitt solcher Körper ist aus Fig. III und in vergrößertem
Maßstabe außerdem aus Fig. IV ersichtlich.
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Der Ofen verjüngt sich nach unten trichterförmig in der aus Fig. I
ersichtlichen Weise. Der von den beiden konzentrischen Kegelflächen i i und 12 begrenzte
Raum dient zur Kühlung des Destillationsrückstands mittels inerter kalter Gase,
welche aus der Ringleitung 13 in das Gehäuse 1:1 der Austragvorr ichtung und von
hier in den Kühler gelangen. Die zur Kühlung bestimmten Gase werden nur in solcher
Menge verwendet, daß sie beim Durchstreichen des heißen Kokses auf eine der Destillationstemperatur
möglichst nahekommende Temperatur erwärmt werden.
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Als Austragvorrichtung wird zweckmäßig die in Fig. I dargestellte,
an sich bekannte Ausführungsform verwendet, bei welcher der Abstreicher 15 über
dem feststehenden runden Tisch 16 rotiert. Der sich mit dem Abstreicher drehende
Kegel 17 hat den Zweck, einerseits den Abstreicher zu entlasten und anderseits Brückenbildungen
beim Austritt des Kokses aus dem Kühler zu verhindern. Der zylindrische Teil des
Gehäuses 14 ist mit verschließbaren Öffnungen IS zur Behebung etwa eintretender
Störungen und mit Beobachtungsfenstern i9 versehen, die auf ihrer Innenseite durch
eine am rotierenden Abstreicher 15 befestigte Bürste 2o dauernd von Staub frei gehalten
werden. Der in gleichmäßigem Strom vom Tisch i6 abgestrichene Koks gelangt durch
eine schleusenartige Vorrichtung 21, deien beide Klappen mechanisch betätigt werden
können, ins Freie.
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Oberhalb des Ofens ist der Rohstoffbehälter 22 angeordnet, aus welchem
das Destillationsgut über den Verteilungskegel 23 selbsttätig in die einzelnen Zellen
4 des Ofens gleitet.
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Um Wärmeverluste nach Möglichkeit zu vermeiden, ist der beheizte Teil
des Ofens entsprechend isoliert. Zu diesem Zwecke wird der Ofen beispielsweise mit
einem. Mantel 24 aus Glanzblech umkleidet und der Raum zwischen Ofen und Mantel
mit leichtem, wärmebeständigem Isolierstoff ausgefüllt. In der Zeichnung ist die
Isolierung durch gestrichelte Schraffur angedeutet.
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Um die infolge der Erwärmung eintretende Längsdehnung des Ofens nicht
zu behindern, ist derselbe weder mit dem Rohstoffbehälter noch mit der Austragvorrichtung
starr verbunden. Eine ausreichende Beweglichkeit des an den Pratzen 25 aufgehängten
Ofens wird dadurch erzielt, daß zwischen Ofen und Rohstoffbehälter
die
Wassertasse 26 und ebenso zwischen Ofen und Austragvorrichtung die Wassertasse 27
eingeschaltet sind. Auf diese Weise werden schädliche Spannungen in den Ofenwandungen
vermieden.
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Der Ofen wird aus Eisen- oder Stahlblech hergestellt, wobei die Querwände
3 zur Versteifung der Konstruktion dienen. J3ei Anwendung der gebräuchlichen Destillationstemperaturen
von d.5o bis 5o0° C hat ein derartiger Ofen eine praktisch ausreichende Lebensdauer,
weil sich die Temperatur des Heizmittels nur um die Glühgrenze (525' C) herum bewegt
und der Ofen keinen mechanischen Beanspruchungen durch Torsion o. dgl. (wie beim
Drehrohrofen) unterworfen ist.
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Manche Brennstoffe sind gegen Druck so empfindlich, daß ihre Destillation
nicht in einem Ofen mit hoher Materialsäule ausgeführt werden kann, ohne daß ein
erheblicher Zerfall des Kokses eintreten würde, wodurch der Wert desselben naturgemäß
leiden müßte. Dies gilt in besonderem Maße für Holzkohle, die durch Destillation
von holzigen Ligniten hergestellt werden kann und in stückiger Form ein sehr hochwertiges
:Erzeugnis darstellt. In solchen Fällen müssen besondere Vorkehrungen für eine möglichst
schonende Behandlung des Gutes während der Destillation getroffen «-erden. Eine
besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird dieser Bedingung dadurch
gerecht, daß die Trennungswände 3 der Zellen als Schraubenflächen ausgebildet werden,
so daß das Destillationsgut den Ofen in einer spiralförmigen Linie durchwandert.
Die Neigung der Schraubenflächen muß selbstverständlich größer sein als der Böschungswinkel
des zu .destillierenden Gutes. Bei dieser Ausführungsform entspricht der Druck des
Materials in den Zellen nur ungefähr dem senkrechten Abstand zweier benachbarter
Schraubenflächen. In Fig. V ist die Abwicklung eines zylindrischen Schnitts durch
die Zellen q. eines solchen Ofens dargestellt. Die dachförmigen Zuführungsorgane
5 für das Eleizmittel sind hier direkt an das untere Ende der Schraubenflächen 3
verlegt.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfin-#hing wird durch Fig. VI veranschaulicht,
welche ebenfalls als Abwicklung aufzufassen ist. In diesem Falle sind die schraubenförinigen
Trennungswände der Zellen durch Unterbrechungen in einzelne Querstege 28 zerlegt,
welche reihenweise gegeneinander -ersetzt werden. Diese Ausführungsform vereinigt
den Vorteil eines verminderten Materialdrucks mit dem Vorzug eines möglichst innigen
Wärmeaustauschs, weil das nach oben streichende Heizmittel an .den Querstegen
28 wiederholt abgelenkt wird und daher stets mit neuen Teilen des in einer
Spirale herabsinkenden Destillationsgutes in Berührung kommt. Die Zuführungsorgane
5 für das Heizmittel sind hier doppelreihig angeordnet.
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Man könnte die Aufgabe, einen direkt beheizten Destillationsofen für
hohe Leistung durch Unterteilung in Einzelzellen leichter beherrschbar zu machen,
auch dadurch zu lösen versuchen, daß man eine Reihe von Zellen nebeneinander baut
(Kamnierofensystem). Diese Lösung wäre jedoch aus verschiedenen Gründen viel unvorteilhafter
als die vorstehend beschriebene; beispielsweise könnten beim Kammerofen nur wenige
Zellen mit einer Austragvorrichtung bedient werden. Außerdem ist die runde Ofenform
stets vo@-zuziehen, wenn Eisen oder Stahl als Baustoff gewählt wird; denn ebene
Metallwände sind in der Wärme leicht zu Deformationen ge-, neigt, während sich zylindrische
Wände selbst bei höherer Temperatur stabil verhalten.