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Verfahren zum Destillieren fester kohlenstoffhaltiger Materialien
Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von festen kohlenstoffhaltigen Materialien
und hat zum Zweck, aus diesen Ausgangsstoffen Produkte zu gewinnen, wie solche gewöhnlich
als Ergebnis der Verkokung des Ausgangsmaterials in einer Retorte unter den Bedingungen
der üblichen trockenen Destillation erhalten werden, ohne daß nach dem Verfahren
die übliche Verkokungsbehandlung angewendet zu werden braucht.
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Gemäß der Erfindung besteht das Verfahren zum Destillieren fester
kohlenstoffhaltiger Materialien, wie z. B. Torbanit, Ölschiefer, Steinkohle, Braunkohle,
Torf, Lignit, Teersande, Holz und verholzte Fasern, darin, daß das zu behandelnde
Material in einem Bad eines als Träger wirkenden Kohlenwasserstoffes suspendiert
wird, der aus einem Körper mit höherem Siedepunkt als derjenige, der durch die Destillation
des kohlenstoffhaltigen Materials in dem Trägerbade zu erhaltenden Produkte besteht,
und daß die Suspension des kohlenstoffhaltigen Materials in demTräger der Destillation
bei einer Temperatur unterworfen wird, die so hoch wie möglich, aber unterhalb derjenigen
liegt, bei welcher die Hauptmenge des Trägers gewöhnlich destilliert. Hierbei ist
das Kennzeichen vorhanden, daß nach dem Abdestillieren der Produkte von niedrigerem
Siedepunkt als derjenige des zugesetzten Trägers der Rückstand auf eine höhere Temperatur,
als bei der ursprünglichen Destillation Anwendung gefunden hat, erhitzt wird, so
daß der zu dem kohlenstoffhaltigen Material zugesetzte Träger und solche aus dem
kohlenstoffhaltigen Material erhaltenen Produkte mit annähernd demselben Siedepunkt
wie der Träger abdestilliert werden und ein Öl mit den Siedegrenzen der verwendeten
Kohlenwasserstoffe entsteht, und daß der so wiedergewonnene Träger und die anderen
Produkte von etwa demselben Siedepunkt von neuem als Träger in demselbenVerfahren
benutzt oder anderweitig verwendet werden.
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Mit dem üblichen Krackverfahren der schweren Kohlenwasserstofföle
hat die Erfindung nichts zu tun.
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Als Beispiele für feste kohlenstoffhaltige Materialien, die nach dem
Verfahren behandelt werden können, seien Torbanit, Ölschiefer, Steinkohle, Braunkohle,
Torf, Lignit, Teersande, Holz und verholzte Fasern erwähnt. Der Träger, der diesen
Ausgangsstoffen zugesetzt wird, bevor die Mischung der Destillation unterworfen
wird, besteht vorzugsweise aus einem oder mehreren Körpern, die im allgemeinen einen
ähnlichen Charakter wie das eine oder das andere der Destillationsprodukte haben,
welche durch die gewöhnlichen Verfahren der trockenen Destillation aus dem kohlenstoffhaltigen
Material erhalten werden. Der Träger ist entweder bei gewöhnlicher Temperatur flüssig,
wie z. B. ein Öl, oder, wenn es gewünscht wird, um aus dem kohlenstoffhaltigen Material
Bestandteile zu gewinnen, die einen sehr hohen Siedepunkt haben,
kann
der zuzusetzende Träger bei gewöhnlicher Temperatur fest sein, wie z. B. ein wachsähnlicher
Körper, der im Laufe der Erhitzung mit dem kohlenstoffhaltigen Material zusammen
in flüssigen oder zähflüssigen Zustand übergeht.
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Bevor das kohlenstoffhaltige Material in Behandlung genommen wird,
`wird es zu einem Pulver zerkleinert oder auf geeignete Stückgröße gebrochen. Es
wird dann in eine Retorte oder einen anderen geeigneten Destillationsapparat eingebracht,
und eine Menge des flüssigen (bzw. des festen) Trägers von höherem Siedepunkt als
demjenigen, den die zu gewinnenden Destillationsprodukte haben, wird damit gemischt;
die Menge des beizumischenden Träges kann bis zu einem Mehrfachen des kohlenstoffhaltigen
Materials betragen. Wenn beispielsweise Torbanit (ein sehr bitumenreicher Schiefer)
zu dem Zweck behandelt werden soll, aus diesem Ausgangsmaterial Körper zu erhalten,
die gewöhnlich die leichteren Fraktionen der üblichen Destillationsprozesse bilden,
wie Motorbrennstoff, Paraffinöl, leichtere oder mittlere Schmieröle, so wird dem
Torbanit als Träger eine Flüssigkeit hinzugesetzt, welche die sogenannten schweren
Fraktionen enthält, die aus der Destillation von kohlenstoffhaltigen Materialien
gewonnen werden. Darauf wird die Mischung erhitzt und destilliert, bis die letzten
der gewünschten Bestandteile, welche bei einer Temperatur unterhalb des Siedepunktes
der Trägerflüssigkeit sieden, abdestilliert sind.
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Um den zu dem kohlenstoffhaltigen Material zugesetzten Träger, nachdem
die Bestandteile von niedrigerem Siedepunkt abdestilliert worden sind, wiederzugewinnen,
wird die Destillation weiter fortgeführt (mit oder ohne Hilfe von Dampf und vorzugsweise
in einem anderen Apparat als dem, in welchem die erste Destillation ausgeführt worden
ist), bis der zugesetzte Träger zusammen mit den Bestandteilen von annähernd demselben
Siedepunkt, welche aus dem in Behandlung befindlichen kohlenstoffhaltigen Material
herstammen, gleichfalls abdestilliert. Der Träger zusammen mit etwaigen höher siedenden
Bestandteilen des kohlenstoffhaltigen Materials wird selbstverständlich getrennt
von den zuerst erhaltenen niedriger siedenden Bestandteilen aufgefangen und kann
dann von neuem benutzt werden, um eine frische Menge des kohlenstoffhaltigen.Materials
zu behandeln. Beispiel Torbanit oder Ölschiefer wird zu einem groben Pulver zerkleinert
und zusammen mit einem Träger, der ein schweres Öl oder Paraffin von einem Siedepunkt
von ungefähr 3oo bis 350' C enthält, in eine Destillationsvorrichtung eingebracht.
Das Verhältnis zwischen Torbanit (oder Ölschiefer) einerseits und dem Träger andererseits
ist dabei ungefähr ein Gewichtsteil des ersteren zu zwei oder drei Gewichtsteilen
des letzteren.
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Die Mischung wird dann einer Destillation durch Erhitzen in einem
geeigneten Apparat unterworfen, und eine Mischung von Ölen von leichtem Motorbrennstoff
an bis zu schweren Ölen mit einem Siedepunkt von ungefähr 350'C
zusammen mit
einer kleinen Menge des Trägers wird erhalten. Diese Mischung kann hinsichtlich
ihrer Zusammensetzung annähernd gleich einem gewöhnlichen Rohöl betrachtet werden,
das durch Destillation nach dem üblichen Verfahren erhalten wird. Wenn man diese
Mischung der fraktionierten Destillation unterwirft, kann ihre Scheidung in verschiedene
leichte und schwere Öle bewirkt werden; man kann auch, anstatt die DestiUationsprodukte
aus der Mischung von Torbanit oder Ölschiefer und Träger in einer Fraktion aufzufangen,
die Fraktionen mit Siedepunkten zwischen bestimmten Grenzen getrennt auffangen,
und jede derartiger Fraktionen kann dann jeder gewünschten weiteren Behandlung unterworfen
werden. Durch dieses Verfahren kann eine Ausbeute an gemischten Rohölen erhalten
werden, die sich auf ungefähr 410 1 auf z o16 kg Torbanit beläuft, während bei dem
gewöhnlichen Verfahren der trockenen Destillation eine Ausbeute von nur etwa 318
1 bis 36o 1 Rohöl auf z o=6 kg erhalten wird; diese letzteren Öle sind überdies
von erheblich geringerer Qualität, von einem etwas höheren spezifischen Gewicht
und enthalten mehr freien Kohlenstoff als die gemäß dem Verfahren der Erfindung
erhaltenen Produkte. Bei der Ausführung der Destillation der Mischung von Torbanit
oder Ölschiefer und Träger werden vorzugsweise die letzten Anteile der abdestillierten
schweren Öle getrennt aufgefangen, nämlich diej enigen, die einen Siedepunkt von
über etwa 29ö° C haben. Diese Anteile (zusammen mit dem Träger, der von dem zurückbleibenden
festen Material auf eine weiter unten zu beschreibende Weise wiedergewonnen wird)
kehren wieder in die Destillationsvorrichtung zurück, wo sie ähnlich wie der ursprüngliche
Träger zur Erleichterung der Abdestillation der Rohöle aus Torbanit oder Ölschiefer
unterstützend wirken und auch gleichzeitig einer Fraktionierung bis zu einem gewissen
Grade unterworfen werden, so daß ihre leichteren Bestandteile abdestillieren und
mit den anderen Destillationsprodukten gewonnen werden. Wenn die Destillationstemperatur
einen Punkt, also beispielsweise etwa 32o° C, erreicht hat, bei welchem die Rohöle
soweit als zweckmäßig durchführbar abdestilliert worden sind, wird das Rückstandsmaterial
einer weiteren Erhitzung (entweder in derselben Destillationsvorrichtung oder vorzugsweise
nach Überführung in einen getrennten Apparat in diesem) bis zu 'einer Temperatur
von etwa 36o bis 370° C
ausgesetzt. Hierbei destillieren sowohl
der ursprünglich dem Torbanit oder Ölschiefer zugesetzte Träger und das Schweröl
oder Paraffin, das bei seiner Schlußerhitzung erhalten war, ab, und ein Rückstand
aus feinem kohlenstoffhaltigen Material bleibt übrig. Der Träger und die Produkte
von ähnlich hohem Siedepunkt, die auf diese Weise gewonnen worden sind, können bei
der Destillation einer frischen Menge von Torbann, Ölschiefer oder einem anderen
kohlenstoffhaltigen Material oder zu irgendwelchen gewünschten anderen Zwecken benutzt
werden. Anstatt daß die Gesamtmenge des Rückstandsmaterials einer weiteren Erhitzung,
wie soeben beschrieben, unterworfen wird, kann diese Menge auch aus der Destillationsvorrichtung
abgezogen und absetzen gelassen werden. Hiernach werden die leichteren Bestandteile
derselben Destillationsvorrichtung für die Benutzung bei dem Verfahren wieder zugeführt,
während allein die schwereren Bestandteile in eine zweite Destillationsvorrichtung
eingebracht werden, wo sie auf beträchtlich höhere Temperaturen erhitzt werden.
Bei einer anderen Abänderung des Verfahrens kann man an Stelle der Destillation
der schwereren Anteile diese in verschiedene leichtere Bestandteile durch irgendein
geeignetes Krackverfahren aufspalten oder sie können einer geeigneten Scheidung
unterworfen werden, durch welche die Öle und die festen Körper voneinander getrennt
werden. Die hierbei entstehenden Öle können von neuem als Träger benutzt werden,
und die entstehenden festen Körper können als Zwischenprodukt Verwendung finden
oder als Brennstoff für die Erzeugung der bei der Durchführung des Verfahrens erforderlichen
Wärme benutzt werden.
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In den beiliegenden Zeichnungen ist beispielsweise eine Ausführungsform
einer Apparatur schematisch dargestellt, die zur Durchführung des vorgeschriebenen
Verfahrens dienen kann.
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Fig. z ist eine Ansicht, teilweise im Schnitt. Fig. a ist ein Grundriß.
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Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3 von Fig. 2.
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Fig. ¢ ist ein Schnitt nach der Linie 4-q. von Fig. z.
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Das zerkleinerte kohlenstoffhaltige Material, z. B. Torbanit oder
Ölschiefer, wird zum Zwecke der Destillationsbehandlung durch den Schütttrichter
a in das Mischrohr b eingeführt, in dem es mit dem Träger zusammentrifft und gemischt
wird, welcher aus heißem Öl oder flüssigem Paraffin besteht, das mit Hilfe der Pumpe
c durch das Rohr d zugeführt wird. Von dem Boden des Mischrohres b tritt die Mischung
von kohlenstoffhaltigem Material und Träger in die Destillationsvorrichtung e, wird
hier in irgendeiner geeigneten Weise erhitzt und dabei beständig durch die umlaufenden
Schaufeln oder Rührflügel f durchgerührt. Die während der Destillation entstandenen
Dämpfe gehen durch die verschiedenen Abzugsrohre k hinweg und von diesen zu einer
Kondensationsanlage l; die verschiedenen Destillate können indessen auch getrennt
voneinander kondensiert und aufgefangen werden. Der Rückstand wird durch das Rohr
g zu dem Absetzbehälter oder Standrohr h geführt, in dem das zurückbleibende feste
kohlenstoffhaltige Material sich am Boden absetzt, und das darüber befindliche flüssige
Öl wird durch das Rohr m abgezogen und, nachdem es gewünschtenfalls durch eine Wärmeaustauschvorrichtung
n hindurchgegangen ist, zu der Pumpe c zurückgeleitet, von wo es von neuem der Destillationsvorrichtung
zugeführt wird. Das feste Material aus dem Standrohr wird durch eine Fördervorrichtung
o irgendwelcher geeigneten Bauart zu einer zweiten Destillationsvorrichtung q geführt.
Während des Durchganges dieses Rückstandes durch die Fördervorrichtung läuft eine
beträchtliche Menge der anhängenden Flüssigkeit von dem festen Rückstand ab und
zurück in das Standrohr. Die Destillationsblase q, welche gleichfalls mit umlaufenden
Schaufeln oder Rührflügeln f 1 ausgestattet ist, um das darin befindliche Material
durchzurühren, wird auf eine beträchtlich höhere Temperatur als die Blase e erhitzt,
so daß der ursprünglich dem Ausgangsmaterial in der Blase e zugesetzte Träger abgetrieben
wird und Produkte von einem ähnlich hohen Siedepunkt aus dem kohlenstoffhaltigen
Material unter dem Einfluß der hohen Temperatur erhalten werden. Die Destillate
aus der Blase q werden durch die Abführungsrohre y abgeführt, von wo sie zu einem
Kondensationsrohr s gehen, aus dem sie zu der Pumpe c zur Wiederverwendung bei dem
Verfahren geführt werden; diese Kondensate können auch für irgendwelchen anderen
gewünschten Zweck benutzt werden. Der Rückstand wird aus der Blase q durch ein Abführungsventil
t entleert.
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Es ist ersichtlich, daß bei der Ausführung des Verfahrens nach der
Erfindung die Destillate in irgendeiner geeigneten üblichen Weise aufgefangen und
kondensiert werden können. Die Destillate können jedem gewünschten weiteren Reinigungs-
oder Fraktionierungsverfahren unterworfen werden, obwohl diese Destillate im allgemeinen
reiner und nicht in dem Umfange mit anderen Produkten verunreinigt sind, wie dies
bei den gewöhnlichen Retortenverfahren der Fall ist.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung besitzt die weiteren Vorteile über
die bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von Destillationsprodukten aus kohlenstoffhaltigen
Materialien, daß die Destillation bei gleichmäßiger und leicht regelbarer Temperatur
ausgeführt werden kann, während durch eine geeignete Wahl des Trägers, der dem kohlenstoffhaltigen
Material
zugesetzt wird, Destillate leicht erhalten werden können,
deren Siedepunkt unterhalb einer zuvor bestimmten Höhe bleibt.