DE53776C - Verfahren und Apparat zur Darstellung harter Schwarzkohle unter gleichzeitiger Gewinnung von Nebenproducten - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

von Nebenproducten.

Vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von bester harter Schwarzkohle aus Torf, Holz, Schlempe, Braunkohle und anderen Materialien organischen Ursprungs unter gleichzeitiger Gewinnung; von Ammoniak, Holzgeist, Essigsäure, Theer und Gas.

Bisher war es üblich, die Verkohlung organischer Materialien in Retorten entweder einfach durch Erhitzen oder, indem man diese Erhitzung durch Einleiten von Wasserdampf oder anderen Gasen, z. B. Wassergas, unterstützte, auszuführen.

Bei der einfachen Erhitzung des zu verkohlenden Materials in Retorten erleiden die sich entwickelnden flüchtigen und condensirbaren Producte durch die lange Berührung mit den stark erhitzten, oft hellroth glühenden Cylinderflä'chen und dem oft glühenden Verkohlungsmaterial eine Zersetzung, wodurch eine schädliche Minderausbeute an Destillationsproducten bewirkt wird. Aus diesem Grunde versuchte man diese Minderausbeute zu' vermeiden, indem man während des Verkohlungsprocesses Wasserdampf oder auch kohlenoxydhaltige Gase, ζ. B. Wassergas, in die Retorten einleitete und so mit Hülfe des Dampfes oder Gases die sich entwickelnden flüchtigen Producte sofort aus dem Bereich des glühenden Verkohlungsmaterials und der glühenden Retortenwände , d. h. sofort aus der Retorte herausführte.

Die Verfahren, bei welchem lediglich Wasserdampf in die Retorten eingeleitet wird, leiden nun an dem Uebelstande, dafs der Wasserdampf allein, welcher ein leicht condensirbares Gas ist, von der Kohle vermöge Flächenanziehung festgehalten, d. h. in seiner Bewegung gehindert wird und so seine Be-Stimmung, die entwickelten flüchtigen Producte möglichst schnell aus dem Bereich der heifsen Retorte zu führen und dadurch vor Zersetzung zu bewahren, nicht in genügend vollkommenem Mafse erfüllen kann. Ein weiteres Verfahren, bei welchem an Stelle des Wasserdampfes ein nicht so leicht 'condensirbares, kohlenoxydgashaltiges, sauerstoffgasfreies Gas angewendet wird, leidet wieder an der Unzuträglichkeit, dafs hierzu Vorrichtungen * zur Herstellung solcher Gase nothwendig sind.

Bei allen diesen Verfahren wurde es sorgfältigst vermieden, Luft bezw. freien Sauerstoff in die Retorten gelangen zu lassen. .,

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es nun, den erwähnten. Uebelständen abzuhelfen, und zwar im Gegensatz zu diesen Verfahren unter Anwendung von atmosphärischer Luft, welche dazu benutzt wird, Wasserdampf in den das erhitzte Verkohlungsmaterial enthaltenden Retorten leichter beweglich, zu machen.

Da nun atmosphärische Luft, wenn dieselbe in ihrer natürlichen Beschaffenheit in die Verkohlungsretorten eingeleitet wird, wegen ihres hohen Sauerstoffgehaltes keine Verkohlung, sondern Verbrennung des .Verkohlungsmaterials bewirken würde, so wird . nach vorliegender Erfindung atmosphärische Luft angewendet, welche infolge ihrer eigenthümlichen Behänd-

lung mit Wasser derart in ihrem Sauerstoffgehalt herabgemindert und gleichzeitig mit Wasserdampf gesättigt ist, dafs nunmehr keine Verbrennung, sondern lediglich Verkohlung bewirkt wird. Der Wasserdampf, mit welchem die Luft gesättigt, d. h. welcher von der Luft absorbirt ist, wird aus diesem Grunde von der Luft innig festgehalten und leicht durch das Verkohlungsmaterial hindurchgeführt und kann dann durch seine Einwirkung auf die Verkohlungsmaterialien die Bildung von Essigsäure, Holzgeist, Ammoniak befördern, und zwar bezüglich des letzteren ist der in der angewendeten Luft vorhandene Stickstoff ebenfalls von guter Wirkung.

Wenn man nämlich atmosphärische Luft anhaltend durch Wasser strömen läfst, so wird einmal das Wasser aus der Luft Sauerstoff und Stickstoff in dem Raumverhältnifs von 35 Theilen Sauerstoff zu 65 Theilen Stickstoff auflösen, dann aber auch die Luft mit Wasserdampf sättigen. Da die atmosphärische Luft aus etwa 79 Raumprocenten Stickstoff und 21 Raumprocenten Sauerstoff besteht, so wird dieselbe also nach dem andauernden Durchgang durch das Wasser ihre ursprüngliche procentische Zusammensetzung nicht mehr haben können, vielmehr wird diese Luft jetzt bedeutend ärmer an Sauerstoff bezw. reicher an Stickstoff sein, ι cbm Wasser von etwa 20 ° C. löst unter gewöhnlichem Druck 17,14 1 Luft im Verhältnifs von 11,18 1 Stickstoff zu 5,96 1 Sauerstoff, während in der mit dem Wasser andauernd behandelten Luft auf 7 Raumtheile Sauerstoff nur noch 93 Raumtheile Stickstoff enthalten sind. Aufserdem ist diese Luft noch mit Wasserdampf gesättigt (1 cbm mit Wasserdampf gesättigter Luft enthält z. B. 251,3 g Wasser und 475,1 g oder 0,48634 cbm trockene Luft), wodurch der thatsächliche Sauerstoffgasgehalt derselben ein noch niedrigerer wird, so dafs durch Einströmen solcher Luft in erhitztem Zustande in mit zu verkohlendem Material gefüllten geschlossenen Gefäfsen immer nur eine.Verkohlung, aber niemals eine Verbrennung stattfindet.

Demgemäfs angestellte zahlreiche Versuche zur Verkohlung von Holz, Schlempe, Braun-, kohle, Torf durch mit Wasserdampf gesättigter und mit Wasser sauerstoffgasärmer gemachter überhitzter Luft haben nun mit bestem Erfolg gezeigt, dafs auf diese Weise einmal eine Mehrausbeute an Essigsäure, Holzgeist und Ammoniak neben bester, harter Schwarzkohle erzielt wird und dann auch durch die eigenthümliche Benutzung der atmosphärischen Luft die umständliche und immerhin kostspielige Herstellung von Kohlenoxydgas enthaltenden Gasen entbehrlich wird.

Hiernach wird das den Gegenstand vorliegender Erfindung bildende Verfahren, für welches zweckmäfsig der auf beiliegender Zeichnung durch Fig. 1 im Längsschnitt und Fig. 2 im Horizontalschnitt veranschaulichte Apparat benutzt wird, etwa folgendermafsen ausgeführt.

Mit Hülfe eines Compressors C wird atmosphärische Luft durch ein Rohr K in ein durch Feuerung F geheiztes Schlangenrohr S getrieben, von wo die auf etwa 90⁰ C. erwärmte Luft durch ein Rohr W in den unteren Theil eines bis etwa . zu einem Drittel mit Wasser gefüllten Mischgefäfses M tritt. Dieses Mischgefäfs ist mit brauseähnlichem Wasserzulauf A, Wasserablauf B, Entlüftungsventil L, Manometer E, Wasserstandsanzeiger H, Thermometer T ausgestattet; das Wasser fliefst beständig in Form eines Regens zu und in demselben Mafse wieder ab. Aus diesem Mischgefäfs gelangt die so sauerstoffärmer gewordene und mit etwa 270 bis 295 g Wasserdampf pro ι cbm beladene Luft mit etwa 1 bis ι Y₄ Atmosphären Spannung durch ein Rohr P, Ueberhitzer U, perforirtes Rohr F in den erwärmten und mit dem Verkohlungsmaterial (z. B. Holz, Torf, Braunkohle, Knochen, Schlempe) gefüllten Verkohlungscylinder Z, welcher mit Condensationsvorrichtungen durch eine Rohrleitung in Verbindung . steht. In dem Ueberhitzer U wird die aus dem Mischbehälter M kommende Luft auf etwa 320 bis 400⁰ C. erhitzt, und gleichzeitig auch die Ummauerung des Verkohlungscylinders genügend angewärmt. Durch die so überhitzte, wasserdampfreiche, sauerstoffgasarme Luft wird nun das Verkohlungsmaterial in dem Cylinder verkohlt.

Um die Temperatur der mit Wasserdampf gesättigten Luft im Mischgefäfs andauernd auf etwa 90⁰ C. zu erhalten, wird der Wasserdurchlauf durch Regulirung eines an der Brause befindlichen Wasserzulaufhahnes und des Wasserablauf hahnes zweckmäfsig derart regulirt, dafs etwa 170 1 Wasser pro Minute durchfliefsen und der Wasserstand im Gefäfs M stets gleichbleibt.

Auf diese Weise werden etwa 800 bis 1 200 kg, welche eine Retortenfüllung ausmachen sollen, in etwa 5 bis 6 Stunden verkohlt. Hiernach wird der Kohleninhalt in schmiedeiserne Kühlgefäfse entleert und der Verkohlungscylinder sofort aufs Neue mit frischem Material beschickt. Die sich während der Verkohlung entwickelnden condensirbaren Gase und Dämpfe werden durch starke Wasserkühlung condensirt, die permanenten Gase dagegen durch Verbrennung zur Beleuchtung und Beheizung benutzt.

Für je 800,kg des zu verkohlenden Materials werden etwa 40 bis 42 cbm mit Wasserdampf gesättigter Luft während 6 Stunden verbraucht.

Hierbei ist zu bemerken, dafs die im Mischgefäfs mit Wasserdampf gesättigte Luft infolge

der nachfolgenden Ueberhitzung wieder fähig geworden ist, noch mehr Wasserdampf zu absörbiren, welcher ihr in dem zu verkohlenden Material selbst geboten wird, so dafs einmal die Luft thatsächlich im Sättigungszustancle zur Wirkung kommt, dann aber auch den in dem Verkohlungscylinder entwickelten Wasserdampf verhältnifsmäfsig schnell mit den übrigen flüchtigen Producten zusammen aus dem Bereich des heifsen Verkohlungsmaterials zu führen im Stande ist. . .

Auf solche Weise erhält man z. B. aus ioo kg trockenem Buchenholz 50 bis 55, kg Holzsäure mit 5,8 kg 95 procentiger Essigsäure (C₂ H₄^ O₂J und 2,2 kg 93 procentigem Holzgeist (letzterer mit 72 pCt. Cu₄ O Methylalkohol und 28 pCt. (C H₃J₂ C O Aceton), während mittelst überhitzten Wasserdampfes die gewonnene Holzsäure auf 85 bis 100 kg verdünnt ist und die Ausbeute nur 5,2 kg 85procentige Essigsäure und 1J8 kg goprocentigen Holzgeist inclusive Aceton beträgt.

Diese Mehrausbeute, zu welcher noch ein Mehrertrag an Ammoniak kommt, läfst sich leicht durch die vereinte Wirkung des Wasserdampfes in Gegenwart der geringen, zur Verbrennung völlig ungenügenden Menge Sauerstoff auf die kohlenstoffhaltigen Materialien erklären, indem dadurch der Gehalt der Gase an C O und H vermehrt, welche in statu nascendi mit den bei der Verkohlung entstehenden Dämpfen Verbindungen (namentlich einwerthige Kohlenstoffverbindungen) eingehen, welche zur Bildung von Essigsäure, Holzgeist beitragen, wozu noch die Einwirkung des reichlichen Stickstoffs in Gegenwart von Wasserdampf und organischer Substanz kommt, wodurch eine Mehrausbeute an Ammoniak bedingt wird.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Darstellung von bester, harter Schwarzkohle unter, gleichzeitiger Gewinnung und Mehrausbeute von bezw. an bei der Verkohlung von kohlenstoffhaltigen Materialien aller Art, als Torf, Holz, Schlempe, Braunkohle, Knochen entstehenden Producten, als Essigsäure, Holzgeist, Theer, Ammoniak, Gas, darin bestehend, dafs man atmosphärische Luft vermittelst (zweckmäfsig in erwärmtem Zustande) Durchleitung durch Wasser sauerstoffgasärmer und wasserdampfreicher macht, alsdann überhitzt (zweckmäfsig bis auf etwa 400⁰ C.) und unter Druck in das in von aufsen erwärmten, dicht geschlossenen Retorten befindliche Verkohlungsmaterial einleitet.

2. Zur Ausführung des im Anspruch 1. gekennzeichneten Verfahrens ein Apparat, im wesentlichen bestehend aus einem Luftcompressor (C), einer von diesem Compressor aus durch einen Ueberhitzungsofen führenden Leitung (K S W), welche nach einem Wasser enthaltenden, mit Wasserzuleitung und Wasserableitung ausgestatteten Mischgefäfs (MJ führt, einem mit diesem in Verbindung stehenden Ueberhitzer (U) für die aus dem Mischgefäfs austretende Luft, welcher Ueberhitzer mit Hülfe einer Leitung und eines im Innern der Retorte angeordneten perforirten Rohres mit dicht verschliefsbarer und von aufsen heizbarer Retorte in Verbindung steht.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.