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Verfahren zum Schwelen von Brennstoffen durch Innenheizung Das Hauptpatent
401 363 bezieht sich auf ein Verfahren zum Schwelen von Brennstoffen durch
Innenheizung, bei dem das Schwelmittel mit den Schwelerzeugnissen ohne Abscheidung
von Teer im Kreislauf durch den Überhitzer und den Schwelraum geleitet wird. Es
arbeitet in der Weise, daß die entstandenen Teerdämpfe während des Kreislaufs einer
thermischen Zersetzung unterworfen werden. Die thermische Zersetzung der Teerdämpfe
wird dabei entweder durch den entsprechend heiß betriebenen Überhitzer herbeigeführt,
oder es werden zu diesem Zweck den mit dem Schwelmittel kreisenden Schwelerzeugnissen
hocherhitzte Gase beigemischt. Bei letzter Arbeitsweise kann der Überhitzer auch
fortfallen. Durch die thermische Zersetzung werden die höher siedenden Schwelerzeugnisse
in hochwertiges brennbares Gas und Leichtöl umgewandelt, das nach bekannten Verfahren
gewonnen werden kann. Nach Abscheidung des Leichtöls ergibt sich dabei ein Gas,
das an Heizwert und Zusammensetzung dem Leuchtgas nahekommt, wenn z. B. zur thermischen
Zersetzung Überhitzer verwendet werden. Derartige Überhitzer sind jedoch ziemlich
kostspielig, während die thermische Zersetzung durch Beimischung von hocherhitzten
Gasen, sofern hierzu normale Verbrennungsgase verwendet werden, den Heizwert des
erzeugten Gases zu weit herabsetzt, als daß es an Stelle von Leuchtgas Verwendung
finden könnte. Die Erfindung ist nun eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens nach
dem Hauptpatent, durch die es möglich wird, mit einfachen und bequemen Mitteln ein
hochwertiges Gas zu erzielen, dessen Beschaffenheit sich zudem durch entsprechende
Änderungen des Verfahrens leicht dem jeweiligen Zweck anpassen läBt. Wie beim Hauptpatent
werden gleichfalls dem kreisenden Gasgemisch aus Schwelmittel und flüchtigen Schwelerzeugnissen
hocherhitzte Gase beigemischt, wobei gegebenenfalls zur Vorheizung das kreisende
Gas auch noch durch einen Überhitzer geleitet wird. Der Gegenstand der Erfindung
ist darin zu erblicken, daß zur Erzeugung des hocherhitzten beizumischenden Gases
ein Teil des Schwelrückstandes verwendet wird in der Weise, daß der Schwelrückstand
fortlaufend einer teilweisen Vergasung mittels Wasserdampf und Sauerstoff oder mittels
Wasserdampf und mit Sauerstoff angereicherter Luft unterworfen wird. Dadurch wird
es möglich, die Krackzersetzung ohne Verwendung von mit Kracktemperatur betriebenen
Überhitzern durchzuführen und durch die Krackzersetzung trotzdem und mit hoher Ausbeute
an Leichtölen ein Gas zu erzeugen, das nach Entfernung der Kohlensäure denselben
hohen Heizwert wie Leuchtgas hat.
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Die Vergasung von Brennstoffen mit Wasserdampf und Sauerstoff oder
sauerstoffangereicherter Luft ist an sich bekannt. Wird erfindungsgemäß
ein
Teil des durch die Schweleng gewonnenen Halbkokses auf diese Weise vergast, so steht
das durch die Vergasung gewonnene Gas, das einen Heizwert etwa gleich dem von Wassergas
hat, mit einer sehr hohen Temperatur über der Vergasungszone zur Verfügung. Versuche
haben nun ergeben, daß für die Krackung und Schweleng nur so viel durch Sauerstoffvergasung
gewonnenes Gas aufgewendet zu werden braucht, daß das Endgas, bestehend aus dem
Gemisch dieses Gases mit dem durch Schwelen und Kracken gewonnenen Gas, noch der
Leuchtsgasform entspricht. Die hohe Temperatur des durch Sauerstoffvergasung gewonnenen
Gases ist unter anderem darauf zurückzuführen, daß die Reaktionsfähigkeit (Aktivität)
des Halbkokses durch die infolge des Krackvorganges auf dem Halbkoks niedergeschlagenen
festen Zersetzungsprodukte des Schwelteeres wesentlich verringert wird.
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Die teilweise Vergasung erfolgt zweckmäßig in derselben Apparatur
derart, daß unterhalb der Schwelzone eine Vergasungszone geschaffen wird. Unmittelbar
über der Vergasungszone vollzieht sich die Krackung der flüchtigen Schwelerzeugnisse.
Auf diese. Weise gelingt es zum erstenmal in einer einfachen schachtförmigen Einrichtung
durch Schweleng, Krakkung und Vergasung eines Teils des Halbkoks mittels Wasserdampf
und Sauerstoff oder mittels Wasserdampf und sauerstoffangereicherter Luft, also
ohne Verwendung von durch Außenbeheizung hocherhitzten Retorten, ein leuchtgasähnliches
Gas zu gewinnen.
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Der Teil des zu vergasenden Schwelrückstandes richtet sich nach dem
Wärmebedarf der Schweleng und der gewünschten thermischen Zersetzung; doch ist es
auch möglich, in weiten Grenzen durch gesteigerte Teilvergasung das Gasausbringen
zu erhöhen. Die teilweise Vergasung kann nach bekannten Verfahren erfolgen, z. B.
in der Weise, daß die im Schachte niedergehende Kokssäule entsprechend aufgeteilt
und nur ein Teilstrom vergast wird. Das Verfahren kann aber auch ohne Aufteilung
des Schwelrückstandes ausgeführt werden, so daß nur ein Teil des Kohlenstoffgehaltes
des Kokses vergast wird.
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Die Wärme für Schwelverfahren wurde schon in der MTeise aufgebracht,
daß ein Teil des Schwelkoks unmittelbar unter der Schwelzone mit Luft verbrannt
wurde, die man durch auf die ganze Schachtscheibe verteilte Zuführungen in den Schwelschacht
einleitete. Hierbei war auch eine Kreislaufführung der im Schwelverfahren anfallenden
Gase und Dämpfe vorgesehen in der Weise, daß diese Gase in eine Kokskühlzone wieder
eingeleitet wurden, die unterhalb der Luftzuführungen lag. Im Gegensatz zur Erfindung
war jedoch das bekannte Verfahren nicht auf eine thermische Zersetzung der Teerdämpfe
abgestellt. Der Teer wurde nämlich aus dem Kreislaufgas abgeschieden, bevor dieses
wieder in den Schwelschacht eintrat. Im übrigen hatte das bekannte Verfahren noch
den Nachteil, daß die ganze Menge des noch dazu schon vorgewärmten Kreislaufgases
an den Luftzuführungen vorbei aus der Kokskühlzone in die Schwelzone überströmte,
so daß ein großer Teil dieses Gases statt des Schwelkokses mit der Luft verbrannte.
Dieser Nachteil wird durch die Erfindung ebenfalls vermieden dadurch, daß, falls
Kokskühlung angewendet wird, Kühlgas und Vergasungsmittel getrennt voneinander quer
durch übereinanderliegende Gutschichten in den Schwelschacht geleitet werden.
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Von den bekannten Urteergewinnungsverfahren, bei denen mit einem Teil
des durch Vergasung des Halbkoks entstehenden Gases die Schweleng des Brennstoffes
durch Innenheizung bewirkt wird, unterscheidet sich die Erfindung dadurch, daß bei
dieser Leichtöl nicht nur durch Schweleng, sondern auch durch Krackung erzeugt wird
und, daß infolge der thermischen Zersetzung des aus dem Brennstoff erzeugten Teeres
und infolge der teilweisen Vergasung des geschwelten Brennstoffes mit Sauerstoff
bzw. hoch mit Sauerstoff angereicherter Luft und Wasserdampf ein Gas erzeugt wird,
das mehr als doppelt so hohen Heizwert hat als das bei der Urteergewinnung anfallende.
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Gegenüber dem Hauptpatent hat die Erfindung denVorteil, daß kostspielige,
mit hohen Temperaturen arbeitende Überhitzer vermieden werden und gleichzeitig die
Gasausbeute sowie der Heizwert des Gases erheblich gesteigert werden kann.
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Nach der Erfindung muß dafür Sorge getragen werden, daß eineVerbrennungsreaktion
zwischen dem eingeführten Sauerstoff und den im Kreislauf geführten Schwelerzeugnissen
verhindert wird. Dies gelingt in einfacher Weise dadurch, daß der kreisende Gasstrom
oberhalb der Vergasungszone in den Schwelschacht eingeführt wird. Der Kreislaufstrom
der Gase, die der thermischen Zersetzung . unterworfen werden, kann ferner in bekannter
Weise zwecks Vorwärmung zunächst durch den heißen Rückstand geleitet werden, der
dann also aus der Vergasungszone in eine Kühlzone eintritt. Das Gas aus der Kühlzone
wird z. B. unterhalb der Vergasungszone abgeleitet und oberhalb derselben wieder
in den Schwelschacht eingeführt. Ähnlich wie bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent
können auch bei der Erfindung noch fremde Teere zwecks thermischer Zersetzung dem
Gemisch von Reaktionsgas und Kreislaufgas beigemischt werden. Ebenso kann die thermische
Zersetzung der Teerdämpfe durch hydrierend wirkende Katalysatoren begünstigt werden.
Für
die Verwendung des Gases in städtischen Netzen ist es zweckmäßig, den VergasungsprozeB
so zu leiten, daß möglichst wenig Kohlenoxyd erzeugt wird. Dies läßt sich durch
reichlichen Wasserdampfzusatz zu dem eingeführten Sauerstoff erreichen, wodurch
in erster Linie Kohlensäure und Wasserstoff entstehen. Die Kohlensäure kann dann
durch Auswaschen unter Druck wieder aus dem Gase entfernt werden. Durch den hohen
Wasserdampfzusatz wird hierbei gleichzeitig die Ammoniakausbeute erhöht.
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Durch die Erfindung wird das Verfahren des Hauptpatentes technisch
erheblich verbessert. Es ist möglich, unter Vermeidung kostspieliger Überhitzer
in einem Vorgang und in einer einfachen Schachteinrichtung aus bituminösen Brennstoffen
kontinuierlich Leichtöl und Starkgas in beträchtlicher Ausbeute zu erhalten, wobei
der Anfall minderwertiger pechartiger Produkte weitgehend vermieden wird und durch
geeignete Einstellung der Betriebsbedingungen direkt ein hinsichtlich Heizwert,
Kohlenoxydgehalt und spezifisches Gewicht den Forderungen der städtischen Gasversorgung
genügendes Gas erzeugt werden kann.
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Eine zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignete Vorrichtung
ist in der Abb. i beispielsweise dargestellt. Zur Erhitzung des Schwelgutes dient
der senkrechte Schwelschacht i, dessen Schachtraum in - die Schwelzone 2, die Reaktionszone
3 und die Rückstandskühlzone q. gegliedert ist. Das Schwelgut wird in diesen Schacht
durch den Verschluß g eingebracht und der Rückstand durch den Verschluß 6 kontinuierlich
oder in gewissen Zeitabschnitten abgezogen. Das Schwelmittel mit den Schwelerzeugnissen
wird durch die Leitung 7 abgezogen und durch das Gebläse 8 und die Leitung 9 in
den Schwelschacht zurückgeführt, und zwar tritt das Gas unter den Dächern =o zunächst
in die Kokskühlzone q. ein. In der Reaktionszone 3 sind Eintrittskanäle 13 für Sauerstoff
oder sauerstoffhaltige Gase angeordnet. Die infolge der Reaktion dieser sauerstoffhaltigen
Gase mit dem Schwelrückstand entstehenden heißen Gase treten gemeinsam mit dem durch
die Kokskühlzone geführten -Kreislaufgas in den Sammelraum =i über, um von dort
durch die Schlitze 12 des Sammelraumes in die Schwelzone einzutreten zwecks Durchführung
des Schwelprozesses. Der Überschuß an Gas wird durch die Leitung =q. einem Kühler
15 zugeführt und von dort zwecks Abscheidung von Leichtölen durch den Wascher 16
geleitet. Durch die Leitung 17 kann das nicht kondensierbare Gas einem städtischen
Netz oderindustriellen Öfen zugeführt werden. In den Leitungen 9 und =q. sind Drosselorgane
zur Einstellung der durch diese Leitungen zuschickenden Gasmengen vorgesehen.
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Bei der beschriebenen Einrichtung setzt die thermische Zersetzung
der rückgeführten Schwelerzeugnisse ein bei Berührung mit dem heißen, aus der Reaktionszone
niedergehenden Schwelrückstand und wird durch die Mischung des kreisenden Gasstromes
mit den Reaktionsgasen, die im Sammelraum =i und in dem unteren Teil der Schwelzone
vor sich geht, vollendet. Es können jedoch auch zwecks genauerer Einstellung der
thermischen Zersetzung da:s aus der Rückstandskühlzone austretende kreisende Schwelmittel
sowie das Reaktionsgas aus der Reaktionszone völlig getrennt aus den Brennstoffschichten
abgesaugt und erst wieder nach geregelter Durchmischung erneut in die Schwelzone
eingeführt werden.