DE645297C - Verfahren zur Erzeugung von Kohlenwassergas aus feinkoernigen Steinkohlen - Google Patents

Verfahren zur Erzeugung von Kohlenwassergas aus feinkoernigen Steinkohlen

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DE645297C
DE645297C DEW92484D DEW0092484D DE645297C DE 645297 C DE645297 C DE 645297C DE W92484 D DEW92484 D DE W92484D DE W0092484 D DEW0092484 D DE W0092484D DE 645297 C DE645297 C DE 645297C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093Coal
    • C10J2300/0933Coal fines for producing water gas

Description

  • Verfahren zur Erzeugung von Kohlenwassergas aus feinkörnigen Steinkohlen Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, Kohlenwassergas aus feinkörnigen Steinkohlen im Doppelgaserzeuger herzustellen. Diese Aufgabe kann nur dann als gelöst angesehen werden, wenn einerseits die technische Durchführung ohne Schwierigkeiten möglich und andererseits die Wirtschaftlichkeit günstig gestaltet ist. Diese beiden Forderungen stehen sich zunächst insofern entgegen, als die Technik der Kohlenwassergaserzeugung Eigenschaften der Kohle verlangt, die nur wenige Kohlensorten besitzen. Diese sind aber für die Vergasung zu teuer, weil ihre guten Eigenschaften auch andere hochwertige Verwendungsmöglichkeiten und damit eine entsprechend große Nachfrage ergeben. Bei den bisherigen Lösungsversuchen der Kohlenwassergaserzeugung hat man die von der Natur gebotenen Kohlen als gegeben angenommen und diesen den Gaserzeuger bzw. die Betriebsweise anzupassen gesucht. Damit konnte wohl die technische Seite befriedigt werden, nicht aber die wirtschaftliche, weil hierbei immer noch nur die teuren Kohlensorten zu verwenden waren.
  • Die Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß die beiden obengenannten Forderungen nur dann in Einklang gebracht werden können, wenn- als Ausgangsstoff eine in ausreichender Menge vorhandene und für andere Zwecke kaum verwertbare und deshalb billige, feinkörnige Kohle dient und dieser die von der Technik der Kohlenwassergaserzeugung verlangten, ihr aber fehlenden Eigenschaften auf künstlichem Wege gegeben werden. Demgemäß wird nach der Erfindung von feinkörnigen Steinkohlen ausgegangen und aus ihnen Kohlenwassergas in der Weise erzeugt, daß der Entgasung und Vergasung im Doppelgaserzeuger eine Mischung der Feinkohlen mit wärmebeständigen Bindemitteln vorgeschaltet wird und aus dieser Mischung Preßlinge hergestellt werden. Dabei werden die zu verwendenden Bindemittel bezüglich des Ausmaßes ihrer Wärmebeständigkeit dem vorhandenen oder durch Mischung mehrerer Kohlensorten geschaffenen Grad der Backfähigkeit der zu vergasenden Kohle entsprechend ausgewählt. Die so hergestellten Preßlinge werden dann durch Wasserentziehung getrocknet und unmittelbar dem Doppelgaserzeuger zugeführt. Die verschiedenen. Stufen werden unmittelbar aneinander angeschlossen, so daß ein geschlossener Verfahrensgang entsteht.
  • Durch die Maßnahmen werden der feinkörnigen Steinkohle alle die Eigenschaften gegeben, die von der Technik der Kohlenwassergaserzeugung verlangt werden, nämlich eine gleichmäßige Stückgröße, eine geeignete Backfähigkeit, ein Zusammenhalten im Feuer auch bei höchster Temperatur, Freiheit von Feinkorn, eine vollständige Entgasungsbereitschaft bei Einführung in den Kohlenwassergaserzeuger, d. h. ein gleichmäßiger, geringer Feuchtigkeitsgehalt. Weiter wird bei dem neuen Verfahren eine thermische Beeinflussung derart möglich, claß eine bessere Wärmeausnutzung des Gesamtverfahrens, ein, rechtzeitige Lind volle Entgasung im Entgasungsschacht, eine störungsfreie Vergasung im Wassergaserzetiger und eine Zwischenkoksentnahnie ohne Störung der Wä rnieverhä ltnisse ermöglicht wird.
  • Bekannt war bereits. Generatorgas aus mit Pech hergestellten Preßlingen zu erzeugen. Weiter war es bekannt, Rohbraunkohle vor der Vergasung unter Zufügung von Bindemitteln zu Preßlingen zu formen. Auf die Art des Bindemittels wurde dabei jedoch kein Wert gelegt, und vor allen Dingen war dabei nicht erkannt worden, daß man durch Verwendung besonderer Bindemittel das Zerfallen der Kohle während der Vergasung verhindern kann. Schließlich ist es bekannt gewesen, Preßlinge unter Zusatz von Sulfitablauge und unorganischen Stoffen hQrzustellen. Dabei wurde aber auf die Verarbeitungsweise, welcher der Preßling später unterworfen werden sollte, nicht Bedacht genommen. d.li. es kain bei diesen Verfahren nicht auf alle die Eigenschaften an, die im vorliegenden Fall verlangt werden, um den Brennstoff zur Vergasung im Kohlenwassergaserzeuger geeignet zu machen.
  • Die Erfindung ist daher in der Vereinigung mehrerer teilweise an sich bekannter Xlerkmale zu sehen, d. h. es sind die beanspruchten Maßnahmen sämtlich notwendig, um die gestellte Aufgabe zu. lösen, und -zwar müssen diese 'Maßnahmen auch in der entsprechenden Reihenfolge und unmittelbar aufeinander, wie es beansprucht wird, durchgeführt werden.
  • Ausgehend von feinkörnigen Steinkohlen ist die erste Stufe des neuen Verfahrens also die, aus dieser Feinkohle mit Hilfe geeigneter Bindemittel und gegebenenfalls unter Zumischung anderer Feinkohle eine Kunstkohle in Preßlingsform zu erzeugen, die alle gestellten Ansprüche erfüllt.
  • Je nach der Art der gewählten Feinkohlen, die als Ausgangsstoff dienen, ist das Verfahren der Erzeugung dieser Kunstkohle abzustimmen. Wenn beispielsweise die 1#einkohle zuviel oder zulvenig Backfähigkeit, zu großen Treibdruck, zu hohen Schwefelgehalt o. dgl. besitzt, so ist durch Zuschlag geeigneter Fremdkohlensorten ein Ausgleich zu schaffen. Darüber hinaus ist dabei aber das entsprechende Bindemittel bzw. Bindemittelgenlisch zu wählen.
  • Die Wahl der Kohlenmischung und des Bindemittels erfolgt nach der Erfindung ferner unter dem Gesichtspunkt, daß der Preßling zwei verschiedenen Verfahrensgängen unterworfen wird, nämlich der Entgasung und der Vergasung. Beide Verfahren stellen verschiedene Anforderungen an den Brennstoff. Die Entgasung, die in der Regel ein Spülgasschwelverfahren darstellt, bedingt eine Kohle, welche einen störungsfreien Durchgang der Spülgase, auch bei hohen Schütthöhen, ermöglicht, um eine schonende Gewinnung des in der Kohle enthaltenen Teers in Form von Urteer zu gestatten. Da die Wärmemenge in den Spülgasen begrenzt ist, andererseits aber die Entgasung vollkommen durchgeführt sein muß, ehe die Kohle den Entgasungsschacht verläßt, muß die Kohle in einem solchen Zustand dem Entgasungsschacht zugeführt werden, daß die fühlbare Wärmemenge der Spülgase zur vollen Durchführung dieser Aufgabe ausreicht, d. h. die Preßlinge müssen im entgasungshereiten Zustand dem Schwelschacht zugeführt werden.
  • Demgegenüber stellt das anschließende Wassergasverfahren an die den Schwelschacht verlassende Kohle folgende Anforderungen: i. Freiheit von teerigen Bestandteilen, um Teerverluste zu vermeiden, 2. gleichmäßige Stückgröße.
  • 3. Stückbeständigkeit, auch bei höchsten Temperaturen und starken Belastungen durch mechanischen Druck und Winddruck, d; h. ein einwandfreies Stehen im Feuer, möglichst hochschmelzende Asche.
  • In Sonderfällen sind diese Bedingungen noch zu erweitern, beispielsweise dann, wenn Svntliesegas erzeugt «erden soll. In diesem Fall ist vor allein auf die Freiheit oder doch möglichste Armut an chemischen Verunreinigungen, insbesondere Schwefel, Wert zu legen.
  • Alle diese Bedingungen werden gemäß der Erfindung durch richtige Zusammensetzung der Kunstkohle in bezug auf Ausgangsstoff und Bindemittel bei der Herstellung der Preßlinge erfüllt.
  • Da bei dem Entgasungsverfahren eine Erwärmung der Kohle auf 5oo° C und mehr vorgenommen wird, muß vor allem das Bindemittel auch bei diesen Temperaturen seine zusammenhaltende Wirkung ausüben, damit die Stückform im Schwelschacht einwandfrei erhalten bleibt. Hat die verarbeitete Feinkohle oder Feinkohlenmischung eine genügende Backfähigkeit, die bei dem Plastischwerden der Kohle zu einem Zusammenfließen der Kohleteilchen innerhalb des Briketts führt, so wird dadurch bereits die Bedingung erfüllt, daß det: Preßling auch in der Vergasungszone einwandfrei im Feuer steht. In diesem Fall hat das Bindemittel lediglich den Zweck, bis zum Eintritt des Zusammenfließens seine zusammenhaltende Wirkung auszuüben, und in diesem Fall sind Bindemittel, wie Zellpech, Zellpechlauge, Stärke, Dextrin und sonstige organische Stoffe, sowie anorganische Bindemittel, wie Kalk, Wasserglas u. a., einzeln oder auch in Mischungen geeignet. Es ist hierbei aber zu beachten, daß beispielsweise Sulfitablauge dann nicht oder aber nur in neutralisiertem Zustande in Frage kommt, wenn man Wert darauf legt, möglichst schwefelarme Gase zu erzeugen. Reicht jedoch die Backfähigkeit der Feinkohle oder Feinkohlenmischung nicht aus, so müssen solche Bindemittel verwendet werden, die ein Stehen im Feuer auch im Vergasungsteil gewährleisten. In einem solchen Fall kommt vor allem die Verwendung von Ton in Frage. Üblicherweise wird es immer zweckmäßiger sein, an Stelle des aschenvermehrenden Tones backende Kohle, ,unter Umständen in aufgeschlämmter Form, zuzuschlagen.
  • Die Bedingungen der Schwelung machen die Verwendung von Pech als Bindemittel unmöglich. An sich ist Pech bei der Herstellung von Steinkohlenpreßlingen das gegebene und nächstliegende Mittel und wird auch fast ausschließlich verwendet. Da jedoch das im vorliegenden Fall zu verwendende Bindemittel seine zusammenhaltende Wirkung bis auf 5oo° C ausüben muß, andererseits Pech bereits bei 2oo° C flüssig wird und bei über 300° C verdampft, also auf jeden Fall seine zusammenhaltende Wirkung verliert und den Zerfall des Preßlings herbeiführt, kommt es für diese Zwecke nicht in Frage. Wärmebeständige Bindemittel haben demgegenüber nicht nur die Eigenschaft, den erforderlichen Zusammenhalt zu leisten, sondern sie geben, wenn sie im Sinne der Erfindung angewendet werden, noch einen weiteren für die Entgasung wichtigen Vorteil. Dieser Vorteil wird erreicht, wenn folgender Umstand ausgenutzt wird: Diese Bindemittel sind wasserlöslich oder im Wasser aufschlämmbar, müssen jedenfalls in Anwesenheit von Wasser verarbeitet werden, so daß der hergestellte Preßling einer Wärmebehandlung unterworfen werden muß, um das Wasser auszutreiben und das Bindemittel zu verfestigen. Diese Wärmebehandlung bedingt eine künstliche Porosität, welche, den Entgasungsvorgang wesentlich begünstigt. Dazu kommt, daß Kohlen in, gepreßtem Zustand eine höhere Wärmeleitfähigkeit besitzen 'als die Ausgangskohlen. Erhöhte Wärmeleitfähigkeit einerseits, Porosität und damit leichtere Entgasbarkeit bei voller Wasserfreiheit andererseits gibt demnach der nach der Erfindung hergestellten -Kunstkohle die volle Ent-' gasungsbereitschaft und damit die Grundlage für Kohlenwassergasverfahren von der Entgasungsseite her. Diese Entgasungsbereitschaft der Preßlinge liegt jedoch nur dann vor, wenn diese unmittelbar nach der thermischen Behandlung der Entgasung zugeführt werden. Der Grund hierfür liegt darin, daß die wasserfreien Preßlinge gierig Wasser aufnehmen und dabei zugleich eine Minderung ihrer Festigkeit erleiden. Beide Veränderungen sind aber höchst nachteilig für den Entgasungsvorgang. Die geminderte Festigkeit gibt zu Abrieb und Zerfall im Entgasungsschacht Anlaß, und eine Erwärmung der Preßlinge auf Entgasungstemperatur kann erst einsetzen, wenn das Wasser vorher verdampft ist. Derartige Preßlinge stellen daher einen wesentlich erhöhten Anspruch an Wärmezufuhr im Entgasungsschacht, die ihrerseits aber beschränkt ist.
  • Es ergibt sich also, daß eine unmittelbare Kupplung der Herstellung der Preßlinge und der anschließenden Trocknung mit dem Kohlenwassergasprozeß notwendig ist. Erst hierdurch Werden alle Schwierigkeiten, die bei Verwendung ungeeigneter Kohlen auftreten müssen, beseitigt, so daß auf diesem Wege die Kohlenwassergaserzeugung sich genau so störungsfrei durchführen läßt, wie sie sonst nur bei Verwendung der geeigneten knappen und teuren Stückkohle möglich ist. Andererseits ist die Herstellung des geeigneten Ausgangsguts, seine Pressung und die Vorerwärmung der Preßlinge ein einfaches, übersichtliches Verfahren, das irgendwelche Schwierigkeiten nicht bietet.
  • Aber nicht nur für die Entgasung, sondern auch für die Vergasung sind durch die Vorschaltung einer geeigneten Vorbehandlung der Ausgangskohle in Verbindung mit der rechtzeitigen, vollständigen Entgasung alle Bedingungen erfüllt. Bisher bestand eine besondere Schwierigkeit darin, die Entgasung und Vergasung in ihrem thermischen Ablauf in Übereinstimmung zu bringen. Bei dem neuen Verfahren treten derartige Schwierigkeiten nicht auf, weil dem Schwelschacht schon eine entgasungsbereite Kohle in geeigneter Form zugeführt wird. Ihren eindeutigen Ausdruck findet diese Übereinstimmung dadurch, daß die Preßlinge den Schwelschacht in vollständig entgastem Zustand verlassen: In der Vergasungszone ist sogar ein Wärmeüberschuß vorhanden, der für die Entgasung nicht benötigt wird. Dieser Umstand ermöglicht es, zwischen den beiden Zonen Koks zu entnehmen, womit dem erzeugten Mischgase, wie bekannt, je nach Bedarf ein verschieden hoher Heizwert gegeben werden kann.
  • Es sei noch bemerkt, daß die Behandlung der Preßlinge vor Einführung in den Doppelgaserzeuger, um sie auf einen gleichbleibenden Feuchtigkeitsgehalt zu bringen, auf chemischem Weg wie auch auf thermischem Weg vorgenommen «-erden kann. auf chemischem Weg durch Zusatz wasserbindender Stoffe, wie Gips. Kalk, 'Magnesia. Für den thermischen Weg stehen fast immer genügend heiße Abgasmengen zur Verfügung, so daß ein besonderer Wärmeaufwand nicht erforderlich ist. Durch einfache Regelung lassen sich auch die Abgasmengen <lein jeweiligen Feuchtigkeitsgehalt der Rohpreßlinge anpassen, so daß ein gleichbleibender Trocknungsgrad eingehalten werden kann.
  • Der Heizwert des erzeugten Kohlenwassergases ergibt sich aus dem Mengenverhältnis des Destillationsgases und des U'assergases. Will man also ein Doppelgas mit einem bestimmten Reizwert, z. B. von 4ooo @@ E/m3. gewinnen, so muß man dafür Sorge tragen, daß entsprechende Mengen Destillationsgas und Wassergas erzeugt werden. Die anteilige Wasseräasmenge kann, wie bereits oben erwähnt, durch Zwischenkoksentnahme begrenzt werden.
  • Für die Entgasungs- und Vergasungsleistung ist u. a. auch die Stückgröße und Oberfläche des Brennstoffes von Einfluß. je kleiner die Stückgröße ist, desto größer ist die gesamte wirksame Oberfläche und desto beschleunigter der Entgasungs- und -\'ergasungsvorgang. Man hat es also bei der Herstellung der Preßlinge in der Hand. dem Brennstoff jeweils die zweckmäßigste Form ztt geben.
  • Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt kann im wesentlichen durch folgende Punkte gekennzeichnet werden: i. Bisher unverwertbare Feinkohlenmengen, die den Bergbau erheblich belasten, werden auf wirtschaftliche Weise einem hoch-«trtigen Verwendungszweck zugeführt: z. Die Basis geeigneter Kohlen für Mll. Gaserzeugung, insbesondere bei Gasanstältee, wird auf diesem Wege erheblich verbreite: und verbilligt, denn es braucht bei der Aus-'.. Wahl der Kohle nur darauf Bedacht genomtuen zu werden, claß sie einen gewissen Ge- halt an flüchtigen Bestandteilen besitzt, alle übrigen Eigenschaften sind ohne Bedeutung.
  • 3. Die Kohlenwassergaserzeugung aus:bittt7* minösen Steinkohlen ermöglicht die Gewinnung von zusätzlichen Mengen von Schwel=, teer, der als Ausgangsstoff für die Erzeugung flüssiger Treibstoffe von ausschlaggebender Bedeutung ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Erzeugung von Ktihlenwassergas aus feinkörnigen Steinkohlen im Doppelgaserzeuger, dadurch gekennzeichnet, daß die feine Kohle unter Verwendung von wärmebeständigen Zusatzmitteln zu Preßlingen geformt wird, deren Backfähigkeit entsprechend der zu vergasenden Kohle durch Mischung verschiedener Kohlensorten und Wahl der Zusätze beinflußt wird und daB die durch Wasserentziehung getrockneten Yreßlinge unmittelbar nach der Pressung und Trocknung dem Gaserzeuger zugeführt werden.
DEW92484D 1933-08-22 1933-08-22 Verfahren zur Erzeugung von Kohlenwassergas aus feinkoernigen Steinkohlen Expired DE645297C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0012457A1 (de) * 1978-12-11 1980-06-25 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Erzeugung von Formkörpern aus festen Brennstoffen für die Vergasung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0012457A1 (de) * 1978-12-11 1980-06-25 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Erzeugung von Formkörpern aus festen Brennstoffen für die Vergasung

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