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Verfahren und Vorrichtung zum Destillieren von Kohle, Ligniten u.
dgl. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Destillieren 'von Kohle, Ligniten
u. dgl. bei niedrigen Temperaturen in einem. Herd unter Anwendung des Gegenstromverfahrens
von Destillationsgut und Heizmitteln und eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
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Wenn staubförmige oder körnige Kohle allmählich erhitzt wird, erhält
man je nach der Höhe der angewandten Temperatur eine halbplastische oder plastische
Masse. Wird die Kohle in diesem. Zustand in ihrer ganzen Masse außerdem noch einem
Druck ausgesetzt, so bildet sich eine feste Masse ohne Poren, die praktisch die
Dichte harter Kohlen hat, wie sie im natürlichen Zustand gewonnen werden. Bei diesen
harten Kohlen wurde die Arbeit des Erwärmens und des Pressens von der Natur geleistet.
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Mit der vorliegenden Erfindung soll nun minderwertige Kohle, also
staubförmige und körnige Kohle, künstlich innerhalb eines kurzen Zeitraumes auf
gleiche Weise in einen Zustand gebracht werden, der dem Zustand harter, hochwertiger
Kohle ähnelt. Es handelt sich also darum, das Gut bei allmählich ansteigender Temperatur
so zu behandeln, daß dasselbe zunächst halbplastisch wird, dann einen plastischen
Zustand annimmt und schließlich durch Einwirkung von Druck zu einer festen Masse
gepreßt wird, die frei von Poren ist und die gliche Dichte besitzt wie älteste natürliche
Kohle. Die Wärme- und Druckbehandlung muß sich selbstverständlich auf das ganze
Gut erstrecken.
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Das erfindungsgemäße. Verfahren besteht deshalb darin, daß das zu
destillierende Gut in einer, waagerechten Retorte das Herdes zwischen frei beweglichen,
verhältnismäßig dünnen und gut wärmeleitenden Zwischenwänden unter Einwirkung von
Wärme und Druck in senkrechten Schichten mit geringer Dichte gepreßt und in einer
dem Druck entsprechenden Richtung bewegt wird, wobei die Wärme auf die einzelnen,
hintereinanderliegenden Schichten über die Außen- und Zwischenflächen übertragen
wird: Die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist so eingerichtet, daß die
Retorte an ihrem einen Ende mit einer Preßvorrichtung versehen ist, die das zu destillierende
Gut
mittels durch eine besondere öffnung in °die Retorte senkrecht zur Druckrichtung
frei eingesetzten, dem Querschnitt der Retorteentsprechenden Zwischenwänden in Schichte%@.
mit geringer Dichte zusämmendrüclct'urid-A@@ satzweise in der - Retärte in Dfückriehtü@
.fortbewegt, und daß am- ärideren,'ider Preß-- Vorrichtung - gegenüberliegenden
Ende der Retorte eine Tür iür Entnahme der Zwischenwände-:angeordnet ist. An diesem
Ende der Retorte ist eine Entleerungsvorrichtung und gegebenenfalls auch eine Kühlvorrichtung
vorgesehen.
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Das Gut durchläuft zunächst eine Vorerhitzungszone, die auf einer
Temperatur von ungefähr 25o bis 4oo° C gehalten wird, dann eine auf ungefähr 6oo°
C erhitzte Destilla--tionszone und gegebenenfalls noch eine anschließende Abkühlungszone.
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Die vorzugsweise metallischen Zwischenwände können ferner mit Rillen,
Rinnen oder ähnlichen parallel zueinander angeordneten Merkmalen versehen sein.
Das der Destillation unterworfene Gut wird unter der Wirkung des vorwärts gerichteten
und des durch die Retortenwände seitlich ausgeübten Druckes zusammengepreßt und
tritt in die Rinnen ein. Auf diese Weise wird es zu Blöcken geformt, was die endgültige
Teilung des behandelten Gutes erleichtert und die Rückstände und den Ausschuß fühlbar
vermindert.
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Die Erfindung besteht aus einer Kombination meist bekannter Merkmale.
Es ist z. B. bei der Herstellung von Kohlebriketts bekannt, die sich erhitzende
Masse vor der Bearbeitung zu unterteilen, und zwar in der Weise, daß die staubförmige
oder körnige Kohle in Behälter mit einer seitlichen Öffnung eingepreßt wird. Der
dabei auf die Masse ausgeübte Druck wird jedoch nur zum Zwecke des Füllens der Behälter
angewandt. Eine Abnahme des Volumens der erwärmten Masse innerhalb dieser Behälter
ist unmöglich, da die Größe des Hohlraums der bis zu einer gewissen Grenze ineinander
schiebbaren Behälter genau bestimmt ist. Außerdem hat die in den Behältern befindliche
Masse etwa die Form eines Würfels, in dem auch bei stärkster Pressung eine poröse
Mittelzone verbleibt: Ferner können die bei der Bearbeitung entstehenden Gase und
Dämpfe nicht entweichen, da die aneinandergereihten Behälter gasdicht gegeneinander
abgeschlossen sind. Dadurch können sich die Poren der Masse nicht schließen.
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Bei Fördervorrichtungen zum- Hindurchführen von. Kohle durch einen
Verkokungsraurn -ist es ebenfalls bekannt, das Gut durch Platten in dünne Schichten
zu sondern und die Hitze darin zu verteilen. Diese Platten 'sind jedoch-in niclit'veränderlichenAbständen
voneinander-angeordnet, so daß ein Zusam-=friendrücken- des Gutes nicht möglich
ist.
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2ixm<-gleichm,äßigen Einwirken der Tempe-:.'iä@cirr'sind des Drucks
ist es aber erforderlich, #,Käß das Gut in sich nachgeben kann, d. h. es darf in
der Retorte nichts vorhanden sein, was eine Verminderung des Volumens des Gutes
begrenzen könnte.
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Da das in der Retorte befindliche Gut nur sehr schlecht wärmeleitend
ist, müssen entsprechende Vorkehrungen getroffen werden das Gut gleichmäßig, d.
h. sowohl quer zum Schacht als auch in und gegen die Druckrichtung zu erwärmen.
Aus diesem Grunde wird das Gut in - Schichten mit geringer Dichte unterteilt, so
daß die Erwärmung auch zwischen diesen einzelnen Schichten einsetzen kann.
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Die Einteilung in Schichten ist aber auch deshalb erforderlich, um
den bei der Erwärmung entstehenden Gasen und Dämpfen, die sich der Festigung des
Gutes widersetzen, einen leichteren Abzug zu ermöglichen. Dabei ist zu berücksichtigen,
daß das Gut immer dichter wird, so daß die Luft, die sich in dem Staub und zwischen
den Körnern befindet, und die sich entwickelnden Gase und Dämpfe nur schwer aus
der immer dichter werdenden Masse herausgelangen können. Bei Unterteilung des '
Gutes in Schichten von geringer Dichte können diese Gase dagegen viel leichter an
die Oberfläche gelangen und von hierdurch die vorgesehene Öffnung entweichen.
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Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise
dargestellt. Es zeigen Abb. i schematisch einen senkrechten Schnitt durch einen
erfindungsgemäßen Destillationsherd, Abb. 2 ein Schaubild einer mit Rinnen versehenen,
metallischen Zwischenwand, Abb. 3 bis 5 eine praktische Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Einrichtung, nämlich ' Abb. 3 einen senkrechten Schnitt nach der Linie III-III der
Abb. 4, Abb. q: eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles IV der Abb. 3 und Abb. 5
im linken Teil eine Außenansicht in Richtung des Pfeiles V der Abb. 3 und im rechten
Teil einen senkrechten Schnitt nach der Linie VQ-Va der Abb. 3 und ¢.
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'Nach der Abb. i besitzt der Destillationsherd i eine Retorte 2, die
durch ihn hindurchgeht. Diese Retorte wird seitlich und oben oder unten erhitzt,
beispielsweise durch die Verbrennungserzeugnisse eines Ofens oder durch eine Batterie
von Düsen, die schematisch angedeutet und mit 3 bezeichnet sind. Die Beschickungsöffnung
der Retorte ist mit einer -Aufgabevorrichtung 4 versehen, die aus
einem
Aufgabetrichter 5, .einer schraubharen Aufgabevörrichtung 6 und einer Öffnung 7
zur Einführung der metallischem Z*ischenwände besteht, die zur Trennung der aufeinanderfolgenden
Lagen g des zu destillierenden Gutes dienen.
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Die Form der Zwischenwände 8 ist derart, daß sie eine gute Wärmeüberleitung
von den Wänden der Retorte auf sie selbst gewährleisten. Sie bestehen einerseits
aus einem Stoff, der eine hohe Wärmeleitungszahl besitzt, so daß sie in bekannter
Weise die Wärme gleichmäßig in das Innere der Lagen g leiten können.
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Die Destillation findet zwischen den Zonen A-A, in der die Erhitzung
der Retorte beginnt, und der Zone B-B statt, in der die Destillatiansgase und -dämpfe
innerhalb der Leitung io abgeführt werden.
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Das Entleerungsende der Retorte 2 ist mit einer aus feuerfestem Stoff
bestehenden Tür ii versehen, die bei dem bei Beendigung des Destillationsvorganges
erfolgenden zeitlich unterbrochenen Vorrücken des Gutes betätigt werden kann. Dieses
Ende der Retorte ist auch mit einem Verlängerungsteil 2' versehen, der durch eine
entfernbare Tür 12 verschlossen ist, die zur Herausnahrne der Zwischenwände dient,
und besitzt weiter eine rohrförmige Abführung 13 zur Entnahme des destillierten
Gutes bzw. des Gutes, das durch die Rinnen der Zwischenwände 8 geformt worden ist.
Die Ableitung 13 taucht vorzugsweise in einen bis zum Stand 15 mit Wasser gefüllten
Behälter 14 ein.
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Das Gut, nämlich Kohle, Lignite u. d'gl., wird in dem Herd gemäß der
Erfindung infolge der Gegenwart der die Wärme verteilenden Zwischenwände 8 und infolge
der Unterteilung in- Lagen g von geringer Stärke einer abgestuften und gleichmäßigen
Erhitzung unterworfen.
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.Der axiale Druck, der auf die durch. die Lagen g und die Zwischenwände
8 gebildete Säule mittels der Aufgabevorrichtung 6 oder durch eine andere geeignete
mechanische Treibvorrichtung, die einen solchen axialen Druck auf die Säule und
ihr Vorrücken gegen das Ende der Retorte 2 zu bewirken geeignet ist, ausgeübt wird,
bewirkt die Formung und Zusammenballung der festen Destillationsrückstände derart,
daß man eine Kohle erhält, die wertvolle technische und wirtschaftliche Eigenschaften
aufweist.
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Die Zwischenwände 8 können mit parallelen Rinnen 16 o.. dgl. versehen
sein, durch die Zwischenräume gebildet werden, die mit dem zu destillierenden Gut,
das unter der Wirkung der Wärme plastisch wird, ausgefüllt werden. Das Gut erhält
daher während des Destillationsvorgariges die Form von rechteckigen Blocks, die
eine endgültige Teilung des behandelten Gutes erleichtern.
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Die Abb. 3 bis 5 zeigen eine praktische Ausführungsform des: Erfindungsgegenstandes.
In diesen Abbildungen sind, soweit möglich, .dieselben Bezeichnungen verwendet wie
in der Abb. i. Der Herd i ist mit mehreren parallel zueinander angeordneten Retorten
2 versehen, die in der Abb. 3 in Ansicht dargestellt sind und die dadurch erhitzt
werden, daß die Wärme durch ihre zylindrischen, mit einem feuerfesten Stoff 17 (Abh.
3) umkleideten zylindrischen Wände dringt. Die Wärme wird erzeugt durch die Verbrennungserzeugnisse
einer Feuerung 2 oder durch einen Teil derselben Gase, die in der Einrichtung selbst
erhalten werden, oder durch andere geeignete Gase, die durch Leitungen 18 und Öffnungen
oder Düsen ig (Abb. 5) geführt werden. Die Aufgabeseite 2o jeder Retorte ist mit
einer Aufgabevorrichtung 4 versehen, die aus einem Aufgabetrichter 5 besteht und
aus einer Schraubvorrichtung 6, die auf einem Wagen 21 angeordnet ist, der auf Schienen
22 derart läuft, daß er der Beschickungsöffnung jeder Retorte 2 zugeführt werden
kann. Auf dem Wagen ist auch ein Motor 23 angeordnet. *Er wirkt über eine Schnecke
und ein Schneckenrad 24 auf eine Schraubspindel 25, die in festen Lagern z6 ruht
und auf der eine, Gewindemuffe 28 (Abb. 4) sitzt, die sich in axialer Richtung gemäß
den Pfeilen 27 - bewegen kann. An der einen Seite dieser Muffe 28 sind zwei Arme
2g angeordnet, die an ihrem anderen Ende einen Kolben 30 tragen, dessen Abmessungen
so sind, daß er in die Öffnung 2o der Retorte 2 eintreten kann. In den Abb. 3. bis
5 ist die in der Abb. r angegebene üffnung 7 für die Einführung der Zwischenwände
8 weggelassen, weil die Zwischenwände bei der dargestellten Ausführungsform nacheinander
von Zeit zu Zeit durch die öffnung 2o eingeführt werden, während das zu behandelnde
Gut von Zeit zu Zeit zwischen zwei Zwischenwände 8 in den Trichter 5 eingebracht
wird.
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Die gasförmigen Erhitzungsmittel, die von einer- Feuerung 3 oder von
Düsen ig kommen, werden durch Kanäle 31 wieder abgeführt, die in der Nähe
der. Beschickungsseite der Retorte :z angeordnet sind, so daß in an sich bekannter
Weise ein Gegenstrom zwischen dem Wärmespender und dem zu behandelnden Gut stattfindet.-
Auf diese Weise verwirklicht man auch bei der Ausführungsform gemäß den Abb. 3 bis
5 die Aufeinanderfolge einer Strecke, auf der das zu behandelnde Gut sehr erhitzt
wird, einer Strecke, auf der sich die Destillation vollzieht und einer schließlich
folgenden Kühlstrecke, die durch die äußerste Kammer 32 gegeben ist, welche jenseits
des
Feuerungskanals 33 liegt, in dem die die Destillation bewirkenden
Heizgase strömen.
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Die Entleerungsseite jeder Retorte 2 ist mit einer geeigneten, mit
feuerfestem Material bekleideten Tür i i versehen, die derart angeordnet und betätigt
werden kann, daß sie das Entleerungsende der Retorte :2 verschließen und auch von
ihm entfernt werden kann. Die Mittel zur Erreichung der Ortsveränderung dieser Tür
können beispielsweise in einer in Lagern 34 gelagerten Schraubspindel 33' b&-stehen,
die durch ein Handrad 35 betätigt wird. Diese Spinde133' geht durch eine in der
Wand der Entleerungskammer 13 angeordnete Stopfbüchse 36 o. dgl. hindurch. Zweckmäßig
ist für jede Retorte 2 eine Entleerungskammer 13 angeordnet, die oben mit einer
Öffnung versehen ist und mit einem abgedichteten Abschlu:ßmitte137. Der Boden jeder
Kammer 13 besteht aus einem festen Teil38 und einem beweglichen, an Scharnieren
4o angeordneten Teil 39. Dieser bewegliche Teil kann in die Stellung 39' gebracht
werden-zum Zwecke der Entleerung des Gutes in einen Wagen 44 der auf Schienen 42
rollt, die auf dem Fußboden des Ganges 43 angeordnet sind, von dem aus man auch
die Feuerungen 3 erreichen kann.
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Ein Abzug io für die Destillationsgase und -dämpfe ist für jede Retorte
2 im Querschnitt B-B der Abb. 3-angeordnet. Die Abzüge io sind mit einer gleichen
Anzahl Behälter 44 verbunden, die Wasser enthalten, durch das die Destillationsgase
und -dämpfe hindurchtreten. Danach werden sie von jedem Behälter 44 mittels eines
einzigen Rohres 45 in einen Hauptbehälter 46 geführt, der sämtliche Destillationsgase
und -dämpfe der ganzen Anlage aufnimmt.
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Der Gegenstand der Erfindung ist schematisch und durch eine 1@usführungsform
erläutert worden. Selbstverständlich sind aber, in der Praxis mehrere Abänderungsmöglichkeiten
vorhanden, insbesondere in bezug auf die Gestaltung der Feuerung i, der Retorte
2, der Zuführung- und Vorschubvorrichtung 4, der Entleerungsvorrichtung 2' und auch
in bezug auf die Gestalt und Verteilung der Düsen, der Mittel zum Entleeren und
zum Zusammenpressen der Säule, die aus den Lagen des zu behandelnden Gutes und aus
den zwischen den aufeinanderfolgendenLagen angeordneten Zwischenwänden besteht.