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Verfahren zum Destillieren geringwertiger Brennstoffe in zwei Stufen
Die in Frage eines geeigneten Ersatzes für Holzkohle spielt in vielen Holzkohle
verbrauchenden Ländern, in- denen die Wälder infolge jahrzehntelangen Raubbaues
immer spärlicher geworden sind, eine wichtige Rolle. In erster Linie kommen hier
naturgemäß südliche Länder in Betracht, wo Holzkohle im Haus- und Küchenbrand verwendet
wird. Neuere Verwendungszwecke haben den Bedarf an Holzkohle auch in anderen Ländern
gesteigert, wie z. B. ihre Verwendung als fester Betriebsstoff für Kraftfahrzeuge.
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Eine begrenzte Möglichkeit zur Erzeugung eines brauchbaren Holzkohlenersatzes
bietet die Halbverkokung von holzigen Braunkohlen, sog. Xyliten. Der hieraus unter
Einhaltung bestimmter Vorschriften gewinnbare Halbkoks ist in gleicher Weise verwendbar
wie gewöhnliche Holzkohle. Xylite stehen jedoch nur selten in erheblichen Mengen
zur Verfügung, weil die meisten Braunkohlenvorkommen nur einen geringen Xylitgehalt
aufweisen.
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Beispielsweise finden sich in den mitteldeutschen Vorkommen von erdiger
Braunkohle, die in der Regel zur Brikettierung dient, nur wenig Xylite, die vor
der Brikettierung leicht ausgeschieden werden können. Dagegen ist das Ausscheiden
der Xylite viel schwieriger, wenn .es sich um normalen, festen Lignit handelt, wie
er in der ganzen Welt verbreitet ist. Diese Lignitflöze bilden gewöhnlich ein Konglomerat
von strukturloser, sog. amorpher Braunkohle mit eingesprengten, mehr oder weniger
großen Xylitstücken. Beide sind häufig so innig miteinander verwachsen, daß ihre
Trennung schwierig und kostspielig ist. Außerdem wird durch das Ausscheiden der
aschenarmen, heizkräftigen Xylite die Qualität der verbleibenden Kohle wesentlich
verschlechtert, weil das Amorphe meist sehr aschenreich ist. Die Verwertung des
Amorphen allein stößt deshalb in vielen Fällen auf große Schwierigkeiten.
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Das Problem der massenweisen Herstellung eines 'geeigneten Holzkohlenersatzes
läßt sich aber nicht anders lösen als durch Verarbeitung von amorphen Braunkohlen,
Torfen und sonstigen geringwertigen Brennstoffen, die fast überall in ausreichenden
Mengen zur Verfügung stehen. Dieses Problem liegt der vorliegenden Erfindung zugrunde.
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Die wichtigste Eigenschaft eines brauchbaren Holzkohlenersatzes ist
eine rauch- und geruchlose Verbrennung. Auch nur geringe Rauchentwicklung macht
den Holzkohlenersatz minderwertig und für häusliche Zwecke unverkäuflich. Selbst
Spuren teerbildender Bestandteile im Brennstoff würden genügen, die Erfüllung dieser
Bedingung unmöglich zu machen.
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Weitere Voraussetzungen für die Brauchbarkeit eines Holzkohlenersatzes
bestehen darin, daß der Brennstoff gut reaktionsfähig, also leicht entzündbar ist
und beim Gebrauch
iri der offenen Herdschale (-also ohne Schornsteinzug)
ausreichende Brenngeschwindigkeit und Brenngleichmäßigkeit aufweist. Schließlich
wird noch von einem guten Holzkohlenersatz verlangt. daß er Stückigkeit und womöglich
höhere Festigkeit besitzt als Holzkohle.
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Es ist ohne weiteres verständlich, daß Halbkoks aus amorphen Braunkohlen
usir. diese Bedingungen niemals voll erfüllen kann. Vor allem ist es unmöglich,
ihm freibrennend eine genügende Brenngeschwindigkeit und Brenngleichmäßigkeit zu
verleihen. Auch die Stückigkeit und Festigkeit solcher Halbkokse lassen in der Regel
viel zu wünschen übrig.
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Hier setzt nun die Erfindung ein, die sich auf ein Verfahren zum Destillieren
geringwertiger Brennstoffe in zwei Stufen bezieht, bei dem die Brennstoffe zunächst
verschw;lt, darauf mit Bindemitteln bükettiert und dann abermals erhitzt werden.
Die Erfindung besteht darin, daß die bei einer Höchsttemperatur von etwa 6oo C zu
einem reaktionsfähigen Halbkoks verschwelten Rohstoffe nach Zerkleinerung auf eine
Korngröße bis zu 5 mm mit 2o bis 300,o fein gemahlener baklender Kohle und gegebenenfalls
mit Wasser eingebunden, brikettiert und in Brikettform einer zweiten Halbverkokung
bis zu etwa öoo' C zwecks Herstellung eines Holzkohlenersatzes unterworfen werden.
, Es ist zwar schon vorgeschlagen «-orden. Brennstofformstücke in der Weise herzustellen,
daß man stark zerkleinerten Koks finit Bindemitteln mengte, aus der Mischung Formstücke
herstellte und diese nochmals verkokte. Damit sollte aber, im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand,
ein ßrennstofformstück von hoher Dichte und Festigkeit erzielt werden, das sich
insbesondere auch für metallurgische Zwecke eignete. Vor allem sollt;. leicht zerfallender
Koks in haltbare Form gebracht, insbesondere eine industrielle Verwertung des unfreiwillig
anfallenden Koksgruses durch überführung in stückige Form unter Beibehaltung des
Kokscharakters Erreicht werden. Demgegenüber wird aber mit der Erfindung ein holzkohlenähnliches
Erzeugnis angestrebt.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, einen Anthrazitersatz, also
einen sehr dichten, harten und wenig reaktionsfähigen Brennstoff, aus bituminösen
Steinkohlen herzustellen, wobei .eine zweimalige Wärmebehandlung stattfindet. Das
in der ersten Stufe erzeugte Verkokungsprodukt wird mit etwa i i o'o Pech, jedoch
ohne Beimischung fein gemahlener Backkohle, eingebunden und zu Briketts gepreßt,
die nochmals verkokt werden müssen, um die bituminösen Bestandteile des Pechs auszutreiben.
Der so erzeugte Anthrazitersatz kann nur in Öfen oder Herden mit Schornsteinzug,
nicht aber wie der nach der Erfindung erzeugte Holzkohlenersatz frei im offenen
Herd verbrannt werden.
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Es ist ferner schon ein Verfahren zur Erzeugung druckfester Briketts
vorgeschlagen worden, bei dem im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung Grus von
Rohbraunkohle bzi=:. Braunkohlenkoks, also nicht Halbkoks, mit backender Steinkohle
gemischt und brikettiert wird. Das hierbei angestrebte Enderzeugnis ist ein Koksbrikett
ähnlich dem Steinkohlenkoks. Demgemäß müssen für die @'erkokting der Briketts Temperaturen
von cgoo bis iöoo C angewandt werden. Es ist ohne weiteres klar, daß sich auf diese
Weis,-rc7alzt-oiizfähige Brikr-tts nicbtherstell@i: iasei:.
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Es waren zahlreiche Versuche notwendig. um Halbkoksbriketts mit erhöhter
Brenngeschtiindi-keit und Brenngleichmäßigkeit zu erzielen. Die bekannten Verfahren
brachten nicht den gewünschten Erfolg. Nur die voriie-endc Verfahrenskombination,
wonach der bei höchstens 6oo C halbverkokte und zerkleineree Brennstoff mit bestimmten
@Iengcn fein geniablener Backhohle gemischt, brikettiert und in Brikettform einer
zweiten Halbverkokung bei höchstens 6oo C unterworfen wird, führte zum Ziel.
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Die Güte der fertigen Briketts läljt sich noch dadurch erhöhen, daß
als Einbindemittel an Stelle von Kokskohle sog. Gaskohle mit einem Gehalt an flüchtigen
Bestandteilen von mehr als 28#o verwendet wird. Obwohl die Backfähigkeit von Gaskohle
geringer ist als diejenige von Kokskohle, genügt doch ein erheblich verminderter
Zusatz, um die gleich Wirkung hervorzurufen wie durch einen Zusatz von 2o bis 3oon
Kokskohle.
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Infolge ihrer hohen Reaktionsfähigkeit eignen sich die nach der Erfindung
lier-estellten Briketts auch als fester Betriebsstof-i für Kraftfahrzeuge an Stelle
von Holzkohle. Bekanntlich sind derartige, mit Generatoren ausgestattete Kraftfahrzeuge
bereits in verschiedenen Ländern in Verwendung, und es ist nur eine Frage der Erzeugung
und Verteilung eines billigen und zweckentsprechenden Betriebsstoffes, um diesem
System, wenigstens im Lastkraftwagenbetrieb, allgemeine Geltung zu verschaffen.
Holzkohle oder gar Holzkohlenbriketts sind als Betriebsstoff zu teuer; außerdem
verbietet sich ihre Verwendung in waldarmen Ländern von selbst. Die Briketts nach
der vorliegenden Erfindung können wesentlich billiger erzeugt werden als Holzkohle.
Ihr höherer Aschengehalt ist einer Verwendung als Motorbetriebsstoff nicht hinderlich,
wenn die etwa schlackende Asche des Ausgangsstoffes durch geeignete mineralische
Zusätze bei der Brikettierung gutartig gemacht wird.
Während Pech
.als alleiniges Bindemittel, das in verhältnismäßig großen Mengen zugesetzt werden
müßfe, auf die Brenngeschwindigkeit der verkokten Briketts hemmend wirkte, ist bei
Verwendung von Koks- und insbesondere von Gaskohle als Einbindemittel das Gegenteil
der Fall. Die verfahrensgemäß hergestellten Briketts besitzen eine erstaunlich hohe
Brenngeschwindigkeit und Brenngleichmäßigkeit, was in erster Linie auf die besondere
Struktur dieser Briketts zurückzuführen ist. Das Strukturbild kann am besten mit
einer Bienenwabe verglichen werden: Die dünnen Wände der Zellen bestehen aus feinporigem
Halbkoks der einbindenden Koks- oder Gaskohle, während das Innere der Zellen mit
den mehr oder weniger groben Körnern des einzubindenden Halbkokses aus minderwertigen
Brennstoffen ausgefüllt ist. Dieses Gebilde bietet der Verbrennungsluft eine außerordentlich
große Oberfläche dar, wobei auch die sonstigen Bedingungen für einen leichten und
gleichmäßigen Abbrand denkbar günstig sind.
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Zu diesem vorteilhaften Umstand gesellt sich noch ein weiterer, dessen
wissenschaftliche Erklärung gewisse Schwierigkeiten bereitet. Es ist nämlich durch
zahlreiche Verbrennungs- und Verdampfungsversuche einwandfrei erwiesen worden, daß
ein verhältnismäßig hoher Gehalt an natürlicher Asche in diesen strukturell besonders
beschaffenen Briketts nicht nur keine nachteilige, sondern sogar eine vorteilhafte
Wirkung hat. Während ein von Natur aus stückiger Halbkoks mit beispielsweise 3o
bis ¢oo;o Asche kaum noch verwendungsfähig ist, weil er selbst bei gutem Schornsteinzug
nur sehr schwer verbrennt, ergibt der gleiche Halbkoks, nach dem vorliegenden Verfahren
zu Briketts aufbereitet, selbst in offener 1-l,erdschale einen regelrechten Abbrand.
Die auffallendste Erscheinung aber ist, daß die Heiz- und Verdampfungswirkung, berechnet
auf die Gewichtseinheit aschefreier Briketts, mit steigendem Aschengehalt nicht
ab-, sondern innerhalb gewisser Grenzen zunimmt. Diese Grenzen liegen meist zwischen
2o und 3o% Aschengehalt. Man kann sich dieses Phänomen nur dadurch erklären, daß
die, bei allerdings geringeren Aschengehalten fester Brennstoffe, in der Fachwelt
bekannte, katalytische Wirkung der Asche durch die besondere Struktur der erfindungsgemäß
hergestellten Briketts außerordentlich gesteigert wird.
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Was die Technik der Brikettierung betrifft, so sind besondere Klebstoffe
in der Regel entbehrlich. Gewöhnlich genügt es, das zu brikettierende Gemisch in
an sich bekannter Weise mit Wasser anzufeuchten, um es dann, am besten in einer
Eiformpresse, zu brikettieren.