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Stetig betriebener Verkokungsofen für feste Brennstoffe Bekanntlich
entsteht bei der Destillation fester Brennstoffe, wie z. B: Steinkohle oder Braunkohle,
außer den Gasen H2 und C O ein Gemisch aus anderen Gasen, das u. a. CO2, C H4, C2
H4 und, allgemein gesprochen, Cm Hn enthält. Alle diese Gase können durch Hitze
bei gleichzeitiger Einwirkung von Kohlenstoff und Wasserdampf zersetzt werden, so
daß der gesamte vergaste Kohlenstoff schließlich C O ergibt und der gesamte frei
gewordene Wasserstoff sich in reinem Zustande vorfindet. In-dem erzeugten Gas verbleiben
dann nur sehr geringe und leicht entfernbare Mengen aller unerwünschten gasförmigen
Bestandteile. ' Zur Herstellung und Behandlung der Destillationsgase im großen bedient
man sich stetig betriebener Verkokungsöfien, bei denen das Destillationsgas mit
dem Brennstoff in gleicher Richtung und das durch Einblassen von Wasserdampf in
den unteren Teil der Kammer oder Retorte entstehende Wassergas in entgegengesetzter
Richtung strömt. Es hat sich dabei nun als erforderlich er. w,es:en, die Kammer
oder Reiborte mit einem Gasaustritt zu versehen, der sich in einer Höhe befindet,
derart, daß einerseits das Destillationsgas durch die Hitze und durch seinen Kontakt
mit dem Kohlenstoff (Koks) zersetzt wird und daß andererseits die Kontaktdauer zwischen
dem Koks. und dem Wasserdampf zur Bildung eines guten Wassergases ausreichend ist.
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Erfindungsgemäß wird "diesen Erfordernissien nun dadurch genügt, daß
eine oder mehrere parallele, .etwa die Mitte der beiden Herzwände verbindende Wände
von oben bis etwa in die Mitte der Kammer reichen und daß am Ende der Wand oder
Wände mündende Kanäle zum Abführen der im Ober-und im Unterteil erzeugten Gase durch
die Wand oder Wände nach oben vorgesehen sind.
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Diese Anordnung hat gegenüber den biekannben Ofenausführungen; bei
denen der Gasaustritt meist vom oberen Ende der Kammer, vorzugsweise von einer nicht
beheizten
Wand derselben ausgeht, auch noch «eitere Vorteile. In
der Mitte der Kammer bilden sich nämlich zweit weniger Verformungen und R:sse im
Mauerwerk als an den Kammerenden, so daß @d:e Gefahr auftretender Undichtigkeiten
bei der erfindungsgemäßen Anordnung weit geringer ist. Ferner wird bei der Anordnung
gemäß der Erfindung infolge der in die Kammer hineinragenden W anld oder Wände,,die
die Ableitungskanäle führen, eine selbsttätige Beheizung der Ableitungskanäle bewirkt.
Dabei spielt es auch eine große Rolle, daß die .die Ableitungskanäle führenden Wände
mit beheizten Kammerwänden in Verbindung .stehen, wodurch der Wärmefluß begünstigt
wird und das Verhältnis der Heizfläche zum Gasdurchgang3querschnitt eine Vergrößerung
erfährt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die Zeichnung. Hierin
sind: Fig. s ein Schnitt in den senkrechten Ebenen XX', YY', der durch den Auslaßkanal
hindurchgeht, Fig. z` .ein Schnitt in der senkrechten Ebene ZZ', der :eine der kleinen
Seiten der Destillat:onskammer erkennen läßt, Fig.3 ein senkrechter Längsschnitt
durch die Kammer, Fig. ,l ein waagerechter Schnitt, und zwar links in der Ebene
UU' und rechts in der Ebene VV', und Fig.5, 6 und 6' waagerechte Teilschnitte durch
besondere Ausführungsformen des Auslaßkanals.
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Die Destillationskammer r hat einen rechteckigen waagerechten Querschnitt.
Dieser Querschnitt nimmt für gewöhnlich von oben nach unten zu, um den Durchsatz
des bei 2, 2' in rohem Zustande eingebrachten und bei,-, 3' als Koks entnommenen
Brennstoffes zu erleichtern. Die Entnahme des Kokses erfolgt durch an sich bekannte
und in der Zeichnung nicht dargestellte, zugleich eine Abdichtung bewirkende Vorrichtungen.
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Im Mittelteil der Kammer befindet sich :ein senkrechter Kanal q.,
q.', dessen Wände aus feuerfesten Steinen geeigneter Form bestehen, die mit den
die Kammerwand bildenden Steinen verbunden sind. Dieser senkrechte Kanal ist in
der Regel, jedoch nicht notwendigerweise, doppelt vorhanden. Er erstreckt sich,
wie Fig. q, erkennen läßt, über die ganze Breae der Kammer. Um das: Verhältnis ,der
Heizfläche zum Durchlaßquers@chn:tt zu vergrößern, kann man, wie in denn Fig. 6
und 6' dargestellt ist, die Anzahl der Durchlaßöffnungen erhöhen.
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D:e Kammerwände werden in üblicher Weise durch senkrechte Gaskanäle
5 geheizt, in die in geeigneter Anzahl stufenförmig übereinander angeordnete Brenner
6 einmünden. Die Anordnung der Brenner ist derart gewählt, daß der Temperaturverlauf
längs der Wand unter Berücksichtigung der Höhe der Kammer und der Durchsatzgeschwindigkeit
die gewünschte Erhitzung des zu behandelnden Brennstoffes gewährleistet. Die Brenner
6 erhalten Luft und Heizgas durch in bekannter Weise angeordnete Zuleitungskanäle.
wie man dies den Fig. n, z und q. (rechter Teil) entnehmen kann. Über die ganze,
dem Auslaßkanal entsprechende Höhe der Kammer sind fernerhin in geeigneter Anzahl
Brenner 7, 7' angeordnet, die den Heizbrennern der Wand entsprechen, sich jedoch
dadurch kennzeichnen, daß sie unabhängig sind und je nach der Heizung, die man dem
Gasauslaßkanal zukommen lassen will, für sich entzündet oder gelöscht werden können.
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Die Kammer ist im unteren Teil durch eine Wand 8 geteilt, die auch
die Koksmasse in zwei Teile aufteilt, die durch Auslässe 3 bziv. 3' aus der Kammer
entfernt werden können.
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D:e Höhen hl, 1z. und h3 (Fig.3) bestimmen sich aus, der Erfahrung
unter Berücksichtigung der Art des. verwendeten Brennstoffes, der gewünschten Zusammensetzung
des Gases und des stündlichen Destillationsdurchsatzes.
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Wie schon gesagt, erfolgt« die Vergasung unter Einblasung von Wasserdampf,
so daß Wassergas nach folgender Reaktion erzeugt wird
| zz C -f- in H.,0 -r x C 0 -j- y
CO. -E-- z H" + t H20 -f - ra' C. |
In d',ese.r Gleichung sind
.x, y, z t und
(n - n') von der Temperatur,
vorn der Kofntaktdauer und von der Reaktivität des Kokses abhängig. Je nach der
gewünschten Gaszusammensetzung und iinsbesondere wenn man die Verhältnisse
X
- und `'- ändern will, ist es 1-erfo@rderl:,ch, den Dampf bei dieser oder
jener ganz best",mmten und'im übrigen einer mehr oder wen'ger großen Wirkungsdauer
des Dampfes entsprechenden Temperatur ein7ublasen. Zu diesem Zweck sind die Kammerwände
mit Dampfeinlässen 9, 9', 9" usw. versehen, die in Höhen angeordnet sind und gegebenenfalls
überhitzten Dampf aus einem Hauptkanal erhalten. der m:,t Regelventilen und die
Mengenal),gabe überwachenden Geräten versehen ist (ein Ventil und ein die Men.genabgahe
überwachender Apparat für jeden Dampfeinlaß).
Wenn sclhwefelreiche
Brennstoffe, insbesondere Braunkohlen, destlliert werden, so kann man fesitstellen,
daß der sich im Verlauf der Destillätion bildende Schwefelwasserstoff bei hoher
Temperatur auf den Koks einwirkt, und dies um so mehr, je reaktionsfähiger der Koks
ist. Es entstehen dann Schwefelkohlienstoff und andere, insbesondere organische
Verb;ndungen, die man_ bei. der Reinigung nur schwer zu entfernen vermag. Umgekehrt
können Schwefelkohlenstoff und andere schvnefelhaltige organische Verbindungen in
Gegenwart von Wasserstoff und insbesondere von Wasserdampf bei bestimmten Temperatur-und
Konzentrationsbedingungen die Bildung von Schwefelwasiserstoff hervorrufen. Da es
wünschenswert ist, den Schwefel in Form von Schwefelwasserstoff zu erhalten, um
ihn mittels der üblychen Reinigungsverfahren leicht aus dem Gas entfexnen zu können,
ist man bestrebt, die Umformung von
C S2 in
H2 S
zu bewirken, wozu
man erfindumgsgemäß den Übertritt des, Gases in den Auslaßkanal benutzt.
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W;e schon gesagt, kann dieser Kanal unabhängig von, der Kammerheizung
beheizt werden. Um den Dampfanteil des in den Kanal strömenden Gases zu ändern,
ist außerdem in der Trennwand 8 ein Dampfzutritt io vorgesehen. D:eser' Dampfzutritt
wird durch die überhitzten Dampf führende Hauptleitung gespeist, und die Dampfmenge
wird durchein Ventil geregelt und durch eine Mengenüberwachungsvorrichtung kontrolliert.
Der Dampf gelangt in die Kammer durch Öffnungen i i, i i', die derart angeordnet
sind, daß ihre Verstopfung durch den Koks nicht möglich ist.
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Unabhängig von den ' oben beschriebenen Wirkungen veranlaßt die gleichzeitig
mit dem Dampf wirkende Wärme eine Umformung des Methans und anderer Kohlenwasserstoffe
nach verschiedenen Reaktionen etwa folgender Art
| C H4 + a H9 O -> CO,- -(- q. H:, |
Diese Reaktionen erfordern Temperatur- und Konzentrationsbedingungen, deren Herbeiführung
durch de Anordn engen ,gemäß der Erfindung erleichtert wird.
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Eine Vergasungskammer gemäß der Erfindung arbeitet grundsätzlich in
folgernder Weise: Der Brennstoff (Steinkohle, Braunkohle o. dgl.) wird durch die
öffnungen - und z' eingefüllt, und er wandert unter dem Einfuß der ni.,cht dargestellten
und unterhalb der öffnungen 3, 3' angeordneten Entleerungsvorrichtungen nach und
nach aus den Zonen A, A' in die Zonen E, E'. Bei A, A' beginnt die Diestillation,
durch die ein zusammengesetztes Ge -misch von an CO2, C H4 und anderen Kohlenwassers,t.offen
reichen Gasen und von an Sauerstoffverbindungen des Phenoltyps reichen Teerdämpfen
entsteht. Bei B, B' setzt sich d--*e Destillation durch das Freiwerden von
an C O und H2 re;chen Gasen und Teeren fort, d::e einen höheren Anteil an Kohlenwasserstoffen
enthalten. Zu gleicher Zeit wird der im wesentlichen aus freiem Kohlenstoff und
Aschentelen bestehende erzeugte Koks glühend. In der Zone C, C
unterliegen die gebildeten flüchtigen Stoffe in Gegenwart des katalytisch wirkenden
glühenden Kokses dem E:nfluß einer hohen Temperatur. Die Sauerstoffverbcndun,gen
,aller Art zersetzen sich dadurch und reagrleren. mit :dem freien Kohlenstoff unter
Bildung von Kohlenoxyd. Auch die Kohlenivasserstoffe unterliegen einer Zersetzung
unter Bildung vorn Wasserstoff und Kohlenstoff, der siech je nach den herrschenden
Bedingungen in Form von amorphem Kohlenstoff oder Graphit absetzt. Die Bildung von
amorphem Kohlenstoff vollzieht sich unter bestimmten Temperatur- und Konzentrat;iö@asb:edingungen
hauptsächlich unter dem katalytieichen Ein-Ruß eisenhaltiger Aschen. S-e ist erwünscht,
da sie die ReälL-tionsfähigke-t der 1A#Iasse erhöht. In der Zone D be-«'v.@rkt der
glühende, aber schon teil-#vese gekühlte Koks unter dem E'.influß des. durch die
Kanäle io, io' emgeblasenen Dämpfes und auch unter dem Einfluß des zu Kühlzwecken
in die bei 3,3' angeordneten Austragvorr:@chtungen eingeblasenen Dampfes
oder dampfbildenden zerstäubten Wassers die Entstehung von Wassergas. Daraus crebt
säch, daß der Koks. in der Zone E, E' auf eine Temperatur gekühlt ist, derart, daß
seine Ausbr;ngung ohne Schwierigkeiten stattfinden kann. In der Zone C,
C treffen seich zwei Gasströme, nämlkh der aus dem oberen Teil kommende,
aus größtente;:ls umgewandeltem Destillationsgas bestehende, und der aus dem unteren
Teä kommende, aus Wassergas hestehende Dampfstrom. D;ie beiden miteinander gemmschten
Gasströme werden durch den Mittelkanal q., q.' abgeleitet, wo sie den vorher beschriebenen
thermochernischen Einwirkungen unterworfen sind-(Umformung der Kohlenwasserstoffe,
des Schvefelkohlenstoffes u. a.).
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Fr,'g.5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Zusammenfügungen von Steinern
besonderer Form, die eine Steinschicht in. dem mittleren Te:l der Vergasungskammer
bilden.