DE743743C

DE743743C - Process for smoldering and coking all kinds of fuels in a nitrogen stream

Info

Publication number: DE743743C
Application number: DEST59100D
Authority: DE
Inventors: Dr Wilhelm Steinmetz
Original assignee: WILHELM STEINMETZ DR
Current assignee: WILHELM STEINMETZ DR
Priority date: 1939-01-27
Filing date: 1939-01-27
Publication date: 1944-01-11

Description

Verfahren zum Schwelen und Verkoken. von Brennstoffen aller Art im Stickstoffstrom Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schwelen oder Verkoken von Brennstoffen aller Art im Stickstoffstrom.Process for smoldering and coking. of fuels of all kinds in Nitrogen flow The present invention relates to a method for smoldering or Coking of all kinds of fuels in a nitrogen stream.

Es wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß die Ausbeute an Gasbenzin und Teer erheblich gesteigert werden kann, wenn man bei den bekannten, im Stickstoffstrom arbeitenden Schwelverfahren in Gegenwart bestimmter Katalysatoren arbeitet, und zwar insbesondere in Gegenwart von Schwermetallen oder deren Verbindungen. Unter diesen Schwermetallen haben sich als besonders günstig das Eisen, das Nickel, das Kobalt und das Mangan erwiesen. Weiterhin wurde erkannt, daß die Wirkung dieser Sthwermetallkatalysatoren noch erheblich gesteigert werden kann, wenn Spuren von Aluminium oder Magnesium oder beider zugegen sind. Sofern Verbindungen dieser Leichtmetalle bereits in den Brennstoffen vorhanden sind, erübrigt sich natürlich ihr gesonderter Zusatz.It was found according to the invention that the yield of gasoline and tar can be increased considerably if one uses the known, in a nitrogen stream working smoldering process works in the presence of certain catalysts, and especially in the presence of heavy metals or their compounds. Under Of these heavy metals, iron, nickel, and Cobalt and the manganese proved. It was also recognized that the effect of this Thermometal catalysts can be increased significantly if traces of Aluminum or magnesium or both are present. Provided compounds of these light metals are already present in the fuels, their separate ones are of course superfluous Additive.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren können Brennstoffe aller Art, wie Kohle, Lignit, Braunkohle, Torf, Ölschiefer, Holz, Rohöl, Rückstände u. a. m., unterworfen werden. Die Verschwelung bzw. Verkokung wird zweckmäßig bei Temperaturen von - 25o bis 6oo °,-insbesoridere bei 450 bis 56o', durchgeführt.The inventive method fuels of all types, such as Coal, lignite, brown coal, peat, oil shale, wood, crude oil, residues and others. m., subject will. The smoldering or coking is expedient at temperatures of - 25o up to 600 °, -insbesoridere at 450 to 56o ', carried out.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, möglichst einen Stickstoff fortlaufend kalt durch die Verschwelungs- bzw. Verkokungsapparatur hindurchzuleiten. Ein solcher Stickstoff kann beispielsweise in technisch reiner Form aus den üblichen Stickstoffgewinnungsanlagen erhalten werden. Es ist notwendig, daß Sauerstoff, atmosphärische Luft und andere oxydierende Gase bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ferngehalten werden.It has proven particularly advantageous to use nitrogen if possible to pass continuously cold through the charring or coking apparatus. Such nitrogen can, for example, in technically pure form from the usual Nitrogen recovery plants are obtained. It is necessary that oxygen, atmospheric Air and other oxidizing gases kept away in the process according to the invention will.

Das vorzugsweise zerkleinerte Schwelgut soll möglichst im naturfeuchten Zustande verschwelt werden, so z. B. die Kohle im grubenfrischen Zustand. Bei Braunkohle, Ligniten und Torf darf, wenn eine Vortrocknung erfolgt, dieselbe nicht so vorgenommen werden, daß das Schwelgut stark oxydiert wird. Man arbeitet auf jeden Fall am vorteilhaftesten mit Schwelgut, das einen Wassergehalt von 16 bis :2o Gewichtsprozent aufweist. Die Menge des dem Schwelgut zuzuführenden Stickstoffs kann nur empirisch bestimmt werden. Sie ändert sich je nach dem Brennstoff, dessen Aschebeschaffenheit, Feuchtigkeit und spezifischem Gewicht. Im allgemeinen ist es empfehlenswert, die Schwelung unter solchen Bedingungen auszuführen, daß das Volumen des während der Schwelung zugeführten Stickstoffs etwas das io- bis 15fache des Schwelgutraumes beträgt. Es können im übrigen auch Teile der abgehenden Schwelgase zugleich mit dein Stickstoff in das Schwelgut eingeleitet werden.The preferably crushed Schwelgut should, if possible, in the naturally moist environment Conditions are smoldered, so z. B. the coal in the freshly pit state. In the case of lignite, Lignites and peat, if predrying takes place, must not do the same that the Schwelgut is strongly oxidized. In any case, you work best with Schwelgut, which has a water content of 16 to: 2o percent by weight. the The amount of nitrogen to be added to the smoldering material can only be determined empirically. It changes depending on the fuel, its ash properties and moisture and specific weight. In general, it is advisable to take the swelling under to carry out such conditions that the volume of the supplied during the smoldering Nitrogen is something 10 to 15 times the Schwelgutraumes. It can be in The rest of the outgoing carbonization gases also enter the gas at the same time as your nitrogen Schwelgut are initiated.

Die als Katalysatoren zugesetzten Schwermetalle können an sich in Metallform beigegeben «erden, es ist aber wirtschaftlicher und im übrigen in bezug auf die Verteilung des Katalysators innerhalb des Schwelgutes auch zweckmäßiger, Verbindungen dieser Metalle zu verwenden. Als günstig haben sich die Oxyde erwiesen, ebenso die entsprechenden 1NIetallsalze, wie die Sulfate und Chloride. Letztere haben den Vorzug, daß sie wasserlöslich sind und so in Form ihrer Lösungen zwecks günstigster Verteilung dem Schwelgute zugegeben werden können.The heavy metals added as catalysts can per se in Metal form added, but it is more economical and otherwise related on the distribution of the catalyst within the carbonization also more appropriate, To use compounds of these metals. The oxides have proven to be favorable, likewise the corresponding 1N metal salts, as well as the sulfates and chlorides. Latter have the merit that they are water soluble and so in the form of their solutions for the purpose the most favorable distribution can be added to the smoldering food.

Es wurde gefunden, daß der Katalysator -besonders zweckmäßig etwa in einer Menge von o,20/, angewendet wird, doch wurden auch bei Verwendung von Oxyden sehr gute Ergebnisse mit etwas höherem Katlysatorzusatz erzielt, beispielsweise mit o,4°/0, berechnet auf einen Brennstoff mit 15 bis 16°/o Feuchtigkeit. Wie bereits oben erwähnt, können die Katalysatoren in Form der Lösungen ihrer Verbindungen dem Schwelgut zugesetzt werden oder aber auch in feiner Form durch einfache Mischung.It has been found that the catalyst is particularly useful about in an amount of o.20 /, is used, but were also used when using oxides very good results achieved with a slightly higher addition of catalyst, for example with 0.4 per cent, calculated on a fuel with 15 to 16 per cent moisture. As already mentioned above, the catalysts can in the form of the solutions of their compounds Schwelgut can be added or in fine form by simple mixing.

Bei Verwendung von Retorten aus Aluminium oder aus Eisen bzw. Stahl oder Kupfer zeigte sich, daß die günstige Wirkung nach mehr oder weniger kurzer Zeit abnahm, «-as bei Schamotteöfen nicht der Fall war. Es werden daher besonders zweckmäßig Schamotteöfen für die erfindungsgemäße Verarbeitung benutzt.When using retorts made of aluminum or iron or steel or copper showed that the beneficial effect was more or less shorter Time decreased, "- which was not the case with fireclay ovens. It will therefore be special appropriately used fireclay ovens for the processing according to the invention.

Um die günstige Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens darzutun, wurden folgende Vergleichsversuche durchgeführt. und zwar wurden in vier Versuchsreihen unter genau gleichen Bedingungen verschiedene Ausgangsstoffe einmal nach der Fischer-Norm, ein zweites Mal im Stickstoffstrom, ein drittes Mal mit dem Katalysator ohne Stickstoffstrom und viertens erfindungsgemäß mit dem Katalysator im Stickstoffstrom verarbeitet. Vergleichsversuchsreihe i Als Ausgangsstoff wurde je 4ooo g fränkischer Ölschiefer mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 3,6/" d. h also mit einer Trokkensubstanz von 3873,6o g verwendet. Als Katalysator wurde Eisenoxyd von in einer Menge von o,4% benutzt. Es wurden erhalten Fischer- Mit mit Mit Stick- Norm Stickstoff Katalysator stoff und Katalysator Koks aus der Schwelung ... 3260 g 326o g 33049 33129 Schwelgas . . . . . . . . . . . . . . . . ioo Z 2001 125 L 4121 Gasbenzine . . . . . . . . . . . . . . . 309 56 g 439 115 g Wasserfreier Teer . . . . . . . . . . 121 g toi g 91,8 g 169 g Vergleichsversuchsreihe 2 Als Ausgangsstoff wurde je 4ooo g schwedischer Torf (hell) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 37,1 °/o, d. h. also mit einer Trockensubstanz von 2516 g verwendet. Als Kataliysator wurde Nickeloxyd in einer Menge von 0,30/0 benutzt. Es wurden erhalten Fischer- Mit Mit Mit Stick- ' Norm Stickstoff Katalysator stoff und Katalysator Koks aus der Schwelung ... 9249 912 g 9o6 g 906 g Schwelgas . . . . . . . . . . . . . . . . 3751 4801 2801 4301 Gasbenzine . . . . . . . . . . . . . . . 36g 8o g 1309 11a g Mrasserfreier Teer . . . . . . . . . . 184,89 155179 16o,8 g 262,2 g Vergleichsversuchsreihe 3 Als Ausgangsstoff wurde je 40009 Ostdeutsche Braunkohle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 51,o0/" d. h. also mit einer Trockensubstanz von 196o g verwendet. Als Katalysator wurde Eisensulfat in einer Menge von o,20/, benutzt. Es wurden erhalten: Fischer- Mit Mit Mit Stick- Norm Stickstoff Katalysator stofund Katalysator Koks aus der Schwelung ... 1218 g 10429 11979 1002 g Schwelgas . . . . . . . . . . . . . . . . 46o l 6341 61o l 67o l Gasbenzine . . . . . . . . . . . . . . . 529 409 58g 116 g Wasserfreier Teer . . . . . . . . . . 89 g 68 g 83,49 134,59 Vergleichsversuchsreihe 4 Als Ausgangsstoff wurde je 4000 g Hürtherberger Braunkohle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 19,4°/o, d. h. also mit einer Trockensubstanz von 3aa4 g verwendet. Als Katalysator wurde Eisenoxyd in einer Menge von o,4°% benutzt. Es wurden erhalten: Fischer- Mit Mit Mit Stick- Norm Stickstoff Katalysator stofund Katalysator Koks aus der Schwelung ... 1936 g 18729 1920 g 182o g Schwelgas . . . . . . . . . . . . . . . . 5151 7401 61o l 8oo l Gasbenzine . . . . . . . . . . . . . . . 76 g 90 9 639 128 g Wasserfreier Teer . . . . . . . . . . log g 87,6 g 100 g 185,5 g Es ist bei dem erfindungsgemäßen Ver-Verfahren bedeutsam, daß nur sehr wenig Phenole in den Teer gelangen. Die Destillate sind bei Braunkohlenteeren vollkommen neutral. .In order to demonstrate the favorable mode of action of the method according to the invention, the following comparative tests were carried out. Namely, in four test series under exactly the same conditions, different starting materials were processed once according to the Fischer standard, a second time in a stream of nitrogen, a third time with the catalyst without a stream of nitrogen and fourth according to the invention with the catalyst in a stream of nitrogen. Comparative test series i The starting material used was 4ooo g of Franconian oil shale with a moisture content of 3.6 / ", i.e. with a dry substance of 3873.6o g. Iron oxide was used in an amount of 0.4% as the catalyst obtain Fischer- With with With Stick- Standard nitrogen catalyst and catalyst Coke from the smoldering ... 3260 g 326o g 33049 33129 Carbonization gas. . . . . . . . . . . . . . . . ioo Z 2001 125 L 4121 Gasoline. . . . . . . . . . . . . . . 309 56 g 439 115 g Anhydrous tar. . . . . . . . . . 121 g toi g 91.8 g 169 g Comparative test series 2 The starting material used was 4ooo g of Swedish peat (light) with a moisture content of 37.1%, ie with a dry matter of 2516 g. Nickel oxide was used as a catalyst in an amount of 0.30 / 0. It was received Fischer- With With With Stick- 'Standard nitrogen catalyst and catalyst Coke from the smoldering ... 9249 912 g 9o6 g 906 g Carbonization gas. . . . . . . . . . . . . . . . 3751 4801 2801 4301 Gasoline. . . . . . . . . . . . . . . 36g 8o g 1309 11a g Waterless tar. . . . . . . . . . 184.89 155179 16o, 8 g 262.2 g Comparative test series 3 The starting material used was 40009 East German lignite with a moisture content of 51.00 / ″, ie with a dry matter of 196o g. Iron sulfate was used as the catalyst in an amount of 0.20 / ″. The following were obtained: Fischer- With With With Stick- Standard nitrogen catalyst material catalyst Coke from the smoldering ... 1218 g 10429 11979 1002 g Carbonization gas. . . . . . . . . . . . . . . . 46o l 6341 61o l 67o l Gasoline. . . . . . . . . . . . . . . 529 409 58g 116 g Anhydrous tar. . . . . . . . . . 89 g 68 g 83.49 134.59 Comparative test series 4 The starting material used was 4000 g each of Hürtherberger lignite with a moisture content of 19.4%, that is to say with a dry matter of 3aa4 g . Iron oxide was used as a catalyst in an amount of 0.4%. The following were obtained: Fischer- With With With Stick- Standard nitrogen catalyst material catalyst Coke from the smoldering ... 1936 g 18729 1920 g 182o g Carbonization gas. . . . . . . . . . . . . . . . 5151 7401 61o l 8oo l Gasoline. . . . . . . . . . . . . . . 76 g 90 9 639 128 g Anhydrous tar. . . . . . . . . . log g 87.6 g 100 g 185.5 g It is important in the process according to the invention that only very few phenols get into the tar. The distillates of lignite tar are completely neutral. .

Es muß besonders betont werden, daß beispielsweise nach dem erfindungsgemäßem Verfahren aus Braunkohle gewonnener Koks sich ohne `veitere Behandlung als technische Aktivkohle verwenden läßt. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den gewonnenen Koks mit gespanntem Wasserdampf zu behandeln, da dadurch seine hohe Adsorptionsfähigkeit noch erhöht und gefestigt wird.It must be particularly emphasized that, for example, according to the invention Process from lignite obtained coke without further treatment than technical Can use activated charcoal. It has proven to be useful to use the coke obtained to be treated with pressurized steam, as this gives it its high adsorptive capacity is still increased and consolidated.

Erfindungsgemäß hergestellter Koks aus Sägemehl hat sich als besonders zweckmäßiges Ausgangsprodukt für die Darstellung von Aktivkohle für alle Zwecke erwiesen.Coke produced according to the invention from sawdust has proven to be special Appropriate starting product for the production of activated carbon for all purposes proven.

Nach dem vorliegenden Verfahren gewonnener grobstückiger Koks kann als Zündwohle Verwendung finden, da er sich z. B. an einem brennenden -Streichholz entzündet und schon bei geringem Ofenzug, beispielsweise bei nur 1,3 m Kaminhöhe, Braunkohle- und Steinkohlebriketts in Glut setzt.Lumpy coke obtained by the present process can find use as Zündwohle, because he z. B. on a burning match ignited and even with a low draft, for example with a chimney height of only 1.3 m, Sets lignite and hard coal briquettes in embers.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for smoldering or coking fuels of all kinds in a stream of nitrogen, characterized in that the smoldering or coking in the presence of catalytically active metals, metals or their compounds, especially in the presence of iron, cobalt, nickel and manganese or their compounds he follows.

2. The method according to claim 1, characterized by the further presence of aluminum or magnesium compounds.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the smoldering material before its smoldering or coking Oxidation is protected. To distinguish the subject of the registration from the status of Technik, no publications were taken into account in the granting procedure.