DE750644C - Senkrechter Kammerofen zum Schwelen und Entgasen von bituminoeser Kohle - Google Patents

Description

• Senkrechter Kammerofen zum Schwelen und, Entgasen von bituminöser Kohle Es ist bekannt, daß man aus bituminösen Brennstoffen, wie Steinkohle, durch Destillation bei niedrigen Temperaturen (um 6oo° C) wertvolle Kohlenwasserstoffe gewinnen kann, die namentlich als sog. Marineheizöl begehrt sind. Die übliche Tieftemperaturdestillation oder Schwelung von Steinkohle wird in Retorten oder Kammern mit eisernen Wänden ausgeführt. Abgesehen von der geringen Haltbarkeit des Eisens in dem Temperaturbereich der Schwelung ist die Anwendung von eisernen Retorten deshalb nachteilig, weil dadurch die Entgasung des festen Destillationsrückstandes stark begrenzt wird. Der bekannte Schwelkoks enthält eine große Menge wertvoller Kohlenwa@serstoffe (15 bis 16 °/o), die bei der Erzeugung von normalegi, d. h. Hochtemperaturkoks, in der Kokerei praktisch ganz gewonnen und nutzbar gemacht werden. Schließlich ist auch die Erzeugungsleistung eiserner Retorten verglichen mit derjenigen moderner Kokerei- und Gaswerköfen sehr gering.
• Für Öfen zur Tieftemperaturdestillation bituminöser Brennstoffe hat bisher der fetter= feste Stein bxw. die daraus analog der Bauweise des normalen Kokereiofens hergestellte Retorten- oder Kammerwand praktisch keine Rolle gespielt. Es hat sich hier gezeigt, daß eigenartigerweise die aus feuerfesten Steinen aufgebauten Wände von Tieftemperaturdestillations- bzw. Schwelräumen nicht gasdicht sind, selbst wenn ,die Steine, wie im Koksofenbau üblich, mit Feder und Nut ineinandergreifen. Verluste an wertvollen Destillationsgasen bzw. -dämpfen, die in die Heizzüge der Kammerwände übertreten, und umgekehrt eine Verunreinigung der Destillationsgase durch Rauchgas aus den Heizzügen, ist die Folge, je nach den im Ofen herrschenden Druckverhältnissen.
• Die Erfindung geht nun von der Feststellung aus, däß die Dichte der üblichen Koks; ofenwand im Grunde durch Kohlenstoffablagerungen aus den Destillationsprodukten bewirkt wird. Ob es sich dabei um Kohlenstoff handelt, der in der Wandfuge aus dem kohlenwasserstoffhaltigen Gas durch Zersetzung entstanden ist, oder um Einwanderung von Ruß, pechartige Körper o. dgl., mag dahingestellt bleiben. Jedenfalls wurde gefunden, daß sich undichte Fugen oder Poren-

  räume in den Steinen ini Koksofen nach ver-

  hältnisinäßig kurzer Betriebszeit von selbst

  durch Kohlenstoffablagerungen wieder schlie-

  t')en, wenn die Arbeitstemperatur ausreichend

  hoch war, da1,1 jedoch dieser .y1)dichtungsvor-

  gang ausbleibt, wenn die Heizzugtemperatur

  zu niedrig ist.

  Auf dieser Erkenntnis aufbauend sieht @e

  Erfindung vor, die Schwelung und Entgi ;'

  bituminöser Brennstoffe in senkrechten,' R. "

  tig betriebenen Kammern aus feuerfies

  U'andsteinen durchzuführen, wobei die Tem-

  peratur der Heizwandkanäle im oberer- Teil

  der Kammer so gehalten wird, daß der

  Brennstoff eine Tief temperaturdestillatioir

  bzw. Schwelung bei der für die Qualität der

  abdestillierten KohletiR"asserstoffe günstigen

  niedrigen Temperatur erfährt, ini unteren

  "feil der Kammer indessen eine Erhitzung

  auf hohe Temperaturen, die eine praktisch

  restlose Entgasung des Destillationsriickstan

  des und damit die I?rzeu.@ung eines r; ertvollen

  Kokses erreichen, der praktisch frei ist von

  flüchtigen Bestandteilen.

  Nach der Erfindung wird nun das die De-

  stillationskammer begrenzende feuerfeste

  Mauerwerk so ausgebildet, daß das den obe-

  ren Schwelraum der Kammer von den Heiz-

  kanälen trennende Mauerwerk finit einer grö-

  1.lereit Dicke als das :Mauerwerk des unteren

  Entgasu;ngsraunies aus@gefübrt wird, und zwar

  d;°ra.rt, (1a13 sich. bei hoher Temperatur (,um

  iooo= L') in den -1-leizwan@cllzatiälen des @c@itvel-

  und l:ntasungsra,uines lie er-%viinsclite

  ni,e,d:rige -@rbeitsteinperatirr dcs @c@i«-c.l-

  raumes infolge der schlechten Wärmeleitung

  des dickeren Tretniniauerwerks einstellt, im

  Entgasungsraum hingegen eine holte Arbeits-

  temperatur herrscht.

  Dabei wird geniäl- der Erfindung das den

  Schwelraum begrenzende Mauerwerk vorteil-

  haft auf der SchweIrauinseite von einer

  Schamottesteinschicht, auf der Heizzugsseite

  hingegen von einer Silikaschicht gebildet,

  was für einen waager=echten Kammerofen, der

  absatzweise betrieben wird, bereits be-

  kannt ist.

  Durch die gekennzeichnete, eigenartige

  Bauart der Kammerwände ergibt sich in er-

  ster Linie der Vorteil, daß an allen Stellen

  der Wand, gleichgültig wie die jeweilige Ar-

  beitstemperatur in der zugehörigen Kammer-

  zone sein soll, eine so hohe Temperatur

  herrscht, dafl die geschilderte Abdichtung der

  Wände usw. durch Kohlenstoffablagerung er-

  folgen kann. Im oberen Teil der Kammer, wo

  die Oberfläche der Kammerwand nur eine

  niedrige Temperatur (6oo bis 65o° C) haben

  darf, ergibt sich innerhalb der verdickten

  Doppelsteinschicht in ausreichender Entfer-

  nung von dem Heizzug eine Temperaturlage,

  die I@ohlenstoffablagerung verursacht. Die

  Kammerwand mag hier -zwar bis zu einer

  gewissen Tiefe von der Kammer aus gesehen

  gasdurchlässig sein; jenseits dieser Zone

  herrscht iedoch eine so hole 'feiiil"rat:ir- (1a1.;

  sie hier durch Kohlenstoffeinlagerung 1>rak-

  tisch gasdicht ist.

  ,XP"a bei verhindert die z#iior(Iniiii." der Scha-

  i Jaa

  jsteine an der Innenseite rIti- Kammer-

  n daß die Temperatur des Silik-a-

  terials trotz niedriger Kaminerinnenteml>e-

  ratur unter-den Wert sinkt, bei dem der

  Kristobalitefiekt und der damit verbundene

  Kornzerfall eintritt, während die Silikawand

  des Heizzuges die Anwendung jener hoheli

  Flammentemperatur gestattet. die im I-iin-

  blick auf den Wärmeaufwand und die -11)-

  dichtung der Wand nötig ist.

  Durch die Erfindung ist damit die r\tif-

  gabe, die Tieftemperaturdestillation bzw.

  Schwelung in aus feuerfesten Steinen auf-

  gebauten Kammern oder I.,etorten (ltirclizti-

  führen, in bezug auf _ die Erzielung eitler

  hohem Ausbeute an wertvollen Kolilenwasser-

  stoffen und eine ausreichende Nachentgasung

  des Destillationsrückstande, eüiwarulfrei gclii:t.

  Auf der Zeichnung ist in Alib. i ein senk-

  rechter Schnitt durch einen Teil eines geuiiil.i

  der Erfindung ausgebildeten Destillations-

  ofens dargestellt. Abb. -a gibt in größir @tn

  Maßstabe einen waagerechten Schnitt durch

  einett Teil des Ofens nach ,b1. i wieder,

  während ,1b.3 einen senkrechten Schnitt

  nach Linie III-111 der A131. 2 darstellt.

  Nach der Zeichnung ist finit i der ollere

  Schwelraum und mit 2 der mitere Nachent-

  gasungsraum der Destillationskammer be-

  zeichnet. Der zu verarbeitende Breinistott

  (bituminöse Steinkohle) wird in der Kani-

  iner oben bei 3 derart zugeführt, daß der

  Brennstoff die Destillationskaminer in prak-

  tisch kontinuierlichem Lauf durt@liwandert.

  In dem Teil z der Kammer wird die Kam-

  merwand im Betriebszustand auf eine '1'ein-

  peraturvonetwa6oo'Cerhitzt, lrnTcil.2 iler

  Kammer wird eine um soviel Wliere f\i-1>eits-

  temperatur, vorzugsweise etwa Soo bis

  950F C, eingehalten, daß der f@sie Destil-

  lationsrüclzstan.d in dein getvünschteii :llal@_

  entgast wird.

  Die Wände des Scliwelrauines r (ler Destil-

  lationskammer werden, wie aus -\1l). ? er-

  sichtlich, von den aus Schamottesteinen be-

  stehendem Steinschichten d. gebildet. In den

  Kammerwinden liegen senkrechte H.eiz-

  kan.ile 5, die von d"iii aus Selilzasi-eiiten 1>e-

  ;telienden 'Mauerwerk 6 begrenzt werden,

  (las, wie Abb. 3 zeigt, vorteilhaft so iin Ver-

  hand mit den Schamottesteinen .I verlegt wer-

  den, daß abwechselnde Steinlagen ine,inatrde r-

  äreifen. Hierdurch wird ein guter Zusani-

  menhalt zwischen dem Selikamauerwerk und dem $chamottemauerwerk erreicht.
• Im unteren Teil.2 der Kammer bestehen die Kammerwände 7 lediglich aus Silikasteinen. Diese Mauerwerkszone reicht bis zu der mit 8 bezeichneten Ebene, die gleichzeitig das untere Ende des Schwelraumes i angibt.
• In den Heizkanälen der Kammerwände wird Gas und Luft bei der dargestellten Ofenform lediglich in Richtung von unten nach oben verbrannt. Brenngas wird durch die Kanäle 9 und Verbrennungsluft durch die Kanäle io zugeführt. Die Kanäle 9 und io können in bekannter Weise mit Regeneratoren zur Vor wär mung der Heizmedien verbunden werden.
• Die durch die Kanäle 9 und io zugeführten Heizmedien treffen in den unteren Heizkanälen i i der Kammerwände zusammen und verbrennen dort. Hierdurch - wird in den Kanälen ii eine hohe Temperatur erzeugt, die zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Arbeitstemperatur im Kammerraum 2 notwendig ist. Die Dicke der Silikawand 7 mag hier etwa So bis i2o mm betragen.
• Die beheizten Verbrennungsgase wandern aus dem unteren Abschnitt i i der Wandkanäle durch eine Verengung i2 in die oberen Heizkanalabschnitte 5, wo ihnen gegebenenfalls aus den Kanälen 13 noch Brenngas zugesetzt werden kann. In den Heizkanälen 5, i i wird vorzugsweise eine Temperatur von 900 bis io5o° C aufrechterhalten. Die Dicke der aus den Steinschichten 6 und 4 bestehenden Wände der Heizkanäle 5 wird so gewählt, daß an der Kammerseite der Steinschicht 4 jene wünschenswerte niedrige Arbeitstemperatur herrscht, die für die Tieftemperaturdestillation oder Schwelung vorteilhaft ist. Die Arbeitstemperatur im Schwelraum i beträgt 6oo° C. Um dies zu erreichen, mag bei einer Heizkanaltemperatur von etwa iooo° C .dieDicke des aus den Steinschichten 4 und 6 bestehenden Kammerwand etwa 250 mm sein. Jedenfalls ist die Steinschicht so stark, däß das Silikamaterial die Temperatur erhält, die zur Dichtung mittels abgeschiedenen Kohlenstoffs hinreicht.
• Die Verbrennungsgase gelangen aus den Heizkanälen 5 schließlich in waagerechte .Sammelkanäle 14, 14a, die paarweise untereinander in Verbindung stehen, so daß beispielsweise die Gase aus dem Känal 14 in den Kanal 14, gelangen. Von' dort ziehen die Rauch :gast durch:diezugehörigen Heizkanäle 5 und i i abwärts und gelangen schließlich in die :damit verbundenen Regeneratoren, wo sie ihre fühlbare Wärme abgeben. Bei der für den Regenerativbetrieb üblichen Änderung der Strömungsrichtung wird umgekehrt Brenngas und Luft in die vorher von Rauchgasen durchströmten Heizzüge 1i, 5 eingeleitet, so daß die Rauchgase aus dem Sammelkanal id.a in den Kanal 14 ziehen.
• Wie im vorstehenden erwähnt, werden die Heizzüge nur in Richtung von unten nach oben beflammt. Die Heizzugwand speichert während der Beflammung praktisch soviel Wärme, wie während eines vollen Beheizungswechsels verbraucht wird, so daß die Temperatur an- der Innenseite der Kammerwand praktisch gleich hoch bleibt. Im übrigen ergibt sich durch die regelbare Zuführung von Brenngas zu den oberen Heizzugabschnitten die Möglichkeit, die Wärmeabgabe an das Gut im Schwelraum genau dem günstigsten Wert für die Schwelung anzupassen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Stetig betriebener senkrechter Kaminerofen o. dgl. zum Schwelen von bituminösen Brennstoffen bei niedrigen Temperaturen im oberen Teil der Kammer und nachfolgender Entgasung des Schwelrückstandes bei höheren Temperaturen im unteren Teil der Kammer, mit durchgehenden Heizkanälen in beiden Kammerwandteilen zur Verbrennung von Gas und Luft, dadurch gekennzeichnet, .daß das den oberen Schwelraum begrenzende Mauerwerk mit einer größeren Dicke ausgeführt ist, als das den unteren Nachentgasungsraum begrenzende Mauerwerk, so daß die Temperatur in den dem Schwelraum und dem Nachentgasungsraum benachbarten Heizzügen gleich hoch, die Arbeitstemperatur im Schwelraum hingegen niedriger als im Nachentgasungsraum ist.
2. 2. Kammerofen nach :#,nspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das den oberen Schwelraum der Kammer von den Heizkanälen trennende Mauerwerk auf der Schwelraumseite aus einer Sch.amottesteinschicht und auf der Heizkanalseite aus einer Silikasteinschicht besteht, während der untere Nachentgasungsraum der Kammer von Silikasteinmauerwerk gebildet wird. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschrift .... Nr. 697 470; französische 701 664.