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Verfahren zur Destillation von Ölschiefern oder ähnlichen aschenreichen
Brennstoffen Ölschiefer, Abgänge der Kohlenaufbereitung, Torf, Lignit u. ä. Brennstoffe
wurden in eisernen Schächten schon derart geschwelt, daß die Oberfläche der Gutsäule
im Schacht gezündet und Luft von oben nach unten durch das Gut geführt wurde. Die
Brennzone wanderte dabei langsam durch das im Schacht befindliche Gut abwärts, und
es war der Schwelvorgang beendet, wenn sie den Rost erreichte, auf dem das im Schacht
befindliche Gut ruhte. Der Schacht wurde dann z. B. durch den Rost entleert, der
zu diesem Zweck geöffnet, z. B. abgesenkt oder abgeklappt werden konnte. Oder es
war der Rost mit Austragsvorrichtungen ausgestattet, beispielsweise als Drehrost
ausgebildet.
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Aus den bei der Schwelung anfallenden Gasen, die durch den Rost abgeleitet
wurden, konnten die kondensierbaren Schwelerzeugnisse in Form von Teer, Öl od. dgl.
z. B. in Kondensationsanlagen gewonnen werden. Der dem Gut zugeführten Verbrennungs-
oder Vergasungsluft wurde Wasserdampf in solchen Mengen beigemischt, daß im wesentlichen
nur die- teerbildenden Stoffe aus dem Gut entfernt, der feste Kohlenstoff jedoch
höchstens
nur zum kleinen Teil verbrannt oder vergast wurde. Dadurch
sollten die Öl- und Teerausbeuten erhöht werden, indessen entstand der Nachteil,
daß die von den kondensierbaren Schwelerzeugnissen befreiten Gase nicht mehr brennbar
waren und bei aschenreichen Brennstoffen der in den unverwertbaren: Schwelrückständen
zurückbleibende feste Kohlenstoff ungenutzt verlorenging.
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Ähnliche Verluste entstanden auch bei der bekannten Abdestillation
des in Ölschiefern enthaltenen Bitumens in Form von Teer, Öl, Leichtöl od. dgl.,
in außenbeheizten Retorten oder Kammeröfen, die außerdem noch den Nachteil des zusätzlichen
Heizmittelbedarfes haben.
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Ferner ist bekannt, die Schwelung von Ölschiefern mit Hilfe von heißen
Spülgasen z. B. in Tunnelöfen oder Schachtöfen durchzuführen. Bei diesem Spülgasverfahren
werden die Destillationsdämpfe sehr stark mit nicht brennbaren Gasen verdünnt, so
daß die Kondensation, insbesondere des Benzins, sehr erschwert wird bzw. praktisch
undurchführbar werden kann. Auch sind bei diesem Verfahren die Destillationsgase
wegen ihres infolge der starken Verdünnung zu geringen Heizwertes technisch wertlos.
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Der gleiche Mangel haftet auch einem anderen bekannten. ',Jerfahren
an, nach dem den im Kreislauf geführten Spülgasen noch Verbrennungsluft zugesetzt
wird, bevor sie warm von oben in die Brennstoffsäule eintreten, deren Oberfläche
beim Beginn der Schwelung gezündet worden ist. Bei diesem Verfahren werden infolge
der hohen Geschwindigkeiten und der größeren Gasmengen, die die Benutzung eines
Gemisches von Verbrennungsluft und Spülgasen mit sich bringt, auch ein Teil der
flüchtigen Destillationserzeugnisse verbrannt. Außer schlechten Schwelausbeuten
hat es den weiteren Nachteil, daß auf Grund der Kreislaufführung der Gase die Schwelanlage
verhältnismäßig teuer wird. Ein wirtschaftlicher Erfolg war daher mit diesem bekannten
Verfahren nicht zu erzielen.
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Es ist ferner versucht worden, Ölschiefer in einem senkrechten Schacht
dadurch zu schwelen, daß man eine Brennzone durch die Schachtfüllung von unten nach
oben wandern ließ, indem nach Zündung des Schiefers am Boden des Schachtes Luft
von unten nach oben hindurchgeblasen bzw. gesaugt wurde. Auch diese Arbeitsweise
führt nicht zu befriedigenden Ausbeuten an Öl usw., weil ein gleichmäßiges Wandern
der Brennzone von unten nach oben sich bisher nicht erreichen ließ. Die Mißerfolge
dieser letztgenannten Arbeitsweise sind darin zu suchen, daß aus den Destillationsdämpfen
Öl und Wasser beim Aufsteigen in die oberen, noch nicht genügend erhitzten Schichten
des Ölschiefers kondensieren und dadurch wieder in die Brennzone herabfließen bzw.
eine Anreicherung an diesen Kondensationsprodukten in den oberen Zonen stattfindet,
wodurch ein mehrmaliges Verdampfen und damit Störungen im gleichmäßigen Fortschreiten
der Brennzone eintreten.
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Nach einem anderen bekannten Verfahren erfolgte die Schwelung von
Ölschiefern od. dgl. Stoffen in Schächten, die nach Art von Gaserzeugern betrieben
wurden. Das Gut wanderte durch den unten durch einen Rost abgeschlossenen Schwelschacht
abwärts. Der Schwelrückstand wurde unten aus dem Schacht ausgetragen, während .Luft
unten eingeführt und die im Verfahren entstehenden Gase oben aus dem Schacht zur
Kondensation weitergeleitet wurden. Damit das Gut im Schacht während der Schwelung
nicht zusammensinterte, wurden hierbei dem Ölschiefer od. dgl. schon Ballaststoffe,
wie Kalkstein, zugesetzt, oder es wurden mit der Verbrennungs- oder Vergasungsluft
Wasserdampf in den Schacht eingeleitet und ein Gaskreislauf durch den Schacht und
die Kondensationsanlage aufrechterhalten. Auch hat man den Schwelrückstand im untersten
Teil des Schachtes mit eingespritztem Wasser gekühlt. Bei diesem Verfahren hat die
Verwendung von Kreislaufgas ebenfalls die bereits erörterten Nachteile. Durch die
Einführung von Wasserdampf läßt sich zudem das Sintern kaum vermeiden, und es beeinträchtigt
der Aufwand erheblicher Wasserdampfmengen die vollständige Verbrennung des Kohlenstoffes,
der im Destillations- oder Schwelrückstand zurückbleibt, wodurch wiederum die Gefahr
einer teilweisen Verbrennung der Öldämpfe auftritt. Was schließlich das bekannte
Ablöschen des Schwefelrückstandes mit Wasser im untersten Teil des Schachtes betrifft,
so läßt sich damit wohl der Schwelrückstand mehr oder weniger weitgehend abkühlen.
Auf die Entwicklung der Brennzone hat indessen das Wassereinspritzen keinen Einfluß.
Diese bildet sich, unabhängig von der Kühlung, oberhalb der Einführungsstellen für
das Wasser aus, etwa in der gleichen Weise, wie sie über dem Rost vorhanden sein
würde, wenn Wasser in den untersten Teil des Schachtes nicht eingespritzt würde.
Das Ablöschen der Rückstände kann sich also nicht rückwärts auf die oberhalb der
Kühlzone liegende Verbrennungszone auswirken und es können damit die Schmelz- und
Sintervorgänge, die in der Brennzone auftreten, nicht beseitigt werden.
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Die Ursachen dieser Schwierigkeiten sind durch die vorliegende Erfindung
darin erkannt worden, daß die Verbrennungsluft an
der großen Menge
Rückstand, die solche Schiefer ergeben, eine so starke Vorwärmung erfährt, daß beim
anschließenden, Verbrennungsprozeß in einer schmalen Verbrennungszone trotz der
an sich geringen insgesamt verfügbaren Kohlenstoffmenge sogar höhere Verbrennungstemperaturen
entstehen als bei den besten aschearmen Brennstoffen.
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Nach der Erfindung geschieht demgemäß die Destillation von Ölschiefer
od. ä. aschenreichen Brennstoffen in senkrechten oder geneigten Schächten unter
Führung einer Brennzone von oben nach unten durch die Schachtfüllung in der Weise,
daß unverdampftes Wasser oberhalb der Brennzone den heißen Rückständen zugeführt
wird. Es wird dabei von oben auf den ausgebrannten Schiefer dauernd so viel Wasser
fein verteilt aufgegeben, daß durch die große Verdampfungswärme des Wassers dem
ausgebrannten Schiefer so viel Wärme entzogen wird, daß die Verbrennungsluft ohne
wesentliche Vorwärmung in der Brennzone angelangt. Dadurch wird ein Sintern oder
Schmelzen des Schiefers bei der Verbrennung mit Sicherheit vermieden. Der Kohlenstoff
wird vollständig verbrannt und damit restlos zur Beheizung des Schwelvorganges herangezogen.
Die Zugabe von Dampf, dessen Erzeugung eine besondere Kesseleinrichtung und einen
besonderen Wärmeaufwand erfordern würde, wird vermieden. Die Gefahr, daß das oben
im Schacht aufgegebene Wasser flüssig in die Brennzone läuft und diese ganz oder
teilweise auslöscht, tritt, wie der praktische Betrieb gezeigt hat, überraschenderweise
nicht auf. Im Gegenteil drückt das Wasser die Brennzone sehr gleichmäßig im Schacht
abwärts. Dabei sind, weil die Kühlung durch Verdampfung des Wassers erfolgt, die
aufzuwenrdenden Wassermengen nicht einmal sehr erheblich und es bleiben die auftretenden
Wasserdampfmengen so gering, daß sie das vollständige Ausbrennen des Kohlenstoffes
aus dem Gut nicht stören. Demgemäß erhält man nach Abscheidung der kondensierbaren
Bestandteile aus den Schwelgasen ein Restgas, das infolge seines verhältnismäßig
guten Heizwertes einen wertvollen Brennstoff darstellt.
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In besonderen Fällen, insbesondere bei einer Schichthöhe des Schiefers
od. dgl. im Schacht von über 5 m, ist es zweckmäßig, nicht sämtliches zur Kühlung
aufgegebene Wasser von oben aufzugeben, sondern jeweils in einem Abstand von i bis
2 m hinter der niederwandernden Brennzone durch weitere Zuführungsleitungen Wasser
in die Schicht des ausgebrannten Schiefers einzuführen. Dies geschieht am zweckmäßigsten
durch Rohre, welche von oben oder von unten senkrecht durch den Schachtinhalt hindurchgeführt
werden und welche in verschiedenen Höhen Öffnungen für die Einführung von Wasser
in den Schacht besitzen. Diese Rohre können gleichzeitig noch zur Kühlung der Brennzone
herangezogen werden, dadurch, daß ein Teil der Verbrennungswärme dauernd zur Erwärmung
oder Verdampfung des in den Rohren fließenden Wassers abgegeben wird, also eine
indirekte Kühlung des Rückstandes bewirkt wird. Ferner ist es möglich, die Verbrennungsluft
mit fortschreitendem Absinken der Verbrennungszone im Schacht in verschiedenen Höhen
am Schachtumfang so einzuleiten, daß sie unmittelbar auf die Verbrennungszone geleitet
wird. Zur Verminderung des Sauerstoffgehaltes der Luft kann in besonderen Fällen
auch ein Teil der entölten Gase wieder in den Ofen zurückgeleitet werden.
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Durch das Verfahren gemäß der Erfindung ist es möglich, Ölschiefer,
insbesondere solche mit .niedrigem Schmelzpunkt der mineralischen Bestandteile,
betriebssicher und wirtschaftlich zu destillieren. Überraschenderweise konnten selbst
Ölschiefer mit nur 51/o durch die Analyse feststellbarem Ölgehalt mit einer Ausbeute
an Öl von nahezu iooo/o des in der Aluminiumretorte analytisch festgestellten Ölgehaltes
verarbeitet werden. Dabei gelingt es noch, ein Gas von 8oo bis iooo WE zu erzeugen,
das für andere Zwecke, z. B. Krafterzeugung, abgegeben werden kann.