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Ofen zur Durchführung von Destillationsvorgängen oder für andere Zwecke
Es sind bereits Ofen zur Durchführung von Destillationsvorgängen oder für andere
Zwecke bekannt, die eine in einem ortsfesten Destillationsraum angeordnete Transportvorrichtung
aufweisen, welche in Vibrationsbewegun.gen versetzt wird. Diese Transportvorrichtung
nimmt beispielsweise die zu destillierende Kohle auf, so daß die Kohlenkörner .ich
in ständiger Bewegung in bezug aufeinander befinden.
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Zweck der Erfindung sind Verbesserungen von Ofen dieser Art, bei welchen
das dem Destillationsvorgang zu unterziehende Gut in Vihrationsbewegung versetzt
wird.
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Die Erfindung betrifft zu diesem Zwecke einen Ofen für die Durchführung
von Destillationsvorsängen oder andere Anwendungszwecke, bei welchem das zu destillierende
Gut in Vibrationsbe«-egung versetzt wird und der dadurch gekennzeichnet ist, daß
das zu behandelnde Gut unter der Wirkung der Schwerkraft in dem Inneren der Destillationskammer
über etagenartig angeordnete Plattformen herabfällt, welche in eine vertikale Vibrationsbewegung
versetzt werden, so daß das in. Form von Pulver oder von kleinen Körnern vorliegende
Gut einer ständigen Vibration unterworfen wird. die bewirkt, daß die Körner gewissermaßen
in der .Atmosphäre des Ofens in Suspension gehalten werden und ständig ihr Kontakt
mit den heißen Wandungen erneuert wird. Hierdurch wird die Destillationsgeschwindigkeit
erheblich gesteigert,
so däß diese in wenigen Minuten, gegenüber
mehreren Stunden wie bei bekannten Öfen, durchgeführt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der .Erfindung sind die aufeinanderfolgenden
vibrierenden Plattformen gegenüber der Horizontalen im umgekehrten, Sinne geneigt,
so daß das zu destillierende Gut zunächst auf .eine erste Plattform fällt, welche
wegen ihrer Neigung das Gut in Richtung nach dem Umfang leitet, dann auf eine zweite
Plattform, welche wegen ihrer Neigung im umgekehrten Sinne gegenüber der ersten
Plattform das Gut nach dem Inneren zurückführt usw., so daß das Gut einer fortlaufenden,
wechselnd zentrifugalen und zentripetalen Bewegung ausgesetzt wird.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Ofen für die Durchführung von
Destillationsvorgängen oder andere Anwendungszwecke mit einer Destillationskammer,
in deren Innerem eine Vorrichtung für die kontinuierliche 'Fortbewegung des zu destillierenden
Gutes, wie von Kohle, eingebaut ist, dessen Merkmal darin besteht, daß die aus der
Destillationskammer und der damit fest verbundenen: Fördervorrichtung bestehende
Gesamtheit in- eine solche Vib,rationsbewegung versetzt wird, daß das zu destillierende
Gut sich in aufeinanderfolgenden Sprüngen, gewissermaßen in Suspension, in der heißen
Ofenatmosphäre fortbewegt, so daß hierdurch ständig sein Kontakt mit den heißen
Wandungen erneuert und damit die Destillationsgeschwindigkeit beträchtlich gesteigert
wird, wobei dieseAnordnung es ermöglicht, zu einer einfacheren Konstruktion zu gelangen-,
die ,gleichzeitig die Vibrationsbewegungen der Austragvorrichtung für das zu behandelnde
Gut :ermöglicht.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Austragvorrichtung
für das zu destillierende Gut durch eine Transportvorrichtung gebildet, welche mit
der Destillationskammer fest verbunden ist und in ihrem oberen. Teil das zu behandelndeGut
aufnimmt, welches unterEinwirkung der Schwerkraft und der Vibrationen sich nach
der Austrittsöffnung im unteren Teil der Destillationskammer bewegt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht. diese
Transportvorrichtung für das zu destillierende Gut aus etagenartig angeordneten
Plattformen, die die Vibrationsbewegung der Destillationskammer mitmachen, so daß
das zu destillierende Gut in Form von Pulver oder von kleinen Körnern von Plattform
zu Plattform bis zu der im unteren Teil der Destillationskammer liegenden Austrittsöffnung
herabgl.eitet.
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Die Erfindung erstreckt sich ferner auf die nachstehend beschriebenen
Merkmale und ihre verschiedenen möglichen Kombinationen.
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Ein Ofen nach der Erfindung ist beispielsweise in den Abbildungen
dargestellt, von denen die Abb. i a und i b den Ofen im axialen Schnitt zeigen;
Abb. 2 stellt im Aufriß den oberenTeil des Ofens dar; Abb. 3 veranschaulicht im
Grundriß im einzelnen die Ausbildung einer Plattform des Ofens gemäß Abb. i ; Abb.
q. stellt einen Querschnitt durch die Plattform gemäß Abb. 3 dar; die Abb. 5, 6,
7 zeigen schematisch im Vertikalschnitt verschiedene Ausführungsformen des Ofens,
hei- welchem die Bewegung des zu destillierenden Gutes durch eine Transportvorrichtung
erfolgt; Abb. 8 zeigt schematisch im Vertikalschnitt eine andere Ausführungsform
des Ofens nach der Erfindung, bei welcher das zu destillierende Gut unter dem Einfluß
der Schwerkraft sich über etagenartig angeordnete Plattformen herabbewegt.
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Der in den Abb. i a und i b dargestellte Ofen besteht aus einer Kammer
32 aus Mauerwerk, die beispielsweise die Gestalt eines Turmes besitzt. Im unteren
Teil 2o dieser Kammer befindet sich der für die Beheizung dienende Brenner. Oberhalb
dieses Brenners ist ein Zylinder i9 angeordnet, der die Destillationskammer bildet
und in dessen oberen Teil das zu -destillierende Gut, wie Kohle, aufgegeben wird.
In der Mitte dieses Zylinders i9 kann eine zentrale vertikale Röhre i in vertikaler
Richtung vibrieren.
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Die zentrale vertikale Röhre ist mittels einer Aufhängevorrichtung
z über eine Feder 3 an einem festen Gerüst q. aufgehängt.
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In dieser Aufhängevorrichtung ist eine Vorrichtung 5 zum Erzeugen
der vertikal hin und her gehenden Bewegungen der Röhre i angeordnet.
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Diese Vorrichtung besteht aus zwei umlaufenden Massen, die mit einer
Geschwindigkeit von beispielsweise iooo bis 3000 Umdrehungen durch einen
Motor 6 angetrieben werden.
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Hieraus ergibt sich eine vertikale Vibrationsbewegung der Röhre i
mit beispielsweise 0,5 bis 3 mm Hub.
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Die Röhre i trägt eine gewisse Zahl von hohlen. Plattformen: 7, die
durch zwei gekümpelte Bleche 8 und 9, welche mit der mittleren Röhre i verschweißt
sind, gebildet werden.
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Die mittlere Röhre i trägt ferner Plattformen io, die Öffnungen i
i aufweisen und nach der Mitte zu geneigt sind. Um diesen Plattformen ein größeres
Maß an Starrheit zu geben, können sie mit der Gesamtheit 8, 9 durch angeschweißte
Laschen 33 verbunden werden, die stirnseitig der gekümpelten Bleche 8, 9, welche
die Plattformen 7 bilden, angeordnet sind.
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Die Röhre i weist Schlitze 12 auf. Nach der, Mitte der Bleche 8, 9
zu ist eine Scheidewand 13 aus Blech angeordnet, die, wie noch erläutert werden
wird, zur Führung der umlaufenden Heizgase dient.
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Die in geeigneter Weise dem Bunker 14 aufgegebene Kohle wird durch
einen Verteiler 15 dosiert und dem Inneren des, Ofens i9, und zwar zunächst einer
Art von kleinem Bunker 16, zugeführt, von welchem sie zunächst über die Plattform
8 fließt, um dann auf die Plattform -io herabzufallen, welche sie nach der Mitte
zurückführt, wobei sich eine Art von kontinuierlicher Bewegung, und zwar abwechselnd
zentrifugal und zentripetal,
ergibt, bis sie in einen kleinen Bunker
17 fällt, der mit der mittleren Röhre i fest verbunden ist, um aus diesen in eine
Ablöschvorrichtung 18 auszutreten.
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Die Erhitzung der Kammer i9 erfolgt durch zwei Gasströme von dem Brenner
aus, der in der ' Kammer 2o angeordnet ist, Ein erster Strom von heißem Gas zirkuliert
im Inneren des Zylinders i9 zwischen der Kammer 32' und der Außenwandung des Zylinders
i9.
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Ein zweiter Strom von heißem Gas wird nach dem Inneren der mittleren
Röhre i und in jedes der Bleche 8, 9 geleitet, um dann in eine Rohrleitung 21 auszutreten,
welche gleichzeitig auch die außen um den Ofen zirkulierenden Gase anschließend
aufnimmt.
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Aus der Rohrleitung 2,1 können die Gase in die Atmosphäre austreten,
jedoch ist es vorzuziehen, sie in die Kammer 20 zurückzuführen, um derart einen
kontinuierlichen Umlauf bzw. einen Beheizungskreislauf zu schaffen, der durch einen
Ventilator bewirkt wird, wobei die Temperatur durch eine geeignete Vorrichtung geregelt
wird.
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Der Zylinder i9 wird durch eine Platte 22 abgedeckt, und die Röhre
i tritt durch diese Abdeckung über eine nachgiebige Abdichtung 23 hindurch. In seinem
unteren Teil ist der Zylinder i9 durch einen geneigten Boden 31 abgeschlossen und
die Abdichtung auch hier durch eine weitere nachgiebige Vorrichtung gesichert.
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.Die Destillationsgase werden entweder durch eine :einzige Rohrleitung
25 oder durch zwei in verschiedenen. Höhenlagen angeordnete Rohrleitungen 25 und
26 abgeführt, wobei die Rohrleitung 2t5 die zunächst frei werdenden Gase abführt
und' die Rohrleitung 26 die zuletzt frei werdenden Gase, so daß derart die Destillationsgase
in zwei Fraktionen getrennt werden können.
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Wenn ein solcher Ofen aus gewöhnlichem Stahl besteht, so ist die Temperatur
der Heizgase auf etwa 65o' C beschränkt, und ein solcher Ofen kann deshalb nur zur
Durchführung von Destillationen bei verhältnismäßig niedriger Temperatur verwendet
werden. Jedoch kann der Ofen auch aus einem Spezialstahl bestehen oder der Mantel
i9 durch einen solchen aus feuerfestem Material, das auf hohe Temperatur erhitzt
werden kann, ersetzt und derart Erzeugnisse hergestellt werden, deren Destillation
höher getrieben werden mu.ß.
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Der beschriebene Destillationsofen besitzt -zahlreiche Vorteile, insbesondere
die folgenden: i. Die zu destillierende Kohle oder das sonstige Gut, welches in
Form von Pulver oder von kleinen Körnern vorliegt, wird ständig einer Vibration
in der Größenordnung von i5oo bis 3000 Vibrationen je Minute ausgesetzt,
durch welche die Körner gewissermaßen in Suspension in der Ofenatmosphäre gehalten
werden und ständig ihr Kontakt mit den heißen Wandungen erneuert wird, so daß die
Destillation, statt mehrere Stunden zu dauern, in wenigen Minuten durchgeführt wird.
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2. Wegen der kontinuierlichen Vibrationsbewegung der Körner aus Kohle
oder sogar aus einem leicht schmelzbaren Gut haben diese nicht Zeit, sich zu agglomerieren
und fließen im Gegensatz hierzu kontinuierlich durch den Ofen hindurch.
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3. Die Neigung der Plattformen ist eine solche, daß: bei einer Vibration,
deren Amplitude und Frequenz man sowohl für sich wie auch gleichzeitig regeln kann,
das zu destillierende Gut sich mit der notwendigen Geschwindigkeit fortbewegt.
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Wegen der Wechselbewegung des Gutes wird dieses sehr wirksam gerührt.
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4.. Das zu destillierende Gut verliert seine flüchtigen Bestandteile
und gegebenenfalls seinen Feuchtigkeitsgehalt oder die anderen Gase, welche es enthält,
in dem Grade seiner Abwärtsbewegung in dem Ofen. Deshalb ist es möglich, die flüchtigen
Bestandteile oder diese Gase getrennt voneinander in verschiedenen Höhenlagen abzuziehen,
wie in einer Art von mit Plattformen versehener Kolonne.
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Selbstverständlich kann der vorstehend beschriebene Ofen in vielfacher
Hinsicht abgeändert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Insbesondere kann die bewegliche Röhre sowohl durch eine mechanische
Vorrichtung wie auch auf elektromagnetischem Wege oder durch eine andere geeignete
Vorrichtung in Vibration versetzt werden.
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Der Ofen kann auch von außen in geeigneter Weise geheizt werden.
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Der Ofen eignet sich für die Destillation aller Brennstoffe, jedoch
insbesondere der nicht oder wenig schmelzbaren Steinkohlen, mit dem Ziele. entweder,
bei verhältnismäßig niedriger Temperatur, Halbkoks oder, wenn die Temperatur hinreichend
hoch ist, sogar Koks zu erzeugen.
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Er kann ferner auch für die Destillation von Bfraunkohle verwendet
werden.
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Der im Schnitt in Abb.5 dargestellte Ofen ist ein solcher zur Destillation
von Kohle oder von Braunkohle bei niedriger Temperatur. Die zu behandelnde Stein-
oder Braunkohle, deren Teilchenabmessungen beispielsweise zwischen o und 3 mm liegen.
und die durch einen Förderer 41 zugeführt wird, fließt über eine kleine Rutsche
42 und einen Verteiler 43 in die Kammer 6o des Ofens.
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Der Ofen besteht aus einem Kasten oder einer Kammer 44, welche den
Destillationsraum bildet und von der eine Fördervorrichtung 45, 46, 47, 48. 49.
50 ausgeht, die aus im Zickzack gebogenen Teilen besteht. Die Gesamtheit des Kastens
44 und der Transportvorrichtung 45 bis 50 ist an einem festen Träger 51 aufgehängt,
und zwar unter Zwischenschaltung einer elastischen Vorrichtung 52 so, rlaß sie in
vertikaler Richtung vibrieren kann.
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Diese Vibrationen. werden durch eine Vibriervorrichtung 53, die mit
dem Kasten 44 fest verbunden ist, hervorgerufen. Diese Vorrichtung kann beispielsweise
durch zwei im umgekehrten Sinne umlaufende Wuchtkörper oder eine elektrische Vorrichtung
gebildet werden.
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Unter der Wirkung dieser Vibrationsvorrichtung wird die aus dem Kasten
44 und dem Förderer 45 bis 5o bestehende Anordnung in eine sehr schnelle vertikale
Bewegung versetzt, beispielsweise mit einer vertikalen Amplitude von i bis 2 mm
und einer Schwingungszahl von 1500 bis. 3000 je :Minute.
Die
Kohle wird auf diese Weise sehr schnell erhitzt und destilliert. Das Destillationsprodukt,
wie beispielsweise Halbkoks, fließt in eine Löschvorrichtung 54 aus, aus welcher
es durch einen Verteiler 55 auf einen Förderer 56 aufgegeben wird. Die Destillationsgase
werden über ein Gehäuse 57 abgezogen. Die Rutschen und das Gehäuse sind mit dem
Kasten über elastische Bälge 61, 62, 63 verbunden. Der Förderer 45 bis 5o und der
Kasten 44 werden von außen durch Gasumlauf unter Beheizung mittels des Brenners
58 erhitzt. Ein Teil der' verbrannten Gase kann in die Verbrennungskammer eingeführt
werden, um einen kontinuierlichen Beheizungskreislauf zu schaffen.
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Der Wärmeübergang erfolgt entweder durch Kontakt des zu destillierenden
Gutes mit den beheizten Blechen des Förderers oder durch Schaffung einer heißen
Atmosphäre im Inneren des Förderers, wobei der Wärmeübergäng durch die Wandungen
desselben auf jeden Fall durch die Vibrationen erleichtert wird, oder ferner durch
den Umlauf der Destillationsgase, welche den Förderer in der umgekehrten Richtung
wie das zu destillierende Gut durchlaufen.
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Auch in diesem Falle können zahlreiche Abänderungen der beschriebenen
Öfen getroffen werden, ohne hierdurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Insbesondere kann die Form des in dem vibrierenden Kasten 44 angeordneten
Förderers geändert werden.
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Abb.6 veranschaulicht einen Destillationsofen, bei welchem der Förderer
45 durch eine schraubenförmige Rinne gebildet wird. Diese schraubenförmige Rinne
ist in dem in seinem oberen Teil geschlossenen Destillationsbehälter 44 angeordnet.
Die Spirale 45, die den spiral- oder, ,schraubenförmigen Förderer bildet, liegt
zwischen der äußeren Blechwand des Kastens 44 und einem weiteren Zylinder, der als
Kern dient. Das zu destillierende Gut wird in dem Ofen im oberen Teil des Förderers
45 aufgegeben, um durch die Rutsche 5o auszutreten, welche den unteren Teil des
Förderers 45 verlängert. Die Vibrationsbewegung des Kastens 44 wird durch -eine
Vibrationsvorrichtung 53 bewirkt, die einem den Kasten 44 tragenden Tisch
68 eine Vibrationsbewegung erteilt.
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Die Abb. 7 stellt im Schnitt eine abgeänderte Ausführungsform des
Ofens gemäß Abb. 6 dar und läßt den Weg der Heizgase erkennen. Diese Gase zirkulieren
in der hohlen Spirale, in welche sie durch die untere Öffnung 66 eintreten, um durch
die obere Öffnung 57 auszutreten. Das zu behandelnde Gut bewegt sich im Gegenstrom
hierzu auf der Spirale, indem es diese über die im oberen Teil des Kastens
44 gelegene Öffnung 67 erreicht, um durch die im unteren Teil des Kastens
44 angeordnete Öffnung 5ö auszutreten.
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Dieser Ofen wird ebenso wie der gemäß Abb. 6 von einem Tisch 68 getragen,
der auf Kautschukscheiben 69 aufruht und mit einer Vibrationsvorrichtung 53 ausgerüstet
ist.
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Statt die Fortbewegung des zu destillierenden Gutes in der Destillationskainmer
durch eine `T'ransportvorrichtung zu bewirken, können andere Vorrichtungen verwendet
werden, wie die mit Plattformen, wie in Abb. 8 dargestellt.
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Der Ofen gemäß Abb.8 besitzt eine Destillationskammer 44, die in ihrem
oberen Teil das zu behandelnde Gut, welches durch eine Rutsche 42 über einen Verteiler
43 zugeführt wird, aufnimmt.
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In der Mitte der Destillationskammer 44 und fest mit ihr verbunden
ist eine zentrale vertikale Röhre 70 angeordnet. Diese Röhre 70 trägt
eine gewisse Zahl von hohlen Plattformen 771, 77" und 77s, die durch zwei gekümpelte
Bleche 78 und 79 gebildet werden, die mit der mittleren Röhre 70 verschweißt
sind. Die Kammer 44 trägt die Plattformen 8o, @velche Öffnungen 81 aufweisen
und nach der Mitte zu geneigt sind. Die mittlere Röhre 70 weist Schlitze
82 auf. Die Kammer 44 ist auf einem Tisch 68 angeordnet, der durch eine Vibrationsvorrichtung
53, die beispielsweise durch zwei Wuchtkörper gebildet wird, in eine Vibrationsbewegung
versetzt wird. Das zu destillierende Gut, wie beispielsweise Kohle, wird im oberen
Teil des Ofens aufgegeben und fließt zunächst über die obere Plattform 78, um dann
auf die Plattform 8o zu fallen, durch welche es nach der Mitte zurückgeführt wird,
wobei sich eine Art von kontinuierlicher, abwechselnd zentrifugaler und zentripetaler
Bewegung, ergibt, bis es in die Öffnung 5o im unteren Teil der Kammer 44 herabfällt.
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Die Beheizung der Destillationskammer erfolgt durch einen Gasstrom,
der in den unteren Teil der mittleren Röhre 70 und in jedes der Bleche 78
und 79, die die Plattformen 77 bilden, eintritt, um anschließend durch eine Rohrleitung
9i abzufließen. Die Destillationsgase werden durch eine Rohrleitung 92 abgezogen,
die im oberen Teil der Kammer 44 angeordnet ist.
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Die Plattformen besitzen vorzugsweise Kreisformen.