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Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Schwelteeren von Wasser,
Feststoffen, wie Staub od. dgl., und Asphaltstoffen Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren sowie eine Einrichtung zum Reinigen von Schwelteeren, z. B. Braunkohlenschwelteeren
und insbesondere Steinkohlenschwelteeren. Die Aufarbeitung von Schwelteeren auf
kaltem Wege setzt voraus, daß die Teere von mechanischen Verunreinigungen, Wasser,
Staub und Asphaltstoffen, befreit werden. Im Wege der Verdünnung, die beispielsweise
durch Benzinzusatz stattfinden kann, lassen sich Wasser, Staub und Asphaltstoffe
aus den Schwelteeren zur Abscheidung bringen. Wasser scheidet sich leicht aus. Die
schweren Staubanteile, wie z. B. Rost aus der Apparatur, Kohlengangart und grober
aschenhaltiger Koksstaub, fallen bei der Schwe@lteerverdünnung ebenfalls verhältnismäßig
gut aus. Dagegen bereitet es Schwierigkeiten, den aschearmen feinen Koksstaub sowie
die Asphaltstoffe bzw. Asphaltbildner so, weitgehend auszufällen, daß bei der weiteren
Teeraufbereitung mit dem Ziele der Herstellung von Marineheizöl, Dieselkraftstoffen,
Phenolen usw. Emulsionshildungen zuverlässig unterbleiben.
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Zur Begegnung dieser Schwierigkeiten wird erfindungsgemäß die Schweltee@rreinigung
zweistufig durchgeführt. Der Schwelteer wird zunächst mit nur solchen Mengen, Benzin.
oder sonstigem Verdünnungsmittel behandelt, daß Asphaltstoffe nach Möglichkeit beim
Teer verbleiben. Danach werden aus
dem im wesentlichen vom Wasser
und von den groben Staubteilen freien Teer-Verdünnungsmittel-Gemisch durch weiteren
Zusatz von Verdünnungsmitteln die Asphaltstoffe ausgeschieden.
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Die Verlegung der Asphaltstoffausscheidung in eine gesonderte zweite
Stufe führt zu einer wesentlichen Vervollkommnung der Schwelteerreinigung. Infolge
der vorhergehenden Entfernung des Wassers und der groben Staubanteile werden bei
der nachfolgenden Asphaltausfällung im größeren Umfange die feinen Staubanteile
von den ausfallenden Asphaltstoffen mitgerissen.
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Beispielsweise wählt man für die erste Stufe der Schwelteerbehandlung
ein Mengenverhältnis Teer : Benzin = 2 : i und setzt dem sich daraus ergebenden
Teer-Benzin-Gemisch für die zweite Verfahrensstufe solche Mengen Benzin zu, daß
dann das Mengenverhältnis Teer : Benzin dem Wert i : i entspricht.
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Es empfiehlt sich, die Schwelteerbehandlungen über Wasser durchzuführen
und dabei die Gemischbildung in der Weise herbeizuführen, daß das spezifisch leichtere
Verdünnungsmittel von unten in das höher in den Behälter eingeführte und vermöge
seines höheren spezifischen Gewichtes abwärts strebende Schwelteergut oder Teer-Verdünnungsmittel-Gemisch
eindringen zu lassen. Auf diese Weise fallen, die bei der Gemischbildung sich ausscheidenden
Stoffe durch eine praktische reine Benzin- od. dgl. Schicht in die Wasserschicht.
Die abgeschiedenen Stoffe sind dadurch teerfrei und vor einem erneuten Zusammentreffen
mit Teer bewahrt. Bei dieser Arbeitsweise führt man zweckmäßig Teer bzw. Teer-Verdünnungsmittel-Gemisch
und Verdünnungsmittel im abgestimmten Mengenverhältnis ununterbrochen. zur Gemischbildung
ein und leitet das sich bildende Teer-Verdünnungsmittel-Gemisch in einen Klärraum,
wo. eine restliche Ausscheidung stattfindet.
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Das Wasser, welches zur Aufnahme, Abführung und Absetzung der- sich
auf dem Teer bei der über dem Wasser stattfindenden Bildung des Teer-Verdünnungsmittel-Gemisches
ausgeschiedenen Stoffe dient, kann im Kreislauf geführt werden.
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Es empfiehlt sich, wenigstens in der ersten Verfahrensstufe bei einer
Temperatur von etwa 6o bis 70° zu arbeiten..
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt man. vorteilhaft
eine Einrichtung, wie sie in der Zeichnung beispielsweise schematisch dargestellt
ist.
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Fig. i zeigt eine Kläranlage zur Schwelteerreinigung in Seitenansicht,
Fig. 2 die gleiche Anlage im Grundriß, Fig. 3 einen einzelnen Reaktionsturm.
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Gemäß Fig. i ist ein Reaktionsturm i mit einer oberen Einführungsdüse
2, welcher Schwelteer zugeführt wird, eirie@r unteren Einführungsdüse 3 für die
Zuführung des Verdünnungsmittels, z. B. Benzin, und unmittelbar darunter mit einer
Wassereinführungsdüse 4 versehen. Zuoberst befindet sich ein Klärraum 5, welcher
hochgelegen einen Ablauf 6 für das Teer-Verdünnungsmittel-Gemisch hat. Unterhalb
der Wassereinführungsdüse 4 ist ein Klärraum 7 vorhanden. mit einer tief angeschlossenen
siphonartigen Ableitung B. Außerdem ist der Reaktionsturm i mit einer Bodenentleerungsvorrichtung
9 ausgestattet, mit deren Hilfe die sich am Boden ansammelnden Feststoffe abgelassen
oder ausgeräumt werden können. Eine Leitung i i dient der Zuführung des Rohteers,
eine Leitung i2 der Zuführung von Benzin und eine Leitung 13 dex Zuführung von Wasser.
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Für die Durchführung der zweiten Verfahrensstufe kann ein Reaktionsturm
gleicher Art angeordnet sein, in welchen durch die Ableitung 6 das dem Reaktionsturm
i entströmende Teer-Verdünnungsmittel-Gemisch geleitet wird. Dieser nachgeschaltete
Reaktionsturm io kann ohne Bodenentleerungseinrichtung oder ohne Wasserdurchführungseinrichtung
sein. In der Regel werden die sich in dem zweiten Reaktionsturm ausscheidenden Feststoffe
restlos von dem über den, Siphon 8 auslaufenden Wasserstrom mitgerissen. Wenn aber
durch eine Wasserspülung Emulsionsbildung auftritt, wird ohne diese gearbeitet und
dafür eine Bodenentleerungseinrichtung für die Abführung der abgesunkenen Feststoffe
aus dem Reaktionsturm io benutzt.
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Zum Zwecke der Erzielung einer erschöpfenden Klärung bzw. einer guten
Nachklärung sind zweckmäßig hinter jedem Reaktionsturm Klärbehälter 14 angeordnet,
deren regelbarer Bodenausfluß 15 mit der Zuleitung zur oberen Düse des vorgeordneten
Reaktionsturmes verbunden ist. Dabei kann bei Bedarf die Rückleitung 16 von dem
hinter dem Reaktionsturm io angeordneten. Klärbehälter 14 auch zu der Schwelteerleitung
ii zurückführen.
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Die vom Siphon 8 gespeiste Wasserableitung 18 führt zweckmäßig zu
einem Klärbehälter i9, dessen Wasserablauf an die Wasserzuteilung 13 der Reaktionstürme
angeschlossen sein kann.
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Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, kann die siphQnartige Reaktionsturmableitung
8 mit einem vorteilhaft mechanisch angetriebenen und auf die Austrittsöffnung des
Turmes wirkenden Reiniger 22 versehen sein. Die zum Siphon führende Austrittsöffnung
ist zweckmäßig durch einen Schirm 21 überdacht.
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Die Bodenentleerungseinrichtung 9 kann in einem seitlichen, mit Schöpfförderer
23 ausgestatteten Schrägschacht 24 bestehen. Dieser hat eine solche Höhe, daß ein
Flüssigkeitsausfluß unterbleibt und nur durch den Schöpfförderer Gut aus dem Reaktionsturm
durch den Schacht 24 hindurch ausgebracht wird.
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Mit der dargestellten Anlage wird wie folgt gearbeitet: Mittels Pumpen
2o wird Schwelteer durch die Leitung i i und Benzin durch die Leitung 12 in einem
solchen Verhältnis dem Reaktionsturm i zugeführt, daß das sich bildende Teer-Benzin-Gemisch
ein spezifisches Gewicht von beispielsweise etwa 0,95 bis o,96 hat. Der Schwefelteer
tritt durch die Düse 2 verteilt in den Reaktionsturm i ein und strebt nach unten.
Ihm entgegen strömt Benzin durch die Düse 3 verteilt aufwärts.
Der
untere Teil des Reaktionsturmes i ist durch das durch die Düse 4 einströmende Wasser
gefüllt. Beim Zusammentreffen des Schwelteeres mit Benzin bildet sich nach und nach
das erstrebte Teer-Benzin-Gemisch, welches sich in dem Klärraum 5 des Reaktionsturmes
klärt und durch den Abfluß 6 in den Klärbehälter 14 zur Nachklärung überströmt.
Aus dem sich bildenden Teer-Benzin-Gemisch fallen Wasser und grober Staub in der
Hauptsache im Reaktionsturm i aus. Durch den Siphon 8 fließt Wasser mit ausgeschiedenen
Stoffen beladen ununterbrochen aus und durch die Ableitung 18 dem Klärbehälter ig
zu. Der Schöpfförderer 23 führt vom Boden des Behälters die abgesunkenen Feststoffe
mit Wasser durch den Schacht a4 in den Abfluß 25, welcher gleichfalls in den Klärbehälter
ig mündet. Dieser Klärbehälter ist zweckmäßig in die Kammer 26 für die Aufnahme
der groben durch den Schöpfförderer ausgebrachten Feststoffe und die Kammer 27 für
die Aufnahme der feineren durch Wasserspülung abgeführten Feststoffe unterteilt.
Da die ausgeschiedenen Stoffe in dem Reaktionsturm i oberhalb der Düse 3 eine reine
Benzinschicht durchqueren mußten, sind sie völlig teerfrei in die tiefer gelegene
Wasserschicht eingetreten.
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Das aus dem Klärbehälter 14 in die Überführungsleitung 17 austretende
Teer-Benzin-Gemisch wird durch eine Druckpumpe 2o zur Düse 2 des Reaktionsturmes
to gedrückt. In diesen Turm wird durch die Benzinleitung 12 und Düse 3 Benzin in
solcher Menge zugeführt, daß das sich in diesem Reaktionsturm bildende Teer-Benzin-Gemisch
ein spezifisches Gewicht von etwa 0,93 aufweist. In dem Turm to fallen die
Asphaltstoffe aus dem teerhaltigen Gemisch aus, werden auf dem Weg zum Spülwasserstrom
durch reines Benzin gewaschen, so daß sie zusammen mit dem von ihnen mitgeführten
feinen Staub völlig teerfrei durch das Spülwasser über die Leitung 8 und 18 dem
Klärbehälter ig zugeführt werden. Durch den Abfluß 6 gelangt das Teer-Benzin-Gemisch
in den Behälter 14 zur Nachklärung, aus welchem es dann praktisch völlig gereinigt,
d. h. frei von mechanischen Verunreinigungen, der Weiterverarbeitung, z. B. zur
Behandlung mit Natronlauge zum Zwecke der Entphenolierung, zugeführt werden kann.
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Durch den regelbaren Bodenausfluß 15 der Klärbehälter 14 kann man
laufend eine bestimmte Menge, beispielsweise 4. % der Durchflußmenge, Teer-Benzin-Gemisch
abziehen und der Pumpe zuführen, welche bei den jeweils vorgeschalteten Reaktionsturm
Schwelteer bzw. Teer-Benzin-Gemisch in den; Reaktionsturm drückt.
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Wie aus Fig.2 ersichtlich ist, werden zur Einhaltung langsamer Strömungsgeschwindigkeiten,
die im Einzelfall durch Vorversuche festzulegen sind, beispielsweise für die erste
Behandlungsstufe zwei Reaktionstürme i angeordnet, welche das noch Asphaltstoffe
mitführende Benzin-Teer-Gemisch in einen gemeinsamen Klärbehälter 14 übertreten
lassen. Aus diesem wird das nur noch Asphaltstoffe und Feinstaub als mechanische
Verunreinigungen mitführende Teer-Benzin-Gemisch durch die Leitung 17 in drei parallel
geschaltete Reaktionstürme to gedrückt, welche das ausströmende Teer-Benzin-Gemisch
in zwei parallel geschaltete Klärbehälter 14 überfließen lassen.
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Ohne daß Verluste an Teer entstehen und Benzinaustreibungen an den
ausgeschiedenen Stoffen zum Zwecke der Vermeidung von Benzinverlusten notwendig
sind, wird in ununterbrochener Arbeitsweise nach dem Strömungsprinzip eine völlige
Abtrennung der mechanischen Verunreinigungen der Schwelteere erreicht.