DE943903C

DE943903C - Process for the heat treatment of finely ground carbonaceous substances that soften within a certain temperature range

Info

Publication number: DE943903C
Application number: DEST3479A
Authority: DE
Original assignee: Standard Oil Development Co
Current assignee: Standard Oil Development Co
Priority date: 1951-06-09
Filing date: 1951-06-09
Publication date: 1956-06-01

Description

Verfahren zur Wärmebehandlung feingemahlener kohlenstoffhaltiger Stoffe, die innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches erweichen Die Erfindung bezieht sich auf die Wärmebehandlung kohlenstoffhaltiger Stoffe, die innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches erweichen., mittels nicht erweichender, über die Behandlungstemperatur erhitzter Feststoffe. Beispielsweise lassen sich bituminöse Steinkohle, Teersand und Asphalt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeiten.Process for the heat treatment of finely ground carbonaceous substances, which soften within a certain temperature range The invention relates focus on the heat treatment of carbonaceous substances within a given Softening the temperature range., By means of non-softening, above the treatment temperature heated solids. For example, bituminous coal, tar sand and process asphalt by the method according to the invention.

Früher wurden feste, kohlenstoffhaltige Stoffe hei höheren Temperaturen im Festbettzustand behandelt, um flüssige und gasförmige Heizstoffe, wie leichte Öle, Teere, Steinkohlengas, Generatorgas und Wassergas, zu bilden. Diese Verfahren. bedingen entweder ein diskontinuierliches Arbeiten oder stellen eine nicht wirtschaftliche Umwandlung des vorhaaidenen Kohlenstoffs in flüchtige Brennstoffe und Wärme dar. Der Neigung des Kohlenmaterials, bei der thermischen Behandlung zu verbacken, wurde bereits bei diesen Verfahren durch den Zusatz eines nicht erweichenden Materials, wie Koks, vor der Einführung in die Reaktionszone begegnet.In the past, solid, carbonaceous substances were used at higher temperatures treated in the fixed bed state to liquid and gaseous heating fuels, such as light Oils, tars, coal gas, generator gas and water gas. These procedures. either require discontinuous work or are uneconomical Conversion of the existing carbon into volatile fuels and heat. The tendency of the carbon material to bake in the thermal treatment was already in these processes by adding a non-softening material, such as coke, encountered prior to introduction into the reaction zone.

Durch Überführung der Feststoffe in den sogenannten flüssigkeitsähnlichen Zustand werden diese Verfahren kontinuierlich. gestaltet, wobei die feingemahlenen Feststoffe in Flie:ßbettform umgesetzt und durch Gase in dieseln Zustand gehalten werden. Diese Technik bringt erwünschte, zusätzliche Vor-' teile, unter anderen erheblich verbesserte Wärmeverteilung und bequeme Handhabung der Feststoffe.By converting the solids into the so-called liquid-like ones State these procedures are continuous. designed, the finely ground Solids converted into fluidized bed form and through gases in diesels State to be maintained. This technology brings desired, additional advantages, among other things, significantly improved heat distribution and convenient handling of the solids.

Es ist bereits bekannt, bei der Wärmebehandlung kohlenstoffhaltiger, nicht bacleender Stoffe in derartigen Fließbettverfahren feinzerteilten Koks als Wärmeträger zu verwenden. Jedoch ergeben sich ernstliche Schwierigkeiten bei der thermischen Behandlung eines in bestimmten Temperaturbereichen erweichenden Ausgangsmaterials, wie bituminöser Steinkohle, Teersand., Asphalt und ähnlicher Stoffe. In diesem Bereich werden flüssige - Produkte in solcher Menge gebildet, daß die gesamte Kohlenmasse mehr oder weniger vollständig zusammenbacket. Der Grad des Erweichens oder »Schmelzens« schwankt für die verschiedenen Kohlen in weiten Grenzen von nur einem leichten. Zusammenbacken einzelner Bestandteile bis zu einem so vollständigen »Schmelzen«, daß sich die Kohle verflüssigt und deren einzelne Teilchen völlig verschwinden.It is already known that in the heat treatment of carbonaceous, non-bacleender substances in such fluidized bed processes as finely divided coke To use heat transfer medium. However, serious difficulties arise in the thermal treatment of a raw material which softens in certain temperature ranges, such as bituminous coal, tar sand, asphalt and similar substances. In this area Liquid products are formed in such quantities that the entire mass of coal more or less completely caked together. The degree of softening or "melting" varies within wide limits from just a light one for the different coals. Caking of individual components to such a complete "melting", that the coal liquefies and its individual particles completely disappear.

Die Verarbeitung von Kohlen und ähnlichen Stoffen, die: z. B. bei -der Verkokung, Vergasung, Generato:rgaserzeugung zum Schmelzen neigen, ist außerordentlich schwierig, weil Idas Schmelzen zu einem übermäßigen Verstopfender Anlagen: führt sowie zur Kanalbildung in der Masse der R#ealetionsteilnehmer und zu beträchtlichem Druckabfall in der Anlage beiträgt. Diese Übelstände sind für Fließbettverfahren besonders erheblich, derenWirksamkeit ein inniges und sehr rasches Vermischen der in flüssigkeitsähnlichem Zustand befindlichen Feststoffe voraussetzt. Wenn ein bestimmter Grad des Schmelzens in dem Fließbett auftritt, gehen dessen. flüssigkeitsähnliche Eigenschaften. verloren, wodurch das Verfahren unwirksam wird.The processing of coal and similar materials that: z. B. at -The coking, gasification, generator: gas production tends to melt, is extraordinary difficult because Ida's melting leads to excessive clogging of the systems as well as channeling in the bulk of the reaction participants and to considerable Contributes to the pressure drop in the system. These evils are for fluid bed processes particularly significant, the effectiveness of which is an intimate and very rapid mixing of the requires solids in a liquid-like state. When a certain Degree of melting occurs in the fluidized bed, its. liquid-like Properties. lost, rendering the procedure ineffective.

Es wurde nun beim Behandeln von, zum Erweichen neigenden kohlenstoffhaltigen. festen Stoffen im flüssigkeitsähnlichen Zustand festgestellt, daß das Verfahren wirksam bleibt, wenn jedes Teilchen frischer Kohle vollkommen umgeben von und .innig mit bei der Wärmebehandlung nicht erweichenden und inerben Feststoffen, z. B. Koks, vermischt wird.It has now been used in treating softening carbonaceous. solid substances in the liquid-like state found that the process remains effective when every particle of fresh coal is completely surrounded by and ingenious with non-softening and inherent solids during heat treatment, e.g. B. coke, is mixed.

Erfindungsgemäß wird die Verfahrensführung folgendermaßen gestaltet: . Zum Erweichen neigende kohlenstoffhaltige Feststoffe, z. B. bituminöse Steinkohle, von in flüssigkeitsähnlichen - Zustand überführbarer Teilchen: größe -,verden einer Misch- und Vorerhitzungszone zugeführt, in die höhererhitzte inerte Feststoffe in fluidisiertem Zustand eingeleitet -werden und in der sich diese Feststoffe mit dem Frischgut mischen. Die für die Behandlung (z. B. Schwelung oder Verkokung) der Beschickung erforderlichen Gase werden dabei nach oben durch die Misch- und Vorerhitzungszone in .der Weise geleitet, daß sie den erhitzten fluidisierten Feststoff in die Mischzone durch ihre untere Öffnung hineinzwingen. In der inneren Mischzone herrschen verhältnismäßig hohe Geschwindigkeiten, so daß die Verweilzeit der vom oberen zum unteren Ende dieser Zone gehenden Feststoffe nur ausreicht, um die Te:inperatu.r der frischen. Beschickung auf die Reaktionstemperatur zu erhöhen, welche normalerweise merklich oberhalb der Erweichungstemperatur liegt. Dieses Erhitzen findet unter solchen Bedingungen statt, daß jedes Teilchen. .der frischen Beschickung vollkommen von s>trockenem«, nicht erweichiendem Gut umgeben wird.According to the invention, the process is carried out as follows: . Carbonaceous solids which tend to soften, e.g. B. bituminous coal, of particles that can be converted into a liquid-like state: size - become one Mixing and preheating zone fed into the higher heated inert solids in fluidized state -be introduced and in which these solids with the Mix fresh. Those for the treatment (e.g. smoldering or coking) of the charge The gases required are passed up through the mixing and preheating zone In .der manner passed that they the heated fluidized solid in the mixing zone force it through its lower opening. In the inner mixing zone there are proportionally high speeds, so that the residence time is from the top to the bottom of this Zone passing solids only suffices to the te: inperatu.r of the fresh. feed to increase the reaction temperature, which is normally well above the Softening temperature. This heating takes place under such conditions that every particle. .of the fresh load completely from s "dry", not is surrounded by the emollient material.

Die für die Behandlung erforderliche Wärme kann als fühlbare Wärme des vorerhitzten Behandlungsgutes oder durch eine teilweise Verbrennung verbrennbaren Behandlungsgutes innerhalb der Mischzone oder durch Verbrennung festen Schwelrückstandes - in einem besonderen Erhitzer und Rückführung des heißen Erhitzerrückstandes zur Mischzone geliefert werden. Die Erfindung stellt eine weitere.Entwicklüng dieser früheren Erfindung dar, welche mit größtem Vorteil in Verbindung mit der letzterwähnten Art der Wärmelieferung angewendet wird.The heat required for the treatment can be used as sensible heat of the preheated material to be treated or which can be burned by partial incineration Material to be treated within the mixing zone or by burning solid smoldering residue - In a special heater and return the hot heater residue to Mixing zone can be delivered. The invention represents a further development of this earlier invention which is of greatest advantage in connection with the last mentioned Type of heat delivery is applied.

Gemäß der Erfindung ist die Mischzone außerhalb der weiträumigen Behandlungszone (z. B. Schwel- oder Verkoküngszone) angeordnet und besitzt die Form einer injektorartigen Überführungsleitung, welche in den unteren Teil der Behandlungszone mündet. Der heiße, bei der Wärmebehandlung nicht erweichende Feststoff, dessen Temperatur vorzugsweise nicht unterhalb der Behandlungstemperatur liegt, und frische, plastisch werdende kohlenstoffhaltige Feststoffe werden getrennt der Übertragungsleitung zugeführt und in diese derart eingeblasen, daß der heiße, bei der Wärmebehandlung nicht erweichende Feststoff das Frischgut völlig einhüllt. Diese Vermischung der beiden Feststoffe kann durch einen Injektor erzielt werden. Die der Übertragungsleitung zugeführten Mengen an heißem, bei der Wärmebehandlung nicht erweichendem Feststoff und Frischgut sollen derart sein, daß das Verhältnis der ersteren zu den letzteien nicht geringer als ¢ : z ist.According to the invention, the mixing zone is outside the spacious treatment zone (z. B. Schwel- or coking zone) and has the shape of an injector Transfer line which opens into the lower part of the treatment zone. Of the hot solid which does not soften during heat treatment, its temperature preferably is not below the treatment temperature, and fresh, plastic becoming carbonaceous solids are fed separately to the transmission line and blown into them in such a way that the hot, non-softening during the heat treatment Solid completely envelops the fresh material. This mixing of the two solids can be achieved by an injector. Those fed to the transmission line Quantities of hot solids and fresh goods that do not soften during heat treatment should be such that the ratio of the former to the latter is no less as ¢: z is.

Das Frischgut wird augenblicklich in der Übertragungsleitung durch den heißen, bei der Wärmebehandlung nicht erweichenden Feststoff erhitzt und dann in flüssigkeitsähnlichem Zustand, völlig vermischt mit und eingehüllt von dem bei der Wärmebehandlung nicht erweichenden Feststoff, zur Behandlungszone (z: B. Schwel- oder Verkokungszone) geführt. Gewöhnlich reichen die durch das Erhitzen in der Übertragungsleitung entwickelten Gase und Dämpfe aus, um das Gemisch fester Stoffe darin und innerhalb der Behandlungszone in den flüssigkeitsähnlichen Zustand überzuführen. Gewünschtenfalls kann zusätzlich Gas, z. B. Wasserdampf oder Rückstandsgas, zugefügt werden, um das Fließen der festen Stoffe zu erleichtern und das Überführen zu verbessern.The fresh food is instantly passed through the transmission line the hot solid, which does not soften during the heat treatment, is heated and then in a liquid-like state, completely mixed with and enveloped by the at solid that does not soften during heat treatment, to the treatment zone (e.g. smoldering or coking zone). Usually the heating in the transmission line suffices evolved gases and vapors from around the mixture of solids in and within transferring the treatment zone into the liquid-like state. If so desired can additionally gas, z. B. steam or residual gas, are added to the To facilitate the flow of solids and to improve the transfer.

Das Verfahren der Erfindung eignet sich besonders- gut für das Verkoken von kohlenstoffhaltigen Feststoffen, z. B. bituminöser Steinkohle, ist aber auch auf das Vergasen und andere Wärmebehandlungen dieser Stoffe mit Gasen anwendbar, wie aus nachstehender Beschreibung und an Hand der Zeichnung ersichtlich ist. Diese stellt eine schen iatische, zur Ausführung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung geeignete Anlage dar.The method of the invention is particularly suitable for coking of carbonaceous solids, e.g. B. bituminous coal, but is also applicable to the gasification and other heat treatments of these substances with gases, as can be seen from the following description and the drawing. These represents a small iatic, for carrying out a preferred embodiment the system suitable for the invention.

Die Anlage besitzt eine Überführungsleitung io mit einer Injektoreinrichtung 15, einem Behandlungsgefäß 2o und einem getrennten Erhitzer 4o. Die Arbeitsweise und das Zusammenwirken dieser Teile werden an der Verschwelung einer bituminösen Steinkohle als Beispiel erläutert.The system has a transfer line io with an injector device 15, a treatment vessel 2o and a separate heater 4o. The way of working and the interaction of these parts will contribute to the smoldering of a bituminous Hard coal explained as an example.

Wenn eine Kohle mit einem plastischen Temperaturbereich von etwa 37o bis 455° C verkokt werden soll, wird die feingemahlene Rohkohle in für Überführung in den flüssigkeitsähnlichen Zustand geeigneter Teilchengröße aus Kohlebehälter i durch Leitung 3 mit Kontrollventil 5 zur Überführungsleitung io an einer Stelle innerhalb der Düse i6 der Injektoreinrichtung 15 zugeführt. Leitung 3 kann ein durch ein oder mehrere Ventile t gelüftetes Standrohr oder ein beliebiges anderes Mittel zur Förderung feinverteilter Feststoffe sein. Die Kohle kann eine Teilchengröße von etwa 236o ,cr, haben; auch Teilchengrößen unter 37 i( und bis zu 12,7 mm 1)urcliniesser können zugegen sein.If a coal with a plastic temperature range of about 37o to 455 ° C is to be coked, the finely ground raw coal is in a suitable particle size for conversion into the liquid-like state from coal container i through line 3 with control valve 5 to transfer line io at a point inside the nozzle i6 the injector device 15 supplied. Line 3 can be a standpipe ventilated through one or more valves t or any other means for conveying finely divided solids. The coal can have a particle size of about 236o, cm; Particle sizes below 37 i (and up to 12.7 mm 1) urinary eater can also be present.

Die der Düse 16 zugeführte Kohle wird durch Einblasen von heißem Koks mit diesem innig gemischt. Der Koks wird im Erhitzer 4o auf eine oberhalb der Schweltemperatur liegende Temperatur erhitzt und durch das gelüftete Standrohr 42 an einer Stelle vor Injektor 15 in die Überführungsleitung io eingeführt. Gleichzeitig wird eine kleinere \lenge von.einem die Feststoffe in den flüssigkeitsähnlichen Zustand überführenden Gas, z. B. Wasserdampf oder Rückstandsgas, durch Leitung 17 vor der Einmündung von Leitung 42 in Übertragungsleitung io eingeführt, um das Fließen des heißen Erhitzerrückstandes zu Injektor 15 zu erleichtern. Ein gleiches Gas kann durch Leitung i9 unmittelbar in Düse 16 eingeführt werden, um die gewünschte Injektorwirkung zu unterstützen. Die vereinigte Wirkung des pseudohydrostatischen Drucks der flüssigkeitsähnlichen Säule aus Feststoff in Leitung d.2 und der Injektorwirkung der die Düse 16 mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit verlassenden Suspension fester Stoffe im Gas veranlaßt den durch Leitung 42 zugeführten Koks, Düse 16 zu passieren und darauf vollständig die die Düse 16 verlassende frische Kohle einzuhüllen, so daß sich eine innige Mischung von frischer Kohle und Koks bildet und das Zusammenbacken der erweichenden Kohle verhindert wird. Die Injektorwirkung wird vorzugsweise so abgestimmt, daß die Hauptvermischung unverzüglich nach dem Austritt der Frischkohle mit hoher Geschwindigkeit aus Düse 16 stattfindet, so daß sich mindestens das gewünschte Mindestmischverhältnis von 4 Teilen Koks auf i Teil Kohle unverzüglich einstellt und kein Gut mit einem höheren Gehalt an erweichenden Stoffen heiße Teile der Anlage erreichen kann. Hierfür ist es wichtig, zu verhindern. daß Düse 16 selbst und der Auslaß der Kolilespeiseleitung 3 Temperaturen in der Nähe des plastischen Bereiches erreichen. Zu diesem Zweck sind Düse 16 und der Auslaß von Leitung 3 vorzugsweise, wie in der Zeichnung dargestellt, ummantelt, um ein Abkühlen mittels geeigneter Kühlmittel, wie Wasser, Dampf usw., zu ermöglichen. Die in der Zeichnung dargestellte Injektoreinrichtung ist bloß eines der zahlreichen geeigneten Mittel, um den angestrebten Zweck zu erreichen. Eine Vielfachdüseneinrichtung kann z. B. auch gebraucht werden. Mechanisches Rühren kann die beschriebene Injektorwirkung ergänzen.The coal fed to the nozzle 16 is made by blowing hot coke intimately mixed with this. The coke is in the heater 4o to a temperature above the smoldering temperature lying temperature and heated by the ventilated standpipe 42 in one place Introduced into the transfer line io before injector 15. At the same time a smaller \ length of one which converts the solids into the liquid-like state Gas, e.g. B. steam or residual gas, through line 17 before the confluence of Line 42 introduced into transfer line io to allow the hot heater residue to flow to facilitate injector 15. The same gas can be sent directly through line i9 be introduced into nozzle 16 in order to support the desired injector effect. The combined effect of the pseudohydrostatic pressure of the liquid-like Column of solid in line d.2 and the injector effect of the nozzle 16 with a relatively high speed leaving suspension of solids in the gas causes the coke supplied through line 42 to pass nozzle 16 and onto it completely envelop the fresh coal leaving the nozzle 16 so that a intimate mixture of fresh coal and coke forms and the caking together of the softening Coal is prevented. The injector effect is preferably adjusted so that the main mixing immediately after the fresh coal emerges at high speed takes place from nozzle 16, so that at least the desired minimum mixing ratio of 4 parts of coke to i part of coal immediately and no good with one higher content of emollients can reach hot parts of the plant. Therefor it is important to prevent. that nozzle 16 itself and the outlet of the column feed line 3 Reach temperatures close to the plastic area. To this end nozzle 16 and the outlet of line 3 are preferably as shown in the drawing, encased to prevent cooling by means of suitable coolants such as water, steam, etc., to enable. The injector device shown in the drawing is just one the numerous suitable means to achieve the desired end. One Multiple nozzle device can, for. B. are also needed. Mechanical stirring can supplement the described injector effect.

Der aus Leitung 42 abziehende Erhitzerrückstand wird vorzugsweise mit einer etwa 25 bis ioo° C höheren als, der erforderlichen Schweltemperatur von etwa 48o bis 65o° C zugeführt. Die zugeleitete Menge an Koks soll ein Vielfaches, z. B. mindestens das 4fache (in Abhängigkeit vom Temperaturunterschied), vorzugsweise etwa das 8- bis 25fache, der zugeführten kohkohlenm.enge betragen, um in dieser Weise sicherzustellen, daß ein angemessenes Gewichtsverhältnis zwischen Koks und Frischgut in der Übertragungsleitung io vorhanden ist. In dieser Weise wird die Frischkohle augenblicklich in der Übertragungsleitung io auf die Schweltemperatur erhitzt und- völlig von heißem Koks umhüllt, während sie durch den plastischen Bereich hindurchgeht, so daß Verstopfen und Zusammenbacken vermieden werden. Das Verhältnis von Koks zur Frischkohle kann willkürlich in Abhängigkeit von dem Temperaturunterschied zwischen Erhitzer 40 und Gefäß 2o geändert werden. Die Anwendung sehr hoher Verdünnungsverhältnisse wird bevorzugt, so daß örtliche Anreicherungen von Rohkohle vermieden werden.The heater residue withdrawn from line 42 is preferred with an approximately 25 to 100 ° C higher than the required smoldering temperature of about 48o to 65o ° C supplied. The amount of coke fed in should be a multiple, z. B. at least 4 times (depending on the temperature difference), preferably about 8 to 25 times the amount of coal supplied to it Way to ensure that there is an appropriate weight ratio between coke and Fresh goods are present in the transmission line io. In this way, the Fresh coal instantly in the transmission line io to the smoldering temperature heated and- completely enveloped by hot coke as it passes through the plastic area goes through so that clogging and caking are avoided. The relationship from coke to fresh coal can be arbitrary depending on the temperature difference between heater 40 and vessel 2o can be changed. The use of very high dilution ratios is preferred so that local accumulation of raw coal is avoided.

Die zugeführten Gase und die während der Behandlung entwickelten Dämpfe fördern die festen Stoffe durch die io in stark wirbelndem Zustand mit einer scheinbaren Dichte von etwa 0,23 bis 4,5 kg pro 28,3 1. Die so gebildete Suspension tritt durch eine geeignete Verteilungseinrichtung, z. B. einen umgekehrten Konus 22, in den unteren Teil eines geräumigen Schwelgefäßes 20 ein. Die Feststoffe bilden dort eine wirbelnde flüssigkeitsähnliche ;Masse mit einem oberen Niveau L" und einer scheinbaren Dichte von etwa 6,75 bis A kg pro 28,3 1. Das Gefäß 20 ist so ausgebildet, daß die nach oben strömenden Gase und Dämpfe eine lineare Oberflächengeschwindigkeit von etwa 0,03 bis 1,2 m pro Sekunde besitzen; geeignet für richtiges Überführen in den flüssigkeitsähnlichen Zustand und dafür, daß eine angemessene Verweilzeit der festen Stoffe vorgesehen ist, um die Verschwelung bei Temeraturen von etwa 425 bis 54o° C zu vollenden. In vielen Fällen kann die Zuführung von Gas durch Leitungen 17 und/oder i9 im wesentlichen unterbrochen werden, wenn einmal die Entwicklung von Gasen und Dämpfen in der Überführungsleitung io begonnen hat, weil diese für die richtige Förderung und Überführung der Feststoffe in den flüssigkeitsähnlichen Zustand genügen; in den meisten Fällen ist keine Zufuhr von Gas aus einer äußeren Ouelle unmittelbar zum Gefäß 20 erforderlich.The gases supplied and the vapors developed during the treatment convey the solid substances through the io in a strongly swirling state with an apparent density of about 0.23 to 4.5 kg per 28.3 l . The suspension thus formed passes through a suitable distribution device , e.g. B. an inverted cone 22, in the lower part of a spacious smoldering vessel 20 a. The solids there form a swirling, liquid-like mass with an upper level L "and an apparent density of about 6.75 to A kg per 28.3 liters . The vessel 20 is designed so that the upwardly flowing gases and vapors are linear Have surface velocities of about 0.03 to 1.2 meters per second; suitable for proper liquid-like state conversion and for allowing adequate residence time of the solids to complete charring at temperatures of about 425 to 54o ° C In many cases, the supply of gas through lines 17 and / or 19 can be substantially interrupted once the development of gases and vapors in the transfer line 10 has started, because this is necessary for the correct conveyance and conversion of the solids into the liquid-like state suffice; in most cases no supply of gas from an external source directly to the vessel 20 is necessary.

Die flüchtigen Produkte werden oberhalb des N iv eaus Lzo abgezogen und gehen durch Leitung 25 zu einer üblichen, nicht gezeigten Aufarbeitungsanlage. Von den flüchtigen Produkten mitgerissene Feststoffe werden in einem Abscheider 27 abgetrennt und durch Leitung 29 in das Gefäß 2o zurückgeführt. Der erzeugte Schwelkoks kann durch Leitung 31 in angemessenen Mengen abgezogen werden, um den Kreislauf fester Stoffe in dem System im Gleichgewicht zu halten. Etwa ö,6 bis o,8 kg Koks pro kg Frischkohle können in dieser Weise gewonnen werden.The volatile products are drawn off above the N iv eaus Lzo and go through line 25 to a conventional, not shown, processing plant. from Solids entrained with the volatile products are separated off in a separator 27 and returned through line 29 to the vessel 2o. The coke produced can be withdrawn through line 31 in appropriate amounts to make the circuit more solid To keep substances in the system in balance. About 0.6 to 0.8 kg of coke per kg Fresh coal can be obtained in this way.

Eine Teilmenge an festem Schwelrückstand, entsprechend der Menge der dem,Gefäß 2o zugeführten Feststoffmischung, abzüglich der erzeugten Schwelkoksmenge wird aus Gefäß 2o unten durch das mit Gaszuführungsstutzen versehene Standrohr 33 oder ein entsprechendes anderes Fördermittel abgezogen. Im Bedarfsfall wird der Schwelkoks von den restlichen flüchtigen Bestandteilen durch kleine Mengen eines Spülgases, wie Dampf, Luft, Verbrennungsgas oder erzeugtes Gas, das durch Leitung 35 am Boden des durch Konus 22 und Gefäßwände 2o gebildeten Ringraumes eingeführt wird, befreit. Der Schwelkoks geht dann in Leitung 37, in welcher er in Luft suspendiert wird, die gegebenenfalls auf etwa 4o bis 485° C vorerhitzt ist. Man führt so viel Luft zu, wie zur Aufrechterhaltung einer Temperatur von etwa 485 bis 65o° C im Erhitzer 4o durch Verbrennung erforderlich ist. Etwa 0,3 bis 1,5 kg Luft pro kg Frischkohle sind hierfür gewöhnlich ausreichend.A partial amount of solid smoldering residue, corresponding to the amount of solid mixture fed to the vessel 2o, minus the amount of smoldering coke produced, is withdrawn from the bottom of vessel 2o through the standpipe 33 provided with gas supply stubs or a corresponding other conveying means. If necessary, the low-temperature coke is freed from the remaining volatile components by small amounts of a flushing gas, such as steam, air, combustion gas or generated gas, which is introduced through line 35 at the bottom of the annular space formed by cone 22 and vessel walls 2o. The low-temperature coke then goes into line 37, in which it is suspended in air, which is optionally preheated to about 40 to 485.degree. As much air is fed in as is necessary to maintain a temperature of about 485 to 65o ° C. in the heater 4o by combustion. About 0.3 to 1.5 kg of air per kg of fresh charcoal are usually sufficient for this.

Die Suspension aus festen Stoffen und Luft gelangt unter dem vereinigten Luftdruck und pseudohydrostatischen Druck 4n Standrohr 33 zum Boden des Erhitzers 40, in den sie durch Verteilungsmittel, etwa einen umgekehrten Konus 42, eintritt. Der Erhitzer ist so ausgebildet, daß sich eine lineare Oberflächengeschwindigkeit des Gases von etwa 0,03 bis 1,2 m pro Sekunde einstellt, eine flüssigkeitsähnliche Masse aus Koks mit Niveau L40 von der in bezug auf Gefäß 2o beschriebenen Art sich bildet und eine angemessene Berührung von Luft mit dem Koks gewährleistet ist, um die gewünschte Temperatur durch Verbrennung aufrechtzuerhalten. Verbrennungsgase werden oben über den Abscheider 45 für Koks und Leitung 47 abgezogen und können entfernt oder für einen geeigneten Zweck in der Anlage benutzt werden, gegebenenfalls nach Wärmegewinnung in einem Abwärmekessel 49. Im Abscheider, z. B. Zyklon 45, abgetrennte Feststoffe kehren in das Gefäß 4o durch Leitung 46 zurück oder werden, wenn von unerwünschter Teilchengröße, durch Leitung 48 entfernt.The suspension of solids and air passes under the combined air pressure and pseudohydrostatic pressure 4n standpipe 33 to the bottom of the heater 40, into which it enters through distribution means such as an inverted cone 42. The heater is designed so that a linear superficial gas velocity of about 0.03 to 1.2 meters per second is established, a liquid-like mass of coke at level L40 of the type described with respect to vessel 2o is formed, and adequate contact is formed of air with the coke is assured to maintain the desired temperature through combustion. Combustion gases are withdrawn at the top via the separator 45 for coke and line 47 and can be removed or used for a suitable purpose in the plant, if necessary after heat recovery in a waste heat boiler 49. In the separator, e.g. B. cyclone 45, separated solids return to the vessel 4o through line 46 or are removed through line 48 if of undesirable particle size.

Heißer fester Erhitzerrückstand wird unten aus Erhitzer 4o durch Leitung 42 abgezogen und der Überführungsleitung 1o, wie oben beschrieben, zugeführt, gewünschtenfalls nach Behandeln mittels durch Leitung 53 zu dem Ringraum am Boden des Erhitzers 4o zugeführten: Dampfes., erzeugten Gases USW. Hot solid Erhitzerrückstand is subtracted below from the heater 4o through line 42 and the transfer line 1o, as described above, is supplied, if desired, after treatment by means of supplied through line 53 to the annulus at the bottom of the heater 4o: steam, gas generated ETC.

Die an Hand der Zeichnung erläuterte Ausführungsform der Erfindung soll durch ein Ausführungsbeispiel für die Verschwelung einer bituminösen Kohle aus dem Pittsburgher Revier ergänzt werden. Beispiel Oualität der Kohle °/a Feuchtigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5,o Heizwert, kcal/lcg . . . . . . . . . . . . . . . . 7500,0 Zuführung an festen Stoffen in Tonnen pro Stunde Rohkohle zu Mischer 1o . . . . . . . . . . . 1oo,o Koks von Erhitzer 40 zu Über- führungsleitung 1o . . . . . . . . . . . . . 1,200 Feststoffe von Übertragungs- leitung 1o zü Gefäß 20 . . . . . . . z,295 Temperatur ° C Erhitzer ..............,......... 540 Schweler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480 Übertragungsleitung 1o . . . .. . . . .. . 480 Ausbeuten Teer, l/Stunde ..........:......,. 10,450 Gas, Million kcal/Stunde . . . . . . . . . . 55,4 Flüssige Stoffe, 1/Stunde . . . . . . . . . . 3,470 Koks, t/Stunde . .. .. ...........:. 70,0 Die dargestellte und beschriebene Anlage erlaubt mannigfaltige Abänderungen. Die Ausbildung der Gefäße 2o und 40 und Übertragungsleitung 1o kann von der gezeigten abweichen. Die Kreislaufführung der festen Stoffe kann durch die üblichen, in der Technik hierfür bekannten Mittel bewerkstelligt werden. Schnecken, Schleusentrichter oder andere Fördermittel können an Stelle der gezeigten Förderleitungen, z. B. der mit Gaszuführungsstutzen versehenen Standrohre, treten. Heißer Schwelrückstand an Stelle von oder zusammen mit dem heißen Erhitzerrückstand kann der Übertragungsleitung 1o zugeführt werden. Die für die Verschwelung erforderliche Wärme kann durch eine partielle innere Verbrennung im Gefäß 2o in bekannter Weise geliefert werden. In diesem Fall erübrigt sich der Erhitzer 40 und wird heißer Koks aus Gefäß 2o zum Verdünnen und Vorerhitzen der Rohkohle in Überführungsleitung ro verwendet und Luft und -bzw. oder Sauerstoff einem unteren Teil des Gefäßes 2o und bzw. oder der Überführungsleitung 1o zugeführt. Zahlreiche andere Konstruktionen von Injektordüsen können an Stelle des gezeigten Injektors 15 gebraucht werden, vorausgesetzt, daß das entscheidende Merkmal der Umhüllung der Kohle an der Einführungsstelle mit heißem Koks erreicht wird.The embodiment of the invention explained with reference to the drawing is to be supplemented by an embodiment for the charring of a bituminous coal from the Pittsburgh mining area. example Quality of the coal ° / a humidity. . . . . . . . . . . . . . . . . . 5, o Calorific value, kcal / lcg. . . . . . . . . . . . . . . . 7500.0 Feeding of solids in tons per hour Raw coal to mixer 1o. . . . . . . . . . . 1oo, o Coke from heater 40 to over- management 1o. . . . . . . . . . . . . 1,200 Solids from transmission line 1o to vessel 20. . . . . . . z, 295 Temperature ° C Heater .............., ......... 540 Schweler. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480 Transmission line 1o. . . ... . . ... 480 Exploit Tar, l / hour ..........: ......,. 10,450 Gas, million kcal / hour. . . . . . . . . . 55.4 Liquid substances, 1 / hour. . . . . . . . . . 3,470 Coke, t / hour. .. .. ...........:. 70.0 The system shown and described allows various changes. The design of the vessels 2o and 40 and transmission line 1o can differ from that shown. The circulation of the solids can be accomplished by the usual means known in the art for this purpose. Screws, sluice hoppers or other means of conveyance can be used instead of the conveying lines shown, e.g. B. the standpipes provided with gas supply nozzles occur. Hot smoldering residue in place of or together with the hot heating residue can be fed to the transmission line 1o. The heat required for carbonization can be supplied in a known manner by partial internal combustion in the vessel 2o. In this case, the heater 40 is superfluous and hot coke from vessel 2o is used to dilute and preheat the raw coal in transfer line ro and air and -bzw. or oxygen is supplied to a lower part of the vessel 2o and / or the transfer line 1o. Numerous other designs of injector nozzles can be used in place of the injector 15 shown, provided that the critical feature of wrapping the coal with hot coke at the point of introduction is achieved.

Während in der vorangehenden Beschreibung in erster Linie auf die Verschwelung der Kohle Bezug genommen ist, kann die dargestellte Anlage auch für andere Kohlebehandlungen verwendet werden, z. B. Vergasung mit Dampf, Kohlendioxyd und bzw. öder Sauerstoff, um an Kohlenmonoxyd reiche Gasgemische zu erzeugen. Diese Vergasungsmittel können in den unteren Teilen der Übertragungsleitung 1o und von dort in den unteren Teil des Gefäßes 2o eingeführt werden, welches dann mit höheren Temperaturen im Bereich von 925 bis i 100' C arbeitet. Weiterhin ist die Erfindung ohne wesentliche Abänderung auf bekannte Anlagen anwendbar, welche drei getrennte Gefäße, einen Schweler, einen Gaserzeuger und einen Erhitzer, verwenden.While in the preceding description reference is primarily made to the charring of the coal, the system shown can also be used for other coal treatments, e.g. B. Gasification with steam, carbon dioxide and or or rather dull oxygen to produce gas mixtures rich in carbon monoxide. These gasifying agents can be introduced 2o, which then operates at higher temperatures ranging from 925 to i 100 'C in the lower parts of the transmission line 1o and from there into the lower part of the vessel. Furthermore, the invention can be applied without substantial modification to known systems which use three separate vessels, a simmer, a gas generator and a heater.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the heat treatment of such fine powdery carbonaceous raw materials, such as bituminous coals, which are above certain Temperatures soften or become plastic at temperatures above this softening range for the production of gaseous or liquid fuels by combining the starting materials with a fluidized bed of hot, finely divided solid particles in a treatment zone in such proportions and at such temperatures that the heat treatment the heat required for the starting materials is supplied to the latter, characterized in that that the finely divided starting material is introduced into an injector device which is located in a mixing zone outside the heat treatment zone and from a is surrounded by a dense suspension of a solid material that is swirled up in a gas, which does not soften when heated and is warmer than the desired treatment temperature of the starting fuel, and that a second gas flow into the injector device is initiated with such a speed that it is with the finely divided material to be treated a suspension is formed therein, which is poured into the fluidized bed suspension at high speed of the preheated, non-softening solid particles that feed the injection device surrounds, so that the particles of the starting material which has a tendency to soften from the are called, not particles allse.itsg are surrounded by these particles from the desired reaction temperature above the softening temperature without caking, be heated so that the mixture remains flowable and in this state after the reaction zone is conveyed, where it acts as a fluidized bed at the desired reaction temperature is treated until the desired transformation has occurred.

2. Procedure according to claim i, characterized in that the treatment temperature in the mixing and in the treatment zone by regulating the temperature and quantity of the mixing zone added solids which did not soften during heat treatment will.

3. The method according to claim i, characterized in that the smoldering residues by incineration in a special heating zone to a temperature essentially are heated above the treatment temperature before they enter the mixing zone substantially are fed at the temperature of the heating zone.

4. The method according to claim 3, characterized in that the amount of solids which do not soften during the heat treatment is at least four times the amount of carbon-containing solids. Energized publications: USA. Patents No. 1899887, 1983943..