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Verfahren zur thermischen Behandlung feinkörniger bis staubförmiger,
insbesondere backender Kohlen Es ist bekannt, feinkörnige bis staubförmige Kohlen
in einem senkrechten Schacht in einem Traggas suspendiert oder durch ein Traggas
zu einem flüssigkeitsähnlichen Zustand aufgeschwebt thermisch zu behandeln und dabei
die erforderliche Wärme durch das Traggas einzuführen oder durch mit dem Traggas
eingeführte Verbrennungsmittel zu erzeugen.
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Es ist auch bekannt, Ölschiefer, Kohle u. dgl. mit Hilfe als Wärmeträger
verwendeter feinkörniger fester Körper zu destillieren, indem das Destillationsgut
und der die Wärme zuführende feinkörnige Wärmeträger, z. B. Sand oder Magnetit;
bei entsprechender Zerkleinerung zu einem im wesentlichen homogenen Gemenge vermischt
werden. Es ist ferner bekannt, zum Schwelen von Kohlen die erforderliche Wärme durch
Festkörper, insbesondere Stahlkugeln, der Kohle zuzuführen, wobei die Stahlkugeln,
nachdem sie ihre Wärme im Schwelraum an die Kohle abgegeben haben, wieder getrennt,
durch einen Erhitzer geführt, in diesem wieder aufgeheizt werden und danach im Kreislauf
in den Schwelraum zurückgeführt werden. Nachdem auch derartige feste Wärmeträger
aus hochtemperaturbeständigem Werkstoff, z. B. Aluminiumoxyd, für die thermische
Behandlung flüssiger Brennstoffe bekanntgeworden waren, lag es an sich nahe, diese
auch für die eingangs erwähnte thermische Behandlung von Kohlenstäuben zu verwenden.
Bei der Verwirklichung dieses naheliegenden Gedankens der Zuführung der erforderlichen
Wärme
durch temperaturbeständige, feste Wärmeträger entstanden jedoch noch verschiedene
Probleme, insbesondere bei der thermischen Behandlung backender Kohlen, die durch
die vorliegende Erfindung gelöst werden.
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Die- Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung feinkörniger
bis staubförmiger, insbesondere backender Kohlen, bei dem die zur Behandlung erforderliche
Wärme durch an der Reaktion nicht teilnehmende, im Kreislauf geführte feste, grobkörnige
bis stückige hochtemperaturbeständige Wärmeträger in den Behandlungsprozeß eingeführt
wird, und besteht nun in erster Linie darin, daß der thermische Behandlungsprozeß
in zwei Stufen in der Weise durchgeführt wird, daß die hoch erhitzten Wärmeträger
zunächst in der ersten Stufe in zusammenhängender Schüttung langsam im Gegenstrom
zu der in einem Traggas suspendierten oder mittels eines Traggases zu einem flüssigkeitsähnlichen
Zustand aufgeschwebten Kohle geführt werden, und daß die Wärmeträger sodann, nachdem
sie einen Teil ihrer Wärme in der ersten Stufe abgegeben haben, der zweiten Behandlungsstufe
zugeführt werden, in der sie mit der frischen Kohle in Berührung gebracht und dabei
stark gegeneinanderbewegt werden, wobei die Kohle in der zweiten Stufe, bei backenden
Kohlen erforderlichenfalls bis zur Beseitigung der Backfähigkeit, vorgeschwelt wird.
Die Bewegung der Wärmeträger in--der zweiten Behandlungsstufe erfolgt vorzugsweise
in einer Drehtrommel. Dadurch werden die bei der Verkokung an den Wärmeträgern sich
festsetzenden Koksteilchen abgerieben. Durch einen Traggasstrom werden sie von den
Wärmeträgern getrennt und der ersten Behandlungsstufe zugeführt. In dieser kann
infolge der Vorschwelung kein Zusammenbacken mit den Wärmeträgern und daher auch
kein Zusammenbacken der Wärmeträger miteinander eintreten, so daß die gewünschte
langsame Bewegung der Wärmeträger im Gegenstrom zu dein mit dem vorgeschwelten Kohlenstaub
beladenen Traggasstrom ohne Störung sich vollziehen kann.
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Die Wärmeträger, die nach der zweiten Stufe von den Schwelprodukten
abgetrennt worden sind, werden zweckmäßig noch im Gegenstrom zu dem Traggas geführt,
an das sie ihre Restwärme noch weitgehend abgeben können, so daß auch diese in den
thermischen Behandlungsprozeß durch das Traggas zurückgeführt und nutzbar gemacht
wird: Das Verfahren nach der Erfindung zeichnet sich daher durch eine hohe Wärmewirtschaftlichkeit
aus.
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In den Fig. i und 2 ist das Schema von zwei Ausführungsbeispielen
des Verfahrens nach der Erfindung veranschaulicht. Dabei sind in den Fig. i und
2 gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In einem Erhitzer i werden
die durch eine Leitung :2 zugeführten Wärmeträger durch Heizgase hoch erhitzt, die
durch eine Leitung 3 zugeführt und durch eine Leitung .4 wieder abgeführt werden.
Aus dem Erhitzer i wandern die Wärmeträger durch einen engen Kanal 5 in den Schacht
6, den sie in zusammenhängender Schüttung ausfüllen. Durch eine Leitung 7 wird vermittels
Traggas vorgeschwelter Kohlenstaub in den Schacht 6 eingeführt und durch die zwischen
den Wärmeträgern befindlichen Hohlräume im Gegenstrom hindurchgetragen, wobei ein
wirkungsvoller Wärmeaustausch stattfindet. Das im Schacht 6 erzeugte Gas zieht durch
die Leitung ä ab. Die Drücke im Erhitzer i und im oberen Teil des Schachtes 6 sind
so aufeinander abgestimmt, daß die Heizgase nicht aus dem Erhitzer i nach dem Schacht
6 und die Gase aus dem oberen Teil des Schachtes 6 nicht in den Erhitzer i überströmen.
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Die am Boden des Schachtes 6 angelangten Wärmeträger, die auf dem
Wege durch den Schacht einen Teil ihrer Wärme abgegeben haben, wandern durch dieLeitung
g in die Schweltrommel io. Aus dem Kohlenstaubbunker i i gelangt der frische Kohlenstaub
durch die Leitung 1.2 in die Schweltrommel io, die im vorlieg enden Ausführungsbeispiel
als Drehtrommel ausgebildet ist. Durch die geneigte Anordnung der Drehtrommel io
wandern die Wärmeträger mit dem Kohlenstaub vom höher liegenden Eintrittsende zu
dem tiefer liegenden Austrittsende. Die Wärmeträger werden mit einer solchen Temperatur
und in solcher Menge in die Schweltrommel io eingeführt, daß sie die zur Vorschwelung
des frischen Kohlenstaubes erforderliche Wärme an diesen abgeben können. Koksteilchen,
die sich bei dem Schwelprozeß an den Wärmeträgern festsetzen, werden durch die starke
Bewegung der Wärmeträger gegeneinander während der Drehung der Schweltrommel von
den Wärmeträgern abgerieben. Am tiefliegenden Ende der Schweltrommel treten die
Wärmeträger mit dem Schwelkoksstaub und den flüchtigen Schwelprodukten durch die
Leitung 13 in einen Vorwärmer 14, in den von der entgegengesetzten Seite durch die
Leitung 15 Traggas eingeführt wird, welches den Wärmeträgern entgegenströmt, dabei
durch die in den Wärmeträgern noch vorhandene Restwärme vorgewärmt wird und den
Schwelkoksstaub und die flüchtigen Schwelprodukte von den Wärmeträgern trennt und
durch die Leitung 7 in den Schacht 6 führt. Vermittels einer durch die Leitung 2
dargestellten Fördereinrichtung werden die Wärmeträger aus dem Vorwärmer 14 wieder
dem Erhitzer i zugeführt- und treten den vorbeschriebenen Kreislauf von neuem an.
Wesentlich für das beschriebene Verfahren ist also, daß die Wärmeträger von solcher
Grobkörnigkeit sind, daß sie dem Traggas entgegenwandern können. Das ist nicht nur
für ihren Durchlauf durch den Schacht 6 und den Vorwärmer 14 von Bedeutung, sondern
auch für den Durchlauf durch den Schwelraum dann von Bedeutung, wenn in diesem der
Kohlenstaub durch ein Traggas im Gegenstrom zu den Wärmeträgern geführt wird, was
z. B. in einem feststehenden senkrechten Schacht in der Weise erfolgen kann, daß
der frische Kohlenstaub mit Hilfe eines Traggases von unten nach oben durch die
zwischen den Wärmeträgern befindlichen Hohlräume hindurchgeführt und am oberen Ende
als
Schwelkoksstaub mit den flüchtigen Schwelprodukten und dem Traggas
abgeführt wird, während die Wärmeträger den Schwelraum von oben nach unten durchwandern
und durch ein Rührwerk in ständiger starker Bewegung gegeneinandergehalten werden,
so daß sie nicht aneinanderbacken können.
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Aus der Gasleitung 8 wird ein Teilstrom durch die Leitung 15 als Traggas
abgezweigt und in der vorbeschriebenen Weise in den Kreislauf zurückgeführt. Zweckmäßig
wird vorher in einem Staubabscheider 16 der in dem Gas suspendierte Koksstaub und
in einem Abscheider 17 der in ihm enthaltene Teer abgeschieden und getrennter Verwendung
zugeführt.
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Bei der beschriebenen Arbeitsweise, bei der die flüchtigen Schwelprodukte
mit dem Schwelkoksstaub zusammen in den Schacht 6 eingeführt werden, werden die
bei der Entgasung von Kohlenstaub für eine Steigerung der Gasausbeute und Erhöhung
der Wirtschaftlichkeit gefundenen Vorzüge des Verfahrens, wie weitgehende Krackung
des minderwertigen Teeres bei Steigerung des Benzolanfalles, auch beim Durchsatz
backender Kohlen ausgenutzt. Bei der rein thermischen Behandlung des Kohlenstaubes,
wie z. B. beim Entgasen, dient das Traggas nur als Transport- oder Tragmedium für
den Staub. In diesem Falle wird als Traggas das beim Entgasen gewonnene Gas im Kreislauf
geführt und verwendet. Soll aber ein Umsatz zwischen dem Kohlenstaub und einem gasförmigen
Stoff durchgeführt werden, so kann dieser gasförmige Stoff im Gemisch mit Kreislaufgas
oder allein als Traggas verwendet werden. Umsätze dieser Art sind die Vergasung
von Kohlenstaub mit Dampf oder Kohlensäure oder Gemischen von beiden. In diesem
Falle wird die endotherme Vergasungswärme von den Wärmeträgern dem Prozeß zugeführt.
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Es kann unter Umständen vorteilhaft sein, die beim Schwelen anfallenden
Produkte, nämlich Schwelteer und kohlenwasserstoffreiche Schwelgase, getrennt von
den bei der Hochtemperaturbehandlung gebildeten Produkten zu gewinnen. Das Schema
eines solchen Verfahrens nach der Erfindung veranschaulicht die Fig. z. Bei diesem
Verfahren wird der Traggasstrom, der im Vorwärmer 14 den Schwelkoksstaub und die
flüchtigen Schwelprodukte aufnimmt, durch die Leitung 18 in einen Abscheider i9,
z. B. einen Zyklon, geleitet, in dem dem Schwelkoksstaub aus ihm abgeschieden wird,
sodann über eine Leitung 2o in einen Abscheider 21 geleitet, in welchem aus ihm
die kondensierbaren Bestandteile abgeschieden werden, die dann durch die Leitung
22 der Weiterverwendung zugeführt werden. Das im Abscheider 21 gereinigte Gas wird
durch die Leitung 23 abgeleitet, aus der ein Teilstrom über die Leitung 24 in den
Vorwärmer 14 geleitet und auf diese Weise in den Kreislauf zurückgeführt wird.
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Der im Abscheider i9 abgeschiedene Schwelkoksstaub wird durch die
Leitung 25 in den Traggasstrom der Leitung 15 eingeführt und mit diesem zusammen
durch die Leitung 7 dem Schacht 6 zugeführt, wo er bei hohen Temperaturen vollständig
entgast oder, falls Vergasungsmittel, wie Dampf, Kohlensäure oder Gemische von beiden,
mit oder ohne Beimischung von Kreislaufgas verwendet werden, mit dem als Traggas
gebrauchten Medium umgesetzt wird. Auf diese Weise kann man ein methanarmes Synthesegas
erhalten.