-
Verfahren zum Schwelen von Ölschiefer und anderen bituminösen Stoffen
Zum Schwelen von Ölschiefer und anderen bituminösen Stoffen mit einem Gehalt an
Mineralbestandteilen von mehr als 5o"/o der Trockensubstanz sind zahlreiche Verfahren
bekannt, die sich im wesentlichen durch die Art und die Führung des verwendeten
Spülgases unterscheiden. Die Verfahren werden sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich
durchgeführt und das Spülgas im Gegenstrom oder im Querstrom durch das Schwelgut
geleitet. Auch ist es bekannt, das Spülgas als Wälzgas mehrfach durch das Schwelgut
zu führen. Bei einigen der Verfahren wird die Schwelung mit einer Vergasung des
im Schwelrückstand enthaltenen Kohlenstoffes verbunden und die Vergasungsprodukte
gemeinsam mit den Schwelprodukten abgeführt. Bei anderen Verfahren wird der in dien
Schwelrückständen. enthaltene fixe Kohlenstoff zur Gewinnung von zur Durchführung
des Verfahrens benötigter Wärme verbrannt.
-
Als Spülgase, die auch durch verhältnismäßig dünne Schichten des Schwelgutes
und im Querstrom zu dessen Bewegungsrichtung geführt werden können, sind sowohl
überhitzter Wasserdampf als auch Dampf-Luft-Gemische bekannt, wobei durch
den
Dampfzusatz verhindert werden soll, daß infolge zu hohen Sauerstoffgehaltes des
Spülgases das Schwelgut überhitzt wird.
-
Es ist hierzu auch bekannt, die Sauerstoffmenge in verschiedenen Abschnitten
der Schwelkammern mittels Drosselklappen zu regeln und bei der Verwendung von überhitztem
Wälzgas als Spülgas diesem eine solche Luftmenge zuzusetzen, die zum Ausbrennen
der beim Schwelen ausgeschiedenen Kohlenstoffmenge gerade ausreicht.
-
Die h-,#lcannten Sch-,velverfahren haben jedoch den Nachteil, daß
die Temperaturverteilung im ganzen Schwelvorgang nur unvollkommen beherrscht wird
und eine gleichmäßige, vorbestimmte maximale Erhitzungstemperatur des Schwelgutes
nicht gewährleistet ist. Dies ist jedoch unumgänglich, wenn z. B. aus dem Rückstand
nach Feinmahlung ein hydraulischer Binder hergestellt wird, der bei der Mörtelherstellung
Verwendung findet. Das bei unvollkommener Temperaturbeherrschung d,es Schwelvorganges
gewonnene Öl enthält meist störende Krackprodukte, so daß @es als Heizöl erst nach
Raffination oder Abtoppen verwendet werden kann. Diese Nachteile werden gemäß dem
Verfahren der vorliegenden Erfindung vermieden.
-
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Schwelen von Ölschiefer
und anderen bituminösen Stoffen mit einem Gehalt an Mineralbestandteilen von mehr
als 5o% der Trockensubstanz mittels eines Luft und Wasserdampf enthaltenden Spülgases
im Querstrom zur Bewegungsrichtung des Schwelgutes, bei dein durch das gezündete
Schwelgut ein auf .etwa Zoo bis 6oo° C vorgewärmtes Spülgas, welchles aus einem
Luftstrom, der bei einer üh°r 75° C liegendien Temperatur mit Wasserdampf aufgesättigt
wurde, besteht, mit unterschiedlicher Sauerstoffkonzentration, und zwar durch den
zur Zündvorrichtung hin liegenden Teil des Schwelgutes mit 3 bis 8'% 02 sowie durch
den zum Austrag der Schwelkammer hin liegenden Teil mit 12 bis 15D/0 02 in solcher
Menge geleitet wird, daß der in dem entsprechend vorgewärmten Spülgas enthaltene
Sauerstoff den zu vergasenden Kohlenstoff des Schwelgutes als C O oder C 02 zu binden
vermag.
-
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann in den bekannten Vorrichtungen,
wie Wanderrosten, Vorschubrosten, Treppenrosten, wie auch in Schachtöfen mit rechteckigem,
rundem oder ringförmigem Schachtquerschnitt ausgeführt werden. Es ist jedoch besonders
vorteilhaft, die dem Spülgasstrom zugekehrte Schichtfläche des Schwelgutes groß
und die vom Spülgas zu durchdringende Schichtdicke klein zu halten.
-
Die Vorwärmung des Dampf-Luft-Gemisches kann in einem Wärmeaustauscher
durch das abziehende Schwelgas erfolgen oder dadurch, daß das Dampf-Luft-Gemisch
als Kühlmittel durch den heißen Rückstand geleitet wird.
-
Die Sättigung der Luft zu einem Dampf-Luft-Gemisch erfolgt vorzugsweise
durch das heiße ablaufende Kühlwasser des Schwelgasvorkühlers. Im folgenden soll
an einigen Ausführungsbeispielen das Verfahren erläutert werden.
-
Nach Abb. i tritt in einen gemauerten Schachtofen der Schiefer aus
dem Bunker i in die Zündkammer 2. In dieser durchströmt das Zündgas, das in dem
Brennraum 3 bei Verbrennen von Gas unter Zumischen von mit Wasserdampf gesättigter
Luft erhalten wurde, den Schiefer und entzündet diesen. Bei der weiteren Abwärtsbewegung
gelangt der Schiefer in den Bereich, in welchem ein Luft-Dampf-Gemisch von etwa
6%, 02 mit einer Temperatur von etwa Zoo bis 6oo° C durch die Schlitze q. in den
Schwelschacht 5 eintritt. Die Vorwärmung erfolgt in dem Wä rmeaustauscher 6, der
durch den Brenner 7 beheizt wird. Das Abgas verläßt den Wärmeaustauscher durch die
Abgasleitung 8 und gelangt über einen Schornstein ins Freie.
-
Dem entschwelten und entsäuerten Rückstand wird in einem Kühler 9
durch Verdampfen von Wasser die Wärme entzogen. Das Wasser läuft aus einem Speisebehälter
io zu, der gleichzeitig auch als Dampfsammler dient. Nach Abkühlung auf etwa 2oo°
C verläßt der Rückstand durch eine mechanisch angetriebene Vorrichtung i i den Ofen
und gelangt auf einen Bandförderer 12 zur weiteren Verwertung. Das Gas tritt durch
Schlitze 13 in den Gassammelschacht 1.4 und von dort über den Gasaustritt 15 in
die Vorlage 16. Von dort wird das Gas den üblichen Kühleinrichtungen zugeleitet
und das Öl in diesen kondensiert. Von diesen Kühlern dient der erste Kühler zur
Bereitung von Wasser mit einer Austrittstemperatur von 85 bis 9o° C. Mit diesem
Wasser wird durch direktes Berieseln die Luft auf eine Temperatur von 85° C gebracht
und dabei mit Wasserdampf gesättigt. Diese gesättigte Luft wird in der Leitung 17
zugeführt. Ein Teil dieser gesättigten Luft tritt über die Leitung 18 in den unteren
Teil des Wärmeaustauschers 6. Der andere Teil strömt über Leitung i9. und mischt
sich mit dem Dampf, der aus dem Dampfsammler io über Leitung 2o und 2i kommt. Dieses
Gemisch von Dampf und gesättigter Luft tritt in den oberen Teil des Wärmeaustauschers
6 ein. Nach Erwärmung dienen sowohl dieses Gemisch von Dampf und gesättigter Luft
als auch die vorher erwähnte gesättigte Luft als Spülmittel und Vergasungsmittel.
-
Bei einer anderen Ausführungsform (nach Abb.2) kommt der Rekuperator
in Fortfall. Das Gemisch von Dampf und gesättigter Luft durchströmt den unteren
Teil des Schwelschachtes, vergast zum Teil den Kohlenstoff des Rückstandes, zum
anderen Teil kühlt es nur den Rückstand. Das mit einer Mischtemperatur von Zoo bis
6oo° C abziehende Gas, das noch 3 bis 8°/o Sauerstoff enthält, dient dann als Spülgas
im oberen Teil des Schwelschachtes. Der Gang des Verfahrens ist folgender In dem
Schachtofen tritt der Schiefer aus dem Bunker in die Zündkammer 2. In dieser durchströmt
das Zündgas, das in dem Brennraum 3 bei Verbrennung von Gas erhalten wurde, den
Schiefer
und entzündet diesen. In dem oberen Teil des Schwelschachtes
5 wird der Schiefer von Spülgas durchspült, das eine Temperatur von 200 bis 69o°
C und einen Sauerstoffgehalt von 3 bis 8% besitzt. Das Spülgas wird dadurch erhalten,
daß ein Gemisch von Wasserdampf und mit Wasserdampf gesättigter Luft im unteren
Teil des Schwelschachtes den entschwelten Teil des Schiefers durchströmt. Nach seinem
Austritt aus dein Schwelschacht wird ihm die restliche Wärme in dem Kühler g entzogen,
und hierbei wird Wasser verdampft. Dieses läuft aus dem Speisebehälter io zu, der
gleichzeitig als Dampfsammler dient. Aus der Leitung 2o tritt dieser Dampf und aus
der Leitung 17 gesättigte Luft über Leitung 22 in den Kanal 25, von dort durch den
Schwelschacht in den Sammelraum 26. Als Spülgas verläßt es diesen Raum über die
Leitung 27 und tritt in die Sammelleitung 23, aus der es in die Staubkammer 24 gelangt.
Nach Durchströmen des oberen Teiles des Schwelschachtes tritt es als Schwelgas in
den Schwelgassammelraum 14 und von. dort über den Gasaustritt 15 in die Vorlage
16. Aus der Vorlage gelangt das Schwelgas in die gleichen Kondensationseinrichtungen
wie bei dem Verfahren gemäß Abb. i. Der dargestellte Kühler 9 kann fortfallen, besonders
dann, wenn die Spülgasmenge so groß gewählt wird, daß die Kühlung des Rückstandes
an der Abwurfstelle auf der Gasaustrittsseite bis auf Zoo bis d.oo° C erfolgt ist.
In diesem Falle tritt bei der Kühlung des Rückstandes gleichzeitig eine gleichmäßige
Hydratisation der Kalkanteile der Rückstände ein, so daß diese und das in ihnen
enthaltene Sulfat zerfallen. Dadurch ist es möglich, Kalkanteile und Sulfat als
feines Korn leicht von den gröberen übrigen Rückständen zu trennen. Diese sind als
hochwertiger Baustoff und die Feinanteile als Düngemittel verwendbar.
-
Bei der Vorrichtung gemäß Abb.3 tritt an Stelle des Schachtofens ein
Wanderrost. Die Betriebsweise ist dann folgende: Aus dem Bunker i gelangt der Schiefer
auf den Wanderrost 2. Am Anfang des Rostes befindet sich die Zündkammer 3. Das Zündgas,
welches eine Temperatur von 89o° C hat, wird durch den Schiefer gesaugt und entzündet
die Oberfläche. In der Schwelkammer 5 wird der Schiefer von einem Spülgas mit 3
bis 8% Sauerstoff und einer Temperatur von Zoo bis 69o° C durchspült und dadurch
geschwelt. In der daran anschließenden Entgasungskaminer 25 tritt bei 85° C mit
Wasserdampf gesättigte Luft durch den entschwelten Schiefer und vergast den in ihm
enthaltenen Kohlenstoff. Am Ende des Bandes ist die Entkohlung weitgehend fortgeschritten,
so daß hier eine Abkühlung des Rückstandes erzielt wird. Der Rückstand wird vom
Rost in einen Kühler g abgeworfen, in welchem durch Verdampfung von Wasser dem Rückstand
die Wärme bis auf eine Temperatur von 200°C entzogen wird. Über den Austrag i i
wird der Rückstand auf ein Transportband 12 aufgegeben. Die Einspeisung des Wassers
in den Kühler erfolgt aus dem Speisebehälter io, der gleichzeitig als Dampfsammler
dient. Der Dampf wird mittels der Leitung 20 in die Zuführungsleitung 17 für die
mit Wasserdampf gesättigte Luft eingeleitet. Das Gemisch aus Dampf und gesättigter
Luft tritt mit Überdruck in die Kammer 25, durchspült die Schicht des entgasten
Ölschiefers und gelangt in die Kammer 26. Aus dieser wird das jetzt sauerstoffarme,
etwa 500'C
heiße Spülgas mittels der Leitung 27 in die Kammer 5 geleitet.
Beim Durchtritt durch den Ölschiefer wird dieser entschwelt. Das Schwelgas tritt
dann in die Kammer 14 und wird aus dieser mittels Gebläse über die Leitung 15 in
die Kondensation abgesaugt. Die Einrichtung der Kondensation ist die gleiche wie
bei den vorher beschriebenen Vorrichtungen. Der dargestellte Kühler 9 kann fortfallen,
besonders dann, wenn die Spülgasmenge so groß gewählt wird, daß die Kühlung des
Rückstandes an der Abwurfstelle auf der Gasaustrittsseite bis auf Zoo bis 49o° C
erfolgt ist.
-
In Abb. q. ist in einem Schema eine Übersicht über die gesamte Schwelapparatur
gegeben, und zwar bei einer Ausführung gemäß Abb. i. Eine besondere Beschreibung
erübrigt sich, da aus der Beschriftung der Abbildung und aus der vorhergehenden
Beschreibung der Verfahrensgang und die Einrichtung ersichtlich sind.