DE972925C

DE972925C - Verfahren zur kontinuierlichen Entgasung feinkoerniger bituminoeser Stoffe

Info

Publication number: DE972925C
Application number: DEM15722A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr-Ing Danulat; Paul Dipl-Ing Schmalfeld
Original assignee: Metallgesellschaft AG; Ruhrgas AG
Current assignee: GEA Group AG; EOn Ruhrgas AG
Priority date: 1952-10-02
Filing date: 1952-10-02
Publication date: 1959-11-05

Description

Verfahren zur kontinuierlichen Entgasung feinkörniger bituminöser Stoffe Es ist bekannt, feinkörnige bituminöse Stoffe, insbesondere Brennstoffe, mittels fester feinkörniger Wärmeträger zu entgasen, wobei die Wärmeträger aus dem Entgasungsräckstand der eingebrachten bituminösen Stoffe bestehen. Hierbei werden die Wärmeträger durch Teilverbrennung mit Luft unter gleichzeitiger pneumatischer Förderung mittels der Verbrennungsluft bzw. der entstehenden Verbrennungsgase aufgeheizt. Die aufgeheizten Wärmeträger werden alsdann aus den Verbrennungsgasen abgeschieden und in einem Entgasungsraum m mit den zu entgasenden bituminösen Stoffen gemischt, so daß durch innige Berührung zwischen den Wärmeträgern und den zu behandelnden Stoffen die Aufheizung und Entgasung dieser Stoffe bewirkt werden. Will man viel Entgasungsgas gewinnen, so werden hohe Temperaturen angewendet.
Das hat den Nachteil, daß einerseits der bei der Entgasung frei werdende Teer weitgehend zersetzt wird und daß andererseits Kohlensäure und Wasserdampf, die bei der Entgasung frei werden, vergasend auf den Entgasungsrückstand bzw. Teer einwirken können. Da hierbei im Gleichstrom gearbeitet wird, kommen die heißesten Wärmeträger mit den kalten zu entgasenden Stoffen in Berührung. Die Temperaturen beider Stoffe gleichen sich an, wobei auch die bei niedrigeren Temperaturen frei werdenden Anteile der flüchtigen Entgasungsprodukte ebenfalls auf hohe Temperaturen erhitzt und der weiteren Zersetzung ausgesetzt werden.
Es sind Verfahren bekanntgeworden, bei denen die zu entgasenden Brennstoffe im Gegenstrom zum Wärmeträger geführt werden. Nach der britischen Patentschrift 620 029 kommen feste Wärmeträger, beispielsweise Metallkugeln, zur Anwendung, die sich durch Größe und spezifisches Gewicht von dem zu entgasenden Material unterscheiden.
Nach dem Verfahren dieser Patentschrift wird der Brennstoff in einer ersten Stufe vor der Entgasung vorgewärmt und getrocknet. Die Behandlung erfolgt ausschließlich in der zweiten Behandlungsstufe.
Es sind weiter Verfahren bekanntgeworden, bei denen eine mehrstufige Entgasung mit Hilfe von gas- oder dampfförmigen Wärmeträgern durchgeführt wird. Dabei werden heiße Spülgase zunächst durch die kalte Kohle mit dem höchsten Feuchtigkeitsgehalt geführt oder Generatorgas im Gegenstrom zu den vergasenden Braunkohlenbriketts geleitet.
Bei stark sauerstoffhaltigen zu entgasenden Stoffen fallen erhebliche Mengen Kohlensäure an, die das Entgasungsgas verdünnen und seinen Heizwert heruntersetzen, so daß es z. B. nicht mehr als Stadtgas venvendet werden kann.
Das Verfahren gemäß der Erfindung beseitigt diese Mängel dadurch, daß die Entgasung mittels der feinkörnigen Wärmeträger in zwei Stufen vorgenommen wird. Die zu entgasenden feinkörnigen bituminösen Stoffe werden in einer ersten Behandlungsstufe mit Wärmeträgern in direkten Kontakt gebracht, deren Temperatur und Menge so abgestimmt sind, daß hierbei nur die bei niedrigeren Entgasungstemperaturen frei werdenden Stoffe ausgetrieben werden. Das Gemisch aus den bei niedrigen Temperaturen entgasten Stoffen mit den Wärmeträgern wird anschließend in eine zweite Behandlungsstufe eingebracht, in der es mit einer weiteren Menge aufgeheizter Wärmeträger gemischt wird, um die weitere Entgasung zu bewirken. Die hierbei anfallenden Gase und Dämpfe werden getrennt von den Gasen und Dämpfen abgezogen, die ir der ersten Behandlungsstufe anfallen. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß ein großer Teil der Kohlensäure e und des Wasserdampfes und gegebenenfalls der Teere bereits bei verhältnismäßig tiefen Temperaturen aus den bituminösen Stoffen frei wfrd ohne größere Anteile an sonstigen brennbaren Stoffen, wie Wasserstoff, Kohlenoxyd, Methan u. dgl. Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung ist es möglich, Kohlensäure und gegebenenfalls Teer im wesentlichen von dem übrigen Entgasungsgas zu trennen.
Durch Kondensation der in der ersten Behandlungsstufe anfallenden Gase und Dämpfe kann der Teer weitgehend unzersetzt gewonnen werden. Je nach den Temperaturen, die in der ersten Behandlungsstufe angewendet werden, kann man in dieser Stufe die Hauptmenge des Teeres oder auch einen geringeren Teil gewinnen. Im letzten Falle gelangen die restlichen teerbildenden Stoffe in die zweite Stufe, der sie entweder als Teer oder als Zersetzungsprodukte des Teeres entnommen werden können.
Ist die Teererzeugung unerwünscht und wird eine hohe Ausbeute an wertvollem Gas vorgezogen, so kann der in der ersten Behandlungsstufe anfallende kondensierte Teer zusätzlich in die zweite Behandlungsstufe eingebracht und dort bei hoher Temperatur zersetzt werden.
Die beiden BehandLungsstufen erhalten nach dem Verfahren gemäß der Erfindung vorteilhaft einen gemeinsamen Kreislauf von Wärmeträgern, wobei jedoch nur ein Teil der Wärmeträger in die erste Behandlungsstufe eingebracht wird. Nach der ersten Behandlungsstufe fließt das Gemisch aus Wärme trägern und vorentgasten Stoffen in die zweite Behandlungsstufe, in die zugleich weitere Mengen des aufgeheizten Wärmeträgers eingeführt werden und in der die Entgasung fortgesetzt wird. Aus der zweiten Stufe gelangt das Gemisch von Wärmeträger und Entgasungsrückstand in eine pneumatische Förderstrecke und wird durch Teilverbrennung wieder auf die für die Entgasung erforderliche Temperatur erhitzt.
Ist die Aufgabe gestellt, den Teer möglichst unzersetzt zu gewinnen, und soll mit der Entgasung in der zweiten Stufe eine Vergasung verbunden werden, so ist es vorteilhaft, aus den in der ersten Behandlungsstufe anfallenden Gasen und Dämpfen den Teer-zu kondensieren und die restlichen, vorwiegend Kohlensäure, Methan und gegebenenfalls Wasserdampf enthaltenden Gase in die zweite Behandlungsstufe einzuführen, in der die Gase ohne oder mit zusätzlicher Einführung von Wasserdampf und/oder Kohlensäure als Vergasungsmittel dienen.
Das Verfahren gemäß der Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung schematisch und beispielsweise dargestellt ist.
I ist der Schacht der ersten und 2 der Schacht der zweiten Entgasungsstufe. 3 ist die pneumatische Förder- und Aufheizstrecke der Wärmeträger, 4 der Abscheide und Sammelraum für die aufgeheizten Wärmeträger. Die im Sammelraum 4 abgeschiedenen aufgeheizten Wärmeträger fließen stetig durch die Verengung 5 in den Entgasungsschacht I, wobei die zufließende Menge z. B. durch ein Regelorgan, wie Schieber 6, gesteuert wird. Die zu entgasenden feinkörnigen bituminösen Stoffe werden durch die Leitung 7 zugeführt und durch Mischeinrichtungen bekannter Bauart 17, wie Mischschnecke, Drehteller od. dgl., den Wärmeträgern beigemischt.
Durch innige Berührung mit den Wärmeträgern werden die bituminösen Stoffe aufgeheizt und entsprechend den sich einstellenden Temperaturen entgast. Der Grad der Entgasung kann dabei durch Temperatur und Menge der Wärmeträger entsprechend abgestimmt werden.
Die frei werdenden Gase und Dämpfe ziehen bei 8 aus dem Schacht I ab und werden je nach Zusammensetzung und Verwendungszweck direkt ins Freie geleitet bzw. einer Feuerung zugeführt oder in einer Reinigungs- und Kondensationsanlage behandelt.
Das Gemisch aus Wärmeträgern und vorentgasten Stoffen gelangt aus dem Schacht I durch die Verengung 9 in die Entgasungsstufe 2, wobei der Zufluß durch ein Regelorgan od. dgl., z. B. Schieber 10, gesteuert werden kann. Diesem Gemisch werden durch die Leitung 11 aufgeheizte Wärmeträger aus dem Sammelraum 4, vorteilhaft mit Hilfe der Mischeinrichtuhg I8, beigegeben. Die in enge dieser Wärmeträger wird in bekannter Weise durch ein Regelorgan, z. B. Schieber I2, je nach Bedarf eingestellt. Durch innige Berührung der vorentgasten Stoffe mit den stark erhitzten Wärmeträgern werden die ersten auf die gewünschte höhere Temperatur erhitzt und weiter entgast.
In den Schacht 2 kann bei Bedarf der in der ersten Entgasungsstufe abgeschiedene kondensierte Teer oder ein Teil des Teeres eingeführt werden, um dessen weitgehende Zersetzung und eine zusätzliche Gasbildung zu erreichen.
Die erzeugten Gase und Dämpfe verlassen hei I3 den Entgasungsraum 2 und werden einer Reinigungs- und Kondensationsapparatur zugeführt.
Das Gemisch aus Wärmeträgern und entgasten bituminösen Stoffen fließt aus dem Schacht 2 durch die Verengung 14 stetig in den Unterteil der pneumaischen Förderung 3, wobei z. B. der Schieber I5 od. dgl. Regelorgane den Zufluß steuern. In die pneumatische Förderleitung 3 strömt von unten kalte bzw. vorgewärmte Luft ein und trägt das eingebrachte Gemisch aufwärts, wobei die Luft den Koksrückstand der entgasten bituminösen Stoffe teilverbrent und dadurch die Aufheizung der festen Stoffe bewirkt. Die mit den feinkörnigen Stoffen beladenen Gase gelangen hei I6 in den Abscheideraum 4 und geben durch einfaches Absinken der Gasgeschwindigkeit bzw. durch Zyklonwirkung od. dgl. die feinkörnigen Stoffe ab, die alsdann den Kreislauf neu beginnen. In den Gasen bleihen die feinsten Anteile der festen Stoffe zurück und werden mit den Gasen einer Feuerung 19 zugeführt, um dort die fühlbare und chemisch gebundene Wärme der Aufheizgase und der darin befindlichen Schwebestoffe nutzbar zu machen. Als Wärmeträger wird vorteilhaft der Entgasungsrückstand der bituminösen Stoffe selbst benutzt. Ist dieser zu feinkörnig, so kann auch irgendein anderer temperatur- und formbeständiger Stoff in einer Körnung von z. B. o bis 4 mm, vorzugsweise 0,5 bis 2 mm, als Wärmeträger verwendet werden. Hierzu eignen sich z. B. Sand, Schamotte, Silikate, Metalioxyde, Metalle, Koksgrus od. dgl.
Beispiel Braunkohle in einer Körnung von z. B. o bis 4 mm mit einem Wassergehalt von z. B. I20/o soll entgast werden, wobei das Entgasungsgas einen möglichst hohen Heizwert aufweisen und für Stadtgaszwecke geeignet sein soll. Diese Braunkohle wird zunächst mit einer gewissen Menge von z. B. auf 9500 aufgeheizten Wärmeträgern gemischt und dadurch getrocknet und z. B. auf etwa 4000 erhitzt unter gleichzeitiger Abkühlung der Wärmeträger auf ebenfalls 400°. Bei dieser Behandlung verdampft einerseits die Feuchtigkeit von 12% der Braunkohle und der größte Teil des chemisch gebundenen Wassers von z. B. etwa 5%, andererseits wird der größte Teil des Teeres in einer Menge von z. B.
I0°/o und zugleich ein permanentes Gas einer Zusammensetzung von z. B.
CO2 ................ 700/0 @@@2.................@ CnHm................. 3% CO................... 9% H2................... 6% CH4.................. 6% N2................... 6% und in einer Menge von z. B. 42 Nm3/t Braunkohle mit einem oberen Heizwert von beispielsweise 1627 kcal/Nm2 frei.
Darauf wird das Gemisch aus vorentgaster Braunkohle mit den Wärmeträgern in der zweiten Entgasungsstufe mit einer größeren Menge von auf 9500 erhitzten Wärmeträgern gemischt, so daß sich eine Mischtemperatur von z. B. goo0 einstellt. Die vorentgaste Braunkohle wird hierbei weitgehend entgast und gibt z. B. weitere 1,5 0/o von chemisch gebundenem Wasser, weitere 20/0 Teer und permanente Gase ab. Der Teer wird beim Entstehen zersetzt. Außerdem ist es vorteilhaft und dient der Erhöhung des Heizwertes des anfallenden Gases, wenn der in der ersten Entgasungsstufe angefallene kondensierte Teer zwecks Zersetzung in die zweite Entgasungsstufe eingeführt wird. Dann kann folgendes Gas in einer Menge von z. B. 460 Nm3/t Braunkohle mit einem oberen Heizwert von z. B.
4240 kcal/Nm3 und mit folgender Zusammensetzung erhalten werden: CO2.................. 12,0% CnHm................. 3,5% CO................... 16,0% H2................... 44,0% CH4 I 8, o °/o 18,00/0 N2 .................... 6,5% Es wird also ein Gas erzeugt, das den Stadtgasnormen entspricht. Würde die Entgasung ausschLießlich in einer Stufe vorgenommen werden, so würde bereits das permanente Gas der ersten Entgasungsstufe den Heizwert des anfallenden Gases um etwa I60 kcal/Nm3 senken. Dazu würde die in der ersten Entgasungsstufe abgeschiedene Kohlensäure und der Wasserdampf vergasend auf den Teer und den Koksrückstand einwirken und durch Bildung von zusätzlichen Mengen Kohlenoxyd und Wasserstoff den Heizwert des Gases noch weiter herabsetzen.
Es sind auch noch andere Schaltungen des Wärmeträgerumlaufs möglich. Beispielsweise kann in besonderen Fällen die Aufheizung der Wärmeträger für die erste und für die zweite Entgasungsstufe getrennt ausgeführt werden, und/oder es können die Wärmeträger in den einzelnen Stufen mit verschiedene Temperaturen zur Anwendung gelangen. Man kann auch die erhitzten Wärmeträger zuerst durch die zweite Stufe und einen Teilstrom aus der zweiten Stufe in die erste Stufe geben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur kontinuierlichen Entgasung feinkörniger, bituminöser Stoffe mittels feinkörniger Wärmeträger, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasung in zwei Stufen mit verschieden hoher Temperatur durchgefiihrt wird, wobei die beiden En-tgasungsstufen-einen gemeinsamen Kreislauf von Wärmeträgern in der Weise erhalten, daß der ersten Entgasungsstufe nur ein Teil der aufgeheizten Wärmeträger zugeführt wird, das Gemisch aus Wärmeträgern und vorentgasten Stoffen zugleich mit dem restlichen Teil der aufgeheizten Wärmeträger in die zweite Entgasungsstufe eingeführt und das aus der zweiten Entgasungsstufe abgezogene Gemisch wieder der Aufheizung zugeführt wird, und daß ferner die in beiden Entgasungsstufen flüchtig werdenden Stoffe getrennt voneinander abgezogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturen in der ersten Entgasungsstufe zur Gewinnung des größten Teiles des in den zu entgasenden Stoffen enthaltenen unzersetzten Teeres niedrig, zweckmäßig auf etwa 4000 C eingestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Entgasung in der zweiten Stufe eine Vergasung verbunden wird, wobei die in der ersten Entgasungsstufe frei werdenden flüchtigen Stoffe zweckmäßig nach Abscheidung des Teeres mit oder ohne Zusatz von Wasserdampf und/oder Kohlendioxyd als Vergasungsmittel verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeträger im Kreislauf gehalten und in Verbindung mit ihrer Förderung aus der letzten Stufe der Entgasung in die erste Stufe aufgeheizt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung der Wärmeträger durch pneumatische Förderung erfolgt und daß während der Förderung die Wärmeträger durch Verbrennung darin enthaltenen Brennstoffes erhitzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeträger aus einem Sammelraum (4) in die erste Entgasungsstufe gelangen. ~~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 620 029.