-
Verfahren zum Entgasen von pulverförmigen Brennstoffen Die vorliegende
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entgasen von pulverförmigen Brennstoffen, wie
Kohle, Ölschiefer oder Ölsand, gegebenenfalls verbunden mit einer Teiloxydation,
bei dein der Brennstoff in einem aufsteigenden Gasstrom durch eine Entgasungszone
unter genauer Regelung von Temperatur und Druck, unter teilweiser Rückführung des
aus den erzeugten Gasen abgeschiedenen, teilweise entgasten glühenden Brennstoffes,
bewegt wird. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Entgasungszone
abgeführte, aus den Gasen abgeschiedene, teilweise entgaste Brennstoff kontinuierlich
einer Verbrennungszone zur mindestens teilweisen Verbrennung zugeführt wird und
die heißen Verbrennungsrückstände mit ihrer hierdurch gesteigerten fühlbaren Wärme
der Entgasungszone zur mindestens teilweisen Deckung des Wärmebedarfs der dort stattfindenden
endothermen Reaktion zugeführt werden, wobei die Verweilzeit des Brennstoffes in
der Entgasungszone und der Verbrennungszone io- bis zoomal so lang ist wie die Verweilzeit
der Gase und Dämpfe.
-
Die Bedingung, daß die Verweilzeit des festen Brennstoffes in der
Entgasungszone und der Verbrennungszone io-bis ioomal so lang wie diejenige der
Gase und Dämpfe ist, hat ihren Grund darin, daß die aus den Brennstoffen zu gewinnenden
Öle und anderen flüchtigen Bestandteile zuerst unter
scharfen Arbeitsbedingungen
destilliert werden. Um eine unerwünschte Spaltung zu vermeiden, ist es wesentlich,
die Gase möglichst bald aus der Destillationszone zu entfernen, während der Brennstoff
selbst in dieser Zone für die endgültige Entgasung länger als die Gase verbleibt.
Dies wird dadurch erreicht, daß das Ölschiefer- oder Kohlepulver oder der Ölsand
durch ein gasförmiges Mittel, wie Wasserdampf, Kohlensäure od. dgl., in einen Fließ-
oder Schwebezustand übergeführt und dann durch die Destillationszone mit niedriger
linearer Geschwindigkeit so geleitet wird, daß durch den auftretenden Schlupf der
pulverigen Bestandteile gegenüber den Gasen die erwähnte Verzögerung erreicht wird.
-
Hierbei ist eine lineare Gasgeschwindigkeit von o,i5 bis 2,1 m/Sek.
vorteilhaft; eine bevorzugte Geschwindigkeit liegt bei 0,3 bis o,6 m/Sek.
Die Temperatur in der Entgasungszone liegt vorzugsweise zwischen etwa 427 und 76o°
C und der Druck zwischen o,i und io atü. Die Verweilzeit der Gase in der Destillationszone
kann hierbei zwischen i und ioo Sekunden betragen.
-
Das Verfahren der Erfindung ist nicht nur auf die Destillation der
obengenannten Stoffe beschränkt, sondern ist auch anwendbar für Stoffe pflanzlichen
Ursprungs, wie Holz oder andere Pflanzenteile in feiner Zerkleinerung.
-
Es ist zwar schon ein Verfahren zur Destillation kohlenstoffhaltiger
oder bituminöser fester Stoffe beschrieben worden, bei dem man diese Brennstoffe
in zerkleinertem Zustand in einem Behandlungsraum mit nach oben geführten erhitzten
Gasen zusammenbringt und auf diese Weise entgast, woran sich eine Trennung der entstehenden
Gase von den pulverigen, kohlenstoffhaltigen Rückständen anschließt, die darauf
in einem Generator verbrannt werden. Die entstehenden Generatorgase werden daraufhin
wieder in den genannten Behandlungsraum eingeleitet und dienen zur Wärmezufuhr in
diesen.
-
Hierbei werden jedoch nicht, wie beim vorliegenden Verfahren, feste
Teilchen zur Wärmezufuhr in den Behandlungsraum für die pulverigen Brennstoffe gebracht,
sondern Generatorgase, die durch erhebliche Mengen Stickstoff von der Verbrennungsluft
her verunreinigt sind. Außerdem ist bei dem bekannten Verfahren eine Fördereinrichtung
zur Zuführung der festen Stoffe nötig, z. B. eine Förderschnecke. Bei diesem bekannten
Verfahren fehlt ferner das Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung, nämlich, daß
die Feststoffe erheblich länger in der Destillationszone verbleiben sollen als die
Gase.
-
Es hat sich gezeigt, daß die Wärmezufuhr durch Generatorgase erheblich
ungünstiger ist als diejenige durch die festen Teilchen nach vorliegender Erfindung,
denn die letzteren führen der Entgasungszone keinerlei Fremdgase zu und ermöglichen
gerade die lange Verweilzeit der festen Stoffe im Verhältnis zu dem durchströmenden
Aufwirbelungsgas, wie Kohlensäure oder Wasserdampf. Hinzu kommt im vorliegenden
Falle noch, daß die aus der Verbrennungszone kommenden aufgewärmten festen Teilchen
auch eine gewisse katalytische Wirkung ausüben, die für das vorliegende Verfahren
besonders günstig ist.
-
Es ist auch ein etwas abgeändertes Verfahren der obenerwähnten bekannten
Art beschrieben worden, bei dem Luft zusammen mit frischem und im Kreislauf geführten
Kohlenstaub in eine Verbrennungszone eingeblasen wird. Hierbei werden durch die
Destillation frei werdende Kohlenwasserstoffe von der Luft immer wenigstens teilweise
oxydiert und ergeben dabei neben Kohlendioxyd viel Kohlenmonoxyd, das den Hauptbestandteil
der abziehenden Gase ausmacht. Bei diesem, für die Entgasung von Kohle zur Leuchtgasgewinnung
vielleicht brauchbaren Verfahren ist es nicht möglich, die Hauptmenge der entstehenden
Kohlenwasserstoffe zu gewinnen, und außerdem ist es auch hierbei unvermeidlich,
daß die Gase beträchtliche Stickstoffmengen von der zugeführten Luft her enthalten.
Für die Gewinnung öliger Bestandteile aus Ölschiefer, Ölsand wie auch für die Gewinnung
erhöhter Mengen an Kohlenwasserstoffen aus Kohle ist dieses Verfahren jedoch nicht
geeignet.
-
Die Erfindung wird an Hand der Abbildung in einem Ausführungsbeispiel
veranschaulicht. Ölschieferpulver wird in die Anlage durch Leitung i eingeführt,
und zwar in einer Korngröße von etwa 0,3 bis o,o4 mm. Die Beschickung erfolgt
aus einem Aufgabetrichter 3 in eine rohrförmige Leitung 5 von vorzugsweise etwa
45,7 m bzw. einer größeren oder geringeren Länge. Infolge der hohen Lage des Gutes
in dem Trichter 3 wird ein gewisser Druck in der Rohrleitung 5 erzeugt. Durch Leitungen
2 werden Wasserdampf oder Kohlensäure in Trichter 3 und Leitung 5 eingeführt, um
das Ölschieferpulver in einen Schwebezustand überzuführen. Durch Ventil 7 wird die
Menge der Beschickung eingestellt. Leitung 5 steht mit einer zylinderförmigen Destillationskammer
io in Verbindung. Zur Einführung des Gutes kann man sich auch anderer Mittel, z.
B. einer Schnecke bedienen. Durch Leitung 8 wird Wasserdampf oder Kohlensäure der
Leitung 5 zugeführt, wo sich das Gut mit dem Gas mischt und eine Suspension von
der Dichte etwa 8 bis 8o g/1 bildet. Die Suspension tritt in die Destillationskammer
io ein, wo die Kohlenwasserstoffe aus dem Ölschiefer destillieren und die höhersiedenden,
z. B. oberhalb des Benzinsiedebereichs siedenden Fraktionen, zu Gasöl, Benzin und
Gasen gespalten werden. Die Destillationsgase und Feststoffteile gelangen aus Kammer
io über die Leitung 12 in einen Zyklon 14, wo die Hauptmenge der Feststoffe, d.
h. der Schwelrückstand, vors den Gasen abgetrennt wird. Diese werden durch Leitung
16 einem weiteren Zyklon i8 zugeführt, um im wesentlichen die restlichen in den
Gasen enthaltenen Feststoffe abzutrennen. Die annähernd feststofffreien Gase verlassen
Zyklon 18 durch Leitung 2o. Sie können noch in einem Elektrofilter behandelt werden
zur Ausscheidung der letzten Spuren der Rückstände, die durch Leitungen
45
und 5 in die Destillationskammer io eingeführt werden, um als Katalysator zu wirken.
Die Gase werden einer (nicht dargestellten) Anlage zur Gewinnung erwünschter Produkte,
wie Benzin, zugeführt.
-
Die im Zyklon 1q. bzw. 18 abgeschiedenen Feststoffrückstände werden
über die Leitungen 22 und 2q. zur Verbrennung des noch darin enthaltenen Kohlenstoffes
in eine Verbrennungskammer 26 eingeleitet, um den Wärmeinhalt der Feststoffe nutzbar
zu machen. Normalerweise hat der Rückstand eine Temperatur von etwa q.27 bis 705°
C. Wenn Luft von Normaltemperatur über Leitungen 30 und 22 in den Rückstand bei
dieser Temperatur eingeführt wird, verbrennt das kohlenstoffhaltige Material. Das
Gut für die Verbrennungskammer 26 hat etwa die gleiche Dichte wie das für Destillationskammer
io, d. h. eine Dichte von 8 bis 8o g/1. Die Temperatur in der Verbrennungskammer
26 liegt zweckmäßig im Bereich von etwa q.8o bis 87o° C; der Druck ist vorteilhaft
etwas höher als der in der Destillationskammer, d. h., er beträgt etwa 2 bis 2o
at. Der Rückstand steigt in der Verbrennungskammer 26 mit den Verbrennungsgasen
auf; wie in der Destillationskammer io beträgt die Verweilzeit des Gutes das io-
bis ioofache der Gase. Feststoffe und Gase werden durch Leitung 35 abgezogen und
einem Zyklon 37 zugeführt, wo der Hauptteil der Feststoffe von den Gasen abgetrennt
wird. Die Gase werden aus dem Zyklon durch Leitung 39 entfernt. Da sie noch brennbare
Stoffe enthalten, können sie einer weiteren Verbrennungskammer 42 zugeführt werden,
wo die brennbaren Stoffe mit durch Leitung 38 einströmender Luft verbrannt werden.
Durch Leitung 40 wird Gas entfernt, das nicht der Verbrennungskammer 42 zugeführt
werden soll. Der Wärmeinhalt der durch Leitung 43 abgezogenen heißen Gase kann in
bekannter Weise, etwa in einem Abhitzekessel, nutzbar gemacht werden. Der im Zyklon
37 abgetrennte Verbrennungsrückstand wird vorzugsweise durch Leitungen 45 und 5
in die Destillationskammer io zurückgeführt, wo sein Wärmeinhalt für die Destillation
nutzbar gemacht wird. Der überschüssige Verbrennungsrückstand wird durch Leitung
46 abgezogen.
-
Für die Destillation von Olsand betragen die Temperaturen in der Destillationskammer
nur etwa 427 bis 538° C. Wenn nicht genügend Ölkoks auf dem Schwelrückstand (Sand)
abgeschieden wird, werden Heizgase oder 01 durch Leitung 31 zur Aufheizung
des Rückstandes in der Kammer 26 eingeführt, um das Wärmegleichgewicht in der Anlage
aufrechtzuerhalten. Zum Zweck der Rufheizung können auch heiße Verbrennungsprodukte
durch Leitung 30 zugesetzt werden.
-
Bei Verarbeitung von kohlenstoffhaltigem Material mit niedrigem Gehalt
an anorganischen Stoffen, z. B. Kohle, Erdölkoks, Holzmehl oder -spänen, Pflanzenrückständen
od. dgl., kann ein Teil des Kokses durch Leitung 23 abgezweigt werden. Der andere
Teil wird in Kammer 26 durch Teilverbrennung aufgeheizt und überträgt die für die
Destillation in Kammer io erforderliche Wärme. Damit der Koks in Kammer 26 nicht
vollständig verbrannt wird, setzt man Heizgas oder heiße Verbrennungsprodukte zur
Deckung des Wärmebedarfes in Kammer 26 zu.
-
Es wurde festgestellt, daß der Verbrennungsrückstand von Kammer 26
eine adsorptionsfähige und aktive Substanz ist. Er ist daher, nach 11,Iaßgabe seiner
Zusammensetzung, ein aktiver Spaltkatalysator. Demzufolge wird mehr Benzin von höherer
Oktanzahl bei den gleichen Arbeitsbedingungen während der Destillation gebildet,
als wenn der Verbrennungsrückstand nicht in die Kammer io zurückgeführt wird.
-
Rückstandsöl aus der Fraktionierung des Destillates der Kammer io
oder anderer Herkunft kann durch Leitung 45 in die Kammer io eingeleitet und dort
in Gegenwart des Feststoffes destilliert oder gespalten werden.