DEP0039600DA - Verfahren zum Steigern der Ausbeute an flüssigen Kohlenwasserstoffen durch Schwelen und Verkoken mit Wasserstoff-Spülung. - Google Patents

Description

Es ist bekannt, zur Erzielung eines hohen Ausbringens an Nebenerzeugnissen wie Ammoniak und flüssigen Kohlenwasserstoffen beim Schwelen und Verkoken von bituminösen Brennstoffen die heissen Reaktionsräume zur schnelleren Abführung und besseren Erhaltung der gas- und dampfförmigen Zersetzungserzeugnisse, besonders der Kohlenwasserstoffe, mit Gasen zu spülen, wozu Schwel- oder Verkokungsgase, Verbrennungsgase von Generatorgas oder Destillationsgasen und Wasserdampf für sich oder in Gemischen verwendet werden.

Es ist ferner bekannt, die Reaktionsräume mit wasserstoffhaltigen Gasen, beispielsweise mit Wassergas zu spülen, wodurch dann nach dem allgemein verbreiteten Vorurteil in den Reaktionsräumen nur reduzierende Umsetzungen möglich sein sollen.

Allen bisher zum Spülen verwendeten Gasgemischen ist aber gemeinsam, dass sie in ihren Kohlensäure- und Wasserdampfanteilen grosse Mengen reaktionsfähigen Sauerstoffs und sogar häufig freien Sauerstoff enthalten, der oxydierend auf die Zersetzungserzeugnisse der Schwelung und Verkokung einwirkt. Auch das Wassergas enthält von seiner Herstellung her gewöhnlich überschüssigen unzersetzten Wasserdampf neben der Kohlensäure, die bis 15 vol% erreichen kann.

Der erwartete Ausschluss oxydierender Vorgänge wird daher auch mit Wassergas im allgemeinen nicht erreicht; denn die erstrebten reduzierenden Vorgänge werden durch die oxydierende Wirkung des in der Kohlensäure und dem Wasserdampfe enthaltenen Sauerstoffs gestört oder gar verhindert, weil dieser beispielsweise gegenüber ungesättigten Kohlenstoffverbindungen bei den hohen Temperaturen der Schwelung und Verkokung sehr aktiv ist.

Die vorliegende Erfindung stellt unter Ueberwindung des erwähnten Vorurteils eine wirklich reduzierende Spülung dadurch her, dass sie die Einwirkung des beim Schwelen oder Verkoken aktiven Sauerstoffs, der in den beim Trocknen der Brennstoffe und bei der beginnenden Wärmezersetzung entstehenden Kohlensäure- und Wasserdampfmengen enthalten ist, zunächst durch an sich bekannte Abtrennung dieser Gase verhindert, ihre Reste nötigenfalls mit etwas Spülgas verdrängt und dann erst mit wasserstoffreichen, aber kohlensäure- und wasserdampfarmen Gasen den schwelenden oder verkokenden Brennstoff in unterbrochenem oder ununterbrochenem Betriebe spült.

Die erfindungsgemäße Herstellung und Einhaltung einer wahrhaft reduzierenden Spülung der Reaktionsräume ergibt eine überraschende Steigerung der Bildung von flüssigen Kohlenwasserstoffen bis zum fünffachen der bisher erreichten Ausbeuten. Besonders beim Schwelen und Verkoken der Braunkohle mit ihrem hochaktiven Koks macht sich dies bemerkbar; hierzu trägt wohl die Tatsache bei, dass die katalytische Aktivität des frisch entstandenen Braunkohlenkokses durch sein Entstehen in reduzierenden Gasen einen besonders hohen Grad erreicht und länger erhält.

Bei Braunkohlen, die bei den bisherigen Schwelverfahren viel Phenol bildeten, entstehen beim Schwelen oder Verkoken mit erfindungsgemässer Spülung besonders viel methylierte Kohlenwasserstoffe, wahrscheinlich durch Umsetzen der in Bildung begriffenen oder schon fertigen Phenole mit dem reichlich vorhandenen oder sich ständig bildenden Methan.

Das auf einfache Weise kohlensäurefrei und wasserdampffrei gewinnbare Spülgas ist das Wassergas, wenn es beispielsweise aus Braunkohlenkoks in hoher Schicht, bei hohen Temperaturen und mit wenig Wasserdampf hergestellt wird. Vorteilhaft wird man die Wasserdampferzeugung in aussen beheizten Kammern in ununterbrochenem Betriebe vornehmen und diese Kammern neben oder hinter den Schwel- oder Verkokungskammern anordnen und in bekannter Weise zu Kammerblocks und diese zu einem Ofenblock vereinigen.

Das Schwelen und Verkoken von 1000 kg Braunkohlenbriketts, das in Abhängigkeit von der Endtemperatur 100-550 Nm(exp)3 Destillationsgas liefert, gibt z. B. beim Spülen mit 800 Nm(exp)3 eines kohlensäure- und wasserdampfarmen Wassergases eine Ausbeute von 25-40kg flüssigen Kohlenwasserstoffen.

Durch die Erfindung ist es möglich, die Gewinnung von aromatischen Kohlenwasserstoffen von der Roheisen- und Kokserzeugung aus Steinkohle unabhängiger zu machen und beim Verkoken der Braunkohle beliebig viel flüssige Kohlenwasserstoffe zu erzeugen, ohne den Markt mit Koks zu belasten, weil dieser nötigenfalls bei der Braunkohlenverkokung zur Wassergasherstellung und zur Ofenbeheizung verbraucht werden kann.

Bei der Anwendung des Verfahrens auf die Ferngaserzeugung können die Gestehungskosten des Gases ohne grossen baulichen oder betrieblichen Mehraufwand durch die überragende Mehrausbeute an flüssigen Kohlenwasserstoffen wesentlich herabgesetzt werden.

Soll neben dem Ferngas auch Koks erzeugt werden, wird man vorteilhaft so verfahren, dass man das Heizgas mit geringerem Heizwert für alle Oefen in Kammern herstellt, die mit grossen Mengen Spülgas erfindungsgemäss behandelt ein hohes Ausbringen an Kohlenwasserstoffen ergeben, während die übrigen Kammern, die das Ferngas mit höherem Heizwert erzeugen, nur mit soviel Spülgas behandelt werden, wie der gewünschte Heizwert zulässt.

Die Zeichnung stellt als Beispiel einer Einrichtung für die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens einen Ofen mit hintereinander angeordneten Kammern für ununterbrochenen Betrieb oder bewegliche Ladung dar.

Der aus dem Vorratsbunker 1 kommende bituminöse Brennstoff und der aus dem Bunker 2 kommende Koks wird dem Trockner 4 durch die Drehverschlüsse 3 zugeteilt. Die Brennstoffe werden im Raum 4 getrocknet und im unteren Teil des durch Generatorgas bei 6 und heisse Rauchgase aus dem Kanal 7 beheizten Trockners auf etwa 300° vorgewärmt. Hierbei entstehen Wasserdampf und Kohlensäure, die nach oben steigen und unter einem Druck von 3-4 mm Wassersäule durch die Rohre 8 in einer durch Drosselklappe und Druckregler bei 8 begrenzten Menge ins Freie entlassen oder anderweitiger Verwendung, wie beispielsweise als Zusatz zur Vergasungsluft des Heizgas-Generators zugeführt werden.

Der vorgewärmte bituminöse Brennstoff gelangt in die Destillationskammer 9 und der Koks in die Wassergas erzeugende Kammer 10, in die unten bei 11 Wasserdampf eingeblasen wird. Der Ueberschuss an heissem Koks sorgt für eine vollständige Ueberführung der eingeführten Wasserdampfmenge in ein kohlensäurearmes Wassergas. Dieses steigt in der Kammer auf und tritt unter dem eigenen Druck durch die in den langen Wänden der in Querschnitte schmal-rechteckigen Kammer angebrachten Oeffnungen 12 in die Wassergas-Kanäle 13 über, in denen es zur Destillationskammer geführt wird, um durch die Oeffnungen 14 über die ganze Länge der Destillationskammer 9 verteilt zu werden.

Das Wassergas spült so die Destillationskammer, mischt sich mit den entstehenden Gasen und Dämpfen, reagiert mit ihnen und schützt die entstandenen Kohlenwasserstoffe auf ihrem Wege nach unten zu den Gasaustritts-Schlitzen 15. Durch einen mit den Schlitzen 15 in Verbindung stehenden Kanal und das Rohr 16 werden die Gase abgesaugt.

Der fertige Koks sinkt an den Schlitzen 15 vorbei nach unten in den mit Wasssermantel versehenen Kokskühler 17. Die Kokssäule und die auf ihm liegende Brennstoff-Säule ruht unter dem Kokskühler auf der festen Platte 18. Durch die

Welle 19, die mit einem über die ganze Kammerlänge reichenden Abstreicher versehen ist und motorisch angetrieben sich um einen einstellbaren Winkel hin- und herdreht, wird abwechselnd rechts und links etwas Koks über den Rand des Tisches 18 weggeschoben, der sich im Koksbunker 20 ansammelt. Aus ihm wird der Koks von Zeit zu Zeit durch die Schieber 21 abgezogen.

Der Koks in der Wassergaskammer 10 wird bis auf Asche vergast oder bei schnellem Durchgang nur an der Oberfläche vergast. Da auf 1 t in der Kammer 9 durchgesetzten bituminösen Brennstoff etwa 50 kg Koks vergast werden, braucht die Asche nicht dauernd gleichmässig ausgetragen zu werden. Daher ist unter der Wassergaskammer beispielsweise ein Rost 22 mit kreuzförmigem Querschnitt auf einer Welle angeordnet, die durch Kettenzug oder motorisch gedreht werden kann. Bei jeder Drehung um 90° wird eine Aschen- oder Koksmenge entfernt, die dem Inhalt des zwischen zwei Kreuzarmen des Rostes befindlichen Raumes entspricht. Asche oder Koks fallen in den Raum 23, aus dem sie durch den Schieber 21 abgezogen werden.

Wegen des sehr langsamen Absinkens des Kokses kann die Wassergaskammer statt mit Koks auch wie die Destillationskammer mit bituminösem Brennstoff beschickt werden, der oberhalb der Austrittsöffnungen 12 in Koks umgewandelt und beim weiteren Herabsinken im unteren Teil der Wassergaskammer vergast wird. Die im Oberteil der Kammer entstehenden Destillationsgase mischen sich in diesem Falle bei den Oeffnungen 12 mit dem von unten aufsteigenden Wassergas und treten mit ihm durch 12/13/14 in die Destillationskammer über.

Die zusammenarbeitenden Kammerpaare werden durch Heizwände beheizt, die zwischen den zu einer Batterie vereinigten Kammerpaaren liegen.

Claims (3)

1 Verfahren zum Steigern der Ausbeute an flüssigen Kohlenwasserstoffen durch Spülen schwelender oder verkokender Steinkohle, Braunkohle und anderer bituminöser Brennstoffe oder ihrer Gemische mit wasserstoffhaltigen Gasen, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülen der zu schwelenden oder verkokenden Brennstoffe mit Wasserstoff oder mit wasserstoffreichen Gasen unter möglichstem Ausschluss von Wasserdampf und oxydierenden Gasen wie Sauerstoff und Kohlensäure durchgeführt wird, wobei die beim Trocknen, Vorwärmen und bei der beginnenden Zersetzung der Brennstoffe gebildeten, neben Wasserdampf vorwiegend aus Kohlensäure bestehenden Gase aus dem Umsetzungsraum ohne wesentliche Spülgasverluste ins Freie entlassen werden.

2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Trocknen, Vorwärmen und bei der beginnenden Zersetzung der Brennstoffe gebildeten Gase durch das wasserstoffreiche, aber an Kohlensäure und Wasserdampf arme Spülgas verdrängt werden.

3 Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass kohlensäurearmes und wasserdampfarmes Wassergas unmittelbar neben den Schwel- und Verkokungsräumen in hoher Schicht, bei hohen Temperaturen und ohne Wasserdampfüberschuss aus Koks der verschiedenen Brennstoffe hergestellt, in heissem Zustand in die Umsetzungsräume überführt und dort durch den schwelenden oder verkokenden Brennstoff geleitet wird.