DEP0050151DA - Verfahren und Vorrichtung zur partiellen Oxydation von bituminöser Kohle o. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die partielle Oxydation von bituminösen Kohlen und ähnlichen Stoffen mittels sauerstoffhaltiger Gase, insbesondere Luft, bei Temperaturen unterhalb des Zündpunktes. Als partielle Oxydation wird hier eine Reaktion der Kohle mit Sauerstoff ohne wesentliche Vergasung verstanden.

Die partielle Oxydation der Kohle wird gemäß der Erfindung in der Weise vorgenommen, daß die Kohle in feiner Verteilung während der Reaktion von dem Strom des gasförmigen Reaktionsteilnehmers unter Ableitung der entstandenen Reaktionswärme in Bewegung gehalten wird.

Man kann beispielsweise so vorgehen, daß man die fein aufgemahlene Kohle in einem in die Atmosphäre sich öffnenden Behälter mit Luft behandelt, die durch Öffnungen im Boden des Behälters mit geeignetem Druck eingeblasen wird. Unter dere Wirkung des Luftstromes gerät die fein verteilte Kohle in dem Behälter derart in Bewegung, daß das Brennstoffbett wie brodelnd oder kochend aussieht. Es findet also eine starke Relativbewegung der Kohleteilchen relativ zueinander statt.

Dadurch wird erreicht, daß die Reaktion in der ganzen Masse der Brennstoffteilchen gleichmäßig vor sich geht, ohne daß an einzelnen Stellen lokale Überhitzungen auftreten, welche zu anderen Reaktionen oder unerwünschten Nebenreaktionen führen würden.

Man kann im Reaktionsbehälter zusätzliche Mittel vorsehen, um die Behälterfüllung mechanisch in Bewegung zu halten. Auch kann es vorteilhaft sein, den Behälter mit Mitteln zum Ableiten der entstandenen Reaktionswärme auszustatten, beispielsweise mit Rohrschlangen o.dgl., durch die ein Kühlmittel strömt. Ist es bei dem Prozeß notwendig, der Reaktionsmasse zu einem gewissen Zeitpunkt Wärme zuzuführen, können die erwähnten indirekten Kühlmittel auch benutzt werden, um Wärme in den Reaktionsbehälter zu bringen.

Die Konzentration des Sauerstoffes in dem Behandlungsgas wird zweckmäßig so gewählt, daß die entsprechende Reaktionswärme ganz oder weitgehend von den durch das Brennstoffbett strömenden Gasen aufgenommen und entfernt wird. Man kann z.B. zur Behandlung des fein verteilten Brennstoffes ein Gemisch von Luft und Abgasen irgend einer Feuerung benutzen, vorteilhaft schwefelfreie Abgase.

In den Reaktionsraum kann man oberhalb des Brennstoffbettes gegebenenfalls ein Schutzgas einleiten, welches eine explosive Umsetzung des unverbrauchten Sauerstoffes mit dem aus dem Brennstoffbett etwa hochgetragenen feinen Staub verhindert.

Der Reaktionsraum selbst wird vorteilhaft mit einer

Einrichtung zum Niederschlagen des aufgewirbelten feinen Staubes verbunden, beispielsweise einer mit elektrischer Entladung arbeitenden Niederschlagseinrichtung (elektrische Gasreinigung), die sich oben in die Atmosphäre öffnet und derart angeordnet ist, daß der in der Niederschlagseinrichtung abgeschiedene Staub in das Brennstoffbett zurückfällt.

Das Verfahren kann in kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Arbeitsweise durchgeführt werden. Im ersteren Fall wird dem Reaktionsraum vorteilhaft an einer Seite oder im oberen Teil frischer Brennstoff in geeigneter Körnung zugeleitet, während oxydierter Brennstoff im unteren Teil, gegebenenfalls auch durch die Öffnung, durch welche das Oxydationsmittel einströmt, abgezogen wird.

Auf der Zeichnung ist in Abb. 1 schematisch eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Einrichtung dargestellt.

Bei der dargestellten Einrichtung wird der Reaktionsraum von einem im wesentlichen zylindrischen Behälter 1 gebildet, der mit einem konischen Bodenteil 2 verbunden ist und sich oben frei in die Atmosphäre öffnet.

Der zu oxydierende Brennstoff wird aus dem Vorratsbehälter 3 über ein geeignetes Zuteilorgan 4, beispielsweise ein Schneckenrad, durch die Rohrleitung 5 kontinuierlich in den Reaktionsraum 6 eingeführt, sodaß er den unteren Teil des Reaktionsraumes 6, wie dargestellt, ausfällt. Luft von geeignetem Druck und Sauerstoffgehalt wird aus der Rohrleitung 7 durch die Öffnung 8 des Bodens 2 von unten in die Füllung des Reaktionsbehälters eingeblasen, sodaß diese in stark brodelnde Bewegung gerät.

Zum Inbetriebsetzen der Einrichtung wärmt man zweckmäßig die Luft etwas vor. Sobald dann die Temperatur im Reaktionsraum den für die vorgesehene partielle Oxydation günstigen Wert erreicht hat, vermindert man die Lufttemperatur und fügt der Luft gegebenenfalls kaltes Gas bei, sodaß die Temperatur im Reaktionsraum konstant bleibt.

Im oberen Teil des Reaktionsbehälters 1 ist eine aus den Abscheideflächen 9 und den Entladungselektroden 10 bestehende übliche elektrische Gasreinigungsanlage angeordnet, in der die Gase mit stillen elektrischen Entladungen behandelt werden. Die Abscheideflächen 9, welche zweckmäßig die Form von Rohren haben, sind mit ihrem oberen Ende an einem Joch 11 aufgehängt, das durch eine Einrichtung 12 mechanisch erschüttert werden kann, sodaß der an den Abscheideflächen 9 sich absetzende Staub abgeklopft wird und nach unten fällt.

Die Entladungselektroden 10, die vorteilhaft die Form von Drähten haben und unten durch Gewichte 13 beschwert sind, hängen unter Vermittlung von Isolatoren an einem Träger 14, der fest angeordnet ist. Die Stromzuleitung für die Entladungselektroden erfolgt durch den Leiter 15, während der Träger 11 für die Abscheideflächen geerdet ist, wie bei 16 angedeutet.

Unter der Wirkung der in die Behälterfüllung eingebla- senen Gase wird aus den letzteren eine ziemliche Menge feinster Anteile aufgewirbelt, die jedoch aus der durch die elektrische Gasreinigungsanlage abziehenden Luft abgeschieden werden und in den Reaktionsraum zurückfallen.

Die fertig oxydierte Kohle wird bei 17 abgezogen und gelangt dann in einen Kühler 18, aus dem sie bei 19 zur weiteren Verwendung entnommen werden kann.

Anstelle einer großen Bodenöffnung, durch welche die Oxydationsgase in den Reaktionsraum eingeleitet werden, kann man am Boden des Reaktionsraumes auch eine Vielzahl von Öffnungen vorsehen, die eine entsprechend feine Aufteilung der Reaktionsgase sichern.

Die gemäß dem Verfahren hergestellte partiell oxydierte Kohle kann mit großem Vorteil als Magerungsstoff bei der Verkokung bituminöser blähender Kohle benutzt werden. Die Verwendung von partiell oxydierter Kohle für diesen Zweck ist an sich bekannt. Bisher mußte man aber die Kohle in Drehrohröfen oder dergl. oxydieren, was mit dem wesentlichen Nachteil verbunden ist, daß die Berührungsfläche zwischen Kohle und dem Oxydationsmittel vergleichsweise klein ist. Infolgedessen ist es bisher nie gelungen, Kohle in wirtschaftlicher Weise, d.h. schnell bis zu dem gewünschten Oxydationsgrad zu oxydieren. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird demgegenüber eine schnelle und beliebig weitgehende Anlagerung von Sauerstoff erreicht.

Die gemäß dem Verfahren nach der Erfindung oxydierte Kohle enthält übrigens auch noch wertvolle in Alkali lösliche Stoffe, die in entsprechender Weise von dem elementaren Kohlen- stoff getrennt und für sich gewonnen werden können. Der nach einer solchen Abtrennung übrigbleibende elementare Kohlenstoff stellt übrigens ein ausgezeichnetes Ausgangsprodukt für die Erzeugung von aktiver Kohle dar.

Claims (7)

1.) Verfahren zur partiellen Oxydation von Kohle ohne wesentliche Vergasung von Kohlenstoff bei niedrigen, unter dem Zündpunkt liegenden Temperaturen mittels Luft oder sauerstoffhaltiger Gase, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle in feiner Verteilung während der Reaktion von dem Strom des gasförmigen Oxydationsmittels unter Ableitung der entstandenen Reaktionswärme in Bewegung gehalten wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt des gasförmigen Oxydationsmittels derart bemessen wird, daß die Reaktionswärme durch die Erwärmung der nicht reagierenden Bestandteile des Gases gebunden wird.

3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fein verteilte Kohle zusätzlich durch mechanische Rührer o.dergl. in Bewegung gehalten wird.

4.) Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Oxydationsmittel ein Gemisch von Luft und vorzugsweise schwefelfreien Verbrennungsabgasen benutzt wird.

5.) Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 - 4, gekennzeichnet durch einen den fein ver- teilten Brennstoff aufnehmenden Behälter, der unten mit Mitteln zum Einleiten des gasförmigen Oxydationsmittels versehen und oben unter Zwischenschaltung von Staubabscheideorganen mit der Atmosphäre verbunden ist.

6.) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsraum mit einer elektrischen Gasreinigungsanlage derart versehen ist, daß die aus den abziehenden Gasen niedergeschlagenen Festkörper in das Brennstoffbett zurückfallen.

7.) Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des von dem Brennstoffbett eingenommenen Teil des Reaktionsbehälters Mittel zum indirekten Kühlen (Rohrschlangen o.dergl.) angeordnet sind.