DEP0050151DA

DEP0050151DA - Method and device for the partial oxidation of bituminous coal or the like.

Info

Publication number: DEP0050151DA
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr. Karl
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH, Essen
Publication date: 1950-12-14

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.The invention relates to the partial oxidation of bituminous coals and similar substances by means of oxygen-containing gases, in particular air, at temperatures below the ignition point. Partial oxidation is understood here as a reaction of the coal with oxygen without significant gasification.

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.The partial oxidation of the coal is carried out according to the invention in such a way that the coal is kept in motion in fine distribution during the reaction by the flow of the gaseous reactant while dissipating the resulting heat of reaction.

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.One can, for example, proceed in such a way that the finely ground coal is treated in a container which opens into the atmosphere with air which is blown in through openings in the bottom of the container at a suitable pressure. Under the action of the air flow, the finely divided coal in the container is set in motion in such a way that the fuel bed looks like it is bubbling or boiling. There is therefore a strong relative movement of the coal particles relative to one another.

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.This ensures that the reaction proceeds uniformly over the entire mass of the fuel particles without local overheating occurring at individual points, which would lead to other reactions or undesired side reactions.

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.Additional means can be provided in the reaction container in order to keep the container filling mechanically in motion. It can also be advantageous to equip the container with means for dissipating the heat of reaction that has arisen, for example with pipe coils or the like, through which a coolant flows. If it is necessary in the process to add heat to the reaction mass at a certain point in time, the indirect coolants mentioned can also be used to bring heat into the reaction vessel.

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.The concentration of the oxygen in the treatment gas is expediently chosen so that the corresponding heat of reaction is wholly or largely absorbed and removed by the gases flowing through the fuel bed. For example, a mixture of air and flue gases from any furnace can be used to treat the finely divided fuel, advantageously sulfur-free flue gases.

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.If necessary, a protective gas can be introduced into the reaction space above the fuel bed, which prevents an explosive conversion of the unconsumed oxygen with the fine dust carried up from the fuel bed.

Der Reaktionsraum selbst wird vorteilhaft mit einerThe reaction space itself is advantageous with a

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.Connected device for precipitating the whirled up fine dust, for example a precipitator operating with electrical discharge (electrical gas cleaning), which opens into the atmosphere at the top and is arranged in such a way that the dust precipitated in the precipitator falls back into the fuel bed.

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.The process can be carried out continuously or batchwise. In the first case, fresh fuel in a suitable grain size is fed into the reaction space on one side or in the upper part, while oxidized fuel is drawn off in the lower part, optionally also through the opening through which the oxidizing agent flows in.

Auf der Zeichnung ist in Abb. 1 schematisch eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Einrichtung dargestellt.In the drawing, a device suitable for carrying out the method according to the invention is shown schematically in FIG. 1.

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.In the device shown, the reaction space is formed by a substantially cylindrical container 1 which is connected to a conical bottom part 2 and opens freely into the atmosphere at the top.

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.The fuel to be oxidized is continuously introduced from the storage container 3 via a suitable metering device 4, for example a worm wheel, through the pipeline 5 into the reaction chamber 6, so that it precipitates the lower part of the reaction chamber 6, as shown. Air of suitable pressure and oxygen content will be removed the pipe 7 is blown through the opening 8 of the base 2 from below into the filling of the reaction container, so that this gets into a strong bubbling motion.

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.To put the device into operation, it is advisable to preheat the air a little. As soon as the temperature in the reaction space has reached the value that is favorable for the intended partial oxidation, the air temperature is reduced and, if necessary, cold gas is added to the air so that the temperature in the reaction space remains constant.

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.In the upper part of the reaction container 1 there is arranged a conventional electrical gas cleaning system consisting of the separation surfaces 9 and the discharge electrodes 10, in which the gases are treated with silent electrical discharges. The separation surfaces 9, which are appropriately in the form of tubes, are suspended at their upper end on a yoke 11, which can be mechanically shaken by a device 12 so that the dust deposited on the separation surfaces 9 is knocked off and falls down.

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.The discharge electrodes 10, which advantageously have the form of wires and are weighted at the bottom by weights 13, hang with the intermediary of insulators on a carrier 14 which is fixedly arranged. The power supply for the discharge electrodes takes place through the conductor 15, while the carrier 11 for the separation surfaces is grounded, as indicated at 16.

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.Under the effect of the blown into the container filling With these gases, quite a lot of the finest fractions are whirled up from the latter, but these are separated from the air drawn off by the electrical gas cleaning system and fall back into the reaction chamber.

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.The fully oxidized coal is withdrawn at 17 and then enters a cooler 18, from which it can be removed at 19 for further use.

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.Instead of a large opening in the bottom through which the oxidation gases are introduced into the reaction space, a large number of openings can also be provided at the bottom of the reaction space, which ensure a correspondingly fine division of the reaction gases.

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.The partially oxidized coal produced according to the process can be used with great advantage as a lean substance in the coking of bituminous expanding coal. The use of partially oxidized coal for this purpose is known per se. Up to now, however, one had to oxidize the coal in rotary kilns or the like, which is associated with the essential disadvantage that the contact area between the coal and the oxidizing agent is comparatively small. As a result, it has so far never been possible to oxidize coal in an economical manner, i.e. quickly to the desired degree of oxidation. In the method according to the invention, on the other hand, a rapid and arbitrarily extensive addition of oxygen is achieved.

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.The coal oxidized according to the method according to the invention also contains valuable substances soluble in alkali, which in a corresponding manner from the elemental carbon substance can be separated and obtained for itself. The elemental carbon that remains after such a separation is also an excellent starting product for the production of active carbon.

Claims

1.) A method for the partial oxidation of coal without substantial gasification of carbon at low temperatures below the ignition point by means of air or oxygen-containing gases, characterized in that the coal is finely divided during the reaction of the flow of the gaseous oxidant while deriving the resulting Heat of reaction is kept in motion.

2.) The method according to claim 1, characterized in that the oxygen content of the gaseous oxidizing agent is dimensioned such that the heat of reaction is bound by the heating of the non-reacting constituents of the gas.

3.) Method according to claim 1 or 2, characterized in that the finely divided coal is additionally o.dergl by mechanical stirrer. kept moving.

4.) The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a mixture of air and preferably sulfur-free combustion gases is used as the oxidizing agent.

5.) Device for carrying out the method according to claim 1 - 4, characterized by one of the finely divided fuel-receiving container, which is provided at the bottom with means for introducing the gaseous oxidizing agent and connected at the top with the interposition of dust separation elements with the atmosphere.

6.) Device according to claim 5, characterized in that the reaction space is provided with an electrical gas cleaning system such that the precipitated solids from the withdrawing gases fall back into the fuel bed.

7.) Device according to claim 5 or 6, characterized in that means for indirect cooling (pipe coils or the like) are arranged within the part of the reaction container occupied by the fuel bed.