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Vorrichtung zum Sehwelen wie auch zur Ausführung von beliebigen Wärmebehand- lungen kohlenstoffhaltiger Materialien.
Es ist bekannt, zum Schwelen kohlenstoffhaltiger Materialien Drehrohröfen zu verwenden. Die in solchen Ofen durehsetzbare Menge Schwelgut ist indessen gering im Verhältnis zu dem Rohrvolumen.
Da der Durchsatz bei gegebener Temperatur u. a. von der Grösse der Heizfläche abhängt, so ist schon der Vorschlag gemacht worden, den Drehrohrofen zu unterteilen, indem z. B. statt eines Rohres von 2 m Durchmesser ein Rohrbündel aus sechs Rohren von je 1/2 m Durchmesser empfohlen wurde, wodurch man 50% Heizfläche gewinnen würde. Aber auch dieser Rohrbündelofen hat noch einen kleinen Durchsatz ; will man grössere Durchsätze erzielen, so müssten sehr lange, etwa 40-50 m lange Rohre gewählt werden, was jedoch, insbesondere wenn von auss n geheizt wlrden soll, grosse technische Schwierigkeiten bietet.
Bei Anwendung kürzerer Öfen darf inimer nur eine beschränkte Menge Schwelgut in die einzelnen Rohre gebracht werden, damit das Schwclgllt völlig ausgesehwelt den Ofen verlässt ; hiezu sind komplizierte Aufgabevorriehtungen für das Schwtlgut erforderlich.
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feststehenden Bunker drehen lässt. Diese Art der Sehwelgutzuführung gestattet nämlich, den Durchmesser der einzelnen Rohre so eng und ihre Zahl so gross zu wählen, dass unter entsprechender Neigung des Ofens, selbst bei geringer Längenausdehnung und hoher Umdrehungszahl des Ofens, ein weitgehendes Ausschwelen und gleichzeitig ein grosser Durchsatz des Schwelgutes erreicht wird. Es können z. B.
Rohrbündelöfen von 3'5 m Durehmesser, die aus 400 Rohren von 80 mm Durchmesser und etwa 7 m Länge oder aus 1200-1500 Rohren von 50 mm Durchmesser und 5 m Länge bestehen, benutzt werden. Derartige Rohrbündelöfen sind z. B. sehr gut geeignet zum Schwelen getrockneter Braunkohle, wie sie durch Trocknen von mulmiger mitteldeutscher Braunkohle erhalten wird.
Das Arbeiten mit solchen Rohrbiindelöfen ist fermr mit dem erheblichen Vorteil verbunden, dass die besonders bei Braunkohle sonst sehr lästige Staubplage gemildert wird. Da das Schwelgut in den cngen Rohren keine grosse Fallb wegung ausführt und daher der Abrieb der Schwelgutteilchen geringer ist als in den üblichen Drehrohrofen, so tritt nur wenig Staub auf, selbst bei Verwendung sehr feinkörnigen Schwelgutes. Beim Schwbn in einem Rohrbünddofen gemäss der vorliegenden Erfindung sind die einzelnen Rohre an d. r Eintrags. ive auf eine kurze Strecke vollständig mit Schwelgut angefüllt, das zufolge der Drehung und der Neigung des Rohrbündels zum Ausfallende hin langsam weiterbefördert wird.
Die Rohre lassen sieh mit kalter Kohle leicht bis zu 40% und mehr ihres Volumens füllen. Beim Schwelen gibt die Kohle während des Transportes zum Ausfallende hin Wasser, Teer und Gase ab, so dass der Füllungsgrad des einzelnen Rohres beim Schwelen stark sinkt. Erforderlichenfalls kann man zwecks weiterer Verstärkung der Förderung des Sehwelgutes die Rohre an der Eintragseite mit Förderspiralen, Schaufeln od. dgl. versehen.
Der Durchsatz ist bei den gemäss der vorliegenden Erfindung gestalteten Ofen bei gegebener Neigung proportional der Umdrehungszahl ; diese kann so hoch gewählt werden, wie es die Festigkeit
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um so die Temperatur in der Kammer zu regeln. Die Heizgase können im Gegenstrom oder Gleichstrom mit dem Schwelgut geführt werden.
Durch das Folgende und die anliegende Fig. 1 der Zeichnung, die einen senkrechten Schnitt darstellt, wird die Erfindung weiter erläutert :
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machten Heizkammer H 121/2 mal in der Minute ; die erforderliche Drehung der Rollen D und D1, wird durch einen Antrieb bewirkt, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Der die Grude aufnehmende Bunker E, der mittels der Stopfbüchse sill abgedichtet ist, ist am unteren Ende des etwa um 11 geneigten Rohrbündels angebracht. Die festen Produkte verlassen den Bunk@r. E durch das Ruhr 0, während die gasförmigen Produkte durch das Rohr F der Teerkondensation zugeleitet werden.
Das
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so dass der Kopf des Rohrbündels vollständig mit Kohle bedeckt ist. Zufolge der Drehung des Rohr- bündels wird die in die Rohrenden hineinrutschende Kohle in den Schwelrohren weitergefördert ; durch jedes Sehwelrohr geht die gleiche Menge Kohle hindureh, u. zw. 1 t täglich, so dass durch das Rohrbündel
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dann das Bitumen, welches Teer und Schwelgas liefert. Die Temperatur der die Rohre verlassenden Grude beträgt etwa 460-470 C. Die Ausbeute an Teer beträgt 80-90% der im Schwelapparat na h F. Fischer (vgl. z. B. Holde,"Kohlenwasserstofföle und Fette", 6. Auflage, X. 382) erhältlichen Teer- menge.
Der Teer ist nicht überhitzt ; er hat einen Stockpunkt von 52 und enthält nur 3% Staub.
Die Schwelrohre können aus Eisen oder Stahl hergestellt sein, sie können auch mit Aluminium oder andern Materialien ausgekleidet sein. Will man bei höheren Temperatur@n schwelen, z. B. bei 600-800 C, so verwendet man zweckmässig hitzebeständige Stahlsorten. Die Heizkammer kann z. B. aus Schamotte- oder Ziegelmauerwerk oder einem Eisenmantel bestehen, der gegen Wärmeübertragung nach aussen durch die Wärme schlecht leitende Materialien isoliert ist.
Die vorliegende Vorrichtung ist auch bei beliebigen Behandlungsarten kohlenstoffhaltiger
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bei deren Hydrierung oder thermischen Behandlung unter Druck, sehr gut geeignet. Das Verfahren bewährt sich z. B. sehr gut, wenn teilweise getrocknete Braunkohle mit bis etwa 30% Wassergehalt, Kohlengrus, niehtbaelende Steinkohle oder getrockneter Torf von genügend feiner Korngrösse, ferner Körner, Samen, überhaupt feinkörnige oder staubförmige kohlenstoffhaltige Stoffe einer Trocknung,
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indifferente, insbesondere poröse Stoffe von hinreichend geringer Korngrösse, z. B. Bimsstein, Koks usw., als Träger für die zu behandelnden Stoffe, besonders wenn diese flüssig sind, angewendet werden.
Die Anwendung der vorliegenden Einrichtung für Behandlungen unter Druck sei z. B. für die Druckhydrierung von Braunkohle an Hand der Fig. 2 der Zeichnung dargelegt.
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ein einziges Rohr durch die Trommel hindurch geführt werden, das dann nahe den Trommelstirnwänden im Trommelinnern Schlitze oder Löcher für den Ein-und Austritt der erforderlichen Heizmittel in das Trommelinnere bzw. aus demselben aufweist. Mittels der Bunks bd und B2 bzw. B3 und B4, die aus Hoehdruekrohren von 800 mm lichter Weite bestehen, wird das zu behandelnde Gut zu-bzw. das be- handelte Gut abgeführt. Durch Mg wird das Behandlungsmittel, in diesem Falle Wasserstoff, unter 250 Atm.
Druck dem Gut zugeführt, während es durch F zusammen mit den bei d (r Hydrierung entstandenen Produkten, Benzin- und Öldämpfen und Gasen, die Apparatur verlässt, um der Aufarbeitung, z. B. der
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Kondensationsanlage, zugeleitet zu werden. Gegebenenfalls und insbesondere auch bei andern Behandlungsarten können zusammen mit dem zu behandelnden Gut auch andere reagierende oder indifferente Gase oder Dämpfe als Wasserstoff, z. B. Kohlenoxyd, Sehwefeldioxyd, Wasserdampf usw., durch die Rohre R geleitet werden.
Durch Z2 tritt das Heizmittel, z. B. auf 600 erhitzter und zweckmässig unter hohem Druck (etwa 250 Atm. ) stehender Stickstoff, ein, strömt durch die Trommel, einen Teil seines Wärmeinhalts an die
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durch die Anwendung des hohen Druckes sehr begünstigt. Durch entsprechende Regelung der Strömungsgeschwindigkeit des im Kreislauf umgepumpten Stickstoffs kann man ein Temperaturgefälle von jeder gewünschten Höhe zwischen Z2 und Si erzielen. Mittels Leitblechen L für das Heizmittel sorgt man dafür, dass die einzelnen Rohre gleichmässig beheizt werden. Als Heizmittel können auch andere Gase oder Dämpfe, ferner Flüssigkeiten, wie heisses Wasser oder Salzlösungen unter hohem Druck, sowie Salzoder Metallschmelzen verwendet werden.
Bei der Inbetriebsetzung der Apparatur lagert im Hauptbunker R ;, der etwa 10 m hoch ist, getrocknete Braunkohle in einer Höhe von etwa 7 m. Durch die in Drehung versetzte Rohrbündeltrommel werden bei zehn Umdrehungen in der Minute gleichmässig etwa 2 t stündlich gefördert. In den Bunker Bg fallen aus der Trommel die aschereichen Hydrierrückstände der Braunkohle.
Ist es erforderlich, frische Kohle in den Bunker B2 nachzufüllen, so wird das Pilz- oder Kegelventil P2 durch hydraulische Betätigung verschlossen, das Ventil Mi geöffnet und das in dem Vorbunker Bi befindliche Gas (etwa Stickstoff) kann in eine Arbeitsmasehine, etwa in eine Kolbenmaschine, Turbine od. dgl., geleitet werden, um dort seine Energie bei der Expansion auf Atmosphärendruck abzugeben. Ist dir Druck in Bi auf Atmosphärendruck gesunken, so wird das Ventil Pi geöffnet und die im Trichter über Pi lagernde Braunkohle rutscht nach B1.
Ist B1 gefüllt, so wird P1 hydraulisch geschlossen und durch Mi erneut Stickstoff eingepresst, bis in Bi der gleiche Druck wie in B2 herrscht. Hierauf wird P2 geöffnet, worauf die Kohle aus dem Vorbunker jBi in den Hauptbunker B2 nachrutscht. Das Einbringen von Gas in den Bunker B2 erfolgt über das Ventil u2.
Die Entleerung der Hydrierrückstände aus Bg erfolgt durch Pg erst in den Vorbunkcr B4 und von dort, nachdem durch U4 der darin befindliche Stickstoff unter Rückgewinnung seiner Energie expandiert ist, bei Atmosphärendruck durch P4 ins Freie. Statt der Pilz- oder Kegelventile können auch andersgeartete Ventile angewendet werden, z. B. solche von Napfform.
Das Material für die Apparatur richtet sich nach dem verfolgten Zweck und den dafür erforderlichen Temperaturen. Die Rohre, die die Trommel tragen und durch die das Heizmittel zu-und abgeführt wird, werden vorteilhaft aus einem Material verfertigt, das unter den gegebenen Umständen die Wärme so wenig wie möglich leitet ; Chromnickelstahl z. B. hat sieh für diesen Zweck als geeignet erwiesen.
Der zylindermantelförmige Raum K zwischen den Rohren A und T wird möglichst eng gehalten ; der Abstand zwischen den Wandungen der Rohre mag etwa 50-80 mm betragen. Durch diesen Raum wird ebenso wie durch die Rohre R während der Umdrehungen des Rohres T Kohle nach B3 gefördert.
Die der Hydrierung zu unterwerfende körnige bis staubförmige Braunkohle hat zweckmässig eine Korngrösse von bis zu 1 cm ; gut geeignet ist z. B. die Kohle, die beim Trocknen mulmiger Rohbraunkohle erhalten wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Schwelen wie auch zur Ausführung von beliebigen Wärmebehandlungen kohlenstoffhaltiger Materialien, insbesondere deren Hydrierung und thermische Behandlung unter Druck, in Rohrbündelöfen, dadurch gekennzeichnet, dass sich das geneigte Rohrbiindel an dfr Seite, auf der das Schwelgut eingetragen wird, in einem mit dem Schwelgut gefüllten, feststehenden Bunker dreht.