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Verfahren zur Umwandlung von kohlenstoffhaltigen Stoffen in dichte
Vollkohle. Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine weitere Ausbildung des Verfahrens
und der Einrichtung zur Umwandlung von kohlenstoffhaltigen Stoffen in dichte Vollkohle,
wie sie in dem Patent .1.2..2i6 beschrieben sind. Die weitere Ausbildung bezieht
sich sowohl auf die Auswahl des Ausgangsmaterials als auch auf die Ausführung des
Umwandlungsv erfahrens selbst und auf die Weiterbehandlung der umgewandelten Stoffe.
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Bezüglich des Ausgangsmaterials besteht die Zusatzerfindung darin,
daß solche Kleinkohle oder Gemische von Kleinkohle als geeignet zur Verwendung gelangen,
die ein Minimum von flüchtigen Bestandteilen in einer Menge von, etwa io°/o enthalten,
während dieser Prozentsatz sich nach oben hin beliebig verändern kann, ohne für
das Verfahren Nachteile zu haben.
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Nach der vorliegenden Erfindung ist weiterhin von Bedeutung für die
Auswahl des Ausgangsmaterials, daß es auf den Aschegehalt, insbesondere bei Kleinkohle,
nicht ankommt, sondern daß für das vorliegende Umwandlungsverfahren der Aschegehalt
sich bis zu Prozentsätzen von 28 bis 29 und darüber hinaus erhöhen kann, ohne daß
die aus dem Verfahren hervorgehenden Brikette in ihrer Ver Brennbarkeit oder Festigkeit
leiden. Die Feinheit des Korns des zerkleinerten Materials erhöht die mechanische
Widerstandsfähigkeit der Brikette. So sind aus Material mittleren Feinheitsgrades
mit einem Korn von i bis 2 mm, das 2o°/, flüchtiger Bestandteile und 28 bis 29°/o
Ascheteile enthält, Brikette mit einer Druckfestigkeit von 71 kg/qcm erzeugt worden.
Feiner unterteilte Materialien, sogenannte :>Schlamms«, mit 21°/o flüchtiger Bestandteile
und 26°/o Asche haben Brikette mit einer Druckfestigkeit von 98 kg/qcm ergeben.
Die Festigkeit erhöht sich also bei angenäherter übe reinstimmung der übrigen Faktoren
mit der Feinheit des -Korns. Nach der Erfindung kommt es also auf den Feinheitsgrad
des Ausgangsmaterials an, um die Widerstandsfähigkeit der durch das Verfahren erzeugten
Brikette zu erhöhen.
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Eine weitere Ausbildung des Verfahrens besteht darin, daß die vorkomprimierten
Stoffe in eine geeignete Zahl von Formen eingebracht werden, die sozusagen hermetisch
verschlossen
werden, bevor sie der Umwandlungstemperatur von etwa 3oo bis 35o° C ausgesetzt werden.
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Eine weitere Ausbildung der zur Ausführung des Verfahrens benutzten
Einrichtungen besteht darin, daß, zur Temperaturerhöhung der geformten Stoffe überhitzter
Dampf und bei einer anderen Ausführungsform elektrische Energie benutzt wird.
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Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß im unmittelbaren Anschluß
an die Umwandlung der Stoffe in Vollkohle Koks erzeugt wird, und zwar einerseits
dadurch, daß die bei etwa 3oo' C erzeugte Vollkohle fortschreitend auf eine Temperatur
von etwa 5oo' C oder darüber gebracht wird, und andererseits dadurch, daß Mittel
vorgesehen werden, um die während der Verkokung zwischen 3000 und 5oo' frei
werdenden Kohlenwasserstoffe von der eingeschlossenen Vollkohle abzulassen.
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Bei dem Umwandlungsverfahren kommt es weiterhin darauf an, daß das
Ausgangsmaterial bzw. die Vorpreßlinge vor Eintritt in das Verfahren schon erwärmt
sind. Dadurch wird die Umwandlung in Vollkohle erheblich erleichtert. Dieser Vorteil
wird voll ersichtlich, wenn man überlegt, daß die Kohle nur eine geringe Wärmeleitfähigkeit
besitzt. Die Dauer der Umwandlung der flüssigen Kohlenwasserstoffe in feste im Innern
der Vory)reßlinge ist also wesentlich beeinflußt von der Anfangstemperatur und auch
von der Abmessung des Vorpreßlings sowie schließlich auch von der Art des zur Temperaturerhöhung
verwendeten Heizmittels. Die Umwandlungsdauer währt gewöhnlich 2o bis etwa 45 Minuten
je nach Art der behandelten Stoffe, des Ausmaßes der Vorerwärmung und der Wahl der
Heizmittel.
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Nach geeigneter Zerkleinerung, keinigung und Vorerwärmung des Ausgangsmaterials
kann man nach der vorliegenden Erfindung die die Vorpreßlinge erzeugende Presse
so einrichten, daß sie die Vorpreßlinge in Zellen widerstandsfähiger, z. B. metallener
Blöcke ablegt, wobei diese Zellen durch die Vorpreßlinge voll ausgefüllt sind, wonach
die offene Seite oder die offenen Seiten dieser Zellen in geeigneter Weise abgedeckt
werden, derart, daß die Vorpreßlinge von allen Seiten durch dicht anliegende Wände
allseits eingeschlossen werden und je in einer sozusagen hermetisch dichten Form
liegen. Mittels solcher Formen kann man in einem kontinuierlichen Verfahren arbeiten
und eine beliebig große Menge Brikette produzieren.
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Man kann hierbei entweder die oben in ihrer Allgemeinheit beschriebene
Foren an-@venden, oder man benutzt die in der Zeichnung dargestellte Form von Blöcken
r, in welchen eine Anzahl Zellen r° vorgesehen sind, die oben und unten offen sind.
Diese Blöcke kommen aus der Vorpresse in dem Zustand, daß die Zellen vollständig
mit Vorpreßlingen gefüllt sind, wobei sie an den Seitenwänden schon fest anliegen.
Um nun die Vorpreßlinge auch oben und unten einzuschließen und so eine die Vorpreßlinge
rings dicht anliegend umschließende, vollständig abgeschlossene und dichte Form
zu bilden, können verschiedene Mittel angewendet werden: Beispielsweise wird ein
an der Vorder- und an der Hinterseite offener Kasten (ähnlich der äußeren Hülle
gewöhnlicher Streichholzschachteln) gebildet, Zoobei der Innenquerschnitt dieses
Kastens so gewählt wird, daß der Block r mit sanfter Reibung eingeführt werden kann,
was genügt, eine dichte Form zu bilden. Man kann aber auch die Abdichtung durch
besondere Mittel verbessern. Man kann beispielsweise oben und unten gegen die Flächen
des Blocks r je eine Platte dicht anliegend anpressen, etwa durch eine Schraub-oder
Hebelvorrichtung.
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Zur Beheizung kommen erfindungsgemäß folgende Anordnungen in Betracht:
Für den Fall, wo die Vorpreßlinge in Formen eingeführt werden, richtet man einen
Tunnelofen ein, der von einer Reihe kleiner Wagen durchlaufen wird, deren jeder
eine gewisse Anzahl von Formen trägt (beispielsweise i6 Formen mit je 4. Vorpreßlingen,
was bei einem Gewicht von 8kg jedes Vorpreßlings für jeden Wagen eine Belastung
an Vorpreßlingen in Höhe von 5oo kg ergeben würde). Die Formen werden auf den Wagen
zweckmäßig so angeordnet, daß die heiße Luft des Tunnelofens frei um die Formen
herumstreichen kann.
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Die abgekühlten und entleerten Formen können dann einfach wieder unter
die Vorpresse zurückgeführt werden,. Nach der Erfiildung wird aber als vorteilhaft
vorgeschlagen, sie auf eine Temperatur zu bringen, welche der vorherigen Trocknungstemperatur
oder Vorerwärmungstemperatur der Stoffe (ioo bis Zoo') nahekommt oder sie überschreitet.
Man kann sogar mit der Vorerwärxnung bis auf die Temperatur von 3000 und mehr gehen,
wodurch man die im Innern der Masse hervorzurufende Temperatur der Vorpreßlinge
wesentlich schneller erreichen kann als ohne Erhitzung oder Überhitzung der Formen.
Man kann die Überhitzung der Formen so berechnen, daß die aufgespeicherte Wärme
ganz oder zum großen Teil die notwendige Wärmemenge hergibt, um die Temperatur der
Vorpreßlinge von zoo bis 12o0 auf etwa 300' zu erhöhen. Bei solcher überhitzung
muß man darauf achten, daß die
Form so schnell wie möglich geschlossen
wird.
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Eine andere Art der Beheizung der Vorpreßlinge zum Zweck der Umwandlung
besteht in Verwendung von überhitztem Dampf, der verwendet wird, sei es, daß die
Vörpreßlinge in ein Umwandlungsrohr, wie in dem Hauptpatent beschrieben, eingeführt
werden, sei es, daß sie einzeln in Formen r nach der vorliegenden Zeichnung eingelegt
werden. Mittels überhitzten Dampfes können die Vorpreßlinge sehr schnell auf die
erforderliche Temperatur gebracht «-erden.
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Ein anderes Erwärmungsmittel besteht in der Anwendung elektrischer
Heizung. Für die elektrische Heizung können beispielsweise passend angeordnete besondere
elektrische Heizkörper verwendet werden, entsprechend der bekannten Anordnung derselben
bei der Herstellung von Tonziegeln. Der verwendet elektrische Strom (Gleichstrom
oder Wechselstrom) kann entweder durch Kontakte in die zu heizenden Körper eingeführt
oder bei Wechselstrom auch durch Induktion hervorgerufen «-erden. Die Stelle, wo
die elektrische Energie in -Heizenergie verwandelt wird, kann entweder das die Vorpreßlinge
umgebende Metall sein, wobei dann die Wärme durch die Berührungsfläche hindurch
übertragen wird, oder der elektrische Heizstrom kann, wenigstens teilweise, direkt
in die zu erhitzende Masse der Vorpreßlinge selbst eingeführt werden, wodurch man
die Langsamkeit, mit der sich die Wärme in den V orpreßlingen verbreitet, überwinden
kann. Die elektrische Heizung bietet den allgemeinen Vorteil, daß man eine schnelle
Temperaturerhöhung erreichen kann. Bei der Verwendung einer durch Vorpreßlinge ausgefüllten
langen Umwandlungsröhre kann diese Röhre in ihrer Länge erheblich verkürzt werden
gegenüber einer durch Verbrennungsgase oder durch überhitzten Dampf geheizten Röhre.
Diese Verminderung der Röhrenlänge verringert zugleich die mechanische Energie,
welche notwendig ist, um die die Röhre ausfüllende Säule von Vorpreßlingen vorwärts
zu stoßen.