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Verfahren zum Verkoken von kohlenwasserstoffhaltigen Stoffen
in einer Retorte Die Erfindung betrifft das Verkoken von kohlenwasserstoffhaltigen
Stoffen und besonders die Destillation und Verkokung von kohlenwasserstoffhaltigen
Pechen und Teeren. Unter der Bezeichnung »kohlenwasserstoffhaltige Stoffe« sollen
solche Stoffe verstanden werden wie Kohlengasteer, Koksofenteer, Pech, Petroleumpech
und ähnliche Stoffe.
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Die Erfindung bezweckt, diese kohlenwasserstol'Ihaltigen Stoffe in
einer einzigen, zweckmäßig länglichen Retorte sowohl zu destillieren als auch zu
verkoken, wobei man neben einer Höchstausbeute an ölen einen Halbkoks von verhältnismäßig
geringem Gehalt an Asche, Schwefel und flüchtigen Stoffen erhält, der besonders
für metallurgische Zwecke sehr geeignet ist.
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Das Verfahren besteht darin, daß man in einer von außen beheizten
Retorte mehr als etwa 3o Volumprozent an flüchtigen Bestandteilen aus dem Ausgangsmaterial
austreibt oder dieses bis zur Halbkoksbildung erhitzt, worauf der in der Retorte
verbleibende Rückstand (Halbkoks) nach Abstellung der äußeren Beheizung zur Bildung
von Koks mittels Luft oder anderer sauerstoffhaltiger Gase gemeilert wird. Im Gegensatz
zur altbekannten Bienenkorbverkokung werden beim vorliegenden Verfahren die flüchtigen
Bestandteile wieder gewonnen. Ebenso liegt es im Wesen der Erfindung, daß eine Unterbrechung
der Destillation stattfindet, wenn der größere Teil der flüchtigen Bestandteile
abgetrieben ist und nur noch ein kleinerer Teil derselben zurückbleibt, worauf der
Rückstand in der Retorte zur Bildung von Koks gemeilert wird. Man hat es früher
nicht für möglich gehalten, kohlenwasserstoffhaltiges Material in einer Retorte
zu verkoken, weil man annahm, daß die Retorte die bei der Umwandlung der kohlenwasserstoffhaltigen
Stoffe in Koks vorherrschende Hitze nicht aushalten würde. Durch das vorliegende
Verfahren ist es jedoch möglich geworden, in dem üblichen Typ von Retorten kohlenwasserstoffhaltiges
Material zu verkoken und hierdurch einen guten Schmelzkoks zu erzeugen.
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Zur Ausführung der vorliegenden Erfindung kann eine Retorte gewöhnlicher
Bauart benutzt werden, d. h. das Verfahren der Destillation und der Verkokung von
Kohlenteerpech oder anderem flüssigen Kohlenwasserstoffmaterial kann in einer gewöhnlichen
Retorte
aus Schmiedeeisen oder Stahl ohne Gefahr der zerstörenden Überhitzung ausgeführt
werden und ohne sonstwie die Retorte zu beschädigen. Zweckmäßig wird die Retorte
jedoch etwas abgeändert, um b& deckte oder durch ein Ventil geregelte Öffnungen
an dem von der Öffnung für den Austritt der Destillate entgegengesetzten Ende der
Retorte vorzusehen; außerdem wird ein Schacht über dem Mannloch im oberen Teile
der Retorte angeordnet. Die Funktion der Öffnungen und des Schachtes werden weiter
unten erläutert. Der Erfolg des Verfahrens erklärt sich daraus, daß die in der Beschickung
zurückbleibenden flüchtigen Stoffe, nachdem eine vorausgehende Destillation stattgefunden
hat, genügen, eine schnelle Entzündung und Verbrennung zu bewirken, wodurch die
schwersten öle, welche durch äußere Hitze nicht abgetrieben werden können, ausscheiden,
wobei gleichzeitig durch Regeln der Zufuhr von Luft zur Retorte die Hitze niemals
hoch gerug wird, um die Retorte zu zerstören. Der aus den leichtflüchtigen Stoffen
gebildete Koks, welcher sich auf dem Boden der Retorte vorfindet, wirkt als Isolation
und schützt den Boden der Retorte vor der inneren Hitze.
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Gemäß der Erfindung wird Kohlenteerpech oder anderes kohlenwasserstoffhaltiges
Material in die Retorte entweder im flüssigen oder festen Zustande eingebracht und.
destilliert. Das Destillat wird aus der Austrittsöffnung in Kühler geleitet. Die
Erhitzung der Retorte durch Verbrennungsprodukte aus dem Ofen, in welchen die Retorte
eingebaut ist, oder durch andere Mittel wird fortgeführt, bis ein Halbkoks gebildet
ist, der gewöhnlich wenigstens y Gewichtsprozent der flüchtigen Stoffe enthält.
Es wurde gefunden, daß mehr als 30 Volumprozent des Kohlenteerpechs übergehen
und als Öldestillat gesammelt werden. Gewöhnlich wird von 3o bis 4.o Volumprozent
des in die Retorte eingebrachten Pechs aufgefangen, bevor das Halbkoksstadium erreicht
ist.
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Bei diesem Operationsstadium, d. h. wenn sich ein Halbkoks in der
Retorte gebildet hat und wenig oder kein Destillat mehr aus der Masse in der Retorte
übergeht, wird Wasserdampf durch die Retorte hindurchgeblasen, um darin enthaltene
Teerdämpfe auszutreiben. Das Feuer im Ofen oder andere Mittel zur Erhitzung der
Retorte wird inzwischen abgestellt. Das Dämpfen der Retorte braucht nur vorn kurzer
Dauer zu sein, etwa wenige Minuten; aber wenn erwünscht, kann Wasserdampf in die
Retorte eingeführt und q. bis 6 Stunden durch das Pech während der Zeit hindurchgeleitet
werden, wo die Retorte erhitzt wird, so daß der Wasserdampf die schwereren Dämpfe
aus der Pechmasse übertreibt. Am Schluß der Dampfeinwirkung werden die Endöffnungen
aufgemacht und Luft oder anderes Sauerstoff enthaltendes Gas durch diese Endöffnungen
eintreten gelassen. Der Schacht wird in Verbindung mit dem Innern der Retorte gebracht,
um einen Luftzug in der Retorte zu schaffen und die durch die Reaktion aus dem Sauerstoff
der Luft und einem Teil des Rückstandes gebildeten Verbrennungsprodukte durch den
Schacht hindurch in die Atmosphäre entweichen zu lassen. Die in dem Rückstande verbleibenden
flüchtigen Bestandteile reagieren mit der Luft oder anderen sauerstoffhaltigen Gasen,,
welche in die Retorte eingeführt wurden. Dies hat zur Folge, daß die in dem Rückstand
der Retorte verbliebenen flüchtigen Bestandteile verbrennen, so daß der Rückstand
in der Retorte gemeilert wird und ein trockener Koks entsteht. Der Ausdruck »gemeilert«
wird hier gebraucht, um die Wirkung zu beschreiben, die in der Retorte zwischen
der Luft und anderem sauerstoffhaltigen Gas und dem Rückstande stattfindet, welche
Wirkung mit derjenigen vergleichbar ist, die beim Koken in den gewöhnlichen, bienenkorbartigen
Koksöfen eintritt.
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Die Luft wird langsam, in geregelten Mengen, welche durch die Größe
und Anzahl der Öffnungen in den Enden der Retorte bestimmt werden, zu dern Rückstande
hinzutreten gelassen, so daß das Meilern langsam vor sich geht und außergewöhnlich
hohe Temperaturen in der Retorte nicht erzeugt werden. Dieses Meilern läßt man mehr
als r2 Stunden vor sich gehen, zweckmäßig nahezu 36 Stunden. Nachdem die Meileroperation
beendet ist, wird der Koks in der Retorte (Halbkoks) durch eine für diesen Zweck
vorhandene Austrageöffnung entfernt. Der so erhaltene Koks besitzt einen niedrigen
Gehalt an Asche, Schwefel und flüchtigen Stoffen. Er ist dicht, hart und vorzüglich
für metallurgische Zwecke geeignet, viel mehr als der Koks, der bisher in einer
Retorte hergestellt wurde, in welcher die Destillation von Pech zu Koks in einer
kontinuierlichen Operation ausgeführt wurde.
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Zur Erläuterung des Verfahrens ist eine Ausführungsform einer Retorte
in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt, in welchen Abb. i eine Schnittansicht
darstellt, wobei einige Teile in Ansicht gezeichnet sind, und Abb. 2 eine Vorderansicht
nach Abb. i. von dem den überdestillierenden Ölen entgegengesetzten Ende aus gesehen.
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i ist die Retorte eines bei der Destillation von Kohlenteer oder Pech
üblichen Typs. Die Retorte hat einen Hals 3 zum Austritt der Destillate, welcher
mit den üblichen, hier
nicht gezeichneten Kühlern in Verbindung
steht. 2 ist die mit Ventil versehene Rohrleitung zum Beschicken der Retorte; ein
mit Deckel 9 versehenes Mannloch befindet sich auf der oberen Seite der Retorte.
Am Vorderende der Retorte befindet sich eine Austrageöffnung 8, durch welche der
Koks aus der Retorte herausgezogen werden kann. Das andere Ende der Retorte ist
mit einer Mehrzahl von Öffnungen 7 versehen, die oberhalb des gewöhnlichen Niveaus
des Halbkokses angebracht sind, wo das Material im ersten Stadium der Destillation
vorerhitzt wird. Jede dieser Öffnungen 7 (siehe Abb, 2) ist mit einer Verschlußplatte
6 versehen. Sie können Ventile oder andere Mittel zur Regelung des Grades der Öffnungen
besitzen. über dem Niveau der Öffnungen 7 ist ein mit Ventil versehenes Rohr
13 zum Eintritt von Wasserdampf in die Retorte vorgesehen. Die Retorte ist
zweckmäßig auch mit einem Schacht 5 versehen, der mit einem seitlichen Scharnier
am Mannloch 4. in dem oberen Teil der Retorte befestigt ist. Ein mit Ventil versehenes
Rohr io, welches bis nahezu auf den Boden der Retorte geht, steht in Verbindung
mit dem Entleerungsrohr i r, welches kleine seitliche Öffnungen 12 besitzt. Das
Rohr i r ist nahe am Boden der Retorte angeordnet. In Abb. i gibt der Schacht 5
in strichpunktierten Linien die Stellung an, um einen Luftzug in der Retorte herbeizuführen,
und volle Linien zeigen den Schacht, wie er auf der Unterstützung 1q. aufruht. Dies
ist die Stellung des Schachtes während der Destillation, wenn das Mannloch 4. durch
den Deckel 9 geschlossen ist.
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Das Verfahren wird wie folgt ausgeführt Kohlenwasserstoffhaltiges
Material, wie Kohlenteerpech, in flüssiger oder fester Form, wird in die Retorte
r eingebracht. Die Öffnungen 7, das Entleerungsrohr 8 und das Mannloch 4 werden
geschlossen, und die Retorte wird dann durch heiße Verbrennungsprodukte, die aus
der Feuerung kommen, oder durch andere geeignete Mittel erhitzt. Das Erhitzen wird
fortgesetzt, bis die flüchtigen Bestandteile zum großen Teil übergetrieben sind
und ein Halbkoks in der Retorte verbleibt, wie oben angegeben. Die Unterbrechung
der Destillation kann leicht durch Besichtigung des Rückstandes in der Retorte oder
der schweren Destillationsöle, welche gesammelt wurden, bestimmt werden. Wasserdampf
kann durch die Rohre io und i i beim Beginn der Destillation zugelassen werden,
und der Wasserdampfstrom bleibt während der Destillation bestehen, so daß ein Verstopfen
der Öffnungen 12 verhindert wird, wie weiter unten auseinandergesetzt ist. Andererseits
wird dadurch das Übertreiben der flüchtigen Öle aus dem Kohlenwasserstoffmaterial
aus der Retorte unterstützt. Die Dauer der Destillationsperiode hängt in erster
Linie von der Menge der Beschickung und der zur Retorte hinzugefügten Hitze ab.
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Nach Beendigung der Destillation wird der Mannlochdeckelg entfernt
und Dampf mittels Rohres 13 durch die Retorte i geschickt. Das Erhitzen der Retorte
wird nach Beendigung der Destillationsperiode unterbrochen, und nachdem der Dampf
durch die Retorte hindurchgetreten und die dort vorhandenen rückständigen Dämpfe
entfernt hat, -wodurch die Gefahr einer Explosion ausgeschaltet wird, werden die
Verschlußplatten 6 aus den Öffnungen 7 entfernt und Luft oder andere sauerstoffhaltige
Gase durch die Öffnungen 7 in die Retorte eintreten gelassen. Gleichzeitig wird
der Schacht 5 durch Aufrichten in Verbindung mit dem Innern der Retorte gebracht,
so daß ein Luftzug entsteht, welcher die Verbrennungsprodukte zwischen Luft und
dem Rückstande in der Retorte veranlaßt, durch den Schacht in die Atmosphäre zu
entweichen. Dieses Meilern des Rückstandes in der Retorte läßt man langsam eine
beträchtliche Zeit, i2 Stunden oder mehr, vorzugsweise etwa 36 Stunden hindurch,
vor sich gehen, bis ein dichter, fester und trockener Koks gebildet ist. Alsdann
läßt man in bekannter Weise Wasser in die Retorte i eintreten, um den Koks abzulöschen,
welcher schließlich durch das Loch 8 herausgezogen wird.
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Luft oder anderes sauerstoffhaltiges Gas können in das Innere des
Rückstandes während des Meilerns durch das Rohr i i zugeleitet werden. Ist die Zufuhr
von Luft erwünscht, so wird ein Verstopfen der öffnungen 12 während der Destillation,
wenn das Pech vom flüssigen Zustand in halbfesten Koks übergeht, dadurch verhindert,
daß man Dampf durch die Röhren io und i i eintreten läßt.