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Verfahren zum Schwelen und gleichzeitigen Kracken von Braunkohle und
anderen bituminösen Brennstoffen Es ist bekannt, daß der Schwelprozeß mit Anwendung
gewisser Verfahren und Vorrichtungen mit einem Krackprozeß der gebildeten Öldämpfe
in derselben Schwelvorrichtung vereinigt werden kann, so daß ein gemeinsamer Prozeß
von Schwelen und Kracken in einem Arbeitsgange entsteht, welcher als Krackprozeß
von festen bituminösen Brennstofl,en bezeichnet werden kann und durch welchen die
nachherige, allgemein übliche Druckkrackung der bei der Schwelung anfallenden Öle
und Teere sich erübrigt.
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In diesen bekannten Verfahren sind durch. weitere Versuche eine Reihe
von Verbesserungen, durchgeführt worden, welche teils die Anwendungsmöglichkeiten
des Verfahrens erweitern, teils in besonderen Fällen die Güte eines der Enderzeugnisse
des Verfahrens -des Schwelkokses - verbessern.
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Das neue Verfahren arbeitet wie folgt: Die Öldämpfe werden aus .der
Schwel- und Krackvorrichtung in die Kondensation geleitet, hier die noch nicht fertig
gekrackten, schwereren Kohlenwasserstoff e von den leichteren, fertig gekrackten
abgeschieden und als Rücklauföl in fester, flüssiger oder dampfförtniger Phase wieder
in den Schwel- und Krackprozeß zurückgeleitet, um hier in Berührung mit dem erwärmten
Schwelkoks weiterzukracken.
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Es bildet sich ein Kreislauf der schweren Öle aus der Schwel- und
Krackvorrichtung in die Kondensation und zurück sowie eine Krackung in einer Reihe
von Zeitstufen, deren Anzahl für die verschieden leicht krackenden Komponenten des
Öls eine verschiedene ist, so daß die verschiedenen Komponenten für sich behandelt
werden und eine Höchstausbeute erreicht ,wird. Der Rücklauf eines jeden Anteils
der schweren Öle vollzieht sich so oft und so lange, bis der gewünschte Krackungsgrad
erreicht ist, so daß das gesamte anfallende Öl auch restlos in leichte Öle, Gas'
und Koks aufgespalten werden kann. Der sich bildende Krackkoks wird teilweise durch
den Wasserdampf vergast, teilweise füllt er die Poren des Schwelkokses und wird
zusammen mit demselben aus der Vorrichtung, falls dieselbe fortlaufend arbeitet,
auch fortlaufend ausgetragen.
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Das Verfahren kann in jeder Schwelvorrichtung durchgeführt werden,
die Ausbeute an leichten Kohlenwasserstoffen aus dem Brennstoff ist bei Anwendung
dieses Verfahrens weit höher als beim getrennten Schwelen des Brennstoffes und nachherigem
Kracken der enthaltenen Öle in flüssiger Phase, da hier ein restloses Kracken bis
zum trocknen Koks ermöglicht wird, was bei der Krackung von schweren viskosen Ölen
in flüssiger Phase nicht möglich ist, da eine Reihe von. Verlustquellen durch das
neue Verfahren in Fortfall kommen.
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Ein weiterer Vorteil ist, daß die Krackung
der in
der Kondensation abgeschiedenen schwereren Ölfraktionen, die wieder in den Schwel-
und Krackprozeß zurückgeführt
| werden, infolge der starken katalytische |
| Wirkung des Schwelkokses bei niedri |
temperaturen ungemein rasen vor sicn geara In der Regel genügt eine Einführung vQpflüssigem
Rücklauföl auf den schon gebildeten' Schwelkoks, um eine genügend starke Kraekivirkung
hervorzurufen; hierbei absorbiert der Schwelkoks infolge seiner Porosität das Öl
und verdampft dasselbe wieder infolge seiner gespeicherten Wärme. Der sich bildende
Krackkoks füllt die Poren des Schwel-; kokses und reichert denselben mit Kohlenstoff
an.
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Ein solcher Schwel- und Krackprozeß von bituminösen festen Brennstoffen
in einem Arbeitsgange kann auch dazu benutzt werden, um außer deh aus dem festen
Brennstoff stammenden Ölen noch . zusätzlich Öle zu kracken, welche aus anderer
Quelle stammen, um in einer billigen Vorrichtung eine restlose Krackung bis zu trockenem
Koks mit hoher Ausbeute und eine fortlaufende Krakkung mit fortlaufender Austragung
des Krackkokses mit dem Schwelkoks zu erreichen, was in Druckkrackanlagen in flüssiger
Phase nicht möglich ist.
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Das Zusatzöl kann, wie auch das eigne Rücklauföl, in den Prozeß in
dampfförmiger, flüssiger oder auch fester Phase eingeführt werden, z. B. in Form
von Pech, mit dessen Hilfe der feste Brennstoff brikettiert wird. Besonders eignet
sich dieser Prozeß daher für das Kracken in Form von Zusatzölen von schweren viskösen
Ölen und Urteeren, die einen sehr hohen Koksrückstand hinterlassen und deren Krackung
in flüssiger Phase in den 'allgemein üblichen Vorrichtungen nicht möglich oder jedenfalls
unrentabel und unrationell ist. Der Zusatz von fremden Ölen hat natürlich seine
Grenze in der Aufnahmefähigkeit des Schwelkokses.
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Es hat sich endlich bei weiteren Versuchen erwiesen, daß bei Anwendung
der Schwelkrackung auf die deutsche Braunkohle durch eine gewisse Veränderung des
Prozesses nicht nur eine restlose Spaltung des Braunkohlenteeres bis auf Benzin,
Gas und Koks, sondern auch ein einwandfrei fester Schwel- und Krackkolcs erhalten
und hierdurch die akute Frage der Absatzmöglichkeit für den Schwelkoks gelöst wird.
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Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens in bezug auf die Verwendung
deutscher Braunkohle ist folgendes: Die Braunkohle wird auf etwa 25 bis 30
0l0 Wassergehalt vorgetrocknet, in Formlinge ohne Zusatz von Bindemitteln brikettiert
und beispielsweise in einem Pfannentunnelofen I der Schwelkrackung unterworfen.
Die flüchtigen Schwel- und Krackprodukte werden in eine Kondensation geleitet, in
der die über .z000 siedenden Bestandteile als Rücklauföl abgeschieden werden. Dieses
letztere wird .beispielsweise in einer fortlaufend wirkenden @Destillationsanordnung
in leichtere Anteile 'und Pechrückstand getrennt. Die flüchtigen Anteile des Rücklauföles
kehren in den Ofen I in dampfförmiger Phase zurück und werden hier weitergekrackt.
Das flüssige Pech wird fortlaufend abgezogen und für die nochmalige Brikettierung
des nicht festen Schwelkokses aus dem Ofen I verwendet.
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Der mit dem Pechrückstande des Rücklauföles brikettierte Schwelkoks
aus dem Ofen I wird beispielsweise in einem Pfannentulinelofen II einer nochmaligen
Erhitzung bzw. Verkokung unterworfen, wobei das Pech wieder teilweise verdampft
und die Dämpfe weiter gespalten werden, während der feste Rückstand des Pechs, der
Krackkoks, das Bindemittel für den Schwelkoks ergibt.
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DieEndtemperaturdeszweiten Verkokungsofens ist ein wenig niedriger
zu halten als die des ersten Ofens für Schwelkrackung, damit die im ersten Ofen
noch im Schwelkoks zurückbleibenden flüchtigen Bestandteile nicht im zweiten Ofen
ausgetrieben werden können, was die Briketts zerreißen und ihre Festigkeit verhindern
würde. Beträgt z. B. die Endtemperatur des Ofens I 50o bis 52o0, so darf im Ofen
II die Verkokungstemperatur 450 bis 475' nicht übersteigen.
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Unter diesen Voraussetzungen werden einwandfrei harte und feste Koksbriketts
erhalten, die im Feuer weder weich werden noch zerfallen. Durch weitere Erhöhung
der Endtemperatur der Schwelkrackung im Ofen I kann auch ein einwandfreier Hüttenkoks
hergestellt werden.
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Die flüchtigen Produkte der Verkokung werden in die Kondensation des
Ofens.I geleitet und das fertige Benzin abgeschieden, tvährend die schwereren Bestandteile
als Rücklauföl am Kreislauf weiter teilnehmen, bis sie restlos in Benzin, Gas und
Krackkoks aufgespalten sind.
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Auch bei dieseln abgeänderten Verfahren kann aus anderer Quelle stammendes
Zusatzöl zwecks gleichzeitiger Krackung desselben zusammen mit der Schwelung von
Braunkohle und Krackung der hierbei anfallenden Teere eingeführt werden. Hierdurch
vergrößert sich die Menge an Rücklauföl und daher auch die Menge an schwereren Anteilen
(Pech) aus demselben, so daß die für die Brikettierung des Schwelkokses notwendige
Menge an Pech auch erhalten werden kann, falls das Pech aus dem Rücklauföl der Braunkohle
allein nicht ausreichen sollte.
Das neue Verfahren ist daher ein
besonderes, der Natur der deutschen Braunkohle angepaßtes Verfahren einer Schwelkrackung
derselben, welches in einer Teilung der Schwelkrackung in zwei Arbeitsgängen oder
Prozessen besteht. Im ersten wird die Braunkohle einer Schwelkreckung unterworfen
und ein nicht fester Schwelkoks erhalten, im zweiten der mit den. schwersten Anteilen
des Rücklauföles brikettierte Schwelkoks einer nochmaligen Verkokung und Krackung
der schweren Anteile des Rücklauföles unterworfen. Das Rücklauföl der beiden Prozesse
oder Arbeitsgänge wird in leichtere und schwerere Bestandteile getrennt, und es
kehren die leichteren beispielsweise im ersten Prozeß in dampfförmiger, die schwereren
im zweiten Prozeß in fester Phase zurück. Durch Einführung mit dem Rücklauföl von
aus anderer Quelle stammendem Zusatzöl In fester, flüssiger oder dampfförmiger Phase
in einem oder in beiden Prozessen kann sowohl dieses Zusatzöl bei atmosphärem Druck
auch in billiger Vorrichtung und billigem krachverfahren gleichzeitig gekracht werden,
als auch die Menge des aus dein Rücklauföl abgeschiedenen Pechs dem Bedarf an Bindemittel
für die Brikettierung ,des Schwelkokses der Braunkohle angepaßt werden.
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Beifolgende Zeichnung zeigt eine beispielsweise Anordnung für die
Anwendung des Verfahrens und bedeutet: 0I Pfannentunnelofen I für Schwelung von
Braunkohlenpreßlingen und Krackung der flüchtigen Anteile des Rücklauföles, OII
Pfannentunnelofen II für Verkokung von Koksbriketts, welche aus dem Schwelkoks des
Ofens I und den flüssigen, pechartigen Bestandteilen des Rücklauföles hergestellt
sind und gleichzeitige Krackung der sich im Ofen verflüchtigenden Pechdämpfe, lt
Heizkörper in den beiden Öfen, a1, a2, a3, a4 Eintritt der Heizgase in die Heizkörper,
b1, b2, b3, b4 Austritt .der Heizgase aus den Heizkörpern, Kreislaufgebläse für
den Kreislauf der Schwel- und Krachdämpfe durch die außen beheizten Rohre der Heizkörper
und das Schwelgut in den Pfannen, p Pfannen. mit durchbrochenem Boden für die Aufnahme
des Schwelgutes, v Vorschubzahnrad für ununterbrochenen Vorschub der Pfannen durch
die Ofen, cl, c2 Austritt der Schwel- und Krachdämpfe aus den Ofen in eine .gemeinsame
Kondensation, KI erster Röhrenkühler der Kondensation, KI, Fraktionierungskolonneder
Kondensation für Abscheidung des schweren Rücklauf öles vom Leichtöl, KIII Wasserröhrenkühler
für Leichtöl, KIV Gaswäscher, -g Austritt für permanentes Gas, R0 schweres Rücklauföl
im Sumpfe der Kühler KI und KII, I_0 Leichtöl, WO Waschöl, P Pumpe für Rückl,auföl,
dl, d2, d3, d4, d, Destillationsblasen einer fortlaufenden Destillationseinrichtung
für die Aufteilung .des Rücklauföles in Dämpfe (Pech), a, Eintrittder Heizgase für
die Destillation, b5 Austritt der Heizgase aus der Destillation, r Eintritt desRücklauföles
in die Destillation, ri, 121 y3, r4, r,, Austritt der dampfförmigen Anteile des.
Rücklauföles aus der Destillation. in den Ofen I, y, Austritt des Pechs des Rücklauföles3
aus der Destillation, e1 Eintritt der mit Braunkohlenpreßlingen beladenen Pfannen
p in den Ofen I, f1 Austritt des Schwelkokses der Preßlirige aus dem Ofen I, e2
Eintritt der mit dem Rücklaufölpech der Destillation brikettierten Schwelkoksbriketts
in den Ofen II, f2 Austritt der verkokten festen Koksbriketts aus dem Ofen Il.
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Der Arbeitsgang ist folgender: Bei ei treten in den Ofen I die mit
Braunkohlenpreßlingen gefüllten Pfannen p ein, durchwandern den Ofen, werden. geschwelt
und treten bei f 1 als. nicht fester Schwelkoks aus.
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Der Ofen wird durch drei Feuerungen beheizt.
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Die Heizgase für den Trockenraum treten bei a1 in die Heizkörper h
des Trockenraumes ein und bei b1 aus. Die Heizgase für dieerste Hälfte des Schwelraumes
treten .bei a2 in die Heizkörper ein und bei b2 .aus-. Die Heizgase für die zweite
Hälfte des. Schwelraumes, in welcher auch .die Krackung der Schweldämpfe und der
dampfförmigen Teile des Rücklauföles aus, der Destillation erfolgt, treten bei a3
ein und; bei b3 aus.
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Die Wärmeübertragung von den Rohrwänden der Heizkörper an das Schwelgut
erfolgt durch den Wasserdampf bzw. Schweldämpfe, welche mittels der Kreislaufgebläse
in einen Kreislauf durch die Rohre der Heizkörper und das Schwelgut versetzt werden.
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Die Kühlung erfolgt in den drei letzten Kammern durch einen Kreislauf
von Wasserdampf, der mittels drei Kreislaufgebläsen durch das Schwelgut und durch
Wasser berieselte Skrubber vor sich geht. Der Wasserdampf bildet sich durch Übertragung
der Wärme des Schwelkokses an das Berieselungswasser.
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Die Schwel- und Krachdämpfe durchwandern im ständigen. Kreislauf den-Schwelraum
im Gleichstrom mit dem Schwelgute und treten bei cl in den ersten: Röhrenkühler
KI aus, in welchem das schwerste Öl kondensiert. Die unkondensierten Dämpfe treten
aus. dem Kühler KI in die Fraktionierungskolonne KI,
aus, in welcher die über
aoo° siedenden Bestandteile des. Öles kondensieren und sich im Sumpfe mit den schweren
Ölen des Kühlers KI vereinigen und das Rücklauföl bilden, während
die
unter 20o° siedenden Bestandteile in dem Kühler KIIi niedergeschlagen werden.
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Das. Rücklauföl wird mittels der Pumpe P durch die kontinuierliche
Destillation dl, d2, d3, d4, d@ gepumpt, und hier werden die leichteren Bestandteile
wieder verdampft, während der Pechrückstand bei r, abfließt. Die Dämpfe kehren durch
die Rohre r1, r2, r3, y4 und r. in den Ofen I zurück und vollführen diesen Kreislauf,
bis sie auf Leichtöl, Gas oderKoks aufgespalten sind.
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Das bei r,'-abfließernde Pech wird mit dem Schwelkoks des Ofens I
gemischt und brikettiert; die Briketts treten in den Ofen II .bei e2 ein, durchwandern
denselben, werden auf etwa 4500 erhitzt und verlassen denselben als harte Koksbriketts
nach Abkühlung in den Kühlkammern bei f 2.
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Die Beheizung des Ofens II erfolgt durch eine Feuerung; die Heizgase
treten bei a4 in dieHeizkörperein und bei b4 aus. Die Wärme-Übertragung und Kühlurig
erfolgt wie beim Ofen I durch Kreislaufgebläse.
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Das in den Briketts enthaltene Pech verdampft teilweise, wird gekrackt
und hinterläßt einen Koksrückstand in den Briketts, welcher als Bindemittel derselben
dient.
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Die Dämpfe treten bei c2 in den, Kühler KI aus, in den Kühlern KI
und KI, wird das schwerere Rücklauföl abgeschieden, welches zusammen mit dem Rücklauföl
des Ofens I in der Destillation auf Pech und dampfförmige Bestandteile aufgeteilt
wird.
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Der Kreislauf des Pechs aus der Destillation in den Ofen II und aus
demselben in die Kondensation undDestillation wiederholt sich so oft, bis auch diese
Bestandteile des Öles auf Koks, Leichtöl und Gas aufgespalten sind. Als Endprodukte
des Prozesses werden harte und feste Koksbriketts, Leichtöl und permanentes wertvolles
Gas erhalten.