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Verfahren zur Veredelung von wasserreichen, insbesondere lignitisehen Braunkohlen und ähnliehen minderwertigen Brennstoffen.
Während die Trocknung der Braunkohle eine erhebliche Wärmemenge erfordert, vollzieht sich die eigentliche Zersetzung der Kohle, die bei etwa 3500 beginnt und sich praktisch bei Temperaturen über 8500 abspielt, unter Wärmeabgabe, so dass die Hauptarbeit des Schwelofens in der Trocknung der Kohle besteht, wogegen die eigentliche Schwelung so gut wie gar keine Wärmezufuhr erfordert. Wird die Kohle über die zur Trocknung nötige Temperatur hinaus erhitzt, so vollzieht sich aber, schon bevor die niedrigste Temperatur erreicht ist, bei welcher die eigentliche Zersetzung der Kohle und damit die exotherme Reaktion einsetzt, zwischen 300 und 350 eine Veredelung der Kohle, die als künstliche Inkohlung bezeichnet werden kann.
Auf diesen Voraussetzungen beruht das vorliegende Verfahren, dessen Wesen darin besteht, dass das Gut, zweckmässig ohne gesonderte Vortrocknung, auf eine Temperatur gebracht wird, die gerade hinreicht, um das Schwelen, den exotherm verlaufenden Vorgang, einzuleiten und dass es durch Verbrennung von hiebei in geringer Menge gebildeten Schwelprodukten mit Hilfe geregelter Mengen ständig zugeführter, zweckmässig vorgewärmter Luft bei dieser Temperatur gehalten wird, derart, dass durch die teilweise Verbrennung von Schwelprodukten zusammen mit der positiven Reaktionswärme sowohl die Trocknung des Gutes als auch die künstliche Inkohlung in einem Arbeitsgang ohne Wärmezufuhr von aussen erzielt wird.
Es wird so die Trocknung und eine wesentliche Vergrösserung des Heizwertes des Kohlenrückstandes durch Verbrennung eines verhältnismässig geringen Anteiles der Schwelprodukte erreicht, ohne dass eine weitgehende Absehwelung des Gutes eintritt.
Zur Ausführung des Verfahrens lässt man das Gut in einem geeigneten Reaktionsgefäss, z. B. aus
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Auslass für die flüchtigen Zersetzungsprodukte versehen ist, met abwärts sinken. Die entweichenden Gase werden vorteilhaft zur Vorwärmung der Verbrennungsluft verwendet. Das gare Gut wird durch einen Auslass am unteren Ende des Reaktionsgefässes periodisch oder kontinuierlich ausgetragen. Nach Entzündung der ersten Beschickung wird dem Gut ständig so viel Verbrennungsluft zugeführt, dass die niedrigste Temperatur, die gerade zur Einleitung der Zersetzung des betreffenden Materials hinreicht (im allgemeinen zwischen 330-3700), durch Verbrennung der entstehenden Schwelgase aufrechterhalten bleibt. In verschiedenen Höhenlagen des Reaktionsgefässes sind Pyrometer angeordnet, um die Temperatur genau zu überwachen.
Wie üblich ist das Reaktionsgefäss mit einer entsprechend starken Schicht eines wärmeisolierenden Materials umgeben.
Die Wirkung des Veredelungsverfahrens wird durch die nachfolgenden Immediatanalysen von Braunkohle vor und nach der Behandlung veranschaulicht. In diesem Fall wurde eine feuchte Kohle von brauner Farbe und deutlicher Holzstruktur bei blättrigem bis unebenem Bruch zu einer matten schwarzen Kohle veredelt. Die Durchschnittstemperatur in der heissesten Zone des Ofens betrug etwa 3500. Es wurden an Veredelungsprodukt 50% vom Gewicht des Ausgangsproduktes erhalten.
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<tb>
Ausgangsprodukt <SEP> Veredlungsprodukt
<tb> Feuchtigkeit <SEP> ........ <SEP> 36#93% <SEP> 5#22%
<tb> Asche............... <SEP> 3-45% <SEP> 6-38%
<tb> Fixer <SEP> Kohlenstoff..... <SEP> 28'55% <SEP> 59'89%
<tb> Flüchtige <SEP> Stoffe....... <SEP> 31'07% <SEP> 28-51%
<tb> Summe...... <SEP> 100 <SEP> % <SEP> 100 <SEP> %
<tb>
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<tb>
<tb> Ausgangsprodukt <SEP> Veredlungsprodukt
<tb> ReinkoHesubstanz.... <SEP> 59-62 <SEP> 88-40
<tb> Oberer <SEP> Heizwert...... <SEP> 3971 <SEP> Kal/kg <SEP> 6278 <SEP> Kallkg
<tb> Unterer <SEP> Heizwert..... <SEP> 3583 <SEP> " <SEP> 6026 <SEP> "
<tb> Verdampfungswert.....
<SEP> 5-69 <SEP> 9-56
<tb>
Es ist bekannt, die beträchtliche Wärmeentwicklung, die bei der trockenen Destillation von Holz oder holzähnlichem Material auftritt, in der Weise auszunutzen, dass das vorgetrocknet Gut in einem luftdicht abgeschlossenen und wärmeisoliertem Gefäss ohne Wärmezufuhr von aussen verkohlt wird (Patent Nr. 96137). In weiterer Ausbildung dieser Verkohlung des Holzes durch exotherme Destillation, die sich als eine Art von verbesserter Meilerverkohlung darstellt, ist ferner vorgeschlagen worden, die beim Holzverkohlungsprozess frei werdende Wärme auch zum Trocknen des Holzes in einem Arbeitsgang nutzbar zu machen, um die gesonderte Vortrocknung zu ersparen, ferner auch, um die Gefahr der Entzündung des auf verhältnismässig hohe Temperatur erhitzten Holzes auszuschalten (deutsche Patentschrift Nr. 378530).
Zu diesem Zweck wird die erste Beschickung des Ofens entzündet und unter Wärmezufuhr verkohlt, bevor die eigentliche exotherme Holzverkohlung bei geringer Luftzufuhr einsetzt. Bei allen diesen bekannten Verfahren handelt es sich, insofern sie zur Behandlung von Braunkohle u. dgl. bestimmt sind, um eine ununterbrochene trockene Destillation, bei welcher die Braunkohle zunächst getrocknet, dann aber bis zu ihrer Zersetzung erhitzt wird. Hingegen liegt das Wesen des vorliegenden Verfahrens darin, den natürlichen Inkohlungsprozess, der bei der Entstehung der Kohle in sehr langen Zeiträumen allmählich fortschreitet, durch eine künstliche Behandlung der Braunkohle-praktisch unter Ausschaltung des Faktors Zeit-in einfacher und wirtschaftlicher Weise herbeizuführen.
Durch das Verfahren werden natürlich vorkommende Zwischenstufe zwischen Holz und den höchstgekohlten Kohlenarten, Zwischenstufe, wie sie in den Braunkohlenarten vorliegen, durch künstliche Inkohlung veredelt.
Auch das Verfahren nach der deutschen Patentschrift Nr. 376176 zielt darauf ab, die trockene Destillation wasserreicher Brennstoffe unter Ausnutzung der positiven Reaktionswärme ohne Zufuhr äusserer Wärme durchzuführen. Das Verfahren besteht im wesentlichen darin, dass die Kohle so weit vorgetrocknet wird, dass die beim Schwelen frei werdende Wärme zusammen mit der Wärme, die durch Hindurchleiten des Schwelmittels durch den heissen Koks zurückgewonnen wird, genügt, um die Schweltemperatur aufrechtzuerhalten. Als Sehwelmitte. l kann z. B. das Schwelgas selbst oder Wasserdampf oder ein inertes Gas im Kreislauf verwendet werden.
Beim Schwelen von Braunkohle entsteht als Hauptprodukt unter allen Umständen Braunkohlenteer neben Schwelgase, als Rückstand hinterbleibt Koks. Im Gegensatz hiezu liefert das vorliegende Verfahren eine getrocknete und gleichzeitig veredelte Braunkohle, die noch die Hauptmenge der Schwelprodukte enthält, ohne sonstige Nebenprodukte. Die Menge der Sehwelprodukte, die durch Verbrennung preisgegeben werden, um zusammen mit der positiven Reaktionswärme den Wärmebedarf der Trocknung und des unterhalb der Zersetzungstemperatur vor sich gehenden Inkohlungsprozesses zu decken, ist
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betrieb sehr geeigneten Verfahrens durch den Energieverbrauch in Frage gestellt wäre.
Es ist ferner auch schon vorgeschlagen worden, Braunkohle dadurch zu veredeln, dass die Kohle unter Abschluss der Luft auf 180-250'erhitzt wird. Dieses bekannte Verfahren (der sogenannte Bertinierungsprozess) beruht gleich dem vorliegenden Verfahren auf der Erscheinung, dass man beim Erhitzen der Kohle über die zur Trocknung nötige Temperatur hinaus schon unterhalb der eigentlichen Zersetzung zu einer Einwirkung kommt, durch die der Heizwert des Kohlenrückstandes auf dem Wege der künstlichen Inkohlung gesteigert wird. Doch wird bei den Temperaturen dieses Verfahrens noch kein Teer und auch
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die Braunkohle überdies auch noch bis zu einem Wassergehalt von 15 bis 20% vortrocknen.