DD290438A5 - Verfahren zur rueckgewinnung von kohlestaemmigen teeren aus feststoffhaltigen teerrueckstaenden - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rueckgewinnung von kohlestaemmigen Teeren aus Staub/Teer-Gemischen zum Zweck einer nachfolgenden stofflichen Nutzung. Das Ziel besteht in der Erhoehung der Wirtschaftlichkeit der Braunkohlenschwelung bzw. -verkokung sowie der Braunkohlenvergasung durch Steigerung des Aufkommens an karbochemischen Fluessigprodukten. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Rueckgewinnung kohlestaemmiger Teere durch eine dem Pyrolyseprozesz vorgeschaltete abgestimmte Mischung von feststoffhaltigen Teerrueckstaenden mit dem Kohlestrom bei Gewaehrleistung einer ausreichend guten Vermischung der beiden Mischkomponenten. Erfindungsgemaesz erfolgt die Zumischung des Staub/Teer-Gemisches zum Kohlestrom zweistufig und dosiert. In einer separaten Vormischstufe wird das Staub/Teer-Gemisch mit einer angepaszten Menge an Kohle so gemischt, dasz ein oberflaechentrockener, kruemeliger und dosierbarer Mischstoff entsteht. Dieser wird dem der Brikettierung zuflieszenden Kohlestrom in solch einer Menge zugegeben, dasz der rueckgefuehrte Teeranteil bezogen auf die Gesamtkohle maximal 2,5 * betraegt. Die Zugabe des Mischstoffes zur Gesamtkohle wahlweise oder nach der Trocknungsstufe erfolgt.{Rueckgewinnung; Teer, kohlestaemmig; Staub-Teer-Gemisch; Schwelteer; Zumischung; Einsatzbrikett; Pyrolyse; Verfahren; zweistufig; Mischstoff, oberflaechentrocken, kruemelig}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahron zur Rückgewinnung von kohlestämmigen Teeren (vornehmlich Schwelteeren) aus Staub-Teer-Gemischen zum Zweck einer nachfolgenden stofflichen Nutzung.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die meisten bekannten Verfahren zur Braunkohlenschwelung bzw. -verkokung sowie der Braunkohlenvergasung setzen die Einsatzkohle in brikettierter Form voraus. Dabei besteht die volkswirtschaftliche Zielstellung im Falle der Braunkohlenschwelung in der maximalen Erzeugung karbochemischer Flüssigprodukte, aus denen nachfolgend Paraffine, Schmierstoffe, Elektrodenkoks, Kraftstoffe und andere chemische Wertstoffe gewonnen werden. Im Rahmen der o.g. Verfahren fallen prozeßbedingt in erheblichem Maß Teerrückstände in Form unterschiedlicher Staub-Teer-Gomische an die bisher nur einer energetischen Nutzung zugänglich sind oder entsprechenden Deponien zugeleitet werden. Dabei wird der in diesen Abfallprodukten in einer Größenordnung von 50 bis 80Ma.-% enthaltene Teeranteil trotz seines erheblichen Mengenanteiles, seinem eigentlichen Verwendungszweck entzogen und damit das wirtschaftliche Ergebnis des Pyrolyseprozesses beeinträchtigt. Versuche zur Rückgewinnung der betreffenden Teeranteile durch Rückführung der im heißen Zustand flüssigen Rückstände in den Pyrolyseprozeß schlugen bisher fehl. So mußte GOEDICKE (Freiberger Forschungsheft A327 [1964] S.7 bis 99) bei seinen Versuchen zur Rückführung der als Schwelertassen· und Zentrifugenrückstand im Schwelprozeß anfallenden Staub-Teer-Gemische durch Zumischung zu dem der Brikettierung zufließenden Trockenkohlestrom einen sehr hohen Festigkeitsverlust der nachfolgend erzeugten Schwelbriketts feststellen. Daraus resultierten unzulässig hohe Zerfailsgrade im nachfolgenden Trocknungs- und Pyrolyseprozeß, die den eigentlichen Schwelprozeß entscheidend behinderten. Die Ursachen lagen offensichtlich in einer unzureichenden Vermischung der beiden Komponenten. Der daraus abgeleitete technische Lösungsvorschlag einer Feinverdüsung des flüssigen Staub-Teer-Gemisches über eine Vielzahl spezieller Düsen blieb in seiner Wirkung begrenzt und fand wegen der unreal hohen Düsenzahl und den Problemen der Versprühung hochfeststoffhaltiger Medien keine praktische Anwendung.

Die im Rahmen anderer karbochemischer Verfahren angewendeten bekannten Prinzipien der Flüssigproduktenrückgewinnung, wie Flash-Destillation oder separates Abschwelen (wie im Falle des Heißabscheiderrückstandes bei der Hochdruckhydrierung

von Feinkohle) oder die bekannten Möglichkeiten der Extraktion (wie z. B. superkritische Gasphasenextraktion) erfordern zusätzliche und aufwendige Prozeßstufen, die sich darüber hinaus zumeist nicht in das Technologieschema einer drucklos betriebenen Kohlepyrolyse einordnen lassen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Erhöhung der Wirtschaftlichkeit bestehender Verfahren zur Braunkohlenschwelung bzw. -verkokung sowie der Braunkohlenvergasung durch Steigerung des Aufkommens an karbochemischen Flüssigprodukten.

Darlegung des Wesens der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Rückgewinnung kohlestämmiger Teere durch eine dem Pyrolysoprozeß

vorgeschaltete, abgestimmte Mischung von feststoffhaltigen Teerrückständen mit dem Kohlestrom bei Gewährleistung einer ausreichend guten Vermischung der beiden Mischkomponenten.

Es wurde unter Verwendung von Braunkohlen und Staub-Teer-Gemischen folgender Zusammenhang zwischen der Konzentralion an freiem Teer und der für den nachfolgenden Pyrolyseprozeß wesentlichen Festigkeit der Pyrolysebriketts

gefunden:

Teerkonzentration·) (Ma.-%) 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 Druckfestigkeit (MPa) 11,2 12,0 12,3 11,9 11,0 9,8 8,3

·) ...bezogen auf wasserfreie Verhältnisse

Bei Druckfestigkeiten unter 10MPa treten progressiv zunehmend die beobachteten prozeßstörenden Zerfallserscheinungen der Pyrolysebriketts in den nachfolgenden Prozeßstufen der Trocknung und Pyrolyse auf. Erfindungsgemäß ist daher die Gewährleistung einer gleichmäßigen Teerverteilung im engen Bereich unter 2,5Ma.-%

(insbesondere 1,2Ma.-%) wesentlich für die Verwendbarkeit der Pyrolysebriketts.

Die bisher untersuchten Verfahrensweisen zur Teerrückführung konnten örtliche Konzentrationserhöhungen über den o.g. Grenzwert hinaus nicht vermeiden und mußten daher scheitern. Erfindungsgemäß wird eine gleichmäßige Verteilung der geringen Teeranteile in einem vergleichsweise großen Kohlestrom

vorgenommen, indem das vorhandene Staub-Teer-Gemisch zunächst in einer separaten Vorrichtung mit einer zweckmäßig gewählten Kohlemenge so vorgemischt wird, daß ein krümeliger oberflächentrockener und damit gut transportier- und dosierbarer teerhaltiger Mischstoff entsteht. Erfahrungsgemäß kann dies z.B. durch folgende Zusammensetzung erreicht werden:

40 Ma.-% Brikettabrieb

40 Ma.-% Schwelertassenrückstand

20 Ma.-% Zentrifugenrückstand

Der Teergehalt dieses Mischstoffes beträgt etwa 20Ma.-%. Anstelle des Brikettabriebes können auch andere betriebsbedingt anfallende Kohlequalitäten entsprechender Struktur, wie Trockenkohle, Filterstäube u.a. verwendet werden. Wesentlich ist, daß diese Feststoffkomponenten eine ausreichende Sorptionsfähigkeit gegenüber dem zugeführten Teeranteil besitzen und daß der entstehende Mischstoff im Gemisch mit der Einsatzkohle ausreichend gut brikettierbar ist. Entsprechend der Qualität derartig alternativer Feststoffkomponenten kann sich in diesem Fall die Zusammensetzung des Mischstoffes ändern. Dieser separat hergestellte teerhaltige Mischstoff wird dem Gesamtkohlestrom in einem Mengenanteil zudosiert, daß sich eine mittlere Teerkonzentration von max. 2,5Ma.-% (insbesondere etwa 1,2Ma.-%), bezogen auf wasserfreie Verhältnisse, ergibt. Die Zumischung des teerhaltigen Mischstoffes kann in unterschiedlicher Weise erfolgen.

Gemäß Variante 1 erfolgt die Zugabe des Mischstoffes zur unzerkleinerten bzw. vorzerkleinerten Rohkohle vor der Prozeßstufe der Trocknung. Neben der innigen mechanischen Mischung von Kohlestrom und Mischstoff beim gemeinsamen Durchlaufen der Zerkleinerungs-und Trocknungsvorrichtungen wird erfindungsgemäß durch den Temperatureinfluß in derTrocknungsstufe ein zusätzlicher Konzentrationsausgleich durch Übertritt viskositätsgeminderter Teeranteile in Korngrenzbereichen von Partikel zu Partikel erreicht. Die Trocknungstemperatur ist auf Werte zu begrenzen, die eine thermisch bedingte Freisetzung von Teeranteilen ausschließen. Erfahrungsgemäß ist ein derartiges Austreten von Teerdämpfen bei Temperaturen unterhalb 170°C ausgeschlossen. Die Körnung des zudosierten teerhaltigen Mischstoffes ist bei dieser Form der Zumischung wegen der nachfolgenden gemeinsamen Zerkleinerung ohne Bedeutung und sollte lediglich auf die Körnung des eigentlichen Kohlestromes an der Stelle der Zumischung begrenzt werden. Durch Anwendung dieser erfindungsgemäß benannten Verfahrensweise konnte die Brikettfestigkeit gegenüber einer einfachen mechanischen Zumischung des Mischstoffes als Folge des beschriebenen thermischen Effektes von 12,3 auf maximal 17,2MPa gesteigert werden.

Neben der beschriebenen Form der Zugabe des Mischstoffes kann die Zudosierung auch zum Strom der Trockenkohle, d.h. zwischen den Prozeßstufen der Trocknung und der Trockenkohlebehandlung erfolgen (Variante 2). Zur Gewährleistung des erfindungsgemäß benannten thermisch bedingten Konzentrationsausgleiches durch Teerübertritte im Bereich direkter Kornkontakte erfolgt die Zugabe in den nach erfolgter Trocknung noch heißen Trockenkohlestrom, d. h. noch vor evtl. vorhandenen Kühlkettenfördororn oder anderen Kühlvorrichtungen. Auf jeden Fall ist zu sichern, daß das Gemisch aus Gesamtkohle und Mischstoff gemeinsam einen mechanischen Mischprozeß bei Temperaturen von mindestens 60°C durchläuft. Die Körnung des zugeführten Mischstoffes sollte im FaI! der Variante 2, die des Trockenkohlestromes an der Stelle der Zumischung nicht überschreiten.

Neben der Zumischung der betriebsbedingt anfallenden Staub/Teer-Gemische ist auch die Zugabe andererorts anfallender Teere (bzw. Peche) oder Feststoff/Teer-Gemische möglich.

Ausfuhrungsbeispiele

Die Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen für zwei Varianten an Hand des in den Abbildungen 1 und 2 dargestellten Fließschemata näher erläutert werden. Die Fließschemata zeigen dabei nur die zur Verfahrenserläuterung unbedingt erforderlichen Anlageteile.

Verfahrensvariante 1: Dosierung des Mischstoffes zur Rohbraunkohle (siehe Bild 1)

Die zur Herstellungl der Schwelbriketts erforderliche Rohbraunkohle wird vor ihrer Weiterverarbeitung zunächst vorwiegend im Rohkohle-Hochbunker zwischengestapelt (1) und aus diesen mittels Bunkeraustragswagen (8) auf das Austragsband gefördert. Die Rohkohle-Hochbunker sind unterteilt in Bunkerschiffe und Bunkertaschen. In eine oder mehrere Bunkertaschen wird nun ausschließlich der separat erzeugte teerhaltige Mischstoff eingefahren. Der Austrag erfolgt dosiert durch einen Bunkeraustragswagen (8), wobei der Mischstoff auf die Rohbraunkohle aufgegeben wird. Der Betrieb der beiden Bunkerentleerungswagen ist durch elektrische Verriegelungen gekopppelt. Bei großräumigen Hochbunkern, in denen die Trennung in einzelne Bunkertaschen fehlt, ist bedarfsweise eine entsprechende Trennwand einzubauen. Anstelle der genannten Nutzung vorhandener Hochbunker ist auch die Aufstellung eines entsprechenden Stapelbehälters (5) für den Mischbrennstoff möglich, wobei die Zu- und Abführung des über ein geeignetes Austragssystem dosiert zu entnehmenden Mischstoffes und seine Zuteilung zum Rohkohlestrom über Förderbänder oder ähnliche Transporttechnologien erfolgt. Die Zugabe an Mischstoff zur Rohbraunkohle beträgt maximal etwa 7Ma.-% (bezogen auf Trockenkohle). Die Rohbraunkohle durchläuft mit dem teerhaltigen Mischstoff die in den Brikettfabriken vorhandenen und bekannten Betriebsabschnitte der

- Rohkohlenaufbereitung (2)

- Trocknung (3) und Trockenkohlebehandlung (4)

- Pressung,

wobei insbesondere in der Rohkohleaufbereitung (2), der Trocknung (3) und der Trockenkohlebehandlung (4) eine innige Mischung und Homogenisierung der beiden Komponenten Braunkohle und Mischstoff erreicht wird. Nach der Pressung des Gemisches werden die Briketts wie üblich zur Schwelanlage gefördert. Das vorstehend skizzierte Verfahren erlaubt ohne zusätzlichen technischen Aufwand eine stoffliche Nutzung des im Mischbrennstoff enthaltenen Teeres, wobei auch die bisherigen Einrichtungen zur Teerreinigung keiner Veränderung unterworfen werden müssen. Verfahrensvariante 2: Dosierung des Mischstoffes zur Brikettiertrockenkohle (siehe Bild 2) Bei dieser Verfahrensvariante wird der Mischstoff in Anteilen von max. etwa 7 Ma.-% der Brikettiertrockenkohle (bezogen auf Trockenkohle) vor dem Betriebsabschnitt Trockenkohlebehandlung zugesetzt.

Dazu wird der fertige Mischstoff in Bunkern (5) zwischengestapelt, aus diesen mit geeigneten Austragsvorrichtungen, wie z. B. Drehteller, Zellenrad oder Walzenaufgeber dosiert ausgetragen, mittels eines Förderaggregates (Förderband, Trogkettenförderer) in den Betriebsabschnitt Trockenkohlebehandlung (4) transportiert und der Brikettiertrockenkohle zugegeben. Dabei muß jedoch gewährleistet werden, daß auf dem Weg bis zum Betriebsabschnitt Pressung eine innige Mischung und Homogenisierung von Brikettiertrockenkohle und Mischstoff in den nachgeschalteten Anlagen der Trockenkohlebehandlung erfolgt. Das wird erreicht, indem der Mischstoff dem Brikettiertrockenkohlestrom möglichst unmittelbar hinter dem Trocknerausgang zugemischt wird. Di? Kohletemperatur beträgt hier etwa 70⁰C. Damit wird gleichzeitig der erfindungsgemäß benannte Konzentrationsausgleich zwischen den teerbenetzten Kornanteilen und dem Trockenkorn der Brikettierkohle erreicht. Bedarfsweise kann im Bereich der Trockenkohlebehandlung zusätzlich ein Mischaggregat (z.B. Mischschnecke) installiert werden.

Das Gemisch wird dann entsprechend Verfahrensvariante 1 weiterverarbeitet, d.h. dem Betriebsabschnitt Pressung zugeführt, wobei nachfolgend die fertigen Briketts zur Schwelanlage transportiert werden.

Claims (6)

1. Verfahren zur Rückgewinnung von kohlestämmigen Teeren, insbesondere Schwelteeren, aus Staub-Teer-Gemischen, die betriebsbedingt bei Prozessen der Kohlepyrolyse mit Briketteinsatz anfallen, durch Zumischung dieser Staub-Teer-Gemische zu den Einsatzbriketts für den Pyrolyseprozeß, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumischung des Staub-Teer-Gemisches zu dem der Brikettierung zufließenden Kohlostrom zweistufig und dosiert so erfolgt, daß das Staub-Teer-Gemisch in einer separaten Vormischstufe mit Kohle (in Form von Brikettabrieb, Feinkohle, Filterstaub u.a.) so vorgemischt wird, daß ein oberflächentrockener, krümeliger und dosierbarer Mischstoff entsteht, der nachfolgend dem der Brikettierung zufließenden Kohlestrom in einer zweiten Stufe in solch einer Menge zugegeben wird, daß der rückgeführte Teeranteil bezogen auf die wasserfrei berechnete Gesamtkohle maximal 2,5Ma.-% beträgt, wobei die Zugabe des Mischstoffes zur Gesamtkohle zu erfolgt, daß das Gemisch aus Gesamtkohle und Mischstoff gemeinsam einen mechanischen Mischprozeß bei Temperaturen von mindestens 60⁰C durchläuft, und daß schließlich das so hergestellte Gemisch aus Gesamtkohle und Mischstoff nachfolgend in einer üblichen Brikettierstufe zu Pyrolysebriketts verpreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rückgeführte Teeranteil_fbezogen auf die wasserfrei berechnete Gesamtkohle/nsbesondere 1,2Ma.-% beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe des Mischstoffes zur Gesamtkohle vor der Trocknungsstufe in die unzerkleinerte bzw. vorzerkleinerte Rohkohle erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe des Mischstoffes zur Gesamtkohle nach derTrocknungsstufe in die noch heiße Brikettiertrockenkohle so erfolgt, daß das Gemisch aus Gesamtkohle und Mischstoff gemeinsam einen mechanischen Mischprozeß bei Temperaturen von mindestens 60⁰C durchläuft.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Körnung des Mischstoffes maximal auf die des Gesamtkohlestromes an der Stelle der Zumischung begrenzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der betriebsbedingt anfallenden Staub-Teer-Gemische auch andernorts anfallende Teere bzw. Peche oder Feststoff-Teer-Gemische eingesetzt werden können.