DE1470604A1

DE1470604A1 - Verfahren zur OElgewinnung aus kohlenwasserstoffhaltigen Stoffen

Info

Publication number: DE1470604A1
Application number: DE19631470604
Authority: DE
Inventors: Crawford Clarence L
Original assignee: Oil Shale Corp
Current assignee: Oil Shale Corp
Priority date: 1962-02-02
Filing date: 1963-02-01
Publication date: 1968-12-12
Also published as: ES284990A1; GB1023491A; US3265608A

Description

DH. ING. F.WUESTHOFF MÜNCHEN O DIPL. ING. G. PULS schwbiqbhstrassk 3 DR. E. V. PECHMANN tilbfoh 23 oe 51 PATENT A N Wl LTK

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Beschreibung zu der Patentanmeldung

The Oil Shale Corporation Hew York 20, Hew York, U.S.A.

betreffend

Verfahren zur ölgewinnung aus kohlenwaaaeratoffhaltigen Stoffen.

Die Erfindung betrifft die Gewinnung von öl aus festen, kohlenstoffhaltigen Materialien, insbesondere die wirtschaftliche ölgewinnung aus Ölschiefer, bituminösen Sanden, Torf u.a., unter Verwendung von festen Wärmeträgern bei der thermischen Behandlung der kohlenstoffhaltigen Stoffe in einer horizontalen Pyrolyse-Drehtrommel.

Die Kohlenwasserstoffe aus festen kohlenstoffhaltigen Substanzen - wie ölschiefer, bituminöse Sande, Kohlen u.a. werden im allgemeinen gewonnen nach einem Verfahren, wobei

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die kohlenstoffhaltigen Stoffe thermisch behandelt werden und die entweichenden Dämpfe unter Bildung von Kohlenwasserstoffölen kondensiert werden. Gleichzeitig mit der Bildung dieser Dämpfe bei der thermischen Behandlung der kohlenwasserstoffhaltigen Stoffe geht die Bildung eines festen Rückstandes, welcher verbrennbaren Kohlenstoff enthält.

Es gibt verschiedene Verfahren zur thermischen Behandlung von kohlenstoffhaltigen Stoffen zur Gewinnung der Kohlenwasserstoffe. Hach einem Verfahren werden die kohlenstoffhaltigen Stoffe in einer Pyrolysezone direkt mit heißeren Wärmeübertragern zusammengebracht, wodurch die Wärme auf die kohlenstoffhaltigen Stoffe übertragen und damit eine Pyrolyse oder Entgasung erreicht wird. Bei den bekannten Verfahren unter Verwendung von Wärmeträgern mußten diese vor Einspeisung in die Entgasungezone aufgeheizt werden oder bei kontinuierlichen Verfahren auf die Entgasunpstemperaturen wieder erhitzt werden.

Die Wärmeenergie für die Aufheizung der wärmeübertragenden Körper auf die Entgasungstemperaturen kann entweder von außen und/oder von innen auf die Körper übertragen werden. Liefert das Verfahren genügend Wärmeenergie, ist es im allgemeinen unpraktisch, äußere Wärmequellen heranzuziehen. So ist es bei der Gewinnung von Öl aus kohlenstoffhaltigen Stoffen üblich, im wesentlichen nur Wärmeenergie aus den bei der Entgasung entstehenden Produkten zu verwenden.

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WIt oben erwähntf enthalten die Rückstände aus der Entgasung Ton kohlenwasserstoffhaltigen Material festen, jedoch brennbaren Kohlenstoff. Ba die Rückstände aus der

auf

Batgaeungssone/Sitgaeun^eteinperaturetf sind, sind die bei den Verfahren sur Gewinnung τοη Ol au· kohlenstoffhaltigen Stoffen erhaltenen Rückstände charakterisiert sowohl durch fühlbare Wärm· als auch Helswert. Der Reiswert der heißen lUokstäad· ist «Int wichtig· Wärmequelle für dl« Aufhellung der Wärmeträger lur Bitgasung des Rohmaterial·. Das Maxlnum aa lelswert la dan h«lflen tUeketänden kann «an bei den ölgewinnuageverfahren ausnütsea, lad·« der kohlenstoffhaltig· ia«kttaa€ abgebrannt und dl· Wärmeträger alt den erhaltenen helfen ferbrenauagsprodukten zusammengebracht werden, Ein derartig·· Terfahren sur dewlnnung τοη 01 au· festen kohlenstoffhaltigen btoffea wurde bereit· la der älteren US-Anaeldung ter.Io. US 139/1957 beschrieben. Die brennbaren tUoketände au« der Satgasuar Tersohledener kohlenstoffhaltiger Stoffe» insbesondere verschiedener ölechiefer» sind ge~ kennseloluiet duroh einen rarllerenden Gehalt an brennbaren Kohlenetoff· Demeufolße let ea bei der Wahl der Entgasungebedlneungen für einen spesiellen bchiefer notwendig, die unterschiedliche sur Verfügung stehende Terbrennungswärme su berücksichtigen· In manchen Allen wurde als wirtschaftlicher erkannt, nicht die verbrennungswärme der £ntgasungsrüokatände sur Aufhelsung τοη Warneträgern su verwenden, ins besondere, wenn sur Verbrennung ein hoher Energiebedarf und große Investitionen für Anlagen erforderlich sind.

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Um die Anwendung der Verbrennung der Rückstände zur Gewinnung der Wärmeenergie für die Aufheizung der Wärraeträger möglich zu machen, wurde vorgeschlagen, den Anteil an brennbaren Substanzen in situ durch mindestens teilweise Verkokung der in der Entgasungszone gebildeten Kohlenwasserstoffe zu erhöhen. Die Verkokung in der Entgasungszone in dem Ausmaß, wie es erforderlich ist, um den Kohlenstoffgehalt der Entgasungsrückständc wesentlich zu steigern, ist jedoch eine nicht zufriedenstellende Maßnahme, unter anderem wegen der Bildung von nicht kondensierbaren Gasen, die die gewünschten Cldämpfe verdünnen und die ölgewinnung erschweren.

Hauptziel der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Extraktion von ölen aus kohlenwasserstoffhaltigen Stoffen, wobei die Pyrolyse oder Entgasung wirksam und wirtschaftlich mit Hilfe von Wärmeträfern erfolgt und die für die Entgasung erforderliche Y/ärmeenergie vollständig von dem ülgewinnungsverfahren selbst aufgebracht wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die kohlenstoffhaltigen Stoffe mit heißeren Wärmeträfern behandelt, wodurch eine Pyrolyse oder Entgasung des kohlenstoffhaltigen Materials erfolgt, die Wärmeträger werden auf die Entgasungstemperatur mit Hilfe von Wärmeenergie gebracht, welche man aus Produkten, die bei der Entgasung anfallen, jedoch ohne Abbrennen der Entgasungsrückstände aufbringt. Hierbei wird die fühlbare Wärme der Kntgasungsrückstände und die Verbrennungswärme eines Teils der dampfförmigen Reaktionsprodukte auf die Wärmeträger übertragen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist keine un-

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wirtschaftliche Manipulation mit den üaterialien erforderlich und man erhält wertvolle Cldämpfe und liückstäiide, welche man wirtschaftlich verwenden kann zur Aufbringung der erforderlichen Wärmeenergie für die Entgasung und übertragung auf die V/ärueträger ohne zum Abbrennen der Rückstände gezwungen zu 8ein.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders anwendbar auf die Pyrolyse von Ölschiefer, wodurch man einen Rückstand mit einem niederen Gehalt an verbrennbarem Kohlenstoff erhält, die Ausbeute on Schieferöl sehr ho; h ist und der Wärmebedarf für die Entgasung des Schiefers aus den Verfahrensprodukten ohne Abbrennen des Entgasungsrückstandes gedeckt wird.

Nach dem erf indunßsgeiuäßen Verfahren erhält man Dämpfe aus dem kohlenstoffhaltigen Material durch Pyrolyse oder Entgasung und einen Rückstand, wobei das Verfahren folgende Stufen aufweist: Entgasung des Rohmaterials in riner Entgasungszone durch Wärmeübertragung fest-fest von heißeren Wärmeträgern unter Bildung von öldämpfen und heißen Rückständen, Gewinnung der üldämpfe aus der Entgasungszone, Trennung der heißen Rückstände von den Wärmeträgern, Überführung der Wärmeträger in einen überhitzer (pebble heater), Aufheizen der Wärmeträger in dem Überhitzer mit Hilfe der 7/ärmeenergie der heißen Rückstande, jedoch ohne Abbrennen dieser, und der Wärmeenergie durch Verbrennung eines Brennstoffs und schließlich Rückführung der aufgeheizten Wärme-

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träger in die Entgasungszone zur pyrolyse einer neuen Rohmaterial-Charge .

Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfrhrens besitzen die Rückstände eine geringere Größe als die Wärmeträger. Diese wurden nach Abscheidung der Rückstände in einen Überhitzer gebracht· Mindestens ein Teil der heißen Rückstände wird in einer pneumatischen Hebevorrichtung (gas lift zone) mit einen kälteren die Verbrennung unterhaltendem (Jas nach oben gefördert, wobei dieses Gas erhitzt wird, dann die nicht abgebrannten Rückstände von dem vorgewärmten die Verbrennung unterhaltendem Gas getrennt und schließlich ein Teil der Dämpfe aus dor Entgasung mit diesem vorgewärmten Gas unter Bildung eines heißen Abgases abgebrannt, welches in den Überhitzer zur Aufheizung der Wärmeträger gelangt, die dann zur Entgasung einer frischen Rohmaterialcharge in die Entgasungszone rückgefuhrt werden.

Als kohlenstoffhaltiges Material zur Durchführung des erfindunfsgemäßen Verfahrens kann man jedes Material verwenden, welches Kohlenwasserstoffe enthält, die man durch thermische Behandlung gewinnen kann, z.B. ölschiefer, bituminöse Sande, Lignite, Kohlen - wie Braunkohle -, Torf u.a.. Für die Durchführung dea erf.lndungsgemäßen Verfahrens werden kohlenstoffhaltige Stoffe bevorzugt, welche Kntgasungsrücksbände mit niederem Kohlenstoffgehalt liefern; man kann jedoch auch solche verwenden, die hoohkohlenatoffhaltlge Rückstände ergeben. Die wirtschaftlichsten Ergebnisse erhält

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man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wenn das Rohmaterial Entgasungsrückstftnde mit einem brennbaren Kohlenstoffgehalt zwischen ca. 2 und 5 # liefert. Ölschiefer aus amerikanischen Lagerstätten weisen im allgemeinen einen gewinnbaren Ölgehalt von ca. 76 - 190 1 (20 bis 50 gallons) pro Tonne Schiefer auf und bei vollständiger Entgasung entsteht außer den öldämpfen und nicht kondensierbaren Gasen ein Rückstand, der einen kohlenstoffgehalt von ca. 3 Gew.-^ besitzt. Solche ölschiefer sind hervorragende Rohmaterialien für das erfindungsgemäße Verfahren.

Pur das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich als Wärmeträger alle btoffe verwenden, die eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen und unter den Verfahrensbedingungen bei der Entgasung inert sind und ihre physikalischen Eigensch aften beibehalten, insbesondere Stoffe, die bei den Entgasungstemperatüren und in der Aufheizzone sich nicht zersetzen und nicht schmelzen. Darüberhinaus sollen die Stoffe vorzugsweise keinen nennenswerten Abrieb unter den physikalischen und thermischen Bedingungen des Verfahrens ergeben, selbstverständlich gilt dies nur für Abrieb über äes normal

Als Wärmeträgermaterial für das erfindunpsgemäße Verfahren eignet sich beispielsweise Eisen, Stahl, Tonerde, keramische Kassen, Asche u.a.. Im folgenden wird unter "Asche" das feste»zurückbleibende Material verstanden, wenn der Rückstand aus der Entgasung kohlenstoffhaltiger Stoffe unter

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Entfernung mindestens eines Teile der brennbaren Substanzen abgebrannt wurde. Im folgenden wird der Rückstand aua der teilweisen oder vollständigen Entgasung von ölschiefer als "entgaster Schiefer" und das restliche Material nach Abbrennen des entgasten Schiefers unter Verbrennung seines Kohlenstoffgehalts als "Schieferasche" bezeichnet. Für Stoffe - wie Tonerde und Schieferasche - welche geformt und zu den geeigneten Körpern als Wärmeträger gebrannt sein können, werden andere Substanzen in geeigneter Weise kombiniert, welche den gebrannten Körpern bessere Eigenschaften, wie Druckfestigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit, verleihen. Die für das erfindungsgemäße Verfahren angewandten Wärmeträger können aus dem gleichen Material bestehen, es ist jedoch auch möglich, Mischungen von verschiedenen Substanzen anzuwenden.

Die spezielle Auswahl der Wärmeüberträger für die Entgasung eines bestimmten kohlenstoffhaltigen Materials nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt selbstverständlich im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit des ganzen Verfahrens. Wenn ölschiefer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgearbeitet werden sollen, so sind die Wärmeträger, welche wegen ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit, den guten Verschleißeigenschaften bei der 7/ärmeübertragung fest-fest und ihrer Rea¹ tionsträgheit besonders bevorzugt werden aus Tonerde.

Die Wärmeträger sollen mindestens annähernd rund sein, um ihre Bewegung in dem System zu erleichtern und optimale

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Wärmeübertragung fest-fest zu erreichen. Die bevorzugten Wärmeübertrager sind kugelig.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das aufzuarbeitende Rohmaterial auf jede geeignete .Veise auf eine gewünschte Korngröße gebrochen, vorzugsweise durchsohni ttlich kleiner als die der Wärmeträger, so daß die Tre nun^ des

des Rückstands aus der Entgasung oder/entgasten Schiefers von den Wärmeträgern leicht erfolgen kann. Im allgemeinen liegt die durchschnittliche Korngröße des Rohmaterials zwischen ca 9»5 - 19 mm, vorzugsweise bei ca. 12,7 πιώ (3/8 bis 3/4, vorzugsweise ca. 1/2 inch). Das gebrochene Rohmaterial mit Umgebungstemperatur gelangt dann direkt in die Entgasunf.szone, wird jedoch vorzugsweise vorgewärmt.

Die Vorwärmung des gebrochenen Rohmaterials geschieht entweder indirekt oder direkt mit jeder geeigneten Wärmequelle. Nach einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Vorwärmung des gebrochenen Rohmaterials unter Ausnutzung der fühlbaren Wärme der Abgase. In diesem Pail erfolgt der angestrebte Wärmeübergang von den heißen Abgasen auf das gebrochene Rohmaterial, indem das Rohmaterial mit Hilfe des Abgasstroms aufwärts geblasen wird. Anschließend wird das vorgewärmte Rohmaterial von dem aufsteigenden Gas getrennt und gelangt in die Entgasung.

Das kalte oder vorgewärmte Rohmaterial gelangt in die Entgasungszone, welche ein horizontaler oder schwach ge-

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neigter Rotierofen ist, worin eine innige Berührung mit dem Wärmeträger mit genügendem "/armeinhalt für die gewünschte Entgasung des kohlenstoffhaltigen Materials unter Bildung der öldäinpfe und der heißen Rückstände erfolgt· Der Wärmeinhalt der Wärmeträger reicht im wesentlichen für die vollständige Pyrolyse der kohlenstoffhaltigen Stoffe mit optimaler Ausbeute an Kohlenwasserstoffen aus· Wird beispielsweise ein ölschiefer nach dem erfiiulungsgemäßen Verfahren behandelt, so wird nit Hilfe der v/ärmetra^er auf den ölschiefer so viel Wärmeenergie übertragen, daß dessen Temperatur auf 400 - 510⁰C, vorzugsweise 425 - 48O⁰C (ca. 750 bis 95O⁰P, vorzugsweise ca. 800 - 900⁰F) steigt. Temperaturen über ca. 510⁰C (95O⁰F) in der Entgasungszone sollen vermieden werden, da sie zu einem schwachen Cracken der wertvollen Kohlenwasserstoffe führen können.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Rohmaterial und Wärmeträger durch den Rotierofen in Gleichstrom geführt. Es ist jedoch auch möglich, die beiden Stoffe im Gegenstrom zu führen. Wird statt ßegenstrom Gleichstromführung angewandt, ist der Energiebedarf für die Bewegung der Stoffe durch das System weitgehend herabgesetzt und die Möglichkeit einer geringen Verkokung beim Eintritt der Wärmeträger in den Entgasungsofen im wesentlichen ausgeschaltet.

Die tatsächliche Temperatur und die der Entgasungszone bei einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen

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Verfahrene zugeführt«; Menge an wärme trägern hän^t unter anderem von den zu behandelnden Rohmaterial, dem gewünschten Entgasungsgrad, der Einsatztemperatür und den V/ärmeübertragungs eigen schäften der 7/ärmeträger ab. Ü7ird ölschiefer mit Aluminiumoxydkugeln als Wärmeträger nach dom erfindungsgemäßen Verfahren behandelt, so beträgt das Verhältnis Wärmeträger : Rohmaterial in der Entgasungszone im allgemeinen ca. 0,6 : 1 bis 10 : 1, vorzugsweise ca. 0,8 : 1 bis 3 : 1. In diesem Fall werden die Aluminiumoxydkugeln im allgemeinen mit einer Temperatur zwischen ca. 650 und 980⁰O, vorzugsweise ca. 730 und 900⁰C (1200 bis 1800, vorzugsweise 1350 bis 165O⁰P) eingeführt.

Nachdem die Wärmeüberträger einen Teil ihrer Wärme zur Pyrolyse des kohlenstoffhaltigen Materials abgegeben haben, werden sie zusammen mit den öldämpfen und dem Rückstand aus der Entgasungszone ausgetragen. Die öldämpfe werden zweckmäßigerweise sofort nach Verlassen der Entgasungszone von den anderen Stoffen getrennt und in die Gewinnunc'sanlage geführt, wo die entsprechenden Fraktionen erhalten werden. Wenn die öldänpfe feine Feststoffe suspendiert enthalten, werden die Dämpfe vorzugsweise zuerst in eine Staubabscheidung geleitet.

Die gewünschte Staubabscheidung kann auf jede geeignete Weise erfolgen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gelangen die üldämpfe in einen Staubabscheider, in dem sie eine gewiBse Seit mit ab-

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gekühlten Wärme trägern, wie sie aus der Entgasungszone kommen, zusammengebracht v/erden und dann über geeignete bekannte gas-fest-Trennvorrichtungen, welche sich innerhalb des mit Zugein gefüllten Bereichs des Sntstaubers befinden, geführt. .Ein Teil der Feststoffe wird durch Berührung der Dämpfe mit dem 'Vänneträger abgeschieden. Es wird angenommen, daß durch elektrostatische Aufladung (contact-electrification) durch vorhergehende Berührung der Teilchen der Staub und dor Wärmeträger verschieden geladen werden und daher ein Teil der Staubteilchen von den V,i'.rmeträgern angezogen und damit aus dem Dampf entfernt wird. Der restliche Staub in den Öldämpfon wird im wesentlichen abgeschieden in einer gas-fest-

Konrtenccition der Trennvorrichtung, wobei die/öldämpfe durch Wärmezufuhr von außen mit Hilfe von Wärmeträgern in der Staubabscheidungszone vermieden wird.

7'urden die heißen Rückstände und die abgekühlten Wärmeträger aus der Entgasungszone noch nicht entsprechend US-Patentschrift 2 592 758 getrennt, so geschieht nun die Trennung auf jede geeignete "«'eise, beispielsweise durch Sieben oder ähnlicheβ. Die Trennung von Rückstand und Wärmeträger geschieht auf einfache Weise, da sie eine beträchtlich unterschiedliche Korngröße aufweisen.

Die so erhaltenen abge'-ühlten Wärmeträger kann man nun direkt in den Überhitzer führen, wo sie wieder aufgeheizt und in die Entgasungszone rückgeleitet werden,um dort frisches F.ohrcatorial zu treffen. ITaeh ein or r.nderen be-

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vorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gelangen die abgekühlten Wärmeträger, bevor sie in den "Überhitzer gehen, in einen Staubabscheider zur Behandlung der öldämpfe.

Die abgelühlten Wärmeträger aus der Entgasungszone oder aus dem Staubabscheider gelangen dann zur neuerlichen Aufheizung in einen Überhitzer auf jede geeignete Weise, beispielsweise über Förderbänder, pneumatische Förderleitungen oder ähnliches. Die aufzuwärmenden Wärmeträger werden am Kopf des Überhitzers eingeführt, der Jede geeignete Type sein kann, geeignet zur Erwärmung der Wärmeträger mit Hilfe von Abgasen, deren Wärmeenergie aus der fühlbaren Wärme der Rückstände und der Verbrennungswärme eines Brennstoffs, jedoch nicht des Restkohlenstoffs aus dem Rückstand, kommt.

Die fühlbare Wärme der Rückstände und die Verbrennungswärme des Brennstoffs können auf das die Wärmeträger aufzuwärmende Abgas auf jede geeignete Weise über jede geeignete Vorrichtung übertragen werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein die Verbrennung unterhaltendes Gas zuerst mit Hilfe der fühlbaren Wärme der Rückstände vorgewärmt und dann zur Verbrennung des Brennstoffs unter Lieferung eines Abgases verwendet, welches seinerseits die gewünschte Temperatur für den Eintritt in den Überhitzer besitzt. Die Übertragung der fühlbaren Wärme der Rückstände aus der Entgasung auf das die Verbrennung unterhaltende Gras kann auf jede geeignete bekannte

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Weise erfolgen, z.B. in einem Fließbett, in einein Erhitzer (pebble heater) oder in einer pneumatischen Feststoff-Fö'rderleitung u.a.. Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Rückstände aus der Entgasung in eine pneumatische Förderleitung eingeführt und mit einem die Verbrennung unterhaltenden Gas - wie Luft, sauerstoffhaltiges Abgas u.a. - mitgenommen, wodurch das (Jas vorgewärmt wird. Der Rüe stand wird in einem geeigneten Abscheider von dem Gas getrennt, wie beispielsweise in einem Zyklon, und das Gas seinerseits dann zur Zündung und Verbrennung des Brennstoffs herangezogen, wodurch das Abgas für die Aufheizung der Wärmeträger erhalten wird.

Aus obigem ceht hervor, daß man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein die Verbrennung unterhaltendes Gas anwenden kann. Man kann natürlich auch ein Gas verwenden, das die Verbrennung nicht unterstützt, jedoch wird dann eine Einspeisung von Sauerstoff in das vorgewärmte, die Verbrennung nicht unterstützende, Gas für die Verbrennung des Brennstoffs erforderlich sein·

Man kann jeden Brennstoff - außer dem Kohlenstoff in den Rückständen - für die Erhitzung der Wärmeträger verwenden. Der bevorzugte Brennstoff ist ein Teil der bei der Entgasung entstehenden Dämpfe, welcher am wenigsten wirtschaftlich verwendet werden kann· Im allgemeinen ist der Teil der öldämpfe mit dem geringsten Karktwert eine Gasöl-Fraktion, und zwar wird diese Gasöl-Fraktion nach einer bevorzugten

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Ausführungsform als Brennstoff für die Erhitzung der Wärmeträger verwendet. Wenn ein Teil der öldfiripfe ale Brennstoff verwendet werden soll, so wird dieser aus den Dämpfen mit oder ohne vorherige Fraktionierung gewonnen. Selbstverständlich kann man auch andere Brennstoffe, die normalerweise fest, flüssig oder gasförmig sind - wie Kohle, Hohöl (petroleum oil stocks), nicht kondensierbare Gase aus dem Verfahren öder Erdgas - entweder allein oner ^enischt, und zwar untereinander oder mit Teilen der Öldämpfe aus dem Verfahren, verwenden.

Die Verbrennung des Brennstoffs mit einem vorgewärmten, die Verbrennung unterhaltenden Gas ergibt heiße Abgase, welche in den Boden des Überhitzers eingeführt werden, durch das Bett der Wärmeträger aufsteigen und dabei ihre Wärme auf dieses übertrag«;n. Die zur Lieferung der erforderlichen Wärmeenergie nötige Brennstoffmenge ergibt sich aus der gesamten Wärmebilanz unter Berücksichtigung unter anderem des gesamten Wärmebedarfs für den gewünschten Pyrolysegrad, den Heizwert des Brennstoffs, den Anteil an fühlbarer Wärme des Rückstands, der sich gewinnen läßt, und der Wärmeaustauscherkapazität des Überhitzers. Der Wärmebedarf für eine besondere Aueführungeform des erfindun.'^Tsger.iäßen Verfahrens schwankt auch mit der Art des kohlenstoffhaltigen Materials und der verwendeten Wärmet äger, dem Brennstoff und den Vorrichtungen.

Die aufgeheizten Wärmeträger werden aus dem Boden des Überhitzers abgezoren und gelangen auf geeignete ..eise, z.B.

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.durch Schwerkraft, mit mechanischen Förderbändern oder pneumatischen Transportleitungen, in die Entgasungszone. Die Abgase mit einem gewissen Wärmeinholt werden aus dem Überhitzer am Kopf abgezogen und können in dem System in geeigneter Y/eiee nutzbar gemacht werden. Wie oben ausgeführt, werden nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Gase aus dem Kopf des Überhitzers zur Förderung des gebrochenen Rohmaterials in einer pneumatischen senkrechten Förderleitung herangezogen. Die Erfindung wird am folgenden Beispiel anhand beiliegender Abbildung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Fließschema des erfinc'ungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung von Ölschiefer, Provenienz Colorado, als Rohmaterial.

Der Ölschiefer wird bei ca. 10⁰C (5O⁰F) auf eine durchschnittliche Korngröße von ca. 12,7 mm (0,5 inch) gebrochen und aus einem Trichter 1 über Leitung 2 der Förderleitung 3 zu einem pneumatischen Förderer 4 unter gleichzeitiger Erhitzung zugeleitet. In dem Förderer 4 wird das Rohmaterial durch innigen Kontakt mit dem Abgas mit einer Temperatur von ca. 594⁰C (1100⁰F) aufwärts gehoben. Auf diese Weise wird das Rohmaterial auf ca. 149°C (300⁰F) vorgewärmt. Das vorgewärmte Rohmaterial wird in dem Abscheider 5 von den Gasen getrennt und gelangte über Leitung 6 in den horizontalen Entgasungs-Rotierofen 8. Das abgekühlte Gas wird aus dem Abscheider 5 über Leitung 7 in die Atmosphäre abgeblasen.

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In der Entgasungszone 8 trifft das vorgewärmte Rohmaterial auf heiße Aluminiumoxydkugeln mit einer Temperatur von ca. 850⁰C (157O⁰P), welche in den Ofen 8 über leitung 9 und die Förderleitung 10 gelangen. Die Kugeln und der Schiefer durchwandern im Gleichstrom den Ofen 8, wobei die Wärmeenergie der Kugeln auf den Schiefer überseht und die Entgasung zu öldämpfen und Rückstand erfolgt. Diese haben eine Temperatur von ca. 465⁰C (870⁰P), während die Kugeln den Ofen 8 üter Leitung 11 rait einer Temperatur von ca. 482⁰C (900⁰P) verlassen und auf das Sieb 12 mit solchen öffnungen gelangen, daß der Rückstand durchfällt, jedoch die Kugeln zurückgehalten werden. Die Öldämpfe und die abgekühlten Kugeln gelangen nun über Leitung 11 in Trichter 14, wo sie zusammen eine gewisse Zeit verbleiben können, wodurch der Staub aus den Dämpfen zurückgehalten wird. Der im wesentlichen staubfreie Dampf entweicht aus Trichter 14 über Leitung 16 und gelangt in die nicht gezeigte Aufbereitung. Die abgekühlten Kugeln verlassen den Trichter 14 über Leitung 15 und kommen auf die Förderstrecke 17 und dann in den Elevator 18. Mit Hilfe des Elevators 18 werden die abgekühlten Kugeln oben in einen überhitzer 20 und zwar über die Verbindungeleitung 19 eingebracht.

Die Rückstände aus den Entgasungsofen 0, wie sie nach Trennung von den Kugeln am Sieb 12 anfallen, gelangen über Leitung 13 zu dem Gaselevator 24. Hier kommt der heiße Rückstand in innige Berührung mit Luft einer Temperatur von ca. 35⁰C (95⁰F), welche in den Elevator über das Gebläse 25 ein-

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geführt wird und die den Rückstand nach oben mitnimmt. Der Buckstand gibt seine fühlbare Warne an Jie Luft ab und erhöht da:ait deren Temperatur auf ca. 37O⁰C (700⁰P). Das Luft-Rückstand-Genisch gelangt dann in den Separator 26, aus dem die Feststoffe über 27 ausgetragen und verworfen werden. Die vorgewärmte Luft verläßt den Separator 26 über Leitung 28 und wird über eine Verbrennungszone 50 in den Boden des Überhitzers 20 eingeführt. Eine Gasölfraktion aus den bei der Entgasung enthaltenen Dämpfen wird über Leitung 29 in die Verbrennungszone 50 eingeführt, worin sie mit der vorgewärmten Luft abgebrannt wird. Daa Abgas aus der Verbrennung der GasölfraJrtion mit einer Temperatur von ca. 165O⁰C (3000⁰P) durchströmt den Überhitzer 20 und erhitzt die Kugeln. Die aufgewärmten Kugeln gelangen aus dem Überhitzer 20 über Leitung 21 und Leitung 9 mit Pördervorrichtung 10 zurück in den Ofen 8, wo sie ihre Wärme an eine frische Charge abgeben· Daa Abgas au3 dein Überhitzer 20 mit einer Temperatur von ca. 594⁰C (11üO°P) gelangt über Leitung 22 und 23 in den pneumatischen Heber 4, worin es weiteres Rohmaterial vorwärmt.

Wie oben erwähnt, ist ein überhitzer eine Kammer mit einem Bett aus körnigem Material, welches sich abwärts durch die Kammer im Gegenetrom zu einem wärmeaustauschenden Medium bewegt. Das Material in der Kammer wird in gewissem Ausmaß fluidisiert, jedoch wird ein in festem Bett angeordnetes körniges Material bevorzugt. ___^

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Claims

- 19 - 1A-25 Patentansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von Öldämpfen aus kohlenwasserstoffhaltigem Material unter Zurücklassung eines Rückstandes durch Pyrolyse, dadurch gekennze ichnet , daß das Rohmaterial in einer Pyrolysezone durch Berührung mit heißeren Wärmeträgern zu Öldämpfen und heißen Rückständen entgast, Öldämpfe und Rückstände von dem Wärmeträger trennt, die Wärmeträger in einen Überhitzer geführt, dort mit Hilfe von Wärmeenergie aus den heißen Rückständen unter nichtverbrennenden Bedingungen und von Wärmeenergie aus der Verbrennung eines Brennstoffs erwärmt und in die Pyrolysezone rückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daßdie Wärmeträger aufgewärmt werden durch Kitnahme mindeotens eines Teils der heißen Rückstände in einer pneumatischen Hebevorrichtung mit einem kühleren die Verbrennung unterhaltendem Gas, unter .leichzeitiger Erwärmung dieses Gases, der Rückstand unverbrannt von dem vorgewärmten Gas getrennt, ein Brennstoff mit dem vorgewärmten Gas unter Bildung von heißen Abgasen abgebrannt wird, welche in den Überhitzer gelangen und dort die Wärmeträger aufwärmen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man als Brennstoff einen Teil der öldämpfe aus der Entgasung verwendet.

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- 20 - 1A-25

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Rückstand aus der Entgasung weniger als ca. 5 (Jew.-^ brennbare Substanz enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4_f dadurch gekennzeichnet , daß man als kohlenwasserstoffhaltiges Material Ölschiefer verwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß man das Rohmaterial und die Wärmeträger durch die Pyrolyeezone im Gleichstrom führt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß man die Abgase durch den Überhitzer führt und ihre fühlbare Wärme dann zum Vorwärmen des Rohmaterials vor dem Einsatz in die Entgasungszone verwendet.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß man als Brennstoff einen Teil der öldämpfe aus der Pyrolyse verwendet.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet ι daß man Wärnieträger mit größerem Durchmesser als die Rückstände verwendet.

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10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als Wärmeträger Aluminiumoxydkugeln verwendet.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man eine GaBÖlfraktion aus den öldämpfen als Brennstoff abbrennt.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß man die fühlbare Wärme der den Überhitzer verlassenden Abgase zur Vorwärmung des Rohmaterials verwendet.

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