DE2429767C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum trockenen Durch die DT-OS 18 09 874 sind nun bereits ein Destillieren von Ölschiefer in einer Retorte, in der Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannfrischer sowie heißer, verbrauchter Ölschiefer gemischt 50 ten Art bekannt geworden, bei denen die Wirtschaltlich- und destilliert werden, woraufhin die Kohlenwasser- keit des Retortenprozesses dadurch gesteigert wird, daß Stoffbestandteile aus der Retorte abgeführt und die für die trockene Destillation erforderliche Wärmeeverarbeitet werden und der verbrauchte, kohlenstoffhal- nergie zumindest großenteils aus der Verbrennung des tige Ölschiefer auf der Retorte abgeleitet sowie Restkohlenstoffes des verbrauchten, kohlenstoflhaltidaraufhin einem Brenner zugeführt und schließlich in 55 gen Ölschiefers gewonnen wird Dabei wird der aus der diesem durch zugeführtes sauerstoffhaltiges Gas ver- Retorte abgeleitete, kohlenstoffhaltige Ölschiefer sobrannt wird, worauf ein Teil der heißen, von Kohlenstoff gleich unter Luftzufuhr erhitzt und damit verbrannt, so befreiten Festpartikel der Retorte zugeführt und der daß eine Gewinnung bei der Destillation in der Retorte andere Teil abgezogen wird sowie eine Vorrichtung zur noch nicht abgetrennter schwerflüchtiger Kohlenwas-DurchfUhrung dieses Verfahrens, mit einer Retorte, 60 serstoffkomponenten nicht möglich ist Außerdem ist einem nachgeschalteten Brenner für den im wesentli- nicht unter allen Umständen sichergestellt, daß auschen entgasten Ölschiefer, einer Hebeeinrichtung, schließlich vom Restkohlenstoff befreiter verbrauchter einem nachgeschalteten Gasabscheider, einer Rückfüh- Ölschiefer abgezogen wird

rung des verbrauchten Ölschiefers in die Retorte sowie Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

Einrichtungen zur Verarbeitung der gewonnenen 65 Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs Destillationsgase und zur Restwärmeverwertung der genannten Art zu schaffen, welche durch optimale

entstehenden Rauchgase. Abtrennung auch der schwerer flüchtigen Kohlenwas-

ölschieferlager, wie sie beispielsweise in den Ver- serstoffkomponenten von dem aus der Retorte abge-

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führten verbrauchten Ölschiefer eine höhere Ausbeute insbesondere an schweren Kohlenwasserstoffen zu ermöglichen, wobei Abfallbeseitiguigsprobleme vollständig vermieden werden sollen.

Erfmdungsgemäß wird hierzu ein Verfahren vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der aus der Retorte austretende, verbrauchte, kohlenstoffhaltige Ölschiefer vor der Verbrennung durch ein inertes ί-Jebegas zu einer Gas-Fest-Scheideeinrichtung gefördert wird; daß der gesamte, aus der Scheideeinrichtung kommende verbrauchte Schiefer dem Brenner zugeführt wird; und daß ausschließlich aus dem Brenner ein Teil des vom Kohlenstoff befreiten Ölschiefers nach außen abgezogen wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die mit Inertgas betriebene Hebeeinrichtung zwischen Retorte und Brenner angeordnet ist; und daß dem Abscheider ein Dampfkondensor sowie ein Gas-Flüssig-Separator nachgeschaltet sind.

Im Gegensatz zu dem Verfahren und der Vorrichtung nach der DT-OS 18 09 874, bei denen der aus der Retorte abgeführte, verbrauchte, kohlenstoffhaltige Ölschiefer sogleich unter Sauerstoffzufuhr verbrannt wird, erfolgt beim Verfahren und bei der Vorrichtung nach der Erfindung eine Nachdestillation des aus der Retorte austretenden, verbrauchten, kohlenstoffhaltigen Ölschiefers in der mit dem inerten Hebegas gespeisten Hebeeinrichtung, wobei weitere, schwere Kohlenwasserstoffkomponenten von dem Ölschiefer abgetrennt werden können. Erst im Anschluß an die der Hebeeinrichtung nachgeschaltete Gas-Fest-Scheideeinrichtung erfolgt die Verbrennung des Restkohlenstoffes, wobei sichergestellt ist, daß ausschließlich vollständig vom Restkohlenstoff befreiter Ölschiefer von einer dem Brenner nachgeschalteten Stelle abgezogen werden kann. Bei der Vorrichtung nach der DT-OS 18 09 874 ist zwar ebenfalls eine Hebeeinrichtung vorgesehen, jedoch wird als Hebegas dort Luft verwendet d. h. also, die Hebeeinrichtung stellt den Brenner im Sinne der Erfindung dar. Demgegenüber handelt es sich bei der Erfindung um die Verwendung einer mit inertem Hebegas arbeitenden Hebeeinrichtung für den kohlenstoffhaltigen Ölschiefer, wodurch die Nach-Abtrennung der schweren Kohlenwasserstoffkomponenten ermöglicht wird.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Wärmeenergie des Ölschiefers optimal ausgenutzt Der vom Restkohlenstoff befreite ölschiefer bietet keinerlei Abfallbeseitigungsprobleme, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, daß ein von umweltbelasterden Kontaminationsstoffen freies Rauchabgas erzeugt wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Rückführung des verbrauchten Ölschiefers oberhalb des Niveaus der Zuführung des frischen Ölschiefers tangential und schräg nach unten gerichtet in einen Einsatzbehälter der Retorte mündet Hierbei wird eine besonders intensive und vorteilhafte Durchmischung des frischen und des verbrauchten Ölschiefers gewährleistet.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist an die Retorte eine Franktioniereinrichtung zur Gewinnung der einzelnen Kohlenwasserstoffkomponenten angeschlossen. Die Zufuhr der heißen, von Kohlenstoff befreiten Festpartikel in die Retorte erfolgt vorzugsweise gesteuert in Abhängigkeit von der Temperatur der Retorte. Der der mit Inertgas betriebenen, zwischen Retorte und Brenner angeordneten Hebeeinrichtung nachgeschaltete Abscheider dient zusammen mit dem Dampfkondensor sowie dem Gas-Flüssig-Separator dazu, von dem Hebegas zunächst die kondensierbaren, in der Hebeeinrichtung von dem ölschiefer noch abgetrennten normalerweise flüssigen Komponenten abzuscheiden und schließlich zu gewinnen. Erfindungsgemäß können in Verbindung mit dem Brenner noch Einrichtungen zum Reinigen des heißeVi, verbrauchten, aus dem Brenner kommenden Ölschiefers sowie eine Einrichtung zur Wärmerückgewinnung aus den heißen Rauchabgasen, die im Brenner erzeugt werden, vorgesehen sein.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung sind für die Retortenbehandlung von gemahlenem ölschiefer im stationären Betriebszustand ausgelegt, wobei im wesentlichen unter Luftabschluß gearbeitet wird. Reine, hochwertige ölprodukte, reine Rauchabgase, sowie ein von Restkohlenstoff vollkommen befreiter, verbrauchter ölschiefer werden erzeugt. Der verbrauchte, vom Brenner abgegebene ölschiefer wird, soweit er nach außen abgezogen wird, laufend gereinigt und in eine saubere, lagerfähige oder zur Extraktion von Mineralien, bestimmt zur Verwendung in anderen Prozessen, leicht verwendbare Form gebracht Anzumerken ist noch, daß durch die bevoizugte Art der Rückführung des verbrauchten Ölschiefers in die Retorte frischer und heißer, verbrauchter ölschiefer im Gegenstrom durchmischt werden, wobei die höchstkonzentrierte Wärmeenergie des heißen, verbrauchten Ölschiefers mit dem heißesten Abschnitt des in die Retorte eingeführten frischen Ölschiefers in Kontakt gebracht wird, wodurch sich eine besonders wirtschaftliche trockene, zerstörende Destillation ergibt

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der schematischen, aus einer einzigen Figur bestehenden Zeichnung im einzelnen erläutert.

Bei der in der Zeichnung gezeigten Vorrichtung wird frischer, gemahlener ölschiefer 11 mittels eines als Zuführung dienenden Schneckenförderers 12 kontinuierlich in einen innerhalb einer Retorte 13 angeordneten Einsatzbehälter 14 eingegeben, wobei natürlich auch andere Möglichkeiten zur Einführung des frischen Ölschiefers existieren. Beispielsweise könnten mit demselben Ergebnis eine Sperrschleuse verwendet oder aber eine Aufschlämmung in die Retorte 13 eingepumpt werden, wobei die Aufschlämmug aus ölschiefer, gemischt mit einem Schweröl, bestehen würde. Die Retorte 13 kann bei oder nahe bei Atmosphärer.druck arbeiten, wodurch die kontinuierliche Einspeisung von frischem ölschiefer erleichtert wird. Heißer, verbrauchter Schiefer strömt über eine als Einlaßrohr ausgebildete Rückführung 22 tangential nach unten gerichtet ein. Der frische ölschiefer wird in den einströmenden, heißen verbrauchten ölschiefer im Gegenstrom eingeleitet, um eine turbulente Durchmischung hervorzurufen und eine günstige Übertragung der Wärmeenergie von dem heißen verbrauchten ölschiefer auf den frischen ölschiefer zu gewährleisten. Das Retortenbettniveau ist im Einsatzbehälter 14 mittels eines das Oberteil des Einsatzbehälters 14 bildenden kreisförmigen, mit Nuten versehenen Oberströmwehrs aufrechterhalten. Die Bettemperatur wird durch Regelung eines Einlaßventiles 23 automatisch kontrolliert Das Einlaßventil 23 wird durch einen Temperaturregler 24 gesteuert und zwar in Abhängigkeit von der Temperatur des Ölschiefers innerhalb des Einsatzbehälters 14. Im allgemeinen wird die Retortentemperatur gesteuert auf einem Wert

zwischen 260 und 815° C gehalten, vorzugsweise zwischen 426 und 649° C, je nach der Auslegung der Ausbeute der Vorrichtung und den gewünschten ölprodukten. Höhere Temperaturen fördern das Crakken des Ölschiefers und führen zu erhöhter Gas- und Leichtbestandteilausbeute, während niedrigere Temperaturen die Erzeugung von Brennstofföl und Kerosin unterstützen. Die Kohlenwasserstoffdämpfe verlassen die Retorte 13 durch Abzugrohre 15 mit Zykloneinlässen, durch welche die Ölschiefer-Feinbestandteile innerhalb der Retorte 13 gehalten werden. Von den Abzugrohren 15 aus gelangen die Kohlenwasserstoffdämpfe durch ein Rohr 16 zu einer Fraktionierkolonne 17. Die Fraktionierkolonne 17 besteht aus einer Vielplatten-Fraktioniersäule, welche die Retortenprodukte in Bestandteile mit dem gewünschten Siedebereich unterteilt, beispielsweise in Brennstofföl 18, entsprechend dem Boden der Fraktionierkolonne 17, Kerosin 19, Naphta 20 und Treibgas 21.

Um die glatte Zirkulation des verbrauchten ölschiefers aufrechtzuerhalten, ist es wünschenswert, die verbrauchten Ölschieferpartikel, welche die Retorte 13 verlassen, anzuheben. Auch ist es aus Wirtschaftlichkeitsgründen erwünscht, soviel Schweröl wie möglich von dem verbrauchten ölschiefer zu entfernen, ehe der Restkohlenstoff oder die noch vorhandenen Kohlenwasserstoffbestandteile durch weiteres Erhitzen des verbrauchten Ölschiefers verbrannt werden. Diese beiden Forderungen lassen sich dadurch erfüllen, daß der verbrauchte ölschiefer mittels eines sich schnell bewegenden inerten Hebegases, vorzugsweise eines aufgeheizten durch ein vertikales Rohr nach oben geblasen wird. Dies ist in der Zeichnung durch eine Abgabeleitung 44 angedeutet, durch welche verbrauchter ölschiefer aus der Retorte 13 in ein inertes Hebegas

47, welches durch ein Gasgebläse 45 geliefert wird, abgeführt wird. Der verbrauchte Ölschiefer und das inerte Hebegas 47 steigen durch ein als Hebeeinrichtung dienendes Steigrohr 46 auf. Vorzugsweise verwendete Hebegase sind Rauchgas und Dampf, jedoch ist die wichtigste Forderung, daß ein Inertgas verwendet wird. Das Steigrohr 46 endet in einem Abscheider 43, welcher dazu dient, das Hebegas über Abzugrohre 42 abzutrennen, welche ebenfalls Zyklone zum Zurückhalten feiner Partikel aufweisen. Das Hebegas strömt durch eine Leitung 51 in einen Dampfkondensor 52, der entweder wasser- oder luftgekühlt sein kann und die normalerweise flüssigen Komponenten des Gases, beispielsweise etwaige Schweröle, kondensiert Das Gas-Flüssigkeitsgemisch läuft dann in einen Gas-Flüssig-Separator 53, in dem das Schweröl 54 abgetrennt wird. Der verbrauchte ölschiefer bildet am Boden des Abscheiders 43 ein Bett 41. Dieses Material wird dann einem Brenner 26 zugeführt, in dem ein Bett 25 aus verbrauchtem ölschiefer gebildet wird. Der Pegel des Bettes 41 des verbrauchten Ölschiefers im Abscheider 43 wird durch eine Niveausteuerung 40 kontrolliert, die mit einem entsprechenden Ventil 39 verbunden ist welches an ein Entladungsrohr 38 angeschlossen ist durch welches aus dem Abscheider 43 verbrauchter ölschiefer in den Brenner 26 gebracht wird.

Im Brenner 26 wird ein Heißbett aus Ölschieferpartikeln dadurch aufrechterhalten, daß kontinuierlich der im verbrauchten ölschiefer enthaltene Koks mittels Luft

48, die am Boden des Brenners 26 eingeführt wird, verbrannt wird. Die Luft 48 wird über ein Luftgebläse 49 und eine Luftleitung 50 eingeführt und strömt durch eine Verteilerplatte 27, um die gleichförmige !Erwärmung und Verbrennung des Restkohlenstoffes innerhalb des aus verbrauchtem ölschiefer bestehenden Bettes 25 zu gewährleisten. Die Verteilerplatte 27 kann aus einem mit öffnungen versehenen Gitter oder aus einem Netzwerk von Rohren, die in dichten Intervallen öffnungen aufweisen, bestehen. Der verbrauchte ölschiefer strömt vom Abscheider 43 durch das Entladungsrohr 38 nach unten und tritt tangential in den Brenner ein, wodurch eine turbulente Durchmischung mit der dem Brenner 26 zugeführten Luft 48 gewährleistet ist. Hieraus resultiert eine vollständige Verbrennung des Restkohlenstoffes des verbrauchten Ölschiefers. Der erhitzte verbrauchte ölschiefer wird der Retorte 13 über ein Überströmrohr zugeführt, welches das Einlaßrohr 22 umfaßt, das sich in die Retorte 13 erstreckt und durch den Temperaturregler 24 in der beschriebenen Weise gesteuert wird. Zusätzlich wird überschüssiger heißer verbrauchter ölschiefer kontinuierlich aus dem Brenner 25 mittels eines Niveaureglers 31 abgezogen, der ein Ventil 29 steuert, welches mit einer Abgabeleitung 28 verbunden ist, so daß verbrauchter ölschiefer 30, der kontinuierlich aus dem Brenner 26 abgelassen wird, zur Mineralrückgewinnung und/oder zu anderen Zwecken zur Verfügung steht.

Das durch einen Abzug 34 und eine Leitung 32 aus dem Brenner abgeführte Rauchgas wird durch in den Abzügen 34 vorgesehene Zyklone geführt, um Feinpartikel zu entfernen, und gelangt durch die Leitung 32 hindurch in einen Abgaskessel 35. Der Abgaskessel 35 gewinnt die beim Retortenverfahren nicht verbrauchte Verbrennungswärmeenergie zurück. Hierdurch wird eine minimale Vergeudung des Energiewertes des Ölschiefers gewährleistet Das abgekühlte Rauchgas, welches den Abgaskessel 35 verläßt, kann verschiedenen Gasbehandlungsprozessen unterworfen werden um partikelförmige Bestandteile sowie Schmutzstoffe, wie beispielsweise SO2, zu entfernen, indem das Rauchgas durch eine Abgasreinigungsstufe 36 hindurchgeführt wird. Das saubere Rauchgas, welches auf diese Weise hergestellt wird, gelangt dann durch den Kamin 37 in die Atmosphäre. Hieraus ergibt sich, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren ein sauberes Rauchgas sowie sauberer verbrauchter ölschiefer erzeugt werden wodurch sich eine minimale Umweltbelastung ergibt Da der Brenner 26 im Bereich von 426 bis 1094° C betrieben werden kann, wobei eine vollständige Verbrennung der kohligen Bestandteile gewährleiste wird, läßt sich jede Umweltbelastung vermeiden, wöbe außerdem der gesamte Wärme- oder Energiewert de: Ölschiefers ausgenutzt wird.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren sowie bei Ver wendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird alst ölschiefer durch die Verbrennung seiner eigen« kohligen Reste in Form eines Verfahrens aufgeheizt, be dem ein stationärer Zustand aufrechterhalten wird indem Retortenwänre mittels eines rezirkulierendei Stromes von erwärmten Partikeln verbrauchten öl schiefere zugeführt wird. Infolge der Betriebsbedingun gen des zur Anwendung kommenden Systems werdet hochwertige ölprodukte erzeugt wobei gleichzeitig eil sauberes Rauchgas sowie ein vollständig von Restkoh lenstoff freier ölschiefer hergestellt werden, so dal Umwelteinflüsse und jede Schmutzausstreuung vermie den werden, während gleichzeitig ein wirtschaftlicl günstiger Prozeß zur Ölschieferverwertung mit hohe Ausbeute insbesondere an schwereren Kohlenwasser Stoffkomponenten geschaffen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

serstoffe, die als Kerogen bekannt und infolge ihres Patentansprüche: KohlenwasserstoffgehaUes verwertbar sind Normaler- weise können die Kohlenwasserstone von dem

1. Verfahren zum trockenen Destillieren von bergmännisch gewonnen Ölschiefer nicht durch norma-Ölschiefer in einer Retorte, in der frischer sowie 5 Ie Kohlenwasserstoffgewinnungsprozesse gewonnen heißer, verbrauchter Ölschiefer gemischt und destil- werdea Es ist erforderlich, kerogenhalügen Ölschiefer üert werden, woraufhin die Kohlenwasserstoffe- einem Retortenprozeß oder einer trockenen DestiUastandteile aus der Retorte abgeführt und verarbeitet tion zu unterwerfen, uai Schieferoi zu erhalten, em werden und der verbrauchte, kohlenstoffhaltige Kohlenwasserstoffprodukt, welches Erdöl oder Petroölschiefer aus der Retorte abgeleitet sowie darauf- io leum sehr ähnlich ist und zu Treib- oder Brennstoffen hin einem Brenner zugeführt und schließlich in und anderen wertvollen Produkten weiterverarbeitet diesem durch zugeführtes sauerstoffhaltiges Gas werden kann. Allgemein lassen ach aus einer Tonne verbrannt wird, woraufhin ein TeU der heißen, von Ölschiefer etwa 4 bis 1901 Schiefer-OI gewinnen. Die Kohlenstoff befreiten Festpartikel der Retorte ausgedehnten Ölschieferlager bilden also eine beträchtzugeführt und der andere Teil abgezogen wird, 15 liehe Kohlenwasserstoffreserve, aus der Energie gewondadurch gekennzeichnet, daß der aus der nen werden kann.

Retorte austretende, verbrauchte, kohlenstoffhaltige Herkömmliche Retortenverfahren zur Behandlung

Ölschiefer vor der Verbrennung durch ein inertes von Ölschiefer weisen verschiedene Nachteile auf. So ist Hebegas zu einer Gas-Fest-Scheideeinrichtung das Retortenverfahren ein nicnt-stationarer Prozeß mit gefördert wird; daß der gesamte, aus der Scheideein- 20 wechselnden Betriebsbedingungen, woraus sich Regerichtung kommende verbrauchte Schiefer dem lungsschwierigkeiten und hohe Arbeitskosten ergeben. Brenner zugeführt wird; und daß ausschließlich aus Die Destillation erfolgt in der Regel in Anwesenheit von dem Brenner ein Teil des vom Kohlenstoff befreiten Luft, wodurch das ölprodukt durch Erzeugung oxydierölschiefers nach außen abgezogen wird. ter Komponenten degradiert wird, die nicht so wertvoll

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens 25 sind wie die Kohlenwasserstoffe, aus denen sie erzeugt nach Anspruch 1, mit einer Retorte, einem werden. Die Entfernung des verbrauchten Ölschiefers, nachgeschalteten Brenner für den im wesentlichen welcher nach dem Retortenprozeß verbleibt, bietet entgasten Ölschiefer, einer Hebeeinrichtung, einem Schwierigkeiten, weil der Restkohlenstoff im vernachgeschalteten Gasabscheider, einer Rückführung brauchten Schiefer zu Abfallbeseitigungsproblemen des verbrauchten Ölschiefers in die Retorte sowie 30 führt und außerdem verlorene innere Energie des Einrichtungen zur Verarbeitung der gewonnenen Ölschiefers darstellt Schließlich ist die Gewinnung Destillationsgase und zur Restwärmeverwertung wertvoller Mineralien, wie Natrium und Aluminium, aus der entstehenden Rauchgase, dadurch gekennzeich- dem verbrauchten Ölschiefer wegen des hohen net, daß die mit Inertgas betriebene Hebeeinrich- Restkohlenstoffgehaltes oder Koksrestes schwierig. Ein tung (45,46) zwischen Retorte (13) und Brenner (26) 35 spezielles Problem besteht beim Retortenprozeß darin, angeordnet ist; und daß dem Abscheider (43) ein daß eine große Wärmemenge erforderlich ist, um das Dampfkondensor (52) sowie ein Gas-Flüssig-Sepa- Schieferöl von den Mineralstoffen durch trockene rator (53) nachgeschaltet sind. Destillation abzudestillieren oder zu retortieren. Bei

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- herkömmlichen Verfahren wird die Wärme häufig durch zeichnet, daß die Rückführung (22) des verbrauchten 40 einen Wärmeträger, beispielsw eise ein heißes Gas oder Ölschiefers oberhalb des Niveaus der Zuführung (12) keramische Kugeln, zugeführt Diese Art der Wäraiezudes frischen Ölschiefers tangential und schräg nach führung vergrößert die Investitions- und Betriebskosten unten gerichtet in einen Einsatzbehälter (14) der des Verfahrens. Herkömmliche Verfahren sind auch Retorte (13) mündet. empfindlich hinsichtlich der Teilchengrößenverteilung

45 des Ölschiefers und erfordern eine aufwendige Klassifi-

zierungseinrichtung, um eine Schieferzufuhr mit geeigneter Konsistenz aufrechtzuerhaltea