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Apparat und Verfahren zur Herstellung von Koks und Leuchtgas durch
Destillation von Steinkohle. Fast ausnahmslos ist es bei der Fabrikation von Koks
im Gebrauch, daß die Destillation der Steinkohle dadurch'- bewirktwird, daß man
dieselbe in Schamottegefäße (Retorten usw.) packt und die Temperatur zur Destillatiön
der in diesen Retorten befindlichen Steinkohle durch außerhalb der Retorten zirkulierende
Wärme hervorruft, so daß die zur Erlangung der Destillation erforderliche Temperatur
durch die Wände der Schamottegefäße, Tiegel usw. hindurchstrahlen muß.
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Es ist hierbei ein allgemeiner Übelstand, d'aß die Retorten bzw. das
Mauerwerk der Gefäße nie dicht gehalten werden können, so daß sowohl- ein Teil der
erzeugten wertvollen Gase wie auch ein Teil des Koks nutzlos verlorengeht dadurch,
daß einerseits die Gase mit in die Feuerzüge treten, anderseits der Koks, der sich
gebildet hat, durch Nebenluft ve:-brennt. Es entstehen dadurch ganz erhebliche Verluste,
die zu vermeiden bis heute, nicht möglich war.
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Ebenso wie bei der Koksfabrikation stellt es sich bei der Fabrikation
von Leuchtgas. Auch wird hier ausnahmslos die Retorte zur Destillation von Steinkohle
benutzt, und es entstehen wegen der nie dicht zu haltenden Retorten dieselben Verluste,
wie vorher gesagt, sowohl in bezug auf Gas wie in bezug auf Kohle.
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Zweck der neuen Erfindung ist, diese Übelstände zu vermeiden . i4nd
Ofen zu konstruieren, die nicht durch Außenbeheizung betätigt werden, ohne von umständlich
zu handhabenden Mechanismen abhängig zu sein, die alten Verfahren sind Chargenverfahren,
während das vorliegende Verfahren kontinuierlich arbeitend sein soll.
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Das Verfahren wird in dem in der beiliegenden Zeichnung in der Idee
gezeichneten-Ofen ausgeführt, und mag an Hand dieser Ofenzeichnung der Apparat zur
Erzeugung von Koks erklärt werden.
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Der neue Ofen besteht aus drei Teilen. Der mittlere, zentrale Teil
des Apparates besteht, wie die beiliegende Zeichnung dies in schematischer Weise
verdeutlicht, aus einem Schachtofen A, der an seinem unteren Ende durch irgendeine
bekannte Vorrichtung abgeschlossen werden kann, die außer Feuerbereich liegt, wie
das aus der weiteren Beschreibung ersichtlich ist. Der Schacht A des Ofens wird
mit Kohle gefüllt, welche in Koks verwandelt werden soll. Die eben genannte Abschlußvorrichtung
ist so angeordnet, daß ein beliebiger Teil der Füllung des Ofens nach Bedarf absatzweise
oder dauernd aus dem Ofen herausgelassen werden kann. Da die Ofenfüllung nachfällt,
wenn man oben in dem Schacht genügend neues Material aufgibt, so bleibt der Zentralschacht
immer mit Kohle gefüllt. Am oberen Ende des Schachtes befindet sich zu dem Zweck
eine Verschluß-und Füllvorrichtung, vermöge der man dies neue Material ohne Gasverlust
in den Schacht hineinbringen kann.
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Nahe der Sohle des Ofens, etwas -höher als der eben genanntelVerschluß,
befindet sich
eine Öffnung B in der Seitenwand des Zentralschachtes,
die einen etwas kleineren Durchmesser hat, als der Durchmesser des Schachtes selbst
.ist. Etwa 1,5 bis z cm höher, aber an der Stelle der Seitenwand des Zentralschachtes,
welche diesem ersten Loch gegenüber liegt, befindet sich eine gleiche Öffnung C
in der Wand des Ofens. Die Entfernung der beiden Öffnungen ist verschieden, sie
richtet sich danach, welche Leistung der Ofen haben soll, je mehr die beiden Öffnungen
voneinander entfernt sind, desto größer wird im allgemeinen die Leistungsfähigkeit
des Ofens sein.
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An diese beiden Öffnungen B und C in der Seitenwand des Zentralschachtes
schließt sich je ein weiterer nach oben strebender Schacht D und E aus feuerfestem
Mauerwerk an, etwa mit dem Durchmesser der Löcher in der Seitenwand des Zentralschachtes.
Der Schacht dieser zwei seitlichen Ofen strebt -so nach oben, daß Koks, welchen
man in den Seitenschacht hineinwirft, von selbst nach unten rutscht. Unten, dort
wo das Loch im Zentralschacht sich befindet, ist eine Vorrichtung angebracht, die
verhindert, daß der Koks, welcher sich in den Seitenschächten befindet, in den Zentralschacht
selbst hineinrollt. Es kann dies beispielsweise dadurch erreicht werden; daß man
dem Schacht des Seitenofens eine Biegung gibt, was leicht zu machen ist. Die Kohlensäule
im Seitenschacht stützt sich dann auf diese Biegung des Ofens selbst, und so ksnn
der Koks nicht aus dem Seitenofen herausfallen. Die Länge der beiden Seitenschächte
richtet sich nach dem Koks, welchen man verwendet, sowie auch nach der gewünschten
Leistung des Ofens.
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Der Zentralschacht A schließt nicht direkt über der oberen Eintrittsöffnung
des Seitenschachtes ab, sondern er ist noch um eine bestimmte Entfernung davon .
verlängert, so daß der Zentralschacht eine Zone hat, welche nicht im Bereiche des
eigentlichen Feuers liegt, welches im Ofen wirken soll. Durch die weitere Beschreibung
wird dies deutlich erhellt.
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Die beiden Seitenschächte dienen dazu, um mit Koks (man kann aber
auch Kohle verwenden) gefüllt zu werden; sie tragen zum Einfüllen an ihrem oberen
Ende einen dicht haltenden Verschluß F, vermittels dessen man Kohle evtl. iu die
Seitenschächte hineinbringen kann, wenn Ersatz erforderlich ist.
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Seitlich an der unteren Seite dieser zwei Seitenschächte sind weiter
je ein oder mehrere nebeneinanderliegende und nach unten strebende Zylinder
G, H, I, K angebracht. Diese Zylinder sind unten geschlossen, tragen aber
Vorrichtungen, um sie leicht reinigen zu können. Die nutzbare Länge dieser Zylinder
beträgt etwa q.oo bis 500 mm, gerechnet von der unteren, inneren Wandung
des Seitenschach= tes bis auf den Boden des Zylinders. Diese Dimension ist aber
gleichfalls nicht feststehend, sie richtet sich auch danach, welchen Koks man verwendet
und welche Leistungsfähigkeit der Ofen haben soll.
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Füllt man den Seitenschacht mit Koks, dann füllen sich auch selbstverständlich
die seitlich unten an den Seitenschächten befindlichen Zylinder ganz mit Kohle an;
erst wenn diese ZyLnder ganz mit Kohle angefüllt sind, dann wird sich der Seitenschacht
selbst mit Kohle anfüllen können.
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An diesen letztgenannten Zylindern : ind Offnungen angebracht, durch
die man Wind in dieselben durch. irgendeine Gebläsevorrichtung blasen kann.
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Diese Gebläsevorrichtung, we:cl:e nicht weiter beschrieben wird und
zu der man irgendeine der bestehenden Konstruktionen-gebrauchen kann, dient hauptsächlich
zum Warmblasen. Sie arbeitet in Gemeinschaft mit einer Pumpvorrichtung, welche weiter
unten beschrieben ist, und welche nur die Gase in dem Ofen hin und her schiebt.
Diese Pumpvorrichtung steuert die Gebläsevorrichtung, welche frischen Wind in den
Ofen bringt, derartig automatisch, daß der frische Wind, welcher eingeblasen wird,
immer an der richtigen Stelle des Ofens eintritt.
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Irgendwelche Verschlüsse sind zwischen Zentralschacht und Seitenschacht
nicht angebracht und auch nicht erforderlich. Es wird .bei der Konstruktion der
beiden Seitenschächte darauf gesehen, daß absolut keine tote Stelle, keine Stelle
entsteht, in der Koks fehlen kann, so daß ein durchlaufender Gasstrom energische
Wirkungen auf den. Inhalt des Ofens ausüben muß.
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Die ganzen bis eben beschriebenen Vorrichtungen bzw. das ganze System
derselben ist nun, wie üblich, in Eisen eingemantelt, derartig, daß die Schächte
aus feuerfestem Material gebildet werden und die Ummantelung hinter dem Schamottemauerwerk
das Innere des Ofens dicht gegen die Außenluft abschließt. Die Dichtigkeit des Ofensystems
kann aus dem Grunde ohne Schwierigkeit erreicht werden, weil das Schamottematerial
die Eisenkonstruktionen vor Wärme schützt, die Eisenkonstruktion aber jede beliebige
Dichtigkeit gewährleistet, um so mehr, da Ventile und Schieberanschlüsse im Feuer
nicht angeordnet und auch nicht erforderlich sind.
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Jeder der zwei Seitenschächte trägt nun noch an dem Ende, das vom
Zentralschacht abgewendet ist,. eine Öffnung L und M, welche mit dem Ventilkörper
der vorgenannten Pumpe in Verbindung: gesetzt ist, der eine Seitenschacht mit der
Saugseite und der - andere
Seitenscbacht mit der Druckseite der
Pumpe, jedoch mit der Einrichtung, daß man diese Anschlüsse - vielleicht durch eine
Ventilkombination - umwechseln kann, so daß, wenn dies geschehen ist, dann an der
Stelle, wo erst der Sauganschluß war, umwechselnd der Druckanschluß ist und so fort
im weiteren Wechsel.
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Setzt man diese Pumpe in Bewegung, so wird eine in diesem Ofensystem
sich befindende Gas- oder Luftsäule-nach der einen Seite durch das Ofensystem geschoben
werden. Wechselt man den Anschluß der Pumpe, dann schiebt sich die Luft- bxw. Gassäule
nach der anderen Richtung. Die Leitungen von der Pumpe nach den Apparaten werden
so abgemessen, däß sie so viel Gas fassen, wie das Quantum der zu bewegenden Gase
beträgt, es bekommt dann die Pumpe nie heiße Gase zu verarbeiten, vielmehr bildet
sich dann ein Kissen kalter Gase,, welches die Pumpe schützt; man kann zu dem Zweck
auch Wärmespeicher in die Leitung anordnen.
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Die Seitenschächte haben auch noch Öffnungen, die automatisch oder
mit der Hand verschließbare Gasabgangsrohre tragen. Diese münden an Stellen oder
Apparaten, wo man das überschüssige Gas, das sich im Laufe des Prozesses bildet,
aufspeichern oder verwenden will.
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Am Zentralschacht ist noch eine Öffnung mit Ventil angeordnet, durch
welche Gase abgelassen werden können, und zwar automatisch für den Fall, daß sich
aus irgendwelchen Umständen einmal ein zu hoher Druck im Apparat einstellen sollte.
Selbstverständlich ist die Einrichtung so getroffen, daß -das derart abtretende
Gas gleichfalls zur Benutzung aufgefangen wird.
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Der Betrieb des Ofensystems stellt sich nun zur Fabrikation von Koks
wie folgt.
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Die beiden Seitenschächte des Ofens werden mit Koks gefüllt, wobei
sich dann auch die beiden Zylinder an den unteren Seiten derselben füllen. Dann
wird der Zentralschacht mit der zu verarbeitenden Kohle beschickt und die Rohrleitungen
zum Gasabgang auf dem einen Seitenschacht geschlossen und auf dem anderen Seitenschacht
geöffnet. Es sei noch bemerkt, daß das Öffnen und Schließen dieser Gasableitungen
im Betriebe mechanisch und selbsttätig erfolgt. Angenommen der Koks in den Seitenschächten
ist warm, dann bläst man in denjenigen Zylinder, welcher sich an dem Seitenschacht
befindet, woselbst die Gasableitung geschlossen ist, durch das Gebläse Luft ein
und setzt auch die vorgenannte . Gaspumpe in Betrieb. Es tritt dadurch eine Strömung
durch den Ofen ein, die in dem Seitenschacht mit geschlossenem Gasableitungsrohr
beginnt, durch den Zentralschacht mit seinem Kohleinhalt geht, dann in den zweiten
Seitenschacht eintritt. Da die Zylinder an den Seitenschächten niedrig sind, aber
einen großen Durchmesser haben, außerdem eine verhältnismäßig große Menge Koks in
den Zylindern angesammelt wurde, so wird durch das Einblasen der Luft durch das
Gebläse in die Zylinder einerseits eine hohe Temperatur entstehen, neben einem beliebig
zu steigernden Quantum Wärme, je nach Bedarf derselben.
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Durch diese Manipulation findet erst eine Erwärmung des Koks in den
Seitenschächten statt, die sich schnell auf den ganzen Inhalt des Zentralschachtes
überträgt. Man kann die Temperatur so weit steigern, wie es erforderlich ist, hierbei
findet eine energische Destillation der Steinkohle im Zentralschacht statt, wobei
die entstehenden Gase durch die vorhin genannten Abgangsöffnungen entweichen und
zu der Stelle- geführt werden, woselbst sie nutzbar gemacht werden sollen. Hat-
eine genügende Destillation stattgefunden, dann wird durch mechanische Umstellung
der Pumpenvorrichtung die Gassäule in umgekehrter Richtung als vorhin durch die
Apparate geschoben, so - daß der Kohleinhalt des Zentralschachtes auch von der anderen
Seite zur Destillation gelangt, wie eben gesagt wurde. Da das Gebläse mit der Pumpvorrichtung
Eo verbunden ist, daß beide immer gleichmäßig nach derselben Richtung arbeiten müssen,
so wird dann auch der Gebläsewind in der anderen Richtung als bislang durch den
Apparat laufen.
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Die Gase, welche im Zentralschacht durch die Destillation der Kohle
abgekühlt sind, treten nachher in dem hochwarmen Koks des entsprechenden Seitenschachtes;
sie werden daher immer wieder erwärmt und dadurch zu einer weiteren Prozedur gemacht.
Hierdurch und durch den Impuls des Wechselns findet eine ganz gleichmäßig energische
Destillation statt, welche sich ganz gleichmäßig durch die Masse der Kohle verbreitet.
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Die in der Pumpenleitung befindlichen Apparate, welche das Plus der
Gase aufnehmen und ableiten, sind Regulatoren, die so eingestellt sind, daß der
Druck im Ofen immer auf einer bestimmten Höhe bestehen bleibt. Der Regulator arbeitet
so, daß immer das Mehr der Gase beispielsweise nach einem Gasometer abgeleitet wird
und dort zu jeder anderen weiteren Verwendung zur Verfügung steht. Durch eine Konstruktion,
wie man dieselbe bei Sicherheitsventilen anwendet, ist eine solche Wirkung leicht
erreichbar. Diese Detailkonstruktion braucht hier aber nicht weiter behandelt zu
-werden, da sie bekannt ist.
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Durch diese Arbeitsweise erfolgt eine gleichmäßige
-fortdauernde
Destillation der Steinkohle, und man kann durch die unten an dem Zentralschacht
angebrachte Vorrichtung den gebildeten Koks fortdauernd gleichmäßig abziehen und
für den abgezogenen Koks oben neue Steinkohle in den Zentralschacht einfüllen.
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Der Prozeß verläuft dann gleichmäßig fortdauernd. Je nach Höhe der
Temperatur, die man vollständig in der Gewalt hat, und der Abzugsgeschwindigkeiten
.des abziehenden Koks kann man im Zentralschacht beliebige Qualitäten Koks erzeugen.
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Man kann abgeänderterweise auch die Anordnung so treffen, daß man
nur einen Seitenschacht anordnet, evtl. kann man in solchem Falle auch die Arbeit
der Gaspumpe weglassen.
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Auch kann man an Stelle der zwei Seitenschächte deren vier oder noch
mehrere anordnen.
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Anstatt die Pumpe mit Ventilen anzuordnen, kann man auch einen einfachen
Zylinder mit Kolben, aber ohne Ventile anordnen, wenn man den Inhalt des Zylinders
so groß macht, wie das Quantum an Gas ausmacht, das man jeweilig bewegen muß.
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Zwischen der Pumpe, die zur Bewegung der Gase dient, und dem Ofen
kann man auf jeder Seite der Leitung Wärmespeicher anordnen, um die Pumpe absolut
zu sichern und ferner jeden Wärmeverlust zu vermeiden, ferner kann man vor den Zylindern
.an den Seitenschächten, in welche das Gebläse hineinarbeitet, Wärmespeicher aufstellen,
um mit möglichst heißer Luft zu blasen und ferner, um das Plus der abziehenden Gase
abzukühlen.
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Die abziehenden Gase sind sehr hoch prozentig und können zu jedem
Zweck verwendet werden.
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Die Fabrikation von Leuchtgas verläuft im allgemeinen in derselben
Weise, wie das eben bei Koks beschrieben ist, immerhin wird der Stickstoff der atmosphärischen
Luft in den Gasen enthalten sein, das Gas ist indessen reich genug, um zu Leuchtzwecken
zur Verwendung zu gelangen.
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Auch zur Verbrennung und Einäscherung von Müll wird man den Ofen zur
Anwendung bringen können, er wird gegenüber den bisher zur Anwendung gebrachten
Ofen wesentliche Vorteile zeitigen. Daß der Ofen einen sehr kontinuierlichen Betrieb
gibt, wird als ein sehr wesentlicher Faktor hervorgehoben.
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Außerdem ist die Einwirkung der Destillationsgase auf die zu destillierenden
Substanzen, hier der Steinkohle, viel inniger und wirkt direkt auf die ganze Masse.