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Verfahren zum Schwelen von Brennstoffen mit Spülgasen Bei der Schwelung
mit Spülgasen wird auf den Brennstoff die erforderliche Wärme durch heiße, sauerstofffreie
Gase oder überhitzten Wasserdampf oder eine Mischung von beiden durch unmittelbare
Berührung mit den Heizmitteln übertragen.
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Die Aufheizung der Heizmittel auf die erforderliche Temperatur erfolgt
bei Gasen gewöhnlich durch Zumischen heißer Verbrennungsgase zu den Spülgasen, während
bei Verwendung von Wasserdampf dieser durch Überhitzer geleitet und so aufgeheizt
wird. Es ist aber auch bekannt, permanente Gase mit Hilfe von überhitzern aufzuheizen.
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Werden zum Aufheizen Überhitzer benutzt, so werden die Heizmittel
durch diese und die zu schwelenden Brennstoffe im Kreislauf geführt. Es ist weiter
bekannt, den Heizmitteln nach dem Austritt aus der Schweleinrichtung die Teerdämpfe
ganz oder teilweise zu entziehen, ehe sie dem Überhitzer wieder zugeführt werden.
Es ist aber auch bekannt, diese Heizmittel, beladen mit den Teerdämpfen, wieder
durch den überhitzer hindurchzuschicken, wobei die Überhitzertemperatur höher als
die zum Schwelen erforderliche, nämlich so hoch gewählt wird, daß im Überhitzer
eine Zersetzung des Teers unter Bildung von Ölen stattfindet, und erst dann die
Schwel- und Krackprodukte aus dem Kreislauf zu entfernen.
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Das neue Verfahren bezieht sich auf eine Spülgasschwelung dieser letzten
Art. Es ist bekannt, daß Teerdämpfe an heißen Flächen sich zersetzen und daß dabei
die Gefahr besteht, daß sich an den Heizflächen Koksansätze bilden. Hierdurch und
durch die damit verbundene Ölgasbildung entstehen einerseits unerwünschte Verluste
an Teeren bzw. Ölen, die außerdem durch solche Überbeheizung minderwertig werden;
andererseits leidet unter den Koksansätzen die Betriebssicherheit.
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Es ist weiter bekannt, daß die aus den Brennstoffen durch Spülgasschwelung
gewonnenen Teere und Öle infolge des schonenden Abbaues durch die Spülgasschwelung
sehr häufig eine ungleichartige Zusammensetzung haben.. Sie bestehen teilweise aus
unzersetztem Bitumen und teilweise aus durch B.itumenzersetzung entstandenen Ölen.
Ein so zusammengesetztes Erzeugnis erschwert in erheblichem Maße die weitere Verarbeitung.
Es muß also aus wirtschaftlichen Gründen sehr häufig angestrebt werden, diesem Erzeugnis
dadurch eine gleichartige Beschaffenheit zu geben, daß möglichst alles in ihm enthaltene
Bitumen durch weitere Zersetzung, also durch eine zusätzliche Wärmebehandlung, in
Öl verwandelt wird.
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Der Zweck der Erfindung besteht darin, die Schwelgase ohne Teerabscheidung
so durch die Überhitzer zu führen, daß die Zersetzung möglichst alles Bitumens,
aber nur innerhalb der gewollten Grenzen, vor sich geht. Das neue Mittel, um diesen
Zweck zu
erreichen, ist die Hindurchführung der mit den Schweldämpfen
beladenen Spülgase oder Heizmittel durch den Überhitzer mit weit größerer als der
üblichen Geschwindigkeit. Durch umfangreiche Versuche wurde als brauchbare Geschwindigkeit
für das Heizmittel eine Geschwindigkeit von 30 bis 40m/Sek. und höher gefunden.
Als unterste Grenze können etwa 20 m/Sek. gelten. Die Geschwindigkeit wird so hoch
gesteigert, daß eine Zersetzung der Schweldämpfe bis auf Koks und permanente Gase
vermieden wird. Um diese Geschwindigkeit in den Überhitzern zu erzielen, muß naturgemäß
ein entsprechender Druckverlust in Kauf genommen werden. Die Vorteile der neuen
Arbeitsweise sind nun folgende: z. Durch die kurze Berührungszeit der Öldämpfe mit
den Heizflächen beim jedesmaligen Durchgang durch den Überhitzer bleibt die Zersetzung
der bitumenhaltigen Ül.dämpfe innerhalb der gewollten Grenzen. In erster Linie wird
nur, wie angestrebt, ,das Bitumen zersetzt, das wegen seiner hochmolekularen Zusammensetzung
sehr viel leichter zerfällt als die bereits durch Zerfall aus ihm gebildeten Öldämpfe.
Die Geschwindigkeit 1N#ird also so gewählt, daß die Zeit voll ausreicht, bei den
herrschenden Heizflächentemperaturen das leichter zerfallende Bitumen zu zersetzen,
nicht aber die Öldämpfe.
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2. Die große Geschwindigkeit in dem dem Überhitzer entsprechenden
Teil des Kreislaufes kann nur dadurch erzielt werden, daß der Querschnitt hier vermindert,
aber zugleich das Verhältnis zwischen Umfang und Querschnitt im Überhitzer größer
gemacht wird als im übrigen Kreislauf. Werden also beispielsweise röhrenförmige
überhitzer gewählt, so ist bei einer großen Heizfläche ein kleiner Querschnitt vorhanden.
Einerseits hierdurch und andererseits durch die mit der großen Geschwindigkeit verbundenen
Wirbelungen kommen also bei jedem Durchgang alle Öldämpfe mit den Heizflächen in
Berührung. Es geht nicht, wie das bei geringer Geschwindigkeit der Fall sein würde,
der Kern der Gassäule durch die Heizrohre, ohne mit den Wandungen in Berührung zu
kommen. Wegen der Gleichmäßigkeit der Umwandlung der Öldämpfe ist ein solche gleichmäßige
Beheizung des ganzen Gasstromes wichtig.
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3. Dadurch, daß wegen der hohen Geschwindigkeit beim Durchgang durch
den Überhitzer mit erheblichem Druckverlust gearbeitet wird, wird erreicht, daß
die Heizmittel sich über die ganze Überhitzerfläche sehr gleichmäßig verteilen.
Bei Röhrenüberhitzern wird also durch jedes einzelne Rohr praktisch die gleiche
Gasmenge hindurchgeführt. Bei geringer Geschwindigkeit in überhitzern dagegen suchen
sich die Gase den Weg des geringsten Widerstandes. In ungünstig angeordneten Röhren
wird deshalb die Geschwindigkeit besonders gering, und dort findet dann eine ganz
besonders starke Zersetzung der Öldämpfe statt.
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Durch diese gleichmäßige Verteilung der Heizmittel über die ganze
Überhitzerheizfläche wird dessen Heizfläche natürlich sehr gut ausgenutzt.
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q.. Durch die große Geschwindigkeit und durch die zum Umwandeln des
Bitumens erforderliche Wärme findet -ein. sehr guter Wärmeübergang von den Heizflächen
des Überbitzers auf das Heizmittel statt; infolgedessen und infolge der vorerwähnten
gleichmäßigen Ausnutzung der ganzen Heizfläche erhalten die Überhitzer, wie die
Erfahrung gezeigt hat, außerordentlich geringe Abmessungen. Das ist aus wirtschaftlichen
und insbesondere aus betriebstechnischen Gründen wegen der etwa erforderlichen Reinigung
und wegen der Beherrschung der Wärmedehnungen ein ganz besonderer Vorteil des neuen
Verfahrens.
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Die inzwischen mit der neuen Arbeitsweise durchgeführten Versuche
haben gezeigt, daß es in jedem Falle möglich ist, durch Wahl einer geeigneten Geschwindigkeit
in den Überhitzern die Zersetzung der Öldämpfe, insbesondere den Abbau des in den
Öldämpfen enthaltenen Bitumens innerhalb der gewollten Grenzen durchzuführen, ohne
daß infolge zu weitgehender Zersetzung durch Ölgas- oder Koksbildung Teerverluste
auftreten. In betriebstechnischer Hinsicht ist besonders wichtig, daß bei einer
solchen Arbeitsweise in den Überhitzern die zu Betriebsstörungen Anlaß gebenden
Koksansätze vermieden werden. Voraussetzung zur Erzielung des angestrebten Erfolges
war in allen. Fällen die Wahl einer Durchschnittsgeschwindigkeit des teerdampfhaltigen
Heizmittels durch den Überhitzer, die wesentlich höher lag als die übliche.
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Das Verfahren kann weiterhin sinngemäß durch Wahl geeigneter übtrhitzertemperaturen
und entsprechend hoher Geschwindigkeiten so geführt werden, daß nicht nur bituminöse
Kohlenwasserstoffe in Öle verwandelt werden, sondern auch Öle teilweise zu Leichtölen
abgebaut werden.
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Bei Verwendung permanenter Gase als Heizmittel ist es zweckmäßig,
sie mit einem bestimmten Wasserdampfzusatz zu versehen, weil dieser die Öldämpfe
im Überhitzer vor zu starker Zersetzung schützt und etwa doch angesetzten Koks durch
Wassergasbildung verzehrt.