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Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Destillation kohlenstoffhaltigen
Gutes Verfahren zur kontinuierlichen Destillation kohlenstoffhaltigen Gutes in einem
Drehtrommelschwelofen, z. B. zur Tieftemperaturdestillation bituminöser Kohlen,
sind bekannt. Bei einer derartigen Destillation wird das Rohmaterial vorgewärmt
oder getrocknet, um es für den zweiten Arbeitsgang vorzubereiten und danach in einem
zweiten Stadium das Gut bei höheren Temperaturen zu behandeln. Die Behandlung des
Gutes in diesem letzten Stadium ist schwierig, weil es beim Verkoken zusammenbackt.
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Für die Trocknung und Destillation verwendet man bisher im allgemeinen
zwei verschiedene Trommeln. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die drehbare Trockentrommel
vor der Schweltrommel gleichachsig mit ihr zu lagern und die beiden Trommeln mit
Absaugevorrichtungen auszustatten, die derart aufeinander abgestimmt sind, daß ein
Teil des in der Trockentrommel erzeugten Wasserdampfes die Schweltrommel durchzieht.
Außerdem ist eine drehbare Schweltrommel bekannt, die durch Zwischenwände in mehrere
Kammern unterteilt ist und mehrere gleichachsig angeordnete Abzugsrohre besitzt,
so daß auf mechanischem Wege die Schweltrommel in mehrere Zonen zerlegt wird, aus
denen die Destillationsprodukte getrennt abgesaugt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Destillationsverfahren,
bei dem das Gut in verschiedenen Teilen des Ofens auf verschiedene Temperaturen
beheizt und die Feuchtigkeitsdämpfe sowie die höher siedenden flüchtigen Bestandteile
an beiden Enden des Ofens abgeführt werden, so auszugestalten, daß Trennwände in
der Trommel nicht erforderlich sind und Änderungen der Behandlungstemperaturen und
Wärmezonen vorgenommen werden können. Eine derartige Anpassungsfähigkeit ist von
besonderer Bedeutung, wenn in ein und derselbenVorrichtung verschiedenartige Rohstoffe,
beispielsweise Steinkohlen, Braunkohlen, Ölschiefer, Teersand oder Holzabfälle,
behandelt werden sollen, aus denen flüchtige Bestandteile in Form von Gas, Ölteeren,
Säuren 'und verkokten Rückständen einschließlich eines rauchlosen Brennstoffes gewonnen
werden können.
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Nach der Erfindung wird deshalb in einer Drehtrommel, die in bekannter
Weise von einem einheitlichen, über ihre ganze Länge durchlaufenden, unter derTrommel
eine Heizkammer bildenden Gehäuse umschlossen ist, in welchem sich eine Mehrzahl
in ihrer Heizwirkung abgestufter Brenner befindet, durch Regelung der Saugwirkung
an den beiden Enden eine neutrale Stelle ungefähr atmosphärischen Druckes zwischen
den Zonen niedriger- und hoher Temperatur aufrechterhalten. Ein derartiges Verfahren
benötigt also nicht Trennwände oder sonstige Einrichtungen zur Trennung des Trockenraumes
von dem Destillationsraum. Durch entsprechende Einstellung der Brenner und der an
den beiden Trommelenden angreifenden Absaugvorrichtungen läßt sich ohne weiteres
erreichen,
daß innerhalb der Trommel eine Zone höchsten Druckes
entsteht, die ein Übertreten von Dämpfen aus der Schwelzone in die Trockenzone oder
umgekehrt verhindert. Weiterhin wird durch die Erfindung der Vorteil erzielt, daß
sich je nach der Natur des Rohstoffes die Temperatur und das Verhältnis von Länge
des Schwelraumes zur Länge des Destillationsraumes regeln läßt, insbesondere, wenn
an beiden Enden der von einer durchgehenden Heizkammer umgebenen Drehtrommel einstellbare
Absaugevorrichtungen vorgesehen sind. Eine noch sorgfältigere Trennung der verschiedenen
Behandlungszonen läßt sich dadurch erreichen, *daß in den Heizkammern die Zonen
verschiedenerTemperatur durch von Luft durchströmte Scheidewände getrennt werden.
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In gewissen Fällen kann auch Luft oder inertes Gas oder eine Mischung
beider in das kältere Retortenende eingeführt werden. wobei gleichzeitig die Luft
oder die Mischung aus Luft und inertem Gas wie auch der feuchte Dampf und die leicht
flüchtigen Bestandteile von demjenigen Ende der Retorte abgezogen werden können,
an dem die Luft oder die Luft-Gas-Mischung zugeführt wird. Die hochsiedenden- Dämpfe
und Gase werden von der Zone hoher Temperatur am entgegengesetzten Ende der Retorte
abgeführt. Die Dämpfe werden durch besondere Dampfleitungen und Kondensatoren geleitet,
die von den entgegengesetzten Enden der. Retorte nach einer einzigen Vakuumpumpe
oder einem Gebläse führen, von dem sie in zusätzliche Kondensatoren und Gaswäscher
überführt werden.
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Um eine unmittelbare Berührung der Trommel durch die Flammen der Brenner
zu verhindern und eine bessere Verteilung der Heizwirkung auf den Trommelumfang
zu erreichen, empfiehlt sich die Verwendung einer Schutzplatte in der Heizkammer.
Man hat für diesen Zweck bereits den Einbau eines Zündgewölbes vorgeschlagen. Für
den vorliegenden Zweck empfiehlt sich jedoch dieVerwendung einer konzentrisch zum
Sch"velofen liegenden Schutzplatte, und zwar wird bei einer bevorzugten Ausführungsform
die Anordnung so getroffen, daß die Brenner seitlich unterhalb der Schutzplatte
liegen und die Schutzplatte an der den Brennern gegenüberliegenden Seite einen Schlitz
zum Durchtritt der Heizgase frei läßt. Zwischen den einzelnen Brennern können Trennwände
und Luftzüge vorgesehen werden, wodurch eine noch bessere Trennung der verschiedenen
Behandlungszonen voneinander erreicht wird.
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Eine kontinuierliche Tieftemperaturdestillation der Kohle läßt sich
ohne wesentliche Verstopfung in derTrommel durchführen, wobei der Feuchtigkeitsgehalt
des Rohgutes nahe dem Einführungsende der Trommel entfernt werden kann zusammen
mit einer gewissen Menge Gas und Luft; wenn letztere zu dem Zwecke zugeführt wurde,
um die Oberflächen der kleinen Kohlestücken, während sie noch in halb plastischem
Zustande sind und sich auf einer Temperatur unterhalb des Verbrennungspunktes des
festen Gutes und der in der Ti,eftemperaturzone entwickelten Gase befinden, zu härten.
Die Öldämpfe und brennbaren Gase, die in der Zone hoher Temperatur, aus der Luft
ferngehalten wird, frei geworden sind, werden vom unteren Ende der geneigten Retorte
abgezogen, also demjenigen Ende, wo das festere Gut z. B. in Form von Klumpen entnommen
wird.
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Die neutrale Stelle zwischen der von Luft. durchstrichenen oder vorwärmenden
Zone hat, wie Versuche zeigten, eine Temperatur von ungefähr ago°, während die Hochtemperaturzone
eine Temperatur zwischen 4.8o und 6oo° C besitzt. Die aus diesen beiden Zonen entnommenen
flüchtigen Bestandteile sind so getrennt und bestimmt, als wenn-das Rohgut besonderen
Behandlungen in getrennten Retorten unterworfen worden wäre.
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Bei der Behandlung von Braunkohle oder Ölschiefern hohen Feuchtigkeitsgehaltes
würde der aus dem Gute entwickelte Dampf, wenn man ihn durch die Hochtemperaturzone
streichen ließe, den zwei- bis zweieinhalbfachen Brennstoffverbrauch erfordern,
wie er bei dem neuen Verfahren erforderlich ist. Da Braunkohle ein nicht kokender
Brennstoff ist, ist keine Luftbehandlung bei dem neuen Verfahren erforderlich, aber
es' wird eine große Menge Dampf am Eintrittsende der Trommel entfernt, der zu Wasser
kondensiert wird, bevor erdieVakuumpumpeerreicht. DiesePumpe steht-auch in Verbindung
mit dem Auslaßende derTrommel, aus dem die Öldämpfe und fixen Gase entnommen werden,
und zwar unterVermittlung einer Dampfleitung, die von der Dampfleitung getrennt
ist, mit deren Hilfe die Dämpfe vom Einlaßende der Trommel entnommen werden.
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Bei der Behandlung von Schiefer und einigen nicht kokenden Kohlearten
geringen Feuchtigkeitsgehaltes kann die Dampfleitung an dem Tieftemperatur- oder
Einlaßende der Trommel geschlossen sein, und es können die Dämpfe und fixen Gase
nur an dem unteren oder Auslaßende der Trommel abgenommen werden.
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Bei der Verkokung dieser Rohstoffe ist es vorteilhaft, Dampf oder
Feuchtigkeit in die Zone hoher Temperatur der Trommel. einzuführen, um eine Zersetzung
der in dieser Zone frei werdenden Öldämpfe in fixe Gase zu verhindern. In diesen
Fällen wird von dem Einlaßende derTrommel alle Feuchtigkeit zusammen
mit
derjenigen Luft entnommen, die eingefülhrt sein mag, um die plastischen Kohlekügelchen
zu oxydieren und ein Verstöpfen und Zusammenbacken- in der Vorwärmzone zu verhindern.
Darauf wird der Dampf in die Hochtemperaturzone nahe dem Auslaßende der Trommel
eingeführt, um ein Verkracken der Öldämpfe in fixe Gase zu verhindern. In einem
kontinuierlichen Verfahren wird deshalb die Kohle für den einen Zweck am Einlaßende
getrocknet, und die Dämpfe werden für einen anderen Zweck am entgegengesetzten Ende
der Trommel angefeuchtet.
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Durch die Kombinierung dieser verschiedenen Arbeitsvorgänge in einer
einzigen Trommel können- die verschiedenen-Arten kohlenstoftdraltiger Stoffe in
rauchlose Brennstoffe umgewandelt werden, die sowohl für häuslichen als auch für
industriellen Gebrauch geeignet sind. Durch Anwendung des Verfahrens wird es möglich,
Klumpen halbbituminöser oder Cannel-Kohle sowie gewisser bituminöser Kohlearten
in Anthrazitkohlen umzuwandeln, die in ihrer Struktur fest sind und nicht brikettiert
zu werden brauchen. - Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer
zur Ausübung des neuen Verfahrens geeigneten Vorrichtung.
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Abb. i ist ein Längsschnitt durch eine Trommel gemäß der'Erfindung.
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Abb. 2 ist ein Schnitt nach Linie 2-2 der Abb. i.
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Abb. 3 ist ein Schnitt nach Linie 3-3 der Abb. i.
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Abb. 4 ist ein Schnitt nach Linie 4-4 der Abb. i.
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Abb. 5 ist eine Draufsicht auf eine der Kondensatoreinheiten bei abgenommenem
Deckel. Der drehbare Zylinder ist von einer Kammer aus feuerbeständigem Ziegelmauerwerk
oder sonstigem feuerfestem Baustoff mit einer Deckwand i umschlossen, die den größeren
Teil der Drehtrommel umgibt. Eine Bodenwand 2 liegt unterhalb des Zylinders. Der
drehbare, geneigte Zylinder 3 kann aus einem langen Metallrohr bestehen, das eine
Kammer 4 erheblicher Länge bildet, durch welche das zu behandelnde kohlenstoffhaltige
Gut unter derWirkung der Schwerkraft hindurchwandert. Er liegt konzentrisch zu den
Kammerwänden, so daß ein Verbrennungsraum 5 unterhalb des Zylinders und ein Heizraum
6 über ihm entsteht. Der Raum ist in der Längsrichtung der Vorrichtung durch ringförmige
Wände 7 unterteilt, die sich teilweise rund um den Zylinder erstrecken. Der Raum
über diesen Wänden geht über die ganze Länge der Tromtriel, damit die Verbrennungsprodukte
aus allen Verbrennungskammern in einem gemeinsamen Strom nach dem Auslaßabzug oder
Kamin 8 gelangen können. Längs der Seite der äußeren Kammer ist ein Brennstoffzuführungsrohr
61 vorgesehen, von dem seitlich die Düsen 62 in Öffnungen 63 in der Seitenwand der
Außenkammer hineinragen. Zahl und Leistung dieser Brenner sind so bemessen, daß
eine höhere Temperatur an dem rechten Ende des Zylinders nach Abb. i und allmählich
niedriger werdende Temperaturen in verschiedenen Zonen längs des Zylinders nach
dem in Abb. i links gezeichneten Einlaßende zu aufrechterhalten werden.
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Gekrümmte, feste Platten 64 aus hitzebeständigem Baustoff, wie beispielsweise
Karborundum, sind rund um die Bodenwand 2 angeordnet, so daß ein Ringraum 65 zwischen
diesen Platten und dem Boden des Zylinders 3 gebildet wird. Die Platten sind auf
Stützen 66 gelagert, die auf der -Bodenwand 2 aufruhen. Die Räume 5 unter diesen
Platten und zwischen den Stützen 66 bilden querliegende Verbrennungskammern der
Brenner 62. Durch die Wände 7 werden in der Längsrichtung des Zylinders Zonen verschiedener
Temperatur gebildet. Die Platten berühren die Seitenwandung der Außenkammer bei
den Brennern 62; an der gegenüberliegenden Seite läßt ein Spalt 67 die Verbrennungsprodukte
aus den Verbrennungskammern 5 in den Raum 65 übertreten.
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Der Zylinder 3 ist vorzugsweise wie folgt drehbar gelagert: An jedem
Ende des Zylinders sind Ringglieder i o von j-förmigem Querschnitt befestigt. Diese
ruhen drehbar auf den drehbaren Tragzapfen ii, die unter den Gliedern io an entgegengesetzten
Seiten der senkrechten Mittellinie des Zylinders angeordnet sind. Der Motor 68 treibt
mittels einer Schnecke und eines Schneckenrades 69 die Welle 7o an, die einen der
Drehzapfen i i trägt. Das kohlenstoffhaltige Gut im Zylinder schreitet infolge der
Drehbewegung des Zylinders in Längsrichtung fort. Mitnehmer 18 im Zylinderinnern
heben das kohlenstoffhaltige Gut und lassen es wieder fallen.
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Das Gut fällt aus einem Füllrumpf 12 in den geneigten Rohrteil 13,
der durch das vordere Ende 17 des Zylinders hindurchragt und das Gut in den Zylinder
gelangen läßt. Ein Kolben 14, der in dem rohrförmigen Teil 13 an dem Bodenende des
Füllrumpfes 12 vorbei hin und her gehend bewegt wird, wird durch einen Motor 16
mittels einer Kurbel so angetrieben, daß, wenn der Kolben sich quer zum Boden des
Füllrumpfes rück- und vorwärts bewegt, er das Gut durch das Rohr 13 in den Zylinder
3 drückt. Es ist immer genügend Gut in dem Rohr 13 vorhanden, um ein Entweichen
von Dämpfen oder ein Eintreten von Luft durch dieses Rohr zu verhindern, da der
Kolbenhub in einer erheblichen Entfernung vom Auslaßende des Rohrstückes 13 endet.
Auf
dem Weg bis zur ersten Scheidewand 7 wird das Gut allmählich in seiner Temperatur
so weit gesteigert, daß im wesentlichen aller Wasserdampf ausgetrieben wird. Im
Bereich der zweiten Wärmezone zwischen der ersten und zweiten Scheidewand 7 werden
aus dem kohlenstoffhaltigen Gut bei einer höheren Temperatur andere flüchtige Bestandteile
frei. In einer dritten Zone werden alle verbleibenden flüchtigen Bestandteile ausgetrieben.
Natürlich kann die Zahl der Wärmezonen kleiner oder größer sein als die dargestellte
Zahl.
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Das kohlenstoffhaltige Gut tritt aus dem unteren oder rechten Ende
des Zylinders 3 aus und fällt auf ein Förderband 85, daß sich in einer gekühlten
Kammer 8o befindet. Erst nach dem Abkühlen kommt das Erzeugnis mit Luft in Berührung.
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Zur Einführung von Luft oder inertem Gas oder beider in das Einlaßende
des Zylinders dient ein Rohr i 13, das mit dem Abzug oder Kamin 8 verbunden ist
und ermöglicht, daß ein Teil des aus dem Raum 6 abströmenden inerten Gases in das
Rohr gelangen kann, wobei die Menge durch das Ventil 114 geregelt wird. Dieses Rohr
113 ist mit dem festen Kopf 17 der Trommel verbunden und steht daher mit dem Inneren
des Zylinders in Verbindung. Es ragt ein Stück weit durch den festen Kopf bei 27
hindurch, so daß das inerte Gas auf eine gewisse Entfernung mit dem kohlenstoffhaltigen
Gut in Berührung tritt, ehe es durch das Rohr 25 abgesaugt wird. Ein gleichfalls
mit einemVentil 116 v ersehenesAnschlußrohr 115 am Rohr 113 gestattet, Luft in das
Rohr 113 einzusaugen und sie aus dem offenen inneren Ende 27 austreten zu
lassen. Durch Bedienung des Ventils 114 oder des Ventils 116 oder beider kann j
e nach der Natur des behandelten Gutes entweder inertes Gas oder Luft oder eine
Mischung beider durch das Rohr 27 in den Zylinder eingeführt werden.
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In gewissen Fällen kann es wünschenswert sein, einen kleinen Prozentgehalt
an Feuchtigkeit dem Produkte in der heißesten Zone des Zylinders zuzuführen, weil
die Feuchtigkeit vorher nahe dem entgegengesetzten Ende der Trommel entfernt worden
ist, wobei dem Gut nichtbackende Eigenschaften gegeben wurden. Zu diesem Zweck ist
ein Dampfrohr 117 vorgesehen, das sich durch eine Wand im Teil i9 erstreckt und
dessen offenes Ende innerhalb des Zylinders in einem gewissen Abstand von dem rechten
Ende in der Zone liegt, die durch die'Saugwirkung vom Auslaß ioi entsteht. Indem
durch dieses Rohr Dampf in das kohlenstoffhaltige Material in der heißesten Zone
der Trommel eingeführt wird, kann erforderlichenfalls genügend Feuchtigkeit zugesetzt
werden, um die Entwicklung der flüchtigen Bestandteile zu verstärken und ihr Kracken
oder ihre sekundäre Zersetzung zu verhindern. Wo eine solche Feuchtigkeit nicht
erforderlich oder gewünscht ist, wird das Dampfrohr i 17 einfach durch ein
geeignetes Ventil geschlossen.
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Der Zylinder 3 wird kontinuierlich gedreht, und das kohlenstoffhaltige
Gut, das dem Füllrumpf 12 zugeführt ist, wird mittels des Kolbens 14 durch das Rohr
13 und durch den festen Kopf 17 in das Innere des Zylinder gestoßen. Dieses Gut
wird ständig durch die Mitnehmer 18 bei Drehung des Zylinders angehoben, so daß
es gebrochen wird und alle Teile einer gleichmäßigen Behandlung unterworfen werden.
Das Gut bewegt sich unter der Wirkung der .Schwerkraft durch den umlaufenden Zylinder
vorwärts, und die verbleibenden festen Stoffe werden in den Auslaß i9 bis auf das
Förderorgan 85 entleert, und während sie mit dem letzteren weitergehen, werden sie
der Kühlwirkung des Wassers in der Kämmer 82 unterworfen und schließlich durch das
Rohr 81 abgeführt.
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Infolge der Scheidewände 7 und der zwischenliegenden Luftwände 7a
werden verschiedene Heizzonen geschaffen, und es werden verschiedene Sektionen des
umlaufenden Zylinders auf verschiedene Temperaturen erhitzt, so daß, wenn das kohlenstoffhaltige
Gut durch den Zylinder hindurchgeht, es in verschiedenen Stufen in seiner Temperatur
erhöht wird. Eine Wärmeleitung längs der Trommel von einer Zone höherer Temperatur
nach einer solchen niedrigererTemperaturkann verhindert werden durch selbsttätiges
Öffnen von Drosselklappen (Abb. q.) durch nicht dargestellte thermostatische Steuerung,
so daß ein Luftstrom im Kanal 7a erzeugt wird, der durch die obere Drosselklappe
ihn wieder verläßt. Die durch den Kanal hindurchströmende Luft kühlt die Metallplatten
über ihm und unmittelbar unter dem umlaufenden Zylinder. Die Pumpe 92 erzeugt eine
Saugwirkung im Rohr 9i und an der Mündung des Auslaßrohres 25, so daß die Dämpfe
von dem Einlaßende des Zylinders 3 aus einer Sektion abgezogen werden, die sich
etwas über das Ende des Rohres 27 für das inerte Gas oder die Luft erstreckt. Die
Pumpe erzeugt eine Saugwirkung im Rohr i i i, und hierdurch wird ein teilweises
Vakuum 'in dem Dampfauslaß ioi durch das Rohr 44 hindurch und die verschiedenen
Kondensationsvorrichtungen zwischen ihm und dem Rohr i i i erzeugt . Dies führt
dazu, daß Dämpfe, die in der rechten, heißesten Zone des Zylinders nach Abb. i entwickelt
werden, durch das Rohr 4¢ abgesaugt werden. Die in den beiden getrennten Strömen
abgesaugten Dämpfe weiden getrennt behandelt
und fraktioniert, und
nur die restlichen Dämpfe gehen durch die Pumpe hindurch und werden aus dem Rohr
9.6 in den Wäscher 98 geschickt. Da das Rohr 25 nahe dem Einlaßende des Zylinders
angeordnet ist, wirkt es unmittelbar auf die Dämpfe, die anfänglich aus dem kohlenstoffhaltigen
Gut entwickelt sind, während sich dieses in der Zone niedrigster Temperatur befindet,
und diese Dämpfe bestehen im allgemeinen aus Wasserdampf und Kohlenoxyden. Sie werden
entfernt, bevor das Öl und die anderen Dämpfe sich aus dem festen Gut zu entwickeln
beginnen, und sie werden sofort aus dem Bereich des letzteren herausgebracht, so
daß die Wasserdämpfe nicht über die ganze in Behandlung befindliche Gutmasse zu
streichen brauchen. Die Folge ist, daß, während das kohlenstoffhaltige Gut durch
die erste Heizzone des Zylinders hindurchgeht, im wesentlichen alle Wasserdämpfe
und verschiedene Gase entwickelt werden, und dieser Vorgang ist gleich bzw. überlegen
der ersten Stufe der bekannten Verfahren, in denen die Behandlung des kohlenstoffhaltigen
Gutes in getrennten Trommeln vorgenommen wird. Sobald das kohlenstoffhaltige Gut
die zweite Heizzone erreicht, ist der ganze oder nahezu der ganze Wasserdampf entwickelt
worden und durch das Rohr 25 abgezogen. Zu der Zeit, wo die obige Wirkung stattfindet,
werden die flüchtigen Bestandteile, welche sich aus dem kohlenstoffhaltigen Gut,
das die heißeste Zone zur Rechten erreicht hat, entwickeln, durch den Auslaß ioi
und das Rohr 44 abgesaugt und in den Kondensatoren 42, io2 und 107 fraktioniert.
Durch Bedienung der beiden Ventile 93 und 112 kann die Saugwirkung an den entgegengesetzten
Enden des Zylinders geändert werden, um den Bedingungen angepaßt zu werden, die
von den verschiedenen in Behandlung befindlichen Produkten gefordert werden.
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Wenn andere als wässerige Dämpfe und bestimmte Gase durch das Rohr
25 abgesaugt werden, kann die- Saugwirkung am rechten Zylinderende durch Bedienen
des Ventils 112 erhöht werden, und umgekehrt kann, wenn einige der wässerigen Dämpfe
nach rechts und in das Rohr 44 gelangen, die Saugwirkung am Einlaßende des Zylinders
erhöht werden, um die neutrale Stelle innerhalb des Zylinders zu verschieben.
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Je nach der Beschaffenheit der zu verkokenden Kohle wird Luft öder
inertes Gas oder ein Gemisch beider am Einlaßende der Trommel oder auch Dampf am
Auslaßende zugeführt. Hierdurch und durch die Regelung der Temperaturzonen läßt
sich ein Zusammenballen des Gutes verhindern.