-
Verfahren zur Erzeugung karburierten Wassergases Gegenstand der Erfindung
ist ein Verfahren zur Erzeugung karburierten Wassergases in unterbrochen betriebenen
Verkokungskammern durch Einführung eines Teer-Dampf-Gemisches in die Kammern und
Umsetzung dieser Stoffe mit dem glühenden Kammerinhalt. Unter Teer sollen im Sinne
der Erfindung auch Teeröle oder andere Mischungen schwerer Kohlenwasserstoffe verstanden
werden. Die Verwendung von solchen Kohlenwasserstoffen zur zeitweisen Erhöhung -der
Gasausbeute aus Destillationskammern hat besonders für Gaswerke mit stark schwankendem
Gasbedarf große"Bedeutung, da diese Stoffe aus den Destillationsgasen selbst anfallen,
zur Zeit schwer verkäuflich sind und in. größerer Menge auf Lager gehalten werden
können.
-
Die Einführung von Teer und ähnlichen Kohlenwasserstoffen in den glühenden
Inhalt von Verkokungskammern ist bereits bekannt. Doch wurde bisher der Teer bei
einem bekannten Verfahren durch eiserne Rohre zugeführt, die von einer Schmalseite
des Ofens her in den Kammerinhalt eingeführt wurden. Bei einem anderen bekannten
Verfahren erfolgte die Zuführung des Teeres durch im Ofenmauerwerk vorhandene Kanäle,
die in den unteren Teil der Kammern münden. Bei beiden Verfahren traf der zugeführte
Teer nur auf eine geringe Menge glühenden Brennstoffes, die er infolge seiner niedrigeren
Temperatur und der Wärmeentziehung durch den Umsetzungsvorgang rasch abkühlte. 'Sobald
aber eine gewisse Temperatur des Brennstoffes unterschritten war, setzte sich dieser
sehr schnell mit Teer zu, so daß Störungen eintraten, z. B. Hängenbleiben des Kokses
beim Entleeren der Kammer, und auch die Ausbeute an karburiertem Gas verhältnismäßig
gering blieb.
-
Ebenfalls bekannt ist die Zuführung von reinem Wasserdampf in fein
verteilter Form auf die Oberfläche eines glühenden Kokskuchens. Es war auch schon
bekannt, daß die feine Verteilung des Wasserdampfes von großer Wichtigkeit ist,
um eine zu starke Abkühlung der zuerst vom Wasserdampf betroffenen Teile des Kokskuchens
zu verhindern, weil dadurch die Umsetzung des Wasserdampfes empfindlich gestört
wird. Endlich ist auch schon vorgeschlagen worden, bei einem Gaserzeuger im oberen
Teil Öl einzuspritzen und hinterher Wasserdampf. Hierbei sollten die beim Einspritzen
entstehenden Dämpfe in die unteren heißen Schichten des Gaserzeugers geführt und
dort zersetzt werden. Bei diesem Verfahren treten aber die vorstehend geschilderten
Übelstände bei der Einführung von reinem Teer in verstärktem Maße auf, weil im oberen
Teil des Gaserzeugers an sich schon eine verhältnismäßig niedrige Temperatur herrscht.
Infolgedessen war die Zersetzung des Teeres nur sehr unvollkommen.
-
Im Gegensatz zu all diesen bekannten Verfahren wird nach der Erfindung
ein Teer-Dampf-Gemisch in nebelförmig feiner Verteilung auf die glühende Oberfläche
des weitgehend ausgegarten Kammerinhaltes aufgegeben. Die nebelförmig feine Verteilung
dieses Gemisches
ist für eine genügende Umsetzung der Ausgangsstoffe
zu karburiertem Wassergas entscheidend. Bei der Einführung von reinem Wasserdampf
ist zwar, wie bereits angegeben wurde, eine feine Verteilung auch von Vorteil, um
eine zu starke Abkühlung der zuerst mit dem Wassergas in Berührung kommenden Teile
des Kokskuchens zu verhindern. Trotzdem ist für die Umsetzung des Wasserdampfes
selbst die Art der Einführung ziemlich unwichtig, wenn nur dafür gesorgt wird, daß
der Wasserdampf bis zur Absaugestelle einen genügend langen Weg zurücklegen muß.
Um dieses Ziel zu erreichen, werden bei einem bekannten Verfahren der Wasserdampf
und das sich bildende Wassergas aus einer Ofenkammer, nachdem sie deren ganze Länge
durchstrichen haben, in eine zweite Kammer übergeführt und erst am anderen Ende
aus dieser Kammer abgesaugt. Ein solches Verfahren gewährleistet eine sichere Zersetzung
des Wasserdampfes, gleichgültig, ob dieser mehr oder weniger fein verteilt eingeführt
wird. Bei der Verwendung eines Teer-Wasserdampf-Gemisches dagegen würde ohne nebelförmig
feine Verteilung des Gemisches dieses bekannte Verfahren nicht zurrt Erfolge führen.
Denn im Gegensatz zum Wasserdampf bliebe der Teer, der in größerer Menge auf eine
geringe Menge glühenden Brennstoffes auftrifft, nicht nur unzersetzt, sondern er
würde sich auch in kürzester Zeit auf dem erkalteten Brennstoff niederschlagen..
Es wäre daher gleichgültig, wo die Absaugung stattfände, ob in' der gleichen Kammer
oder erst in einer zugeschalteten zweiten Kammer, weil der eingeführte Teer überhaupt
nicht aus den ersten Schichten des Brennstoffes zu weiteren Brennstoffschichten
gelangen könnte.
-
Die Verwendung eines Gemisches von Teer und Wasserdampf gegenüber
der bekannten Einführung von reinem Wasserdampf hat aber den großen Vorteil, daß
das erzeugte karburierte Wassergas einen erheblich höheren Heizwert aufweist als
das sogenannte blaue Wassergas. Infolgedessen kann man auch erheblich größere Mengen
karburierten Wassergases herstellen, ohne den Gesamtheizwert des aus diesem und
dem eigentlichen Destillationsgas erzeugten Mischgases unzulässig herabzusetzen.
Es ist also möglich, die Ofenleistung in kürzester Zeit ganz erheblich zu steigern
und sich dem wechselnden Gasbedarf weitgehend anzupassen.
-
Wie weiter erwähnt wurde, ist es bekannt, reinen Wasserdampf in sehr
feiner Verteilung auf die Oberfläche des glühenden Kokskuchens aufzuspritzen. Hier
erfolgt aber die Abführung des eingeführten Dampfes, und des erzeugten Wassergases
unmittelbar aus dem gleichen Raume, nämlich dem oberen Gassammelraum. Auch ein solches
Verfahren wäre für die Verwendung eines Gemisches von Wasserdampf und Teer unbrauchbar.
Eine genügende Zersetzung des Teer-Wasserdampf-Gemisches kann vielmehr nur dann
erfolgen, wenn die umzusetzenden Stoffe ein beträchtliches Stück Weges durch den
glühenden Kokskuchen zurücklegen müssen und dabei immer wieder" mit neuen glühenden
Brennstoffteilen in Berührung kommen. Erst wenn alle geschilderten Voraussetzungen
zusammentreffen, nebelförmig feine Verteilung des einzuführenden Teer-M'asserdampf-Gemisches
und Zurücklegen einer genügend langen M'egstrecke durch den glühenden Kokskuchen
bis zur Absaugung aus der Kammer, kann das Ziel der Erfindung, die vorteilhaftere
Verwendung eines Teer-Wasserdampf-Gemisches an Stelle von reinem Wasserdampf, erreicht
werden. Die Erfindung besteht daher im wesentlichen darin, daß das Teer-Wasserdampf-Gemisch
in nebelförmig feiner Verteilung auf die glühende Oberfläche des weitgehend ausgegarten
Kammerinhaltes aufgegeben wird und die Gasabsaugung so stattfindet, daß die umzusetzenden
Stoffe ein beträchtliches Stück vVeges durch den glühenden Kokskuchen zurücklegen
müssen. Die Einführung des Teer-Wasserdampf-Gemisches kann beispielsweise so erfolgen,
daß der Teer aus einem Hochbehälter in einer oder in mehreren Spritzdüsen mit Dampf
von mehreren Atmosphären gemischt in den oberen Gassammelraum einer waagerechten
oder senkrechten Ofenkammer eingespritzt wird. Aus zahlreichen Versuchen hat sich
ergeben, daß bei der unter dem üblichen Druck erfolgenden Absaugung der Gase für
die umzusetzenden Stoffe eine Wegstrecke von etwa 2 m durch . den glühenden Kokskuchen
genügt, um diese vollständig zu karburiertem Wassergas umzusetzen. Die Absaugestelle
der erzeugten Gase muß also so angeordnet sein, daß diese Mindestweglänge für die
umzusetzenden Stoffe gewährleistet wird. Beispielsweise kann zu diesem Zweck die
Gasabsaugung in bekannter Weise durch im Ofenmauerwerk angeordnete Abzugskanäle
aus dem unteren Kammerteil erfolgen. Es können auch von den Schmalseiten der Kammern
oder von der - Ofendecke her mit Öffnungen versehene eiserne Rohre genügend tief
in die Kammerbeschickung eingeführt und die erzeugten Gase durch diese Rohre abgesaugt
werden. An sich sind Art und Stelle der Gasabsaugung für das Verfahren nach der
Erfindung gleichgültig, wenn nur die vorstehend geschilderten Bedingungen für die
Durchführung des erfindungsgemäßen. Verfahrens erfüllt 'sind.
-
Gegenstand der weiteren Erfindung ist die Verwendung von besonders
ausgebildeten Ofenkammern für den Zweck der Erzeugung karburierten Wassergases.
Um die Schwierigkeit der Absaugung aus dem unteren Kammerteil, falls nicht derartige
Absaugeeinrichtungen von
vornherein vorgesehen sind, oder der Absaugurg
durch besondere, in die Beschickung eingeführte Rohre zu vermeiden, kann der obere
Teil der Ofenkammer durch eine in die Beschickung hineinragende senkrechte Wand
in zwei Hälften geteilt sein. Während in der einen Kammerhälfte auf die Koksoberfläche
das Teer-Dampf-Gemisch in feiner Verteilung aufgespritzt wird, dient der obere Gassammelraum
der anderen Kammerhälfte zur Ableitung des gebildeten karburierten Wassergases.
Die Höhenerstreckung der Trennwand ist dadurch gegeben, daß die umzusetzenden Stoffe
in beiden Kammerhälften zusammen - in der einen abwärts, in der anderen aufwärts
-einen so langen Weg zurücklegen müssen, daß die Umsetzung in genügendem Maße stattfindet.
Die Trennwand kann entweder in der Kammerlängsrichtung oder parallel zu einer Schmalseite
des Ofens verlaufen. Die Düsen zum Einspritzen des Teeres können bei einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Ofenkammer nur über der einen Kammerhälfte vorhanden sein,
während die Gasabsaugung ständig aus dem Gassammelraum stattfindet, der sich über
der anderen Kammerhälfte befindet. In diesem Falle müssen die Gassammelräume beider
Kammerhälften durch eine absperrbare Leitung miteinander verbunden sein, die während
des reinen Destillationsvorganges den Übertritt der gebildeten Destillationsgase
aus der nicht mit Gasabzug versehenen Kammerhälfte in die andere Kammerhälfte gestattet;
bei Beginn der V4Tassergaserzeugung wird diese Leitung abgesperrt, und das Gas bewegt
sich in der erstgenannten Kammerhälfte dann bis zur Unterkante der Trennwand abwärts.
Noch vorteilhafter ist es, Düsen zur Teereinführung und Gasabzüge in beiden Kammerhälften
vorzusehen; während des reinen Destillationsvorganges findet dann die Absaugung
vollkommen gleichmäßig aus beiden Hälften des oberen Kammerteiles statt. Bei Beginn
der Wassergaserzeugung treten in der einen Kammerhälfte die Teerdüsen in Tätigkeit,
und der Gasabzug wird hier abgesperrt. Nach einer gewissen Zeit werden die Teerdüsen
der anderen Kammerhälfte in Tätigkeit gesetzt, und die Gasabsaugung findet nur noch
durch die zunächst zur Teereinführung dienende Kammerhälfte statt.
-
Bei einer anderen für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeigneten Bauart wird durch eine senkrechte, in der Nähe einer Kammerschmalseite
verlaufende Wand ein senkrechter Abzugskanal für das gebildete Wassergas geschaffen,
und der Teer wird, möglichst -gleichmäßig über den ganzen verbleibenden Kammerquerschnitt
verteilt, auf den glühenden Kokskuchen aufgegeben.
-
In den Figuren ist in beispielsweiser Ausführungsform eine zur Durchführung
des Verfahrens geeignete Batterie von senkrechten Ofenkammern dargestellt, und zwar
in Fig. i im Längsschnitt durch eineKammer, in Fig. 2 in einem Schnitt in der Längsrichtung
der Batterie gemäß I-I der Fig. i. Die senkrechten Ofenkammern a sind mit Einfüllöffnungen
b versehen und besitzen je zwei Gasabaüge cl, c2, die durch Klappen dl, d= abgesperrt
werden können. Durch eine aus feuerfesten Steinen gemauerte Trennwand e ist die
Kammer in der Längsrichtung in ihrem oberen Teil in zwei Hälften geteilt. Über die
Kammerlänge sind mehrere Düsen f 1 und f 2 verteilt zur Einführung
des Teer-Dampf-Gemisches in die Gassammelräume beider Kammerhälften. Das erfindungsgemäße
Verfahren wird vorzugsweise so ausgeübt, daß während der Entgasung beide Gasabzüge
cl und e2 geöffnet sind. Wenn die Entgasung im wesentlichen beendet ist, wird die
Klappe dl geschlossen und durch die Düsen f 1 der umzusetzende Stoff in nebelförmiger
Verteilung eingeführt; als einziger Gasabzug ist jetzt c2 in Tätigkeit. Nach einer
gewissen Zeit wird die Klappe dl geöffnet, d2 sodann geschlossen, und die Einführung
des Teeres geschieht durch die Düsen f2.
-
Es kann auch nur ein Gasabzug, beispielsweise nur cl, vorhanden sein;
in. diesem Falle fehlen die Teerdüsen f 1. Die Trennwand e muß mit einer Verbindungsöffnung
g versehen sein, die während des Destillationsvorganges den in der linken oberen
Kammerhälfte entstehenden Destillationsgasen den Weg zum Gasabzug cl freigibt. Wenn
die Entgasung im wesentlichen beendet ist, wird die Öffnung durch einen Schieberstein
la geschlossen, und die Teerdüsen f 2 werden in Tätigkeit gesetzt.
-
Statt einer mittleren Trennwand e kann auch in der Nähe der rechten
Kammerschmalwand eine Trennwand i (punktiert gezeichnet) angeordnet sein, die nur
als Gasabzug dient. Während des Destillationsvorganges findet die Gasabsaugung in
diesem Falle hauptsächlich durch das Rohr c2 statt, das geschlossen wird, wenn die
Teereinführung durch die Düsen
f 1 und
f 2
beginnt. Das karburierte
Wassergas wird dann durch Leitung cl abgezogen. Beispiel In einem Vertikalkammerofen
von q. m Höhe und einem Fassungsvermögen von 2 t wurde Nußkohle IV/V der Zeche Dorstfeld
entgast. Nach beendeter Entgasung, die durchschnittlich ia Stunden dauerte und den
Kammerinhalt auf eine Temperatur von durchschnittlich 95o' brachte, wurde durch
Düsen, die in den F üllochdeckeln angebracht waren, . zunächst etwa 1/2 Stunde lang
Wasserdampf auf die glühende Koksoberfläche geblasen. Die Gasentnahme durch den
oberen Gassammelraum wurde hierbei
abgestellt und das gebildete
Wassergas durch eiserne Rohre abgesaugt, die von der Kammerdecke her etwa 2 m in
die Kammerfüllung hineinragten. Nachdem der Kammerinhalt eine Temperatur von etwa
goo ° angenommen hatte, wurde neben Wasserdampf ein Karburierungsmittel eingeführt,
wobei dieses durch den unter 2 atü stehenden Dampf nebelförmig .zerstäubt wurde.
Die Eigenschaften des karburiertenGases sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt:
| I II III |
| c02 4,9, 3,2 3,6 |
| CmHn 1,8 2,8 2,0 |
| .0, 0,2 o,6 o,6 |
| C O 24,8 18,2 19,8 |
| H2 59,4 55,6 58,2 |
| C H4 6,2 7,6 11,1 |
| Na 3,4 12.6 4,5 |
oberer Heizwert 36go WE 376o WE 4000 WE-I ist ein zeitlicher Mittelwert über ein
karburiertes Gas, das bei Einführung von Vertikalkammerteer (aus der entgasten Kohle)
zusammen mit Wasserdampf entstand. II und III entspricht einem Gas, bei dem Mittelöl
zur Karburierung herangezogen wurde; dieses hatte die folgenden Eigenschaften
Die Werte unter II entsprechen dem Beginn, die unter III dem Ende der Mittelöleinführung.
-
Die Karburierungsmittel können etwa i bis11/2 Stunden lang eingeführt
und auf diese Weise an karburiertem Wassergas 30 bis 35°/o der durch Destillation
erzeugten Gasmenge gewonnen werden. Durch beliebige Einstellung des Verhältnisses
zwischen eingeführter Wassermenge und Menge des Karburierungsmittels kann man den
Heizwert des erzeugten Gases in weiten Grenzen stetig verändern. - Bei den angegebenen
Versuchen war die Gewichtsmenge des eingeführten Dampfes etwa gleich der des zugegebenen
Teeres bzw. Mittelöles.