DE689085C - Method and device for coking coal tar pitch - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Verkoken von Steinkohlenteerpech Bei der Verkokung von Steinkohlenteerpech mit Hilfe äußerer Beheizung in koksofenähnlichen Kammern neigt das Pech, wenn es während der Erhitzung in flüssigen Zustand kommt, zum Schäumen. Man hat bereits versucht, diesen Übelstand durch Beimischung nicht verkokbarer Bestandteile zum Pech zu beheben, ohne jedoch im allgemeinen über Beimengungen zu verfügen, die genügend aschfrei sind, um den Gehalt des geWonnenen Kokses an unverbrennbaren Bestandteilen genügend niedrig zu halten.Method and device for coking coal tar pitch Bei the coking of coal tar pitch with the help of external heating in coke oven-like Pitch tends to chambers if it becomes liquid during heating, for foaming. Attempts have already been made to avoid this disadvantage by adding it To remedy coking constituents to the pitch, but without generally about admixtures that are sufficiently ash-free to match the content of the coke obtained to keep incombustible components sufficiently low.

Gemäß der Erfindung wird für das Stein-, kohlenteerpech oder die anderen D.estillationsrückstände, die in außen beheizten Kammeröfen verkokt werden sollen, ein als Zusatz geeignetes Magerungsmittel dadurch fortlaufend erhalten, daß die bei, der Verkokung sich bildenden Gase nach Abzug aus der Ofenkammer in einer besonderen Abscheidungskammer so hochüberhitzt werden, daß die in den Gasen vorhandenen Kohlenstoffverbindungen zersetzt werden; bei der Verkokung des Pechs entsteht nämlich ein Destillationsgas, dessen Hauptbestandteile Wasserstoff, schwere Anthracenöle und Wasserdampf sind; die Anthracenöle gehen schon bei mäßiger Erhitzung teilweise in aliphatische -Verbindungen über, die stufenweise zu kleineren Molekülen unter Abscheidung von Kohlenstoff und schließlicher Bildung von Wasserstoff abgebaut werden. Der dabei anfallende Kohlenstoff wird zerkleinert, wobei für eine gleichförmige Mischung des Pechs mit demselben Sorge zu tragen. ist.According to the invention, for the bituminous pitch, coal tar pitch or the other D. distillation residues that are to be coked in externally heated chamber furnaces, a leaning agent suitable as an additive obtained continuously in that the in the case of coking gases that are formed after being drawn off from the furnace chamber in a special Deposition chamber are so highly overheated that the carbon compounds present in the gases be decomposed; When the pitch is coked, a distillation gas is produced, the main components of which are hydrogen, heavy anthracene oils and water vapor; some of the anthracene oils form aliphatic compounds even if only moderately heated above, which gradually become smaller molecules with deposition of carbon and finally Formation of hydrogen can be broken down. The resulting carbon is crushed, ensuring that the pitch is uniformly mixed with it. is.

Es ist an sich bekannt, daß beim Abbau von Kohlenwasserstoffdämpfen zu niedriger siedenden Kohlenwasserstoffen oder zu reinem Wasserstoff fester Kohlenstoff abgeschieden wird, ein Vorgang, den man manchmal als störende, manchmal als erwünschte Begleiterscheinung angesehen hat; im Zusammenhang mit der Pechverkokung ist aber eine solche Erzeugung festen Kohlenstoffs noch nicht in Erwägung gezogen worden.It is known per se that in the breakdown of hydrocarbon vapors to lower boiling hydrocarbons or to pure hydrogen carbon solid is deposited, a process that is sometimes seen as disturbing, sometimes as desirable Concomitant has viewed; but is in connection with pitch coking such solid carbon production has not yet been considered.

Im vorliegenden Falle erfolgt die Abscheidung des festen Kohlenstoffs aus den Destillationsgasen des Pechs zweckmäßig in sehr geräumigen besonderen Abscheidungskammern, in denen den Gasen eine genügende V erweilzeit zur Verfügung steht und die so lange in Betrieb bleiben, bis erhebliche Gesamtmengen an Kohlenstoff abgeschieden sind. Lm Zeit für das Entleeren der Kammern zu haben, sind einer Gruppe batterieweise angeordneter Kammeröfen zur Pechverkokung in der Regel mehrere, wenigstens aber zwei Gasüberhitzer zugeordnet, die nacheinander zur Entfernung des abgeschiedenen Kohlenstoffs kaltgesetzt werden können. Das Gas -wird aus den batterieweise angeordneten Öfen durch Gasvorlagen abgezogen, in denen es aber im Gegensatz zu der sonst üblichen Betriebsweise solcher Gasvorlagen nicht gekühlt, sondern auf einer solchen Temperatur gehalten wird, daß vor dem Eintritt in den Ga5-überhitzer weder eine Kondensation flüssiger Gasbestandteile noch eine Kohlenstoffabscheidung stattfindet.In the present case, the solid carbon is deposited from the distillation gases of the pitch expediently in very spacious special separation chambers, in which the gases have a sufficient dwell time available and that for as long remain in operation until significant total amounts of carbon are deposited. In order to have time to empty the chambers, one group is battery-wise arranged chamber furnaces for pitch coking usually several, but at least two gas superheaters assigned one after the other to remove the deposited Carbon can be cold set. The gas - is arranged from the batteries Furnaces deducted by gas reservoirs, in which it is, however, in contrast to the otherwise usual Operation of such gas reservoirs is not cooled, but at such a temperature it is kept that before entering the Ga5 superheater neither condensation liquid gas components still a carbon deposition takes place.

Die Erhitzung der Destillationsgase auf eine solche Temperatur, daß die Kohlenstoffabscheidung eintritt, wird nun im allgemeinen durch eine äußere Beheizung des Gasstromes nicht zu erzielen sein, da sich in diesem Falle der Kohlenstoff an den beheizten Wandflächeji abscheiden und infolge seiner geringen Wärmeleitfähigkeit den hindurchziehenden Gasstrom immer mehr isolieren würde. Gemäß der Erfindung erfolgt die Überhitzung der Destillationsgase durch unmittelbare Beheizung. Hierfür kommen in der Hauptsache zwei Verfahren in Frage: entweder werden den Destillationsgasen heiße Gase in solcher Menge und von solcher Temperatur beigegeben und damit gemischt, daß die für die Zersetzung der in den Gasen enthaltenen schweren Kohlenwasserstofe erforderliche Temperatur erzielt wird, oder es wird durch Einleiten einer zur vollständigen Verbrennung nicht ausreichenden Luftmenge in den Strom der Destillationsgase ein Verbrennungsvorgang in demselben aufrechterhalten, der die Gase auf die erforderliche Temperatur bringt. In beiden Fällen kommt der abgeschiedene Kohlenstoff mit Sauerstoffverbindungen, insbesondere mit Kohlensäure und Wasserdampf, in Berührung, die bekanntlich unter Bildung von Kohlenoxyd den Kohlenstoff aufzehren können. Die Bildung des Kohlenoxyds ist um so stärker, j e höher die Gastemperatur ist, bei sehr hohen Temperaturen findet eine Kohlenstoffabscheidung praktisch nicht mehr statt. Die in der Abscheidungskammer aufrechtzuerhaltende Temperatur hängt ab von dem Material der Kammerwandungen, von der Zusammensetzung des bei der Pechverkokung enstehenden Destillationsgases und der Menge der bei der Zumischung oder Verbrennung sich ergebenden Sauerstoffverbindung (Kohl'ensäure und Wasser), d. h. von den besonderen Verhältnissen der Anlage ab. Bei der Wärmeerzeugung durch teilweise Verbrennung des Destillationsgases ist es empfehlenswert, die einzuführende Verbrennungsluft entsprechend hoch vorzuwärmen; dies kann beispielsweise durch mittelbaren Wärmeaustausch mit. den Abgasen der Beheizung des Verkokungsofens oder mittels Durchleitens durch die Endwände der Ofenbatterie erfolgen. Bei der unvollkommenen Verbrennung wird ebenso wie bei der Zumischung heißer Gase, nachdem man den praktisch möglichen Anteil der im Gase enthaltenen Kohlenwasserstoffe zersetzt hat, ein brennbares Gas übrigbleiben, das vor allem noch Wasserstoff enthält. Dieses Gas kann man entweder zur Beheizung der Öfen verwenden, man kann aber auch die bei der Verbrennung dieses Gases entwickelte Wärme für die Zersetzung der schweren Kohlenwasserstoffe des Destillationsgases benutzen, indem man die Verbrennungsprodukte teilweise zurückführt und in die aus den Ofen kommenden Destillationsgase einleitet, deren Temperaturerhöhung hierbei durch Zumischung dieser heißen Verbrennungsprodukte erreicht wird.The heating of the distillation gases to such a temperature that the carbon deposition occurs, is now generally by an external heating of the gas flow cannot be achieved, since in this case the carbon is attached the heated wall surfaceji deposit and due to its low thermal conductivity would isolate the gas stream passing through it more and more. Takes place according to the invention the overheating of the distillation gases through direct heating. Come for this Mainly two processes in question: either the distillation gases hot gases added and mixed with them in such quantities and at such temperatures, that the for the decomposition of the heavy hydrocarbons contained in the gases required temperature is achieved, or it is achieved by introducing a to full Combustion of insufficient air in the flow of distillation gases Maintain combustion process in the same, which the gases to the required Temperature brings. In both cases the deposited carbon comes with oxygen compounds, especially with carbon dioxide and water vapor, which are known to come into contact with Formation of carbon monoxide can consume the carbon. Formation of carbon dioxide is the stronger, the higher the gas temperature is, at very high temperatures there is practically no longer any carbon deposition. The ones in the deposition chamber The temperature to be maintained depends on the material of the chamber walls the composition of the distillation gas produced during pitch coking and the amount of oxygen compound resulting from admixture or combustion (Carbonic acid and water), d. H. on the special conditions of the system. When generating heat by partially burning the distillation gas, it is recommended to preheat the combustion air to be introduced accordingly high; this can be done, for example, by indirect heat exchange with. the exhaust gases from the heating of the coking furnace or by passing it through the end walls of the furnace battery take place. In the case of imperfect combustion, as in the case of admixture hot gases after considering the practically possible proportion of those contained in the gases Hydrocarbons have decomposed, a flammable gas left over, above all still contains hydrogen. This gas can either be used to heat the ovens, but you can also use the heat developed during the combustion of this gas for the Use decomposition of the heavy hydrocarbons of the distillation gas by some of the combustion products are returned to the ones coming out of the furnace Introduces distillation gases, the temperature of which increases by mixing them hot combustion products is achieved.

Der Betrieb des Verfahrens ist in hohem Maße davon abhängig, in welcher Form der gebildete Kohlenstoff sich abscheidet. Wenn mehlfeine, nicht zusammenbackende Teilchen abgeschieden werden, so können diese in unterhalb des Zersetzungsraumes liegenden Taschen aufgefangen und hier, z. B. durch an den Wandungen zirkulierendes Wasser, kräftig gekühlt werden. Bei besonders feinem Anfall des Kohlenstoffs kann es sich empfehlen, das aus dem Erhitzer abgeschiedene Gas einer Flüssigkeitswäsche zu unterziehen. Als Waschflüssigkeit kann Wasser oder auch Teer dienen. Wenn die Pechverkokung zusammen mit einer Teerdestillation' betrieben wird, kann auch Rohteer als Waschmittel dienen; der von dem Rohteer aufgenommene feste Kohlenwasserstoff wird alsdann in dem in der Destillationsanlage anfallenden Pech gewonnen. Die Abscheidung des in feiner Form anfallenden Kohlenstoffs kann auch nach anderen Verfahren erfolgen, wie sie bei der Abscheidung von Schwebeteilchen aus Gasen üblich sind; z. B. durch Stoßscheider, Zyklone, Staubkammern, mechanische und elektrische Filter.The operation of the process is highly dependent on which Form of the formed carbon is deposited. If flour-fine, not caking Particles are deposited, so they can in below the decomposition space lying pockets and caught here, z. B. by circulating on the walls Water, be chilled vigorously. In the case of a particularly fine accumulation of carbon, it is advisable to scrub the gas separated from the heater to undergo. Water or tar can serve as the washing liquid. If the Pitch coking together is operated with a tar distillation ', raw tar can also be used as a detergent; the solid taken up by the raw tar Hydrocarbon then becomes in the pitch produced in the distillation plant won. The deposition of the fine carbon can also be used take place according to other methods, such as those used for the separation of suspended particles from gases are common; z. B. by shock separators, cyclones, dust chambers, mechanical and electrical filters.

Wenn die Abscheidung des Kohlenstoffs in zusammenhängenden Flocken oder gar in Form fester Krusten stattfindet, so wird eine Gewinnung der Kohlenstoffabscheidungen unter Umständen nur durch Kaltsetzen der Abscheidungskammern möglich sein. Die Kühlung der Kammern kann dabei mittels eines Stromes inerter, keine Sauerstoffverbindungen enthaltender Gase erfolgen, die beispielsweise in einem Röhrenkühler, der durch die Außenluft oder durch Wasser gekühlt wird, rückgekühlt werden.When the carbon is deposited in coherent flakes or even takes place in the form of solid crusts, the carbon deposits are obtained may only be possible by cold setting the deposition chambers. The cooling the chambers can be inert, no oxygen compounds by means of a current containing gases take place, for example, in a tube cooler, the through the outside air or water is cooled, can be re-cooled.

Die Gewinnung des Kohlenstoffs aus den Destillationsgasen des Pechs kann auch nach dem in der Rußfabrikation üblichenVerfahren erfolgen, bei dem die bei der unvollkommenen Verbrennung der Gase gebildeten Flammen gegen rotierende Scheiben schlagen, die mittels Wasser gekühlt werden und mit einem Kohlenstoffabstreifer versehen sind.The extraction of carbon from the distillation gases of the pitch can also be carried out according to the process customary in carbon black production, in which the in the case of incomplete combustion of the gases against rotating flames Beat disks that are cooled by water and with a carbon scraper are provided.

Zur Erläuterung ist eine beispielsweise Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung :auf der beiliegenden Zeichnung dargestellt.An example of an implementation arrangement is provided for explanation of the method according to the invention: shown on the accompanying drawing.

a ist eine der batterieweise angeordneten waagerechten Verkokungskammern, die durch Türen q verschlossen werden und in die das Pech durch die in der Ofendecke liegenden Schächte b eingefüllt wird. Die zur mittelbaren Beheizung der Pechverkokungskammern a dienenden Verbrennungsgase gelangen aus den abwechselnd mit den Kammern a angeordneten (auf der Zeichnung nicht .dargestellten) Heizkammern über die Sohlkanäle c, die abfallenden Rauchgaskanäle d in den Kaminkanal e. In den Weg der verbrannten Gase können Wärmeaustauscher eingeschaltet werden, in denen :gegebenenfalls eine Vorerhitzung der Luft vorgenommen wird, .die zur unmittelbaren Erwärmung der Destillationsgase durch teilweise Verbrennung dient.a is one of the horizontal coking chambers arranged in batteries, which are closed by doors q and in which the pitch is through those in the oven ceiling lying shafts b is filled. The ones for indirect heating of the pitch coking chambers A serving combustion gases come from the arranged alternately with the chambers a (not shown on the drawing) heating chambers via the sole channels c, the sloping flue gas ducts d into the chimney duct e. In the way of the burnt gases heat exchangers can be switched on, in which: if necessary, preheating the air is carried out, .that for the immediate heating of the distillation gases serves by partial combustion.

Die während der Verkokung des Pechs entwickelten Destillationsgäse gehen aus jeder Kammer a durch ein senkrechtes Rohr f in eine einer Gruppe von Kammern a. gemeinsame Vorlageg und -von hier durch eine gut isolierte Leitung lt in die Zersetzungskammer i, in der sie abwärts, alsdann in die Kühlkammer 1, wo sie aufwärts strömen, um dann durch das Rohr m abgezogen zu werden. Die Destillationsgase können danach zu verschiedenen Zwecken verwendet werden, z. B. können sie zur Beheizung der Destillationskammer a dienen, sie können auch verbrannt und die Verbrennungsgase durch das Rohr n und die Öffnungen o in die Zersetzungskammer i eingeführt werden. Wenn in den durch das Rohr abziehenden Gasen feiner Kohlenstoffstaub enthalten ist, so werden die Gase gewaschen, z. B. mit Rohteer, bei dessen Destillation man alsdann ein mit festem Kohlenstoff bereits angereichertes Pech erhält.The distillation gases developed during the coking of the pitch go from each chamber a through a vertical tube f into one of a group of chambers a. common supply and -from here through a well-insulated line into the decomposition chamber i, in which they flow downwards, then into the cooling chamber 1, where they flow upwards, in order then to be drawn off through the pipe m. The distillation gases can then be used for various purposes, e.g. B. they can be used to heat the distillation chamber a, they can also be burned and the combustion gases are introduced through the pipe n and the openings o into the decomposition chamber i. If fine carbon dust is contained in the gases withdrawn through the pipe, the gases are washed, e.g. B. with crude tar, the distillation of which then gives a pitch already enriched with solid carbon.

Stätt verbrannter Gase kann durch die Leitung n und die Öffnungen o auch vorgewärmte Luft in die Zersetzungskammer i eingeleitet werden. Der in den Kammern i und l abgeschiedene feste Kohlenstoff, der auf den Boden fällt, wird hier periodisch durch die Öffnungen p in den Wagen r abgezogen.Instead of burnt gases, preheated air can also be introduced into the decomposition chamber i through the line n and the openings o. The solid carbon deposited in chambers i and l , which falls on the floor, is here periodically withdrawn through the openings p in the carriage r.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zum Verkoken von Steinkohlenteerpech und anderen Destillationsrückständen in außen beheizten Kammeröfen unter Zusatz eines Magerungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß als Magerungsmittel fester Kohlenstoff zugesetzt wird, der durch Zersetzung der in denbei der Verkokung sich bildenden Gasen enthaltenen Kohlenstoffverbindungen gewonnen wird, indem diese nach Abzug aus dem Ofen hochüberhitzt werden. a. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß einer Gruppe batterieweise angeordneter Kammeröfen zur Pechverkokung mehrere (wenigstens zwei) Gasüberhitzer zugeordnet sind, die, abwechsend kaltgesetzt, zur Entfernung des abgeschiedenen festen Kohlenstoffes dienen: 3. Verfahren nach Anspruch r bis a, dadurch gekennzeichnet; daß das Gas aus den batterieweise angeordneten Kammeröfen durch Gasvorlagen abgezogen wird, in denen es auf einer solchen Temperatur gehalten wird, daß vor dem Eintritt in den Gasüberhitzer weder eine Kondensation Müssiger Gasbestandteile noch eine Kohlenstoff abscheidung stattfindet. q.. Verfahren nach Anspruch r bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überhitzung der Destillationsgase durch unmittelbare Beheizung erfolgt. ä. Verfahren nach- A-iispruch z bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die überhitzung der Destillationsgase durch Mischung mit den teilweise rückgeführten Verbrennungsprodukten des nach der Kohlenstoffabscheidung verbleibenden Restgases erfolgt, wobei die Verbrennungsluft erst nach Passieren der Abscheidungskammern zugesetzt wird. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daB die Destillationsgase nach Passieren der Abscheidungskammern durch Berieselung mit Wasser oder Teer, insbesondere Rohteer, heruntergekühlt und dabei die ausgeschiedenen Kohlenstoffteilchen festgehalten werden.PATENT CLAIMS: r. Process for coking coal tar pitch and other distillation residues in externally heated chamber furnaces with additive of a leaning agent, characterized in that solid carbon is used as the leaning agent is added, which is caused by the decomposition of the in the coking Carbon compounds contained in gases are obtained by deducting them overheated from the oven. a. Device for carrying out a method according to claim i, characterized in that a group of Chamber furnaces for pitch coking are assigned several (at least two) gas superheaters are that, alternately cold set, to remove the deposited solid carbon serve: 3. The method according to claim r to a, characterized in that; that the gas is withdrawn from the chamber furnaces, which are arranged in batteries, by means of gas reservoirs, in which it is kept at such a temperature that before entering the gas superheater neither a condensation of unnecessary gas components nor a carbon deposition takes place. q .. The method according to claim r to 3, characterized in that that the overheating of the distillation gases takes place by direct heating. Ä. Method according to A-iisendung z to q., characterized in that the overheating of the distillation gases by mixing with the partially recycled combustion products des after carbon deposition remaining residual gas takes place, the combustion air is only added after passing through the separation chambers will. 6. The method according to claim i to 5, characterized in that the distillation gases after passing through the separation chambers by sprinkling with water or tar, in particular Raw tar, cooled down and the carbon particles excreted in the process will.