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Verfahren zum Erzeugen von Formschwelkoks und Schwelteer Die Erfindung
bezieht sich auf die Herstellung von Formschwelkoks und hochwertigem Stihwelteer
in stetig-betriebenen Schwelöfen aus solchen bituminösen, feinkörnigen Brennstoffen
und insbesondere S.be@illkohlen, die,entweder infolge ihres physäkalischen Verhaltens
bei. der Erhitzung, z. B. infolge eines zu niedrigen Grades .der Backfähigkeit,
oder aber infolge ihrer stofflichen Zusammensetzung und .chemischen Beschaffenheit,
z. B. infolge eines zu hohen Sauerstoffgehaltes und der damit in. Zusammenhang stehendem:
schlechten Backfähigkeit, der Durchführung einer störungsfreien -Betriebsivese und
der Gewinnung guter Schwelerzeugnisse entgegenstehen.
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Die Erfindung zielt auf eine Schwelung in stetiger Betriebsweise,
weil @erfahrungsg@mäß nur diese Betriebsweise derart hohe Durch, satzleistungen
ermöglicht, daß beachtliche Einsparungen an Werk- und Baustoffe s1 und vor allein
im Einsatz von Facharbeitern erreicht werden können. Selbstverständlich muß es möglich
sein, diese großen Vorteile wahrzunehmen., ohne daß die- Güte ,der so hergestellten
S:ch:\#relerzeugnisse gegenüber der Beschaffenheit der in unterbrochen betriebenen
Schwelöfen gewonnenen irgendwelche Einbuße erleidet.
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Die Erfahrung hat aber gezeigt, daß die stetige Betriebsweise, und
zwar gleichgültig ob mit Außen- oder Innen- (Spülgas-) Beheizung, bei störungsfreier
Durchführung und hohen Durchs.atzleistungen nur dann einen festen, s.tückigen Schwelkoks
und zugleich den gesuchten hochwertigen Schwelteer erzeugt, wenn die zum Einsatz
gelangende Schwelkohle ganz bestimmte Eigenschaften besitzt.
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Diesle erforderlichen Eigenschaften lassen sich in zwei Gruppen unterteilen,
und zwar i. solche physikalischer Art, d. h. die Kohle muß eine wärmebeständige
Stückgröße und Stückform besitzen, so daß diese auch bei der Erhitzung der Kohle
auf Schweltemperatur und während der Schwelung selbst einwandfrei erhalten bleibt,
also einerseits weder aufbläht, zu Klumpen zusammenbackt
usw., noch
andererseits unter Einwirkung der Erhitzung zerplatzt und unter Staubbildung zerfällt;
2. solche chemischer Art, d. h. die Kohle darf keinen zu hohen Gehalt an chemischen
Ballaststoffen, vor allem an Sauerstoff, enthalten, weil ein derartiger zu hoher
Sauerstoffgehalt in ' der stofflichen Zusammensetzung der Schwelkohle deren Backfähigkeit
stark beeinträchtigt oder fast völlig aufhebt und damit die Bildung eines festen
Schwelkokses verhindert, besonders aber weil ein zu hoher Sauerstoffgehalt der Kohle
der Erzeugung eines hochwertigen Schwelteeres dadurch im Wege steht, daß der Teer
,dickflüssig und kohlensto (reich wird.
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Die Erfindung bezieht sich dabei grundsätzlich auf feinkörnige Brennstoffe,
denen die obigen Eigenschaften fehlen, Man hat in der deutschen Patentschrift 427271
den Vorschlag gemacht, Kohle dadurch zu agglomerieren, daß man heiße neutrale Gase
auf kurze. Zeit in solcher Memme durch die Kohle hindurchdrückt oder hindurchsaugt,
daß die in der Kohle enthaltenem flüchtigen Bestandteile, insbesoindere die Teerbildner,
sich rasch zersetzen utid bei der Zersetzung festen Kohlenstoff im genügender Menge
ausscheiden, um eine wirksame Zusammenbindung der einzelnen Kohlenteile hervorzurufen.
Dieser Vorschlag bezieht sich einmal auf die Herstellung von Hochtemperaturkoks.
Andererseits ist die angestrebte Zersetzung der Teerbildner keinesfalls geeignet,
einen nach Menge -und Art hochwertigen Schwelteer zu erzeugen. Ebensowenig kann
auf diese Art ein fester Schwelkoks von gleichmäßiger Stückform erzielt werden,
und schließlich ^liegt es außer jeder Möglichkeit, hierbei eine stetige Betriebsweise
der Schwelun@ durchzuführen.
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In dem Buch von T h a u, »Die Schwelurig der Braun- und Steinkohle:<
1927, S.239/247, wird die Herstellung von Formschwelkoks behandelt, und zwar wird
vo@rg@esichlagen, sehr sauerstoffreiche Kohlen, die trotz ihres Gehaltes an flüchtigen
Bestandteilen nicht brikettierbar sind, durch Zumischen von hakkenden Kohlen brikettierbar
zu machen. Vorweg liegt es überhaupt nicht im Sinne der Erfindung, die Verbesserung
sauerstoffreicher Kohlen durch Zumischen von ,gut backenden Kohlen herbeiführen
zu wollen. Es kommt dazu, daß auf einem solchen Weg niemals eine Veränderung in
der stofflichen Zusammensetzung :einer Kohle, insbesondere aber keinerlei Minderung
ihres zu hohen Sauerstoffgehaltes herbeigeführt werden kann. Gerade dieses Ergebnis
bewußt und mit besonderen Maßnahmen herbeizuführen ist dagegen ein wesentliches
Ziel der Erfindung. Gemäß diesem Verfahren wird die Aufgabe bei Kohle von ungenügender
Backfähigkeit dadurch gelöst, daß die zu wenig bakkende Kohle in Gegenwart inerter
Gase vorerhitzt und mit einem die Backfähigkeit erhöhenden Bindemittel brikettiert
wird und jaß die Schwelung mit schneller Aufhe.iz:ung durchgeführt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird beispielsweise wie folgt durchgeführt:
i. Die Schwelkohle wird zwecks Austreibung des Wassers erhitzt und anschließend
die Backfähigkeit durch eine Vorerhitzung in Gegenwart inerter Gase erhöht; diese
beiden Verfahrensstufen können zweckmäßig in ein und derselben Vorrichtung durchgeführt
werden.
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2. Die so vorbehandelte Sichwelkohle wird unter Zusatz von Bindemitteln
brikettiert, welche so ausgewählt sind, daß sie die Backfähigkeit des Gemisches
weiterhin erhöhen.
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3. Die Brikette werden anschließend mit schneller Aufheizung geschwelt.
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Die obengenannten ersten Verfahrensstufen bestehen in der geeigneten
Vorerhitzung der Schwelkohle. Diese Vorerhitzung hat zwei Aufgaben, nämlich a) die
volle Trocknung der Kohle und b) die Abtönung der Backfähigkeit bzw. des Sauerstoffgehaltes
der Schwelkohle auf das für die nachfolgende Behandlung erforderliche Ausmaß.
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Jede Schweleinrichtung ist für die Durchführung einer Brennstofftrocknung
nicht nur eine sehr ungeeignete, sondern dadurch auch sehr kostspielige Einrichtung.
Eine Trennurig von Trocknung und Schwelung ist demnach aus diesem Grunde gerechtfertigt.
Schließlich ist die bekannte Tatsache zu berücksichtigen, daß in der Regel der Hau,ptwärmeverbrauc.h
des gesamten Arbeitsvorganges indem Trocknen liegt und daß .das, Sichzvelen des
restlos getrockneten und schon entsprechend angewärmten Brennstoffes nur noch verhältnismäßig
geringe Wärmemengen erfordert.
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Die vorgetrocknete Kohle ist nun der weiteren wichtigen Wärm!ebeh:andlung
leicht zugänglich. Diese hat den Zweck, eine Abtönung der Backfähigkeit bz.w. der
Höhe des Sauerstoffgehaltes auf das richtige Ausmaß herbeizuführen.
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Die Vorbehandlung der schwach backenden Schwelkohle wird so durchgeführt.
daß die Kohle in Gegenwart von heißen, inerten Gasen erhitzt wird. Die Erhntzungstemperatur
ist so hoch und die Erhitzungsdauer so lange zu wählen, daß ein großer Teil der
chemischen Ballaststoffe der Kohle, insbesondere ihres Sauerstoffgehaltes in Form
von chemisch gebundenem H.0, CO., CO, ferner SO., usw., zur Austreibung
kommt, was in der
Regel. auch eine entsprechende Heizwertsteigerung
-d,er Kohle zur Folge hat. Diese Behandlung .ist ebenfalls. dann !besonders wirksam.,
wenn die Kohle in feinkörnigem Zustand vorliegt.
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Bei der Verfahrensstufe 2 kommt der Auswahl des Bindemittels eine
entsc`heiidende Bedeutung zu.
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Zur Brikettierung sind solche Bindemittel zu verwenden, welche die
Backfähigkeit günstig beeinflussen. Derartige Stoffe: sind z. B. in hochschmelzenden
Bitununa, in natürlich und künstlich oxydierten Teeren und in Pech von hohem Erweichungspunkt
gegeben.
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In der Verfahrensstufe 3 wird alsdann die Schwelung mit schneller
Aufheizung durchgeführt. Alle Voraussetzungen, die ein störungsfreier Betrieb des
stetig betriebenen Schwelofens an die Sch-,velkohle steilt, sind durch die Folgender
Maßnahmen der beiden vorgeschalteten Stufen voll erfüllt.
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Die Eigenschaften der Formlinge ermöglichen eine weitgehende Unabhämgzgkeit
in der Auswahl des Schwelofens und in dessen Betriebsführung. ° Die Schwelung kann
nunmehr ausschließlich mit Rücksicht auf die Anpassung der Schwelerzeugnisse an
ihre Verwendungszwecke erfolgen. Daher können: grundsätzlich sowohl innenbeheizte
(Spülgas-) Öfen als auch äußenbeheizbe, aus Eisen oder keramischen Brennstoffen
hergestellte benutzt werden.
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Ein Nachteil der bekannten S@p@ü1gasschwelung besteht darin, daß die
gas,- und daanpfförmigen. Schwelerzeugnisse, also Schwelas, Schwelteer und Schwelbenzin,,
in inniger Viermischung mit den im, der Regel riecht großen Mengen vom Spülgas den
Schwelofen vierlassen. Die inerten Spülgasmengen müssen deshalb sehr groß sein,
weil sie ja die all @'dnigen Wärmeträger zur Durchfühnang sowohl der Brennnstofftrocknüng
als, auch der Brennstoff schwelung sind. Je größer nun aber diese Spülgasmnengen,
desto größer sind die Anforderungen, die an die Kondensätionsanlagen zur Gewinnung
der dampfförmigem. Schwelerzeugnisse gestellt werden. Die gasförmigen Schwelerzeugnisse
sind aber durch das Spülgas derart verdünnt, @daß sich die Gewinnung des Schwelgastes
nicht- mehr verlohnt und es als verloren angesehen werden muß. Diese Übelstände
sind bei der Erfindung vermieden, da ja hier Trocknung und Vorerhitzung von der
Schwelung getrennt sind und man demgemäß nur geringe Spülgasmengen benötigt. Vor
allem aber werden -die Durchsatzlei.stungen des Schwelofens .außerordentlich gesteigert.
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Die Maßnahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens führen aber auch bei
Anwendung der außenbeheizten Schwelung zu Vorteilen besonderer Art.
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Es ist an sich bekannt, daß auch aus schlecht backenden Kohlen ein
gut geschmolzener - Koks gewonnen werden kann, wenn, die Erhitzung der Kohle .sehr
schnell erfolgt. Dies kann. an sich durch die Verwendung besonders schmaler Koksofenkammern
und/oder hoher Wandtemperaturen erreicht -werden. Bei der Schwelung verbietet :sich
jedoch die Anwendung dieser Maßnahmen, und zwar die Anwendung besonders. schmaler
Kammern deshalb; weil die Schwelkohle nicht hoch genug erhitzt wird, um die zur
,störungsfreien Entleerung der Kammern erforderliche Schrumpfung der Beschickung
herbeizuführen, und die hohen Wandtemperaturen deshalb nicht, weil diese zwangsläufig
zu einer Krackugg dies Schwelteeres und damit zu einer wesentlichen Herabsetzung
seiner Güte führen müßten. Diese Schwvierigkeiten können bei der Erfindung nicht
auftreten. Infolge der Erhaltung des Foimwextes ist nämlich eine stetige Betriebsweise.
möglich, ohne daß die Beschkkung sich im Ofen zusetzt, vor allem .ohne daß die Beschickung
zusammenbackt oder zerfällt; in letzterem Falle würde ja eine sehr starke Staubbildung
einsetzen, welche die Güte des Schwelteeres wesentlich herabsetzt. Ferner ermöglicht
die lockere Lafferung der Beschickung ,eine leichte Entfernung der Schweldämpfe
z. B. durch einfaches Absaugen aus der Schwelkammer. Auch ist die schnelle Erhitzung
der Brikette zur Verbesserung der Schwelkoksqualität möglich. Dies beruht einmal
darauf, daß infolge der starken Verdichtung der Kohle die Wärmeleitfähigkeit sehr
erhöht ist,- zum anderen darauf, daß man infolge der Abwesenheit von Wasser mit
der kräftigen Erhitzung des. Schwelgutes sofort nach dessen Eintritt in den Schwelofen
beginnen kamo. Ausführungsbeispiel Oberschlesische Gasfiammfeinkohle mit über
35010 flüchtigen Bestandteilen wird nach Zerkleinerung auf eine Korngröße
unter 2 mm bei 250 bis 300° C in einem sauerstofffreiem Inertgasstrom erhitzt.
Dabei wird der größte Teil des Sauerstoffes als Kohlensäure bzw. chemisches Konstitutionswasser
ausgetrieben. Die s;o behandelte Kohle wird unter Zusatz von' Pech mit einem Erweichur@gspunkt
von über 65° als Bindemittel innig gemischt und brikettiert. Diese Preßlinge werden
im Schwelofen im kontinuierlichen Betrieb bei den üblichen Temperaturen mit schneller
Aufhetzung ahgeschwelt. Die Erzeugnisse dieses Prozesses sind einerseits ein Formschwelkoks
von der gewünschten. Stückgröße, andererseits ein hochwertiger Schwelteier.