DE873086C

DE873086C - Process for the production of oxidation products of fossil or recent fuels

Info

Publication number: DE873086C
Application number: DEB16578A
Authority: DE
Inventors: Otto Dr Grosskinsky; Joachim Dr Karweil
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1951-09-02
Filing date: 1951-09-02
Publication date: 1954-10-18

Description

Verfahren zur Herstellung von Oxydationsprodukten fossiler oder rezenter Brennstoffe Das Patent 867 69,1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Oxydationsprodukten durch Behandlung fossiler oder rezenter Brennstoffe mit sauerstoffhaltigen., gegebenenfalls Sauerstoffüberträger enthaltenden Gasen bei erhöhter Temperatur unterhalb ihres Zündpunktes, das im wesentlichen darin besteht, daß die Zufuhr an Sauerstoff so bemessen wird, daß die den Reaktionsraum verlassenden Gase noch merkliche Mengen an unverbrauchtem Sauerstoff enthalten. Die Reaktion verläuft exotherm, und die frei werdende Reaktionswärme muß, um das Gut auf einer Temperatur unterhalb seines Zündpunktes zu halten, unter Umständen durch Kühlung abgeführt werden. Andererseits wird aber auch Wärme während des Prozesses verbraucht. Die Kohle muß nämlich zunächst auf die Reaktionstemperatur vorgewärmt werden. Auch die Oxydationsluft muß erwärmt werden.Process for the production of oxidation products from fossil or more recent Fuels The patent 867 69.1 relates to a process for the production of oxidation products by treating fossil or recent fuels with oxygen-containing., if necessary Oxygen carrier-containing gases at an elevated temperature below their Ignition point, which consists essentially in the fact that the supply of oxygen so is measured that the gases leaving the reaction space still noticeable amounts contain unused oxygen. The reaction is exothermic, and the The heat of reaction released must be in order to keep the material at a temperature below its To keep the ignition point, may be dissipated by cooling. on the other hand but heat is also consumed during the process. The coal has to go first be preheated to the reaction temperature. The oxidizing air must also be heated will.

Es wurde nun .gefunden, daß man das Verfahren technisch vorteilhaft ausführen kann, wenn man durch geeignete Wärmeüberträger dafür Sorge trägt, daß ein Wärmefluß von Stellen mit Wärmeerzeugung zu solchen mit Wärmeverbrauch erfolgt. Am besten haben sich dafür flüssige Wärmeüb°rträger bewährt, gasförmige Wärmeüberträger, z. B. Dampf oder Luft, sind wegen ihrer kleinen spezifischen Wärme weniger geeignet. Feste Wärmeüberträger, wie keramische oder metallene Kugeln oder Stangen, bedingen komplizierteVorrichtungen.It has now been found that the process is technically advantageous can be carried out if one takes care by means of suitable heat exchangers that there is a heat flow from places with heat generation to those with heat consumption. Liquid heat transfer media are best for this proven, gaseous Heat exchangers, e.g. B. steam or air, are because of their small specific heat less suitable. Fixed heat exchangers, such as ceramic or metal balls or Rods require complicated devices.

Beim Betrieb eines Drehrohroxydationsofens mit Luftführung im Gegenstrom ist es z. B. so, daß an der Eintragsseite des Ofens Wärme zugeführt werden muß, um die eingespeiste kalte oder nicht genügend vorgewärmte Kohle auf die Reaktionstemperatur aufzuheizen, während in der darauffolgenden Oxydationszone Reaktionswärme frei wird, die abgeführt werden muß. Auf der Austragsseite des Ofens ist die Wärmeentwicklung der bereits weitgehend oxydierten Kohle geringer, und gleichzeitig erfolgt Kühlung durch kalte oder unzureichend vorgewärmte Oxydationsluft. Es ist nun unrationell, den Ofen an beiden Seiten zu beheizen und die im Mittelteil entstehende Wärme durch z. B. Wasserkühlung abzuführen. Es ist vielmehr zweckmäßig, die im Mittelteil entstehende Wärme durch Wärmeüberträger nach den Seiten. hin abzuführen. Zu diesem Zweck kann der Ofen doppelwandig ausgeführt sein mit einem im Zwischenraum zirkulierenden Wärmeüberträger. Es können auch innerhalb des Ofens axiale Rohre eingebaut sein, die mit dem Wärmeüberträger gefüllt sind. Eine zusätzliche Umwälzung der Flüssigkeit kann durch eine fest auf der Ofenwand angebrachte Pumpe bewirkt werden, es ist jedoch auch möglich, den Wärmeträger durch Stopfbuchsen oder ähnliche Vorrichtungen nach außen hin abzuführen und ihn mit einer feststehenden Pumpe umzuwälzen.When operating a rotary tube oxidation furnace with air flow in countercurrent is it z. B. so that heat must be supplied to the entry side of the furnace, to bring the cold or insufficiently preheated coal fed in to the reaction temperature heating up, while the heat of reaction is released in the subsequent oxidation zone, which must be discharged. The heat development is on the discharge side of the furnace the already largely oxidized coal, and cooling takes place at the same time from cold or insufficiently preheated oxidizing air. It is now irrational to heat the oven on both sides and the heat generated in the middle part through z. B. dissipate water cooling. Rather, it is more practical to use the one that arises in the middle part Heat through heat exchangers to the sides. to lead away. To this end can the furnace can be double-walled with a heat exchanger circulating in the space. Axial tubes that connect to the heat exchanger can also be installed inside the furnace are filled. An additional circulation of the liquid can be achieved by a solid The furnace wall attached pump can be effected, but it is also possible to use the heat transfer medium through stuffing boxes or similar devices to the outside and discharge him to circulate with a stationary pump.

Der Wärmeüberträger kann auch in eine lange Wanne gefüllt werden, innerhalb der sich der Ofen dreht, wobei natürlich dafür Sorge getragen werden muß, daß die Kohle beim Ein- und Austritt nicht durch die B!adflüssigkeit verunreinigt wird, und umgekehrt. Er kann auch aus -Brausen oder ähnlichem austretend die Trommel bespülen.The heat exchanger can also be filled in a long tub, within which the furnace rotates, whereby care must of course be taken that the coal is not contaminated by the bath liquid on entry and exit will, and vice versa. It can also emerge from the drum with sprinklers or the like rinse.

Aus iGründen einer sicheren Temperaturführung ist es wichtig, daß an einer Stelle der Wärmeträger aufgeheizt oder gekühlt werden kann. Jenes gilt für das Anfahren des Ofens, dieses für den Betrieb, wobei die Wärme auch nutzbringend zur Dampferzeugung, Energieerzeugung od. ä. verwendet werden kann. Bei einer doppelwandigen Trommel kann z. B. die ganze Trommel gegen Wärmeverlust isoliert sein bis auf einen schmalen ringförmigen Streifen, der geheizt oder gekühlt werden kann. Bei axialen Rohreinbauten kann man einige vom Wärmeüberträger durchflossene Rohre in Windungen außen um die isolierte Trommel legen, die gekühlt bzw. geheizt werden können. Wird der Wärmeüberträger durch Stopfbuchsen nach außen geführt, so wird Kühlung und Heizung nach Möglichkeit außen vorgenommen.For reasons of safe temperature control, it is important that the heat transfer medium can be heated or cooled at one point. That is true for starting up the furnace, this for operation, whereby the heat is also beneficial Can be used for steam generation, energy generation or the like. With a double-walled Drum can e.g. B. insulated the whole drum against heat loss except for one narrow ring-shaped strip that can be heated or cooled. With axial Some pipes through which the heat exchanger flows can be installed in coils Place around the outside of the insulated drum, which can be cooled or heated. Will the heat exchanger is led to the outside through stuffing boxes, so there is cooling and heating if possible made externally.

Die Verwendung eines Wärmeüberträgers hat über die verbesserte Wärmeausnutzung hinaus noch einige Vorteile. Die Isolierung kann direkt auf die Trommelwandung aufgebracht werden, so daß kostspielige Gewölbe, in denen die Trommel rotiert, fortfallen und die vielfach axial unterteilte Temperaturregelung durch in die Kohle eintauchende Thermometer 'bis auf einen Regelkreis überflüssig wird.The use of a heat exchanger has improved heat utilization there are also some advantages. The insulation can be applied directly to the drum wall so that expensive vaults in which the drum rotates fall away and the multiple axially subdivided temperature control by dipping into the coal Thermometer 'becomes superfluous except for a control circuit.

Beim Staubfließverfahren arbeitet man zweckmäßig mit zwei Aggregaten. Die heiße Abluft des Oxydationsofens wird verwendet, um die in den zweiten Ofen eingefüllte, mehr oder weniger vorgewärmte Kohle auf die eigentliche Reaktionstemperatur aufzuwärmen. Die Oxydation der eingefüllten Charge kann anschließend im gleichen Gefäß betrieben werden., es ist aber auch möglich, nach Entleerung des ersten Ofens diesen mit der vorgeheizten Kohle des zweiten Aggregates zu füllen. Auch hier ist zur Verbesserung der Wärmeausnutzung die Verwendung von Wärmeüberträgern möglich, die entweder in Rohrsystemen oder im Doppelmantel zirkulieren.In the dust flow process, it is advisable to work with two units. The hot exhaust air from the oxidation oven is used to enter the second oven Filled, more or less preheated coal to the actual reaction temperature to warm up. The oxidation of the charged batch can then be carried out in the same way Vessel can be operated, but it is also possible after emptying the first furnace to fill this with the preheated coal of the second unit. Here too is heat exchangers can be used to improve heat utilization, which circulate either in pipe systems or in a double jacket.

Manchmal ist es auch erwünscht, ein axiales Temperaturgefälle aufrechtzuerhalten, die Oxydation z. B. bei tieferen Temperaturen beginnen und dann mit zunehmender Oxydation die Temperatur langsam ansteigen zu lassen. In diesem Fall kann man mehrere Kreisläufe für den Wärmeüberträger einrichten, so daß einzelne Zonen des Ofens für sich beheizt werden können. Durch Koppelung der einzelnen Kreise miteinander ist ein Wärmefluß zwischen den einzelnen Zonen möglich.Sometimes it is also desirable to maintain an axial temperature gradient, the oxidation z. B. start at lower temperatures and then with increasing Oxidation to slowly increase the temperature. In this case you can have several Set up circuits for the heat exchanger, so that individual zones of the furnace for can be heated. By coupling the individual circles with each other is a heat flow between the individual zones is possible.

Wasser hat sich als Wärmeüberträger wegen seines hohen Dampfdruckes nicht besonders bewährt. Konzentriertere Salzlösungen oder Salzschmelzen wirken oft korrodierend. Besser geeignet, aber auch kostspieliger und spezifisch schwerer sind Metallschmelzen. Am vorteilhaftesten sind hochsiedende organische Verbindungen, wie sie in der Technik seit langem üblich sind.Water has proven itself as a heat exchanger because of its high vapor pressure not particularly proven. More concentrated salt solutions or molten salts work often corrosive. More suitable, but also more expensive and specifically more difficult are metal melts. The most advantageous are high-boiling organic compounds, as they have long been common in technology.

Meistens halten sich Wärmeerzeugung und Wärmeverbrauch bei .der Oxydation das Gleichgewicht. Es kommt aber auch vor bei manchen Kohlearten, daß so viel Wärme erzeugt wird, daß sie abgeführt werden muß. Diese Wärme kann für die verschiedensten, an sich verfahrensmäßig fremden Zwecke verwendet werden, z. B. für die Dampf-oder Energieerzeugung oder als Abwärme. Beispiel Zur Kohleoxydation wurde ein eiserner Drehrohrofen von 5 m Länge benutzt, der in drei etwa gleich langen Zonen mit Gas beheizt bzw. mit Wasser gekühlt werden konnte. Drei Regelkreise hielten die Temperatur konstant. Zur Wärmeisolation diente eine Haube, die mit 12 mm starker Asbestpappe ausgekleidet war. Kohle und Luft wurden außerhalb des Ofens auf die Reaktionstemperatur vorgewärmt. Der Prozeß erforderte täglich Zoo cbm Gas zur Beheizung und etwa ioo 1 Wasser zur Kühlung.Most of the time, heat generation and heat consumption are maintained with oxidation the balance. But it also happens with some types of coal that so much heat is generated that it must be discharged. This warmth can be used for the most diverse, in itself procedurally alien purposes are used, z. B. for steam or Energy generation or as waste heat. Example An iron was used for the oxidation of coal Rotary kiln of 5 m length is used, the gas in three zones of approximately equal length could be heated or cooled with water. Three control loops kept the temperature constant. A hood made of 12 mm thick asbestos cardboard was used for thermal insulation was lined. Coal and air were outside the furnace to the reaction temperature preheated. The process required zoo cbm of gas for heating and about 100,000 a day 1 water for cooling.

Der gleiche Ofen wurde mit axialen Rohren längs der Wandung versehen, die von einer Heizflüssigkeit durchflossen wurden. Durch eine Stopfbüchse gelangte diese nach außen, wo sie aufgeheizt bzw. gekühlt werden konnte. Eine Pumpe sorgte für stetige Umwälzung. Die Ashestpappe wurde unmittelbar auf die äußere Trommelwandung aufgebracht. Bei der Oxydation mit Kohle war zur Temperaturregelung nur noch .ein einziger Regelkreis notwendig. Im stationären Betriebszustand wurden täglich i5o ooo Kalorien gewonnen, von denen etwa die Hälfte für die Vorheizung der Kohle und die Luftvorwärmung verbraucht wurde. Die restlichen Kalorien standen für andere Heizzwecke zur Verfügung.The same furnace was provided with axial tubes along the wall, which were flowed through by a heating fluid. Got through a stuffing box this to the outside, where it could be heated or cooled. A pump took care of it for constant circulation. The Ashest cardboard was placed directly on the outer drum wall upset. During the oxidation with coal it was used to regulate the temperature only one single control loop is necessary. Were in steady-state operation I5o ooo calories gained daily, about half of which for preheating the coal and the air preheating has been used up. The remaining calories stood available for other heating purposes.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of oxidation products fossil or recent fuels or their distillation products and residues by treatment with oxygen-containing gases at elevated temperature below their ignition point, according to patent 867 691, characterized in that by means of heat exchangers provided for a heat flow from places with heat generation to those with heat demand will.

2. The method according to claim i, characterized in that the excess heat removed or used for purposes alien to the process.