DE3218967A1 - Verfahren zur erzeugung von waerme aus in form von einzelteilchen vorliegenden pyrolysierten kohlenstoff-enthaltenden feststoffen - Google Patents
Verfahren zur erzeugung von waerme aus in form von einzelteilchen vorliegenden pyrolysierten kohlenstoff-enthaltenden feststoffenInfo
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Description
f Beschreibung
Anschließend an die Pyrolyse bestimmter kohlenstoffhaltiger Materialien, wie Ölschiefer, Teersand, Kohle
und Diatomeenerde, zur Extraktion von flüchtigen Komponenten, wie öl und Kohlenwasserstoffgasen, bleibt ein
Feststoff zurück, der als "pyrolysiertes Kohlenstoffenthaltendes Material" oder, im Falle von Ölschiefer,
als "retortenbehandelter Ölschiefer" bezeichnet wird. Dieser Feststoff enthält einen kohlenstoffhaltigen Rückstand,
der zur Gewinnung von Wärmeenergie verbrannt werden kann. Die Wärme, die bei der Verbrennung gewonnen
wird, kann als Wärme für die Pyrolyse von frischem Ölschiefer oder anderem kohlenstoffhaltigen Material bei
der Durchführung eines Pyrolyseprozesses eingesetzt werden.
15
Im Falle von Ölschiefer wird die Asche, die nach der Verbrennung des kohlenstoffhaltigen Rückstands in dem
retortenbehandelten Schiefer zurückbleibt, als "verbrannter Schiefer" bezeichnet. Bei einigen Retortenverfahren
dient der verbrannte Schiefer als "Wärmeträgermaterial", der direkt die Wärme für die Retortenbehandlung von weiterem
rohen Ölschiefer liefert. Bei derartigen Verfahren wird der retortenbehandelte Schiefer in einem getrennten
Gefäß verbrannt und der heiße verbrannte Schiefer dem Retortengefäß zugeführt und mit dem rohen Ölschiefer vermischt.
Wärme wird zwischen den zwei Feststoffen übertragen, und die Mischung erreicht eine gleichmäßige Temperatur.
Bei dieser Temperatur wird öl aus dem rohen Ölschiefer freigesetzt (vgl. beispielsweise die US-PS 4 199 432).
Während der Retortenbehandlung und der Verbrennung von ölschiefer zur Gewinnung von Produktdämpfen bzw. Wärme
wird die physikalische Integrität der Schieferteilchen verändert und eine erhebliche Menge an feinkörnigem Schiefer
erzeugt, der nicht für eine Verwendung als Rezyklierungswärmeträgermaterial geeignet ist. Daher ist es erforderlich,
dieses feine Material vor der Rezyklierung des verbrannten Schiefers abzutrennen.
Die Feststoffe, die aus der Retorte abgezogen und der Verbrennungseinrichtung zugeführt werden, stellen eine
Mischung aus frisch retortenbehandeltem Schiefer und abgekühltem rezykliertem Schiefer dar. Der rezyklierte
Schiefer enthält nur einen geringen oder überhaupt keinen
kohlenstoffhaltigen Rückstand.
Bei der Verbrennung des kohlenstoffhaltigen Rückstandes
in dem retortenbehandeltem ölschiefer muß eine ausreichende Verweilzeit in der Verbrennungseinrichtung vorgesehen
werden, damit sowohl eine vernünftige vollständige Verbrennung als auch ein thermisches Gleichgewicht zwischen
den heißen brennenden Teilchen und den kühleren rezyklierten Teilchen ermöglicht wird. Bei den Verfahren,
bei deren Durchführung eine Steigrohrverbrennungseinrichtung (Mitschleppbettverbrennungseinrichtung) verwendet
wird, ist ein sehr langes Steigrohr erforderlich, um eine Verweilzeit von auch nur wenigen Sekunden in der Verbrennungszone
zu ermöglichen.
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Verbrennung
von pyrolysiertem, in Form von Einzelteilchen vorliegendem Kohlenstoff-enthaltenden Material und zum
Abtrennen von feinen heißen Teilchen vor der Rezyklierung der zurückbleibenden heißen Teilchen in das Retortengefäß.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Wärme aus einem in Form von Einzeltei.lchen vorliegenden
pyrolysierten Kohlenstoff-enthaltenden Feststoff, der
in Form einer Mischung aus Teilchen mit verschiedener Größe vorliegt, und besteht in folgenden Stufen:
(a) Einführen der pyrolysierten Kohlenstoff-enthaltenden Feststoffe in den oberen Teil einer sich im allgemeinen
vertikal erstreckenden, in dichter Phase arbeitenden Verbrennungszone, durch welche die Feststoffe
nach unten als kontinuierliches sich bewegendes Materialbett fließen, wobei die Verbrennungszone mit
dichter Phase sich durch das Vorliegen einer Vielzahl von Verteilungselementen auszeichnet, die derart angeordnet
sind, daß im wesentlichen eine vertikale Rückvermischung der festen Teilchen verhindert wird,
die nach unten fließen,
(b) Verbrennen des kohlenstoffhaltigen Materials, das
auf den pyrolysierten Feststoffen bei ihrer nach unten gerichteten Bewegung durch die Verbrennungszone
mit dichter Phase zurückbleibt, durch Einführen eines oxidierenden Gases in den unteren Teil der Verbrennungszone
mit dichter Phase und Abziehen von Verbrennungsgasen aus dem oberen Teil der Zone,
(c) Fließenlassen des oxidierenden Gases im allgemeinen
im Gegenstrom zu den sich nach unten bewegenden Feststoffen mit einer Geschwindigkeit, die dazu ausreicht,
eine Fraktion der Teilchen unterhalb einer vorbestimmten Größe mitzuschleppen, und dazu ausreicht, eine
Fraktion mit mittlerer Größe zu fluidisieren und nicht dazu ausreicht, eine grobe Fraktion mitzuschleppen oder
zu fluidisieren, wobei die feine Fraktion nach oben mit dem Gasstrom als mitgeschleppte Teilchen mitgetragen
werden, während die mittlere und die grobe Fraktion nach unten wandern, und
(d) Abziehen der mitgeschleppten feinen Fraktion mit dem Gas, das den oberen Abschnitt der Verbrennungszone
mit dichter Phase verläßt, getrennt von der Zwischenfraktion und der groben Fraktion, die von dem unteren
Teil der Verbrennungszone mit dichter Phase abgezogen
werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn der pyrolysierte Kohlenstoff-enthaltende Feststoff
aus einem retortenbehandelten ölschiefer besteht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
wird das zurückbleibende kohlenstoffhaltige Material in dem retortenbehandelten ölschiefer teilweise vor der Einführung
in die Verbrennungszone mit dichter Phase in einer Verbrennungszone mit verdünnter Phase in der Weise teilweise
verbrannt, daß die Ölschieferteilchen von einem Sauerstoff-enthaltenden Schleppgas mitgeschleppt werden,
wobei das Gas eine Oberflächengeschwindigkeit besitzt, die oberhalb der Endgeschwindigkeit der Teilchen des r,etortenbehandelten
Ölschiefers liegt.
Unter dem Begriff "feine Teilchen aus verbranntem Schiefer"
oder "feine Fraktion" sind Teilchen mit einer Größe zu verstehen, die für eine Rezyklierung als Wärmeübertragungsmaterial
ungeeignet ist. Gewöhnlich sind Teilchen mit einer Teilchengröße unterhalb ungefähr 100 bis
200 mesh (Tyler Standard), d. h. ungefähr 75 bis 150 Mikron im Durchmesser, nicht für diesen Zweck bei der Durchfüh-
— Q _
rung von Retortenverfahren geeignet. Daher werden Teilchen unterhalb dieses Bereiches als mitgeschleppte Teilchen
in dem Gas entfernt, das durch die Verbrennungszone mit dichter Phase strömt. Unter die Begriffe "grobe
Fraktion" und "Zwischenfraktion" fallen Teilchen mit einer Größe von mehr als ungefähr 200 mesh. Es ist darauf hinzuweisen,
daß die Begriffe "fein", Teilchen mittlerer Größe" sowie "grobe Teilchen" relative Begriffe sind,
da die Größe dieser Teilchen etwas in Abhängigkeit von dem jeweiligen Verfahren variieren kann. Bei der Durchführung
von Verfahren, bei deren Ausführung Teilchen mit einer Größe von weniger als 200 mesh toleriert werden
können, kann der Begriff "Feinteilchen" Teilchen mit einer noch kleineren Größe umfassen. Unter anderen Umständen
können Teilchen mit einer größeren minimalen mesh-Größe gewünscht sein, so daß der Begriff "feine Teilchen"
entsprechend anzupassen ist.
Unter dem Begriff "Teilchen mit Zwischengröße" sind Teilchen
mit einer Größe zu verstehen, die zwar fluidisiert werden können, jedoch nicht mitgeschleppt werden, wenn sie
der Einwirkung eines Gasgegenstroms ausgesetzt werden, der durch die Verbrennungszone mit dichter Phase strömt.
Der Begriff "grobe Teilchen" betrifft Teilchen, die zu groß sind, um sowohl fluidisiert zu werden, als auch von
einem im Gegenstrom fließenden Gasstrom mitgeschleppt werden zu können, dessen Geschwindigkeit der eingehaltenen
gleich ist. Sowohl die Fraktionen mit Zwischengröße als auch die groben Fraktionen wandern nach unten mit dem
sich bewegenden Bett aus Feststoffen durch die Verbrennungszone mit dichter Phase in Gegenrichtung zu der Richtung
des Gasstroms. Die Verweilzeit der Zwischenfraktion und der groben Fraktion kann in dieser Verbrennungszone
nicht die gleiche sein. Die Verteilungselemente dienen
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dazu, die Verweilzeit der groben Teilchen auf ungefähr 50 bis 90 % der mittleren Verweilzeit aller Teilchen zu
i| erhöhen.
Die Erfindung wird durch die beigefügte Zeichnung näher erläutert, die eine schematische Darstellung eines Ölschieferextraktionsverfahrens
einer Ausführungsform der Erfindung wiedergibt.
Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, wird zerkleinerter Rohölschiefer in eine Retorte 1 über eine Beschickungsleitung 3 eingeführt. Rezyklisierter verbrannter Schiefer,
der als Wärmeübertragungsmaterial dient, wird in die Retorte durch die Leitung 5 eingeführt. Der untere
Teil 7 der Retorte ist mit mehrfach perforierten Platten 9, 11 und 13 ausgestattet, die als Verteilungselemente
dienen. Der obere Abschnitt 15 der Retorte 1 besitzt einen größeren Durchmesser als der untere Abschnitt
7 und dient als Trennabschnitt für mitgeschleppte Teilchen.
Ein Strippgas, vorzugsweise Wasserdampf, oder in einigen Fällen rezyklisiertes Produktgas oder anderes
Inertgas, wird dem unteren Teil der Retorte durch die Leitung 17 zugeleitet. Das Strippgas und die retortenbehandelten
öldämpfe fließen nach oben durch die Retorte und werden durch die Leitung 19 entfernt. Mitgeschleppte
feine Teilchen aus retortenbehandeltem ölschiefer werden von den Produktdämpfen und dem Strippgas mittels einer
Trennvorrichtung 21 abgetrennt. Die Trennvorrichtung kann aus einem Heißzyklon, Heißfilter, einem elektrostatischen
Ausfäller oder einer Kombination dieser Vorrichtungen bestehen. Die Produktdämpfe und das Strippgas gelangen
über die Leitung 23 in eine Produktgewinnungszone 25, in welchem das Schieferöl und das Wasser wiedergewonnen
werden. Das öl wird für eine weitere Verarbeitung durch die Leitung 27 und das Wasser durch die Leitung
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zur Beseitigung und zur Rezyklierung als Wasserdampf ab- ;
gezogen. Das Produktgas wird durch den Auslaß 31 entfernt. i-'
In der Retorte 1 werden Feststoffe von dem unteren Teil f1
des unteren Abschnitts 7 der Retorte durch eine Leitung k 33 entfernt und gelangen in ein Verbrennungsrohr 35 f
mit verdünnter Phase, in welches ein Mitschleppgas, gewöhnlich Luft, durch einen Einlaß 37 eingeführt wird.
Der kohlenstoffhaltige Rückstand in dem retortenbehandelten Schiefer wird teilweise in dem Verbrennungsrohr
mit verdünnter Phase verbrannt, wodurch die Temperatur
der mitgeschleppten Feststoffe erhöht wird. Der teilweise verbrannte ölschiefer wird in eine Verbrennungskammer
Der kohlenstoffhaltige Rückstand in dem retortenbehandelten Schiefer wird teilweise in dem Verbrennungsrohr
mit verdünnter Phase verbrannt, wodurch die Temperatur
der mitgeschleppten Feststoffe erhöht wird. Der teilweise verbrannte ölschiefer wird in eine Verbrennungskammer
39 mit verdünnter Phase mit einem unteren Abschnitt 41 ü
und einem oberen Abschnitt 43 abgeleitet. Der untere Ab- I
schnitt weist mehrfach perforierte Platten 45, 47 und 49 i auf, die als Verteilungselemente dienen. Diese Verteilungselemente
schränken im wesentlichen eine vertikale
Rückvermischung der Feststoffe ein und verhindern einen
Rückvermischung der Feststoffe ein und verhindern einen
Stau und erhöhen die Verweilzeit der nichtfluidisierbaren
groben Teilchen, die durch die Verbrennungskammer
wandern. Das Vorhandensein der Verteilungselemente erhöht f die Verweilzeit der nicht-fluidisierbaren Teilchen auf :; ungefähr 50 bis 90 % der durchschnittlichen Verweilzeit f aller Teilchen, die durch die Verbrennungskammer mit dichter Phase wandern. >:
wandern. Das Vorhandensein der Verteilungselemente erhöht f die Verweilzeit der nicht-fluidisierbaren Teilchen auf :; ungefähr 50 bis 90 % der durchschnittlichen Verweilzeit f aller Teilchen, die durch die Verbrennungskammer mit dichter Phase wandern. >:
Luft und mitgeschleppte feine Teilchen aus retortenbehan- ;■
delten Schiefer aus der Trennvorrichtung 21 werden dem f
unteren Abschnitt 41 der Verbrennungskammer 39 in dichter |:
Phase durch die Leitung 51 zugeleitet. Die Leitung 51 ist <
vorzugsweise derart bemessen, daß eine gewisse Verbren- |i:
nung der mitgeschleppten Teilchen vor dem Eintritt in den β
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unteren Abschnitt 41 der Verbrennungskammer mit dichter
Phase erfolgt. Die Luft aus der Leitung 51 gelangt nach oben im Gegenstrom zu dem sich nach unten bewegenden Bett
aus brennendem Ölschiefer, der feine Teilchen aus verbranntem Schiefer mit sich schleppt. Der obere Abschnitt
43 der Verbrennungskammer dient als Brennzone für mitgeschleppte Feststoffe mit einer Teilchengröße, die oberhalb
eines vorgewählten Minimums liegt. Abgas, das feine
mitgeschleppte Teilchen aus verbranntem Ölschiefer trägt, gelangt durch die Leitung 53 zu dem Zyklon 55, wo die
feinen Teilchen von dem Abgas abgetrennt werden. Teilchen mittlerer Größe sowie grobe Teilchen aus verbranntem
Schiefer werden durch die Leitung 5 erneut in die Retorte 1 eingeführt. Eine solche Menge an verbranntem Schiefer,
die oberhalb der Menge liegt, die für die Rezyklierung erforderlich ist, wird durch den Auslaß 57 beseitigt.
Retortenbehandelter Schiefer und rezyklisierter verbrannter Schiefer, die in die Verbrennungszone mit verdünnter
Phase gelangen, werden pneumatisch in einem Gasstrom, gewöhnlich Luft, mitgeschleppt, wobei ein Teil des restlichen
kohlenstoffhaltigen Materials, das in dem Schiefer zurückbleibt, verbrannt wird. Das Mitschleppgas enthält gewöhnlich
Sauerstoff in einer Menge, die der Menge äquivalent ist, die für eine vollständige Verbrennung in dieser Zone
erforderlich ist oder oberhalb dieser Menge liegt. Schieferteilchen, welche in die Verbrennungskammer mit verdünnter
Phase gelangen, liegen im allgemeinen innerhalb eines breiten Telchengrößenbereiches vor. Bei diesen Verfahren,
bei denen rezyklierter verbrannter Schiefer als Wärmeübertragungsmaterial
verwendet wird, kann die maximale Teilchengröße ungefähr 6 mm betragen. Um ein Verstopfen der
in verdünnter Phase arbeitenden Verbrennungskammer zu ver-
ι
S - 13 -
hindern, wenn Teilchen dieser Größe transportiert werden, soll das Mitschleppgas eine Geschwindigkeit zwischen
ungefähr 15 m und ungefähr 45 m/s (50 bis 150 feet/second) besitzen, wobei ein bevorzugter Bereich
zwischen ungefähr 24 m und ungefähr 30 m (80 und
100 feet) pro s liegt. Da der kohlenstoffhaltige Rückstand nur teilweise in dieser Zone verbrannt wird,
braucht die Kammer (gewöhnlich ein Steigrohr) nur solange sein, daß der gewünschte Verbrennungsgrad erreicht
und ein Temperaturgleichgewicht zwischen dem rezyklierten Schiefer und dem brennenden retortenbehandelten
Schiefer eingestellt wird. Das Steigrohr muß jedoch lang genug sein, damit der brennende Schiefer bis zu der
Höhe des Einlasses in die Verbrennungszone mit dichter
Phase gelangt.
Wie bereits erwähnt, bewegt sich der Schiefer durch die
Verbrennungszone mit dichter Phase als ein sich nach unten
bewegendes Materialbett, das teilweise durch ein im Gegenstrom fließenden Gasstrom fluidisiert ist. Diejenigen
Teilchen mit einer minimalen Fluidisierungsgeschwindigkeit, die größer 1st als die Geschwindigkeit des
im Gegenstrom fließenden Gasstromes (grobe Teilchen), wandern in dieser Verbrennungszone mit einer etwas größeren
Geschwindigkeit nach unten als die fluidisierten Teilchen. Feine Teilchen mit einer Endgeschwindigkeit,
die geringer ist als die Geschwindigkeit des im Gegenstrom fließenden Gasstromes, werden mitgeschleppt und
nach oben mit dem Gas getragen.
30
Unter dem Begriff "minimale Fluidisierungsgeschwindigkeit" ist die minimale Oberflächengeschwindigkeit eines
Gases, das durch ein Bett aus Teilchen mit einer gegebenen Größe.wandert, zu verstehen, die erforderlich ist,
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damit sich das Bett wie ein Fluid verhält. "EndgeschwindigJr.eit"
bedeutet die maximale Geschwindigkeit, die von einem Teilchen erreicht wird, das in einer sehr langen
Säule aus ruhender Luft herabfällt. "Mitgeschleppte Teilchen" sind Teilchen, die einem Gasstrom mit einer Geschwindigkeit
ausgesetzt werden, die oberhalb der Endgeschwindigkeit der Teilchen liegt.
Ein wesentliches Merkmal der in dichter Phase arbeitenden Verbrennungszone liegt in der Begrenzung der maximalen
Blasengröße in der Gasphase und in der Begrenzung einer vertikalen Rückvermischung des nach unten sich bewegenden
Schiefers zur Erzeugung stabiler und im wesentlichen gehemmter Fließbedingungen sowohl des Gases als
auch der Feststoffe durch diese Zone. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß relativ gleichmäßige
Verweilzeiten aller Teilchengrößen in der Verbrennungszone gewährleistet werden. Dies gewährleistet eine im
wesentlichen vollständige Verbrennung des kohlenstoffhältigen Rückstandes und ein thermisches Gleichgewicht
zwischen den heißen brennenden Teilchen und den kühleren Rezyklierungsteilchen. Verweilzeiten, die in Minuten
und nicht in Sekunden gemessen werden (charakteristisch für den Abschnitt der verdünnten Phase) sind erzielbar.
Die Verwendung von Verteilerelementen für eine Einschränkung einer wesentlichen vertikalen Rückvermischung
der Feststoffe ermöglicht eine Herabsetzung der Größe der Verbrennungszone, die für einen gegebenen Massendurchsatz
erforderlich ist, da die Wahrscheinlichkeit der Entfernung eines teilweise verbrannten Schiefers mit dem
vollständig verbrannten Schiefer geringer ist. Die Verteilerelemente zur Begrenzung der Blasengröße und zur
Erhöhung der Verweilzeit der groben Teilchen können in
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Form von Barrieren oder Fließverteilern vorliegen und ■
beispielsweise aus in einem Abstand angebrachten hori- i,
zontalen perforierten Platten, Stäben, Sieben, Packun- I
gen oder anderen geeigneten Vorrichtungen bestehen. I
I Wann auch eine wesentliche Rückvermischung in der Ver- |.
brennungszone mit dichter Phase vermieden werden sollte, f so ist dennoch ein lokalisiertes Vermischen gewöhnlich [
insofern zweckmäßig, als es einen maximalen Wärmeüber- ;
gang zwischen den heißen brennenden Teilchen und den küh- ' leren rezyklierten Teilchen gewährleistet. Das Ausmaß der
Rückvermischung hängt natürlich von vielen Faktoren ab, richtet sich jedoch in erster Linie nach den jeweiligen
Verteilerelementen, die innerhalb der Zone angeordnet sind. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen
sich nicht mit einem herkömmlichen Fließbett infolge einer erheblichen Vermischung zwischen Oberteil und Unterteil
und dem Unterschied der Verweilzeiten der getrennten Teilchengrößen erzielen.
Die bevorzugte Methode zur Durchführung der Verbrennung in der Verbrennungszone mit dichter Phase wird unter Einsatz
von Luft oder einem anderen Sauerstoff-enthaltenden Gas, welches den im Gegenstrom fließenden Gasstrom darstellt,
durchgeführt. Die Verbrennung wird vorzugsweise nach einer überstöchiometrischen Methode durchgeführt,
d. h., daß mehr als ausreichender Sauerstoff vorliegt, um eine vollständige Verbrennung des restlichen kohlenstoffhaltigen
Materials zu gewährleisten. Die Geschwindigkeit des nach oben fließenden Gasstroms liegt gewöhnlich
zwischen ungefähr 0,3 und ungefähr 1,5 m/s (1 bis ungefähr 5 feet/second) und schwankt vorzugsweise zwischen
ungefähr 0,3 und 0,9 m/s (1 bis 3 feet/second). I Diese Geschwindigkeit reicht dazu aus, feine Teilchen mit
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einer Größe von ungefähr 200 mesh oder darunter mitzuschleppen und diese aus dem Oberteil der Verbrennungszone zusammen mit dem Abgas zu entfernen. Größere Teilchen
(mittlere und größere Größen) werden von dem Unterteil der Verbrennungszone für eine Rezyklierung und
eine Beseitigung abgezogen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird am vorteilhaftesten zur Durchführung eines ölschieferretortenbehandlungsverfahrens
unter Einsatz von rezykliertem verbrannten Schiefer als Wärmeübertragungsmaterial eingesetzt, es ist dennoch
nicht auf diese Verfahrensweise beschränkt. Das Verfahren kann auch zum Erhitzen von anderen Typen von Wärmeübertragungsmaterialien
eingesetzt werden, beispielsweise von keramischen Massen, Sand, Aluminiumoxid, Eisen,
Stahl oder dgl. Sogar bei der Durchführung von Verfahren unter Einsatz von verbranntem Schiefer als Hauptwärmeübertragungsmaterial
ist es oft erforderlich, ein zusätzliches Wärmeübertragungsmaterial dem System zuzugeben. Ferner
können die heißen Abgase, die aus dem Oberteil der Verbrennungszone mit dichter Phase entweichen, bei der Retortenbehandlung
von Rohölschiefer gegebenenfalls eingesetzt werden, ferner kann die Verbrennung auch zur Erzeugung
von Wasserdampf angewendet werden. Auf diese Weise stehen verschiedene Ausführungsformen und Modifikationen
der Erfindung zur Verfügung.
Claims (12)
1. Verfahren zur Erzeugung von Wärme aus in Form von *Einzelteilchen
vorliegenden pyrolysierten Kohlenstoffenthaltenden Feststoffen, die in einer Mischung aus
Teilchen mit verschiedener Größe vorliegen, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) die pyrolysierten Kohlenstoff-enthaltenden Feststoffe
in den oberen Abschnitt einer im allgemeinen vertikal angeordneten Dichtphasen-Verbrennungszone
eingeführt werden, durch welche die Feststoffe sich
• MÜNCHEN 66, SIEBERTSTR. 4 · POB 660720 · KABELi MUKBOPAT ■ TKL. (069) 47400S · TKLECOPIER XKROX 400 ■ TKLKX B-24211
nach unten als kontinuierlich bewegendes Materialbett bewegen, wobei diese Dichtphasenverbrennungszone
durch das Vorliegen einer Vielzahl von Verteilungselementen charakterisiert ist, die derartig
angeordnet sind, daß eine erhebliche vertikale Rückvermischung der Feststoffe, die sich nach unten
durch die Zone bewegen, eingeschränkt wird,
(b) das kohlenstoffhaltige Material, das auf den pyroly-
sierten Feststoffen bei ihrer Abwärtsbewegung durch die Dichtphasenverbrennungszone zurückbleibt, in der Weise
verbrannt wird, daß ein oxidierendes Gas in den unteren Teil der Dichtphasenverbrennungszone eingeführt
wird und Verbrennungsgase aus dem oberen Teil der Zone abgezogen werden,
(c) der Strom aus oxidierendem Gas im allgemeinen im Gegenstrom zu den sich nach unten bewegenden Feststoffen
mit einer solchen Geschwindigkeit geführt wird, · die dazu ausreicht, eine feine Fraktion von Ascheteilchen,
die unterhalb einer vorgewählten Größe liegt, mitzuschleppen und auch dazu ausreicht, eine
Fraktion mittlerer Größe in einem fluidisierten Zustand zu halten, jedoch nicht dazu ausreicht, eine
grobe Fraktion mitzuschleppen oder in einem fluidisierten Zustand zu halten, wobei die feine Fraktion
nach oben mit dem Gasstrom als mitgeschleppte Teilchen getragen wird, während die Zwischenfraktion und
die grobe Fraktion nach unten wandern, und
(d) die mitgesdieppte feine Fraktion mit dem Gas, das
den oberen Teil der Dichtphasenverbrennungszone verläßt, getrennt von der Zwischenfraktion und der groben
Fraktion, die von dem unteren Teil der Dicht-
phasenverbrennungszone abgezogen werden, abgezogen
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere und die grobe Fraktion der Stufe (d) als
Wärmeüberträgungsteilchen zur Pyrolyse anderer Kohlenstoff-enthaltender
Feststoffe verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Eintreten in die Dichtphasenverbrennungszone
der kohlenstoffhaltige Rückstand in den pyrolysierten Feststoffen teilweise in einer Verbrennungszone in verdünnter
Phase in der Weise verbrannt wird, daß die Feststoffe in einem Mitschleppgas, das Sauerstoff enthält,
mitgeschleppt werden, wobei das Gas eine Oberflächengeschwindigkeit
besitzt, die oberhalb der Endgeschwindigkeit der Teilchen aus pyrolysierten Kohlenstoff-enthaltenden
Feststoffen liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mitschleppgas, das durch die Verbrennungszone mit
verdünnter Phase strömt, eine Oberflächengeschwindigkeit | von ungefähr 15 m/s bis ungefähr 45 m/s (50 bis 150 I
feet/second) besitzt. f
f
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Oberflächengeschwindigkeit zwischen ungefähr 24 und ungefähr 30 m/s (80 bis 100 feet) liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mitschleppgas, das durch die Verbrennungszone dichter
Phase strömt, eine Oberflächengeschwindigkeit zwischen ungefähr 0,3 und ungefähr 1,5 m/s (1 bis 5 feet) besitzt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächengeschwindigkeit zwischen ungefähr 0,3
und ungefähr 0,9 m/s (1 bis ungefähr 3 feet) liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen aus Kohlenstoff-enthaltenden Feststoffen
vor der Verbrennung einen Durchmesser von nicht mehr als ungefähr 12 mm (0,5 inch) besitzen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen einen Durchmesser von nicht mehr als
ungefähr 6 mm (0,25 inch) besitzen.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der feinen Fraktion aus pyrolysierten
Kohlenstoff-enthaltenden Feststoffen als getrennter Beschickungsstrom dem unteren Teil der Verbrennungszone
mit dichter Phase zugeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der getrennte Beschickungsstrom, der die feine Fraktion
enthält, teilweise in einer Zone mit verdünnter Phase vor der Einführung in die Verbrennungszone mit dichter
Phase verbrannt wird.
25
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eingesetzte Kohlenstoff-enthaltende Feststoff aus
Ölschiefer besteht.
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