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Verfahren zur Erzeugung aktivierter Kohle.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aktivierung von Kohle mittels Hitze und aktivierender Gase, wobei das kohlenstoffhaltige Material in bekannter Weise nacheinander der Troekendestillation und einer Aktivierung durch Gaseinwirkung ausgesetzt wird.
Es wurde gefunden, dass bei der praktischen Durchführung dieses bekannten Gasaktivierungsverfahrens das erhaltene Erzeugnis im allgemeinen nicht gleichmässig aktiviert ist. Da das Ausgangs-
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mässig angegriffen, sondern die Erhitzung, Verkohlung und Aktivierung erfolgt zuerst an der Aussenseite der Stücke und schreitet dann allmählich nach dem inneren Kern fort. Daraus folgt, dass, wenn man ein bis zum Kern aktiviertes Erzeugnis erzielen will, erhebliche Verluste an aktiviertem Material dadurch entstehen, dass inzwischen der am besten aktivierte Teil an der Aussenseite der Stücke wegbrennt. Die
Tatsache, dass dieses Wegbrennen während des Aktivierungsvorganges bedeutend ist, kann man sogar an dem Unterschied zwischen den Abmessungen der Stücke des verkohlten Materials vor und nach dem Aktivierungsvorgang sehen.
In dieser Weise wird auch die Ausbeute an aktivierter Kohle erheblich herabgesetzt ; es gelang bisher nicht, eine Ausbeute von mehr als ungefähr einem Drittel des dem Aktivierungsvorgang ausgesetzten verkohlten Materials zu erzielen.
Die Erfindung betrifft nun Verbesserungen des bekannten Verfahrens.
Statt dass man das Material zur Erzielung eines Erzeugnisses durchaktiviert, das nach Feinmahlung und Vermischung der heterogenen Teile im Durchschnitt ein bestimmtes Entfärbungs-oder sonstiges
Adsorptionsvermögen zeigt, was man als"Standardqualität"bezeichnen kann, lässt sich eine viel bessere Ausbeute dadurch erzielen, dass man stufenweise verfährt. Der Verlust an aktiver Kohle, der sonst durch das Wegbrennen der äusseren Schichten, wie auch im allgemeinen nahezu der ganzen Menge des beigemischten feineren Materials entsteht, kann dadurch vermindert werden, dass man die Dauer des
Aktivierungsverfahrens bedeutend abkürzt.
Auch bei einer viel kürzeren Einwirkung der aktivierenden'
Gase erhält man an der Aussenfläche der grossen Materialstärke sowie von dem gegebenenfalls beigemischten feinen Gut stark aktivierte Kohle, während der innere Teil der grossen Stücke noch unaktiviert bleibt.
Gemäss der Erfindung kann man dieses Gemisch aus der Retorte abziehen und den aus feinem Material bestehenden Teil abscheiden, der aus einem sehr aktiven Erzeugnis besteht. Der grobe Teil, der wenig oder gar nicht aktiviert ist, kann dann, nachdem er gegebenenfalls mehr oder weniger zerbröckelt oder feingemahlen worden ist, mit frischem Ausgangsmaterial gemischt einem wiederholten Aktivierungsvorgang ausgesetzt werden ; man erhält hiebei stark aktivierte Kohle.
Es wurde gefunden, dass bei einem in dieser Weise ausgeführten Verfahren durchschnittlich ein viel aktiveres Erzeugnis bei höherer Ausbeute erzielt werden kann als bei dem früher üblichen Verfahren.
Wie erwähnt, kann die ganze Dauer des Aktivierungsvorganges, die beim früheren Verfahren in stehenden Retorte 24 Stunden und mehr betrug, bedeutend abgekürzt werden, wodurch auch die Wirtschaftlichkeit des Betriebes wesentlich erhöht wird.
Es wurde auch gefunden, dass durch Anwendung der obenbesehriebenen Verbesserung die Gas- ausbeute erheblich besser wird. Bei dem früheren Verfahren wurde infolge des langen Verbleibens des
Materials in den Retorten ein beträchtlicher Teil der Gase in der Retorte gekrackt, wobei eine grosser
Menge an unbrennbarem Gas gebildet wurde. Auch war die für die Aktivierung einzuleitende Menge
Wasserdampf sehr gross und überschritt erheblich die theoretisch erforderlichen Mengen. So kam es,
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Torfmull, gewöhnlichen Torf und andre Brennstoffe benutzte.
Bei vorliegendem Verfahren werden bei Anwendung von Torf und ähnlichen Rohstoffen bedeutend grössere Gasmengen erzeugt, als für die Erzeugung der gesamten benötigten Wärme sowie für die Wasserdampferzeugung erforderlich sind, während Torfmull in den Retorten selbst zur Erzeugung aktivierter Kohle benutzt werden kann. Hiedurch wird die Ausbeute erheblich gesteigert.
Beim Arbeiten in stehenden oder geneigten Retorten, in denen das kohlenstoffhaltige Ausgangsmaterial, wie z. B. Torf, Braunkohle, Holz usw. oder deren Verkohlungsprodukte, nacheinander der Trockendestillation bzw. der weiteren Verkohlung und der Aktivierung ausgesetzt wird, wobei die erforderliche Wärme durch Aussenbeheizung der Retorten erfolgt, während durch das glühende Material aktivierendes Gas hindurchgeführt wird, war man bis jetzt der Auffassung, dass geeignete Erhitzung des zu aktivierenden Materials bis zum innersten Teil der Retorte nur durch Anwendung von Retorten von verhältnismässig geringem Querschnitt möglich ist. Tatsächlich ist ein geringer Durchschnitt der Retorten Bedingung beim Aktivieren von harten und dichten Materialien, wie z. B. Holzkohle oder andern vordestillierten Materialien, Anthrazit usw.
Wenn man aber von lockereren Materialien, wie z. B. Torf, ausgeht, dann treten die obenerwähnten Übelstände vermutlich infolge andrer Bewegungsweise der Gase nicht auf, und man kann den Querschnitt der Retorten bedeutend vergrössern.
Im allgemeinen wird dabei ein länglicher Querschnitt der Retorten den Vorzug verdienen, wobei die längste Abmessung mehr als zweimal so lang wie die kürzeste ist und eine Länge von 50 cm bis zu einigen Metern haben kann. Man kann die Retorten zweckmässig als Kammerofen ausbilden, von denen nur die längsten Seiten des Rechtecke von Verbrennungskammern umgeben sind, während die kurzen Seiten unmittelbar im isolierenden Mauerwerk angeordnet sind. Die Einführung des aktivierenden und gegebenenfalls des Heizgases, geschieht dann durch eine Anzahl Öffnungen in den längsten Seiten der Retorte.
Im praktischen Betrieb wurde gefunden, dass das Arbeiten in solchen Retorten verschiedene Vorteile gegenüber den früher angewendeten engeren Retorten hat. Es erwies sich z. B. früher als unmöglich, in den üblichen stehenden Retorten mehr oder weniger pulvrige Materialien, wie Torfmull, Sägemehl usw. zu aktivieren, da diese dem Gasstrom ein unüberwindliehes Hindernis entgegensetzen.
Nun zeigt es sich, dass man bei Anwendung von verhältnismässig grossen Materialstücken, z. B.
Stücken aus gewöhnlichem Torf, diesen ohne Bedenken eine grosse Menge feines Material, wie Torfmull, Sägemehl od. dgl. beimischen kann, ohne dass dieses die Gasströmung behindert. Überdies wird durch die Vergrösserung des Querschnitts der Retorten das oft auftretende Übel beseitigt, dass das Material sitzen bleibt und sich nicht regelmässig abwärts bewegt.
Eine weitere Verbesserung besteht in dem gesonderten Ableiten der Gase aus der Retorte oder ans dem Retortensystem bei der stufenweisen Behandlung des Materials. Wenn man einen Rohstoff, wie Torf, der in lufttrockenem Zustand durchschnittlich ungefähr 25% Wasser enthält, dem Destillationsund Aktivierungsvorgang unter allmählicher Erhitzung aussetzt, so entwickelt sich zuerst bis zu einer Temperatur von 2000 C und sogar von beinahe 2500 C fast nur Wasserdampf, hauptsächlich aus dem Feuchtigkeitswasser, nebst einer geringen Menge Kohlendioxyd.
Bei fortgesetzter Erhitzung gehen dann in der eigentlichen Destillationsphase die Destillationsprodukte über, die hauptsächlich aus dem chemisch gebundenen Wasser, Teerprodukten, Ammoniak, Essigsäure, Methylalkohol und nicht kondensierbaren, brennbaren und nicht brennbaren Gasen bestehen. In der darauffolgenden Aktivierungsphase, nämlich bei Einwirkung von überhitztem Wasserdampf, tritt Wassergasbildung auf, so dass das aus der Aktivierungszone entweichende Gas, falls es besonders abgeleitet wird, hauptsächlich aus brennbaren Gasen mit hohem Heizwert besteht.
Aus den Unterschieden in der Zusammensetzung der in der Vortrockenzone, in der Destillationszone und in der Aktivierungszone gebildeten Gase folgt, dass die gesonderte Benutzung dieser Gase bedeutende Vorteile liefern kann. So kann es sich empfehlen, nur die Gase aus der Aktivierungszone zwecks Erhitzung der Retorten zu verbrennen, wonach man z. B. wunschgemäss die Verbrennungsgase durch die Destillationszone führen kann, um die innere Erhitzung des Materials und die Austreibung der DestHlatibnsprodukte zu bewirken. Die Gase aus der Destillationszone, die mit denen der Vortrockenzone vereinigt sein können, enthalten die wertvollen Destillationsprodukte, wie Teer, Ammoniak, Essigsäure und Methylalkohol, deren Gewinnung von wirtschaftlichem Nutzen ist. Aus diesem Gas erhält man nach der Kondensierung noch brennbares Gas, das z.
B. in Dampfkessel benutzt werden kann.
Ebenso ist es vorteilhaft, die bei niedriger Temperatur, z. B. bis 200-240 C, in der Vortrockenzone gebildeten Gase gesondert abzuleiten. Dadurch erzielt man den Vorteil, dass das bei höheren Temperaturen entwickelte Gas von einer grossen Menge von nicht brennbarem Gas befreit wird, so dass der Heizwert der Destillationsgase bedeutend gesteigert wird. Ausserdem kann der bei diesen niedrigen Temperaturen entwickelte Wasserdampf gesondert benutzt werden, indem er nach Überhitzung als Aktivierungsmittel verwendet wird. Man kann dabei auch derart verfahren, dass die Vortroekenzone von aussen durch
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