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Verfahren zur Herstellung von gas aktivierter Kohle.
Die Verwendung der bei der Aktivierung von unverkohlter oder vorverkohlter organischer Substanz beliebiger Herkunft mittels aktivierender Gase, wie z. B. Wasserdampf, Kohlensäure usw., bzw. Gemischen dieser anfallenden Gase zur Beheizung der Aktivierungsräume ist bekannt.
Bei den Aktivierungsverfahren, bei denen die Zufuhr der zu aktivierenden Substanz und der Aktivierungsgase nach dem Gegenstromprinzip erfolgt, wird jedoch der Heizwert der bei der Aktivierung resultierenden Heizgase, wenn dieselben durch die ganze Höhe oder Länge des Glühraumes geführt werden, durch das aus dem zu aktivierenden Material stammende, chemisch oder adsortiv gebundene Wasser herabgesetzt. Durch die Bildung des Wasserdampfes wird aber nicht nur die Temperatur der Heizgase wesentlich herabgedrückt, sondern der gebildete Wasserdampf verdünnt die Heizgase und verbraucht selbt bei der Verbrennung der Gase Wärme.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist man dazu übergegangen, die Aktivierung in zwei Stufen vorzunehmen, indem man in der ersten Stufe das zu aktivierende Material entwässert und in der zweiten Stufe das auf Reaktionstemperatur gebrachte Ausgangsmaterial mit den Aktivierungsgasen behandelt hat. Auf diese Weise gelingt eine vollständige Trennung des beim Trocknen des zu aktivierenden Materials entweichenden Wasserdampfes einerseits und der wertvollen Heizgase anderseits nur dann, wenn die beiden Operationen in zwei getrennten Räumen, also diskontinuierlich, vorgenommen werden. Dies bedingt aber eine komplizierte Arbeitsweise und ein kompliziertes Ofensystem.
Man hat deshalb auch versucht, diese Trennung des aus dem Rohmaterial herrührenden Wasserdampfes und der bei der Aktivierung anfallenden Heizgase auch bei kontinuierlicher Arbeitsweise durchzuführen, derart, dass man einen beispielsweise senkrecht angeordneten Glühraum durch Anbringung von zwei Abzugsschächten in verschiedenen Höhen oder Abständen des Glühraumes in zwei Räume unterteilte.
Der erste der beiden Abzugssehäehte wurde im oberen Teil des Aktivierungsraumes zur Entfernung des beim Anheizen des Ausgangsmaterials gebildeten Wasserdampfes angebracht, während der zweite Abzugsschacht in einem vom ersten Abzugsschaeht willkürlich gewählten Abstand an einer tiefer gelegenen Stelle des Glühraumes zur Entfernung der gebildeten Heizgase vorgesehen war.
Mit dieser Anbringung von zwei Abzugsschächten glaubte man eine vollständige Trennung der Heizgase von Wasserdampf und eine vollständige Gewinnung der Heizgase zu erzielen. Eine solche Scheidung ist jedoch bei kontinuierlicher Arbeitsweise auch dann nicht möglich, wenn stets Material gleicher Zusammensetzung, d. h. gleichen Wassergehaltes, zur Aktivierung gelangt. Je nach der vielfach schwan- kenden Temperatur des Glühraumes wird die Entwässerung in wechselnder Höhe des Glühraumes erfolgen, so dass entweder Wasserdampf mit den Heizgasen oder umgekehrt Heizgase mit dem Wasserdampf abgeführt werden. Auf jeden Fall erfolgt eine Verschlechterung der Wärmeökonomie.
Dieser Verlust an Heizgasen bzw. die Verminderung des Heizwertes derselben tritt aber bei dieser Arbeitsweise stets auf, wenn man-wie dies bei der betriebsmässigen Herstellung von Aktivkohle stets der Fall ist-gezwungen ist, Material von wechselnder Zusammensetzung und Wassergehalt zu verarbeiten.
Hier wird auch bei Konstanthaltung der Ofentemperatur infolge des einmal gegebenen Abstandes zwischen Wasserdampf-und Heizgasabgassehaeht bei wasserreichem Rohmaterial innerhalb des zur Trocknung vorgesehenen Teiles des Glühraumes das Rohmaterial nicht vollständig entwässert,
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die Heizgase werden also noch Wasserdampf mitführen, oder aber bei Verarbeitung von wasserarmem Rohmaterial wird die Trocknung innerhalb einer kürzeren Zone beendet sein, und durch die Strömung des gebildeten Wasserdampfes wird ein Teil der Heizgase mit abgesaugt und so der Verwendung zur Beheizung des Ofensystems entzogen.
Bei dieser Arbeitsweise ergeben sich jedoch noch weitere Nachteile. Die Entwässerung bzw. das Erhitzen des Rohmaterials erfolgt ausschliesslich durch die Strahlungswärme der Wandung des Glühraumes. Infolge der schlechten Wärmeleitfähigkeit, besonders des bereits vorverkohlten Materials, erfolgt die Entwässerung viel langsamer und erfordert deshalb einen beträchtlichen Teil, gewöhnlich ein Viertel bis ein Drittel des gesamten Glühraumes, wodurch die Aktivierungskapazität des gesamten Glüh- raumes wesentlich kleiner wird.
Aus diesen Nachteilen ergibt sich von selbst, dass durch diese Trennung der Gase die bei dem eingangs beschriebenen Verfahren angeführten Mängel nicht behoben werden, sondern sich weitere die Wärmeökonomie beeinträchtigende Nachteile ergeben.
Erfindungsgemäss werden nun die Aktivierungsgase bei den nachdem Gegenstromprinzip arbeitenden Gasaktivierungsverfahren bzw. die im Verlaufe der Einwirkung der Aktivierungsgase auf das wasserhaltige Rohmaterial, z. B. Holz oder Torf, im ersten Aktivierungsraume entstehenden wasserdampfhaitigen Reaktionsgase direkt, also ohne Zwischenschaltung irgendeiner Anlage zur Kondensierung von Bestandteilen der Reaktionsgase, in einen zweiten Aktivierungsraum eingeführt. Gleichzeitig mit diesem wasserdampfhaltigen Reaktionsgas werden in diesen zweiten Aktivierungsraum Aktivierungsgase zur Aktivienmg des dort befindlichen Materials eingeführt. Auch kann so verfahren werden, dass die Reaktionsgase des einen Aktivierungsraumes an verschiedenen Stellen des zweiten Aktivierungsraumes eingeführt werden.
Auch können die Abgase mehrerer Glühräume in einen Glühraum und umgekehrt die Reaktion gase eines Glühraumes in mehrere Glühräume eingeführt werden.
Dabei wird der Wasserdampfgehalt der Reaktionsgase mit dem in dem zweiten oder den zweiten Aktivierungsräumen befindlichen Material in Reaktion treten und einerseits dieses, entsprechend dem Wasserdampfgehalt der Reaktionsgase, in Aktivkohle überführen und anderseits aus dem Wasserdampf nunmehr wertvolles Heizgas, nämlich Wassergas, entstehen. Bei dieser Arbeitsweise muss man also zur Aktivierung des in dem oder den zweiten Aktivierungsräumen befindlichen Materials nur die zur vollständigen Aktivierung noch zusätzlich erforderliche Menge an Aktivierungsgas zusetzen. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird noch ein weiterer technischer Fortschritt erzielt.
Man kann in den nach dem Gegenstromprinzip arbeitenden Aktivierungsräumen ohne weiteres mit einem Überschuss an Aktivierungsgas arbeiten, da dieses nicht verlorengeht, sondern zur Aktivierung des in dem zweiten oder den zweiten Glühräumen befindlichen Materials verwendet wird. Da man beim Arbeiten mit einem Überschuss an Aktivierungsgas aber eine raschere Aktivierung erzielt und gleichzeitig das überschüssige Aktivierungsgas zum gleichen Zweck verwertet wird, so kann ohne Verlust an Aktivierunggas in einem der vorhandenen Aktivierungsräume ein grösserer Durchsatz erzielt werden.
Die praktische Durchführung der hier beschriebenen Erfindung kann in verschiedener Weise erfolgen. Nachstehend sind beispielsweise zwei besonders geeignete Ausführungsformen und die zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtungen an Hand der Fig. 1 und 2 beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche aus zwei Aktivierungräumen 1 und 2 besteht. In diesen Aktivierungsräumen wird das zu aktivierende Material, z. B. in Aktivierungsraum 1 Torf und in Aktivierungsraum 2 Holzkohle, bei a bzw. b gleichzeitig kontinuierlich oder diskontinuierlich eingeführt und nach in den Glühräumen erfolgter Aktivierung als Aktivkohle bei c bzw. abgezogen. Die Aktivierung erfolgt in beiden Räumen gleichzeitig mittels aktivierend wirkender Gase,
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bei e und im Aktivierungsraum 2 bei t in gleicher Richtung mit der Holzkohle eingeleitet werden.
Die aus dem Glühraum 1 bei gaustretenden Reaktionsgase, die mit dem-aus dem Torf stammenden-Wasserdampf vermischt sind, werden unmittelbar, ohne Zwischenschaltung irgendeines Eondensations-oder andern Raumes direkt in den Aktivierungsraum : 3 bei h eingeführt. Zweckmässig erfolgt der Gasaustritt bei g aus dem ersten und der Eintritt der Gase bei h in den zweiten Aktivierungsraum nicht durch einen, sondern durch mehrere nebeneinander angeordnete Abzugsschächte, wodurch die Gase gezwungen werden, auch im oberen Teil der Aktivierungsräume durch den ganzen Querschnitt derselben zu streichen. Zur Bewegung der Gase durch die Aktivierungsräume bedient man sich bekannter Massnahmen.
So können die bei g aus dem ersten Aktivierungsraum austretenden wasserdampfhaltigen
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lichen Holzkohle noch erforderliche zusätzliche Menge an Aktivierungsgas eingeleitet. Gegebenenfalls können gleichzeitig mit den Aktivierungsgasen bei t noch freien Sauerstoff enthaltende Gase eingeführt werden, welche durch teilweise oder vollständige Verbrennung der brennbaren Bestandteile der
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Reaktionsgase oder eines Teiles der Holzkohle letztere unmittelbar nach dem Eintragen in den Aktivierungsraum gemeinsam mit der Aussenbeheizung auf Aktivierungstemperatur bringen.
Bei dieser Ausführungsform kann aber auch so gearbeitet werden, dass man in den Aktivierungsraum 1 bei e einen Überschuss an Aktivierungsgas einleitet und die in diesem Raum zur Aktivierung des dort eingetragenen Torfes nicht verbrauchte Menge an Aktivierungsgas gemeinsam mit den wasserdampfhaltigen Reaktionsgasen bei h in den zweiten Aktivierungsraum einleitet und zur Aktivierung der im Raum 2 befindlichen Holzkohle verwendet. Diese Arbeitsweise besitzt den Vorteil, dass der Durchsatz in der gleichen Apparatur ein viel grösserer ist, weil der Torf im Aktivierungsraum j ! gleichzeitig in einer weit höheren Schicht aktiviert werden kann ; dabei geht aber der Überschuss an Aktivierungsgas nicht verloren, sondern wird im Raum 2 zur Aktivierung verwendet.
Die bei i aus dem Raum 2 austretenden Abgase, welche nunmehr keinen Wasserdampf oder überschüssiges Aktivierungsgas enthalten, werden in bekannter Weise direkt zur Beheizung des Ofensystems verwendet.
Fig. 2 zeigt eine weitere Vorrichtung, welche aus drei Aktivierungsräumen besteht. Von diesen arbeiten Glühraum 1 und 2 nach dem Gegenstrom-, Glühraum 3 nach dem Gleichstromprinzip. Das zu aktivierende Material, z. B. Holzkohle oder Schalenmaterial, wird bei a, b bzw. c eingeführt und nach erfolgter Aktivierung bei d, e und t abgezogen.
Bei g wird das Aktivierungsgas in den Raum 1 eingeleitet, und die wasserdampfhaitigen, gegebenenfalls überschüssiges Aktivierungsgas enthaltenden Reaktionsgase werden bei k abgezogen und unmittelbar gemeinsam mit freiem Sauerstoff enthaltenden Gasen in den Aktivierungsraum 2 eingeführt ; in diesem werden bei h die noch zur Aktivierung des in diesem Raum befindlichen Materials erforderlichen oder überschüssigen Mengen an Aktivierungsgas zugesetzt und die dort gebildeten, wasserdampfhaitigen Reaktionsgase an zwei verschiedenen Stellen in den Aktivierungraum 3 eingeführt. Die noch zur Aktivierung erforderlichen Mengen an Aktivierungsgas werden gegebenenfalls mit Heizgasen bei i eingeführt. Die Reaktionsgase werden bei 1n abgezogen und direkt zur Aussenbeheizung des Ofensystems oder sonstwie verwertet.
Erfindungsgemäss können aber auch die wasserdampfhaltigen Reaktionsgase mehrerer nach dem Gegenstromprinzip arbeitender Aktivierungsräume in einen oder umgekehrt die wasserdampfhaltigen Reaktionsgase eines Aktivierungsraumes in mehrere Glühräume eingeführt werden.
Die vorliegende Erfindung ist aber nicht nur auf senkrechte oder geneigte, sondern mit gleichem Erfolg auch auf horizontale Aktivierungsräume, z. B. Drehöfen, anwendbar.
Durch die neue Führung der Aktivierungsgase wird der Aktivierungsraum weit besser als bisher ausgenutzt, wodurch die Gestehungskosten der Aktivkohlenherstellung wesentlich herabgesetzt werden können. Hiezu kommt noch, dass bei einer Reihe von Ausführungsformen der Erfindung die Vorteile einer Aktivierungsanlage nach dem Gegenstromprinzip mit denjenigen einer nach dem Gleichstromprinzip arbeitenden Anlage verknüpft werden können, ohne dass deren Nachteile übernommen werden.
Diese Nachteile sind bei der Gegenstromaktivierung die bisher nicht wirtschaftlich durchführbare Aktivierung mit einem Überschuss an Aktivierungsgas und bei Gleichstromanlagen die Unmöglichkeit, Ofensysteme zu bauen, welche mehr als zwei parallel angeordnete Aktivierungsräume besitzen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von gasaktivierter Kohle aus wasserhaltigen organischen Rohstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserstoffhaltigen Abgase eines Aktivierungsraumes durch einen nachgeschalteten zweiten Aktivierungsraum geführt werden.