DE1119238B - Verfahren zum Betrieb eines mehrstufigen, fuer die Aktivierung kohlenstoffhaltiger Materialien bestimmten Wirbelschichtreaktors - Google Patents

Description

• Verfahren zum Betrieb eines mehrstufigen, für die Aktivierung kohlenstoffhaltiger Materialien bestimmten Wirbelschichtreaktors Es ist bekannt, kohlenstoffhaltiges Material in der Wirbelschicht bei Temperaturen zwischen 800 und 10000 C mit aktivierenden Gasen, wie z. B. Wasserdampf oder CO2, inAdsorptionskohlen überzuführen.
• Dabei bevorzugt man aus wirtschaftlichen Gründen ein Mehrstufenverfahren, bei dem mehrere Wirbelschichten übereinander in einer Säule angeordnet sind. Das zu aktivierende Gut wird von oben nach unten im Gegenstrom zu den Aktivierungsgasen durch die Reaktionskammern hindurchgeführt. Man hat bei diesem Verfahren überdies sauerstoffhaltige Gase in die aufgewirbelte Brennstoffschicht und dicht über der Wirbelschicht eingeblasen. Bei dem Betrieb derartiger Anlagen haben sich aber bei der Aktivierung bestimmter Materialien erhebliche technische Schwierigkeiten und qualitative Mängel des Produktes ergeben. Es kam häufig zu Störungen im Materialdurchsatz, die nur durch Stillegung der Apparaturen beseitigt werden konnten. Das Fertigprodukt war äußerlich sehr inhomogen. Es war deutlich zu erkennen, daß die einzelnen Kohlekörner einen unterschiedlichen Abbrand besaßen. Dementsprechend waren auch die Adsorptionseigenschaften kleinerer Einzelpartien sehr unterschiedlich. Ein derartiges Gut ist naturgemäß nicht verwendbar.
• Die Erfindung beseitigt diese bei der Aktivierung von pechgebundenen Kohleformlingen auftretenden Schwierigkeiten. Es wurde nämlich gefunden, daß man Störungen im Aktivierungsprozeß beim Betrieb eines mehrstufigen, für die Aktivierung kohlenstoffhaltiger Materialien bestimmten Wirbelschichtofens, in welchem dieAusgangsmaterialien mittels von unten und in die Räume zwischen den Stufen eingeblasenen Gasen aktiviert werden, dadurch vermeiden kann, daß man bei der Aktivierung von einem wesentlichen Abfall der Dichte erfahrenden pechgebundenen Kohleformlingen die Gase in die Räume zwischen den Wirbelschichten zusätzlich in so großen Mengen einführt, daß sich in jeder Wirbelschicht eine gleichmäßige Aufwirbelung des körnigen Materials einstellt.
• Nähere Untersuchungen zeigten, daß es im allgemeinen ohne weiteres gelingt, das von oben in den mehrstufigen Ofen eingeführte körnige Material verhältnismäßig gleichmäßig mit Hilfe des von unten eingeführten Gasstromes aufzuwirbeln, zumal man den Gasstrom selbstverständlich nach der Aufwirbelbarkeit des Ausgangsmaterials einstellt. Für die unteren Böden ist aber bei einer Reihe von kohlenstoffhaltigen Materialien der gleiche Gasstrom ungeeignet.
• Er bewirkt z. B. bei der Aktivierung eines körnigen, aus oxydierten Steinkohlen erzeugten Vorproduktes auf den unteren Böden eine viel zu starke Aufwirbelung des Materials mit dem Ergebnis, daß der Materiaffluß von den oberen nach den unteren Wirbelschichtböden gestört und die Aktivierung ungleichmäßig wird; darüber hinaus fällt ein verhältnismäßig hoher Abrieb an.
• Die beobachteten Störungen treten, wie bereits erwähnt, besonders stark bei der Aktivierung von mit Pechzusatz aus oxydierter bituminöser Steinkohle gebildeten Formlingen hervor. Der Abbrand dieser Kohlen ist im Gegensatz zum Abbrand von Holzkohlen, Torf oder Braunkohlen mit einem besonders starken Abfall des Schüttgewichtes verbunden. Es konnte am obersten Boden eines vierstufigen Aktivierungsofens ein Schüttgewicht von etwa 600 g/l festgestellt werden, während das bereits weitgehend aktivierte Gut auf dem untersten Boden nur ein Schüttgewicht von 350g/l besaß. Nach Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens verlief der Betrieb des Aktivierungsofens auch bei andersartigem Ausgangsmaterial, welches imVerlauf derAktivierung beträchtlich an Schüttgewicht verlor, reibungslos und ergab gleichmåßige Produkte ohne übermäßig starken Abrieb.
• Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in den Aktivierungsöfen von unten so viel Gas eingeleitet, daß eine ruhige Aufwirbelung des bereits stark anaktivierten Materials des unteren Bodens erreicht wird. Das zusätzlich für die übrigen Böden erforderliche Gas wird kalt oder warm in die Räume zwischen den einzelnen Böden oberhalb der wirbelnden Kohleschicht eingeblasen. Am vorteil- haftesten sind sauerstoffhaltige Gase, da sie neben einer Volumenvergrößerung gleichzeitig das Aktivierungsmittel regenerieren und darüber hinaus dem Temperaturabfall zwischen den einzelnen Böden begegnen. Als einzublasendes Gas kommt in erster Linie Luft in Frage, die kalt oder vorgewärmt in den Ofen eingeblasen werden kann.
• Die Zuführung des sauerstoffhaltigen Gases darf nicht in die Kohleschicht erfolgen, da es dann zu einer Verbrennung der Kohle kommt, wobei nicht nur die Härte des Materials durch den- Oberflächenangriff des Sauerstoffs stark herabgesetzt wird, sondern auch die adsorbierenden Eigenschaften des Materials in untragbarer Weise verschlechtert werden.
• Zu den sauerstoffhaltigen Gasen kann man zur Aufheizung in die Kammern zusätzlich brennbare Gase oder versprühte oder verdampfte brennbare Flüssigkeiten einblasen. Es ist weiterhin möglich, die erhaltenen Abgase des Reaktors oder Rauchgase fremder Feuerungen mit oder ohne sauerstoffhaltige Gase zwischen den einzelnen Wirbelschichten einzuführen. Bei abwesendem Sauerstoff kann die Einleitung unmittelbar in das wirbelnde kohlenstoffhaltige Material erfolgen. Vorteilhaft ist eine zusätzliche Zugabe von Wasserdampf besonders zwischen den oberen Böden, wo eine etwas kräftigere Anaktivierung des Frischgutes oft erwünscht ist. Dabei wird die Vorwärmung des Dampfes vorteilhaft mit den eigenen Abgasen bzw. den eigenen Feuerungsgasen vorgenommen.
• Die bei der Aktivierung von pechgebundenen Kohleformlingen beobachteten Störungen lassen sich in ihrer Ursache nicht ohne weiteres deuten, da bei der bekannten Aktivierung von nicht mit Pech gebundenen Materialien der Dichteabfall nur gering und eine sehr starke Aufwirbelung des Materials ohne besonderen Einfluß auf die Qualität der Produkte ist, d.h., die Frage des Absinkens der Dichte besitzt bei nicht pechgebundenen Kohlen nur wenige Bedeutung für einen störungsfreien Aktivierungsablauf.
• Man war daher nicht geneigt, die Frage des Dichteabfalls.und der Gasströmungsgeschwindigkeit in die Überiegnügen zur Beseitigung von Betriebsstörungen und Fehlausträge - einzubeziehen. Hinzukommt, daß es kaum möglich ist, den Materialfluß in einem zwischen 800 und 10000 C betriebenen Ofen zu beobachten und daraus die Notwendigkeit erfindungsgemäßen Vorgehens zu erkennen. Infolgedessen war es äußerst schwierig festzustellen, welche Zusammenhänge zwischen der Dichteabnahme der Kohleformlinge und der Gasströmungsgeschwindigkeit einerseits und einem störungsfreien Betrieb des mehrstufigen Aktivierungsofens sowie der Erzeugung eines gleichmäßigen und damit hochwertigen Produktes andererseits bestehen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Betrieb eines mehrstufigen, für die Aktivierung kohlenstoffhaltiger Materialien bestimmten Wirbelschichtreaktors, in dem die Ausgangsmaterialien mittels von unten und in die Räume zwischen den Stufen eingeblasenen Gasen aktiviert werden, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Aktivierung von einen wesentlichen Abfall der Dichte erfahrenden pechgebundenen Kohleformlingen die Gase in die Räume zwischen den Wirbelschichten zusätzlich in so großen Mengen einführt, daß sich in jeder Wirbelschicht eine gleichmäßige Aufwirbelung des körnigen Materials einstellt.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung B 30598 in ail2i (bekanntgemacht am 8. 11. 1956); deutsche Patentschrift Nr. 927926.