DE1769859C2 - Anströmboden für die Reaktivierung von kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmitteln in einem Wirbelschichtreaktor - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Anströmboden für die Reaktivierung von mit Verunreinigungen beladenen, kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmitteln, insbesondere von Aktivkohlen, in einem Wirbelschichtreaktor.

Kohlenstoffhaltige Adsorptionsmittel, beispielsweise Halbkokse aus Steinkohle und Braunkohle und insbesondere Aktivkohlen, die für die Reinigung von Gasen oder Flüssigkeiten verwendet werden, verlieren während der Verwendung immer mehr an Wirksamkeit, so daß eine Reaktivierung der Adsorptionsmittel erforderlieh ist. Die adsorbierten Verunreinigungen werden im Porensystem der Adsorptionsmittel so festgehalten, daß sie mit einfachen Mitteln, beispielsweise durch Ausdampfen, nicht entfernt werden können. Dies gilt insbesondere für beladene Aktivkohlen. Diese müssen daher einer Reaktivierung unterworfen werden, bei der die Verunreinigungen durch einen Vergasungsprozeß mit Wasserdampf oder Kohlendioxid bei Temperaturen zwischen 600 und 1000°C entfernt werden.

Es ist bekannt, diese Reaktivierung in Drehrohr- oder Etageöfen durchzuführen. Diese Öfen sind jedoch aufwendig in der Anschaffung und im Betrieb, weil der Stoffaustausch zwischen dem zu reaktivierenden Gut und den Aktivierungsgasen schlecht ist.

Es ist weiter bekannt, die Reaktivierung von Aktivkohlen in Wirbelschichtreaktoren durchzuführen, in denen der Stoffaustausch wesentlich besser ist. Allerdings können in einer Wirbelschicht nur Stoffe behandelt werden, die sich auch aufwirbeln lassen. Da die mit Verunreinigungen beladenen Aktivkohlen naß ⁶S oder doch zumindest feucht oder klebrig sind, ließen sich bisher diese Adsorptionsmittel ohne eine besondere Vortrocknung nicht in einer Wirbelschicht reaktivieren.

Damit sie aufwirbefbarwerden, muß aus ihnen zunächst ihr Wassergehafcd^iwischeiUO und 200 Gewichtsteii'e je 100 Gewiqhtsipe trockfene Aktivkohle betragen kann, ausgetrieben ^verden. Dies kann bisher nur unter zusätzlichem Aufwand in dnem abgetrennten Reaktor, der als Trockner ausgebildet ist, geschehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anströmboden zu schaffen, mit dem sich die in den Anströmbedingungen so wesentlich voneinander unterscheidenden Verfahrenssiufen des Trocknens, Aufheizens und Reaktivieren in einem einzigen Wirbclschiehtreaktpr 'durchführen lassen. Die Erfindung besteht daher in einer besonderen Ausbildung des Anströmbodens, gemäß der der Anströmboden durch einen oder mehrere mit Austrittsöffnungen versehene, konzentrische Einbauten in einen mittleren Innenrpum und mindestens eic.en ringförmigen Außenraum aufgeteilt ist, wobei bei mehreren Einbauten deren Austrittsöffnungen um 180° gegeneinander versetzt sind, der Zulauf für das zu reaktivierende Material oberhalb der Wirbelschicht in den Innenraum mündet und der Auslauf für das reaktivierte Material sich an der der Austrittsöffnung des äußersten Einbaus abgewendeten Seite der Reaktorwand in der Höhe der Oberfläche der Wirbelschicht befindet. Auf die erfindungsgemäße Weise werden die Verfahrensstufen Trocknen, Aufheizen und Reaktivieren auch örtlich auf dem Anströmboden voneinander getrennt.

Die erfindungsgemäßen Einbauten können beispielsweise aus Stabilitätsgründen aus einem zu einem Drei-Viertel-Kreis gebogenen Blech bestehen. Sie können jedoch auch eine elliptische oder quadratische Form besitzen. Die Austrittsöffnung der Einbauten soll etwa dem halben Durchmesser des Einbaus entsprechen und die Höhe derselben soll etwa das Zwei- bis Dreifache der Höhe der Wirbelschicht betragen, um ein Überspringen des Materials aus dem Innenraum in den Außenraum zu verhindern. Es können ein oder mehrere solcner Einbauten verwendet werden. Bei mehreren Einbauten müssen die Austrittsöffnungen um 180° gegeneinander versetzt sein. Statt eines Bleches können naturgemäß auch Einbauten aus anderen Materialien, wie z. B. Keramik, verwendet werden.

Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die Fläche des Innenraums mindestens 10%, vorzugsweise 30 bis 50% der Gesamtfläche des Anströmbodens beträgt. Die Leistung des Wirbelschichtreaktors kann durch Erhöhung der Wirbelgasmenge im Innenraum noch weiter gesteigert werden, wenn der Lochabstand im Innenraum des Anstrcmbodens verringert oder der Lochdurchmesser auf das etwa 1,1- bis l,5fache der Löcher in den Außenräumen des Anströmbodens vergrößert wird. Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die spezifisch freie Fläche des Anströmbodens im Innenraum das etwa 1,2- bis 2,25fache der spezifisch freien Fläche des Anströmbodens in den Außenräumen beträgt.

Für die Aufwirbelung eines Gutes in einer Wirbelschicht ist bekanntlich eine bestimmte Mindestströmungsgeschwindigkeit des Treibgases erforderlich. Unterhalb dieser Mindestgeschwindigkeit bildet sich eine ruhende Schüttgutschicht, ist die Anströmgeschwindigkeit jedoch zu groß, wird das aufzuwirbelnde Gut aus dem Reaktor hinausgetragen.

Wird beispielsweise kaltes Material in eine heiße Wirbelschicht eingespeist, so werden die heißen Treibgase an dieser Stelle abgekühlt. Das hat zur Folge, daß sich das Gasvolumen und damit auch die

Anströmgeschwindigkeit verringert. Es besteht dann die Gefahr, daß sich an der Zulaufstelle des kalten Materials eine ruhende Schüttung bildet, die sich nur langsam über den Anströmk. :ten verteilt, wobei die unmittelbar über dem Anströmboden liegenden Teilchen durch die heißen Treibgase stark überhitzt werden.

Bei der Reaktivierung von mit Verunreinigungen beladenen Aktivkohlen zeigt ;ich demgegenüber ein völlig anderes Verhalten des Gutes, da an der Zulaufstelle das eingespeiste kalte Material viel stärker to wirbelt als in der weiteren Umgebung, wo ciie Aktivkohle bereits heiß geworden ist. Es hat sich herausgestellt, daß dieses Verhalten durch eine spontane Entbindung von Gasen aus der beladenen Aktivkühle verursacht wird. Diese Gase entstehen entweder durch Desorption adsorbierter Stoffe oder durch thermische Zersetzung. Dieses heftige Wirbeln um die Zulaufstelle herum bewirkt eine starke Durchmischung des gesamten Reaktorinhaltes und macht deshalb eine einheitliche Reaktivierung des den Reaktor verlassenden Materials unmöglich.

Hier schafft die Erfindung Abhilfe, weil durch sie der Anströmboden in verschiedene Zonen für das Trocknen bzw. Aufheizen und das Reaktivieren unterteilt wird. Durch die Aufteilung des Anströmbodens in die verschiedenen Zonen gelingt es, trotz unterschiedlicher Anströmbedingungen ein reaktiviertes Material von bestimmter guter Qualität herzustellen. Diese bestimmte gute Qualität ist Voraussetzung für die Anwendung bei der Reinigung von Gasen oder Flüssigkeiten. Eine ungenügende Vergasung der Verunreinigungen liefert nämlich Aktivkohlen von schlechter Qualität, eine zu weitgehende Aktivierung beeinträchtigt dagegen die Festigkeit der Aktivkohlen.

An Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Anströmbodens zeigt, sei die Erfindung im einzelnen nälier erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Zeichnung des Wirbelbeltreaktors,

F i g. 2 einen schematischen Längsschnitt durch den Wirbelbettreaktor,

Fig.3 eine Aufsicht auf den Anströmboden mit Einbau und

Fig.4 eine Aufsicht auf einen Anströmboden mit zwei Einbauten.

In einem Wirbelbettreaktor 1 von 100 cm Durchmesser befindet sich auf dem Anströmboden 2 ein Einbau 3, der aus einem zu einem Drei-Viertel-Kreis von 50 cm Durchmesser gebogenen Blech besteht. Durch diesen Einbau wird der Reaktor in einen Innenraum 4 und einen ringförmigen Außenraum 5 geteilt. Das zu reaktivierende Material gelangt durch ein Fallrohr 6 in die Mitte des Innenraumes 4 und wird dort unter heftigen Wirbeln durch die aus der Aktivkohle entweichenden Gase getrocknet bzw. erhitzt und fließt dann durch die öffnung 10 im leitblechartigen Einbau 3 in den ringförmigen Außenraum 5, wo es unter ruhigerem Wirbeln zum Auslauf 7 fließt. Das ruhigere Wirbeln des Materials im Außenraum 5 bewirkt ein Fließen desselben in Art einer Pfropfenströmung ohne Rückmischung, so daß ein gleichförmiger Aktivierungsgrad des Materials erreicht wird. Gemäß F i g. 4 ist der innere Einbau 3 von einem äußeren Einbau 8 umgeben, wodurch ein weiterer ringförmiger Außenraum 9 gebildet wird. Die heißen Treibgase werden durch das Rohr 12 in den Wirbelbettreaktor eingeführt. Die Oberfläche 13 des Wirbelbettes wird durch die Anordnung des Auslaufs 7 in der hierdurch festgelegten Höhe gehalten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anströmboden für die Reaktivierung von mit Verunreinigungen beladenen kohlenstoffhaltigen Adsörpiionsmitteln, insbesondere von Aktivkohlen.

in einem Wirbelschichtreaktor, dadurch gekennzeichnet, daß der Artströmboden (2) durch einen oder mehrere mit Austrittsöffnungen (10,11) versehene konzentrische Einbauten (3,8) in >o einen mittleren Innenraum (4) und mindestens einen ringförmigen Außenraum (5) aufgeteilt ist, Wobei bei mehreren Einbauten deren Austrittsöffnungen (10, il) um 180° gegeneinander versetzt sind, der Zulauf (6) für das zu reaktivierende Material oberhalb der <5 Wirbelschicht (13) in den Innenraum (4) mündet und der Auslauf (7) für das reak'ivierte Material sich an (ier der Austrittsöffnung (10, 11) des äußersten Einbaus (3,8) abgewendeten Seite der Reaktorwand in der Höhe der Oberfläche der Wirbelschicht (13) *» befindet.

2. Anströmboden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des Innenraums (4) 30 bis 50% der Gesamtfläche des Anströmbodens (2) beträgt. *5

3. Anströmboden nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochabstand im Innenraum (4) des Anströmbodens verringert oder der Lochdurchmesser auf das etwa 1,1- bis 1,5fache der Löcher in den Außenräumen (5, 9) des Anströmbodens vergrößert ist.