DE19613376A1 - Verfahren zur stofflichen Verwertung von mit organischen Verbindungen beladener Aktivkohle - Google Patents
Verfahren zur stofflichen Verwertung von mit organischen Verbindungen beladener AktivkohleInfo
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Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zur stofflichen Verwertung von mit organischen Verbindungen,
insbesondere organischen Halogenverbindungen, beladener Aktiv
kohle.
Für die Entsorgung bzw. die Verwertung von beladener Ak
tivkohle stehen derzeit im wesentlichen drei Möglichkeiten zur
Verfügung.
Bei der Deponierung erfolgt weder eine
Nutzung der Wertstoffe, d.i. im wesentlichen die Aktivkohle,
noch des Energieinhaltes der Aktivkohle. Die Deponierung stellt
lediglich einen Aufschub der sich im allgemeinen mit umweltre
levanten Stoffen ergebenden Probleme dar.
Bei der thermischen Behandlung
erfolgt eine Nutzung des Energieinhaltes der Aktivkohle in Ver
brennungsanlagen. In Abhängigkeit von der Konzentration und der
Natur der Beladungen der Aktivkohle kommt es hier zu Problemen
auf der Abgasseite. So führen höhere Chloridgehalte an der
Aktivkohle von beispielsweise mehr als 2 Gew.-% zu einer star
ken Erhöhung der Dioxinkonzentration sowie der Konzentration an
flüchtigen Schwermetallen im Abgas und in der Flugasche, die
daher nachgeschalteten, apparativ aufwendigen und kosteninten
siven Behandlungen unterworfen bzw. entsorgt werden müssen. Die
thermische Behandlung stellt keine stoffliche Verwertung dar,
und dem daraus erhältlichen energetischen Nutzen steht die
Problematik im Zusammenhang mit den Folgeprodukten entgegen.
In Abhängigkeit von ihrer physikalischen
und chemischen Struktur sowie der Beladung können bestimmte Ak
tivkohlen thermisch reaktiviert werden. Dabei erfolgt eine
Desorption der Beladung bei Temperaturen in der Größenordnung
von 800°C. Aufgrund des Abbrandes, welcher mindestens 10 Gew.-%
beträgt, eignen sich nur körnige Aktivkohle oder Pellets aus
Steinkohle oder Kokosnußschale für dieses Verfahren. Pulver
kohle, Aktivkoks oder Aktivkohle aus Braunkohlen können nicht
eingesetzt werden. Die desorbierten Produkte müssen ebenfalls
einer apparativ aufwendigen und kostenintensiven Behandlung
bzw. Entsorgung unterworfen werden. Dieses Verfahren stellt ei
ne stoffliche Verwertung der Aktivkohle, jedoch nicht ihrer
Beladung dar.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Ver
fahren zur stofflichen Verwertung von mit organischen Verbin
dungen, insbesondere organischen Halogenverbindungen, beladener
Aktivkohle bereitzustellen, welches sowohl eine Verwertung der
Aktivkohle als auch eine zumindest teilweise Verwertung der Be
ladung ermöglicht und worin Aktivkohlen verschiedenster Struk
tur und Beschaffenheit eingesetzt werden können. Es ist ein
weiteres Ziel dieser Erfindung ein Verfahren bereitzustellen,
worin die Bildung umweltrelevanter Stoffe nicht oder nur in
einem eingeschränkten Umfang erfolgt.
Aus der DE 42 41 246 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung
von Calciumcarbid durch Umsetzung einer Kohlenstoffkomponente
mit Calciumoxid im elektrischen Lichtbogenofen beschrieben, wo
bei man als Kohlenstoffkomponente zerkleinerte Kunststoffab
fälle einsetzt, die in Gegenwart von feinteiligem Calciumoxid
bei Temperaturen von 600-1400°C im Kammerofen verkokt wurden.
Auf diese Weise ist eine praktisch vollständige und umwelt
freundliche Verwertung von Kunststoffabfällen möglich, wobei
gleichzeitig eine besonders kostengünstige Kohlenstoffkomponen
te für den Calciumcarbidprozeß erschlossen wird.
Die vorgenannten Ziele werden erfindungsgemäß durch ein
Verfahren erreicht, worin die beladene Aktivkohle mit Calcium
oxid und Koks in einem Lichtbogenofen bei Temperaturen von mehr
als 1800°C im wesentlichen zum Calciumcarbid und Ofengas, wel
ches im wesentlichen aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht,
sowie gegebenenfalls anorganischen Halogeniden umgesetzt und
das dabei entstehende Ofengas rasch von der Austrittstemperatur
auf eine Temperatur von 20°C bis 30°C abgekühlt wird, wobei die
Verweilzeit des Ofengases bei Temperaturen von 450°C bis 200°C
0,1 s bis 10 s beträgt.
Unter der Bezeichnung "Aktivkohle" werden in der gesamten
Beschreibung sowie in den Patentansprüchen Aktivkohlen ver
schiedenster physikalischer und chemischer Struktur verstanden,
insbesondere körnige und pulverige Aktivkohlen, Aktivkoks, Gra
phit- oder Rußabfälle. Es kann sich dabei sowohl um sogenannte
Luftkohlen aus der Luft- und Abgasreinigung als auch um soge
nannte Wasserkohlen aus der Wasseraufbereitung handeln. Der
prozentuelle Anteil der Beladung kann in Abhängigkeit von der
Natur der Beladung und der Aktivkohle sowie von dem vorherge
henden Verfahren, worin die Aktivkohle eingesetzt wurde, breit
variieren und beträgt im Fall von organischen Halogenverbindun
gen beispielsweise durchschnittlich 15 Gew.-%, berechnet auf
Basis des Halogens.
Die Aktivkohle und die darauf adsorbierten organischen
Verbindungen, insbesondere die organischen Halogenverbindungen,
werden mit Calciumoxid und Koks in einem Lichtbogenofen quanti
tativ zu schmelzflüssigem Calciumcarbid sowie zu Ofengas, wel
ches im wesentlichen aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht,
umgesetzt, wobei die gegebenenfalls vorhandenen organischen
Halogenverbindungen als anorganisches Halogenid im Carbid ver
bleiben. Die Umsetzung kann vereinfacht durch die nachstehende
Reaktionsgleichung veranschaulicht werden, worin KW-X für ver
schiedene halogenhaltige Kohlenwasserstoffverbindungen
steht:
CaO + 3C + KW-X → CaC₂ + CO + H₂ + CaX₂.
Die flüchtigen anorganischen Halogenide, bei welchen es sich
z. B. um Alkalichloride sowie um Schwermetallchloride handelt,
werden über den Gasstrom ausgetragen.
Das Auftreten von Chloriden im Abgasstrom ist insbesondere
im Hinblick auf die Bildung von umweltrelevanten Verbindungen,
wie Dioxinen und Furanen, von Bedeutung. Die Bildung derartiger
Verbindungen wird insbesondere durch die folgenden Faktoren be
günstigt:
- - Gastemperaturen von 200°C bis 450°C
- - hohe Verweilzeiten bei derartigen Temperaturen
- - einen hohen Chloridgehalt im Abgas
- - freie Kohlenstoff- oder Kohlenwasserstoffverbindungen
- - vorhandene Ansatzmöglichkeiten für Dioxin- und Furanvor läuferverbindungen an Oberflächen von Stäuben.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist die Rekombination von
Dioxin- und Furanvorläufern zu den entsprechenden umweltrele
vanten Verbindungen praktisch ausgeschlossen. Die einzelnen
Werte für die Verweilzeiten bei Temperaturen von 450°C bis
200°C können in Abhängigkeit von der jeweiligen Prozeßführung,
bzw. von Parametern, wie dem Gasdurchsatz oder dem Kühlflüssig
keitseintrag, innerhalb des beanspruchten Bereiches variieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand ei
nes Beispieles erörtert.
Das Verfahren wird in einem Carbidofen in Form eines ge
deckten Lichtbogenofens mit drei hohlen Söderberg-Elektroden
durchgeführt. Zur Calciumcarbidherstellung wird der grobe
Hauptanteil der Rohstoffe, Calciumoxid und Koks, üblicherweise
über einen Grobmöller eingetragen. Der Feinanteil der Rohstoffe
kann durch das Hohlelektrodensystem direkt in das heiße Carbid
schmelzbad eingetragen werden.
Als Aktivkohle wird beispielsweise eine Aktivkohle mit ei
ner Körnung von 10 mm eingesetzt, welche eine Halogenkohlen
wasserstoffbeladung von durchschnittlich 15 Gew.-% enthält.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die pneumatisch in ei
nen Bunker geförderte, mit organischen Verbindungen, insbeson
dere organischen Halogenverbindungen, beladene Aktivkohle je
nach elektrischer Ofenleistung aus dem Bunker in die Hohlelek
trode dosiert. Diese Elektrode ist zur Vermeidung und Erkennung
von Blockierungen mit einem konstanten Gasstrom beaufschlagt.
Dadurch wird das über die Hohlelektrode zugesetzte Einsatzmate
rial, welches die beladene Aktivkohle umfaßt, bei seinem Aus
tritt aus der Elektrode sofort in die Lichtbogenzone, die eine
Temperatur von mehr als 1800°C besitzt, eingetragen. Bei durch
schnittlicher Ofenfahrweise können so etwa 20 Gew.-% des Koks
rohstoffes in Form von beladener Aktivkohle eingebracht werden.
Wie bereits vorstehend angeführt, wird die beladene Aktiv
kohle im Carbidofen mit dem Calciumoxid und Koks zu schmelz
flüssigem Carbid, Ofengas und gegebenenfalls Halogenidverbin
dungen umgesetzt. Der entstehende Gasstrom, dessen Hauptanteile
Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Staub sind, wird mit einem
Durchsatz von etwa 1 Nm³/s noch heiß mit einer Temperatur von
mindestens 800°C in einen Waschtum mit nachgeschaltetem Desin
tegrator in Form eines Naßwäschers geführt und schnell auf 20-
30°C abgekühlt, wobei die Verweilzeit bei Temperaturen von
450°C bis 200°C etwa 1 s beträgt.
Auf diese Weise ist es möglich, mit organischen Verbindun
gen beladene Aktivkohle und einen Teil der Beladung einer
stofflichen Verwertung zuzuführen und die Konzentration an um
weltrelevanten Verbindungen im Abgas auf Werte zu verringern,
welche weit unter den für die jeweiligen Verbindungen erlaubten
Grenzwerten liegen. Dioxine und Furane werden im Abgas nicht
festgestellt.
Claims (2)
1. Verfahren zur stofflichen Verwertung von mit organischen
Verbindungen, insbesondere organischen Halogenverbindun
gen, beladener Aktivkohle, dadurch gekennzeichnet, daß die
beladene Aktivkohle mit Calciumoxid und Koks in einem
Lichtbogenofen bei Temperaturen von mehr als 1800°C im we
sentlichen zu Calciumcarbid und Ofengas, welches im we
sentlichen aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht, so
wie gegebenenfalls anorganischen Halogeniden umgesetzt und
das dabei entstehende Ofengas von der Austrittstemperatur
rasch auf eine Temperatur von 20°C bis 30°C abgekühlt
wird, wobei die Verweilzeit des Ofengases bei Temperaturen
von 450°C bis 200°C von 0,1 s bis 10 s beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
beladene Aktivkohle in den Lichtbogenofen durch eine
Hohlelektrode zugesetzt wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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AT0059695A AT404354B (de) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | Verfahren zur stofflichen verwertung von mit organischen verbindungen beladener aktivkohle |
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1996
- 1996-04-03 DE DE19613376A patent/DE19613376C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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