DE2135296C3

DE2135296C3 - Adsorbents for circulatory processes

Info

Publication number: DE2135296C3
Application number: DE2135296A
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl.-Chem. Dr. Juentgen; Karl Dipl.-Ing. Dr. Knoblauch; Dieter Zuendorf
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1971-07-15
Filing date: 1971-07-15
Publication date: 1979-02-22
Also published as: FR2145615A1; FR2145615B1; NL7209615A; BE786178A; JPS5837854B1; DE2135296B2; DE2135296A1; GB1366406A

Description

Kreislaufprozesse mit Adsorption von z. B. Verunreinigungen aus der Gas- oder flüssigen Phase mit nachfolgender Regeneration des Adsorptionsmittels haben in letzter Zeit große Bedeutung beim Umweltschutz erlangt. Solche Prozesse werden beispielsweise bei der Entfernung von SO₂ aus Abgasen unter Umsetzung zu Schwefelsäure mittels Aktivkohlen oder bei der Adsorption von organischen Stoffen aus Trinkoder Abwasser durchgeführt. Bei diesen Absorptionsverfahren mittels Aktivkohlen werden die Aktivkohlen nach ihrer Beladung aus dem Adsorptionsreaktor abgezogen, in einem besonderen Reaktor regeneriert und im Kreislauf wieder dem Adsorptionsreaktor aufgegeben. Voraussetzung für die technische Durchführbarkeit dieser Kreislaufprozesse ist eine harte und abriebfeste Aktivkohle.Circulatory processes with adsorption of z. B. Impurities from the gas or liquid phase with subsequent regeneration of the adsorbent have recently gained great importance in environmental protection. Such processes are carried out, for example, in the removal of SO ₂ from exhaust gases with conversion to sulfuric acid by means of activated carbon or in the adsorption of organic substances from drinking or waste water. In these absorption processes using activated carbons, the activated carbons are withdrawn from the adsorption reactor after their loading, regenerated in a special reactor and returned to the adsorption reactor in a circuit. A prerequisite for the technical feasibility of these cycle processes is a hard and abrasion-resistant activated carbon.

Es ist bekannt, kohlenstoffhaltige Adsorptionsmittel herzustellen, indem beispielsweise Mischungen aus feingemahlenem kohlenstoffhaltigem Material und Bindemitteln, wie z. B. Teer oder Pech, in Strangpressen unter Formung zu endlosen Strängen verarbeitet werden. Nach dem Austritt der Stränge aus dem Mundstück des Formwerkzeuges zerbrechen im allgemeinen die austretenden Stränge, sofern keine Schneidevorrichtung vorgesehen ist, aufgrund ihrer Schwere in Stücke unterschiedlicher Länge. Erfolgt die anschließende Schwelung der grünen Formlinge in einem Drehrohrofen, tritt jedoch eine Vergleichmäßigung der Längen der zylindrischen Formkörper dadurch ein, daß längere Stücke an bereits unmittelbar nach der Formgebung entstandenen Rissen zerbrechen. Man glaubte daher in vielen Fällen auf zusätzliche Maßnahmen für die Zerteilung der Stränge, wie sie bisher bei der Herstellung von Katalysatoren oder Aktivkohle verwendet wurden, etwa durch rotierende Messer o. ä., verzichten zu können. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Härte und Abriebfestigkeit der ohne Schneiden der Stränge hergestellten Aktivkohlen für die Verwendung bei Kreislaufprozessen nicht ausreichend ist.It is known to produce carbonaceous adsorbents by, for example, mixtures of finely ground carbonaceous material and binders, such as. B. tar or pitch, in extrusion processed into endless strands with shaping. After the strands exit the The die mouthpiece generally breaks the exiting strands unless a cutting device is used is provided due to their heaviness in pieces of different lengths. The subsequent Smoldering of the green bricks in a rotary kiln occurs, however, a leveling out of the Lengths of the cylindrical shaped body in that longer pieces of immediately after Shaping cracks break. It was therefore believed in many cases that additional measures would be required for dividing the strands, as previously used in the manufacture of catalysts or activated carbon were to be able to do without, for example by rotating knives or the like. However, it has been shown that the Hardness and abrasion resistance of the activated carbons made without cutting the strands for use is not sufficient for circulatory processes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Kreislaufprozesse mit Adsorption aus der Gas- oder flüssigen Phase und nachfolgender Regeneration geeignete harte und abriebfeste Aktivkohlen bereitzustellen. The invention is based on the object for cycle processes with adsorption from the gas or liquid phase and subsequent regeneration to provide suitable hard and abrasion-resistant activated carbons.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Aktivkohlen verwendet werden, die durch Formung der Ausgangsmischung zu endlosen Strängen und Schneiden nach Austritt aus der formeebenden öffnung in Stücke sowie durch anschließende thermische Behandlung der grünen Formlinge hergestellt worden sind.According to the invention, this object is achieved in that activated carbons are used which are formed by molding the starting mixture into endless strands and cutting after exiting the opening in pieces as well as by subsequent thermal treatment of the green briquettes are.

Es wurde überraschenderweise festgestellt, daß die im Anschluß an die Formung in einer Strangpresse in Stücke geschnittenen Stränge nach der thermischen Behandlung der grünen Formlinge eine wesentlich gesteigerte Härte und Abriebfestigkeit besitzen als extrudierte Stränge, die man unter ihrer Schwere inIt was surprisingly found that the im Following the shaping in an extruder, strands cut into pieces after the thermal Treatment of the green bricks have a significantly increased hardness and abrasion resistance than extruded strands, which one under their gravity in

ίο Stücke zerbrechen ließ. Eine geeignete Schneidevorrichtung kann beispielsweise aus rotierenden Messern bestehen. Bei der Herstellung der endlosen Strenge benutzt man zweckmäßigerweise Formwerkzeuge, in denen das Material durch einen konischen Zulauf aus der Förderschnecke kontinuierlich in den Formweg eintritt. Auf diese Weise vermeidet man, daß Risse in den Strängen vorgebildet werden.ίο let pieces break. A suitable cutting device can for example consist of rotating knives. In making the endless rigor it is expedient to use molding tools in which the material is made through a conical inlet the screw conveyor continuously enters the molding path. In this way one avoids that cracks in the strands are preformed.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung die Länge der geschnittenen Stücke bis zum 3fachen des Durchmessers, vorzugsweise zwischen dem 1- bis 1'^fachen des Durchmessers der grünen Formlinge beträgt Solche Aktivkohlen zeigen ein besonders günstiges Abriebverhalten. Beträgt beispielsweise die Länge gleich der Dicke der grünen Formlinge, lassen sich durch Verwendung eines Drehrohrofens bei der thermischen Behandlung infolge einer Abrundung der Schnittkanten während des Erweichens nahezu kugelförmige Formkörper herstellen. Solche Formkörper zeichnen sich bekanntlich durch den Vorteil eines geringen Strömungswiderstandes in einer durchströmten Schüttung aus. It is particularly advantageous if, according to a further embodiment of the invention, the length of the cut pieces is up to 3 times the diameter, preferably between 1 and 1 ½ times the diameter of the green briquettes. Such activated carbons show particularly favorable abrasion behavior. For example, if the length is equal to the thickness of the green briquettes, almost spherical moldings can be produced by using a rotary kiln for the thermal treatment due to the rounding of the cut edges during softening. Such shaped bodies are known to have the advantage of a low flow resistance in a bed through which there is a flow.

Die eriindungsgemäß zu verwendenden Aktivkohlen können beispielsweise auf folgende Weise hergestellt werden. Für die Herstellung der Aktivkohlen wird kein Schutz begehrt.The activated carbons to be used according to the invention can be produced, for example, in the following manner will. No protection is sought for the production of the activated carbons.

Eine Mischung aus 80 Teilen voroxidierter Steinkohle und 20 Teilen Steinkohlenteerpech wird in einer Strangpresse zu Strängen mit 8 mm DurchmesserA mixture of 80 parts of pre-oxidized coal and 20 parts of coal tar pitch is in one Extrusion press into strands with a diameter of 8 mm

ίο extrudiert Unmittelbar nach Austritt aus der formgebenden Öffnung werden die Stränge mit rotierenden Messern in Stücke von 10 ± 2 mm Länge geschnitten. Die grünen Formlinge werden dann in einem Drehrohrofen bei einer Temperatur von 900⁰C geschwelt und im Wälzgasstrom abgekühlt.ίο extruded Immediately after emerging from the forming opening, the strands are cut into pieces of 10 ± 2 mm in length with rotating knives. The green briquettes are then smoldered in a rotary kiln at a temperature of 900 ⁰ C and cooled in Wälzgasstrom.

Die folgenden Anwendungsbeispiele zeigen die bei der erfindungsgemäßen Verwendung der auf die beschriebene Weise hergestellten Aktivkohlen eintretenden Vorteile.The following application examples show the use according to the invention of the described way produced activated carbons occurring advantages.

example 1

Durch einen Wanderschichtreaktor von 3 m Höhe und einer Länge und Breite von je 1 m wird von oben nach unten mit einer Geschwindigkeit von 3 m/24 h eine auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellte Aktivkohle mit einem Korndurchmesser von 8 mm und einer Länge von 10 ± 2 mm geführt. Quer zur Wanderrichtung der Aktivkohle wird mit einer Geschwindigkeit von 20 cm/sec das Abgas einer Kohlefeuerung mit einem SO2-Gehalt von 0,1% und einer Temperatur von 120⁰C geführt. Nach Durchlaufen des Wanderschichtreaktors wird die mit Schwefelsäure beladene Aktivkohle in einem durch umlaufenden heißen Sand auf eine Temperatur von 650° C gebrachtenThrough a moving layer reactor of 3 m height and a length and width of 1 m each, from top to bottom at a speed of 3 m / 24 h, an activated carbon produced in the manner described above with a grain diameter of 8 mm and a length of 10 ± 2 mm out. Transverse to the traveling direction of the activated carbon at a velocity of 20 cm / sec, the exhaust gas of a coal with a SO2 content of 0.1% and a temperature of 120 ⁰ C out. After passing through the moving layer reactor, the activated carbon loaded with sulfuric acid is brought to a temperature of 650 ° C. in a hot sand circulating around it

b5 Regenerierungsreaktor thermisch regeneriert und nach Abkühlung in den Adsorptionsreaktor zurückgeführt.b5 regeneration reactor thermally regenerated and after Cooling returned to the adsorption reactor.

Hierbei beträgt der Abrieb 0,3 Gew.-%, bezogen auf die eingesetzte Aktivkohlenmenge pro Umlauf, beste-Here, the abrasion is 0.3% by weight, based on the amount of activated carbon used per cycle, the best

hend aus Adsorption und Regeneration. Wird dagegen eine ohne Senneiden der Stränge hergestellte Aktivkohle mit einem Durchmesser von 8 mm, bei der die durchschnittliche Länge 20 mm bei einer Streuung von 5 bis 25 mm verwendet, so beträgt der Abrieb 1 Gew.-% pro Umlauf.based on adsorption and regeneration. On the other hand, it is an activated charcoal made without sennilage of the strands with a diameter of 8 mm, where the average length is 20 mm with a variance of 5 used up to 25 mm, the abrasion is 1 wt .-% per revolution.

Example 2

Ein Festbettreaktor von 2,40 m Höhe und 0,50 m Durchmesser ist mit einer auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellten Aktivkohle mit einem Korndurchmesser von 1,6 mm und einer Länge von 2,2 ± 0,2 mm, deren Schüttgewicht 400 g/l beträgt, gefüllL Durch die Säule wird von unten nach oben mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 m/h das Abwasser der Wasserdampfbehandlung eines Klärschlamms aus einer biologischen Wasseraufbereitungsankge, dasA fixed bed reactor with a height of 2.40 m and a diameter of 0.50 m is equipped with an activated carbon produced in the manner described above with a grain diameter of 1.6 mm and a length of 2.2 ± 0.2 mm, the bulk weight of which is 400 g / l is, filledL The waste water from the steam treatment of a sewage sludge from a biological water treatment tank, the

etwa 1800 mg organischen Kohlenstoff pro Liter enthält, geleitet Nach etwa 5 Tagen wird das obere Viertel der Aktivkohlefüllung abgezogen und von oben eine entsprechende Menge neuer Aktivkohle zugeführt Dieser Wechsel wird im folgenden alle 3 Tage wiederholt. Die abgezogene Abktivkohle mit einer Beiadung zwischen 40 bis 50Gew.-% organischem Kohlenstoff wird in einem bei 850⁰C betriebenen Wirbelbett unter Einleitung von Wasserdampf regeneriert, bis die Anfangsaktivität wieder erreicht ist.contains about 1800 mg of organic carbon per liter, passed After about 5 days, the upper quarter of the activated carbon filling is removed and a corresponding amount of new activated carbon is added from above. This change is repeated every 3 days. The withdrawn Abktivkohle with a Beiadung between 40 to 50wt .-% organic carbon is regenerated in a operated at 850 ⁰ C the fluidized bed with the introduction of water vapor, is restored to the initial activity.

Hierbei beträgt der Verlust 2 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die eingesetzte Aktivkohlenmenge pro Regenerierung. Wird dagegen eine durch Strangpressen und Brechen auf eine Konifraktion zwischen 1 und 3 mm hergestellte Aktivkohle mit einem Schüttgewicht von 360 g/l verwendet, so beträgt der Verlust 8 bis 12 Gew.-% pro Regenerierung.The loss here is 2 to 3% by weight, based on the amount of activated carbon used per regeneration. On the other hand, it is produced by extrusion and breaking to a conifraction between 1 and 3 mm produced activated carbon with a bulk density of 360 g / l is used, the loss is 8 to 12% by weight per regeneration.

Claims

Patent claims:

! Use of activated carbons, which by shaping the starting mixture to become endless Strands and cutting into pieces and through after exiting the shaping opening subsequent thermal treatment of the green moldings have been produced as adsorbents for cycle processes with adsorption from the gas or liquid phase and subsequent ones Regeneration.

2. Use according to claim I _1, characterized in that the length of the cut pieces is up to 3 times the diameter, preferably between 1 to 1 '/ 2 times the diameter of the green briquettes.