DE2518033A1 - Verfahren zum aktivieren oder reaktivieren von kohlenteilchen in einem fliessbett - Google Patents

Description

H'F NTA N W* LTE

DR. E. WIEGAND DIHL-ING. W. NIEMANN 2 518033

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG TELEFON: 555476 8000 M D N C H E N 2, TELEGRAMME; KARPATENT MATHI LDENSTRASSE 12 TELEX : 529068 KARPD

23. April 1975

W 42 314/75 Zi/az

NORIT N.V.

Nijverheidsweg-Noord 72, Amersfoort, Niederlande

Verfahren zum Aktivieren oder Reaktivieren von Kohlenteilchen in einem Fliessbett

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aktivieren oder Reaktivieren von Kohlenteilchen in einem Fliessbett.

Aus den deutschen Patentschriften 4^3·772 und 437·970 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zu diesem Zweck bekannt. Dabei wurde das Aktivieren chargenweise durchgeführt bei einer Temperatur von 800-900 C unter Zugabe einer geringen Menge Sauerstoff zur Aufrechterhai tung der Temperatur. Dabei war die Bettiefe z.B. 100 cm und die Verweilzeit 2-3 Stunden.

Ein Verfahren zum, kontinuierlichen Aktivieren von Kohlenteilchen in einem Fliessbett ist aus den französischen Patentschriften 942.699 und 951.153 bekannt. Weil in einem Fliessbett bei kontinuierlicher Durchstromung und idealer Mischung die wahrscheinlichste Verweilzeit eines bestimmten Teilchens gleich null ist, würde bei Anwendung von nur einem einzigen Bett keine gleichmässige Aktivierung erhalten werden und daher wird hier vorgeschlagen, die Kohlenteilchen hintereinander mehrere, z.B. drei, Fliessbetten durchlaufen zu lassen, wobei die Bett-Temperatur allmählich ansteigt. Hierdurch wird die wahrscheinlichste Verweil zeit. besser der mittleren Verweilzeit entsprechen, aber auch in diesem Fall besteht nach wie vor eine grosse Variation in der Verweilzeit der einzelnen Teilchen, was eine erhebliche Variation in dem Masse der

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Aktivierung und der Abbrennung zur Folge hat.

In der DAS 1.769.859 wird ein Verfahren beschrieben, bei den man als Ausgangsmaterial Kohlenteilchen verwendet, die mit adsorbierten organischen Stoffen beladen und ausserden nass sind. In der P.^pS xvird vorgeschlagen , diese Teilchen kontinuierlich zu trocknen und zu reaktivieren unter Anwendung eines Fliessbettes mit einem kreisförmigen oder quadratischen Querschnitt, das durch Trennwände in einen zentralen Kaum, dein das Material zugeführt wird, und in einen oder mehrere ringförmige Räume un diesen herum unterteilt wird.

Aus dem zentralen Raum strömt das Material durch einen in jeder Wand ausgesparten verhältnismässig breiten vertikalen Spalt in den benachbarten ringförmigen Raum und schliesslich zu einem Überlauf, der das Material abführt. Dabei beschreibt das Material durch jeden ringförmigen Raum einen Kreis von etwa 180 . Die Tiefe des Fliessbettes ist dabei z.B. etwa 35 cm.

Die Auslegeschrift erwähnt, dass das nasse Material,das sich in nassem Zustand schwer zum Fliessen bringen lässt,im Zentralraum in dem zum Aktivieren verwendeten heissen Gas (6oo-looo°C) zweckmässig getrocknet werden kann, während in dem übrigen Teil der Vorrichtung eine sogenannte "Pfropfströmung" (Strömung mit turbulentem Strömungsverlauf auftritt)ohne Rückwärtsmischung,so dass keine Teilchen gegen die allgemeine Stromungsrichtung bewegt werden.

In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, dass beiVerwendung von nassem Material sehr oft dadurch Schwierigkeiten auftreten, dass sich die nassen Teilchen auf dem Boden des Zentralraumes anhäufen und den Apparat verstopfen, ohne dass sie in das Fliessbett gelangen. Auch tritt dort wegen der sehr schnellen Verdampfung des adsorbierten Wassers eine erhebliche Zermalmung der Teilchen auf, was zu Kohlenverlust führt, weil der Staub mit dem Gasstrom mitgerissen wird.

Bei Verwendung von Trockenteilchen als Ausgangsmaterial werden diese Nachteile grösstenteils vermieden, aber in der Praxis hat es sich gezeigt dass auch dann die in der Auslegeschrift genannte "Pfropfströmung" ohne Rückwärtsmischung nicht auftritt, sondern dass die Verweilzeit der Einzelteilchen sehr verschieden ist, und sowohl viel langer als auch viel

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kürzer als die mittlere Verweilzeit sein kann, so dass die Teilchen nicht gleichmässig aktiviert worden sind. Um doch eine ausreichend grosse Aktivität zu erhalten, muss man dann die mittlere Verweilzeit verlängern, aber dies führt zu einem zusätzlichen Kohlenverlust durch Abrieb der Teilchen und Abbrennen von Kohle.

Auch waren schon andere kontinuierliche Verfahren zum Aktivieren oder Reaktivieren von Kohlenteilchen bekannt, z.B. durch Erhitzen in einem rotierenden Rohrofen (24-28 Stunden) oder in einem Etagenofen.

Bei diesen Verfahren tritt ein verhältnismässig geringer Abriebverlust auf, aber die Verweilzeit in solchen Ofen ist lang, weil nur ein geringer Teil der Kohle mit den heissen Gasen in Berührung kommt, wodurch die Kapazität dementsprechend verringert wird.

Bei der Herstellung von Aktivkohle wird ein kohlenstoffhaltiges Material wie Torf, Braunkohle, Steinkohle, Holz usw., das gegebenenfalls mit einem Bindemittel, wie Teer vermischt ist, in einer nicht oder kaum oxydierenden Atmosphäre erhitzt, so dass Verkohlung unter Gas en tv; ick lung auftritt. Das so erhaltene pyrolysierte Material soll dann noch aktiviert werden.

Bei diesem Aktivieren wird die Kohle, die im allgemeinen zuvor und gegebenenfalls schon vor den Erhitzen, durch Brechen oder durch Extrusion die gewünschte Teilchengrösse erhalten hat (0,1 - 4 fflia, abhängig von der Verwendung) , in einer reduzierenden Atmosphäre, die Wasserdampf enthält, auf 800-1000 C erhitzt. Bie dieser Temperatur treten Reaktionen auf wie:

H₂O + C 5. H₂ + CO -29 kcal und

CO₂ + C * 2CO -43 kcal

während durch die hohe Temperatur gleichzeitig die noch vorhandenen organischen Stoffen zersetzt und/oder verflüchtigt werden.

Durch diese Reaktionen, wird ein Teil der Kohle weggenommen, wodurch die schon vorhandenen Poren vergrössert und neue Poren gebildet werden, so dass eine grosse Oberfläche erhalten wird und Aktivkohle entsteht.

Wenn man beim Aktivieren als Ausgangsmaterial Kohlenteilchen verwendet, die mit adsorbierten organischen Stoffen beladen sind, so verdampfen

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-A-

oder zersetzen sich diese organischen Stoffe durch das Erhitzen, während sodann durch die genannten Reaktionen eine oberflächliche Kohlenschicht entfernt wird, so dass auch jetzt eine grosse aktive Oberfläche, die frei von adsorbierten organischen Stoffen ist, zurückbleibt.

Beim Reskti vier en wird im allgemeinen eine Reaktionsdauer angewendet, die das 0,1- bis 0,2-fache der Aktivierungsdauer bei der Herstellung von gleichwertiger Kohle aus Rohstoffen ist.

Weil die auftretenden Reaktionen endotherm sind, müssen die Kohlenteilchen mit einem wasserdampfhaltigen reduzierenden Gas in inniger Berührung sein,das heisser ist als die erforderliche Reaktionstemperatur, weil sonst nicht die notwendige Wärme zugeführt werden kann. Unterhalb 800 C ist die Reaktionsgeschwindigkeit schon so stark verringert, dass weitere Aktivierung technisch nicht weiter von Bedeutung ist.

Dieses Gas wird im allgemeinen erhalten durch Verbrennen eines mineralen Gis oder Gases mit einer praktisch stoeehimetrischen Menge Luft, während die erhaltenen Verbrennungsgase mit Wasserdampf vermischt werden. Ein geringer Sauerstoffgehalt (0,1-2$) ist nicht störend, weil bei Berührung mit der heissen Kohle das Gasgemisch doch reduzierend wird.

Es ist klar, dass eine zu lange Verweilzeit der einzelnen Teilchen in der Reaktionszone während der Aktivierung zur Folge hat, dass verhältnismässig viel Kohlenstoff mit Wasserdampf und CO» in CO umgesetzt wird, was einen unnötigen Verlust an Kohlenstoff mit sich bringt, während eine zu kurze Verweilzeit der einzelnen Teilchen in der Reaktionszone zur Folge hat, dass nicht die ganze innere und äussere Oberfläche der Teilchen aktiviert wird.

Es ist daher erwünscht, die Verweilzeit aller einzelnen Teilchen in der Reaktionszone möglichst gleich zu machen und alle einigermassen erheblichen Abweichungen nach oben oder nach unten zu vermeiden.

Während also für alle Teilchen eine möglichst gleiche Verweilzeit erwünscht ist, genügt das nicht, weil ausserdem auch die mittlere Temperatur jedes Teilchens während seiner Verweilzeit möglichst der mittleren Temperatur des Bettes entsprechen soll. Weil das zugeführte Gas Wärme

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abgibt und dadurch das Bett mit.einer Temperatur verläßt, die erheblich unter der Zuführtemperatur liegt,würde die Temperatur unten im Bett beträchtlich höher sein als oben im Bett,es sei denn,dass die Teilchen oft von der Unterseite des Bettes nach der Oberseite des Bettes und zurück geführt werden.

Die zweckmässigsten Bedingungen in dem Bett sind also, dass jedes Teilchen wohl eine vertikale Geschwindigkeitskomponente hat, aber keine horizontalen Geschwindigkeitskomponenten oder nur sehr kleine, abgesehen von der allgemeinen Strömung von der Zuführseite nach der Abführseite.

Aus wirtschaftlichen Gründen ist es auch erforderlich, dass das Bett tief genug ist, um die. heissen Gase auf eine Temperatur, bei der weitere Aktivierung nicht oder kaum mehr auftritt, abzukühlen.

Bisher war jedoch keine Methode bekannt, solche Bedingungen in einem kontinuierlich durchströmten Fliessbett zu verwirklichen.

Mit einem Fliessbett wird in dieser Beschreibung ein Bett bezeichnet, das eine Dichte aufweist,die nur wenig kleiner ist als die Dichte des Bettes in der Ruhelage,z.B. das o,3- bis l,o-fache des^Litergewichts des Bettes in der Puhelage beträgt.

Gemäss der Erfindung wird diesen Bedingungen gleichzeitig entsprochen, wenn die Bettiefe nicht mehr als 12 cm und vorzugsweise nicht mehr als 10 cm ist. Die günstigste Bettiefe ist 3-7 cm.

Überraschenderweise zeigt es sich, dass unter diesen Bedingungen die vertikale Geschwindigkeit der Teilchen gross genug ist, um eine gute Vermischung der unteren und der oberen Schichten zu erhalten, während

gleichzeitig die Wirbelung praktisch keine horizontale Verschiebung mit sich bringt. Sobald jedoch die Bettiefe grosser als 12 cm wird, entstehen in zunehmendem Masse auch Wirbelungen mit horizontalen Geschwindigkeitskomponenten, so dass die Teilchen nicht nur in seitlicher Richtung, sondern auch in Vorwärtsrichtung oder Rückwärtsrichtung in bezug auf den mittleren Strömungszustand bewegt werden. Dies hat zur Folge, dass die Verweilzeit der Teilchen in dem Reaktor sehr ungleich

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wird und dadurch auch das Mass der Aktivierung.

Weil gemäss der Erfindung bei der verwendeten geringen Bettiefe die horizontale Komponente der Wirbelbewegung sehr gering ist, erhält man beim Strömen des Bettes längs der langgedehnten Bahn eine fast ideale "Pfropf strömung", so dass alle Teilchen praktisch diesselbe Verweilzeit in dem Bett haben und unter nahezu identischen Bedingingen aktiviert werden. Dadurch ist es möglich, den Kohlenstoffverlust durch Abbrennen auf einen Minimumwert zu beschränken und zugleich eine grosse und gleichmassige Aktivierung zu erreichen.

Beim Reaktivieren von Kohlenteilchen ist es sogar möglich, eine grössere Aktivität zu erreichen als die Aktivität derselben Teilchen, bevor sie durch Adsorption verunreinigt worden waren.

Selbstverständlich kann man sich auch, zum Erreichen eines geringeren Kohlenverlustes, mit einer geringeren Reaktivierung begnügen, so dass dann Kohle mit einer etwas geringeren Aktivität erhalten wird. Die für jeden Fall gewählten Bedingungen werden dabei durch den Verwendungszweck der Kohle bestimmt.

Bei einer Gastemperatur unterhalb 700 C tritt kaum noch merkliche Aktivierung auf und unterhalb 820 C ist die Aktivierungsgeschwindigkeit nur gering. Doch ist auch bei 800-820 C noch eine gute Aktivierung möglich, wenn die Reaktionsdauer lang genug ist. Deshalb soll die Temperatur des zugeführten Gases jedenfalls wenigstens 800 und vorzugsweise wenigstens 820 C betragen und diese kann bis zum 1000 C ansteigen.

Die Zufuhr von sehr heissem Gas v/ürde zu einer sehr schnellen Reaktion führen, aber dann ist wenig Zeit verfügbar, das C0„ und Wasserdampf enthaltende Gas bis tief in die kleinsten Poren diffundieren zu lassen. Wenn man also eine Koh\e mit sehr feinen Poren völlig aktivieren oder reaktivieren will, wählt man vorzugsweise eine verhältnismässig niedrige Zuführtemperatur und eine verhältnismässig grosse Bettiefe. Solche Kohle eignet sich dann besonders zum Adsorbieren kleiner Moleküle. Wenn die Kohle jedoch nur zum Adsorbieren verhältnismässig grosser Moleküle bestimmt ist, sind grosse Poren erforderlich und genügt die Aktivierung von lediglich diesen grossen Poren und dann ist eine kürzere Verweilzeit

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und mithin eine höhere Temperatur der zugeführten Gase brauchbar. Dies führt zu einer grösseren Kapazität des Bettes, berechnet pro Stunde und

2
pro dm Oberfläche.

Durch die endotherme Reaktion wird das Gas abgekühlt. Sobald die Gastemperatur auf etwa 820 C herabgesetzt ist, beteiligt sich das Gas nicht mehr wesentlich an der Aktivierung, während gerade durch den langsamen Verlauf der Aktivierung bei Temperaturen unterhalb 820 C das Gas auch nur sehr langsam weiter abgekühlt wird. Es empfielt sich daher, das Gas bei etwa 820 C oder bei einer etwas darunter liegenden Temperatur abzuführen. Die noch in dem Gas vorhandene fühlbare Wärme kann zum Erzeugen eines Teiles des benötigten Wasserdampfes benutzt werden.

Es fällt auf, dass zum Erreichen einer genügenden Abkühlung der heissen Gase von etwa 950 C auf etwa 850 C eine Bettieffe von weniger als 10 cm genügt. So hat es sich gezeigt, dass es möglich ist, bei einer Bettiefe von nur 2,5 cm und einer Gaszufuhrtemperatur von 940 C die Gase bei einer Temperatur von 85O C abzuführen. Bei dieser Temperatur tritt nur noch eine langsame Aktivierung auf.

Weil man auch bei einer grösseren Bettiefa als 12 cm die Gase aus dem Bett bei etwa - 820 C abführen will, bedeutet dies, dass man pro Oberflächeneinheit des Bettes ebensoviel Wärme zuführen kann ungeachtet der Bettiefe, und weil diese Wärmezufuhr die Umsetzungsgeschwindigkeit bestimmt, zeigt es sich, dass die Aktivierungskapazität pro Oberflächeneinheit praktisch unabhängig von der Bettiefe ist. Bei einer Bettiefe geringer als etwa 2 cm gelingt es jedoch nicht mehr, die Gase bei einer ausreichend niedrigen Temperatur abzuführen,und deshalb soll eine Bettiete von vorzugsweise wenigstens 2 cn aufrechterhalten v/erden. Während also die Aktivierungskapazität des Bettes unter im übrigen gleichen Bedingungen praktisch unabhängig von der Bettiefe ist,verhält es sich mit dem KohlenverlustT nicht so wegen Abrieb der Körner in dem Bett, und man kann also dadurch,dass man die Bettiefe geringer als 12 cm wählt, auch diesen Abriebverlunt erheblich verringern. Es hat sich gezeigt, dass eine Bettiefe von 3-7 cm ein ausgezeichneter Kompromiss

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung

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des obenbeschriebenen Verfahrens mit einem Behälter mit einem horizontalen Siebboden, einer Zuführeinrichtung für die zu behandelnden Teilchen und einem über dem Siebboden angeordneten überlauf, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Überlauf sich höchstens 12 cm über dem Siebboden befindet.

Vorzugsweise ist der Behälter als eine längliche untiefe Rinne ausge- ■

bildet,an deren einem Ende eine Zuführeinrichtung und an deren anderem j Ende ein Überlauf vorgesehen ist, der vorzugsweise zum Regeln der Betttiefe verstellbar ist.

Der Siebboden besteht aus einem feuerfesten Material, wie perforierte Fliesen. Weil es vorkommen kann, dass das zu behandelnde Ausgangsmaterial schlackenbildende Bestandteile enthält, die während der Aktivierung schmelzen, bringt man vorzugsweise auf diesen Siebboden noch eine dünne Schicht inerter Körner auf, wie Schamottengrit, wodurch das durch die Offnungen zugeführte Gas aufs neue verteilt wird. Gegebenenfalls abgelagertes Schlackenmaterial (aus dem geschmolzenen Gas) kann in einfacher Weise durch Ersetzen des Grits entfernt werden.

Es ist unvermeidlich, dass in einem Fliessbeti stellenweise Schwankungen in der Dichte auftreten. Bei einem solchen untiefen Bett, wie das erfindungsgemäss verwendete, würde dies bei einer stellenweisen Dichteverringerung leicht zu einer stellenweisen Zunahme der Gasgeschwindigkeit führen, wodurch die Dichteverringerung noch verstärkt wird und eine sogenannter "Kanal-effekt" auftritt. Um dies au vermeiden ist es erwünscht, dass der Druckabfall über die Siebplatte beträchtlich grosser ist als der Druckabfall über das Bett selbst₅ 30 dass stellenweise Schwankungen der Dichte des Bettes nicht zu einem erheblichen stellenweisen Unterschied der Gasgeschwindigkeit führen. Vorzugsweise ist daher die Gesamtoberflache der Perforationen in den genannten Fliesen nicht mehr als 1-3$ der Gesamtoberfläche.

Die Zufuhr der Kohlenteilchon soll regelmässig über die ganze Breite der Rinne verteilt erfolgen. Das kann dadurch in einfacher Weise er reicht werden, dass man die Teilchen mit einem Förderband zuführt,das die gleiche Breite wie das Einlaßende aufweist und mit einem darüber angeordneten Schütttrichter mit regelbarem Auslaßschieber gespeist wird.

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Erwünschtenfalls kann die Vorrichtung mit einer an sich bekannten Trockeneinrichtung für in nassem Zustand zugeführte, zu reaktivierende Kohlenteilchen verbunden sein. Auch kann in der Nähe des Zuführendes ein Teil des Fliessbettes dazu eingerichtet sein, die nassen und dadurch schwereren und eher zusammenbackenden Teilchen in einen schwebenden Zustand zu bringen. Weil dies sich jedoch schwer durchführen lässt bei einem variierenden Feuchtigkeitsgehalt, wird dies nicht bevorzugt. Es ziegt sich jedoch, dass Kohlenteilchen mit einem verhältnismässig geringen Feuchtigkeitsgehalt (0-15$) ohne zusätzliche Massnahmen in das Bett geführt werden können.

Wenn man nasse Teilchen reaktivieren will, empfielt es sich daher, diese zuvor in einer gesonderten Trockeneinrichtung zu trocknen. Sehr günstig ist es, dieses Trocknen in einem Vakuumtrockenofen durchzuführen und die entweichenden Dämpfe zunächst abzukühlen, wobei der grösste Teil des Wasserdampfes und der organischen Dämpfe, der entweicht, kondensiert. Das verhältnismässig geringe Volumen nicht kondensierbarer Dämpfe kann leicht verbrannt werden. In dieser Weise vermeidet man, dass übelriechende und manchmal giftige organische Dämpfe in die Atmosphäre entweichen, was bei atmosphärischen Trockenofen im allgemeinen, der Fall ist.

In der Zeichnung ist schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wiedergegeben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht der wesentlichsten Teile der Vorrichtung und Fig. 2 einen Vertikalschnitt derselben Vorrichtung.

In diesen Figuren wird mit 1 ein perforierter Boden bezeichnet, über dem die Kohlenteilchen in einem Fliessbe.tt gehalten werden. Dieser Boden ist an seinen Längsseiten und -an dem rechten Ende von einem erhöhten Rand umgeben, der eine Höhe von z.B. 10 cm oder mehr hat und die seitliche Begrenzung des Bettes bildet. An den rechten Ende ist eine geneigte Fläche angeordnet, z.B. eine feuerfeste Fliese 2, längs der die frisch zugeführten Teilchen in das Bett gleiten. Die Kohlenteilchen werden aus einem mit einem Regelschieber 5 versehenen Schütttrichter 4 zugeführt. Aus diesem Schütttrichter fallen sie auf ein

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Förderband 31 das sie auf die geneigte Fliese 2 fallen lässt. pi_e Auslassöffnung des Schütttrichters 4> das Förderband 3. und. die Fliese 2 haben je praktisch die Breite des perforierten Bodens 1 in der Nähe dessen Abführendex. Die auf den· Boden 1 gebrachten Teilchen werden durch heisses Gas,das durch die Perforationen in dem Boden 1 zugeführt V7ird,zu einem dichten Fließbett gebildet.Pie heissen inerten Gase können zweckraässig durch Verbrennen von Cl oder Gas mit einer etwa stoechiometrischen Menge Luft, in einem Brenner 9 erhalten werden. Der Brennstoff wird dabei durch die Leitung 12 zugeführt, während gleichzeitig durch die Leitung 11 Wasserdampf in die Flammgase geführt wird zum Erhalten des erwünschten Wasserdampfgehaltes, der für die Wassergasreaktion erforderlich ist.

Der Verlauf der Verbrennung kann durch ein Guckloch 10 beobachtet werden. Die Zusammensetzung des erhaltenen Gasgemisches braucht sich nicht von der üblichen Zusammensetzung beim Aktivieren von Kohlenteilchen nach den bekannten Verfahren zu unterscheiden, Durch die Leitwand 13 wird das gebildete Gas zu den Perforationen in dem Boden 1 geführt.

Die durch dieses Gas zum Fliessen gebrachten Teilchen bewegen sich unter Einfluss der bei 2 zugeführten neuen Teilchen nach links unter Aufrechterhaltung einer praktisch genau horizontalen oberen Fläche, deren Höhe durch den Überlauf 6 bestimmt wird. Der Überlauf ist ir.it einem Schieber einstellbar,der die ganze Breite des Fliessbettes einnimmt. Dieser Schieber kann zweckmässig bestehen aus einer flachen Stahlplatte die auf einer abgeschrägten Seite des Bodens 1 ruht. Durch Verschieben dieser Platte 7 kann man in einfacher Weise die Bettiefe auf den gewünschten Wert einstellen. Weil die Kohlenteilchen beim Verlassen des Fliessbettes eine Temperatur von wenigstens 800 C haben, ist es selbstverständlich notwendig, diese Teilchen, ohne dass sie mit Luft in Berührung kommen, abzukühlen, was in jeder üblichen Weise erfolgen kann.

In dem wiedergegebenen Ofen war die Breite des Bodens 1 in der Nähe des Zufuhrendes etwas grosser gewählt als in dem übrigen Teil.

Es zeigte sich jedoch,dass dies keine nennenswerten Vorteile ergab und tatsächlich stellte es sich heraus,dass die Strömung der Kohlenteilchen vorn Zuführende zum Abführende regelnässiger verläuft, wenn

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ein solches verbreitertes Zuführende nicht angewendet wird und das Bett überall eine gleiche Breite aufweist. Die Länge des Bettes ist dabei vorzugsweise wenigstens das 4-fache der Breite und diese Länge kann bis zum 8-fachen der Breite betragen.

Die aus dem Bett entweichenden Gase, die im allgemeinen eine Temperatur von 800-850 C haben, enthalten noch viel fühlbare Wärme und auch eine Menge aus der Kohle entwichener organischer Dämpfe. Diese Gase werden durch die Leitung 14 abgeführt und es ist zweckmässig, sie zunächst mit einer zusätzlichen Menge Sekundärluft zu vermischen und sodann eine frische Menge Brennstoff darin zu verbrennen, so dass gleichzeitig alle organischen Dämpfe verbrannt werden, während die Gastemperatur auf z.B. 1000⁰C ansteigt. Die dannin dem Gas vorhandene Wärme kann zweckmässig zum Erzeugen von Wasserdampf verwendet werden, welcher sodann bei 11 der primären Verbrennung in dem Brenner 9 zugeführt werden kann. Die aus diesem Wasserdampfgenerator entweichenden abgekühlten Gase können dann in die Atmosphäre abgeführt werden.

Ein solcher Ofen kann zum Reaktivieren gebrauchter Kohle verwendet werden, aber auch zum Aktivieren üblicher roher Ausgangsmaterialien. Während beim Reaktivieren, in Abhängigkeit von der verwendeten Kohlenart und der Temperatur die Verweilzeit von z.B. 1 bis 15 Minuten variieren kann, wird bei Kohle, die zum ersten Mal aktiviert wird eine Reaktionsdauer verwendet, die das 5- bis 10-fache ist. In dem letzten Fall ist es erwünscht, einen verhältnismässig langen Ofen zu wählen, damit die gewünschte ¹¹Pfropfströmung" mit Sicherheit erhalten wird.

In der Regel wird das Fliessbett sich in einer geraden Rinne befinden, aber wenn das aus baulichen Gründen erwünscht ist, kann man selbstverständlich auch eine beispielsweise haarnadelförmig gebogene Rinne verwenden.

Die Erfindung wird im Nachstehenden an Hand einiger Beispiele erläutert.

In diesen Beispielen ist der Phenolwert gemäss DIN 19603 bestimmt und steht dieser für die Menge Phenol in Gew.^o, die aus einer wässrigen Lösung adsorbiert ist bei einer Anfangskonzentration von 10 mg Phenol/

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Liter und einer Endkonzentration von 1 mg/Liter.

Die Benzoladsorption ist die Menge Benzol in Gew.^o_t die bei 20 C aus Luft adsorbiert ist bei einer Benzoldampfspannung, die das 0,9-oder 0,1-fache des Dampfdruckes von Benzol bei 20 C beträgt (p/p_o =0,9 bzw. p/p_o - 0,1).

Der mg Wert ist die Anzahl mg Kohle, die wenn sie einer Lösung von Standardmelasse unter standardisierten Bedingungen zugegeben wird, dieselbe Entfärbung ergibt, wie eine gegebene Menge Standardkohle. Dieser mg Wert ist ein Mass für das Vermögen, grosse Moleküle an der Kohle zu adsorbieren.

Beispiel I. ■

In einem Ofen des obenbeschriebenen Typus, dessen Fliessbett eine Länge von 200 cm hatte und eine Breite von 25 om_;wurden Versuche mit der Regenerierung zweier Kohle typen durchgeführt.Von diesen bestand der Typ ROW 0,8 aus kleinen extrudierten Zylindern mit einem Durchmesser von 0,8 mm und einer Länge von 4-8 mm. Der Typ PE 1-3 nun bestand aus gebrochenen Kohlenteilchen mit einem Durchmesser, der im wesentlichen zwischen 1 und 5 ram lag. Die Versuchsbedingungen und die erhaltenen Resultate gehen aus der nachstehenden Tabelle A hervor. Die Bettoberfläche war bei jedem der Versuche 50 dm und das Bettvolumen war 30 Liter.

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,13-

TABELLE A

Versuch	1	Zufuhr	Abfuhr	2	Abfuhr	3	Zufuhr	Abfuhr
Bettiefe	6,0 cm	2**9	2k5	6,0 cm	273	6,0 cm	306	268
Kohlentyp	ROW 0,8	0,2	O5U	PK 1-3	0,1	PK 1-3	25,2	0,2
Gastemperatur C	920	-	39,2	81*0-860	39,1	8IO-82O	-	1*6,3
Zufuhr berechnet als Trockenkohle	60 kg/Stunde = 2U0 l/Stunde	-	25,0	60 kg/Stunde = 202 l/Stunde	2l*,5	1*0 kg/Stunde = 130 l/Stunde	-	26,3
Abfuhr berechnet als Trockenkohle	55 kg/Stunde = 223 l/Stunde		6,8	50 kg/Stunde = 186 l/Stunde	5,6	35,8 kg/Stunde = 131,5 l/Stunde	-	5,6
Verweilzeit	7,5 Min	1*20	1*10	9,0 Min	1*00	13,8 Min	630	390 ,
Ausbeute Gew. %	92	-	-	81*,2	-	89,6	-	-
Ausbeute Vol.#	93			92	0,7	102	1,3	0,6
ο Zufuhr kg/dm /Stunde	1,2			1,2	26,7	0,8	29,6	21,8
Zu- und Abfuhr			Zufuhr	5^,9	1*9,3	5^,2
(trocken) g/l Litergewicht			297	15,9	17,1*	20,8
Feuchtigkeitsgehalt %			2,8	1,8	2,1*	2,6
Benzoladsorption (p/po = o,9)	-
(p/po = o,i)	-
deutsche Phenolzahl%	-
mg Zahl	5U0
Siebanalyse >3,1* mm	-
in Gew.% >2,1* mm
1,7-2,U mm	■28,5
1,0-1,7	52,2
0,7-1,0 mm	16,0
<0,7 mm	1,6

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Aus der Tabelle geht hervor, dass man bei diesen Reaktivierungsversuchen mit einem ziemlich geringen Verlust an Kohle einen verhältnismässig grossen Wert für die Phenolzahl erreichen kann. Bei den meisten handelsüblichen aktiven Kohlenarten hat die Phenolzahl einen Wert kleiner als 5· Weiter sind bei jedem dieser Versuche die erhaltenen Milligrämmzahlen sehr befriedigend ebenso wie die Benzoladsorption.

Beim Vergleich der Versuche 2 und 3 geht hervor, dass beim Zuführen von Kohle mit 25/£ Wasser die Kapazität des Fliessbettes stark abnimmt. Dies wird im wesentlichen dadurch verursacht, dass die Kohle in nassem Zustand nicht direkt zum Pliessen gebracht werden kann und einige Zeit liegen bleibt bis der Wassergehalt in genügendem Masse verringert ist. Weiter geht aus den Siebanalysen hervor, dass bei einem solchen grossen Wassergehalt in der Zufuhr eine erhebliche Zermalmung auftritt, zumal der grössten Körner. Aus diesem Gründen verwendet man vorzugsweise nur Kohle mit einem kleineren Wassergehalt, z.B. kleiner als 15 Gew.$.

Beispiel II. '

In einem grösseren Ofen, bei dem das Pliessbett eine Länge von 234 cm und eine Breite von 45»0 cm (Oberfläche 105 dm ) hatte, wurden Versuche durchgeführt mit der Reaktivierung von Kohle, die in einem Wasserleitungsbetrieb angewendet worden war. Die Versuchsbedingungen und die erhaltenen Resultate sind in der Tabelle B gezeigt«

Beim Versuch 6 war wieder durch den grossen Wassergehalt in der Zufuhr eine beträchtliche Zemalmung aufgetreten, während die Reaktivierung durch eine zu kurze Verweilzeit und den grossen Wassergehalt nicht ganz genügend war.

Aus den Versuchen 4 und 5 ging hervor, dass trotz der kurzen Verweilzeit gute Werte erhalten wurden für die mg Zahl, die deutsche Phenolzahl und die Benzoladsorption, so dass diese Reaktivierung sich für die Praxis völlig eignet, während die Kapazität sehr befriedigend ist. Die Ausbeute in Aktivitätseinheiten wurde berechnet nach der Formel:

Gew.Abfuhr (mg Zahl Zufuhr)

Ausbeute

Gew.Zufuhr (mg Zahl Abfuhr)

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I NACHGEREtCHT | TABELLE B

Versuch	U	>3,U mm	68 kg/Stunde^ >38 l/Stunde	,ufuhr	Abfuhr	5	Zufuhr	Abfuhr	6	Abfuhr	7	Abfuhr
Kohlentyp	ROW 0,8	2,U-3,U mm 1,7-2,U mm 1,0-1,7 mm 0,7-1,0 mm <0,7 mm	89,2 97,8 102	U15	385	ROW 0,8	U23	38U	PK 1-3	265	PK 1-3	270
Bettiefe Cm	2,5	1,8	1,7	0,3	2,5	2,7	0,U	<1 Cm	0,2	<1 Cm	0,1
Gaszufuhr- . temperatur C	900	3,5	U7.0 25,0	53,0 28,1	900	U7,3 2U,9	5U.0 29,1	900	UU,3 26,3	910	UO ,7 2U.U
Gaszufuhr temperatur C	750	3,2	U,3	850	2,8	U,8	700	u,u	710	U,3
Zufuhr berechnet 188,5 kg/St = als Trockenkohle UU8 l/Stunde	350	300	139 kg/St = 328 l/Stunde	380	290	120 kg/St = U05 l/Stunde	550	110 kg/St	Uoo
Abfuhr berechnet 1 als Trockenkohle h			■■ 12U kg/St = 32U l/Stunde			93 kg/St = 350 l/Stunde	-	79 kg/St	-
Ausbeute Gev.% Vol. % in % Acticitäts- einheiten			89,U 98,5 118			77,5 86 168	2,5 31 U6 20 0,5	72 8U 262
ο Zufuhr kg/dm /Stunde	1,33	1.1U	1,05
Verweilzeit Min.	U 3/U	-
Zu- und Abfuhr Ί	Zufuhr	Zufuhr
Litergewicht (trocken) g/l	295	317
Feuchtigkeits gehalt %	23,5	20,2
Benzoladsorbtion (%) p/p~= ~o~'9 p/po = o,i	38,6 25,1	28,3 16,6
deutsche Phenolzahl %	3,1	1,5
mg Zahl	1200	1U6O
Siebanalyse in Gev.%	-	-
6 35 Uo 17 2

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Claims (6)

1. ..16-

   Patentansprüche

   (Γ) Verfahren zum Aktivieren oder Reaktivieren von Kohlentailchen _f bei welchem die Kohl'enteilchen in reduzierender Atmosphäre kontinuierlich einen Fliessbett zugeführt werden, in welchem sie durch Zufuhr von haissem inertem wasserdampfhaltigem Gas auf 7oo bis looo°C erhitzt werden und längs einer langgedehnten Bahn durch dieses Bett einer Abführeinrichtung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Fliessbett mit einer Bettiefe von höchstens 12 cm verwendet.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Fliessbett mit einer Tiefe von 3-7 cm verwendet.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Fliessbett verwendet, dessen Länge wenigstens das 4-fa-che der Breite beträgt.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1

   mit einen Behälter mit einen horizontalen Siebboden, einer.Zuführeinrichtung für das zu behandelnde Material, und einem über dem Siebboden angeordneten Überlauf, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlauf sich höchstens 12 cm über dem Siebboden befindet.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch

   einen Überlauf, der 3 - 7 cm über dem Siebboden angeordnet ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Länge/Breite- Verhältnis des Behälters mit dem Siebboden wenigstens 4 ist.

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