DE2518033C2 - Verfahren zum Aktivieren oder Reaktivieren von Kohlenteilchen in einem Fließbett - Google Patents

Description

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

Aus den deutschen Patentschriften 4 63 772 und 4 37 970 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zu diesem Zweck bekannt. Dabei wurde das Aktivieren chargenweise durchgeführt bei einer Temperatur von 800 —900⁰C unter Zugabe einer geringen Menge Sauerstoff zur Aufrechterhaltung der Temperatur. Dabei war die Bettiefe z. B. 100 cm und die Verweilzcit 2-3 Stunden.

Ein Verfahren zum kontinuierlichen Aktivieren von Kohlenteilchen in einem Fließbett ist aus den französi- «o sehen Patentschriften 9 42 699 und 9 51 153 bekannt. Weil in einem Fließbett bei kontinuierlicher Durchströmung 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, v.obei die Bett-Temperatur allmählich ansteigt. Hierdurch wird die wahrscheinlichste Verweilzeit 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 Aktivierung und der Abbrennung zur Folge hat.

In der DE-AS 17 69 859 wird ein Verfahren beschrieben, bei den man als Ausgangsmaterial Kohlenteilchen verwendet, die mit adsorbierten organischen Stoffen beladen und außerdem naß sind. In der DE-AS wird vorgeschlagen, diese Teilchen kontinuier- to lieh zu trocknen und zu reaktivieren unter Anwendung eines Fließbettes mit einem kreisförmigen oder quadratischen Querschnitt, das durch Trennwände in einen zentralen Raum, dem das Material zugeführt wird, und in einen oder mehrere ringförmige Räume um t>5 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 (600-1000⁰C) 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 Strömungsrichtung bewegt werden.

In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, daß bei Verwendung 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 kürzer als die mittlere Verweilzeit sein kann, so daß die Teilchen nicht gleichmäßig aktiviert worden sind. Um doch eine ausreichend große Aktivität zv 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 öfen 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 Gasentwicklung 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 dem Erhitzen, durch Brechen oder durch Extrusion die gewünschte Teilchengröße erhalten hat (0,1—4 mm, abhängig von der Verwendung), in einer reduzierenden Atmosphäre, die Wasserdampf enthält, auf 800—1000⁰C erhitzt. Bei dieser Temperatur treten Reaktionen auf wie:

H₂O + C- H₂ + CO -29kcalund
CO2 + C-2CO -43 kcal,

während durch die hohe Temperatur gleichzeitig die noch vorhandenen organischen Stoffe 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, se 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 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 Reaktivieren wird im allgemeinen eine Reaktionsdauer angewendet, die das 0,1- bis 0,2fache 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 800⁰C 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 Öls oder Gases mit einer praktisch stöchiometrischen 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 wirkt.

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 CO2 in CO umgesetzt wird, was einen unnötigen Verlust an Kohlenstoff mit sich bringt, während eine zu kurze Verweilzeil der einzelnen Teilchen in der Reaktionszone zur Folge hai, 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 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 Geschv.indigkeitskomponente 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 Beit bezeichnet, das eine Dichte aufweist, die nur wenig kleiner ist als die Dichte des Bettes in der Ruhelage, z. B. das 0,8- bis l,0fache des Litergewichtes des Bettes in der Ruhelage beträgt.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Aktivieren oder Reaktivieren von Kohlenteilchen mit einem Feuchtigkeitsgehalt bis zu 15 Gew.-°/o geschaffen, bei welchem die Kohlenteilchen in reduzierender Atmosphäre kontinuierlich einem Fließbett zugeführt, werden, in welchem sie durch Zufuhr von heißem inerten wasserdampfhaltigen Gas auf 700 bis 1000°C erhitzt werden und längs einer langgedehnten Bahn durch dieses Bett einer Abführeinrichtung zugeführt werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Fließbett, dessen Gesamtoberfläche der Perforationen in den Fliesen nicht mehr als 1 bis 3% der Gesamtoberfläche beträgt, mit einer Bettiefe von höchstens 12 cm verwendet.

Vorzugsweise ist die Bettiefe nicht mehr als 10 cm. Die günstigste Bettiefe ist 3 bis 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 größer 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 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 »Pfropfströmung«, so daß alle Teilchen praktisch dieselbe Verweilzeit in dem Bett haben und unter nahezu identischen Bedingungen aktiviert werden. Dadurch ist es möglich, den Kohlenstoffverlust durch Abbrennen auf einen Minimumwert zu beschränken und zugleich eine große und gleichmäßige 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 700⁰C tritt kaum noch merkliche Aktivierung auf und unterhalb 820⁰C ist die Al'tivierungsgeschwindigkeit 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 zu 1000⁰C ansteigen.

Die Zufuhr von sehr heißem Gas würde zu einer sehr schnellen Reaktion führen, aber dann ist wenig Zeit verfügbar, das CO₂ und Wasserdampf enthaltende Gas bis tief in die kleinsten Poren diffundieren zu lassen. Wenn man also eine Kohle 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 es genügt die Aktivierung von lediglich diesen großen Poren und dann ist eine kürzere Verweilzeit und mithin eine höhere Temperatur der zugeführten Gase brauchbar. Dies führt zu einer größeren Kapazität des Bettes, berechnet pro Stunde und pro dm² Oberfläche.

Durch die endotherme Reaktion wird das Gas abgekühlt. Sobald die Gastemperatur auf etwa 82O⁰C herabgesetzt ist. beteiligt sich das Gas nicht mehr wesentlich an der Aktivierung, während gerade durch den langsamen Verlauf der Aktivierung bei Temperaturen unterhalb 820⁰C das Gas auch nur sehr langsam weiter abgekühlt wird. Es empfiehlt 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 Teils des benötigten Wasserdampfes benutzt werden.

Es fällt auf, daß zum Erreichen einer genügenden Abkühlung der heißen Gase von etwa 950⁰C auf etwa 850⁰C eine Bettiefe 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 850⁰C abzuführen. Bei dieser Temperatur tritt nur noch eine langsame Aktivierung auf.

Weil man auch bei einer größeren Bettiefe 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 Oberflächeneinheil 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 Bettiefe von vorzugsweise wenigstens 2 cm aufrechterhalten werden. Während also die Aktivierungskapazität des Bettes unter im übrigen gleichen Bedingungen praktisch unabhängig von der Bettiefe ist, verhält es sich mit dem Kohlenverlust 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 Abriebverlust erheblich verringern. Es hat sich gezeigt, daß eine Bettiefe von 3 —7 cm ein ausgezeichneter Kompromiß ist

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens mit einem Behälter mit einem horizontalen Siebboden, einer Zuführeinrichtung für die zu behandelnden Teilchen und einem über dem Siebboden angeordneten Oberlauf, wobei der Überlauf sich höchstens 12 cm über dem Siebboden befindet.

Vorzugsweise ist der Behälter als eine längliche, untiefe Rinne ausgebildet an deren einem Ende eine Zuführeinrichtung und an deren anderem Ende ein Oberlauf vorgesehen ist der vorzugsweise zum Regeln der Bettiefe 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 Öffnungen zugeführte Gas aufs neue verteilt wird.

ίο Gegebenenfalls abgelagertes Schlackenmaterial (aus dem geschmolzenen Glas) kann in einfacher Weise durch Ersetzen des Grits entfernt werden.

Es ist unvermeidlich, daß in einem Fließbett stellenweise Schwankungen in der Dichte auftreten. Bei einem solchen untiefen Bett, wie das enindungsgeffiäß verwendete, würde dies bei einer stellenweisen Dichteverringerung leicht zu einer stellenweisen Zunahme der Gasgeschwindigkeit führen, wodurch die Dichteverringerung noch verstärkt wird und ein sogenannter

»Kanal-Effekt« auftritt. Um dies zu vermeiden, ist es erwünscht, daß der Druckabfall über der Siebplatte beträchtlich größer ist als der Druckabfall über dem Bett selbst, so daß stellenweise Schwankungen der Dichte des Bettes nicht zu einem erheblichen stellenweisen Unterschied der Gasgeschwindigkeit führen. Daher betragt die Gesamtoberfläche der Perforationen in den genannten Fliesen nicht mehr als 1 —3% der Gesamtoberfläche.

Die Zufuhr der Kohlenteilchen soll regelmäßig über

M die ganze Breite der Rinne verteilt erfolgen. Das kann dadurch in einfacher Weise erreicht 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.

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 Zuführ-Endes ein Teil des Fließbettes dazu eingerichtet sein, die nassen und dadurch schwereren und eher zusammenbackenden Teilchen in einen schwebenden Zustand zu bringen. Weil sich dies jedoch bei einem variierenden Feuchtigkeitsgehalt schwer durchführen läßt, wird dies

nicht bevorzugt. Es zeigt 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, empfiehlt 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 Atmosphä-

re entweichen, was bei atmosphärischen Trockenöfen im allgemeinen der Fall ist

In der Zeichnung ist schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht der wesentlichsten Teile der Vorrichtung und

F ΐ g. 2 einen Vertikalschnitt derselben Vorrichtung.
In dies;en Figuren wird mit 1 ein perforierter Boden

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bezeichnet, über dem die Kohlenteilchen in einem Fließbett 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 dem 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 Förderband 3, das sie auf die geneigte Fliese 2 fallen läßt. Die Auslaßöffnung des Schütttrichters 4, das Förderband 3 und die Fliese 2 haben je praktisch die Breite des perforierten Bodens 1. Die auf den Boden ί gebrachten \s Teilchen werden durch heißes Gas, das durch die Perforationen in dem Boden 1 zugeführt wird, zu einem dichten Fließbett gebildet. Die heißen inerten Gase können zweckmäßig durch Verbrennen von öl oder Gas mit einer etwa stöchiometrischen 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 Vertauf 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 8 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 mit einem Schieber 7 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 800⁰C 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 der.Zufuhr des Gutes etwas größer 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 vom Zuführende zum' Abführende regelmäßiger verläuft, wenn ein solches verbreitertes Zuführende nicht angewendet wird und das Bett überall eine gleiche Breite aufweist. Die Länge des Bettes ist dabei vorzugsweise wenigstens das 4fache der Breite, und diese Länge kann bis zum 8fachen 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 dann in 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 lOfache ist. In dem letzten Fall ist es erwünscht, einen verhältnismäßig langen Ofen zu wählen, damit die gewünschte »Pfropfströmung« 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 19 603 bestimmt und steht dieser für die Menge Phenol in Gew.-%, die aus einer wäßrigen Lösung adsorbiert ist bei einer Anfangskonzentration von 10 mg Phenol/Liter und einer Endkonzentration von 1 mg/Liter.

Die Benzoladsorption ist die Menge Benzol in Gew.-%, die bei 20⁰C aus Luft adsorbiert ist bei einer Benzoldampfspannung, die das 0,9- oder 0,1 fache des Dampfdrucks von Benzol bei 20°C beträgt (p/po = O,9 bzw. p/pu = 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 oben beschriebenen Typus, dessen gebrochenen Kohlenteilchen mit einem Durchmesser,

Fließbett eine Länge von 200 cm hatte und eine Breite tier im wesentlichen zwischen 1 und 3 mm lag. Die

von 25 cm, wurden Versuche mit der Regenerierung Versuchsbedingungen und die erhaltenen Resultate

zweier Kohletypen durchgeführt Von diesen bestand 65 gehen aus der nachstehenden Tabelle A hervor. Die

der Typ ROW 0,8 aus kleinen extrudierten Zylindern Bettoberfläche war bei jedem der Versuche 50 dm², und

mit einem Durchmesser von 0,8 mm und einer Länge das Bettvolumen war 30 Liter,
von 4—8 mm. Der Typ PK 1—3 mm bestand aus

	Tabelle A	Versuch	25 18	Abfuhr	033	Abfuhr	10	3	Abfuhr
9		1		245		273		6,0	268
	6,0						PK 1-3
Bettiefe, cm	ROW 0,8		0,4		0,1	810-820	0,2
Kohlentyp	920			2
Gastemperatur, 0C		39,2	6,0	39,1		46,3
Zufuhr berechnet		25,0	PK 1-3	24,5		26,3
als Trockenkohle		6,8	840-860	5,6		5.6
Abfuhr berechnet	60 kg/Stunde =
als Trockenkohle	240 l/Stunde	410		400		390
Verweiizeit	55 kg/Stunde =
Ausbeute, Gew.-%	223 l/Stunde	-		-		-
Ausbeute, Vol-%	7,5 min.				40 kg/Stunde =
Zufuhr,	92			0,7	130 l/Stunde	0,6
kg/dm2/Stunde	93			26,7	35,8 kg/Stunde =	21,8
Zu- und Abfuhr	1,2			54,9	131,5 l/Stunde	54,2
Litergewicht			60 kg/Stunde =	15,9	13,8 Min.	20,8
(trocken), g/l	Zufuhr		202 l/Stunde	1,8	89,6	2,6
Feuchtigkeitsgehalt, %	249	50 kg/Stunde =		102
Benzoladsorption		186 l/Stunde	0,8
(J>/Po = 0,9)	0,2	9,0 Min.
(p/Po = 0,1)		84,2	Zufuhr
Deutsche	-	92	306
Phenolzahl, %	-	1,2
mg, Zahl			25,2
Siebanalyse		Zufuhr
>3,4 mm	420	297	-
in Gew.-%			-
i>2,4 mm	-	2,8	-
1,7-2,4 mm
1,0-1,7 mm		-	630
0,7-1,0 mm		-
<0,7 mm		-	-
		540	1,3
			29,6
	-	49,3
		17,4
	1,4	2,4
	28.5
52,2
16,0
1,6

Aus der Tabelle geht hervor, daß man bei diesen Reaktivierungsversuchcn 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 Milligrammzahlen sehr befriedigend, ebenso wie die Benzoiadsorption.

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 Fließen 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 diesen 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 Fließbett 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 Zermalmung 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:

Ausbeute

Gew. Abfuhr _χ (mg Zahl Zufuhr) Gew. Zufuhr (mg Zahl Abfuhr)

	U	25 18 033	6	12	S=	Abfuhr	7	Abfuhr
			PK 1-3		405 l/Stunde	265	PKL 1-3	270
Tabelle B	Versuch		<1		93 kg/St ■■		<1
	4		900			0,2	910	0,1
	ROW 0,8	S			350 l/Stunde
Kohlentyp	2,5	ROW 0,8	700		77,5	44,3	710	40,7
Bettiefe, cm	900	2,5	120 kg/St		86	26,3	110 kg/St	24,4
Gaszufuhrtemperatur,		900			168	4,4		4,3
°C	750					79 kg/St
Abgastemperatur, 0C	188,5 kg/St =	850	1,14	550		400
Zufuhr berechnet	448 I/Stunde	139 kg/St =			72
als Trockenkohle	168 kg/Stunde =	328 l/Stunde	-	-	84	-
Abfuhr berechnet	438 l/Stunde	124 kg/St =	Zufuhr	2,5	262
als Trockenkohle	89,2	324 l/Stunde	295	31
Ausbeute, Gew.-%	97,8	89,4		46	1,05
Ausbeute, Vol.-%	102	98,5	23,5	20
Ausbeute in %		118		0,5
Acticitätseinheiten	1,8		38,6		Zufuhr
Zufuhr,		1,33	25,1		317
kg/dm2/Stunde	3,5		3,1
Verweilzeit, Min.	Zufuhr Abfuhr	43/4			20,2
Zu- und Abfuhr	415 385	Zufuhr Abfuhr	1200
Litergewicht		423 384		28,3
(trocken), g/l	1,7 0,3		-	16,6
Feuchtigkeitsgehalt, %		2,7 0,4	6	1,5
Benzoladsorption (%)	47,0 53,0		35
p/Po = 0,9	25,0 28,1	47,3 54,0	40	1460
p/Po = 0,1	3,2 4,3	24,9 29,1	17
Deutsche		2,8 4,8	2	-
Phenolzahl, %	350 300
mg, Zahl		380 290
Siebanalyse in Gew.-%
>3,4 mm
2,4-3,4 mm
1,7-2,4 mm
1,0-1,7 mm
0,7-1,0 mm
< 0,7 mm
	Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aktivieren oder Reaktivieren von Kohlenteilchen mit einem Feuchtigkeitsgehalt bis zu 15 Gew.-o/o, bei welchem die Kohlenteilchen in reduzierender Atmosphäre kontinuierlich einem Fließbett zugeführt werden, in welchem sie durch Zufuhr von heißem inerten wasserdampfhaltigen Gas auf 700 bis 1000°C erhitzt werden und längs einer langgedehnten Bahn durch dieses Bett einer Abführeinrichtung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Fließbett, dessen Gesamtoberfläche der Perforationen in den Fliesen nicht mehr als 1 bis 3% der Gesamtoberfläche beträgt, mit einer Bettiefe von höchstens 12 cm verwendet

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Fließbett mit einer Tiefe von 3 bis 7 cm verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Fließbett verwendet, dessen Länge wenigstens das 4fache der Breite beträgt.