DE2521667C2

DE2521667C2 - Vorrichtung zum Regenerieren von Aktivkohle

Info

Publication number: DE2521667C2
Application number: DE2521667A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Adachi; Toyohisa Shimizu Shizuoka Fujimoto; Zenzi Izumi Osaka Matsumoto; Nobutaka Nagaokakyo Kyoto Ninomiya; Kouichi Yokohama Kanagawa Numasaki
Original assignee: JGC Corp; Takeda Chemical Industries Ltd
Current assignee: JGC Corp; Takeda Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 1974-05-15
Filing date: 1975-05-15
Publication date: 1985-08-01
Also published as: NL7505754A; NL182305C; JPS5347235B2; CH609953A5; FR2271171B1; GB1488725A; JPS50145391A; US4008994A; DE2521667A1; FR2271171A1; NL182305B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regenerieren von verbrauchter, feuchter Aktivkohle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Das Regenerieren von verbrauchter Aktivkohle findet im allgemeinen in drei Verfahrensschritten des Trocknens, Kalzinierens bzw. Brennens und Reaktivierens statt, indem die zu behandelnde, verbrauchte Aktivkohle chargenweise oder kontinuierlich in eine Kammer aus Werkstoffen mit guter Wärmeleitfähigkeit una Wärmebeständigkeit im Inneren eines Heizofens eingeführt und Regenerierungsdampf in die Kammer eingeleitet wird, während letztere von außen her erwärmt wird. Bei den bekannten, derzeit eingesetzten Regenerierungsvorrichtungen werden je nach der Konstruktion der Vorrichtung, dem Feuchtigkeitsgrad der verbrauchten Aktivkohle, der eingesetzten Menge an Regenerierungsdampf usw. im allgemeinen etwa 5ö°/o der der Regenerierungskammer zugeführten Wärmemenge für die Verdampfung der Feuchtigkeit aus der verbrauchten Aktivkohle aufgewandt, so daß bei diesen Vorricl - jngen der Beitrag der zugeführten Wärme zu den Kalzinierungs- und Reaktivierungsvorgängen, die bei der Regenerierung am wesentlichsten sind, entsprechend beschränkt ist.

in der japanischen Patentanmek ..ng Nr. 7484/1973 ist bereits eine Regenerierungsvorrichtung für verbrauchte Kohle vorgeschlagen worden, bei welcher ein lotrechter Außenzylinder mit einem am oberen Ende vorgesehen Einlaß und einem am unteren Ende angeordneten Auslaß für den Austrag des erhaltenen Produkts in festgelegter Menge in zentraler Anordnung in einen lotrechten Heizofen eingebaut ist. der mindestens einen Brenner, mindestens eine Leitung mit einer Klappe, einen mit einem Regenerierungsgas-Zufuhrrohr versehenen.

am unteren Ende verschlossenen Innenzylinder und eine mit Klappe versehene, zentral in d^n Außenzylinder eingesetzte Leitung aufweist, wobei eine Anzahl von schräggestellten, ringförmigen Platten mit einer den Ruhewinkel der zu behandelnden, verbrauchten Kohle übersteigenden Neigungswinkel in mehreren lotrechten Stufen sowohl am Innenumfang des Außenzylinders ai's auch am Außenumfang des Innenzylinders angeordnet sind, indem die schrägen Ringplatten des Außenzylinders relativ zu denen des Innenzylinders versetzt angeordnet sind, während sowohl die Wand des AuUen/ylinders als auch die Wand des Innenzylinders von öffnungen durchsetzt werden. Diese bereits vorgeschlagene Regenericrungsvorrichtung ist so aufgebaut, daß die durch die Oberseite der ringförmigen Regenerierungskammer eingeführte verbrauchte Kohle einer Erwärmung auf hohe Temperatur durch über die Außenzylinderwand zugeführte Wärme unterworfen wird, während sie im Inneren der in den Heizofen eingebauten Kammer heranfällt und dabei auch mit dem Rigenerierungsgas, z. B. Regene-

rierungsdampf, in Berührung kommt, welches durch die Pohrungen in der Wand des Innenzylinders eingeleitet wird, wobei Trocknung, Kalzinierung und Reaktivierung in dieser Reihenfolge von der Obeiscite der Kammer aus in Abwärtsrichtdng stattfinden. Gleichzeitig werden von der verbrauchten Kohle freigegebene Feuchtigkeit und adsorbierte Stoffe in Gasform zusammen mit dem Regenerierungsdampf über die die Wand des Außenzylinders durchsetzenden öffnungen in die Verbrennungszone im Inneren des Ofens ausgetragen und mit dem auf hoher Temperatur befindlichen Verbrennungsgas kontaktiert, so daß brennbare Stoffe verbrannt werden. Bei dieser Vorrichtung werden folglich keine schädlichen oder übelriechenden Stoffe zur Außenseite des Systems entlassen.

Zwischenzeitlich wurden weitere Untersuchungen des Wärmeverbrauchsprofils in Axialrichtung der Regenerierungskammer zinn Zeitpunkt der Regenerierung von verbrauchter (Aktiv-)Kohle mittels der vorgehend

w) umrissenen Vorrichtimg durchgeführt, wobei es sich zeigte, daß etwa die Hälfte der Zufuhrwärmcmcngc beim Trocknungsvorgang verbraucht wird, so daß sich die Frage nach der Wirtschaftlichkeil erhebt. Dieser Mangel wirtl in erster Linie tier Tatsache zugeschrieben, daß die zu behandelnde verbrauchte Kohle gewöhnlich ciw.i ■■)(!"/<> l-'eiichligkeii einhält, wobei diese feuchte Aktivkohle in diesem Zustand, d. h. ohne jegliche Vorbehandlung einer /one /iir Durchführung ties Troekiningsvorgangs zugeführt wird, welche mit der Zone für das Kalzinieren

μ und Reaktivieren identisch ist und in welcher hohe Temperaturen im Bereich von 800— 1000"C crfordcrlici. sind. Darüber hinaus lsi die bereits vorgeschlagene Vorrichtung auch vom .Standpunkt der Konstruklions- b/v.. Baukosten nachteilig. Genauer gesagt- Die Kulzinierungs- und Reaktivierungsschrittc müssen speziell in einer HGchtempcnmir/one durchgeführt worden, so daß die Regcncricrungskammer aus teueren wärmebeständigen

Materialien aufgebaut sein muß. Wenn daher die Trocknung in ein und derselben Zone wie das Kalzinieren und Reaktivieren stattfindet, muß eine Regenerierungskammer mit einer entsprechend verlängerten Durchlaufstrekke vorgesehen werden, so daß auch der Heizofen für die Aufnahme dieser Kammer entsprechend vergrößert werden muß.

Eine Vorrichtung zur Erzeugung von Aktivkohle mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs ist aus der DE-AS 10 81 434 bekannt. Diese Vorrichtung besitzt eine vertikal angeordnete, vom Aktivierungsgut von oben nach unten durchwanderte Retorte, deren Wandungen Ein- und Auslaßöffnungen zur Querstromführung der Aktivierungsgase aufweisen. Um eine besonders einfache Vorrichtung zur Erzeugung von Aktivkohle zu schaffen, soll dort die Retorte im Inneren einer Brennkammer mit mehreren Brennern und mit Reaktionsmittelzuführungseinrichtungen angeordnet und aus mit Schrägflächen einander übergreifenden feuerfesten Körpern, zwischen deren Schrägflächen die Ein- und Ausiaßöffnungen gebildet sind, aufgebaut sein. Da diese bekannte Vorrichtung jedoch nicht zur Behandlung von feuchter Aktivkohle vorgesehen ist, sind auch keine besonderen Maßnahmen angegeben, um die Aktivkohle auf wirtschaftliche Weise zu trocknen. Wolke man mit dieser Vorrichtung solche feuchte Aktivkohle behandeln, so müßte die Trocknung im Inneren der Retorte erfolgen, so daß ein hoher Anteil der dort aufgebrachten Energie für den Trocknungsvorgang verbraucht würde und nicht zur eigentlichen Aktivierung zur Verfügung stünde.

Eine ähnlich gestaltete Konstruktion ist aus der GB-Patentschrift 11 18 354 bekannt. Dort ist ein vertikal angeordneter Ofen zum Erzeugen von CaO oder MgO durch C02-Abtrennung· von CaCÖ3 oder Mg(X>3 beschrieben, wobei die genannte CO2-Abtrennung durch direkten Kontakt mit einem Verbrennungsgas herbeigeführt wird, welches durch Verbrennung von Brennstoff in einem Erenner erzeugt wird. Auch dieser Schrift lassen sich somit keine Anregungen entnehmen, zur Behandlung von feuchter Aktivkohle eir.. Vortrocknung durchzuführen und damit den thermischen Wirkungsgrad der Gesamtvorrichtung zu verbessern.

In der US-Patentschrift 36 59 829 ist ferner ein Drehofen mit Vorwärmeinrichtung beschrieben, wobei die Abgase des Ofens durch Wärmeaustausch eine Vorerwärmung und Trocknung des zu behandelnden Materials, beispielsweise in der Zementproduktion, bewirken. Dort ist jedoch der Wärmeaustauscher zunächst als eine getrennte Einheit vorgesehen, während der innere Aufbau im einzelnen nicht beschrieben oder dargestellt ist. Selbst wenn man also versuchen sollte, eine ähnliche Anordnung für die Vortrocknung von Aktivkohle zu schaffen, würde durch den getrennten Aufbau von Wärmeaustauscher und Ofen der thermische Wirkungsgrad nicht optimiert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs derart zu verbessern, daß unter Gewährleistung der Trocknung der Aktivkohle außerhalb des Ofens für die Trocknung selbst keine zusätzliche Energie aufgewendet zu wertlsn braucht, die gesamte Konstruktion der Vorrichtung jedoch dennoch einfach gestaltet ist und eine schnelle Arbeitsweise sicherstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt also die Trocknung der verbrauchten Aktivkohle außerhalb des Heizofens, indem die verbrauchte Aktivkohle mit Heißluft kontaktiert wird, die durch Wärmeaustausch zwischen dem Verbrennungsabgas des Ofens und der Luft erhalten wird. Damit verdampft der größte Teil der in der Aktivkohle enthaltenen Feuchtigkeit außerhalb des Ofens, während das Kalzinieren und Reaktivieren in der Regenerierungskammer innerhalb des Ofens stattfinden. Die Wärmerückgewinnung erfolgt durch Wärmeaustausch zw'^chen dem Verbrennungsgas und Luft, wobei die gewonnene Heißluft unmittelbar mit der verbrauchten Aktivkohle in Berührung gebracht wird, um die Trockn'mg zu bewerkstelligen. Die Heißluft wird aber weiterhin als Verbrennungsluft für den Ofen benutzt, so daß keine Gefahr für eine sekundäre Umweltbelästigung durch die von der behandelten Aktivkohle freigegebenen Gase besteht. Eine Vorrichtung mit der erfindungsgemäßen Konstruktion vermag somit in vorteilhafter Weise eine Umweltbelästigung zu vermeiden und gleichzeitig einen hervorragenden thermischen Wirkungsgrad zu gewährleisten.

Im folgenden i«t eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine schematische Darstellung der Vorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung zeigt, bei welcher die Trocknung der verbrauchten Aktivkohle einfach und unmittelbar mit Hilfe von Heißluft, welche durch Wärmeaustausch mit dem Abgas des Heizofens erhalten wird, in einer zwischen einem Schneckenförderer und einer Regenerierungskammer angeordneten Trocknungseinrichtung erfolgt.

Die Figur veranschaulicht schematisch eine Ausführungsform, bei welche', die Eigenwärme des Verbrennungsgases eines Heizofens für die Trocknung der verbrauchten Aktivkohle eingesetzt wird. Die zu regenerierende verbrauchte Aktivkohle wird über einen Zufuhrtrichter 1 zugeführt und durch eine Schnecke 3 gefördert.

Bei der gezeigten Vorrichtung sind ein Innenzylinder 10 r.iit verteiler 16 und ein Außenzylinder 11 vorgesehen, die beide mit geneigten oder schräggestellten Ringplatten versehen sind, welche das Vermischen und Kontaktieren begünstigen. Es kann jedoch auch eine Vorrichtung angewandt werden, bei welcher nur def Innenoder nur der Außenzylinder mit solchen geneigten Ringplatten versehen ist. Innen- und Außenzylinder, welche die Regenerierungskammer bilden, bestehen vorzugsweise aus einem Werkstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit und guler Wärmebeständigkeit. Als Regenerierungsgas eignet sich (Wasse-)Dampf, doch sind auch andere Gase, wie Slickstoffgas, anwendbar. Das System zur Zufuhr des Re^enerierungsgases kann gleichzeitig zur Zufuhr der Verbrennungsluft zu den Brennern dienen. Die Brenner können dabei beliebig im Heizofen angeordnet sein, doch sollten sie zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Erwärmung durch Umwälzung des Vsrbrennungsgases im Ofen vorzugsweise tangential zum Heizofen angeordnet sein.

Bei der gezeigten Ausführungsform erfolgt das Trocknen der verbrauchten Aktivkohle einfach und unmittelbar unter Verwendung von Heißluft, die durch Wärmeaustausch mit dem Abga, vom Heizofen erhalten wird, in b5 einer zwischen den Schneckenförderer 3 und die Regenerierungskammer 9 eingeschalteten Trocknungseinrichtung 21. Dabei wird dr? in der verbrauchten Aktivkohle enthaltene Wasser im Schneckenförderer 3 abgeführt, worauf die Aktivkohle in die Trocknungseinrichtung 21 eintritt und darin durch unmittelbare Kontaktierung mil

der durch den Wärmeaustausch mit dem Abgas vom Heizofen 7 erhaltenen Heißluft getrocknet wird. Dir Trocknungseinrichtung 21 besteht aus einem Heißluftverteiler 22, einem mit Jem oberen Ende des Außenzylinders 11 verbundenen Trocknerrohr oder -zylinder 23 und einem konzentrisch dazu angeordneten Mamcl 24. Die Wände sowohl des Heißluftverteilers 22 als auch des Trocknerrohrs 23 sind mit zahlreichen kleinen Perforationen bzw. öffnungen 26 bzw. 26' für den Durchtritt der Heißluft versehen. Die durch den Schneckenförderer 3 zugeführtc. entwässerte Aktivkohle wird dabei durch Kontaktierung mit der über den Heiüiuftverteilcr 22 zugeführten Heißluft getrocknet, während sie durch den Ringraum zwischen dem Heißlufiverteiler und dem Trocknerrohr hindurchfällt. Anschließend wird die Heißluft zusammen mit dem aus der verbrauchten Aktivkohle freigesetzten Wasserdampf nach dem Sammeln in einer Mantelkamrner 25 über eine Austragleitung 27 abgeführt.

im folgenden ist die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert.

Beispiel

Verbrauchte, feuchte Aktivkohle (mit einem praktisch ihrem Gewicht im trockenen Zustand entsprechenden Gehalt an Feuchtigkeit), die von der Wasserbehandlungsa.nlage einer Ölraffinerie abgeführt wurde, wurde einer Rcgenerationsbchandlung unter Verwendung von zwei Vorrichtungen unterschiedlicher Größe unterworfen, von denen die eine eine Kapazität von I t/Tag und die andere eine Kapazität von 3 '/Tag bcvili Das Ergebnis rlor ArhoiKu/oko^ hot u/olrhor Hi<* Wiirmo rip«; Ahunsp^ nirht :iiKcrpniit7t wurdo. wiirdo mit do.m F.rffehnis flor Arbeitsweise verglichen, bei welcher die Abgaswärme ausgenutzt oder wiedergewonnen, die dadurch erhaltene Heißluft jedoch ohne Durchströmung des Trockners als Verbrennungsluft dem Heizofen zugeführt wurde.

Das Ergebnis dieses Vergleichs ist aus der folgenden Tabelle ersichtlich:

erforderl. Luftm^nge(Nm²/h) erforderl. Brennsioffmenge (kg/h) Lufttemperatur am Auslaß des Lufterhitzers (⁰C) Temperatur des Luftstroms im Ofen (° C) Ofentemperatur (⁰C) Abgastemperatur (° C) Temperatur d. abgeführten Gases (" C) Thermischer Wirkungsgrad (%)

Regenerationslcistung (i/Tag)	vorhanden	3.0	vorhanden
1.0
Trockner	270	nicht	730
nicht	18,68	vorhanden	50,48
vorhanden	598	1100	630
400	300	76.50	300
27,75	1000	-	1000
—	800	20	800
20	297	1000	264
1000	30.6	800	34.0
800		800
800	22.4
20.6

Brennstoff: Überschußluftmenge: Benötigte Luftmenge:

Abgasmenge: Molekulargewicht des Abgases:

Kerosin LHV = 10 400 kcal/kg

1442 NmVkg Brennstoff = 18.67 kg/kg Brennstoff 15,55 NmVkg Brennstoff

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zum Regenerieren von verbrauchter, feuchter Aktivkohle, bestehend aus einem Ofen, der mit wenigstens einem Brenner und mindestens einer Leitung ausgestattet ist und eine Regenerierungskammer mit mindestens einem Satz aus einem Innenzylinder und einem Außenzylinder aufweist, die konzentrisch und lotrecht im Inneren des Ofens angeordnet sind und dessen Oberseite und Boden durchsetzen, wobei die Seitenwände von Innen- und Außenzylinder von einer Vielzahl von Öffnungen durchsetzt sind, ferner der Innenzylinder mit einem Zufuhrrohr für Regenerierungsgas versehen ist, welches bei der Kontaktierung mit der getrockneten, zu behandelnden Aktivkohle deren Regenerierung zu bewirken vermag, weiter das oNcrc

ίο Ende des Außenzylinders einen Einlaß für die verbrauchte, feuchte Aktivkohle bildet, während das untere Ende des Außenzylinders einen Auslaß für die regenerierte Aktivkohle bildet, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende des Außenzyiinders (11) eine Trocknungseinrichtung (21) angeordnet ist, die aus einem Heißluftverteiler (22), einem Trocknerrohr (23), welches mit dem oberen Ende des Außenzylinders (11) verbunden ist, und einem konzentrisch zu dem Trocknerrohr angeordneten Mantil (24) mit Kammer (25) und

is Austragsleitung (27) besteht, daß die Wände sowohl des Heißiuftverteilers (22) als auch des Trocknerrohres (23) mit einer Vielzahl von kleinen Durchbrechungen bzw. öffnungen (26) versehen sind, derart, daß die durch den Wärmeaustausch mit den Verbrennungsabgasen des Ofens erhaltene Heißluft durch diese Durchbrechungen oder öffnungen hindurchströmen kann.