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Verfahren zur thermischen Regenerierung
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von beladener Aktivkohle Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
thermischen Regenerierung von mit Schwefeldioxid beladener Aktivkohle oder Aktivkoks
in einem Behälter, den die Aktivkohle von oben nach unten durchwandert und bei dem
ein Teil des bei der Regeneration der Aktivkohle entstandenen Desorptionsgases erhitzt
und in den Behälter wieder eingeblasen wird.
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Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird der Teilstrom des unmittelbar
den Desorber verlassenden Desorptionsgases in einem besonderen Gaserhitzer auf die
erforderliche Temperatur erhitzt und in die Heizzone des Desorbers eingeblasen.
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Bei dem gleichen Verfahren kann weiter vorgesehen werden, die erhitzte
und regenerierte Aktivkohle mit Hilfe von wassergekühlten Rohrschllngen, die im
unteren Teil des Desorbers angeordnet sind, zu kühlen.
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Das bekannte Verfahren hat gegenüber der thermischen Regeneration
mittels eines heißen Fremdgases den Vorteil, daß das Desorptionsgas nicht durch
Heißgasanteil verdünnt wird.
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Nachteilig ist aber hierbei der verhältnismäßig hohe Wärmeaufwand
zur Erhitzung der Aktivkohle.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Wärme bilanz des
eingangs genannten Verfahrens durch eine weitgehende Wärmerückgewinnung und -rtckführung
dieser rückgewonnenen Wärme in den Prozeß zu verbessern.
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Das geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß der Teilstrom des den
Behälter verlassenden Desorptionsgases unterhalb der Heizzone der Aktivkohle in
den Behälter eingeblasen, in einer darüberliegenden Höhenebene vorgewärmt abgezogen,
in einem außerhalb des Behälters angeordneten Gaserhitzer erhitzt und erneut in
den Behälter eingeblasen wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Desorptionsgas zunächst
zur Kühlung der erhitzten Aktivkohle verwendet. Die dabei vom Desorptionsgas aufgenommene
Wärme wird dem Prozeß wieder zugeführt, indem das so vorgewärmte Desorptionsgas
nach Durchströmen durch einen Gaserhitzer wieder in den Behälter eingeblasen wird.
Im Gaserhitzer braucht das Desorptionsgas nur noch auf die notwendige Desorptionstemperatur
überhitzt zu werden.
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In Ausgestaltung der Erfindung wird die weitere Kühlung der Aktivkohle
durch gekühltes Inertgas vorgenommen, das unterhalb der Einblasebene für den Desorptionsgasteilstrom
im Kreislauf durch den Behälter und einen außenliegenden Kühler geführt wird. Dabei
wird als Kühlmittel Luft verwendet, die nach dem Verlassen des Inertgaskühlers dem
Gaserhitzer für das Desorptionsgas zugeführt wird. Die in dieser Kühlzone der Aktivkohle
entzogene Wärme wird also auch wieder dem Prozeß zugeführt.
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Insgesamt ist für den Desorptionsprozeß nur die Wärme verloren, die
in dem der Weiterverarbeitung zugeführten Desorptionsgas enthalten ist sowie die
Wärme, die der Aktivkohle durch eine zusätzliche Restkühlung entzogen wird. Nur
dieser Wärmeverlust ist im Gaserhitzer zu ersetzen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Die Zeichnung stellt schematisch im Längsschnitt
eine Vorrichtung zur thermischen Regeneration von Aktivkohle gemäß der Erfindung
dar.
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Der Desorber zur Regenerierung der beladenen Aktivkohle oder Aktivkoks
besteht aus einem vorzugsweise rechteckigen Behälter 1.
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Die Aktivkohle wird durch die Einfüllöffnung 2 eingefüllt, durchwandert
unter Schwerkraft den Behälter 1 von oben nach unten und wird durch den Auslaß 3
kontinuierlich und geregelt abgezogen.
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Die Aktivkohle wird von einem nicht dargestellten Adsorber herangeführt,
der von Rauchgas eines Kraftwerkes oder von einem anderen Schwefeldioxid enthaltenen
Abgas durchströmt wird.
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Das im Abgas enthaltene Schwefeldioxid wird von der Aktivkohle adsorptiv
gebunden. Zur Wiederverwendung wird die Aktivkohle soweit erhitzt, daß die angelagerten
Gasbestandteile, das sind im wesentlichen H20, C02 und S02, entweichen.
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Aus diesem Grund durchwandert die Aktivkohle nacheinander, beginnend
im oberen Teil des Behälters 1, eine Vorwärmzone 4, die eigentliche Heizzone 5,
eine erste Kühlzone 6, eine zweite Kühlzone 7 und eine dritte Kühlzone 8. Der gesamte
Behälter 1 ist gegen Wärmeverluste isoliert, was im Bereich der Heizzone 5 und der
ersten Kühlzone 6 zweckmäßig durch Ausmauerung erfolgt, während in den Gebieten
mit Temperaturen unter 3000C eine preiswerte äußere Isolierung aufgebracht wird.
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Das während der Erhitzung ausgetriebene Desorptionsgas wird durch
oberhalb der Vorwärmzone 4 angeordnete dachförmige Einbauten 9 aufgefangen. Drei
derartige Einbauten 9 sind in eine Ebene quer durch den Behälter 1 verlegt und stützen
sich auf der Behälterwand ab. An den schräg nach unten geneigten Flächen der Einbauten
9 gleitet die Aktivkohle ab und bildet unterhalb davon Böschungen 10. Der sich zwischen
den Einbauten 9 und den Böschungen 10 bildende Hohlraum steht mit einer nur schematisch
durch eine Linie dargestellten Gasleitung 11 in Verbindung, die durch den Behälter
zu den Einbauten 9 geführt ist.
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Weitere gleichartige Einbauten 12, 14 bzw. 16, die ebenfalls mit Gasleitungen
13, 15 bzw. 17 verbunden sind, sind oberhalb der ersten Kühlzone 6 sowie oberhalb
und unterhalb der zweiten Kühlzone 7 vorgesehen. Schließlich sind noch unterhalb
der Heizzone 5 und unterhalb der ersten Kühlzone 6 weitere mit schräg nach unten
weisenden Dächern versehene Einbauten 18 bzw. 20 angeordnet.
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Durch die Einbauten 18 und 20 wird über eine mit ihnen verundene
Leitung 19 bzw. 21 ein Gas zugeführt. Die Einbauten 18 und 12 sowie die Einbauten
20 und 14 sind unter Bildung von Schlitzen 22 für den Austritt des Gases durch Seitenwände
23 miteinander verbunden. Durch diese Seitenwände 23 wird der freie Innenquerschnitt
des Behälters 1 -verringert. Die Schlitze 22 werden durch mindestens eine Reihe
von an sich erkannten Jalousien gebildet. Die Strömungsrichtung der Gase lurch die
Leitungen und der Behälter ist in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet.
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Das von den Einbauten 9 aufgefangene Desorptionsgas wird über die
Leitung 11 mit Hilfe eines Gebläses 24 in die Leitung 25 und von dort zu einer nicht
dargestellten Verarbeitungsanlage gefördert. Von der Leitung 11 zweigt eine Nebenleitung
26 ab, die mit der Leitung 21 und den Einbauten 20 verbunden ist. Mit Hilfe der
Absperrorgane 27 und 28 in den Leitungen 25 und 26 kann die Menge des aus dem Hauptstrom
abgezweigten Teilstromes geregelt werden.
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Das aus den Schlitzen 22 der Einbauten 20 austretende Desorptionsgas
durchströmt die Aktivkohleschüttung innerhalb des Behälters 1 und wird von den Einbauten
12 aufgefangen.
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Ein in der Leitung 13 angeordnetes Gebläse 29 saugt das aufgefangene
Gas ab und fördert es in einen Gaserhitzer 30.
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In dem Gaserhitzer 30 wird gasförmiger oder flüssiger Brennstoff mit
vorgewärmter Luft verbrannt. Von dem Gaserhitzer 30 gelangt das erhitzte Desorptionsgas
durch die Leitung 19 zu den Einbauten 18, aus denen es durch die Schlitze 22 austritt.
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Es durchströmt die Aktivkohleschüttung innerhalb der Heizzone 5 und
erhitzt die Aktivkohle auf Desorptionstemperatur.
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Das bei dieser Temperatur aus der Aktivkohle ausgetriebene Desorptionsgas
wird zusammen mit dem als Heizgas dienenden Desorptionsgasteilstrom von den Einbauten
9 aufgefangen und wie oben beschrieben, abgeführt.
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Der Gaskreislauf innerhalb der ersten Kühlzone 6 ist von dem in der
Heizzone 5 zu trennen. Dazu dienen die schon erwähnten Seitenwände 23, die die Einbauten
12 und 18 miteinander verbinden. Diese den Durchtrittsquerschnitt für die Aktivkohle
und das Gas verengenden Seitenwände 23 erzeugen erhöhte Geschwindigkeiten. Durch
die damit verbundenen höheren Druckverluste werden die Gaskreisläufe voneinander
getrennt.
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Mit Hilfe eines Gebläses 3t wird kaltes Inertgas z.B. gereinigtes
Rauchgas oder ein Gemisch aus Stickstoff und Kohlendioxid durch die Leitung 17 und
die Einbauten 16 in die zweite Kühlzone 7 eingeblasen. Nach Durchströmen der Aktivkohleschüttung
wird das Inertgas durch die Einbauten 14 aufgefangen, in einem Inertgaskühler 32
gekühlt und erneut in die zweite Kühlzone 7 eingeblasen. Über eine Zusatzleitung
33 kann zusätzliches Inertgas eingespeist werden um z.B. Gasverluste auszugleichen.
Ein in der Zusatzleitung 33'angeordnetes Absperrorgan 34 regelt die zuzusetzende
Inertgasmenge.
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Die Tennung des Inertgaskreislaufes von den Desorptionsgaskreisläufen
erfolgt wie oben beschrieben durch die den Querschnitt verengenden Seitenwände 23.
Es ist aber auch möglich, etwas mehr Inertgas (z.B. 5 8) in den Behälter einzublasen
als durch die Leitung 15 abgezogen wird. Diese zusätzliche Inertgasmenge verdünnt
das Desorptionsgas nur in einem unerheblichen Maße.
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Als Kühlmittel wird in den Inertgaskühler 32 Luft aus der Umgebung
durch die Luftleitung 35 eingeblasen. Die sich durch den Wärmetausch mit dem Inertgas
erwärmende Luft wird über die Heißluftleitung 36 dem Gaserhitzer 30 zugeführt.
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Innerhalb der dritten Kühlzone 8 sind Rohrschlangen 37 verlegt, die
von Kühlwasser durchströmt sind. Das Kühlwasser kann anschließend zu Heizzwecken
verwendet werden.
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Die Erhitzung und Kühlung der Aktivkohle innerhalb des Behälters 1
geschieht auf die folgende Weise:
Die Aktivkohle tritt mit einer
Temperatur-von 1300C in den Behälter 1 ein und wird in der Vorwärmzone 4 und der
Heizzone 5 auf 5500C erhitzt. Die Erhitzung wird durch den auf 6000C gebrachten
Desorptionsgasteilstrom bewirkt. Im Wärmetausch mit der Aktivkohle wird das Desorptionsgas
auf 2000C abgekühlt. Mit dieser Temperatur tritt auch der Desorptionsgasteilstrom
in die erste Kühlzone 6 ein und erwärmt sich während des Durchganges durch die Aktivkohleschüttung
auf 4000C. In dem Gaserhitzer 30 wird die Temperatur des Desorptionsgasteilstromes
von 4000C auf 6000C erhöht.
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Nach dem Verlassen der ersten Kühlzone 6 weist die Aktivkohle noch
eine Temperatur von 3000C auf, die innerhalb der zweiten Kühlzone 7 durch das Inertgas
auf 1500C gesenkt wird. Dieses Inertgas tritt mit 500C in die zweite Kühlzone 7
ein und verläßt sie mit 2000C. Die restliche Kühlung der Aktivkohle von 1500C auf
13aOC erfolgt durch Kühlwasser, das mit 200C in die Kühlschlangen 37 eintritt und
sie mit 800C verläßt.
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