DE2627479A1

DE2627479A1 - Verwendung eines formkokses als adsorptionsmittel fuer schwefeloxide aus abgasen

Info

Publication number: DE2627479A1
Application number: DE19762627479
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl Ing Degel; Klaus Giessler; Harald Prof Dipl Chem Juentgen; Karl Dipl Ing Dr Ing Knoblauch; Dieter Zuendorf
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1976-06-18
Filing date: 1976-06-18
Publication date: 1978-01-05
Also published as: BE855813A; JPS52155602A; GB1548342A; CA1100121A; IT1078910B; JPS5735756B2; FR2355060B1; US4233117A; DE2627479C2; FR2355060A1

Description

BERGWERKSVERBAND GMBH VERSUCHSBETRIEBE DER BERGBAU-FORSCHUNG

43 Ess«n-Kray

Friüendorfer StraB· 351 Telefon (0201) 105-1

Str/Strö

Verwendung eines Formkokses als Adsorptionsmittel für Schwefeloxide aus Abgasen

In den Abgasen industrieller Produktionsstatten sind vielfach schädliche Schwefeloxide enthalten. Man ist daher, zur Reinhaltung der Luft, bestrebt, diese Schwefeloxide aus den Abgasen zu entfernen.

Es ist bekannt, für die Abscheidung von SO₂ und SO- stückige poröse Halbkokse zu verwenden, die insbesondere aus rezenten Brennstoffen wie Torf oder Braunkohle hergestellt worden sind. Man hat erkannt, daß in Gegenwart von Wasserdampf und Sauerstoff das zunächst adsorbierte SO« zu Schwefelsäure oxydiert

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wird und daß es infolgedessen bei der thermischen Regeneration aufgrund der oxydierenden Wirkung der Schwefelsäure zu einer Teilvergasung des Kokses unter CO₂-Bildung kommt. Auf diese Weise können nach wiederholter Regeneration Abbrände von 5O %, bezogen auf das Einsatzgewicht der Kokse, und mehr auftreten. Da bei den modernen Adsorptionsanlagen zur Entfernung von Schwefeloxiden aus Abgasen, insbesondere Feuerungsabgasen, der Stückkoks in der Regel in Form einer Wanderschicht im Kreislauf durch die Adsorptions- und anschließend durch die Desorptionsanlage geführt wird, unterliegt er einer großen mechanischen Beanspruchung. Deshalb ist der anfallende Abrieb entsprechend groß. Der Abrieb wird durch den erwähnten ständigen Abbrand während des Prozesses noch erheblich erhöht, da der Substanzverlust während dieser Teilvergasung naturgemäß die Zerreiblichkeit des Kokses stark vergrößert. Dieser Abrieb ist aber unerwünscht, da er die Gasdurchlässigkeit der wanderschicht stark beeinträchtigt. Er muß deshalb ständig durch Absieben des Kokses entfernt werden. Hierdurch geht jedoch viel Material verloren.

Es ist weiter bekannt, daß man die vorgenannten Schwierigkeiten vermeiden und Adsorptionsanlagen für die Entfernung von Schwefeloxiden aus Abgasen ohne Störung betreiben kann, wenn man als Adsorptionsmittel einen Fonnkoks verwendet, der durch Mischen von pulverigen nichtbackenden fossilen oder rezenten Brennstoffen einer Körnung 100 % unter 1,0 mm, vorzugsweise unter 0,1 mm mit etwa 15 bis 35 Gewichtsprozent Bitumen, Teer oder Pech als Bindemittel, Formen der grünen Hasse und Entgasen bei Temperaturen zwischen etwa 500 und 900° C hergestellt worden ist. Als nichtbackende Brennstoffe sind beispielsweise Holzkohle, Torfkoks, Oxykohle oder Oxykoks geeignet.

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Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Zündpunkt dieser Formkokse unter Umständen zu niedrig sein kann, um ein gefahrloses Arbeiten in den Adsorbern zu garantieren. Er ist offenbar einmal abhängig vom Restgehalt an Flüchtigen Bestandteilen des Formkokses und zum anderen vom Oxydationsgrad des Ausgangsmaterials.

Es wurde nun gefunden, daß man die vorgenannten Schwierigkeiten vermeiden und Adsorptionsanlagen ohne Gefahr einer
Zündung des Formkokses betreiben kann, wenn man als Adsorptionsmittel einen Formkoks verwendet, der durch Mischen von pulverigen fossilen oder rezenten Brennstoffen
einer Körnung 1OO % unter 1,0 mm und 90 % unter 90 /U, vorzugsweise 8O % unter 60 ,u, mit etwa 5 bis 35 Gewichtsprozent Bitumen, Teer oder Kunststoffen als Bindemittel, Formen der grünen Masse zu zylindrischen Formungen von 5 bis 12 mm Durchmesser und Entgasen unter Luftabschluß bei einer Temperatur bis zwischen etwa 500 und 6OO° C bei Ausgangsmaterialien mit mehr als 40 % Flüchtigen Bestandteilen mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 5 bis 10° C/min, bei Ausgangsmaterialien mit 30 bis 40 % Flüchtigen Bestandteilen
mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 10 bis 20° C/min und
bei Ausgangsmaterialien mit weniger als 30 % Flüchtigen Bestandteilen mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 20 bis
30 C/min sowie weiteres Entgasen bis auf Temperaturen zwischen 850 und 9OO C mit beliebiger Aufhexzgeschwindigkeit bis auf einen Restgehalt an Flüchtigen Bestandteilen unter 3 % hergestellt worden ist.

Wird als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Formkokse oxidierte Steinkohle benutzt, deren Heizwert bei der Oxydation um 500 bis lOOO cal/g erniedrigt worden ist, so ist
auch der Zündpunkt des Formkokses ausreichend hoch. Es wurde

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überraschenderweise festgestellt, daß der Zündpunkt mit zunehmendem Oatidationsgrad sinkt und mit fallendem steigt. Außerdem wird der Zündpunkt von der Endtemperatur der Entgasung bzw. vom Restgehalt an Flüchtigen Bestandteilen bekanntlich beeinflußt. Mit steigendem Gehalt an Flüchtigen Bestandteilen sinkt der Zündpunkt.

Wird ein unter den vorgenannten Bedingungen hergestellter Formkoks zur Adsorption verwendet, so ist auch die Unterkornbildung äußerst gering. Es wurde nämlich festgestellt, daß sowohl die Größe der mechanischen Belastung als auch die Ofenatmosphäre während der Entgasung die Höhe der Unterkornbildung stark beeinflussen. In diesem Sinne ist auch der Einbau von Mischleisten in die Schweltrommel, insbesondere im Temperaturbereich bis 600 C, schädlich für die Herstellung eines Formkokses mit einem kleinen Unterkornanteil. Es wurde nämlich gefunden, daß die Unterkornbildung durch mechanische Beanspruchung von der Anzahl der Mischleisten in der Drehtrommel abhängig ist, wie die folgende Tabelle zeigt:

Entgasung in einer Drehtrommel Unterkorn

mit Korn unter 6,3 mm

2 Mischleisten 2O Gew.-%

4 " 32

6 " 60

ohne " 6 - 8 "

Außerdem wurde gefunden, daß die UnterkornbiIdung vom Sauerstoffgehalt der Ofenatmosphäre abhängig ist, wie die folgende Tabelle zeigt. Er sollte während der Entgasung unter 5 Vol.-% liegen.

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Sauerstoffgehalt in der fenatmosphäre

Unterkorn

Korn unter 6,3 mm

1 Vol.-% 3 "

IO
15

9 Gew.-% 28
34

41 " 45 "

Auch der Abrieb des Formkokses beim Umlauf in der Entschwefelungsanlage ist vom Sauerstoffgehalt der Ofenatmpsphäre abhängig, wie die Tabelle zeigt. Ein gewisser Sauerstoffgehalt ist jedoch erforderlich, da durch eine partielle Oxydation des Ausgangsmaterials erst das für die Adsorption der Schwefeloxide geeignete Porensystem entsteht.

Sauerstoffgehalt in der O fenatmosphäre

Abrieb pro Umlauf

in der Entschwefelungsanlage

0,4 Vol.-% 2,5 3,3

6,5 " 10,0 14, 8

0,27 % 0,35 % 0,45 % 0,60 % 0,60 % 0,85 %

Im folgenden wird die Herstellung des erfindungsgemäß verwendeten Formkokses beschrieben:

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Beispiel 1

150 Gew.-Teile Kohle mit 35 % Flüchtigen Bestandteilen und einem Heißwert von 7702 cal/g werden in einer Körnung von 100 % unter 1 mm und 90 % unter 90 ,u mit 45 Gew.-Teilen Bitumen gemischt und zu Formungen von 9 mm Länge und 9 mm Durchmesser verpreßt. Die Formlinge werden dann in einer Schweltrommel, die keine Mischleisten enthielt, mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 15 C/min bis auf 600° C unter Luftabschluß aufgeheizt und das Schwelprodukt anschließend innerhalb 10 min auf eine Endtemperatur von 900° C aufgeheizt. Der Restgehalt an Flüchtigen Bestandteilen betrug dann 2,3 %. Das anfallende Schwelprodukt bestand zu 91 % aus verwendungsfähigem Material über 6,3 mm und 9 % Unterkorn unter 6,3 mm. Der Zündpunkt des Materials betrug 432 C.

Beispiel 2

150 Gew.-Teile einer oxidierten Kohle mit 25 % Flüchtigen Bestandteilen und einem Heizwert von 7035 cal/g werden in einer Körnung von 9O % <90 Ai mit 50 Gew.-Teilen Bitumen gemischt und zu Formungen von 9 mm Durchmesser verpreßt. Die Formlinge werden in einer Schweltrommel ohne Mischleisten zunächst mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 25 C/min auf 600 C in inerter Atmosphäre aufgeheizt und dann in einer Schweltrommel mit 6 Mischleisten auf eine Endtemperatur von 850° C in inerter Atmosphäre aufgeheizt. Das Schwelprodukt besteht zu 40 % aus verwendungsfähigem Material und hat einen Zündpunkt von 353° C.

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709881 /0015 ORIGINAL INSPECTED

Beispiel 3

170 Gew.-Teile Kohle mit 45 % Flüchtigen Bestandteilen und einem Heizwert von 7600 cal/g werden in einer Körnung von 90 %-<iL90 /U mit 65 Gew.-Teilen Weichpech vermischt und zu 9 mm Formungen verpreßt. Die Formlinge werden in inerter Atmosphäre mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 8° C/min auf 5OO° C aufgeheizt und dann innerhalb 10 min auf eine Endtemperatur von 850° C aufgeheizt. Das Produkt hatte nur 8 % Unterkorn unter 6,3 mm und einen Zündtpunkt von 465° C.

Beispiel 4

Es werden die im Beispiel 3 beschriebenen Formlinge in einer Ofenatmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt von 12 Vol.-% wie im Beispiel 3 beschrieben thermisch behandelt, Es wird ein rissiges Produkt erhalten, das 45,2 % Unterkorn unter 6,3 mm bildete und einen verstärkten Abrieb von 1,2 % in der Entschwefelungsanlage zeigte. Der Zündpunkt des Materials lag bei 391° C.

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche

Verwendung eines Formkokses als Adsorptionsmittel für Schwefeloxide aus Abgasen, der durch Mischen von pulverigen, fossilen oder rezenten Brennstoffen einer Körnung 1OO % unter 1,O mm und 9O % unter 90 /U, vorzugsweise 8O % unter 60/U, mit etwa 5 bis 35 Gewichtsprozent Bitumen, Teer oder Kunststoffen als Bindemittel, Formen der grünen Masse zu zylindrischen Formungen von 5 bis 12 mm Durchmesser und Entgasen unter Luftabschluß bei einer Temperatur bis zwischen etwam500 und 600 C bei Ausgangsmaterialien mit mehr als 40 % Flüchtigen Bestandteilen mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 5 bis 10° C/min, bei Ausgangsmaterialien mit 30 bis 4O % Flüchtigen Bestandteilen mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 10 bis 20° C/min und bei Ausgangsmaterialien mit weniger als 30 % Flüchtigen Bestandteilen mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 20 bis 3O° C/min sowie weiteres Entgasen bis auf Temperaturen zwischen 850 und 900 C mit beliebiger Aufheizgeschwindigkeit bis auf einen Restgehalt an Flüchtigen Bestandteilen unter 3 % hergestellt worden ist.
2) Verwendung eines Formkokses nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für dessen Herstellung oxidierte Steinkohle als Ausgangsmaterial benutzt worden ist, deren Heizwert bei der Oxydation um 500 bis 1000 cal/g erniedrigt worden ist.
3) Verwendung eines Forrakokses nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkoks in einer Drehtrommel, die im Temperaturbereich bis 600 C eine

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glatte Wand besitzt und bei der im Temperaturbereich oberhalb 6C
worden ist.

oberhalb 600° C Mischleisten eingebaut sind, entgast
4) Verwendung eines Formkokses nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Drehtrommel während der Entgasung mit einer inerten Atmosphäre mit weniger als 5 Vol.-% Sauerstoffgehalt beschickt worden ist und die gebildeten Schwelgase abgezogen worden sind.

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