DE2629798B2 - Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle - Google Patents

Description

a) das Gemisch in einer Suspensionsflüssigkeit zur Bildung einer Aufschlämmung dispergiert, die vorzugsweise 5 bis 40% Feststoffe enthält,

b) dieser Aufschlämmung einen Kohlenwasserstoff mit einem Anfangssiedepunkt über 65° C zusetzt, der gegenüber der Suspensionsflüssigkeit und den nichtkohlenstoffhaltigen Partikeln lyophob und gegenüber den kohlenstoffhaltigen Partikeln lyophil ist, um eine Misch?ing zu bilden,

c) die Mischung umrührt, um insbesondere die kohlenstoffhaltigen Partikel zu agglomerieren, während die nichtkohlenstoffhaltigen feinen Partikel im wesentlichen in nichtagglomerierten Zustand in der Mischung verbleiben,

d) die agglomerierten kohlenstoffhaltigen Partikel aus der Mischung abtrennt und wie üblich karbonisiert und aktiviert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe b den Kohlenwasserstoff in einer Menge von etwa 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die gesamten Feststoffmengen in der Aufschlämmung, zusetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man nach Abtrennen der agglomerierten kohlenstoffhaltigen feinen Partikel und vor dem Karbonisieren und Aktivieren den Agglomeraten eine carbonisierbare Bindemittelflüssigkeit zusetzt, um eine zweite Mischung zu bilden, und daß man die zweite Mischung umrührt, um die agglomerierten kohlenstoffhaltigen Partikel zu pelletieren.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle mit einer großen aktiven Oberfläche, einem hohen Kohlenstoffgehalt und einer gleichmäßigen Korngröße und Packung.

Aktivkohle ist eine amorphe Form von Kohle, die insbesondere hergestellt wird, eine sehr große Oberfläche zu schaffen, die im wesentlichen im Bereich von 300 bis 2000 m²/g liegt. Diese große Oberfläche wird dadurch erhalten, daß die interne Porenstruktur ausgeprägt entwickelt bzw. stark ausgeprägt ist. Diese Porenstruktur verleiht der Aktivkohle das Vermögen, Gase und Dämpfe aus Gasen zu absorbieren und gelöste oder dispergierte Substanzen aus Flüssigkeiten zu absorbieren. Aktivkohle ist in der Lage, Färb- und Geruchsstoffe bzw. Riechstoffe aus Gasen und Flüssigkeiten zu entfernen, indem die unerwünschten Verunreinigungen von der Aktivkohlenoberfläche absorbiert werden. Aktivkohle liegt im Handel in zwei Formen vor, nämlich in Form von leichten staubenden Pulvern, die im allgemeinen als Entfärbungsmittel verwendet werden, und in Form von harten dichten Granulaten und Pellets, die im allgemeinen zur Dampfadsorption benutzt werden.

Nahezu alle kohlenstoffhaltigen Materialien entweder tierischen, pflanzlichen oder mineralischen Ursprunges können, wenn sie in der geeigneten Weise aufbereitet werden, zu Aktivkohle verarbeitet werden So wird beispielsweise Aktivkohle aus dem Blut, Fleisch und den Knochen von Tieren hergestellt; man stellt sie auch aus pflanzlichen Stoffen einschließlich Harthölzern, Weichhölzern, Maiskolben, Seetang, Kaffeebohnen, Reisschalen, Obstkernen bzw. -steinen, Nußschalen, insbesondere Erdnußschalen, Bagasse und Lignin her; Aktivkohle wird auch aus Mineralstoffen einschließlich Torf, Lignit, Weich- und Hartkohlen, Teeren, Pechen, Asphalt, Erdöl- bzw. Petroleumrückständen und Ruß hergestellt Aus wirtschaftlichen Gründen werden jedoch im allgemeinen Knochen, Holz, Torf, Lignit und Papiermühlenabfälle (Lignin) für die Herstellung von pulverförmiger Aktivkohle verwendet und Kokosnußschalen, Kohle, Torf und Petroleumrückstände für granulatförmige Aktivkohle.

Unabhängig von den verwendeten Rohstoffen oder der erwünschten Form wird Aktivkohle im allgemeinen nach einer und zwei Grundmethoden hergestellt, nämlich chemische Aktivierung oder Gasaktivierung, insbesondere Chlorzink- und Wasserdampfverfahren. Die chemische Aktivierung hängt von der Wirkung von anorganischen Chemikalien ab, beispielsweise Zinkchlorid oder Phosphorsäure, die entweder auf natürliche Weise vorhanden sind oder dem Rohmaterial zugesetzt werden, um die organischen Moleküle während der Karbcnisierung oder Kalzinierung abzubauen oder zu dehydrieren. Die Gasaktivierung hängt von der selektiven Oxydation des Kohlenstoffmaterials mit Luft bei niedriger Temperatur oder mit Dampf, Kohlendioxyd, Abgas, Chlorgas oder ähnlichen Gasen oder Dämpfen bei hoher Temperatur ab.

Der Oxydation geht gewöhnlich eine primäre Karbonisierung des Rohmaterials voraus.

Die Adsorptionskraft einer Aktivkohle verändert sich direkt erstens mit der Kohlenstoffreinheit des aktivierten Materials und zweitens mit der Größe der inneren Oberfläche je Gewichtseinheit des aktivierten Materials. Je größer die Reinheit ist und je größer die Aktivkohlenmenge je Gewichtseinheit ist, um so größer ist die Adsorptionskraf t bzw. das Adsorptionsvermögen. Bei granulatförmigen Kohlen ist auch der Strömungswiderstand zu berücksichtigen, der einer Flüssigkeit oder einem Gas beim Durchströmen einer bestimmten Gewichtseinheit der Aktivkohle entgegenwirkt. Eine granulatförmige Aktivkohle wird in einem Packungsbett angewandt, und das zu reinigende Gas bzw. die zu reinigende Flüssigkeit wird durch das Packungsbett hindurchgeschickt. Je mehr Gas oder Flüssigkeit durch eine Gewichtseinheit der Aktivkohle in einem bestimmten Zeitraum hindurchgeschickt werden kann, und je gleichmäßiger das Gas oder die Flüssigkeit durch die Aktivkohlenschicht hindurchströmt, um so größer ist die Adsorptionskraft bzw. das Adsorptionsvermögen der Aktivkohle. Bei granulatförmigen Kohlen ist außerdem zu berücksichtigen, daß die Granulate sowohl im rohen als auch im fertigen Zustand eine ausreichende Festigkeit haben, so daß sie automatisch durch Trocknen, Karbonisieren und Aktivieren in den jeweils geeigneten Apparaturen hergestellt werden können, wobei die Festigkeit auch zur Bildung des Aktivkohlenbettes ausreichend sein muß.

Demzufolge gehen die Bemühungen bei der Herstellung von Aktivkohle darauf hinaus, erstens den nichtkohlenstoffhaltigen Anteil herabzusetzen, zweitens die Oberfläche je Gewichtseinheit zu erhöhen und drittens bei granulatförmiger Aktivkohle eine gleichmä-

ßige Korngröße und Packung und insbesondere kugelförmige Granulate zu erzielen. Es hat sich beispielsweise gezeigt, daß Kohle und Lignit (beispielsweise Braunkohle) zu einer reineren Aktivkohle führen, wenn die Rohstoffe zuerst mit Salzsäure behandelt werden, um die Chlorkohlenwasserstoffe abzutrennen, siehe beispielsweise US-PS 2040 931 und Ind. Eng. Chem, 38, 7, 745 (1946). In ähnlicher Weise ist Kohle aufbereitet worden, um die Oberfläche je Gewichtseinheit zu vergrößern, siehe US-PS 34 83 134. und man hat auch mit Steinkohlenteer, Koksofen und Holzpech gearbeitet, um kugelförmige Granulate von im wesentlichen gleicher Korngröße zu erhalten, siehe US-PS 35 33 961.

Aus der US-PS 36 17 228 ist die Verwendung eines Kohlenwasserstoffes zum Zwecke des Agglomerierens von Kohleteilchen bekannt, wobei stets auf feingemahlene bzw. feine Kohlcpartikel hingewiesen wird, die insgesamt agglomeriert werden sollen. In dieser US-PS ist jedoch kein Hinweis auf nichtkohlenstoffhaltige bzw. aschenartige Partikel enthalten. Die Aufbereitung eines sowohl kohlenstoffhaltige als auch nichtkohlenstoffhaltige Partikel enthaltenden Gemisches für die Herstellung beispielsweise von Aktivkohle ist gemäß dem in der US-PS 36 17 288 beschriebenen Verfahrens nicht möglich. Als Agglomerierflüssigkeit werden hierbei schwere Kohlenwasserstoffe in Form von Pech verwendet

Schwere Kohlenwasserstoffflüssigkeiten enthalten typischerweise molekulare Gruppen, die lyophil sowohl gegenüber feinen nichtkohlenstoffhaltigen Partikein als auch gegenüber feinen Kohlenstoffpartikeln sind, so daß sie nicht den erwünschten hohen Trenngrad zwischen feinen Kohlenstoffpartikeln und nichtkohlenstoffhaltigen feinen Partikeln liefern. Die genannte US-PS enthält keinen Hinweis darauf, daß dieser Kohlenwasserstoff neben dem Agglomerieren der kohlenstoffhaltigen Teilchen auch im wesentlichen Umfang eine Trennung von den nichtkohlenstoffhaltigen Teilchen bewirkt. Eine derartige Trennung dürfte bei den Verfahrensparametern auch nciht möglich sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle aus einem fein zerkleinerten Gemisch von kohlenstoffhaltigen und nichtkohlenstoffhaltigen Partikeln zu schaffen, bei dem im wesentlichen Umfang eine Trennung zwischen kohlenstoffhaltigen und nichtkohlenstoffhaltiger: Partikeln erreicht werden soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß man

a) das Gemisch in einer Suspensionsflüssigkeit zur Bildung einer Aufschlämmung dispergiert, die vorzugsweise 5 bis 40% Feststoffe enthält;

b) dieser Aufschlämmung einen Kohlenwasserstoff mit einem Anfangssiedepunkt über 65° C zusetzt, der gegenüber der Suspensionsflüssigkeit und den nichtkohlenstoffhaltigen Partikeln lyophob und gegenüber den kohlenstoffhaltigen Partikeln Lyophil ist, um eine Mischung zu bilden,

c) die Mischung umrührt, um insbesondere die kohlenstoffhaltigen Partikel zu agglomerieren, während die nichtkohlenstoffhaltigen feinen Partikel im wesentlichen in nichtagglomeriertem Zustand in der Mischung verbleiben,

d) die agglomerierten kohlenstoffhaltigen Partikel aus der Mischung abtrennt und wie üblich karbonisiert und aktiviert.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zuerst das feinstzerkleinerte Gemisch von kohlenstoffhaltigen und nichtkohlenstoffhaltigen Partikeln in einer Suspensionsflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, zur Bildung einer Aufschlämmung dispergiert, die vorzugsweise 5 bis 40% Feststoffe enthält Die Aufschlämmung kann in vorteilhafter Weise durch Zerkleinerung von kohlenstoffhaltigem Material, beispielsweise von aus einer Mine stammender Kohle, in einer geeigneten Zerkleinerungsapparatur und durch Mischen der zerkleinerten kohlenstoffhaltigen und nichtkohlenstoffhaltigen Feinpartikel mit Wasser gebildet werden. Die Aufschlämmung kann alternativ vorzugsweise auch aus dem Abfall von anderen Prozeßstufen hergestellt werden, beispielsweise dem wäßrigen Unterlauf einer üblichen Kohlenwaschanlage, oder dem aufgeschlämmten Sediment und dem Abfall eines Setzbeckens einer Kohlenwaschanlage. Wenn Kohle verwendet wird, soll sie von nichtbackender Art sein, wie sie dem in Frage stehenden Fachmann bekannt ist

Der gebildeten Aufschlämmung wird ein Kohlenwasserstoff mit einem Anfangssiedepunkt über 65° C zugesetzt, der gegenüber der Suspensionsflüssigkeit und den nichtkohlenstoffhaltigen Partikeln lyophob und gegenüber den kohlenstoffhaltigen Partikeln lyophil ist, um eine Mischung zu bilden. Als Agglomeriermittel wird vorzugsweise ein Kohlenwasserstoff benutzt, der verflüchtigt und/oder zusammen mit den kohlenstoffhaltigen Feinstoffen karbonisiert werden kann. Die Mischung wird dann umgerührt, um insbesondere die kohlenstoffhaltigen Partikel zu agglomerieren, während die nichtkohlenstoffhaltigen Feinpartikel im wesentlichen in nichtagglomeriertem Zustand in der Mischung verbleiben. Danach werden die agglomerierten kohlen-

j5 stoffhaltigen Partikel aus der Mischung abgetrennt und wie üblich karbonisiert und aktiviert. Die Größe und Packung (Dichte) der Agglomerate ist im wesentlichen gleichförmig und die Größe kann durch die Zusammensetzung und den Anteil der Flüssigkeit und dem Umfang und die Dauer des Umrührens gesteuert werden.

Vorzugsweise wird in der Stufe b, in die Aufschlämmung der Kohlenwasserstoff in einer Menge von etwa 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die gesamten Feststoffmengen in der Aufschlämmung, zugesetzt. In Ausgestaltung der Erfindung kann man nach Abtrennen der agglomerierten kohlenstoffhaltigen feinen Partikel und vor dem Karbonisieren und Aktivieren den Agglomeraten eine karbonisierbare Bindemittelflüssigkeiten zusetzen, um eine zweite Mischung zu bilden, wobei die zweite

so Mischung umgerührt werden kann, um die agglomerierten kohlenstoffhaltigen Partikel zu pelletieren.

Die Größe, Packung (Dichte) und Form der aktivierten Kohlenstoffgranulate lasson sich genau einstellen, und zwar durch Überwachen des Agglomerierens der feinen Kohlenstoffpartikel in der Mischung aus Agglomerier- und Suspensionsflüssigkeiten und kohlenstoffhaltigen und nichtkohlenstoffhaltigen feinen Partikeln. Die Größe und Dichte der Agglomerate wird vorzugsweise durch die Zusammensetzung und Zusätze

bo an Agglomerierflüssigkeit und die Schnelligkeit und die Dauer des Umrührens der Mischung bestimmt Die Form der Agglomerate ist im allgemeinen kugelförmig, und die Agglomerate haben aufgrund der Verfahrensbedingungen eine im wesentlichen gleichmäßige Größe.

b5 Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Fließbild für die Darstellung verschiedener Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle und

F i g. 2 ein Schemabild eines Apparateteils für die Herstellung von Aktivkohle nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Fig. 1 zeigt, daß Aktivkohle des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wird, indem zuerst feinverteilte <■, kohlenstoffhaltige und nichtkohlenstoffhaltige Partikel, vorzugsweise aus einem kohlenstoffhaltigen Material, in einer Suspensionsflüssigkeit dispergiert werden, um eine Aufschlämmung zu bilden. Bei den feinzerteilten Partikeln handelt es sich vorzugsweise um kleine ι ο Partikel mit einer Größe von weniger als 0,600 mm und vorzugsweise von weniger als 0,200 mm.

Unter »kohlenstoffhaltigem Material« ist jedes verfügbare Rohmaterial zu verstehen, das reich an Kohlenstoff ist und im feinzerteilten Zustand Feinstpartikel aus nichtkohlenstoffhaltigem Material sowie auch aus kohlenstoffhaltigem Material enthält. Als Ausgangsmaterialien werden vorzugsweise Lignit, bituminöse Steinkohle, Ruß und Koksofen- und Holzpeche verwendet, die einen Erweichungspunkt über 80° C haben, wobei bituminöse Steinkohle und Anthrazitkohle am vorteilhaftesten sind.

Als kohlenstoffhaltiges Material ist eine Anthrazitkohle oder eine bituminöse Grubensteinkohle nichtbakkender Art sehr vorteilhaft, bei der die kohlenstoffhaltigen Feinstoffe Kohle und die nichtkohlenstoffhaltigen Feinststoffe Asche sind. Aschefeinstoffe sind kleine Partikel aus Materialien, wie Ton und Schiefer, die beim vollständigen Verbrennen der Kohle hauptsächlich als Asche auftreter, und nicht als verflüchtigte Stoffe.

Nichtbackende Kohle ist dem Kohlefachmann bekannt und durch den semiquantitativen Gieseier-PIastometer-Test (ASTM D 1812-69) oder den Free-Swelling-Index (ASTM D 720-67) bestimmt.

Die Aufschlämmung kann auf verschiedene Weisen y, aus einer solchen nichtbackenden Grubenkohle hergestellt werden. So kann beispielsweise Stückkohle über Leitung 10 direkt von einer Grube einer Zerkleinerungs- und Mischanlage 11 zugeführt werden. Bei der Zerkleinerungs- und Mischanlage kann es sich Vorzugsweise um eine im Handel erhältliche Zerkleinerungsanlage, beispielsweise eine Kugelmühle, handeln. Die Zerkleinerungs- und Mischanlage 11 soll vorzugsweise so arbeiten, daß feine Partikel gleichmäßiger Korngröße erhalten werden. Während des Mahlens in der Zerkleinerungs- und Mischanlage 11 wird Wasser oder eine andere Suspensionsflüssigkeit zugesetzt, um die feinen Kohle- und Aschepartikel unter Bildung einer Aufschlämmung zu dispergieren. Die Aufschlämmung enthält vorzugsweise etwa 5 bis 40%, insbesondere etwa 20 bis 25%, Feststoffe aus kohlenstoffhaltigen und nichtkohlenstoffhaltigen feinen Partikeln.

Alternativ kann die Aufschlämmung durch den Unterlauf einer üblichen Kohlenwaschanlage aus Leitung 14 ersetzt sein, wobei dieser Unterlauf typischerweise einen verhältnismäßig niedrigen Feststoffgehalt von etwa 5 bis 15% Feststoffen in Wasser hat Der Unterlauf kann mit dem von einem Setzbecken bzw. Schlammteich kommenden Ablaufschlamm aus feinen Kohle- und Aschepartikeln mit einem verhältnis- eo mäßig hohen Feststoffgehalt von mindestens etwa 50% Feststoffe aus Leitung 15 vermischt werden, wobei man diesen Ablaufschlamm dadurch erhält, daß man das Sediment eines vorhandenen Setzbeckens bzw. Schlammteiches in Wasser dispergiert Das Vermischen des Unterlaufs mit dem Ablaufschlamm führt zu einer Aufschlämmung mit etwa 5 bis 40%, insbesondere 20 bis 25% Feststoffen aus feinen Kohle- und Aschepartikeln.

Die Aufschlämmung wird über Leitung 13 zu einem Rührapparat 16 geführt und dort behandelt, um insbesondere die feinen Kohlenstoffpartikel (beispielsweise Kohlepartikel) zu agglomerieren, während die feinen nichtkohlenstoffhaltigen Partikel beispielsweise Aschepartikel) im wesentlichen nicht agglomeriert dispergiert in der Aufschlämmung verbleiben. Am Einlaß zu dem Rührapparat 16 wird der Aufschlämmung eine Agglomerierflüssigkeit über Leitung 17 zugesetzt, die gegenüber der Suspensionsflüssigkeit (beispielsweise Wasser) und den nichtkohlenstoffhaltigen Feinstoffen lyophob und gegenüber den fallenden Kohlenstoffpartikeln lyophil ist, um eine Mischung zu bilden.

Der Ausdruck »iyophii« bedeutet in diesem Zusammenhang, daß in einem dispersen System eine bestimmte Affinität (Benetzbarkeit) zwischen einer dispersen Komponente und dem Dispersionsmedium und/oder einer anderen dispersen Komponente ist. Einige Beispiele dafür sind beispielsweise Klebstoff und Wasser, Gummi und Benzol. Der Ausdruck »lyophob« bedeutet in diesem Zusammenhang, daß in einem dispersen System im wesentlichen keine Affinität zwischen der dispersen Komponente und dem Dispersionsmedium und/oder einer anderen dispersen Komponente ist. Beispiele dafür sind kolloidale »Lösungen« von Metallen.

Bei der Agglomerierflüssigkeit handelt es sich vorzugsweise um eine Kohlenwasserstoffflüssigkeit, die zusammen mit den feinen Kohlenstoffpartikeln in der im folgenden beschriebenen Weise karbonisiert werden kann. Besonders geeignet sind Kohlenwasserstoffe mit einem Anfangssiedepunkt über 65° C, vorzugsweise über 150°C. Insbesondere geeignet sind Leichtöl, leichtes Heizöl, schweres Heizöl und Kerosin. Es eignen sich jedoch auch Kreosot, gefiltertes Anthrazitöl, hydriertes gefiltertes Anthrazitöl, Schmieröl und chlorierte Diphenyle. Schwere Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise schweres Rohpetroleum, Ölschieferrohmaterial oder Kohlenteer können unter bestimmten Umständen auch verwendet werden, obwohl derartige schwere Kohlenwasserstoffe nicht zu bevorzugen sind. Schwere Kohlenwasserstoffflüssigkeiten enthalten typischerweise molekulare Gruppen, die lyophil sowohl gegen feine nichtkohlenstoffhaltige Partikel als auch gegen feine Kohlenstoffpartikel sind, so daß sie nicht den erwünschten hohen Trenngrad zwischen feinen Kohlenstoffpartikeln und nichtkohlenstoffhaltigen feinen Partikeln liefern, wie es für das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt wird. Derartige schwere Kohlenwasserstoffflüssigkeiten müssen häufig auch erhitzt werden, um die für das erfindungsgemäße Verfahren notwendige Liquidität zu haben.

Die Agglomerierflüssigkeit wird in der notwendigen Weise ausgewählt und in abgemessenen Mengen zugesetzt, um das Agglomerieren der feinen Kohlenstoffpartikel in der im folgenden beschriebenen Weise zu steuern. Die Flüssigkeit aus 17 wird vorzugsweise in Mengen von etwa 2 bis 10 Gew.-%, insbesondere zwischen 3 und 7 Gew.-%, bezogen auf die gesamten Feststoffmengen in der Aufschlämmung, zugesetzt, um eine hohe Ausbeute, beispielsweise 88 bis 98 Gew.-%, zu erhalten, und es können gegebenenfalls auch kleinere oder größere Mengen an Agglomerierflüssigkeit zugesetzt werden, beispielsweise bis zu 30 Gew.-% und mehr. Derartige größere Zusätze und auch kleinere Zusätze sind jedoch nicht vorzuziehen, da es dabei nicht zu einer besseren Agglomerierung und Bindung der feinen Kohlepartikel auf der einen Seite kommt,

während andererseits daraus ein Abfall aus einem hoch raffinierten Petroleum- oder Kohlenteerderivat resultiert.

Die Mischung aus der Aufschlämmung und der Agglomerierflüssigkeit wird in dem Rührapparat 16 durchmischt und umgerührt. Der Rührapparat 16 kann ein übliches Rührgerät, beispielsweise ein modifizierter Turbinen-, Scheiben- oder Konusmixer, sein. Bei dem Rührapparat 16 handelt es sich vorzugsweise um einen Behälter, der mit einem motorgetriebenen Propellerrührwerk 18 ausgestattet ist, wobei sich der Propeller bis zum Boden des Behälters erstreckt.

Während des Umrührens in dem Rührapparat 16 werden die feinen Kohlenstoffpartike! vorzugsweise durch die Agglomerierflüssigkeit benetzt, die vorzugsweise mit Wasser unmischbar ist, und die feinen Kohlenstoffpartikel werden zu größeren Einheiten agglomeriert. Die Größe der Agglomerate wird in erster Linie durch die Zusammensetzung und den prozentualen Anteil der der Aufschlämmung zugesetzten Agglomerierflüssigkeit gesteuert, wobei die Steuerung derart erfolgt, daß anschließend die für die Aktivkohlengranulate erwünschte Größe und Dichte erhalten wird. Bei dem bevorzugten Anteil der Agglomerierflüssigkeit von 2 bis 10 Gew.-% haben die Agglomerate eine typische Größe von etwa 1 bis 2 mm. Die für die Agglomerierung benötigte Zeit hängt hauptsächlich von dem Grad der Turbulenz bzw. des Umrührens in dem Rührapparat 16 ab, wobei höhere Rührgeschwindigkeiten zu kürzeren Agglomerierzeiten führen. Der Grad bzw. Umfang und die Dauer des Umrührens in dem Rührapparat 16 wird ebenfalls gesteuert bzw. überwacht, um die erwünschte Größe und Packung (Dichte) der Agglomerate zu erhalten.

Die kohlenstoffhaltigen Agglomerate, die mit der Agglomerierflüssigkeit, die im allgemeinen weniger dicht ist als die Suspensionsflüssigl eit, imprägniert sind, wobei diese Flüssigkeit auch an den Oberflächen adsorbiert ist, hat die Neigung, zur Oberfläche der Mischung zu flotieren bzw. zu schwimmen. Die zuerst agglomerierte Mischung wird demzufolge von der Oberseite des Rührapparates 16 über 19 abgezogen und einem Separator 20 zugeführt, in dem die kohlenstoffhaltigen Karbonate von den Suspensionsflüssigkeiten und den nichtagglomerierten, nichtkohlenstoffhaltigen Feinstoffen nach Größe und/oder Dichte abgeschieden werden. Bei dem Separator 20 handelt es sich vorzugsweise um ein Sieb mit einer geeigneten Maschengröße, beispielsweise 1600 oder 6400 Maschen/ cm². Es können alternativ jedoch auch andere auf der Basis der Korngröße arbeitende Separatoren verwendet werden wie beispielsweise ein Schlämmapparat, ein Zyklon- oder Spiralseparator, wobei in diesem Zusammenhang handelsübliche Geräte verwendet werden können. Die kohlenstoffhaltigen Agglomerate können jedoch auch in einem Schwimm- und Sinktank abgeschieden werden, indem die kohlenstoffhaltigen Agglomerate, die zum Flotieren neigen, durch einen Überlauf mit einem rotierenden Paddel abgestreift werden, während das Wasser und die nicht agglomerierten, nichtkohlenstoffhaltigen Feinpartikel, die die Neigung zum Sinken haben, von dem Boden des Tanks als Schlamm 21 abgezogen werden, der die nichtkohlenstoffhaltigen kleinen Partikel enthält und im wesentlichen frei von kohlenstoffhaltigen Feinstoffen und Agglomerierflüssigkeit ist

Von dieser Stufe an können die abgetrennten Kohlenstoffagglomerate, die im allgemeinen etwa 7 bis 12% Feuchtigkeit enthalten, in nicht dargestellter Weise durch Pelletisieren zu größeren Einheiten aufbereitet werden. Die Agglomerate können im wesentlichen auf eine gleichmäßige Korngröße von 1,27 bis 19,0 mm Durchmesser pelletisiert werden, indem man die Agglomerate einer Pelletisierscheibe oder -trommel zuführt, und zwar zusammen mit einer Bindeflüssigkeit, um eine zweite Mischung zu bilden, die umgerührt wird. Die Agglomerate können alternativ umgerührt, extru-K) diert oder in anderer Weise zu Pellets umgeformt werden, und zwar nach Zugabe einer Bindeflüssigkeit, um diese zweite Mischung zu bilden.

Für diesen Zweck insbesondere geeignete Bindeflüssigkeiten sind Schwefelkohienwasserstoffe, wie beispielsweise Koksofenkohleteer, Schieferrohöl, Rohpetroleum oder schweres Brennöl, das vorzugsweise auf z. B. 100⁰C erwärmt wird, um die Fließfähigkeit zu erhöhen. Die an die Bindeflüssigkeit gestellte Anforderung besteht darin, daß sie in der Lage sein muß, ein Karbonisiereffekt zu bewirken und zusammenhängende Pellets oder Granulate zu bilden, in denen die Agglomerate mit ausreichender Festigkeit miteinander verbunden sind, um die mechanische Behandlung und die Handhabung ohne wesentliches Zerbröckeln der Körper zu ermöglichen. In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, daß man das Produkt anschließend im Ofen bei beispielsweise 100°C trocknet, um das Bindemittel an und innerhalb der Agglomerate zu binden. Die Bindeflüssigkeit enthält vorzugsweise auch einen Beschleuniger, um dadurch kürzere Bindezeiten und/oder niedrigere Bindetemperatur zu ermöglichen.

Unabhängig davon, ob eine Pelletisierung stattfindet oder nicht, werden die abgetrennten Kohlenstoffagglomerate durch eine Leitung 22 dem Ofen 23 zugeführt. In dem Ofen werden die Kohlenstoffagglomerate durch Erhitzen auf wenigstens etwa 450⁰C, vorzugsweise über 500° C, jedoch typischerweise unter etwa 900⁰C, karbonisiert. Gegen Ende des Karbonisierungszyklus werden die Kohlenstoffagglomerate vorzugsweise in dem Ofen 23 durch Zuleiten von Dampf über Leitung 24 aktiviert; obwohl es nicht besonders vorteilhaft ist, können auch Kohlendioxyd, Abgas, Chlor oder ähnliche Gase oder Dampf bei hohen Temperaturen oder Luft bei niedriger Temperatur verwendet werden, um die Kohlenstoffagglomerate selektiv zu oxydieren und zu aktivieren.

Nach Beendigung der Karbonisierungs- und Aktivierungszyklen wird die Aktivkohle als ein Fertigprodukt aus dem Ofen 23 über Leitung 25 ausgetragen. Die so Aktivkohle befindet sich in einem körnigen Zustand aus Teilchen mit im wesentlichen gleichförmiger Größe und Packung (Dichte) und mit im wesentlichen Kugelgestalt. Die Größe und Packung der Granulate kann mit relativ guter Genauigkeit durch Auswahl der Agglomerierungsflüssigkeit und durch Steuerung der zugesetzten Menge (Prozentsatz) an Agglomerierflüssigkeit überwacht werden, und zwar bezogen auf das Gewicht der zugesetzten Agglomerierflüssigkeit relativ zu dem gesamten Feststoffgehalt der Aufschlämmung. Die Korngröße und Packung der Granulate läßt sich auch in einem geringeren Umfang durch die Auswahl der Schnelligkeit und Dauer steuern, mit der die Mischung in dem Rührapparat umgerührt wird. Die einzelnen Parameter werden vorzugsweise so gesteuert bzw. eingestellt, daß die Agglomerate eine Korngröße zwischen 0,150 mm und 1,20 mm haben; dafür ist es im großen und ganzen erforderlich, daß die Agglomerierflüssigkeit in einer Menge zwischen 2 und 10 Gew.-%

des gesamten Feststoffgehaltes der Aufschlämmung zugesetzt wird, wobei die Agglomerierflüssigkeit einen anfänglichen Siedepunkt über 150⁰C hat.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der folgenden Beispiele für die Herstellung von Aktivkohle beschrieben.

Beispiel I

Aus zerkleinerter, nichtbackender Kohle mit einer Korngröße von weniger als 0,150 mm und Wasser wird eine wäßrige Kohlenaufschlämmung gebildet. Die Aufschlämmung hat einen Anteil von 10 bis 40 Gew.-% Feststoffe zu Wasser. Die Kohlenaufschlämmung wird mit einer kohlenstoffhaltigen (Kohlenwasserstoff-)Flüssigkeit in Form eines schweren Heizöles gemischt. Die Menge an zugesetzter kohlenstoffhaltiger Flüssigkeit liegt zwischen 6 und 25 Gew.-%, und zwar bezogen auf die Feststoffe in der Aufschlämmung, mit der die Flüssigkeit gemischt wird. Die Mischung wird auf einer Temperatur von 38° C gehalten, wobei sie in einem Apparat der in F i g. 2 dargestellten Art umgerührt wird.

Die Kohlenaufschlämmung wird dem Boden eines zylindrischen Tankes 31 des Rührapparates 30 durch einen Einlaß 32 zugeführt, während die kohlenstoffhaltige Flüssigkeit aus 33 durch einen Einlaß 34 zugeleitet wird. Die resultierende Mischung wird mittels Abstreifflügeln 35 und Rührflügeln 36 umgerührt, die an einer rotierenden Welle 37 befestigt sind, die von einem (nicht dargestellten) Antriebsaggregat angetrieben wird. An der Welle 37 ist auch ein inneres Zylindergehäuse 38 befestigt, das dazu dient, die Mischung entlang einer schraubenlinienförmigen Bahn durch den Rührapparat 30 zu bewegen.

Die Kohlenaufschlämmung wird kontinuierlich am Boden des Tanks 31 zugeführt, wobei die Aufschlämmung 29 kräftig umgerührt wird, während sie zwischen dem Inneren des Gehäuses 38 und dem äußeren zylindrischen Tank 31 nach oben strömt. Infolge der lyophilen Wirkung der Agglomerierflüssigkeit und infolge des Umrührens der Mischung bilden sich in dem Rührapparat 30 Agglomerate 39. Die Agglomerate 39 verlassen den Rührapparat 30 in seinem oberen Abschnitt durch einen mit einem Sieb versehenen Auslaß 40.

Im Anschluß an den Auslaß 40 strömen die Agglomerate 39 über ein Sieb 41 geeigneter Maschengröße, um eine Abtrennung der Agglomerate von dem Wasser und den nichtkohlenhaltigen feinen Aschepartikeln zu erhalten. Die Agglomerate 39 haben, wenn sie dem Sieb 41 zugeführt werden, eine Korngröße von 1,587 bis 6,350 mm. Das Wasser und die nichtkohlenstoffhaltigen Feinstoffe passieren das Sieb 41 und werden durch den Trichter 42 abgeleitet

Mittels des Rührapparates 30 werden somit Agglomerate erhalten, die eine größere Korngröße und Härte haben als die Feinstoffe in der Kohlenaufschlämmung. Auch der nichtkohlenstoffhaltige Aschegehalt der Agglomerate wird herabgesetzt, und zwar verglichen mit dem entsprechenden Gehalt in der dem Rührapparat zugeführten Kohleaufschlämmung. Die Ergebnisse der entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführten Aufbereitung sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle I	Aschege	Aschege	Gehalt der Agglo
Kohlen-	halt der	halt der	merate an kohlen
2Uf-	K.-Auf-	Agglo	stoffhaltiger
schläm-	schlämmung	merate	Flüssigkeit
mung	Gew.-o/o	Gew.-%	Gew.-%
Probe Nr.	12.1	7.7	13.6
1	10.4	4.7	19.4
2	21.8	4.7	17.2
3	32.6	5.6	15.0
4

Die auf diese Weise erhaltenen Agglomerate werden dann einem Elektroofen zugeführt und auf 500° C erhitzt, bis die Agglomerate eine mattrote Farbe erhalten. Anschließend wird dem Ofen über Leitung 44 Dampf zugeführt und die Beheizung auf 500° C fortgesetzt, um den Kühleffekt des Dampfes zu kompensieren. Die abgetrennten Agglomerate werden auf diese Weise in dem Ofen 43 karbonisiert und aktiviert. Die Agglomerierflüssigkeit wird bei diesem Prozeß verflüchtigt bzw. verdampft. Die Aktivkohle wird anschließend in Granulatform dem Ofen 43 entnommen.

Beispiel II

Dem Rührapparat 30 wird in der oben beschriebenen Weise eine Kohlenaufschlämmung 39 zugeführt, wobei die Temperatur jedoch auf Raumtemperatur und nicht auf 38° C gehalten wird. Die Agglomerierflüssigkeit wird durch Zugabe eines leichten Lösungsmittels zu dem schweren Heizöl verändert, um die Viskosität der Flüssigkeiten auf einen für einen Betrieb bei Raumtemperatur geeigneten Wert herabzusetzen. Die Menge an zugesetztem leichten Lösungsmittel beträgt 10 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das eingesetzte unverdünnte Heizöl.

Die Misch- und Rührschritte werden in der in Beispiel I beschriebenen Weise durchgeführt. Die Karbonisier- und Aktivierschritte im Ofen 43 erfolgen ebenfalls in der in Beispiel I beschriebenen Weise. Die resultierende Aktivkohle wird über 45 abgezogen und hat eine Granulatform von im wesentlichen gleichförmiger Packung (Härte) und Partikelgröße, und sie weist einen

hohen Kohlenstoffgehalt (etwa 96%) und eine innere Oberfläche von etwa 32 500 dm²/g auf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

15 20 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle aus einem feinzerkleinerten Gemisch von kohlenstoffhaltigen und nichtkohlenstoffhaltigen Partikeln, dadurch gekennzeichnet, daß man