DE2809567C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum thermischen Regenerieren von beladenem Aktivkoks- oder Aktivkohlegranulat nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 6.

Bei einem solchen aus der DE-OS 26 10 072 bekannten Ver­ fahren wird zur Vorwärmung und Erhitzung des Granulates erwärmtes, im Kreislauf geführtes Desorptionsgas verwendet, das im direkten Kontakt zu dem ein Wanderbett durchlaufenden Granulat steht. Ein solches Verfahren hat zwar den Vorteil, daß durch den direkten Kontakt zwischen Heizgas und aufzu­ heizendem Medium ein guter Wärmeübergang besteht. Nachteilig ist jedoch, daß große Gasvolumina erwärmt werden müssen. Die Kühlung des Granulates im Anschluß an die Desorption erfolgt bei diesem Verfahren in einer ersten Kühlzone durch das Desorptionsgas und in einer zweiten Kühlzone durch ein Fremdgas.

Aus der DE-OS 26 10 073 ist ein Verfahren zum thermischen Regenerieren von Aktivkoksgranulat bekannt, bei dem die Vorwärmung und die Erwärmung des Granulates auf Desorptions­ temperatur durch einen indirekten Wärmetausch vorgenommen wird. Eine solche Erwärmung zeigt einen im Vergleich zu einer direkten Erwärmung ungünstigeren Wärmeübergang. Weiterhin wird bei diesem Verfahren zur Kühlung des Granu­ lates nach der Desorption kaltes Inertgas durch die Granulat­ schüttung geleitet, wodurch das im oberen Teil der Apparatur freigesetzte Desorptionsgas verdünnt wird.

In der US-PS 40 08 994 und der DE-PS 9 51 864 sind Appa­ raturen beschrieben, in denen beladene Aktivkohle unmittel­ bar vor der Erwärmung auf Desorptionstemperatur einer Vor­ wärmung unterworfen wird. Die Erwärmung erfolgt dadurch, daß heiße Fremgase durch die Aktivkohle geführt werden. Auf diese Weise entsteht auch bei der Desorption in diesen Apparaturen eine Verdünnung des Desorptionsgases, die unerwünscht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die thermische Regeneration so zu führen, daß das durch die Granulat­ schüttung geführte Volumen des gasförmigen Mediums möglichst gering ist.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist durch die Merkmale des Anspruches 6 gekennzeichnet.

Durch die indirekte Erwärmung mit Hilfe eines getrennten Wärmetauschermediums wird erreicht, daß die Wärme, die der Heizzone durch das in direktem Kontakt mit dem Granulat stehende Heizgas zugeführt werden muß, erniedrigt wird, so daß geringere Volumenströme erforderlich sind. Bei Ver­ wendung eines Fremdgases bedeutet das, daß der Grad der Verdünnung des Desorptionsgases gesenkt werden kann. Gleich­ zeitig ist durch die gasseitige Trennung der Vorwärm- und Kühlzone von der Heizzone dafür gesorgt, daß auch aus keiner anderen Quelle ein fremdes Gas in das Desorptions­ gas gelangt. In den senkrechten Kanälen ist wegen der ver­ hältnismäßig kurzen Wege zwischen den beheizten Wänden und den einzelnen Granulatkörnern noch ein guter Wärmeübergang möglich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 3 kann der Grad der Verdünnung gering gehalten werden, da die Verbrennung in der Brennkammer nahstöchiometrisch durch­ geführt werden kann, und das Heißgas dem Desorptionsgas praktisch mit Flammentemperatur zugemischt wird. Bei dem Verfahren gemäß Anspruch 5 wird eine Verdünnung ganz ver­ mieden. Die Verbrennung erfolgt unter einem erhöhten Luft­ überschuß, wobei zur Verbesserung der Wärmebilanz das die Kühlzone und die Vorwärmzone durchströmende Wärmeaus­ tauschmedium mit in die Erhitzung des Desorptionsgases einbezogen wird.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Fließbild zur Führung der Wärmeaustauschmedien und

Fig. 2 den Längsschnitt durch eine Vorrichtung mit einem Fließbild gemäß einer anderen Ausführungsform.

Der dargestellte Desorber dient zum Desorbieren und/oder Regenerieren von mit Schwefeldioxid oder anderen Schadstoffen aus der Rauchgasentschwefelung beladenem Aktivkohle- oder Aktivkoksgranulat. Er besteht aus einem Gehäuse mit senkrechten Seitenwänden 1, einem als Haube ausgebildetem Kopf 2 und einem Boden 3.

Im oberen Teil ist das Gehäuse von senkrechten Kanälen 4 durchzogen, durch die das zu behandelnde Granulat abwärts rieselt. Im vorliegenden Fall sind die Kanäle durch auf Abstand voneinander angeordnete Rohre gebildet. Der zwischen den Kanälen 4 freiblei­ bende Zwischenraum ist zum Kopf 2 und zum Inneren des Desorbers hin durch je ein Abschlußblech 5 geschlossen. Auf das obere Abschlußblech 5 sind zwischen benachbarten Kanälen 4 Kegel aufgesetzt. Diese Kegel leiten das durch die Eintrittsöffnung 6 im Kopf 2 des Desorbers zugeführte Granulat in die Kanäle 4.

Im Mittelteil 7 des Desorbers sind keine Kanäle vorgesehen. Das aus den Kanälen 4 austretende Granulat durchwandert diesen Mittelteil 7 als Wanderschicht. Im unteren Teil des Gehäuses sind Kanäle 8 vorgesehen, die in Aufbau und Anordnung den Kanälen 4 im oberen Teil entsprechen.

Je ein Abschlußblech 9 dichtet den Raum zwischen den Kanälen 8 und den Seiten­ wänden 1 gegenüber dem Mittelteil 7 und zum Boden 3 hin ab. Unter jedem dieser Kanäle 8 ist eine Abzugseinrichtung angeordnet, durch die das Granulat geregelt, ausgetragen wird. Die Abzugseinrichtung besteht zweckmäßigerweise aus einer im geringen Abstand unter jedem Kanal 8 angeordneten Auffangplatte 10, auf der sich das Granulat abböscht. Die Auffangplatten 10 sind von Blattfedern 11 oder Gelenkstäben getragen. Die Blattfedern 11 sind mit einem Schubgestänge 12 verbunden, das zum Beispiel über einen Exzenter quer verschiebbar ist. Bei einer Betätigung des Schubge­ stänges 12 werden die Auffangplatten 10 aus ihrer Mittellage verschoben, wobei das abgeböschte Granulat über den Rand der Auffangplatte 10 rutscht. Das aus den Kanälen 8 abgezogene Granulat wird über eine Austragsvorrichtung in Boden 3 abgeführt und erneut zur Adsorption von Schadstoffen aus Abgasen verwendet.

Die Querschnittsform der Kanäle 4 und 8 kann beliebig sein. Ihre Form und der sich daraus ergebende Abstand zweier gegenüberliegender Wände ergibt sich aus der Forderung, daß einmal das freie Rieseln des Granulates durch Brückenbildung nicht behindert werden soll und daß der mittlere Abstand eines Granulatkorns von der beheizten Wand nicht zu groß sein darf. Im vorliegenden Fall werden bei einem maximalen Korndurchmesser von 9 mm Rohre mit einem Innendurchmesser von 90 bis 130 mm verwendet.

Um das Granulat auf die für die Desorption notwendige Temperatur zu bringen, wird in den Mittelteil 7 des Desorbers über eine Leitung 13 ein gasförmiges Heizmedium von etwa 550°C eingeblasen. Die Leitung 13 ist mit dachförmigen Einbauten 14 verbunden, die das Gehäuse des Desorbers quer durchziehen und die nach unten offen sind. Das Heizmedium steigt im Gegenstrom zur Wandrichtung des Granulates nach oben und erhitzt es dabei. Die bei der Erhitzung ausgetriebenen Desorptionsgase werden bei einer Temperatur von 300°C zusammen mit dem Heizmedium durch dachförmige Einbau­ ten 15 aufgefangen und mit Hilfe eines Ventilators 16 über die mit den dachförmigen Einbauten 15 verbundene Leitung 17 abgezogen. Ein Staubabschneider 18 in der Lei­ tung 17 sorgt für die Abtrennung von mitgerissenem Staub. Das Gemisch aus Desorptionsgas und Heizmedium wird einer Weiterverarbeitung zugeführt.

Der Mittelteil 7 des Desorbers stellt die Heizzone dar. Die Erzeugung des in die Heizzone eingeblasenen Heizmediums kann dadurch erfolgen, daß ein Teilstrom des Desorptionsgases über die Leitung 19 rückgeführt wird. Dabei ist rein rechnerisch die Menge des im Kreislauf geführten Desorptionsgases größer als die Gasmenge, die durch die Erhitzung des Granulats ausgetrieben wird. Vor dem Eintritt in die Heizzone wird dem Teilstrom ein inertes Heißgas zugemischt. Das Heißgas wird in einem Gaserhitzer 20 durch nahstöchiometrische Verbrennung eines gasförmigen Brennstoffs mit Luft gewonnen. Dieses Heißgas wird bei Flammentemperatur zusammen mit dem Teilstrom des Desorptionsgases aus der Leitung 19 in die Leitung 13 eingespeist.

An dem unteren, von den Kanälen 8 durchgezogenen Teil des Gehäuses, der die Kühlzone darstellt, sind zwei Stutzen 21 und 22 angeschlossen. Durch den Stutzen 21 wird ein gasförmiges, kühles Wärmeaustauschmedium z. B. Luft von Umgebungstemperatur in den Raum außerhalb der Kanäle 8 geführt. Das Medium durchströmt den Raum unter mehrfacher Umlenkung an den Umlenkblechen 23 und kühlt auf diese Weise das die Kanäle 8 durchrieselnde Granulat. Das erwärmte Wärmeaustauschmedium wird nach dem Verlassen der Kühlzone über eine Leitung 24 durch den Eintrittsstutzen 25 in den oberen Teil des Gehäuses, der die Vorwärmzone darstellt, eingeblasen. Es durchströmt unter Wärmeabgabe an das Granulat den Raum außerhalb der Kanäle 4. Das Wärmeaus­ tauschmedium wird anschließend durch den Austrittsstutzen 26 durch den Ventilator 30 als Abluft an die Umgebung abgegeben.

Bei Verwendung von Luft als Wärmeaustauschmedium kann auch ein Teilstrom des die Kühlzone verlassenden Mediums als Verbrennungsluft durch den Ventilator 29 dem Gaserhitzer 20 zugeführt werden.

Nach Fig. 2 wird der Teilstrom des Desorptionsgases in einem Wärmetauscher 27 indirekt erhitzt. Der Wärmetauscher 27 wird mit Rauchgas aus einer Brennkammer 28 beaufschlagt. In der Brennkammer 28 wird die Verbrennung durch Luftüberschuß so eingestellt, daß die Rauchgase etwa mit einer Temperatur von 800°C in den Wärmeaus­ tauscher 27 eintreten.

Die die Kühlzone durch den Stutzen 22 im unteren Teil des Desorbers verlassende Kühl­ luft mit einer Temperatur von etwa 250°C wird zum größten Teil als Verbrennungsluft der Brennkammer 28 zugeführt. Die nicht benötigte Kühlluft wird abgeblasen. Das Rauchgas, das nach dem Verlassen des Wärmetauschers 27 eine Temperatur von etwa 400°C aufweist, wird durch den Eintrittsstutzen 25 im oberen Teil des Desorbers in die Vorwärmzone eingesetzt. Nach der Wärmeabgabe an das Granulat wird das Rauchgas als Abgas abgegeben.

Das Wärmeaustauschmedium, das innerhalb der Vorwärmzone und der Kühlzone die Kanäle 4 und 8 von außen umspült, wird durch diese Zone hindurchgesaugt. Dazu ist jeweils in der Leitung, die sich an die Austrittsstutzen 26 und 22 anschließt, ein Ventilator 29 bzw. 30 angeordnet. Auf diese Weise soll der Gefahr eines Brandes entgegengewirkt werden, der entstehen könnte, wenn bei einem Reißen einer Kanalwand das Sauerstoff enthaltende Wärmeaustauschmedium in die Granulatschüttung einge­ drückt wird.

Claims (7)

1. Verfahren zum thermischen Regenerieren von beladenem Aktivkoks- oder Aktivkohlegranulat, bei dem das Granu­ lat in einer Vorwärmzone vorgewärmt, innerhalb einer Heizzone in einem Wanderbett durch direkte Beaufschla­ gung mit einem erhitzten Teilstrom des ausgetriebenen Desorptionsgases erhitzt wird und unmittelbar nach dem Austritt aus der Heizzone gekühlt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Granulat in der Vor­ wärmzone und in der Kühlzone durch etwa senkrechte Kanäle geführt wird und daß außen um diese Kanäle ein von dem die Heizzone durchströmenden Medium getrenntes Wärme­ austauschmedium zunächst durch die Kühlzone und an­ schließend durch die Vorwärmzone geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Wärmeaustauschmedium Luft verwendet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Teilstrom des Desorp­ tionsgases vor dem Eintritt in die Heizzone ein in einer Brennkammer erzeugtes Heißgas zugemischt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Teilstrom, der die Kühlzone verlassenden Kühlluft der Brennkammer als Verbrennungs­ luft zugeführt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Teilstrom des Desorp­ tionsgases indirekt in einem Wärmetauscher durch Ver­ brennungsgase einer Brennkammer erhitzt wird, daß diese Verbrennungsgase nach dem Verlassen des Wärmetauschers der Vorwärmzone zugeführt werden und daß der Brennkammer als Verbrennungsluft die die Kühlzone durchströmende Kühlluft zugeführt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen und unteren Teil eines Gehäuses eines Desorbers mehrere auf Abstand angeordnete, das Granulat aufnehmende, in etwa senkrechte Kanäle (4, 8) vorgesehen sind, daß der von dem Wärmetauschmedium umströmte Zwischen­ raum zwischen den Kanälen ( 4, 8) und den Seitenwänden (1) des Gehäuses von dem von den Seitenwänden (1) des Gehäuses begrenzten Innenraum im Mittelteil (7) des Gehäuses gas­ dicht getrennt ist und daß der obere, der mittlere und der untere Teil mit jeweils einem Anschluß (25, 13, 21) für die Zuführung und die Abführung (26, 17, 22) eines gasförmigen Wärmeaustauschmediums versehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeweils in der Leitung, die sich an die Austrittsstutzen (22, 26) anschließt, ein Venti­ lator (29, 30) angeordnet ist.