DE2828408A1 - Regenerationsvorrichtung fuer gebrauchte aktivkohle - Google Patents
Regenerationsvorrichtung fuer gebrauchte aktivkohleInfo
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr.K.Fincke -
Dipl.-Ing. F. A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
Dr.-Ing. H. Idslca
DXIIIPR Vi o
8 MÜNCHEN 86, DEN
1378
POSTFACH 860 820
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22
UBE INDUSTRIES, LTD.
12-32, Nishihonmachi 1-chome
Übe City, Yamaguchi Prefecture
Japan
Regenerationsvorrichtung für gebrauchte Aktivkohle .
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regenerationsvorrichtung für gebrauchte Aktivkohle mit einem vertikal in
einem vertikalen Glühofen angeordneten Regenerationsreaktor.
Zur Regeneration von gebrauchter Aktivkohle werden bisher kleine vertikale Regenerationsvorrichtungen verwendet.
In einer derartigen Regenerationsvorrichtung ist in einem vertikalen Glühofen ein Regenerationsreaktor vorgesehen,
der folgendermaßen betrieben wird. In den Regenerationsreaktor wird von oben gebrauchte Aktivkohle eingefüllt.
Die Partikel der gebrauchten Aktivkohle fallen dann durch Schwerkraftwirkung nach unten, wobei.sie erhitzt werden.
Während dieser Zeit werden adsorbierte Substanzen thermisch zersetzt, wobei zusätzlich Reaktionsgase eingeblasen werden,
um die Regeneration der gebrauchten Aktivkohle zu erleichtern. Die Partikel der reaktivierten Kohle werden an
der Unterseite in abgemessenen Kengen aus dem Regenerationsreaktor
entnommene
In einer derartigen konventionellen vertikalen Regenerationsvorrichtung
müssen die Partikel der gebrauchten Aktivkohle zum Zwecke einer gleichförmigen Erwärmung gut
gemischt werden, da sie beim Herabfallen das Innere des Regenerationsreaktors auffüllen. Darüber hinaus ist eine
gute Regenerationskapazität nicht zu erwarten, wenn es unmöglich ist, ausreichende Mengen von Reaktionsgasen
einzublasen. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist es notwendig, die Gase, welche bereits an Reaktionen teilgenommen
haben, vorsichtig auszuleiten, ohne daß dabei die Partikel der Aktivkohle verspritzt werden.
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Weiterhin ist gebrauchte Aktivkohle meistens feucht, so daß bei der Regeneration ein wirksamer Trocknungsprozeß
erforderlich ist. Dabei muß in den Trocknungsprozessen die Bildung von übel riechenden Abgasen verhindert werden.
Zur Vermeidung der vorstehend erläuterten Probleme sind
bei konventionellen Regenerationsvorrichtungen verschiedene Verbesserungen bekanntgeworden. Um beispielsweise
die Mischung von Kohlepartikeln und die Strömung von Reaktionsgasen
zu erleichtern, werden auf der Innenfläche der zylindrischen Wand des Regenerationsgeneretors und auch
auf der Außenseite der zylindrischen Wand eines im zentralen Teil des Regenerationsgenerators vorgesehenen vertikalen
Rohres steil geneigte ringförmige Platten vorgesehen, die so angeordnet sind, daß Platten am Regenerationsgenerator
in Vertikalrichtung mit Platten am vertikalen Rohr abwechseln. Darüber hinaus sind in der zjrlindri sehen Wand
des Regenerationsgenerators und des vertikalen Rohres Luftlöcher vorgesehen. Für die Trocknung der gebrauchten Aktivkohle
ist es hinsichtlich des thermischen Wirkungsgrades und des Aufwandes für die Regenerationsvorrichtung vorteilhaft,
den Trocknungsprozeß-unter Verwendung von im Glühofen erzeugten heißen Abgasen außerhalb dieses für die Regeneration
vorgesehenen Glühofens durchzuführen. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise eine Trockhungsvorrichtung
bekannt, in der zur indirekten Erwärmung und Trocknung der Aktivkohle von der Außenseite heiße Abgase
aus dem Glühofen in eine Förderschnecke eingeleitet werden. Es ist in diesem Zusammenhang weiterhin eine Vorrichtung
bekannt, in der Luft durch Wärmeaustausch mit den heißen Abgasen erwärmt und für den Trocknungsvorgang
sodann direkt in die Förderschnecke eingeleitet wird.
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Zur Vermeidung von sekundären Verschmutzungen sind Vorrichtungen bekanntgeworden, in denen die Trocknungsprozeß-Abgase
einem Nachbrennvorgang unterworfen oder als Sekundärluft für die Brenner des Glühofens verwendet werden.
Bei konventionellen vertikalen Regenerationsvorrichtungen kann nicht davon gesprochen werden, daß eine vollständige
Durchmischung der gebrauchten Aktivkohlepartikel, "insbesondere
der Partikel im zentralen Teil des Regenerationsgenerators und der Partikel an dessen Umfang stattfindet.
Zwischen diesen Bereichen existiert vielmehr bei der Erwärmung eine große Tempereturdifferenz. Darüber hinaus
v/erden die Gase, die bereits an Reaktionen teilgenommen haben, nicht vorsichtig ausgeleitet, so daß die Strömungsgeschwindigkeit
der eingeblasenen fleaktionsgase auf einen kleinen Wert begrenzt ist. Wird die Strömungsgeschwindigkeit
der eingeblasenen Reektionsgase unter Berücksichtigung der Adsorptionskapazität der gebrauchten Aktivkohle
erhöht, so entsteht eine Tendenz zur Verwirbelung der Partikel der reaktivierten Kohle, wodurch die Abgase mitgerissen
werden und damit der Regenerationsverlust der
Kohle erhöht wird.
Die Regenerationseigenschaften der Vorrichtung hängen
weitgehend von deren Fähigkeit zur Durchführung der oben genannten Kontektmischung und der Ausbringung der
Gase, welche an Reaktionen teilgenommen haben, ab.
Konventionelle Verfahren zur Trocknung der gebrauchten Aktivkohle haben den Kachteil, daß sich Schwierigkeiten
hinsichtlich der Trocknungsgeschwindigkeit ergeben, weil die Trocknungsprozeß-Abgase nicht zufriedenstellend ausgebracht
werden und daß ein Nachbrenner zur Behandlung
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der Trocknungsprozeß-Abgase zu einer Verteuerung führt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kleine, hochwirksame Regenerationsvorrichtung
für gebrauchte Aktivkohle anzugeben, bei der die oben diskutierten Nachteile vermieden sind. Bei dieser
Vorrichtung soll insbesondere eine perfekte radiale Kontaktmischung von Kohlepartikeln und eine perfekte Ausbringung
der verschiedenen Gase, welche bereits an Reaktionen teilgenommen haben, möglich sein. Weiterhin sollen
Regenerationsverluste für reaktivierte Kohle vermieden v/erden sowie eine gute Trocknung der gebrauchten Aktivkohle
und eine wirtschaftliche Behandlung der Trocknungsprozeß-Abgase möglich sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Regenerationsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch
folgende Merkmale gekennzeichnet:
einen zusammenhängenden Körper einer longitudinalen Folge
mehrerer spiralförmiger Elemente, die fest auf fast der gesamten Länge des Regenerationsreaktors vorgesehen
sind, derart angeordnete Dampfleitungen, daß sie etwa in den Mittelteil des Regenerationsreaktors eingesetzt
sind, und auf der Außenwand des Regenerationsreaktors fest vorgesehene Auslaßkammern, die öev-reils an ihrer
Unterseite über Auslaßlöcher in der Wand des Regenerationsreaktors mit dessen Innerem kommunizieren.
Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
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näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 einen Schnitt längs einer Linie A-A in Fig. 1;
Fig. 3 eine vergrößerte detaillierte Ansicht einer an
einem Regenerationsreaktor vorgesehenen Auslaßkammer; und
Fig. 4 einen vergrößerten Längsschnitt des wesentlichen Teils (ein Teil eines statischen "bzw. stationären
Mischers) eines Regenerationsreaktors.
Die erfindungsgemäße Regenerationsvorrichtung für gebrauchte
Aktivkohle umfaßt im wesentlichen einen Trocknungstrichter 1,
einen Regenerationsreaktor 2, Dampfleitungen 4, eine Kühleinrichtung 5, ein Drehventil 6, einen Glühofen 7, einen
Trocknungsabzug 8, eine Absaugeinrichtung 11 für heiße Abgase, ein.Gebläse 14 sowie eine Förderschnecke 22.
Gemäß Fig. 1 ist der Regenerationsreaktor 2 im Glühofen 7 vorgesehen und steht mit dem Trocknungstrichter 1 in Verbindung.
Im Regenerationsreaktor ist ein zusammenhängender Körper einer longitudinalen Folge mehrerer spiralförmiger
Elemente -3 (ein statischer bzw. stationärer Rohrmischer) fest vorgesehen. Gemäß Fig. 4 ist dieser statische
bzw. stationäre Mischer so ausgebildet, daß die spiralförmigen Elemente 3 in Radialrichtung rechtwinklig zueinander
angeordnet und abwechselnd an ihren Kontaktpunkten miteinander verbunden sind. Die spiralförmigen Elemente
3 sind dabei so geformt, daß ihre obere und untere Hälfte gegensinnig zueinander verdreht sind.
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Mehrere Dampfleitungen k sind mit dem Regenerationsreaktor
2 etwa in dessen mittlerem Teil verbunden. An der Außenv/and des Regenerationsreaktors 2 sind mehrere Auslaßkammern
E befestigt.
Wie Fig. 3 zeigt, kommunizieren die Auslaßkammern E jeweils
an ihrer Unterseite mit dem Regenerationsreaktor 2 über mehrere Auslaßlöcher EQ, welche radial in der Wand des
Regenerationsreaktors 2 vorgesehen sind. Die Auslaßkammern E sind mit hitzebeständigen, in drei Schichten aufgeschichteten
Kugeln gefüllt, wobei Kugeln Ep in der oberen und der unteren Schicht einen etwas größeren Durchmesser
als die Auslaßlöcher S0 und Kugeln E^ in der Mittelschicht
einen etwa gleichen Durchmesser wie die kleinen Partikel der Aktivkohle besitzen. Y;eiterhin werden die
Kugeln an der Oberseite der Auslaßkammern E durch eine ausgestanzte Stahlplatte E* nach unten gedrückt.
Der Glühofen 7 besitzt in seinem oberen und seinem unteren Teil Brenner 16, 17, 16 und 19, von denen zwei dargestellt
sind. Die Brenner 16 und 1S bzw. 17 und 19 besitzen
Injektionsdüsen, welche tangential auf die Innenfläche der Wand des Glühofens 7 gerichtet sind, wie dies
in Fig. 2 dargestellt ist. Damit berühren die Flammen der Brenner den Regenerationsreaktor nicht direkt.
Der Trocknungsabzug 8 ist an der Oberseite des Glühofens 7 vorgesehen und mit einer Leitung 9 für heiße Abgase sowie
über eine Leitung 10 mit der Saugseite des Abzugs 11 für heiße Abgase verbunden. Der Trocknungstrichter
1 liegt innerhalb des Trocknungsabzuges 8.
Der Trocknungstrichter 1 ist an seiner Oberseite mit dem Auslaß der Förderschnecke 22 und einen: Saugrohr 12 für
Trocknungsprozeß-Abgase verbunden. Weiterhin ist im Trocknungstrichter 1 ein Trocknungsprozeß-Abgasrohr
15 vorgesehen. Ein im Trocknungstrichter 1 vorgesehener Pegelschalter 24 dient zur automatischen Steuerung der
Förderschnecke 22.
Die Trocknungsprozeß-Abgase werden über das Saugrohr 12, einen Zyklon 13 und das Gebläse 14 in den Glühofen 7
zurückgeleitet, um brennbare Stoffe zu verbrennen.
Die Vorrichtung weist weiterhin ein Abzugrohr 20, eine Nebenschlußleitung 21 für heiße Abgase sowie einen Trichter
23 zur Aufnahme von gsbrauchter Aktivkohle auf.
Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird zunächst gebrauchte Aktivkohle in aufgeschlämmter Form in den Trichter
23 eingegeben, bei ihrer Aufwärtsförderung; durch die Förderschnecke 22 entwässert und sodann in den Trocknungstrichter 1 eingefüllt. (Im vorliegenden"Falle läuft Wasser
aus der gebrauchten Aktivkohle durch ein am oberen Teil des Trichters 23 vorgesehenes Drahtsieb in ein Abwasserbecken
zurück.)
Die Förderschnecke 22 wird automatisch durch den im Trocknungszylinder
1 vorgesehenen Schalter betätigt und gestoppt, so daß die Menge der eingebrachten gebrauchten
Aktivkohle immer auf einem festen Niveau gehalten wird, wie dies schematisch in Fig. 1 angedeutet ist. Im Trocknungszylinder
1 wird die gebrauchte Aktivkohle durch die aus dem Glühofen 7 in den Trocknur-gsabzug 8 eingeleiteten
heißen Abgase indirekt (auf etwa 1200C) erhitzt und getrocknet.
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Die Partikel der gebrauchten Aktivkohle werden durch Schwerkraft graduell abgesenkt und treten in den Regenerationsreaktor 2 ein. In diesem Regenerationsreaktor 2 werden die
Partikel der gebrauchten Aktivkohle durch den Glühofen 7 erwärmt. Beim Erreichen des höchsten spiralförmigen Elementes
3 beginnt sich ihr Strom zu verzweigen und zu mischen, wodurch eine Mischwirkung erreicht wird. Nach Durchlauf
durch eine Folge von spiralförmigen Elementen 3 ist die gebrauchte Aktivkohle in Radialrichtung vollständig
gemischt, so' daß sie auch gleichförmig erwärmt ist. Gleichzeitig werden Adsorbate thermisch zersetzt oder einer
Pyrolyse unterworfen.
Beim weiteren Absenken werden die Kohlepartikel durch die bereits erwähnte Mischwirkung gleichförmig auf höhere
Temperaturen aufgeheizt, wobei. Werte von 850 bis 9000C
erreicht werden. Etwa im mittleren Abschnitt des Regenerationsreaktors
2 v/erden die Kohlepartikel mit überhitztem Dampf in Kontakt und zur Reaktion gebracht, welcher
durch die Dampfleitungen. 4 eingeleitet wird. Dabei werden
die Carbide von schwierig abzulösenden Adsorbaten in den gasförmigen Zustand überführt.
Der. Begriff Regeneration bezieht sich-dabei auf die thermische
Zersetzung und die Überführung in den gasförmigen Zustand durch Dampf der oben erwähnten Adsorbate.
Am Umfang des Regenerationsreaktors 2 sind wie bereits erwähnt mehrere Auslaßkammern E vorgesehen. Die bei der
vorgenannten thermischen Zersetzung und Überführung in den gasförmigen Zustand durch Dampf entstehenden Gase
werden aus dem Reaktor 2 durch die Auslaßlöcher EQ in der V/and des Reaktors 2 (siehe Figur 3) in die Auslaß-
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kammern E ausgeieitet. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
können die aktivierten Kohlepartikel, welche Gase mitreißen, die bereits an Reaktionen teilgenommen haben,
in den unteren Teil der Auslaßkammern E eintreten. Aufgrund der großen Querschnittsfläche der Auslaßkammern E
wird Jedoch der Druck der austretenden Gase abgesenkt. Daher können die aktivierten Kohlepartikel durch die Wirkung
der hitzebeständigen Kugeln E1 und E2 in den Auslaßkammern
E nicht verwirbelt werden. Lediglich die Gase, welche bereits an Reaktionen teilgenommen haben, treten
durch die Räume zwischen den hitzebeständigen Kugeln E^
und Ep durch und gelangen zur Verbrennung in den Glühofen
7.
Wie bereits erwähnt, werden die Gase, welche an Reaktionen
teilgenommen haben, aufgrund der Viirkung der Auslaßkammern E. vorsichtig ausgeleitet. Daher kann die Menge.bzw. die
Strömungsgeschwindigkeit des eingeblasenen Dampfes im Vergleich zu konventionellen Vorrichtungen größer gemacht
werden, so deß der Regenerationswirkungsgrad verbessert und der Regenerationsverlust an aktivierter Kohle so klein
wie möglich gemacht werden. In der Kühleinrichtung 5 wird die regenerierte Aktivkohle graduell abgekühlt und durch
das Drehventil 6 sodann in abgemessenen Mengen entnommen.
Im Trocknungstrichter 1 wird währenddessen die gebrauchte Aktivkohle im oben erläuterten Sinne getrocknet. Das im
Trocknungstrichter 1 zur Erleichterung der Gasausbringung vorgesehene Abgasrohr 15 trägt zu einer guten Trocknung
bei. Darüber hinaus werden übel riechende Trocknungsprozeß-Abgase im Saugrohr 12 gesammelt und über den
Zyklon 13 und das Gebläse 14 in die Unterseite des Glühofens 7 zurückgeführt, in dem brennbare Stoffe verbrannt
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werden. ¥ird beispielsweise im vorstehenden Sinne aktivierte Kohle regeneriert, welche in einer Katechol-Fabrik verwendet
wurde, so zeigt sich, daß die in den Glühofen 7 zurückgeführten Gase sehr gut verbrannt werden, wobei
eine merkliche Brennstoffersparnis möglich ist.
Wie "bereits ausgeführt, werden die im Regenerationsprozeß
erzeugten Gase, die an Reaktionen teilgenommen haben, im Trocknungsprozeß erzeugte Übel riechende Gase und ähnliche
Stoffe im Glühofen 7 vollständig verbrannt, wobei verschmutzungsfreie
Abgase "entstehen, die über die Abgaseinrichtung 11 für heiße Abgase an die Luft abgegeben werden
können.
Bei einer praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Regenerationsvorrichtung können sechs spiralförmige Elemente in einen Regenerationsreaktor mit 150 mm. Innendurchmesser
und einer Länge von 2,880 m vorgesehen v/erden. An der Außenseite der T,vrand des Regenerationsreaktors werden
dabei fünf Auslaßkammern fest vorgesehen. Biese Auslaßkammern sind mit hitzebeständigen Porzellankugeln von
6 bzw. 12 mm Durchmesser gefüllt. Dieser extern beheizte
Regenerationsreaktor dient zur Regeneration von gebrauchter Aktivkohle, welche zur Behandlung von industriellem
Abwasser benutzt wurde. Dabei werden gemäß Tabelle I folgende Ergebnisse erhalten:
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Menge der regenerierten Kohle: | Tabelle I | 9 kg/h |
Regenerationstemperatur: | 9000C | |
Dampfmenge: | I ^"-~-~\^^ ■ Neue Aktiv- j ^"-^^^^ : kohle |
0,4 kg/kg Aktivkohle |
Regenerationszeit: | I Ausbeute (%) . ! | 2,3 h |
ι Adsorptionsfähigkeit ; für Benzol (%) ' 34,6 |
||
1 Entfärbungsfähigkeit • für Kethvlenblau j (ml/g) - ISO |
||
Regenerierte Aktivkohle |
||
; 96 | ||
35,6 | ||
: 190 |
Die folgende Tabelle II zeigt Versuchsergebnisse eines vergleichenden Beispiels,,wobei sechs geneigte ringförmige
Platten im Sinne einer bekannten Vorrichtung in einem Regenerationsreaktor mit den oben angegebenen Abmessungen
verwendet werden:
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Neue Aktiv- . Regenerierte ! kohle j Aktivkohle i I i |
90,1 ' 30,1 170 |
|
Ausbeute ($0 Adsorptionsfähigkeit für Benzol (%) Entfärbungsfähigkeit I für Methylenblau (ml/g) |
34,6 180 |
Die folgende Tabelle III zeigt die Ergebnisse von vergleichenden Beispielen bei einem erfindungsgemäß durchgeführten
Trocknungsprozeß:
- | '·■—- Regenerierte Menge | 9 | kg/h | 9 kg/h |
j Parameter —— | ohne | Trockner | • mit Trockner | |
! Brennstoffverbrauch j Abgas-Temperatur j Ofen-Temperatur i j Trocknungstrichter-Temp. I Thermischer Wirkungsgrad |
2,4 750 970 120 |
Nm^/h . - 0C 0C 0C 2 % |
1,8 Nm-Vh . 3300C 9700C 12O0C 30,9 % |
|
Brennstoff: Propangas (Heizwertzahl * 24 160 kcal/Km5)
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Claims (5)
1. Regenerationsvorrichtung für gebrauchte Aktivkohle mit einem vertikal in einem vertikalen Glühofen angeordneten
Regenerationsreaktor, gekennzeichnet durch einen zusammenhängenden Körper einer longitudinalen Folge mehrerer
spiralförmiger Elemente (3), die fest auf fast der gesamten Länge des Regenerationsreaktors (2) vorgesehen sind,
durch derart angeordnete Dampfleitungen (4), daß sie etwa in den Mittelteil des Regenerationsreaktors (2) eingesetzt
sind, und durch auf der Außenwand des Regenerationsreaktors (2) fest vorgesehene Auslaßkammern (E),
die Jeweils an ihrer Unterseite über.Auslaßlöcher (EQ)
in der Wand des Regenerationsreaktors (2) mit dessen Innerem kommunizieren.
2. Regenerationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die spiralförmigen Elemente (3) so geformt sind, daß ihre obere und untere Hälfte gegensinnig zueinander
verdreht sind, und daß die spiralförmigen Elemente (3) in Radialrichtung rechtwinklig zueinander angeordnet
und abwechselnd an ihren Kontaktpunkten miteinander verbunden
sind.
3. Regenerationsvorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auslaßkammern (E) mit hitzebeständigen, in drei Schichten aufgeschichteten Kugeln
(E1, E2) gefüllt sind und daß die Kugeln (E2) in der oberen
und der unteren Schicht einen größeren Durchmesser als die Auslaßlöcher (Eq) und die Kugeln (E^) in der Mittelschicht
einen dem Durchmesser von Aktivkohlepartikeln entsprechenden Durchmesser besitzen.
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4. Regenerationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» gekennzeichnet durch einen an der Oberseite des Glühofens
(7) vorgesehenen Trocknungsabzug (8), in den heiße Abgase aus dem Glühofen (7) geleitet werden, und durch einen
im Trocknungsabzug (8) und auf der Oberseite des Regenerationsreaktors (2) vorgesehenen Trocknungstrichter (1).
5. Regenerationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß im Trocknungstrichter (i) ein Trocknungsprozeß-Abgasrohr (15) vorgesehen ist, das
im Bereich des oberen Endes des zusammenhängenden Körpers der Folge von im Regenerationsreaktor (2) vorgesehenen
spiralförmigen Elementen (3) eine Öffnung besitzt.
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