DE2828408B2

DE2828408B2 - Regenerationsvorrichtung für gebrühte Aktivkohle

Info

Publication number: DE2828408B2
Application number: DE2828408A
Authority: DE
Inventors: Shintaro Fujimoto; Yukinori Kasuga; Nobuo Ube Yamaguchi Miwa (Japan); Tamotsu Murase; Hajime Sasaki; Naoki Takada
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1977-06-28
Filing date: 1978-06-28
Publication date: 1980-08-07
Also published as: FR2395951B1; NL174338B; NL174338C; FR2395951A1; NL7806983A; DE2828408A1; CH633762A5; DE2828408C3; GB2000580B; IT1111415B; JPS5721376B2; US4224286A; IT7868528A0; GB2000580A; JPS5411075A

Description

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. v>

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 *>5 erleichtern. Die Partikel der reaktivierten Kohle werden an der Unterseite in abgemessenen Mengen aus dem Resenerationsreaktor entnommen.

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 Regenerationska pazität 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.

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 Regenerationsgenera tors 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 zylindrischen 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 Trocknungsvorrichtung 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.

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 Temperaturdifferenz. Darüber hinaus werden die Gase, die bereits an Reaktionen teilgenommen haben, nicht vorsichtig ausgeleitet, so daß die Strömungsgeschwindigkeit der eingeblasenen Reaktionsgase auf einen kleinen Wert begrenzt ist. Wird die Strömungsgeschwindigkeit der eingeblasenen Reaktionsgase 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 Kontaktmischung und der Ausbringung der Gase, welche an Reaktionen teilgenommen haben, ab.

Konventionelle Verfahren zur Trocknung der gebrauchten Aktivkohle haben den Nachteil, daß sich Schwierigkeiten hinsichtlich der TYocknungsgeschwindigkeit ergeben, weil die Trocknungsprozeß-Abgase nicht zufriedenstellend ausgebracht werden und daß ein Nachbrenner zur Behandlung 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 Kohlepartikem und eine perfekte Ausbringung der verschiedenen Gase, weiche bereits an Reaktionen teilgenommen haben, möglich sein. Weiterhin sollen Regenerationsverluste für reaktivierte Kohle vermieden werden sowie eine gute Trocknung der gebrauchten Aktivkohle und eine wirtschaftliche Behandlung der Trocknungsprozeß-Abgase möglich sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Regener tionsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gekennzeichnet: einen zusammenhängenden Körper einer longitudirilen Folge mehrerer spiralförmiger Elemente, die fest auf fast der gesamten Länge des Regenerationsreaktors vorgesehen sind und so geformt sind, daß ihre obere und untere Hälfte gegensinnig zueinander verdreht sind und daß die spiralförmigen Elemente in Radialrichtung rechtwinklig zueinander angeordnet und abwechselnd an ihren Kontaktpunkten miteinander verbunden sind, durch derart angeordnete Dampfleitungen, daß sie etwa in den Mittelteil des Regenerationsreaktors eingesetzt sind, und durch auf der Außenwand des Regenerationsreaktors fest vorgesehene Auslaßkammern, die jeweils an ihrer Unterseite über Auslaßlöchcr 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 näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 einen Schnitt längs einer Linie A -A in F i g. 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 Absaugeinriclitung 11 für heiße Abgase, ein Gebläse 14 es sowie eine Förderschnecke 22.

Gemäß Fig. 1 ist der Reeenerationsreaktor 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. Gem?ß 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.

Mehrere Dampfleitungen 4 sind mit dem Regenerationsreaktor 2 etwa in dessen mittlerem Teil verbunden. An der Außenwand des Regenerationsreaktors 2 sind mehrere Auslaßkammern ^befestigt

Wie F i g. 3 zeigt, kommunizieren die Auslaßkammern fjeweils an ihrer Unterseite mit dem Regenerationsreaktor 2 über mehrere Auslaßlöcher Eo, welche radial in der Wand des Regenerationsreaktors 2 vorgesehen sind. Die Auslaßkammern E sind mit hitzebeständigen, in drei Schichten aufgeschichteten Kugeln gefüllt, wobei Kugeln E₂ in der oberen und der unteren Schicht einen etwas größeren Durchmesser als die Auslaßlöcher Eo und Kugeln E\ in der Mittelschicht einen etwa gleichen Durchmesser wie die kleinen Partikel der Aktivkohle besitzen. Weiterhin werden die Kugeln an der Oberseite der Auslaßkammern E durch eine ausgestanzte Stahlplatte £3 nach unten gedrückt.

Der Glühofen 7 besitzt in seinem oberen und seinem unteren Teil Brenner 16,17,18 und 19, von denen zwei dargestellt sind Die Brenner 16 und 18 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 einem 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 gebrauchter 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 betä-

tigt und gestoppt, so daß die Menge der eingebrachten gebrauchten Aktivkohle immer auf einem festen Niveau gehalten wird, wie dies schematisch in F i g. 1 angedeutet ist. Im Trocknungszylinder 1 wird die gebrauchte Aktivkohle durch die aus dem Glühofen 7 in den ■-, Trocknungsabzug 8 eingeleiteten heißen Abgase indirekt (auf etwa 120° C) erhitzt und getrocknet

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. Nach Durchlauf durch είη.ε Folge vor. spiralförmiger. Elementen 3 ist die gebrauchte Aktivkohle in Radialrichtung vollständig gemischt, so daß sie auch gleichförmig erwärmt ist. Gleichzeitig wei den 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 werden 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 vorgese- j5 hen. Die bei der vorgenannten thermischen Zersetzung und Überführung in den gasförmigen Zustand durch Dampf entstehenden Gase werden aus dem Reaktor 2 durch die Auslaßlöcher Eo in der Wand des Reaktors 2 (siehe F i g. 3) in die Auslaßkammern Eausgeleitet 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 F wird jedoch der Druck der austretenden Gase abgesenkt Daher können die aktivierten Kohlepartikel durch die Wirkung der hitzebeständigen Kugeln E\ und £2 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 £2 durch und gelangen zur Verbrennung in den Glühofen 7.

Wie bereits erwähnt werden die Gase, welche an Reaktionen teilgenommen haben, aufgrund der Wirkung der Auslaßkammern E vorsichtig ausgeleitet Daher kann die Menge bzw. die Strömungsgeschwindigkeit des eingebiasenen Dampfes im Vergleich zu konventionellen Vorrichtungen größer gemacht werden, so daß 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 it trägt zu einer guten Trocknung bei. Darüber hinau werden übel riechende Trocknungsprozeß-Abgase in Saugrohr 12 gesammelt und über den Zyklon 13 und da Gebläse 14 in die Unterseite des Glühofens ', zurückgeführt, in dem brennbare Stoffe verbrann werden. Wird beispielsweise im vorstehenden Sinni aktivierte Kohle regeneriert, welche in einer Katechol Fabrik verwendet wurde, so zeigt sich, daß die in dei Glühofen 7 zurückgeführten Gase sehr gut verbrann werden, wobei eine merkliche Brennstoffersparni: möglich ist.

Wie bereits ausgeführt, werden die im Regenerations prozeß erzeugten Gase, die an Reaktionen teilgenom men haben, im Trocknungsprozeß erzeugte übe riechende Gase und ähnliche Stoffe im Glühofen \ vollständig verbrannt, wobei verschmutzungsfreie Ab gase entstehen, die über die Abgaseinrichtung 11 füi heiße Abgase an die Luft abgegeben werden können.

Bei einer praktischen Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Regenerationsvorrichtung können sech: spiralförmige Elemente in einem Regenerationsreakto mit 150 mm Innendurchmesser und einer Länge voi 2,880 m vorgesehen werden. An der Außenseite de: Wand des Regenerationsreaktors werden dabei fün Auslaßkammern fest vorgesehen. Diese Auslaßkam mern sind mit hitzebeständigen Porzellankugeln von ( bzw. 12 mm Durchmesser gefüllt. Dieser exten beheizte Regenerationsreaktor dient zur Regeneratioi von gebrauchter Aktivkohle, welche zur Behandlung von industriellem Abwasser benutzt wurde. Dabe werden gemäß Tabelle I folgende Ergebnisse erhalten:

Menge der regenerierten Kohle: 9 kg/h Regenerationstemperatur:
Dampfmenge:

Regenerationszeit:
Tabelle I

900° C

0,4 kg/kg Aktiv

kohle

23 h

Neue Aktivkohle

Regenerierte Aktivkohle

Ausbeute (%) - 96

Adsorptionsfähigkeit 34,6 35,6

für Benzol (%)

Entfärbungsfähigkeit 180 190

für Methylenblau (mi/g)

Die folgende Tabelle II zeigt Versuchsergebnissi eines vergleichenden Beispiels, wobei sechs geneigt! ringförmige Platten im Sinne einer bekannten Vorrich tung in einem Regenerationsreaktor mit den obei angegebenen Abmessungen verwendet werden:

Tabelle II

	Neue Aktiv kohle	Regenerierte Aktivkohle
Ausbeute (%)	_	90,1
Adsorptionsfähigkeit für Benzol (%)	34,6	30,1
Entfarbungsfähigkeit für Methylenblau (ml/g)	180	170

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Die folgende Tabelle III zeigt die Ergebnisse von vergleichenden Beispielen bei einem erfindungsgemäß durchgeführten Trocknungsprozeß:

Tabelle III

Parameter	Regenerierte	Menge	1,8NmVh
	9 kg/Ii	9 kg/h	330 C
	ohne Trockner mit Trockner	970 C
BrennstolTverbrauch	2,4NmVh	120 C
Abgas-Temperatur	750 C
Ofen-Temperatur	970 C	30,9%
Trocknungstrichter-	120 C
Temp.		Brennstoff: Propangas (Heizwertzahl = 24 loOkcal/Nm³).
Thermischer	23,2%	Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Wirkungsgrad

Claims

Patentansprüche:

1- Regenerationsvorrichtung für gebrauchte Aktivkohle mit einem vertikal in einem vertikalen Glühofen angeordneten Regenerationsreaktor, g e kennzeichnet durch einen zusammenhängenden Körper einer longitudinalen Folge mehrerer spiralförmiger Elemente (3), die fest auf fast der gesamten Länge des Regenerationsreaktors (2) vorgesehen sind und 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, 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 (E₀) in der Wand des Regenerationsreaktors (2) mit dessen Innerem kommunizieren.
2. Regenerationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkammern (E) mit hitzebeständigen, in drei Schichten aufgeschichteten Kugeln (Ei, E₂) gefüllt sind und daß die Kugeln (E2) in der oberen und der unteren Schicht einen größeren Durchmesser als die Auslaßlöcher (Eo) und die Kugeln (E\) in der Mittelschicht einen dem Durchmesser von Aktivkohlepartikeln entsprechenden Durchmesser besitzen.
3. Regenerationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, 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), in dem ein Trocknungsprozeß-Abgasrohr (15) vorgesehen ist, das im Bereich des oberen Endes der im Regenerationsreaktor (2) vorgesehenen spiralförmigen Elemente (3) eine öffnung besitzt.

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