DE2828408C3 - Regenerationsvorrichtung für gebrauchte Aktivkohle - Google Patents

Regenerationsvorrichtung für gebrauchte Aktivkohle

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regeneralionsvorrichtung für gebrauchte Aktivkohle mit einem v> Vertikal in einem vertikalen Glühofen angeordneten Regenerationsreaktor
Zur Regeneration von gebrauchter Aktivkohle Werden bisher kleine vertikale Regenerationsvorrichlungtn verwendet. jj
In einer derartigen Regenerationsvorrichtung ist in tinem vertikalen Glühofen ein Regenerationsreaktor Vorgesehen, der folgendermaßen betrieben wird. In den Regenerationsreaktor wird von oben gebrauchte Aktivkohle eingefüllt. Die Partikel der gebrauchten t>o 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 hi erleichtern. Die Partikel der reaktivierten Kohle werden an der Unterseite in abgemessenen Mengen aus dem Regenerationsreaktor 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 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.
Weiterhin ist gebrauchte Aktivkohle meistens feucht, ro 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 Regenerationsgenerators und auch auf der Außenseite der zylindrischen Wand eines im zentralen Teil des Regenerationsgenerftors vorgesehenen vertikalen Rohres steil geneigte ringförmige Platten vorgesehen, die so angeordnet sind, daß Platten am Regenerations generator 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 witerhin 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 Trocknungsgeschwindigkeit 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 Tür 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 Gar.;, welche bereits an Reaktionen teilgenommen haben, möglich lein. 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 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 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 derar angeordnete Dampfleitungen, daß sie etwa in den Mittelteil des Regenerationsreaktors eingesetzt find, und durch auf der Außenwand des Regenerationsreaktors fest vorgesehene Auslaßkammern, die jeweils *n ihrer Unterseite über Auslaßlöcher in der Wand des Regenerationsreaktors mit dessen Innerem kommunitieren.
Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei-Ipielen näher erläutert. Es zeigt
F1 g. 1 einen Längsschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
F i g. 2 einen Schnitt längs einer Linie A-AmF ig 1,
F i g. 3 eine vergrößerte detaillierte Ansicht einer an einem Regenerationsreaktor vorgesehenen Auslaßkammen und
F i g. 4 einen vergrößerten Längsschnitt des wesentlichen Teils (ein Teil eines statischen bzw. stationären Mischers) eines Regenerationsreaktors.
Die erfindungsgemäße Regenerationsvorrichtung für μ 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 *5 »owie eine Förderschnerl?ϊ 22.
Gemäß F i g. 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.
Mehrere Dampfleitungen 4 sind mit dem Regenerationsreaktor 2 etwa in dessen mittlerem Teil verbundea An der Außenwand des Regenerationsreaktors 2 sind mehrere Auslaßkammern ^befestigt
Wie F i g. 3 zeigt, kommunizieren die Auslaßkammern £ jeweils an ihrer Unterseite mit dem Regenerationsreaktor 2 über mehrere Auslaßlöcher Ea, welche radial in der Wand des Regenerationsreaktors 2 vorgesehen sind. Die Auslaßkammern E sind nut hitzebeständigen, in drei Schichten aufgeschichteten Kugeln gefüllt, wobei Kugeln E2 in der oberen und der unteren Schicht einen etwas größeren Durchmesser als die Auslaßlöc^er 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 F i g. 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 Sangseite des Abzugs U 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 IS 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 vjrbienrien.
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 Aufwärtsfördening durch die Förderschnecke 22 entwässert und sodann in den Trocknungstrichter 1 eingefüllt. (Im vorliegenden Falle lauft Wasser aus der gebrauchten Aktivk ^hIe 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 Fig. I angedeutet ist. Im Trockmingszylinder 1 wird die gebrauchte Aktivkohle durch die aus dem Glühofen 7 in den Trocknungsabzug 8 eingeleiteten heißen Abgase indirekt (auf etwa 1200C) erhitzt und getrocknet.
Die Partikel der gebrauchten Aktivkohle werden durch Schwerkraft graduell abgesenkt und treten in den Kegenerationsreaktor 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 eine Folge von spiralförmigen Elementen 3 ist die gebrauchte Aktivkohle in Radialrichtung vollständig gemischt, so daß sie auch gleichförmig erwärmt ist.
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rung 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 werden. Wird 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 Brennstoffersparrm möglich ist.
Wie bereits ausgeführt, werden die im Regenerationspro/.eß erzeugten Gase, die an Reaktionen teilgenom men haben, im Trocknungsprozeß erzeugte übel riechende Gase und ähnliche Stoffe im Glühofen 7 vollständig verbrannt, wobei verschmutzungsfreie Ab- <*ac» ArtlGtphpn Hip iiKpr Hip Ahcr acpinrioHtimcr 11 für
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 :ί zur Reaktion gebracht, welcher durch die Dampfleitungen 4 eingeleitet wird. Dabei werden die Carbide von schwierig abzulösenden Adsorhaten in den gasförmigen Zustand überführt.
Der Begriff Regeneration bezieht sich dabei auf die in thermische Zersetzung und die Überführung in den gasförmigen Zustand durch Dampf defoben erwähnten Adsorbate.
Am Umfang des Regenerationsreaktors 2 sind wie bereits erwähnt mehrere Auslaßkammern E vorgese- r. 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 Ec in der Wand des Reaktors 2 (siehe F i g. 3) in die Auslaßkammern f ausgeleitet. Beim m vorliegenden Ausführungsbeispiel können die aktivierten Kohlepartikel, welche Gase mitreißen, die bereits an Reaktionen teilgenommen haben, in den unteren Teil der Auslaßkammern feintreten. Aufgrund der großen Querschnittsfläche der Auslaßkammern E wird jedoch j-, der Druck der austretenden Gase abgesenkt. Daher können die aktivierten Kohlepartikel durch die Wirkung der hitzebeständigen Kugeln £, und E1 in den Auslaßkammern E nicht verwirbelt werden. Lediglich die Gase, welche bereits an Reaktionen teilgenommen haben, treten durch die Räume zwischen den hitzebeständigen Kugeln £| und E2 durch und gelangen zur Verbrennung in den Glühofen 7.
Wie bereits erwähnt, werden die Gase, weiche an Reaktionen teilgenommen haben, aufgrund der Wirkung der Auslaßkammern E vorsichtig ausgeleitet Daher kann die Menge bzw. die Strömungsgeschwindigkeit des eingeblasenen Dampfes im Vergleich zu konventionellen Vorrichtungen größer gemacht werden, so daß der Regenerationswirkungsgrad verbessert und der Regetierationsverlust 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 Erleichteheiße Abgase an die Luft abgegeben werden können.
Bei einer praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regenerationsvorrichtung können sechs spiralförmige Elemente in einem Regenerationsreaktor mit 150 mm Innendurchmesser und ein·-! Länge von 2,880 m vorgesehen werden. An der Außenseite der Wand des Regenerationsreaktors werden dabei fünf Auslaßkammern fest vorgesehen. Diese Auslaßkammern sin ' mit hitzebeständigen Porzellankugeln von b bzw. 12 mm Durchmesser gefüllt. Dieser extern beheizte Regenerationsreaktor dient zur Regeneration von gebrauchter Aktivkohle, we'rhe zur Behandlung von industriellem Abwasser benutzt wurde. Dabei werden gemäß Tabelle I folgende Ergebnisse erhalten:
Menge der regenerierten Kohle: 9 kg/h
Regenerationstemperatur: 900°C
Dampfmenge:
Regenerationszeit:
Tabelle I
0,4 kg/kg
kohle
2.3 h
Aktiv
Neue Aktivkohle
Regenerierte Aktivkohle
Ausbeute (%) — 96
Adsorptionsfahigkeit
für Benzol (%)		 34,6 35,6
Entfärbungsfahigkeit
für Methylenblau (ml/g)		 180 190
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:
Tabelle II
Neue Aktivkohle
Regenerierte Aktivkohle
Ausbeute (0A) — 90,1
Adsorptionsfahigkeit
für Benzol (%)		 34,6 30,1
Entfärbungsfahigkeit
für Methylenblau (ml/g)		 180 170
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Claims (3)

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, and durch auf de.-· 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 (Eu £2) gefüllt sind und daß die Kugeln (Et) in der oberen und der unteren Schicht einen größeren Durchmesser als die Auslaßlöcher (Eq) und die kugeln (E1) in der Mittelschicht einen dem Durchmesser von Aktivkohlepartikeln entsprechenden Durchmesser besitzen.
3. Regenerationsvorriehlung 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-Ab- gasrohr (15) vorgesehen ist, das im Bereich des oberen Endes der im Regenerationsreaktor (2) vorgesehenen spiralförmigen Elemente (3) eine öffnung besitzt.
4Ϊ
DE2828408A 1977-06-28 1978-06-28 Regenerationsvorrichtung für gebrauchte Aktivkohle Expired DE2828408C3 (de)

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