DE4018391A1 - Verfahren zum erzeugen von aktivkoks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Aktiv­ koks aus Steinkohle.

Infolge wachsender umwelttechnischer Relevanzen werden zu­ nehmend Adsorptionsstoffe eingesetzt, die zur Familie der Aktivkohlen und -kokse gehören. Dies sind in der Regel Stof­ fe auf der Basis Kohlenstoff, bei denen man durch eine ge­ zielte Wärmebehandlung in Anwesenheit eines Vergasungsmit­ tels (z. B. Wasserdampf) die innere Oberfläche um ein Vielfa­ ches erhöht hat. An dieser Oberfläche werden dann die zu be­ seitigenden Stoffe durch Adsorption gebunden. Bei der Her­ stellung solcher Adsorptionskokse, die vorwiegend bei der Endbehandlung von Wasser, z. B. Phenolabscheidung, aber auch in anderen technischen Bereichen (wie z. B. Trennung von Ga­ sen) Verwendung finden, geht der eigentlichen Aktivierungs­ stufe eine oft aufwendige Vorbehandlung des Rohstoffes vor­ aus.

Nach den bekannten Verfahren (siehe GLÜCKAUF 86, Seiten 955 bis 988) muß z. B. Steinkohle zuerst unter 200 µ oder noch feiner zerkleinert werden, um dann durch Voroxidation den für die weitere Behandlung erforderlichen Sauerstoffgehalt in der Steinkohle einzustellen. Dabei werden aber auch Bitu­ men- und Huminsubstanzen der ursprünglichen Kohle durchoxi­ diert und somit geht das Backvermögen der so aufbereiteten Steinkohle verloren.

Da die Schwelkokse normalerweise nicht als Pulver, sondern in Stückform gebraucht werden, muß bei dem bekannten Verfah­ ren die voroxidierte Kohle vor der Schwelung kompaktiert werden, ohne daß die aktiven Eigenschaften des Voroxida­ tionsprodukts beeinträchtigt werden. Weil durch die Voroxi­ dation die Backeigenschaften verlorengegangen sind, können erst nach geeigneter Zugabe von Bindemitteln in einer Bri­ kett- oder Strangpresse ausreichend abriebfeste Formlinge erzeugt, und dann der Schwelung und der folgenden Aktivie­ rung zugeführt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches und damit kostengünstiges Verfahren zur Erzeugung von Aktivkoks aus Steinkohle zu entwickeln.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschla­ gen, daß gebrochene und getrocknete Kohle ohne weitere Vor­ behandlung in einer Drehtrommel in direkter Berührung mit aufgeheizten festen Wärmeträgern geschwelt wird und daß nach der Separierung des Wärmeträgers aus dem Schwelkoks durch Brechen und Sieben eine Fraktion mit einer definierten Korn­ größe erzeugt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auf eine Aufberei­ tung der Steinkohle durch die üblichen Prozeßstufen wie Feinmahlen, Voroxidieren und Kompaktieren verzichtet werden.

Die Steinkohle läßt sich problemlos in einer Drehtrommel in direkter Berührung mit aufgeheizten festen Wärmeträgern schwelen.

Das Mischungsverhältnis Wärmeträger zu Einsatzkohle beträgt 1,6 bis 3,5 : 1, vorzugsweise 2 : 1.

Als feste Wärmeträger können keramische Körper verwendet werden, es haben sich jedoch als besonders vorteilhaft Kör­ per aus Gußeisen (z. B. Durchmesser 30 mm, Höhe 35 m, Gewicht 145 g) erwiesen. Da die Körper relativ schwer sind, beherr­ schen sie während des Schwelens beim Durchgang durch die plastische Phase das Material, ohne daß es zu Zusammen­ backungen oder Verklebungen zwischen Kohle und den Wärmeträ­ gern kommt.

Der beim Einsatz von z. B. keramischen Wärmeträgern auftre­ tende Abrieb, der den Aschegehalt des Aktivkokses erhöht, wird beim Einsatz von Körpern aus Gußeisen vermieden. Nach Beendigung des Schwelverfahrens lassen sich diese Wärmeträ­ ger einfach magnetisch von dem erzeugten Aktivkoks separie­ ren.

Da der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte stücki­ ge Schwelkoks auch ohne weitere Aktivierung eine beachtliche innere Oberfläche aufweist, ist dieser schon im Rohzustand zur Gas- und Wasserbehandlung geeignet. Durch eine Aktivie­ rung mit Wasserdampf bei 850°C bis 900°C kann eine wesent­ lich höhere innere Oberfläche erzeugt werden. Das Kornband bleibt während der Aktivierung erhalten.

Aufgrund von Versuchsreihen konnte ermittelt werden, daß durch den Einsatz von schwachbackender Steinkohlen, entspre­ chend Anspruch 2, sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein hochwertiger Aktivkoks herstellen läßt.

Weil in dem erfindungsgemäßen Verfahren auf die Voroxidation verzichtet wird, muß kein Bindemittel zugesetzt werden, son­ dern es entsteht beim Schwelen zusätzlich gut verwertbarer Schwelteer (ca. 15 Gewichtsprozente bezogen auf die einge­ setzte Kohle (mit ca. 40% Pechanteil, ca. 30% Mittelölan­ teil sowie ca. 30% Phenolanteil)) und hochkaloriges Gas (ca. 5%) mit einer Dichte von ca. 0,8 kg/m³.

Durch das im Anspruch 5 offenbarte Verfahren, den Wärmein­ halt der im Erhitzer für die Wärmeträger anfallenden Abgase zur Trocknung der Kohle zu verwenden, wird die Wirtschaft­ lichkeit der Aktivkokserzeugung wesentlich verbessert.

Untersuchungen ergaben, daß der erfindungsgemäß erzeugte Aktivkoks zur SO₂-Adsorption aus Rauchgasen sowie zur Reini­ gung von Abwässern geeignet ist, insbesondere auch für die Feinreinigung der in einer Gaswäsche vorgereinigten Kokerei­ gase. Außerdem wurde eine besonders hohe Jodadsorption er­ mittelt. Durch den geringeren verfahrenstechnischen Aufbe­ reitungsaufwand können somit preiswerte Adsorptionsmittel mit guten bis ausgezeichneten Eigenschaften bereitgestellt werden.

Nach einem weiteren Anspruch kann der durch Reinigungspro­ zesse beladene Aktivkoks dem Einsatzstoff für einen Koke­ reiprozeß beigemischt werden, ohne das die Qualität des dar­ aus entstehenden Kokses beeinträchtigt wird. Der prozentuale Anteil von unerwünschten Bestandteilen im Kokereigas wird nur gering erhöht. Damit ist eine gute, wirtschaftliche Ent­ sorgungsmöglichkeit für beladene Aktivkokse gegeben.

Nachfolgende Fig. 1 und 2 zeigen das Verfahrenschema ei­ nes Ausführungsbeispieles einer Schwelanlage, in der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Aktivkoks erzeugt wird.

Über Leitung 1 wird gebrochene Kohle dem Trockner 2 zuge­ führt. Leitung 14 bringt die zur Trocknung erforderlichen heißen Abgase aus dem Erhitzer 11 in den Trockner 2. Über Leitung 3 gelangt die gebrochene und getrocknete Kohle in den Schweler 4 während über Leitung 15 die im Trockner ent­ stehenden Brüden zur Entsorgung abgeleitet werden. Gleich­ zeitig gelangen über Leitung 13 die im Erhitzer 11 erwärmten festen Wärmeträger in den sich drehenden Schweler 4. Nach der erforderlichen Verweildauer im Schweler 4 gelangen über Leitung 12 Schwelkoks und Wärmeträgern in den Separator 5 und werden hier getrennt. Während das im Schweler 4 entste­ hende Gas über Leitung 20 in eine mehrstufige Kondensations­ einrichtung geführt wird, gelangt der entstandene Schwelkoks über Leitung 6 zu einer Mahl- und Siebeinrichtung 16. Der in der Mahl- und Siebanlage konditionierte Aktivkoks kann dann zur weiteren Behandlung einem Aktivierungsreaktor 17 zuge­ führt und dort durch ein über Leitung 18 zugeleitetes Verga­ sungsmittel (z. B. Wasserdampf) die innere aktive Oberfläche erhöht werden.

Die im Selektor 5 magnetisch abgetrennten festen Wärmeträger werden über einen Förderer 10 in den Erhitzer 11 zurückge­ führt um dort mit Hilfe eines Brenners 19 wieder erwärmt zu werden.

Über Leitung 8 wird das gewonnene hochkalorige Gas und über die Leitungen 9 werden die Ölfraktionen abgezogen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Erzeugen von Aktivkoks aus Steinkohle, dadurch gekennzeichnet, daß gebrochene und getrocknete Kohle ohne weitere Vorbehandlung in einer Drehtrommel in direkter Berührung mit aufgeheizten festen Wärmeträ­ gern geschwelt wird und daß anschließend nach der Sepa­ rierung des Wärmeträgers aus dem Schwelkoks durch Brechen und Sieben eine Fraktion mit einer definierten Korngröße erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Steinkohle mit mehr als 30% flüchtigen Bestandteilen, einer Backzahl nach Roga zwischen 30 und 54, einem Bläh­ grad zwischen 4 und 6, und einem Sauerstoffgehalt zwi­ schen 7 und 9% eingesetzt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als feste Wärmeträger Körper aus Keramik verwendet werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als feste Wärmeträger Körper aus Gußeisen verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeinhalt der im Erhitzer für die Wärmeträger anfallenden Abgase zur Trocknung der Steinkohle verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine Erhö­ hung der aktiven inneren Oberfläche des Aktivkokses mit Wasserdampf bei einer Temperatur zwischen 850°C und 900°C erfolgt.

7. Verwendung des nach einem oder mehreren Ansprüchen des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugten Aktivkokses zur Feinreinigung von in einer Gaswäsche vorgereinigtem Koke­ reigas.

8. Verwendung des nach Anspruch 7 genutzten Aktivkokses als Einsatzstoff für einen Kokereiprozeß.