-
Erzeugung und Wiederbelebung von aktiver Kohle.
| Die Erzeugung einer vollkommen und |
| -leichilläßig aktivierten Kohle, auch Adsorp- |
| tions- oder Entfärbungskollle genannt, mit- |
| tels Anwendtuig voll Hitze und wirksamen |
| Gasen ist bekanntlich ini Großbetrieb finit |
| großen Scliwierigkeiteil verl;ilüpft und bisher |
| praktisch nicht gelungen. |
| Die nach (teil bisherigen Gasaktivierungs- |
| verfalireil erzeugte aktive Kohle besteht aus |
| einer unregelmäßig zusammengesetzten |
| Masse voll stark aktiver und wenig oder fast |
| gar nicht aktiver Kohle. ' |
| Diese Tatsache inuß, wie Versuche erga- |
| ben, auf den Umstand zurückgeführt werden, |
| (1a13 bei den bisherigen I?rzeugung:verfahren |
| die zur An Nvendung lcolntileilden Gase (las zu |
| aktivierende Material niemals tanz durch- |
| dringen, bzw. daß die zur Aktivierung erfor- |
| derliche Temperatur infolge der geringen |
| Wärmeübertragung nicht gleichmäßig bis |
| zuni Kern des zu aktivierenden Material: |
| durchdringt, so (Maß die erzeugte Kohle haupt- |
| sächlich nur auf der Oberfläche stark akti- |
| viert ist. Diese Erscheinung bleibt dieselbe, |
| gleichviel ob inan das Herstellungsverfahren |
| mit einem vordestillierten oder finit einem der |
| Trockendestillation noch nicht unterworfenen |
| kohlenstoffhaltigen 'Material beginnt. |
| So ist beispielsweise in einer vertikalen |
| Retorte, wobei zum Durchgang der aktiven |
| wid Reaktionsgase die Verwendung voll groß- |
| stückigem Material erforderlich ist, nieinal.' |
| eiti(# -leMilnäßige aktive Kohle erreichbar. |
| Die Stücke sind nicht nur nicht untereinan- |
| der in gleicher Weise aktiviert, sondern die |
| Aktivierung der einzelnen Stücke. all und für |
| sich ist nicht gleich; vielmehr sind sie ver- |
| schieden . angegriffen, je nach der Stelle, |
| welche sie während der Aktivierung in dein |
| Ofen oder Retorte einnehmen. |
| Sticht nian bei letzterem Verfahren diesen |
| 1'lielstan(1 dadurch zu beseitigen, daß man |
| deal Aktivierungsprozeß weiter fortsetzt, d. 11. |
| die Dauer der Einwirkung verlängert oder |
| die Temperatur oder die 'Menge des aktivie- |
| reilden Gases erhöht, so tritt eine zu weit |
| geliencle Osv(lation an der Oberfläche des be- |
| handelten 'Materials bis zur vollständigen |
| Zersetztlit, oder ein Rückgang in der Quali- |
| tät der aktiven Kohle durch Graphitierung |
| o. (1g1. ein, wodurch gerade der am stärksten |
| aktivierte Teil der Kohle verloren geht und |
| die Ausbeute all aktiver Kohle sinkt. |
| Das Eildergebnis bleibt dabei immer, daß |
| (las Endprodukt sich, auch nach Verniahlung, |
| als eine. heterogene Masse von mehr oller we- |
| niger aktiver Kohle darstellt. |
| Nur lnit Hilfe jener Verfahren, gemäß |
| welchen das Ausgangsmaterial mit Chemika- |
| lien (in der Hitze), wie z. B. Zinkchlorid, |
| Lauge, Schwefelsäure, und ini allgeilleilletl |
| finit solchen Cheinilcalien, welche in der Hitze |
| eitle verkohlelide und bzw. oder wasserent- |
| zielleilde Wirkung ausüben, behandelt wird, |
| sind bislicr (i(# am glciclinläßigst(#li al;tivier- |
| teil Produkte (!1-zetlgt worden. |
Die letztgenannten T:rzcugun-snietlioclen aber sind einerseits
sehr teuer, zumal auch die verwendeten Chemikalien wiederum mit Hilfe von Chemikalien,
z. B. Säuren usw., zu entfernen sind, anderseits wird die Kohle in sehr feinem und
weichem Zustande gewonnen. Solche Kohle eignet sich nicht als Filtriermaterial und
diese läßt sich praktisch durch Hitze nicht wiederbelehen.
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, welches es ermöglicht, durch
Gasaktivierung ein gleichmäßig und vollkommen aktiviertes Produkt von sehr großem
Adsorptionsvermögen zu erzeugen.
-
Es wurde gefunden, claß ein praktisch gleichmäßig und his zum Kern
aktiviertes Produkt bei möglichst hoher Ausbeute dadurch erreicht werden kann, daß
man (las Ausgangsmaterial in mehr oder weniger fein verteiltem Zustande in der Atmosphäre
des aktivierenden Gases oder Gasgemisches, welches die erforderliche hohe Temperatur
besitzt, in freier Suspension oder im Schwebezustand hält.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird leingemäß das zu aktivierende,
gegebenenfalls corv erkohlte und torerhitzte Ausgangsmaterial in mehr oder weniger
fein verteiltem oder feinkörnigem Zustand derart der Einwirkung voll Hitze und wirksamem
Gas oder Dampf ausgesetzt, (Maß es während der Aktivierung in einer Atmosphäre heißer
aktiver Gase im Schwebezustand erhalten wird. Dieser Schwebezustand des zu aktivierenden
Materials kann in verschiedener Weise hervorgerufen werden, und zwar vorzugsweise
unter Zuhilfenahme der Bewegungskraft der zugeleiteten Gase, oder auch durch Anwendung
einer mechanisch betätigten Vorrichtung, oder durch Verbindung beider Mittel. Obgleich
man inerte Gase zur Bewegung und zum Inderschwehehalteil des -Materials deal Aktivationsrauni
zuführen kann, empfiehlt es sich im allgemeinen, die Suspension des 'Materials durch
eingeleitetes wirksames Gas, z. B. Wasserdampf oder heiße Verbrennungsgase oder
beides, zu bewirken.
-
Unter Gas soll erfindungsgemäß auch Dampf, Gas- oder Danlsfgenlische
oder
Mischungen toll Danipten 1111(1 Gaseis gemeint sein.
-
Die Aufr echterhaltun- der zur Aktivierung erforderlichen Hitze kann
entweder ausließlich durch Linführun- in den Reak-, -cli Z.,
tionsrauin voll
sehr heißen, vorzugsweise brennenden Gasen durch teilweises Verbrenileil des Ausgan-sinaterials
oder Herbeiführull, soiistig(#r esotlierinisrher Reaktionen oder durch eine Kombination
vuti Innen- und .@ußenhe izung bewirkt werden. Bei Verwellclullg ton Dan lpf als
aktivierendes Gas rder als <in Bestandteil der cingeleiteteu aktivicrelidcil
Gase, wird der .Dampf, z. B. Wasser dampf, vorzugsweise stark überhitzt.
-
Durch die durchgeführte freie Bewegung oder den Schwebezustand des
zerkleinerten Materials in der Atmosphäre sehr heißer Gase, wird nicht nur ein Durchdringen
der Gase und der Hitze jedes einzelnen Teilchens des Materials und eine bis zti
(lern gewünschten Grad durchgeführte Aktivierung und dadurch die Erzeugung eines
gleichmäßigen und hochaktiven Produktes bewirkt, sondern inan hat es viel besser
wie bisher in der Hand, den ganzen. zu regeln. Das''erfallren verläuft sehr
schnell und sicher, einerseits infolge des zerkleinerten Zustandes, anderseits durch
die innige Berührung der Teilchen mit den heißen Gasen, und dem7ufolge ist die Ausbeute
bedeutend größer. Auch kann man in dieser Weise eine Qualität erzeugen, welche nach
den bisherigen Methoden nicht erreicht werden konnte.
-
- '\`Tiinscht man eine gleichmäßig aktivierte Kohle von bestimmter
Korngröße zu erzeugen, dann verfährt man nach der Erfindung zweckmäßig in der Weise.,
daß inan das zu verarbeitende Material gleich oder wenigstens vor der Aktivierung
derselben auf jene Korngröße zerkleinert, welche nach beendigtem Fabrikationsprozeß
die gewiinschte endgültige Korngröße (res fertigen Produktes entspricht. Gewünschtenfalls
kann man aber eine nachträgliche Zerkleinerung anwenden.
-
Gemäß dein Verfahren der torliegenden Erfindung kommen nicht nur sämtlich(:
bisher zur Erzeugung ton aktiver hohle vercvendeten kohlenstoffhaltigen 'Materialien
zur Anwendung, wie z. B. Holz, Holzkohle, pflanzliche kohlenstoffhaltige Stoffe
oder Abfälle, Torf, Torfkohle, Braunkohle, Lignit oder deren Verkohlungsprodukte,
soildern auch solche kohlenstoffhaltige Produkte -wie z. B. Steinkohle, Anthracit
usw., welche bisltLr nur sehr umvollständig aktiviert werden konnten, zweckmäßig
auch die jüilgeren Steinkohlen, des weiteren auch Stoffe tieri-.;chen Ursprungs
oder tierische Abfälle.
-
Beim Arbeiten nach dein Verfahren der corliegeilcleil'L:rfiil(ltitl@,
ist die Korngröße itil Zusalnnienhallg ruft der Art und Beschaffenheit des Materials
und finit der Dichte desselben zu wählen.
-
Geht plan 7.. B. voll einem verhältnismäßig (lichten =lusrang#nlatcrial
aus, so empfiehlt es sich, die einzellien Teilchen z. B. flicht viel größer zli
wählen, ,tls sie durch ein Sieb ton 5 bis 2o Masthell pro l.inearzentin lcter durchgehen.
Bei Bentitzntig von mehr porösem Ausgallrislllalerial verläuft die Aktivierung um
so schneller und besser, je geringer die .@l>mes#ungen und je gleichmäßiger die
Ttorngr@iße
(k#; zu aktivicrcnden 'Materials sind. -Unter Umstünden empfiehlt es sich. das 'Material
vorher in Pulverform überzuführen.
-
Das Verfahren wird zweckmäßig in untinterbrochenein Betriebe durchgeführt.
Bei Verwendung von vordestillierteni -Material kann inan die Vordestillation unter
besonderen Bedingungen vornehmen, z. B. unter Durchleitung von praktisch nicht aktivierend
wirkenden Gasen. welche die Trockendestillationsprodukte schnell und vollständig
austreiben, eine gute Wärineiibertragung herbeiführen und in der «'eise die Bildung
einer porösen Kohle bewirken.
-
Es ist dabei nicht unbedingt notwendig und manchmal sogar nicht empfehlenswert,
daß bereits beim Vordestillieren, z. B. bei der Trockendestillation, (las Material
sich in zerkleinertem Zustande befindet. Diese Zerkleinerung kann auch nachträglich,
und zwar vor der Aktivierung vorgenommen werden.
-
Auch kann- man (las 'Material vor der Destillation oder vor der- Aktivierung
mit organischen oder anorganischen Stoffen mischen oder behandeln, z. B. mit den
üblichen anorganischen aktivierend wirkenden Chemikalien.
-
Chemikalien, welche durch Mischung, Imprägnierung, Lösung oder teilweise
Lösung in der Hitze eine Aktivierung bewirken können, wie z. B. praktisch alle Chloride,
Sulfate, Acetate, Karbonate, Sulfite, die meisten Säuren und Hvdroxvde usw. k<intien
zu diesem Zwecke verwendet werden.
-
Zur Aktivierung eignen sich Gase, z. B. Wasserdampf, Kohlensäure,
Luft, Verbrennungsgase, Generatorgase und im allgemeinen alle möglichen brennbaren
Gase oller Flüssigkeiten, welche zweckmäßig in oder gleich beim Eintritt in den
Aktivierungsrauni verbrannt werden, Chlor und sonstige bei geeigneten Temperaturen
oxydierend auf (las kohlenstoffhaltige Material wirkende Gase, oder Gemische mit
anderen Gasen.
-
Bei Aktivierung gemäß der Erfindung kann man außer Gasgemischen auch
mehrere Gase oder Gasgemische in geeigneter Reihenfolge nacheinander verwenden.
wobei jedes Gas bei derjenigen Temperatur zur Einwirkung gebracht -wird. bei welcher
die Aktivierung am besten verläuft. ]-,ei Verwendung von Luft oder sonstigen satierstofflialtigen
Gasen genügt eine Temperatur von .loo bis ;oo° C, bei Verwendung von Dampf werden
Temperaturen Volt 70o bis goo° C und bei Verwendung Von Kohlensäure oder kohlensäurehaltigen
Gasen noch höhere Temperaturen angewendet. z. B. bis zu i2oo° C und darüber.
-
Das Inderschwebehalten des zu aktivierealen lfatrrial. kann z.1#.
(htrcli eitigeleitcten übrrhitzten Dampi erfolgen oder durch die heißen 1"erl)retnitingsgase
n. dgl. oder heile oder nian kann dazu ein indifferentes (las verwenden. Verwendet
man Außenbeheizung, so kann nian die Reaktionsgase aus der Aktivierungszone dazu
verwenden, -wie auch zur Vorerhitzung des Materials, oder inan kann diese Gase auch
teilweise nach Verbrennung in den heaktionsrauin zurückleiten.
-
Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich auch zur Wiederbelebung
von gebrauchter Etitfärliungsl;olile. Bei der @@%iederl-elebung durch Glühen werden
die durch die Kohle aufgenommenen organischen Stoffe bekanntlich verkohlt. Diese
beim Glühen sich bildende feine sekundäre Kohle setzt die Lntfärbungs-, Filtrations-,
Adsorptions- und sonstige Aufnahmefähigkeit der Entfärbungskohle herab.
-
Man hat versucht, diesen Übelstand dadurch zu beheben, daß man vor
(lern Glühvorgang die aufgenommenen organischen Substanzen durch F-straktiolismittel
oder durch Chemikalien (Säure oder Laugenbehandlung) oller durch Gärung entfernt.
Es hat sich aber gezeigt, daß durch die chemische oder biologische Behandlung die
organischen Stoffe sich nicht vollständig und auch nicht in ausreichendem 'Maße
aus der gebrauchten Entfärbungskohle entfernen lassen, und daß die so behandelte
Kohle nach dem Glühen feine (sekundäre) Kohle enthält.
-
Der Fortschritt, welcher durch die Erfindung in bezug auf die Wiederbelebung
erreicht wird, besteht darin, daß auch die beim Glühen gebildete feine (sekundäre)
Kohle aus der aktiven Kohle entfernt wird. Dies bewirkt man dadurch, daß man während
der Erhitzung oder des Glühens Sauerstoff (Luft), Wasserdampf, Kohlensäure oder
sonstige Gase vorteilhaft in überhitztem Zustande durch die Kohle leitet und so
die sekundäre Kohle während des Glühvorganges oxydiert.
-
Durch geeignete Wahl der Temperatur im Zusammenhang mit dem verwendeten
Gase ((Gleichgewichtstemperaturen) kann inan die Abschwelung bzw. Abbrennung ohne
beträchtliche Verlust(: an aktiver Kohle bewirken.
-
Da die sekundäre Kohle sich in einem äußerst feinem Zustand auf der
Oberfläche der aktiven Kohle befindet und eine verhältnismäßig leicht verbrennbare
Kohlenstoffv(,rbindung darstellt im Gegensatz zu der schwer brennbaren aktiven elementaren
liolile. so Verbrennt sie viel schneller bzw. bei niedrigerer Temperatur als die
aktive Kohle selbst, so (Maß der Vorgang leicht derart
geleitet
werden kann, claß die aktive Kohle praktisch nicht oder nur wenig angegriffen wird.
Bei @-erwendung von z. B. überhitztem Wasserdampf - von ungefähr 5oo bis ;oo° C
verschwindet praktisch sämtliche sekundäre Kohle. Die Entfernung dieser feinen (sekundären)
Kohle ist deshalb von großer Wichtigkeit, weil ihre Anwesenheit in der Kohle die
physikalische Beschaffenheit der regenerierten hohle gegenüber jener der urspriirigliclien
Kohle sehr beeinträchtigt.
-
f.Tbelstände machen sich besonders dann fühlbar, wenn man z. B. eine
solche hohle nach ihrer Einwirkung auf eine Flüssigkeit von dieser abscheiden will.
Es zeigen sich hierbei Filtrationsschwierigkeiten infolge des Umstandes,
daß die bei der Abscheidung gebildeten Kuchen oder Schichten fast undurchlässig
werden. Die 'Menge der anzuwendenden wirksamen Gase ist von der Menge der in der
Kohle vorhandenen organischen Stoffe oder von der 'Menge der aus denselben gebildeten
sekundären Kohle abhängig. Aus diesen Gründen brauchen die bei der Wiederbelebung
durch Glühen anzuwendenden T ernperaturen nicht so hoch zu sein, als es bei der
Erzeugung von aktiver Kohle aus organischen Stoffen erforderlich ist.
-
Will man während der Wiederbelebung durch Glühen auch noch anorganische
Verunreinigungen au. der hohle entfernen, dann kann man andere Gase, z. B. Chlor,
schweflige Säure, flüchtige Chloride usw., verwenden.
-
Man kann auch zum Zwecke der Wiederbelebung Gase oder Gasgemische
verwenden, welche praktisch nicht oder nur äußerst langsam auf die aktive Kohle
einwirken, z. B. ein Gemisch von Retorten- oder Generator- oder Wassergas und geringe
'Mengen eines oxydierend wirkenden Gases (C0_, H=O, Cl usw.). Durch die starke Verdünnung
und den geringen Teildruck des oxydierenden Gases hat man es mit Sicherheit in der
Hand, Verluste der aktiven Kohle zu umgehen und die Abschwelung und Entfernung der
gebildeten Dämpfe und Zersetzungsprodukte hei verhältnismäßig hoher Temperatur zu
bewirken.