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Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung und Wiederbelebung von aktiver
Kohle. Das Patent 4125o8 beschreibt die Aktivierung kohlenstoffhaltiger Materialien,
bei gier verhältnismäßig fein verteiltes bzw. feinkörniges und vorzugsweise gleichmäßiges
Material in einer aktivierenden Gasatmosphäre in dem Aktivierungsraum mittels eines
Gasstromes in der Schwebe gehalten wird. Zu diesem Zwecke können gegebenenfalls
deichzeitig roch mechanische Mittel angewendet werden.
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Gemäß vc.rliegender Erfindung wird da Veifahren in der Weise geleitet,
daß die aktivierten Teilchen durch den im Aktiv-ierungsraum hindurchgeleiteten Gasstrom
mitgerissen «erden.
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Bei geeigneter Wahl der Arbeit@bedinguiigen ist es möglich, eine mechanische
und sogar eine kontinuierliche Trennung des nicht oder nur teilweise aktivierten
Materials und des gänzlich oder größtenteils aktivierten Materials zu erzielen.
Obgleich das spezifigclie Gewicht aktiver Kohle erheblich größer ist als dasjenige
von z. B. Holzkohle, wurde gefunden, daß die aktivierten Teilchen durch den Gasstrom
mitgerissen «-erden, während die nichtaktivierten #chwehend bleiben.
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hie für die .@kti@-ierung gemäß der letzterwähnten Ausführungsform
der Erfindung nötige Wärme kann durch Innenheizung oder Verbrennung erhalten werden,
d. h. durch Zufuhr von heißen Gasen, z. B. Schornsteingasen oder brennenden Gasen
oder brennbaren Gasen oder Flüssigkeiten im Gemisch i mit Luft im Aktivierungsraum
oder mit diesein verbundenen Verbrennungsraum. Man kann aber auch Außenheizung oder
elektrische unmittelbare oder mittelbare Heizung anwenden. In manchen Fällen wird
sich eine Verbindung von Innen- und Außenheizung empfehlen. Ebenso kann ein Teil
des Materials exothei-miccli im Arbeitsraum verbrannt «-erden.
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Die Erfindung betrifft weiter die Vereinigung eines Schachtes oder
einer Retorte mit einem Sammel- oder Ab.cheideraum für erhaltenes Erzeugnis. Z.
B. wird eine vertikale Retorte ei. dgl. von mehreren Metern Länge verwendet, die
einen verjüngten Boden aufweist. Parallel mit oder im Aktivierungsratime und vorzugsweise
derart, daß eine Vorerhitzung stattfinden kann, ist ein Zuführrohr für das Ausgangsmaterial
angeordnet, an dessen Oberende das zu behandelnde Material eingebracht wird. Am
Unterende
ist das Zuführrohr mit einer Einrichtung zur Regelung
der Materialzuführung versehen, z. B. ein Schieber, der eine Öffnung freiläßt, durch
welche das Material mit Hilfe eines Dampfstrahles in den Ofenraum eingeführt wird.
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Durch die Einführung von Gas von unten in den Ofenraum wird das Material
kontinuierlich aufgehoben und im aktivierenden Gasstrome in schwebender Bewegung
gehalten, während die Temperatur durch Innen- und bzw. oder Außenheizung auf die
geeignete Höhe eingestellt wird. Die Gasdurcbströrnung wird dabei in der Weise geregelt,
daß nur die verhältnismäßig leichten, also clie aktivierten Teilchen mitgerissen
. werden, ebenso wie die Temperatur, damit kein unnützlicher Kohlestoffverbrauch
stattfindet.
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Bei Einleitung brennbarer Gase können diese in einem Verbrennungsraum
vorverbranntwerden. Auch kann man die warmen Gase von verschiedenen Stellen gleichzeitig
einleiten und schließlich auch ganz oder teilweise Oberflächenverbrennung anwenden.
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Benutzt man ausschließlich Innenheizung, so ist eine zweckmäßige Isolierung
des Aktivierungsraumes geboten. Im allgemeinen aber kann man in geeigneter Weise
Außenheizung mit der Innenheizung kombinieren, dadurch, daß man die brennbaren oder
zum Teile brennbaren Gase von der Aktivierungszone in außerhalb des Reaktionsraumes
liegende Verbrennungsräume leitet und darin verbrennt, wobei gleichzeitig die erzeugte
Wärme zur Vorerhitzung des zu aktivierenden Materials benutzt werden kann.
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An einer höheren Stelle des Aktiv ierungsraumes kömien eine oder mehrere
Abführöffnungen angeordnet werden, um das aktivierte Erzeugnis gleichzeitig mit
den Gasen in einen luftdichten Sammelraum abzuleiten. Auf diese Weise können die
Gase in beliebiger Art von der aktivierten Kohle abgetrennt werden. Die Abscheidung
durch Schwerkraft kann z. B. ganz oder teilweise durch Abschleuderung oder elektrische
Abscheidung ersetzt «-erden.
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Als Ausgangsmaterial kann jedes geeignete kohlenstoffhaltende Material
benutzt werden, wie Holz, Torf oder sonstiges pflanzliche Material, entweder oder
nicht vorbehandelt, vordestilliert oder vorverkohlt, darunter auch die chemische
Verkohlung mittels Zink- oder anderer Chloriden, Schwefelsäure, kaustischer oder
kohlensaurer Laugen usw. eingeschlossen.
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Die verkohlte Masse kann nötigenfalls eine weitere Zerkleinerung erfahren,
bevor sie gemäß der vorliegenden Erfindung aktiviert wird.
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Nicht nur die Stoffe, welche bisher zur Erzeugung von Enffärbungskohle
benutzt wurden, können zur Durchführung des neuen Verfahrens verwendet werden, sondern
auch alle bekannten Mittel, welche eine günstige Einwirkung auf die Art und Eigenschaften
der zu erzielenden aktiven Erzeugnisse auszuüben imstande sind. Sogar Steinkohlen
u. dgl., Sägemehl usw., für welch letzteren Stoff bisher kein praktisches Verfahren
zur Verkohlung oder Aktivierung gefunden wurde, können gemäß der Erfindung zum höchsten
Aktivierungsgrad gebracht werden. Als aktivierende Gase kommen in Betracht Dampf
und andere bekanntlich bei der Herstellung von Entfärbungskohlen verwendeten Gase,
wie Kohlensäure, Luft, Generatorgas, Wassergas, Mondgas, Chlor, schweflige Säure
und andere Schwefelverbindungen, Ammoniak, Chlorwasserstoff säure, flüchtige Chloride
u. dgl. -Die Temperatur und Oxydationsgrad sind im Zusammenhang mit den verwendeten
Gasen derart zu regeln, daß ein genügender Teil des Rohmaterials oder der Kohlenstoffv
erbindungen entfernt wird, um ein aktiviertes Erzeugnis vom verlangten Adsorptionsv
ermögen zu erhalten. Die Korngröße der Materialteilchen, welche zweckmäßig möglichst
gleichförmig gewählt werden, hängt teilweise von den Abmessungen der Vorrichtung,
dem Druck und der Menge des Gases und anderen Arbeitsbedingungen ab. In einer mehrere
Meter hohen Vorrichtung haben sich einigermaßen unregelmäßig geformte, platte Teilchen
von ungefähr Reis- bis Maisgröße als ausgezeichnet erwiesen. Das Material kann aber
auch bis zu Pulver zerkleinert werden.
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Das Verfahren eignet sich ebenfalls, um sehr dichtes kohlenstoffhaltendes
Material zu aktivieren, wobei insbesondere die Erzeugung von Gasadsorptionskohle
beabsichtigt ist.
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Das Verfahren kann derart durchgeführt werden, daß das Material im
Heizraum zirkuliert und wiederholt der Aktivierung durch das eingeleitete Gas ausgesetzt
wird. Das nichtaktivierte Material bleibt in Zirkulation und das aktivierte wird
abgeführt, während nötigenfalls die größeren Stücke an -der Unterseite des Aktivierungsraumes
entleert werden können.
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Das Material wird praktisch in ununterbrochener Bewegung im Gasstrome
gehalten unter Anwendung geeigneter Innen- oder und Außenheizung bis zur Erreichung
des verlangten Aktivierungsgrades. Das Material wird vorzugsweise ausschließlich
durch den Gasstrom in Bewegung gehalten, obwohl die Bewegung desselben durch mechanische
Mittel unterstützt werden kann. Das Prinzip der Gasflotation für die Abscheidung
und Ge-
«-innung der aktivierten Kohleteilchen kann bei diesem Verfahren
Anwendung finden.
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Eine andere Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung besteht darin, daß man das Rohmaterial langsam geheizte Fläche entlang
streichen oder bewegen läßt, wobei erhitzte Gase benutzt werden, um das zu aktivierende
Material in Bewegung zu halten. Dabei wird das Material in einem mit aktivierenden
Gasen oder Gasgemischen gefüllten Raum bewegt, ohne <laß die Verwendung von mechanischen
oder mechanisch angetriebenen Mitteln dazu notwendig ist, so daß die- Bewegungskraft
des zur Heizung oder Aktivierung benutzten Gases dazu genügt. In ähnlicher Weise
wird auch dabei die aktivierte Kohle durch den Gasstrom mitgerissen.
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Während die Aktivierung in den bekannten, vollständig mit kohlenstoffhaltendem
Material gefüllten, vertikalen Retorten ungefähr einen Tag und bei den bekannten
teilweise gefüllten, liegenden Retorten oder anderen Retortensystemen mehrere Stunden
dauert, kann die Aktivierung nach der Erfindung in wenigen Minuten oder sogar Sekunden
ausgeführt werden. Die Leistung einer Retorte wird also erheblich gesteigert. Die
Kosten des Verfahrens sind sehr gering infolge des viel geringeren Wärme- und Gasverbrauchs.
Die Ausbeute an aktiver Kohle ist viel größer als bei den bisher bekannten Erzeugungsverfahren
aktiver Kohle aus kohlenstoffhaltendein Material mit Hilfe von Wärme und aktiven
Gasen. Die Ausbeute kann, z. B. ausgehend von Tannenholzkohle, mit 85 Prozent Kohlenstoff
auf die Trocken-#ubstanz berechnet 4.o bis 75 Prozent und sogar mehr betragen, entsprechend
der Qualität, während die Ausbeute bei den bekannten Verfahren erheblich geringer
ist.
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Das Maß der Aktivierung kann praktisch nach Belieben geregelt
werden.
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Während die meisten Entfärbungskohlen durch Kochen mit konzentrierter
Schwefelsäure und Kaliumsulfat oder durch Zusaminenschmelzung mit Kaliumhydroxid
usw. leicht zersetz< werden, wobei die resultierende Kohle ihr Adsorptionsv ermögen
fast vollständig verliert, erweist die nach dem vorliegenden Verfahren erhältliche
Kohle sich als he sonders beständig gegen die Einwirkum, von Chemikalien: auch wird
ihr Adsorptiousvermögen durch die oben erwähnten Behandlungen nicht wesentlich herabgesetzt.
Die. auf dem beschriebenen Wege hergestellte Kohle besitzt noch die eigentümliche
Struktur des pflanzlichen Ausgangsmaterials, was besonders vorteilhaft ist nicht
nur mit Bezug auf die Filtrationseigenschaften, aber auch auf die Art der Adsorption.