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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von aktiver Kohle Die Erfindung
betrifft die Herstellung von Aktivkohle durch Einwirkenlassen von Gasen, Dämpfen,
wie z. B. von Sauerstoff, Kohlensäure, Halogen, Wasserdampf USW., oder Gasdampfgemischen
auf zerkleinerte, z. B. pulverförmige -oder körnige kohlenstoffhaltige Stoffe, wie
z. B. Holzkohle, Braunkohle, Grudekoks, Torf, Cellulose, Holz u. dgl., bei höheren
Temperaturen.
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Bei Durchführung derartiger Prozesse nach bisher üblichen Verfahren
hat sich gezeigt, daß der Gasstrom auch bei mäßiger Strömungsgeschwindigkeit mehr
oder weniger große Mengen des pulverförmigen Gutes aus der Reaktionszone hinausträgt,
bevor vollständige Aktivierung stattgefunden hat. Eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit
der Gase oder Dämpfe auf einen Grad, bei dem eine Mitnahme des festen Gutres nicht
mehr erfolgt, würde eine unerwünschte Verlangsamung des Aktivierungsvorganges bedeuten.
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Nach vorliegender Erfindung verfährt man in der Weise, daß man das
zu aktivierende feste Gut zielbewußt durch die auf Reaktionstemperatur erhitzte
Zone hindurchschickt, und zwar derart, daß man den zur Aktivierung dienenden Gasstrom
selbst durch seine ihm innewohnende Bewegungsenergie die zu aktivierenden Substanzen
mit sich reißen und durch die erhitzte Zone hindurchführen läßt.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Aktivierung derart vorzunehmen,
daß sich die zu aktivierenden Teilchen im Schwebezustand in dem Aktivierungsgas
befinden, z. B. derart, daß durch die zu aktivierende Masse ein Gasstrom gerade
von solcher Stärke durchgeleitet wird, daß die zu aktivierenden Teilchen von dem
Gasstrom aufgewirbelt und innerhalb des Reaktionsraumes bis zur Vollendung ihrer
Aktivierung im Schwebezustand erhalten werden, wobei gegebenenfalls am Schlusse
einer solchen Aktivierungscharge das Produkt durch Erhöhung der Temperatur im Reaktionsraum
noch einer Nachbehandlung unterzogen werden kann. Dies Verfahren ist aber abhängig
von der praktisch außerordentlich schwer realisierbaren Bedingung, den Gasstrom
derart zu regulieren, daß. die Teilchen bis zur Beendigung der Aktivierungscharge
dauernd gerade nur im Schwebezustand gehalten, nicht aber von dem Gasstrom aus dem
Reaktionsraum herausgeführt werden.
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Man hat weiterhin vorgeschlagen, die Geschwindigkeit des Gasstromes
so einzustellen, daß, die feineren, bereits fertig aktivierten Teilchen von dem
Gasstrom aus dem Reaktionsraum heraus mitgeführt werden, während die gröberen Teilchen
so lange darin zurückbleiben sollen, bis auch sie hinreichend aktiviert, d. h. infolge
entsprechenden Abbrandes leicht genug sind, um von dem Gasstrom ebenfalls aus dem
Reaktionsraum herausgeführt zu werden.
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Die erforderliche Regelung des Gasstromes dürfte bei diesen Verfahren
noch schwieriger sein wie beiden vorerwähnten. Seine Durchführbarkeit
hängt
zudem ab von der praktisch wohl kaum realisierbaren Möglichkeit, innerhalb der Reaktionszone
das Reaktionsgleichgewicht so einzustellen, daß die Teilchen einerseits weder vor
vollendeter Aktivierung den Raum verlassen, noch andererseits zu lange, d. h. unter
übermäßigem Verlust durch Abbrand, darin zurückgehalten werden.
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Alle vorerwähnten Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß dadurch.
vermieden, daß die Geschwindigkeit des Stromes des Aktivierungsgases so groß, genommen
wird, daß die zu aktivierenden Teilchen von ihm nicht nur aufgewirbelt und je nach
ihrer Schwere ganz oder zum Teil im Schwebezustand erhalten, sondern daß sie ohne
Unterschied von dem Gasstrom mitgerissen und mit ihm durch die Erhitzungszone geführt,
gewissermaßen hindurchgejagt werden, wobei es sich überraschend gezeigt hat, daß
bei dieser Arbeitsweise die Aktivierung bedeutend rascher erfolgt, als man auf Grund
der bisherigen Erfahrungen hätte annehmen können.
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Das Verfahren bietet den Vorteil, daß einerseits die zur Erzielung
.optimaler Wirkungen erforderliche Gasmenge ohne Rücksichtnahme auf das früher befürchtete
Ausblasen des festen Gutes aus dem Reaktionsraum dem zu behandelnden Material in
kürzester Zeit zugeführt und hierdurch eine durchgreifende Aktivierung unter wesentlicher
Zeitersparnis erzielt werden kann, daß, ferner die Einstellung des Gasstromes äußerst
einfach, weil nicht an so enge Grenzen wie bei den obenerwähnten Verfahren gebunden
ist, daß Verluste durch Abbrand infolge unnötig langen Verweilens der Teilchen in
der erhitzten Zone vermieden werden und schließlich, daß das Verfahren vollkommen
kontinuierlich durchgeführt werden kann.
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Man kann erfindungsgemäß, z. B. derart verfahren, daß, das feste Gut
durch den Gasstrom oder eine Teilmenge der anzuwendenden Gase in die Aktivierungszone
eingeblasen wird. Bei Mitverwendung inerter Gase oder Dämpfe kann das feste Gut
z. B. durch diese oder durch die aktivierenden Gase eingeblasen werden. Hierbei
ist naturgemäß. dafür Sorge zu tragen, daß die Konzentration des Aktivierungsgases
nach der Mischung mit dem inerten Gas eine zur Durchführung des Aktivierungsvorganges
geeignete ist.
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Tritt der die festen Partikelchen tragende Gasstrom in die erhitzte
Zone ein, so findet je nach Art und Konzentration des Aktivierungsgases, der Temperatur
und der Einwirkungsdauer ein mehr oder weniger weitgehender Abbrand des Kohlenstoffs
und damit eine mehr oder minder weitgehende Aktivierung des Materials statt. Zwecks
genügend weitgehender Aktivierung kann z. B. derart verfahren werden, daß. der mit
den festen Partikelchen beladene Gasstrom durch mehrere hintereinandergeschaltete,
auf gleich hohe oder verschieden hohe Temperaturen erhitzte Reaktionszonen geführt
oder z. B. mit Hilfe von Pumpen im Kreislauf mehrfach durch ein und denselben Reaktionsraum
geleitet wird. Hierbei kann je nach Bedarf zwischen den einzelnen Reaktionsräumen
oder auch vor Wiedereintritt des mit festen Teilchen beladenen Gasstromes in den
Reaktionsraum eine Einstellung der Reaktionsgase bzw. Dämpfe auf gewünschte Mischungsverhältnisse
oder Konzentrationen, z. B. durch Zugabe geeigneter Mengen von Frischgas, erfolgen.
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Das aus der Aktivierungszone mit dem Gasstrom austretende Gut kann
gegebenenfalls z. B. in an den Reaktionsraum angeschlossenen besonderen Kammern
einer Sichtung unterworfen werden, z. B. derart, daß die Geschwindigkeit des Gasstromes
hinter dem Reaktionsraum z. B. durch Querschnittvergrößerung verlangsamt wird, wobei
zuerst die gröberen, gegebenenfalls weniger durchgreifend aktivierten Kohleteilchen
abgegeben werden,. während die kleinen, z. B. bereits durchgreifend aktivierten
Kohleteilchen weitergetragen und in dahintergeschalteten Räumen gesammelt werden
können. Man, kann natürlich auch geeignete Sichtvorrichtungen, wie z. B. Zyklone,
zwecks Scheidung der feineren von den gröberen Teilchen vorsehen. Man kann dann
z. B. so vorgehen, daß man lediglich die gröberen, noch nicht völlig aktivierten
Teilchen wieder in die Reaktionszone zwecks weiterer Aktivierung zurückleitet, z.
B. derart, daß sie mit passenden Mengen frischer Aktivierungsgase oder Mischungen
von teilweise verbrauchten und frischen Aktivierungsgasen durch den Reaktionsraum
geschickt werden.
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Das Durchleiten der mit den kohlenstoffhaltigen Substanzen beladenen
Gase oder Dämpfe durch die Reaktionszone kann in beliebiger Richtung, z. B-. in
horizontaler oder vertikaler Richtung, erfolgen.
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Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsformen von zur Durchführung
der Erfindung geeigneten Apparaturen.
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Abb. i zeigt einen Ofen mit senkrecht angeordneter Retorte
a, die von einem Mantel b umgeben ist. Das aktivierende Gas oder Gasgemisch
wird unter Druck durch Rohr d zugeführt. Beim Austritt aus der Düse oder den Düsen
e reißt @es das zu aktivierende Gut mit und strömt beladen mit letzterem durch die
Vertikalretorte a. Nach Verlassen des Rohres a gelangt das Gas in die Kammer g,
woselbst es die gröberen Teilchen
fallen läßt, welch letztere dann.
wieder durch Ringraum c wandern und in das Reaktionsrohr a zurückgeführt werden.
Die mit den feinen, bereits durchgreifend aktivierten Kohleteilchen beladenen Gase
können in an Kammer g angeschlossenen (nicht gezeichneten) Sammelräumen gewonnen
werden. Die Abgase können gegebenenfalls unter Zumischung von Frischgasen wieder
in den Vorgang zurückgeführt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel sind im Oberteil
des Raumes g noch Siehe h vorgesehen zwecks Förderung der Trennung der feinen von
den gröberen Kohleteilchen.
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Die Beheizung der Retorte kann von außen, z. B. auf elektrischem Wege,
oder auch durch Innenheizung, z. B. durch teilweises Verbrennen der eingeleiteten
Gase, erfolgen.
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Abb. z veranschaulicht einen Ofen, bei dem die festen Teilchen durch
Rohr c z. B. pneumatisch, die Aktivierungsgase durch Rohr b unter Druck zugeführt
werden. In der beheizten Kammer/ erfolgt gute Durchmischung und Aktivierung.
Das mit den festen Teilchen beladene Gasgemisch strömt dann durch die liegende Kammei=
a, woselbst sich die Kohle ganz oder zum Teil absetzt.
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Zur Durchführung der Erfindung kann man auch an sich bekannte, bisher
zu anderen Zwecken benutzte Vorrichtungen, z. B. solche, wie sie bei Kohlenstaubfeuerungen
Verwendung finden, benutzen.
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Abb. 3 veranschaulicht z. B. eine derartige Apparatur. Das pulverförmige
Gut gelangt durch Kammer c und d, die gegebenenfalls mit Fördervorrichtungen, z.
B. Schnecken, ausgerüstet sein kann, in die Kammer f. Die .@ktivierungsgase werden
unter Druck durch Mohr e zugeführt. In Kammer f erfolgt Mischung des pulverigen
Gutes mit den Gasen. Das beladene Gasgemisch tritt durch i in die Retorte
a. Durch Zumischen von Luft o. dgl. und teilweises Verbrennen kann Innenheizung
des Reaktionsrohres a erfolgen.