DE489724C

DE489724C - Carbon-containing adsorbent

Info

Publication number: DE489724C
Application number: DESCH79257D
Authority: DE
Original assignee: OSKAR SCHOBER DR
Current assignee: OSKAR SCHOBER DR
Priority date: 1926-06-20
Filing date: 1926-06-20
Publication date: 1930-01-22

Description

Kohlenstoffhaltiges Adsorptionsmittel Nach heute herrschender Ansicht ist die Aktivität adsorbierender Kohlen von der Höhe des Kohlenstoffgehaltes derselben abhängig. Aus diesem Grund wurden bei der technischen Herstellung von Aktivkohle bisher solche Ausgangsstoffe bevorzugt, die, wie Holzliohle u. dgl., einen geringen Gehalt an mineralischen oder aschebildenden Bestandteilen aufweisen. Vielfach hat man auch zwecks Anreicherung des Kohlenstoffgehaltes dazu gegriffen, der fertigen Aktivkohle durch Behandlung mit Säure die vorhandene Asche weitgehend zu entziehen. Die im Handel befindlichen hochaktiven Kohlen besitzen infolgedessen durchweg einen IÇohlenstofigehalt von mehr als 90 % und mitunter Kohlenstoffgehalte, die nur wenig unter 100 % liegen.Carbon-containing adsorbent According to the prevailing view today is the activity of adsorbing coals on the level of their carbon content addicted. For this reason were used in the technical production of activated carbon hitherto those starting materials have been preferred which, like Holzliohle and the like, have a low Contain mineral or ash-forming components. Multiple has one also resorted to the finished product for the purpose of enriching the carbon content Activated charcoal can largely remove the existing ash by treating it with acid. As a result, all of the highly active coals on the market have one Carbon contents of more than 90% and sometimes carbon contents that are very low are below 100%.

Vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß hoher IÇohlenstoffgehalt bzw. geringer Aschengehalt wesentliche Vorbedingungen für hohe Aktivität nicht sind, daß vielmehr lcohlenstoffhaltige Adsorptionsmittel, die einen hohen Gehalt an säurelöslicher, aus den mineralischen oder aschebildenden Bestandteilen des Rohmaterials stammender Asche besitzen, sich durch hohe Adsorptionsfähigkeit auszeichnen. Der Gehalt derartiger Produkte an salzsäurelöslicher Asche kann z. B. mehr als 30 °1O, z. B. bis zu 80 01o und mehr, gegebenenfalls 90 01o betragen. Überraschenderweise ist die Aktivität derartiger ascllereicher Adsorptionsmittel größer als die Aktivität derjenigen Produl ; te, die man aus ihnen durch Auswaschen der Asche mit Salzsäure erhalten kann. The present invention is based on the finding that high carbon contents or low ash content are not essential preconditions for high activity, that rather, adsorbents containing carbon, which have a high content of acid-soluble, derived from the mineral or ash-forming components of the raw material Possess ash, are characterized by high adsorption capacity. The salary of such Products of ash soluble in hydrochloric acid can e.g. B. more than 30 ° 1O, e.g. B. up to 80 01o and more, possibly 90 01o. Surprisingly, the activity is Such high-ascending adsorbents are greater than the activity of those Produl ; te that can be obtained from them by washing the ashes with hydrochloric acid.

Nach Untersuchungen besitzt die Asche an sich nur geringe Aktivität, denn wenn man die aschereichen, hochaktiven Produkte so lange mit oxydierenden Mitteln weiterbehandelt, bis aller Kohlenstoff entfernt ist, zeigt das Endprodukt nur geringe Aktivität. Dagegen hat das System Kohlenstoff plus Asche innerhalb gewisser Grenzen der Zusammensetzung eine Aktivität, die wesentlich größer ist als die Summe der Aktivitäten des vorhandenen Kohlenstoffs und der vorhandenen Asche. According to studies, the ash itself has little activity, because if you keep the ash-rich, highly active products with oxidizing agents for so long treated further until all carbon is removed the end product shows little Activity. In contrast, the system has carbon plus ash within certain limits the composition has an activity which is significantly greater than the sum of the Activities of the carbon and ash present.

Diese Erkenntnis ermöglicht die Herstellung hochaktiver Kohle aus billigen Ausgangsmaterialien, die reich sind an aschebildenden Bestandteilen, wie z. B. Kohle, Braunkohle, Grudelroks, Torf usw., oder Mi schungen verschiedener Ausgangs stoffe durch oxydierende Behandlung. z. B. mittels oxydierender Gase, Dämpfe oder Gasdampfgemische. This knowledge enables the production of highly active coal from cheap raw materials that are rich in ash-forming ingredients, such as z. B. coal, lignite, Grudelroks, peat, etc., or Mi mixtures of different starting points substances by oxidizing treatment. z. B. by means of oxidizing gases, vapors or Gas vapor mixtures.

Durch die oxydierende Behandlung der im wesentlichen aus Kohlenstoff, Asche und Kohle lenstoffverbindungen bestehenden Ausgangsmaterialien werden die nichtaktiven oxydierbaren Bestandteile entfernt, so daß als Produkt ein Gemisch erhalten wird, das im wesentlichen den ursprünglich vorhandenen Kohlenstoff und die ursprünglich vorhandene Asche enthält. Der Oxydationsvorgang wird zweckmäßig von Fall zu Fall so gesteuert, daß nach erfolgter Beseitigung der den Ausgangsstoffen beiwohnenden oxydierbaren, die Aktivität des vorhandenen liohlenstoffs gewissermaßen absättigen den Beimengungen der Prozeß abgebrochen wird, bevor nennenswerte Mengen an wertvollem aktivem Kohlenstoff selbst zerstört werden. Überraschenderweise besitzen derartig hergestellte, aus Kohle und verhältnismäßig großen Mengen von Asche bestehende Systeme eine auffallend hohe Adsorptionsfähigkeit. Through the oxidizing treatment of the essentially carbon, Ash and carbon fuel compounds are the raw materials Inactive oxidizable components removed, so that the product is a mixture is obtained, which is essentially the originally present carbon and contains the ashes originally present. The oxidation process becomes appropriate controlled from case to case so that after the elimination of the the oxidizable substances present in the starting materials, the activity of the existing carbon dioxide to a certain extent saturate the admixtures the process is aborted before any appreciable Amounts of valuable active carbon are themselves destroyed. Surprisingly have so produced, from coal and relatively large amounts of Ash existing systems have a remarkably high adsorption capacity.

Bei Vergleichsversuchen hat sich z. B. ergeben, daß, um aus 100 ccm einer Melasselösung von 20° Stammer bei 80° C 60 % der Farbe herauszunehmen, nur 0,2 g eines nach vorliegender Erfindung hergestelten, 40 % Asche enthaltenden Adsorptionsmittels erforderlich waren, während für Erzielung der gleichen Entfärbungswirkung bei Einhaltung sonst gleicher Bedingungen 0,5 g käufliche Wasserdampfkohle erforderlich waren. In comparative experiments, z. B. show that to go from 100 cc to remove 60% of the color from a molasses solution of 20 ° Stammer at 80 ° C 0.2 g of an adsorbent made according to the present invention and containing 40% ash were required, while for achieving the same decolorizing effect when adhered to otherwise the same conditions 0.5 g of commercially available steam charcoal were required.

Als oxydierende Gase können z. B. Sauerstoff oder sauerstoffhaltige Gase, wie Luft, oder Gase, die Sauerstoff in chemischer Bindung enthalten oder fähig sind, Sauerstoff zu bilden oder zu übertragen, wie Kohlendioxyd, Wasserdampf, Chlor usw., oder Mischungen oxydierender Gase oder Dämpfe miteinander oder mit Verdünnungsgasen Verwendung finden. Die Aktivierungstemperatur hängt ab von den angewendeten Oxydationsmitteln. As oxidizing gases, for. B. oxygen or oxygen-containing Gases, such as air, or gases that contain or are capable of chemically bonding oxygen are to form or transfer oxygen, such as carbon dioxide, water vapor, chlorine etc., or mixtures of oxidizing gases or vapors with one another or with diluent gases Find use. The activation temperature depends on the oxidizing agents used.

Bei Verwendung von freien Sauerstoff enthaltenden Gasgemischen, wie z. B. Sauerstoff und Stickstoff oder Sauerstoff, Stickstoff und Wasserdampf, genügen geringere Temperaturen, z. B. solche zwischen 500 und 800° C; bei Verwendung von Wasserdampf allein sind höhere Temperaturen, z. B. solche zwischen 950 und I000° C, erforderlich.When using gas mixtures containing free oxygen, such as z. B. oxygen and nitrogen or oxygen, nitrogen and water vapor suffice lower temperatures, e.g. B. those between 500 and 800 ° C; when using Water vapor alone are higher temperatures, e.g. B. those between 950 and 1000 ° C, required.

Oxydierende Gasmischungen, deren Sauerstoffpartialdruck zwischen 8 und IIsmmHg beträgt (bzw. deren Sauerstoffgehalt bei Atmosphärendruck 1 bis 15 Volumprozent beträgt), haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Oxidizing gas mixtures whose oxygen partial pressure is between 8 and IIsmmHg (or their oxygen content at atmospheric pressure is 1 to 15 Percent by volume) have proven to be particularly advantageous.

Der Sauerstoffgehalt der Gasmischung soll im allgemeinen 15 01o nicht wesentlich übersteigen; er kann aber um so höher sein, je niedriger der Druck ist, bei dem gearbeitet wird, und er kann um so 1liedrger sein, je höher die Aktivierungstemperatur ist. Bei der Aktivierung der Braunkohle bei 7000 C haben sich z. B. Gasgemische, welche 2 bis 6 Volumprozent Sauerstoff enthalten, und bei 6000 C solche von 6 bis II Volumprozent Sauerstoff als vorteilhaft erwiesen.The oxygen content of the gas mixture should generally not be 15 01o significantly exceed; but the lower the pressure, the higher it can be, which is being worked on, and it can be all the lower, the higher the activation temperature is. When activating the lignite at 7000 C, z. B. gas mixtures, which contain 2 to 6 percent by volume oxygen, and at 6000 C those from 6 to II% by volume of oxygen proved to be advantageous.

Nehmen Verdünnungsmittel an der Reaktion teil, wie dies Wasserdampf und Kohlendioxyd unter gewissen Bedingungen tun, so empfiehlt es sich, den Sauerstoffgehalt entsprechend niedriger zu halten. Der Partialdruck des Sauerstoffes kann, wie oben angedeutet, durch Herabsetzung des Gesamtdruckes des aktivierenden Gases erniedrigt werden. Die besten Arbeitsbedingungen in bezug auf Temperaturen, Gaszusammensetzung, Strömungsgeschwindigkeit des Gases und Grad der Oxydation des kohlenstoffhaltigen Mittels werden vorteilhaft durch Vorversuche mit kleinen Mengen ermittelt. Do diluents take part in the reaction, as does water vapor and carbon dioxide do under certain conditions, so it is best to check the oxygen content to be kept correspondingly lower. The partial pressure of oxygen can, as above indicated, lowered by lowering the total pressure of the activating gas will. The best working conditions in terms of temperatures, gas composition, Flow rate of the gas and degree of oxidation of the carbonaceous By means of preliminary tests with small amounts are advantageously determined.

In Ausübung der Erfindung kann man z. B. derart verfahren, daß man die kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien in einem Apparat, z. B. in einem Drehrohrofen, bei 600 bis 7000 mit einer Mischung von gleichen Teilen Luft und Wasserdampf behandelt, bis der Gewichtsverlust, bezogen auf das trokkene Ausgangsmaterial, mehr als 40°/o z. B. In exercising the invention you can, for. B. proceed in such a way that one the carbonaceous starting materials in an apparatus, e.g. B. in a rotary kiln, treated at 600 to 7000 with a mixture of equal parts of air and steam, until the weight loss, based on the dry starting material, is more than 40% z. B.

50 bis 85010, beträgt. In vielen Fällen wurden die besten Resultate dadurch erreicht, daß die Oxydation bis zu einem Gewichtsverlust von 70 bis So 01o geführt wurde.50 to 85010. In many cases the results have been the best achieved in that the oxidation up to a weight loss of 70 to Sun 01o was conducted.

In manchen Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Temperatur gegen Ende des Aktivierungsvorganges zu erhöhen. Wird z. B. die Aktivierung bei 6500 C durchgeführt, so kann die Temperatur in den letzten I5 Minuten z. B. auf etwa Io00°C gesteigert werden. Ein anderes Hilfsmittel besteht darin, den Sauerstoffgehalt des oxydierenden Gases gegen Ende der Aktivierung zu erniedrigen, bis das kohlenstoffhaltige Material zum Schluß kurze Zeit in einem Gas erhitzt wird, welches keinen freien Sauerstoff mehr enthält, z. B. in reinem Wasserdampf. In some cases it has been found beneficial to adjust the temperature to be increased towards the end of the activation process. Is z. B. the activation at 6500 C carried out, the temperature in the last 15 minutes can e.g. B. on about Io00 ° C can be increased. Another tool is to check the oxygen level of the oxidizing gas towards the end of the activation until the carbon-containing Finally, the material is heated for a short time in a gas that does not contain any free Contains more oxygen, e.g. B. in pure water vapor.

Das angemeldete Verfahren bietet den Vorteil, daß es einfach und billig in großem Maßstab ausgeführt werden kann, daß es von billigen Rohmaterialien ausgeht und daß kostspielige Waschungen mit Säuren zur Entfernung der Asche vermieden werden können. Weitere Vorteile bestehen darin, daß bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen gearbeitet und dadurch die Lebensdauer der Apparate verlängert werden kann. The registered procedure has the advantage that it is simple and cheaply on a large scale that it can be made from cheap raw materials goes out and that expensive washes with acids to remove the ash avoided can be. Other advantages are that at relatively low Temperatures worked and thereby the service life of the apparatus can be extended can.

Die erhaltenen Adsorptionsmittel sind billig und dabei hochaktiv; sie eignen sich zur Entfärbung, zur Adsorption von Gasen und Dämpfen, zur Trennung von Gasgemischen, für katalytische Zwecke und alle anderen Anwendungen, für welche Aktivkohle in Betracht kommt.The adsorbents obtained are cheap and highly active; they are suitable for decolorization, for the adsorption of gases and vapors, for separation of gas mixtures, for catalytic purposes and all other applications for which Activated carbon comes into consideration.

PATENTANSPRÜC : ELE : I. Hochaktives, kohlenstoffhaltiges Adsorptionsmittel, gekennzeichnet durch einen aus dem Ausgangsmaterial herstammenden Gehalt von mehr als 30 01o an säurelöslicher Asche, z. B. einem solchen von 45 bis 60 %. PATENT CLAIM: ELE: I. Highly active, carbonaceous adsorbent, characterized by a content of more than that derived from the starting material than 30 01o of acid-soluble ash, e.g. B. 45 to 60%.

Claims

2. A method for producing adsorbents according to claim I, characterized in that carbon-based Materials, especially those that are rich in ash or ashes, at activation temperatures with oxidizing gases, vapors or gas-vapor mixtures be treated with the proviso that the activation process continues for so long until the finished adsorbent is more than 30 01o (more hydrochloric acid soluble) Contains ashes.