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Herstellung von Aktivkohle Die Erfindung ermöglicht die Herstellung
einer hochaktiven Kohle aus verkoktem aschenreichem Ausgangsmaterial. insbesondere
aus Braunkohlenschwelkoks. Braunkohlenschwelkoks enthält etwa .I0°, Mineralbestandteile.
von denen etwa die Hälfte aus Kieselsäure besteht. Gegenüber den aus kohlenstoffreichen
Materialien erhaltenen Aktivkohlen (über 9o % C) weist die erfindungsgemäß
hergestellte aktive Kohle noch bessere .@dsorptionseigenschaften auf, wie Vergleichsversuche
ergeben haben. Es wurde z. B. aus Lindenholz, welches auf die gleiche Korngröße
wie der Braunkohlenschwelkoks (etwa Linsengröße i gebracht wurde, durch l,elian(leln
mit Wasserdampf bei 8oo- C oder durch Aktivieren in bekannter Reise mit Chlorzink
aktive Kohlen hergestellt und deren Aktivität gegenüber der de: aktivierten Braunkohlenschwelkokses
verglichen. In bei-Zlen 1#:illen erwies sich letzterer als überlegen.
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Ein dritter Vergleichsversuch wurde mit einer aus Lindenholzkohle
(gewonnen durch Schwelung bei 5oo'' C) nach dem vorliegenden `-erfahren hergestellten
Aktivkähle durchgeführt. Auch hier wurde die überraschende lleobachtung gemacht,
daß die Aktivität des Braunkohlenschwelkokses trotz des bedeutend höheren Kohlenstoffgehalts
der Lindenkohle nicht zu übertreffen war. Versuche mit Birkenliol7kohle führten
zu dem gleichen Ergebnis.
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Es ist ein Verfahren zur Herstellung von 1 pulverförmiger Aktivkohle
aus verkohltem kohlenstoffhaltigem Ausgangsmaterial durch Erhitzen auf r5o bis i8o°
C unter hohem Druck in Gegenwart flüssiger anorganischer und organischer Aktivierungsmittel
und von Zerkleinerungsmitteln bekannt. Ini Gegensatz zu diesem bekannten Verfahren
wird bei dem hier beschriebenen Verfahren gekörntes, erhebliche Mineralstoffmengen
enthaltendes. verkoktes Material angewendet, dessen Aktivierung nicht ohne weiteres
möglich erschien. Erst die vorliegende Erfindung hat es ermöglicht, aus diesem gekörnten
Material unter notwendiger Einhaltung einer Reihe von Bedingungen ohne Zerstörung
der Form des Ausgangsstoffes eine harte hochaktive Kohle zu erhalten.
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Das Prinzip des neuen Verfahrens beruht darauf, daß entteerte und
entgaste, also verkokte kohlenstoffhaltige Materialien, welche einen erheblichen
Anteil an Asche enthalten, z. B. Braunkohlenschwelkoks, bei höherer Temperatur (6oo°
C und darüber) und einem Druck von .4o Atm. und höher mit aktivierenden Mitteln
behandelt werden, und zwar in erster Linie körnige Materialien, z. B. solche von
Linsengröße. Die Einhaltung dieser Bedingungen ermöglicht die Durchführung des Aktivierungsvorganges
in bedeutend kürzerer Zeit, etwa in 1%z Stunde, als bei den bekannten Verfahren.
Ein weiterer Vorteil der auf diese Weise erzeugten Aktivkohle besteht darin, daß
sie gegen mechanische Beanspruchungen, z. B. bei der Filtration von zu klärenden
und entfärbenden Flüssigkeiten
unter hohem Druck, äußerst -widerstandsfähig
ist. Infolge dieser hohen Widerstandsfähigkeit gegen äußere Beanspruchung bei großer
Oberfläche stellen derartige Kohlen auch ein wertvolles Trägertnaterial für Katalysatoren
dar, insbesondere bei der Druckkatalyse.
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Erfindungsgemäß -wird das zu aktivierende schon verkokte Ausgangsmaterial
außerhalb des Druckgefäßes auf hohe Temperaturen (6oo° C und darüber) erhitzt und
dann sofort in das Reaktionsgefäß überführt. Diese Vorerhitzung kann z. B. in Drehöfen,
Schachtöfen, elektrischen Ofen usw. erfolgen. Es ist nur darauf zu achten, daß nicht
erhebliche Teile der kohlenstoffhaltigen Materialien infolge eines zu großen '#,auerstofffiberschusses
der Heizgase verbrennen. Die Heizgase können durch Kohlenstaub-. Gas-,
Öl- und ähnliche Feuerungen erzeugt werden. Im besonderen Fall der Herstellung
einer körnigen Aktivkohle aus Braunkohlenschwelkoks wird zweckmäßig in der Weise
verfahren, daß der beim Sieben des gröberen Schwelkokses abfallende feinere Teil
gemahlen und z. B. in Kohlenstaubfeuerungen zur Erhitzung des gröberen Anteils benutzt
wird. Wird das Verfahren in einem Braunkohlenschwelwerk ausgeführt, so -wird der
Erhitzer direkt an den Schwelofen angeschlossen, um die Eigenwärme des den Schwelofen
verlassenden Kokses auszunutzen.
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Der nötigeAktivierungsdruck in den Druckbehältern -wird dadurch erzeugt,
daß flüssige, leicht verdampfende Aktivierungsmittel in den Autoklaven eingeführt
-werden. Zweckr nli ßi 1- werden Stoffe benutzt, die an sich bekannte Aktiv ierungsmittel
sind. Es wurde ferner gefunden, daß unter dem Einfluß des hohen Druckes und der
hohen Temperatur Stoffe als Aktivierungsmittel dienen können, die unter normalen
Bedingungen keine aktivierenden Eigenschaften besitzen, wie Alkohole (Methylalkohol),
Amine (Anilin), Kohlenwasserstoffe (Benzol) u. a. m. Infolge des hohen Drucks dringen
diese Stoffe in die feinsten Poren der kohlenstoffhaltigen Materialien ein und bewirken
so eine -weitgehende Aktivierung. Das Druckgefäß wird vollständig finit dem erhitzten
Ausgangsmaterial gefüllt. Den aktivierend -wirkenden Dämpfen steht daher nur ein
kleines Volumen zur Verfügung, so daß nur eine verhältnismäßig geringe Menge an
Aktiv ierungsmaterial erforderlich ist. Um das Eindringen der aktivierenden Stoffe
in das hocherhitzte, in den Druckgefäß befindlichen Ausgangsmaterial zu erleichtern,
wird zweckmäßig vor der Druckoperation das Druckgefäß evakuiert und dann erst der
Druck durch Einspritzen oder Eindrücken der flüssigen Aktivierungsmaterialien erzeugt.
hie Druckentspannung wird am zweckmäßigsten durch ein automatisches Entspannungsventil
geregelt, -wobei die Druckentspannung durch Abblasen der Dämpfe in ein Vakuumgefäß
unterstützt werden kann. Nach Beendigung der Druckoperation -wird unter Umständen
die Aktivkohle durch `Taschen mit Säuren, Alkalien, Wasser usw. gereinigt, zweckmäßig
so, daß die feuchte Aktivkohle im Druckgefäß unterAnwendung vonVaktium getrocknet
-wird, so daß sie das Druckgefäß als marktfähige Ware verläßt.
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Beispiel i i i oo kg Braunkohlenschwelkoks (Linsengröße) werden in
einem Drehofen im reduzierenden Feuer (Generatorgasfeuerung-) auf etwa 8oo° C erhitzt,
sodann iii ein Druckgefäß gebracht und kurze Zeit evakuiert. ;Wach Abstellung des
Vakuums -wird in das Diuckgefäß unter Druck so viel Wasser eingespritzt, bis der
Innendruck auf io Atm. gestiegen ist. Durch -weitere Bildung von Wasserdampf steigt
der Innendruck schnell auf ,Io Atm. und wird durch Öffnung des Entspannungsventils
möglichst lange auf 4.o Atm. gehalten. Sobald der Innendruck unter 4o Atm. sinkt,
wird erneut Druckwasser eingespritzt, und zwar in bestimmten Abständen mehrmals,
bis der Innendruck im Druckgefäß auf 2 Atm. gesunken ist. Sodann wird der Gefäßinhalt
durch ein am unteren Ausgang des Druckbehälters direkt angeschlossenes Druckfilter
filtriert. Letzteres ist nur für feinste Korngrößen durchlässig. Die erhaltene Aktivkohle
wird zum Schluß mit heißer verdünnter Schwefelsäure, heißer verdünnter Natronlauge
und heißem Wasser so lange gewaschen, bis in der Waschflüssigkeit keine löslichen
Bestandteile mehr nachweisbar sind. Gesamtzeit des Herstellungsprozesses 1;= Stunde.
Beispiel z IIoo lcg Braunkohlenschwelkoks (Linsengröße) -werden in einem Fallschachtofen
mit Hilfe eines Düsenbrenners durch Verbrennung von feinem Braunkohlenschwelkokssiebabfall
auf 6oo° C erhitzt, sodann in ein Druckgefäß gebracht und darin kurze Zeit o vakuiert.
`ach Abstellung des. Vakuums wird in das Druckgefäß unter Druck so viel Methylalkohol
eingespritzt, bis der Innendruck auf 2o Atm. gestiegen ist. Durch weitere Verdampfung
des eingeführten Alkohols Steigt der Innendruck schnell auf 6o Atm. und -wird sofort
durch Öffnung des Entspannungsventils möglichst lange auf 6o Atm. gehalten. Die
flüchtigen Methylalkoholdämpfe werden durch einen Wassersprühkondensator niedergeschlagen
und durch eine angeschlossene Vorrichtung auf 95 °;oigen Methvlalkohol
rektifiziert.
Sinkt der Innendruck unter ho Atin., so wird wieder lleth@-lalkohol eingespritzt
usw.. bis nach einer Anzahl von Wiederholungen der Zugabe von Methylalkohol der
Innendruck auf .T Atin. gesunken ist. Nachdem der Metlivlalkohol vollkommen ab-(lestilliert
ist, wird die entstandene Aktivkohle mit heißer verdünnter Salzsäure, heißer verdünnter
Natronlauge und heißem Wasser :o lange gewaschen, bis in der Waschflüssigkeit keine
löslichen Bestandteile mehr nachweisbar sind.