DE574740C

DE574740C - Verfahren zur Herstellung von harter, stueckiger, aktiver Kohle

Info

Publication number: DE574740C
Application number: DES102786D
Authority: DE
Original assignee: EDUARD DEISENHAMMER ING; SALVIS AKT GES fur NAEHRMITTE
Current assignee: EDUARD DEISENHAMMER ING; SALVIS AKT GES fur NAEHRMITTE
Priority date: 1932-01-12
Filing date: 1932-01-12
Publication date: 1933-04-20

Description

Verfahren zur Herstellung von harter, stückiger, aktiver Kohle Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung harter, stückiger, aktiver Kohlen durch Verkohlung bzw. Verschwelung von festen, kohlenstoffhaltigen Rohmaterialien und anschließende Aktivierung und kennzeichnet sich dadurch, daß die Verkohlung bzw. Verschwelung der kleinen stiikkigen Ausgangsmaterialien unter erhöhtem Druck in einem Druckgefäß vorgenommen wird. Nach der Aktivierung der so gewonnenen Kohlen kann noch gegebenenfalls eine an sich bekannte Nachbehandlung mit gasförmigen oder flüssigen Säuren mit nachträglichem vollständigem oder unvollständigem Auswaschen und eventuellem Nachglühen durchgeführt werden.
Durch die Druckerhitzung erhält man einen Koks, der ärmer an flüchtigen Stoffen und daher kohlenstoffreicher ist. Ein solcher Koks ist für die nachfolgende Aktivierung besonders geeignet und weist auch in den meisten Fällen eine wesentliche Steigerung seiner Härte auf. Mit Hilfe des neuen Verfahrens ist man daher imstande, auch aus minderwertigen Ausgangsmaterialien einen für Aktivkohlen besonders geeigneten Koks herzustellen.
Die Höhe des anzuwendenden Druckes richtet sich nach der Natur der Rohmaterialien. Als allgemeine Richtlinie läßt sich angeben, daß bitumenreichere Kohlen einen geringeren Druck als bitumenärmere Kohlen benötigen. Der natürliche Gehalt an teerigen Stoffen oder Bitumen in den Ausgangs-, materialien ist in den allermeisten Fällen ausreichend, um, nach der beschriebenen Methode verarbeitet, besonders wohlfeile und auch harte Aktivkohlen von hoher Aktivität zu ergeben.
Es hat sich auch in einigen Fällen als zweckmäßig erwiesen, die Druckerhitzung in Anwesenheit oder unter Durchleitung von inerten Gasen oder Dämpfen, z. B. Kohlensäure, Wasserdampf, Wassergas, Verbrennungsgase, Stickstoff u. dgl. m., vorzunehmen. Bei den für die Verkohlung bzw. Verschwelung angewendeten Temperaturen von etwa 400 bis 5oo° C wirken diese Gase nicht aktivierend. Eine aktivierende Wirkung würde bei diesen Gasen erst bei viel höheren Temperaturen (70o bis rooo°)' eintreten.
Das vorliegende Verfahren läßt sich mit besonderem Vorteil für die Herstellung von Aktivkohlen bestimmter Korngröße in Anwendung bringen. Diese erfolgte bisher in der Weise, daß man die Rohmaterialien entweder in verhältnismäßig großen Stücken aktivierte, nachher zerkleinerte und absiebte oder indem man die pulverisierten Ausgangsstoffe mit verhältnismäßig großen Mengen Bindemitteln mischte, formte, trocknete, vorsichtig verschwelte und hierauf aktivierte. Bei der ersten Arbeitsweise fallen große Mengen Staub und zu kleines Korn bei Er-..(. zielung nur unzulänglicher Härte an, während letztere infolge ihrer vielen Manipulationen sehr kostspielig ist.
Die Herstellung von Aktivkohlen bestimmter Korngröße läßt sich nun mit Hilfe des neuen Verfahrens leicht durchführen, indem man ein Rohmaterial von vorbestimmter Korngröße der Erhitzung unter Druck unterwirft. Selbstverständlich muß bei der Zerkleinerung bzw. bei der Formung oder Brikettierung darauf Bedacht genommen werden, daß sich die Größe des Kornes bei der nachfolgenden Behandlung ändert.
Will man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren stückiges Gut verarbeiten, so werden die Rohmaterialien, z. B. Anthrazit, Steinkohle, Braunkohle, Nußschalen, Kerne, organische Abfallstoffe, Torf, Holz u. dgl., durch Zerkleinern und Absieben auf eine vor= bestimmte Korngröße gebracht, hierauf unter Anwendung von Wärme und Druck verkohlt bzw. verschwelt und der erhaltene Rückstand bzw. Koks in an sich bekannter Weise mit Gasen, Dämpfen oder mit Chemikalien aktiviert.
Will man brikettierte Rohmaterialien verarbeiten, so werden die Ausgangsmaterialien in zerkleinertem Zustande mit oder ohne Anwendung von Bindemitteln brikettiert, auf eine vorbestimmte Korngröße gebracht, unter Anwendung von Hitze und Druck verkohlt bzw. verschwelt und, wie üblich, zu Aktivkohlen verarbeitet.
Es kann in einigen Fällen auch von Vorteil sein, den zu brikettierenden Rohmaterialien vor der Druckerhitzung bitumenhaltige Stoffe, z. B. bitumenreiche Kohlen, Asphalt, Pech oder Harzsäure u. dgl., in zerstäubter Form zuzusetzen. Beispiel i Anthrazit wird gebrochen und die Siebfraktion zwischen 5 und 6 mm in einem Druckgefäß auf etwa 4.50° erhitzt, wobei der Drück auf o,i bis 25 Atm. gehalten werden kann. Wenn der Druck der Schwelgase allein nicht ausreicht, so kann man die gewünschte Druckhöhe durch Zuleiten inerter Gase oder Dämpfe erreichen. Hierauf wird die verschwelte Kohle in üblicher Weise aktiviert, wobei alle bekannten Aktivierungsverfahren Anwendung finden können, z. B. die Aktivierung mit Dampf oder Gasen bei 8oo bis iooo° C.
Es wurde gefunden, daß die an sich bekannte Extraktion der fertig aktivierten Kohlen mit Säuren, z. B. Salzsäure, bei den nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Kohlen eine besondere Erhöhung des Aktivitätseffektes herbeizuführen imstande ist. Man wird daher zweckmäßigerweise die fertig aktivierten Stücke z. B. mit Salzsäure extrahieren und nach eventuellem vollständigem oder unvollständigem Auswaschen trocknen und erhitzen. Diese nachträgliche Erhitzung wird vorteilhafterweise bei höheren Temperaturen vorgenommen. Beispiel e Brikettierfähige Braunkohle wird mit oder ohne Bindemittel zu Briketts von gewünschter Größe verarbeitet und in einem Druckgefäß, wie in Beispiel i angeführt, bei etwa 5o Atm. Druck behandelt und nach üblichen Methoden zu Aktivkohlen verarbeitet.
Wenn der Bitumengehalt der Braunkohle nicht ausreichend ist, setzt man bituminöse Stoffe zu, z. B. Braunkohle von sehr hohem Bitumengehalt oder Asphalt, Pech oder auch Harzsäuren. In manchen Fällen erweist es sich als vorteilhaft, inerte Gase oder Dämpfe während der Druckerhitzung der Braunkohle durchzuleiten und- die Schwelgase so zum Teil abzuführen.
Bei der -Verarbeitung von Briketts ist es besonders zweckmäßig, diese unter Zusatz geringer Mengen pflanzlicher oder tierischer Faserstoffe, z. B. von Haaren, in an sich bekannter Weise herzustellen, wobei die gewonnene Kohle einen ganz besonders hohen Aktivitätsgrad aufweist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt die Möglichkeit, auf sehr wirtschaftliche Weise stückige Aktivkohlen herzustellen, welche für Entfärbungs-, Desodorisierungs-, Gasmasken- oder Gasadsorptionszwecke Verwendung finden können. Solche Kohlen können auch mit Vorteil" in stehenden Filtern für Entfärbungs- oder Desodorisierungszwecke oder in Adsorbern für Gasadsorptionszwecke verwendet werden.
Die stückigen Aktivkohlen können auch nach Feinmahlung als Entfärbungskohlen nach dem Einmaisch- oder Schichtenfiltrationsverfahren in Anwendung gelangen.
Die erhaltenen Aktivkohlen zeichnen sich durch hohen Aktivitätsgrad, gute Härte und sehr günstige Regenerationsfähigkeit aus. Sie lassen sich ohne nennenswerten Verschleiß regenerieren, und zwar sowohl nach der chemischen Methode als auch nach der thermischen Methode und mit Dampf.
Die Erhitzung (Verkohlung bzw. Verschwelung) von Kohle und anderen kohlenstoffhaltigen Substanzen unter Druck ist im allgemeinen für andere Zwecke bekannt gewesen. Es war jedoch nicht bekannt, daß die durch die Erhitzung unter Gasüberdruck gewonnenen Kokse sich ganz besonders für die Herstellung harter, stückiger Aktivkohlen eignen und daher auch bei Verwendung billiger Ausgangsmaterialien hochaktive Kohle liefern.
Bei der bekannten Holzverkohlung in Retorten zum Zwecke der Herstellung von Aktivkohlen wird entweder bei Unterdruck gearbeitet oder es werden die sich bildenden Schwelgase ständig abgeführt, so daß sich kein Überdruck in der Retorte bilden kann.
Es wurde auch vorgeschlagen, kohlenstoffhaltige Rohmaterialien unter hohem mechanischem Druck oder unter dem Druck einer Flüssigkeit zu erhitzen, doch werden auch in diesen Fällen die entstehenden Gase ständig abgeführt, so daß kein Gasüberdruck entstehen kann. Bei der Aktivierung von kohlenstoffhaltigen Stoffen im Schwebezustand, bei welcher ein Gasstrom, der die Kohlenkörner trägt, in einen Raum eingeblasen wird,-herrscht ebenfalls kein Überdruck, sondern eher ein Unterdruck, da der Reaktionsraum mit einer Esse, meist sogar mit einem Exhaustor, in Verbindung steht.
Es ist auch vorgeschlagen worden, die bereits aktiven Rückstände des Kohleverflüssigungsverfahrens zu reinigen und als Aktivsohle zu verwenden. Hier handelt es sich jedoch um die Aufarbeitung eines die Kohle bereits in aktiver Form enthaltenden Abfallproduktes, während das Verfahren selbst (Druckerhitzung bei übermäßig hohen Drükken und Temperaturen unter gleichzeitiger Einleitung von Wasserstoff) für die technische Herstellung von aktiven Kohlen nicht in Betracht kommt.
Es wurde auch vorgeschlagen, den bei den bekannten Crackmethoden von kohlenstoffhaltigem Material (Petroleum) als Abfallprodukt anfallenden koksartigen Rückstand auf aktive Kohlen zu verarbeiten. Dieses Material kommt jedoch für das vorliegende Verfahren nicht in Betracht, da es ja nahezu reinen Kohlenstoff darstellt, der durch die Druckerhitzung keinerlei Beeinflussung mehr erfährt.
Demgegenüber handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um die- -direkte und ausschließliche Herstellung harter, stückiger Aktivkohlen aus beliebigen, auch minderwertigen Rohmaterialien durch Verkohlung oder Verschwelung derselben unter ständigem Gasüberdruck, und es war bisher nicht bekannt, daß die auf diese Weise gewonnenen Kokse sich mit besonderen technischen und wirtschaftlichen Vorteilen für die Herstellung stückiger Aktivkohlen von hohem Aktivitätsgrad aufarbeiten lassen.

Claims

PATENTANSPRÜCIIE: I. Verfahren zur Herstellung von harter, stückiger, aktiver Kohle durch Verkohlung bzw. Verschwelung von festen, kohlenstoffhaltigen Rohmaterialien und anschließende Aktivierung sowie gegebenenfalls Nachbehandlung der aktiven Kohlen mit gasförmigen oder flüssigen Säuren mit nachträglichem vollständigem oder unvollständigem Auswaschen und eventuellem Nachglühen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkohlung bzw. Verschwelung der kleinstückigen Ausgangsmaterialien unter erhöhtem Druck in einem Druckgefäß vorgenommen wird: 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurcl1 gekennzeichnet, daß die Druckerhitzung in Anwesenheit oder unter, Durchleitung von inerten Gasen oder Dämpfen vorgenommen wird. 3. Ausführungsform des Verfahrens nach den Ansprüchen I und 2 für die Verarbeitung von pulverförmigen Materialien, gekennzeichnet durch die Brikettierung der pulverförmigen Materialien mit oder ahne Zusatz von bitumenhaltigen Stoffen. 4.. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß den pulverisierten Rohmaterialien in an sich bekannter Weise geringe Mengen tierische oder pflanzliche Faserstoffe zugemischt werden, worauf die Masse brikettiert und einer Erhitzung unter Druck unterworfen wird.