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Vorrichtung zur Herstellung aktiver Kohle Durch das Patent 568 400
ist ein Verfahren zur Aktivierung von kohlenstoffhaltigem Material geschützt, bei
dem dieses in dünner Schicht ausgebreitet der direkten Einwirkung von Aktivierungsgasen
und der mittelbaren Einwirkung von Heizgasen ausgesetzt 'wird. Bei der Ausführung
des Verfahrens im technischen Maßstabe hat es sich als zweckmäßig herausgestellt,
solche Aktivierungsapparate zu verwenden, bei welchen das zu aktivierende Material
im wesentlichen in dünner waagerechter Schicht angeordnet ist. Es hat sich weiter
als vorteilhaft erwiesen, die Durchmischung des zu aktivierenden Gutes gemäß Anspruch
z jenes Patents nicht oder nicht ausschließlich durch eine sich im Gute bewegende
Rührvorrichtung zu bewerkstelligen, sondern durch eine Bewegung der die Aktivierungsschicht
tragenden feuerfesten Unterlage gegen das relativ in Ruhe befindliche Aktivierungsgut.
Gemäß vorliegendem Verfahren eignen sich hierzu Kreis- oder Vieleckzylinder mit
waagerecht gelagerter Achse, wobei dann die erwähnte Durchmischung des Gutes durch
ein langsames Hinundherschwingen dieser Gefäße oder auch durch eine langsame Rotation
erzielt werden kann. Zur Verstärkung der Rührwirkung lassen sich dann noch in das
Innere solcher zylindrischer Gefäße feststehende, d. h. die augenblickliche Bewegung
des Zylinders nicht mitmachende oder im Gegensinne bewegte Rührvorrichtungen anbringen.
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Um die Aktivierungsgase von unten her in die Schicht des zu aktivierenden
Materials einzuführen, kann man entweder das feuerfeste Innenfutter des Zylinders
mit entsprechenden Hohlräumen ausstatten oder aber man kann irgendwelche Rohre auf
oder in dem Innenmantel des Zylinders anordnen. Als einfachste Verteilungsorgane
erweisen sich Rohre, die, von einer gemeinsamen axialen Einführung aus sich verzweigend,
parallel der Zylinderachse in oder auf der Innenfläche des Zylinders angeordnet
sind und mit entsprechenden Öffnungen zum. Austritt der Aktivierungsgase versehen
sind, wobei die Austrittsöffnungen so angeordnet sind, daß das Gas von unten her
in das Aktivierungsgut eintritt, während gleichzeitig durch die Ausgestaltung der
Öffnungen der Verstopfung derselben durch Kohleteilchen vorgebeugt wird. Der Einbau
in das feuerfeste Futter des Zylinders schützt diese Verteilungsorgane gegen die
Einwirkung allzu hoher Temperaturen. Die Anordnung auf der Zylinderinnenfläche,
frei beweglich gegen diese, ermöglicht die gleichzeitige Ausbildung der Verteilungsorgane
in
Form von Rechen o. cl-I., um die Durchmischung des Aktivierungsgutes zu unterstützen.
NIan ist bei dieser Anordnung auf die Kühlung durch den Strom der Aktivierungsgase
angewiesen, um eine allzu rasche Zerstörung der Verteilungsorgane durch die Hitze
Hintanzuhalten.
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Die Heizgase werden zweckmäßig durch eine oder mehrere Öffnungen in
einer Stirnwand des Zylinders eingeführt. Man kann dabei diese Öffnungen im Innenfutter
der Stirnwand zugleich als Brenner ausbilden. Man kann auch einen Teil der Heizgase
zusammen mit der nötigen Verbrennungsluft, zweckmäßig jedoch in getrennten Leitungen,
weiter in dasOfeninnere führen undMischung und -Verbrennung erst innerhalb des Ofeninnern,
zweckmäßig in der Nähe der Ofenachse, vornehmen. Letztere Anordnung empfiehlt sich
dann, wenn dieLängsabmessung des Innenraumes so groß ist, daß die Heizung von einer
Stirnfläche her für eine gleichmäßige Erhitzung nicht mehr ausreicht. Die Brenneröffnungen
oder sonstige Öffnungen für die Zuführung von Heizgasen sind auf alle Fälle so anzuordnen,
daß der Strom der Heizgase bzw. die Heizflammen sich nur oberhalb der Schicht des
zu aktivierenden Materials entwickeln können. Die Entfernung der Abgase erfolgt
zweckmäßig durch die gegenüberliegende Stirnwand des Zylinders, wobei sich ihnen
die verbrauchten Aktiv ierungsgase beimischen. Die Wärme der Abgase kann mit Hilfe
bekannter technischer Vorrichtungen zur Vorwärmung der Aktiv ierungs- und Heizgase,
zur Erzeugung von Dampf oder zu ähnlichen Zwecken ausgenutzt werden.
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Beim Betrieb der Anordnung gemäß vorliegender Erfindung ist es zweckmäßig,
die mit dem Zylindermantel oder gegen denselben umlaufenden Verteilungsorgane für
die Aktivierungsgase möglichst nur so lange zu betätigen, als sie sich unterhalb
der Schicht des zu aktivierenden Materials befinden. Dies kann durch einfache mechanische
Auslösung von Federventilen oder ähnliche Vorrichtungen leicht erreicht werden.
Ferner kann man mit Hilfe solcher mechanisch betätigter Ventile die Verteilungsorgane,
z. B. in dem Augenblick, wenn sie bei der Rotation des Zylinders den höchsten Punkt
erreicht haben, mit einem kurzen Stoß von Aktivierungsgas ausblasen.
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Es hat sich ferner als notwendig erwiesen, die Drehgeschwindigkeit
der Trommel und die Geschwindigkeiten der Aktivierungs- und der Heizgase so weit
herabzumindern, daß die Aktivierungsschicht relativ ruht. Eine Aufwirbelung des
Materials bringt keinerlei Vorteile mit sich. Sie schließt vielmehr die weitere
Gefahr in sich, daß leichtere Teilchen, insbesondere bei fortgeschrittenem Aktivierungszustand,
durch das Abgas davongetragen werden und unter Umständen bei Sauerstoffüberschuß
durch diesen vollständig verbrannt werden. Es hat sich ferner als zweckmäßig erwiesen,
um bei der Durchmischung des Gutes durch Bewegen des Zylinders die an sich unerwünschte
Mahlwirkung so -weit wie nur möglich herabzumindern, den Innenquerschnitt kreisrund
und von entsprechend großem Radius zu gestalten, doch können auch Zylinder von vieleckigem
Innenquerschnitt verwendet werden.
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In Abb. i ist eine Vorrichtung dargestellt, wie sie gemäß den vorangehend
entwickelten Gesichtspunkten für eine zweckmäßige technische Durchführung des Verfahrens
beispielsweise möglich ist. Im Hinblick auf die Erzeugung größerer Mengen ist eine
Trommel von beträchtlicher Längsabmessung vorgesehen, die dementsprechend mit einer
Heizvorrichtung längs der Trommelachse ausgerüstet ist. Die Trommel i kann beispielsweise
aus Eisenblech hergestellt und mit feuerfestem Material ausgefüttert werden. Sie
ruht auf zwei Paaren von Reibrädern z; mit Hilfe dieser und einer Antriebsscheibe
3 wird sie in eine hin und her gehende oder langsam rotierende Bewegung versetzt.
Die verschraubbare Öffnung 4 der Trommel dient als Füllöffnung und kann bei vollständiger
Umkehrung der Trommel zum Entleeren des fertig aktivierten Materials benutzt werden.
Das Heizgas wird ih Form von Preßgas durch die Leitung 5 eingeführt. An den einzelnen
Brennetöffnungen strömt es durch Düsen aus und reißt aus der die Düsen umgebenden
Rohrleitung 6 die zur Verbrennung nötige Luft mit sich. Es sind sowohl Brenner 7@
in der einen Stirnwand der Troriimel wie eine Anzahl von Brennern 8 längs der Trommelachse
vorgesehen. Die aktivierenden Gase treten durch ein Rohr 9 ein, das durch entsprechende
Verzweigung in mehrere Rohre io aufgelöst wird, die nach unten gerichtete Öffnungen
aufweisen, während sienach oben hin mit einer rechenartigen Vorrichtung zur Durchmischung
des zu aktivierenden Gutes i i versehen sind. Die abziehenden Heizgase treten zusammen
mit dem verbrauchten Aktivierungsgas bei 12 heraus und verlassen durch eine Vorkammer
und das Rohr 13 die Trommel. Man kann bereits diese Vorkammer so ausbilden, daß
dort die austretenden aktivierenden Gase einer Vorwärmung unterworfen werden. Man
kann ferner die Wärme des noch heißen Abgases beliebig, z. B. zur Dampferzeugung,
ausnutzen.
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In der Ausführung gemäß Abb. i ist die ganze Vorrichtung 5 bis io
feststehend,
während die Trommel mit Hilfe der beschriebenen Antriebsvorrichtung
beweglich angeordnet ist.
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Die Aktivierung in der vorstehend beschriebenen Vorrichtung vollzieht
sich beispielsweise folgendermaßen: Die Trommel wird mit Hilfe der Heizvorrichtung
auf etwa 8oo bis 85o° aufgeheizt. Durch die Füllöffnung 4 werden, nachdem die Trommel
diese Temperatur erreicht hat, Zoo kg Buchenholzkohlengrieß von 5 bis io mm Korngröße
eingefüllt, die Heizung verstärkt und das aktivierende Gas, beispielsweise das hochkohlensäurehaltige
Gas aus der Holzverkohlung, eingeleitet, und zwar in einer Menge von etwa i5o cbm
stündlich. Die Heizung muß bei Beginn des Aktivierungsprozesses noch verstärkt werden.
In dem Maße, wie der Kohlengrieß die Ofentemperatur erreicht, die zweckmäßig bei
goo bis 95o° zu halten ist, wird die Heizwirkung durch den Abbrand flüchtiger Bestandteile
aus dem Holzkohlengrieß wirksam unterstützt. Je nach der gewünschten Oualität der
aktiven Kohle wird die Aktiv ierungsdauer auf 40 Minuten bis 2 Stunden bemessen.
Man erhält dementsprechend Ausbeuten von 55 bis 30 °/o des eingesetzten Materials
an aktiver Kohle, die namentlich bei einer Aktivierungsdauer von über i Stunde eine
vorzügliche Aktivität für die verschiedensten Verwendungszwecke aufweist.
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In Abb. 2 ist die in der Beschreibung bereits erwähnte Variante der
Dampfeinführung dargestellt, bei der sich das Einführungsrohr für die aktivierenden
Gase mit der Ofentrommel zusammen dreht. Das Rohr 9 verzweigt sich in eine Anzahl
von Rohren 1q:, die in das Innenfutter der Trommel eingebaut sind. Dieses erhält
eine Anzahl Bohrungen, die den Öffnungen der verteilenden Rohre 14 entsprechen,
so daß die aktivierenden Gase von unten her in die auf dem Innenfutter ruhende Schicht
des aktivierenden Materials eintreten können. Rings am Umfang der Trommel sind die
Ventile 15 angeordnet, die es gestatten, diejenigen der Rohre 14 zu betätigen, die
sich gerade unterhalb der Schicht des zu aktivierenden Materials befinden. Auf die
mechanische Ausgestaltung der Betätigung dieser Ventile wurde bereits in der Beschreibung
hingewiesen.
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Nach dem englischen Patent 267 241 ist es bereits bekannt, zur Aktivierung
von Kohle Drehtrommeln zu verwenden, bei denen die Aktivierungsgase von unten her
durch das zu aktivierende Material hindurchtreten. Es ist aus dieser Patentschrift
jedoch keineswegs zu entnehmen, daß Vorrichtungen verwendet werden sollen, bei welchen
die Zuführung der Aktivierungsgase getrennt von der der Heizgase bewirkt wird. Auch
wird in dem älteren Verfahren die Aktivierung durch elektrische Beheizung bewirkt,
während die Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung das Arbeiten mit der wesentlich
wohlfeileren Gasheizung gestattet. Weiterhin sind Vorrichtungen bekannt (vgl. A.
P. 1 692 745), nach welchen die Heizgase, ähnlich wie bei der Vorrichtung gemäß
vorliegendem Verfahren, über das zu aktivierende Material hinweggeleitet werden;
während jedoch die neue Vorrichtung gestattet, die Heiz- und Aktivierungsgase getrennt
zuzuführen, müssen bei dem älteren Verfahren beide Gase gemischt an das Aktivierungsgut
gebracht werden oder aber die Aktivierung muß ausschließlich durch Hitze bewirkt
werden. In beiden Fällen hat man die Nachteile größerer Aktivierungsdauer, größeren
Abbrandes und geringerer Aktivität der erzielbarenProdukte.