DE654906C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung aktiver Kohle - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung aktiver Kohle

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DE654906C
DE654906C DEA75642D DEA0075642D DE654906C DE 654906 C DE654906 C DE 654906C DE A75642 D DEA75642 D DE A75642D DE A0075642 D DEA0075642 D DE A0075642D DE 654906 C DE654906 C DE 654906C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30Active carbon
    • C01B32/312Preparation
    • C01B32/336Preparation characterised by gaseous activating agents

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung aktiver Kohle Es ist bekannt, aktive Kohle aus kohlestoffhaltigen Ausgangsstoffen, wie Braunkohle, Torf, Holz, dadurch herzustellen, daß diese Stoffe in Form von Pulver mittels brennbarer Aktivierungsgase rasch durch eine Retorte hindurchgeführt werden, die durch teilweise Verbrennung dieser Gase auf die zur Zersetzung und Aktivierung notwendige Temperatur gebracht wird, worauf die aktivierten Kohleteilchen in Sammelräumen gewonnen werden. Ferner ist auch schon eine kurzzeitlich ausführbare Aktivierung von mit Gasen eingeführtem fein verteiltem Kohlenstoffmaterial unter Verbrennung dieser Gase vorgenommen worden. Auch hat man die Aktivierung bereits in zwei Stufen vorgenommen, wobei in der ersten Stufe eine trokkene Destillierung bei niedriger Temperatur von ettva 6oo° und sodann eine Carbonisierung bei höherer Temperatur von über iooo° erfolgt. Schließlich ist es auch bekannt, gasabgebende Stoffe, wie bituminöse Kohle, in feiner Verteilung mittels eines Gas-Luft-Gemisches abzusaugen und in der Flamme des verbrannten Gases zu aktivieren, worauf das aktivierte Gut noch eine heiße Zone durchfällt und dann abgekühlt wird.
  • Während bei diesen bekannten Arbeitsweisen die Aktvierung vornehmlich durch die Gegenwart oxydierender Gase erfolgt, so daß Verluste an Kohle infolge Verbrennung unvermeidlich sind, ist gefunden worden, daß sich ein sehr hoher Aktivierungsgrad bei guter Ausbeute erreichen läßt, wenn man die Aktivierung durch eine äußerst kurze Behandlung des kohlenstoffhaltigen Materials bei sehr hohen Temperaturen derart vornimmt, daß eine Sprengung der kohlenstoffhaltigen Teilchen erfolgt. Hierzu wird gemäß der Erfindung noch nicht entgastes kohlenstoffhaltiges Material durch Einführen in eine Zone brennenden Gases plötzlich und nur während eines Bruchteils einer Sekunde einer Temperatur von iooo°, z. B. i4oo°, und gegebenenfalls anschließend außerhalb der Zone brennenden Gases noch bis zur Gesamtdauer von etwa einer Sekunde einer niedrigeren Temperatur, z. B. 9oo°, ausgesetzt und danach schnell abgekühlt und von den Gasen getrennt.
  • Durch die kurze Behandlung bei sehr hohen Temperaturen werden die kohlenstoffhaltigen Stoffe praktisch sofort ohne Koksbildung oder Verunreinigung der Oberfläche der Kohleteilchen und ohne eitle nennenswerte Verbrennung der fein zerteilten kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffe zersetzt. Man erhält sofort einen porösen und hochaktiven Kohlerückstand. Durch die kurze Hitzebehandlung werden Verluste infolge Verbrennung des Kohlenstoffs vermieden, und es können hierbei mit gutem Erfolg solche Ausgangsstoffe, wie bituminöse Kohle, Braunkohle, Torf oder Holz, verwendet werden, die besonders wirtschaftlich sind. Die gemäß der Erfindung benutzte Aktivierungsdauer beträgt gewöhnlich einen sehr kleinen Bruchteil einer Sekunde, z. B. 1%2o einer Sekunde. Je rascher eine Kohle beim Erhitzen Koks bildet, desto kürzer muß die gemäß der Erfindung für die Aktivierung unter Vermeidung der Koksbildung zulässige Zeit sein. Durch die gegebenenfalls nachfof--ende Behandlung bei einer niedrigeren #e,=# perätur von z. B. 9oo° wird die Aktivierüi*g° der Kohle noch erhöht.
  • Die kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffe können in die Flamme einer vorher hergestellten Mischung aus gasförmigem Brennstoff und Luft eingeführt werden; so können sie z. B. suspendiert in einer Gas-Luft-Mischung in die Flamme eingeführt werden. Als gasförmige Brennstoffe können gewöhnliches Leuchtgas, Generatorgas, Wassergas, Öl- oder Spiritusdämpfe o. dgl. verwendet werden. Die kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffe können gleichzeitig mit dem gasförmigen Brennstoff und der Luft durch eine über iooo° erhitzte Verbrennungskammer eingeführt werden.
  • Man kann eine Mehrzahl von Flammen verwenden, die aufeinanderstoßen sollen, um eine Zone von starleer Verbrennung und heftiger Bewegung zu schaffen, in der fast sofort die Zersetzung stattfindet, ohne daß ein Verlust an dem in aktivierter Form erhaltenen Kohlerückstand eintritt.
  • Zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird zweckmäßigerweise eine Vorrichtung verwendet, die aus einer Verbrennungskammer mit Zuführungsorganen für fein verteiltes kohlenstoffhaltiges Material, Luft und Brennstoff besteht und bei der die ein Gemisch dieser Stoffe in die Verbrennungskammer einführenden Brenner so angeordnet sind, daß die Flamme eines jeden Brenners sich mit der anderen oder den benachbarten Flammen vermischt.
  • Im nachstehenden ist unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Es zeigt Fig. i einen schematischen senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung und Fig.2 einen Querschnitt durch die Verbrennungskammer gemäß Linie 2-2 in Fig. i. Die Vorrichtung besitzt eine zylindrische Verbrennungskammer i i, deren Wände mit feuerfestem Material ausgekleidet sind und die in der Nähe ihres oberen Endes 14 radial angeordnete Brenner oder Einführungsdüsen 13 besitzt.
  • Das feuerbeständige Futter 12 kann vorteilhafterweise aus einem Stoff bestehen, der soweit als möglich gegen die Einwirkung der gewöhnlich in kohlehaltigen Stoffen, z. B. Steinkohle, vorhandenen Aschenbestandteile beständig ist. Hochinerte Stoffe, z. B. Chromoxyd, haben sich als zweckmäßig erwiesen. Die Brenner 13 sind in zwei Paaren angeordnet; die Zufuhr zu dem einen Paar erfolgt durch Verbindungsarme 33 von einem Rohr ";4 und zu dem anderen Paar durch Verbin-,:rlungsarme 35 von einem Rohr 36. Die Verbi@idungsarme 33 und 35 vereinigen sich in Y-Stutzen mit den Rohren 34 und 36, so daß die Gase gleichmäßig auf die beiden Brenner verteilt werden. Die Rohre 34 und 36 sind symmetrisch und vereinigen sich in einem Y-Stutzen 37 mit dem Zuführrohr 38, das an den Injektor 39 angeschlossen ist. In dem Inj ektor 39 ist eine Luftdüse 4o vorgesehen, die vorerwärmte Luft unter Druck in das Rohr 38 zuführt. Ferner ist hier ein Abflußrohr 41 vorgesehen, das zur Einführung einer Mischung aus Steinkohlengas und pulverisierter bituminöser Kohle dient. Die pulverisierte bituminöse Kohle ist in einem Trichter 16 untergebracht und wird von dort durch eine Förderschnecke 17 in eine Kammer 15 gebracht, in die ein Gaszuführungsrohr i9 mündet.
  • Die Luftdüse 4o zieht die bituminöse Kohle und das Kohlengas durch den Injektor 39 und mischt diese mit Luft. Die Mischung wird sodann in das Rohr 38 gebracht und von hier durch die Y-Stücke gleichmäßig auf die vier Brenner 13 verteilt.
  • Die Brenner 13 sind derart angeordnet, daß die von ihnen stammenden Flammen in der Mitte des oberen Teiles der Verbrennungskammer i i oberhalb eines ringförmigen Halsteiles 14 der feuerfesten Auskleidung zusammentreffen. Diese wird dadurch während des Verfahrens hochglühend und dient zur Erhöhung des Verbrennungsgrades. Die in der Mitte der Verbrennungskammer zusammentreffenden Flammen schaffen eine Zone von- intensiver Bewegung und heftiger Verbrennung. Infolge der kreisförmigen Gestalt der Verbrennungskammer reflektieren die Wände den Höchstbetrag von Strahlungshitze auf die Gase in dieser Zone; desgleichen reflektiert auch der ringförmige Halsteil 14 die Hitze.
  • Die Düsen oder Brenner 13 sind sämtlich mit vielfach gelochten Öffnungen versehen, die die aus den Brennern heraustretenden Gase in eine Anzahl Strahlen unterteilen und dadurch in jeder Flamme die Zone von und erbranntem Gas verkleinern.
  • Der untere Teil der Verbrennungskammer i i, der dem Rauminhalt nach ihren größeren Teil bildet, dient zur Aufnahme der sich herabsenkenden aktivierten Stoffe und Gase und zu deren Erhaltung auf einer erhöhten Temperatur, die jedoch geringer ist als die der Flammen der Brenner 13. Hierdurch wird eine weitere Aktivierung der durch die plötzliche Zersetzung bereits porös gemachten und aktivierten Stoffe erreicht. Erforderlichenfalls können zur Verringerung der Temperatur im unteren Teil der Verbrennungskammer z i durch die Rohre 25 Kühlgase eingeführt werden.
  • Die aktivierten Stoffe und Gase werden abwärts durch ein Wärmeaustauschrohr 2i geführt, durch dessen äußeren Teil von einem Ventilator 22 Luft hindurchgeleitet wird. Die so vorgewärmte Luft wird bei einer Temperatur von etwa 35o° in ein Rohr 18 geleitet. Dieses Rohr 18 führt die vorgewärmte Luft zu der Düse 4.o des Injektors 39.
  • Die teilweise gekühlten Gase und kohlehaltigen Stoffe von der Kammer i i werden dann in einen Waschturm 23 gebracht und dort von einer Brause .15 mit Wasser besprüht, das über zerkleinerte Füllstoffe herabläuft und die in den aufsteigenden Gasen suspendierte Kohle mit sich herabführt. Die kohlehaltigen Stoffe werden am Boden des Turmes 23 gesammelt, und die Gase gehen durch das Abzugsrohr 24. ab. Das Wasser im Turm 23 wird zweckmäßigerweise leicht angesäuert, um die säurelöslichen Bestandteile der Kohle zu entfernen. Die Gase besitzen einen beträchtlichen Heizwert und können als Brennstoff für beliebige Zwecke benutzt werden.
  • Der Kohlerückstand kann aus dem Turm 23 zur Filteranlage gepumpt und gewaschen werden.
  • Die zu den Brennern 13 zugeführte Luftmenge ist natürlich zur Verbrennung der durch das Rohr i9 zugeführten Gase ausreichend; sie reicht jedoch nicht zur vollständigen Verbrennung der kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffe. Ein geringer Überschuß an Luft kann zur Verbrennung der von den kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffen entwickelten flüchtigen Stoffe eingeführt werden. Eine Verbrennung der festen Stoffe selbst soll aber vermieden werden.
  • In einer Anlage von halbtechnischem Umfange wurden stündlich 22,6 cbm Leuchtgas zusammen mit 18,1 kg pulverförmiger Kohle eingeblasen. Die Kohle wurde in den Injektor mittels einer Förderschnecke eingeführt. In den Injektor wurde ferner auf etwa 300° vorerhitzte Luft unter einem Druck von annähernd 0,2i kg/cm' eingeführt. Die Mischung wurde der hohen Verkohlungstemperatur von annähernd i4oo° für eine äußerst kurze Zeitdauer von etwa 1/.,o Sekunde ausgesetzt. Die ganze Carbonisierung und Aktivierung einschließlich der Behandlung in dem unteren Teil der Retorte bei einer geringeren Temperatur wurde etwa in i Sekunde beendet.
  • Es ergab sich, daß die mit diesem Verfahren gewonnene Kohle flockig und porös ist und daß sie äußerst gute Filtereigenschaften, jedoch keine Neigung zum Zusammenbacken besitzt.
  • Der bei diesem Verfahren erzeugte Wärmeüberschuß kann v orteilhafterweise mit Hilfe von Wärmeaustauschvorrichtungen für nachfolgende Heiz- und Trockenvorgänge verwendet werden.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung aktiver Kohle, bei dem fein verteiltes kohlenstoffhaltiges Material durch eine Zone glühenden Gases geschickt wird, dadurch gekennzeichnet, daß noch nicht entgastes kohlenstoffhaltiges Material im wesentlichen unter Vermeidung von Verbrennung dieses durch Einführen in eine Zone brennenden Gases plötzlich und nur während eines Bruchteils i Sekunde einer Temperatur von über 100o°, z. B. 140o°, und gegebenenfalls anschließend außerhalb dieser Temperaturzone noch bis zur Gesamtdauer von etwa i Sekunde einer niedrigeren Temperatur, z. B. 900°, ausgesetzt und danach schnell abgekühlt und von den Gasen getrennt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone brennenden Gases durch aufeinanderstoßende Flamtuen gebildet wird.
  3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i und 2, bestehend aus einer Verbrennungskammer mit Zuführungsorganen für fein verteiltes kohlenstoffhaltiges Material, Luft und Brennstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die ein Gemisch dieser Stoffe in die Verbrennungskammer einführenden Brenner so angeordnet sind, daß die Flamme eines jeden Brenners sich mit der anderen oder den benachbarten Flammen vermischt.
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