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Herstellung aktiver Kohle aus kohlenstoffhaltigen Stoffen mittels
Gasaktivierung Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung aktiver Kohle
durch Behandlung von kohlenstoffhaltigem Material, insbesondere Holzkohle, Lignin,
Torf u. dgl., mit aktivierenden Gasen bei Temperaturen von etwa Zoo bis t ooo°.
Es ist bereits (bekannt, diese Aktivierung in einem Drehrohrofen vorzunehmen und
dabei die Aktivierungsgase, wie Wasserdampf, durch die Kohleschicht hindurchzuleiten,
während im Innern des Ofens zur Beheizung eingeführte Heizgase zur Verbrennung gebracht
werden. Hierbei kann es nicht vermieden werden, daß der starke Strom der Heizgase
bzw. die überschüssige Verbrennungsluft in nahe Berührung mit dem zur Aktivierung
gelangenden Material kommt, wodurch eine Überhitzung und Verbrennung der obersten
Schicht herbeigeführt wird. Es wurde gefunden, daß eine hochwertige und stets gleichmäßig
anfallende Aktivkohle erhalten werden kann, wenn die das Aktivierungsgut quer zur
Ofenachse durchströmenden Aktivierungsgase, die hierbei zu brennbaren Gasen umgesetzt
werden, an die dem Aktivierungsgut gegenüberliegende Wand des Drehofens geführt
ünd dort an regelmäßig verteilten Einlaßdüsen für Luft verbrannt werden. Die hierbei
gebildeten Verbrennungsabgase werden durch eine in der Mitte der Stirnwand des Ofens
befindliche Öffnung abgezogen.
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Es zeigt sich hierbei die weitere überraschende Tatsache, daß der
Betrieb des Ofens, sobald er auf die erforderliche Temperatur gebracht ist, eine
zusätzliche Zufuhr von Heizgas nicht mehr nötig hat. Dadurch
verringert
sich die Menge des im Ofen jeweils befindlichen Gases. Abgesehen von der höheren
Wirtschaftlichkeit bedingt dies den Vorteil, daß eine bisher unveimeidliche direkte
Einwirkung des zu hohe Verbrennungstemperaturen aufweisenden,- im Ofen herumwirbelnden
Heizgases ausgeschaltet wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird insbesondere der oben nicht
mit Kohle belegte Teil des Drehofens beheizt, der dann bei weiterem Drehen unter
die Kohle gelangt und in diesem Augenblick dann mit dem eingeleiteten Wasserdampf
in Berührung kommt uüd an diesen die Wärme überträgt. Dadurch wird erreicht, daß
dort, wo der größte Wärmebedarf, nämlich zur Aktivierungsreaktion, auftritt, die
größte Wärmezufuhr stattfindet. So ist es erklärlich, daß es durch das erfindungsgemäße
Verfahren zum ersten Male gelingt, eine vorteilhafte Aktivierung im Drehofen ohne
Zufuhr von besonderem Heizgas durchzuführen, ohne daß hierbei der Abbrand über das
übliche Maß gesteigert wird. Zweckmäßig wird das erfindungsmäßige Verfahren so durchgeführt,
daß die Luft an dem der Kohleschicht gegenüberliegenden Teil des Ofens durch dieselben
Düsen eingeleitet wird, durch die nach entsprechender Drehung des Ofens der Wasserdampf
zur Aktivierung eingeführt wird. Die. Schaltung bzw. Umschaltung der Dampf- bzw.
Luftzufuhr erfolgt hierbei automatisch in bekannter Weise.
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Die Kohle füllt 'den Drehofen weniger als zur Hälfte, vorteilhaft
etwa zu 1/4 bis zu 1/$. Dementsprechend sind auch die Luft- bzw. Dampfdüsen aneordnet,
so daß die Verbrennung gerade in' dem Teil des Ofens stattfindet, -welcher der Kohleoberfläche
diametral gegenüberliegt.
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Abb. i zeigt einen Ofen, wie er zum periodischen Betrieb gemäß der
vorliegenden Erfindung geeignet ist. Hierbei bedeuten a die Einfüll- bzw. Entleerungsöffnung,
b die Drüsen, die automatisch so gesteuert werden, daß sie im geeigneten Zeitpunkt
von Aktivierungsgas und von Luft durchströmt werden, c die Lufteintrittszone in
beispielsweiser Anordnung, d die Eintrittszone für Aktivierungsgase in beispielsweiser
Anordnung und e den Austritt der Abgase.
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Zum Anfahren des Ofens kann z. B. entweder der Anheizbrenner / benutzt
würden, gegebenenfalls kann auch durch eülzehie der Düsen, Brenngas und Luft eingeleitet
oder Luft durch das entzündete kohlenstoffhaltige Material hindurchgeleitet werden.
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In dem abgebildeten Ofen, der im Sinne der vorliegenden Erfindung
gesteuert werden kann, der etwa 1,25 in lang ist und einen Durclunesser -von i,o
m hat sowie acht Reihen von über die ganze Länge des Ofens verteilten Düsen aufweist,
werden etwa 15okg feinkörnige Holzl>ohleuformlinge eingeführt. -Mit Hilfe des Anheizbrenners
/ wird das Ofeninnere auf eine Temperatur von etwa 8oo° gebracht. Darauf werden
die Dampfzufuhr und dann die Luftzufuhr so eingestellt, daß die Temperatur im Ofen
praktisch nicht absinkt,. aber auch iooo° nicht übersteigt. Man geht hierbei zunächst
von geringen Dampfmengen aus. Nach etwa 8stündigem Betrieb erhält man bei einer
Kohlevergasung von 6o bis 65% eine Aktivkohle von folgenden Eigenschaften.
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Zurückhaltezeiten der erfindungsgemäß hergestellten Kohle gegenüber
in Luft enthaltenem Dampf von Chlorpikrin: Hierbei bedeuten: i praktisch trockenes
Material, 2 Luft zu 750,10, Kohle zu 2ä% mit Wasser gesättigt, 3 Luft zu 7501o mit
Wasser gesättigt und Kohle mit höherem Feuchtigkeitsgehalt als unter 2; nämlich
im Gleichgewicht mit 750o gesättigter Luft.
| ' 2 |
| 3711':.> '41h 13'/s |
| 361;>,> 231,'- i S |
| 35 231/112 171114 |
Nach dem Ablassen der Charge kann der Ofen sofort ohne besonderes Aufheizen mit
neuer Kohle beschickt werden. Der eingeleitete Dampf kommt zweckmäßig überhitzt
zur Anwendung. Bei der Drehung des Ofens lagert sich das Aktivierungsgut nicht ganz
horizontal. Dies muß zweckmäßig bei der Einstellung der Luft- und Dampfanschlüsse
berücksichtigt werden.
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Führt man die Aktivierung im gleichen Ofen unter Heizung mit Fremdgas,
d. h. unter ausschließlicher Benutzung des Anheizbrenners /, durch, so erzielt man
unter sonst gleichen Bedingungen eine Kohle, die folgende Eigenschaften aufweist:
| 2 |
| 36'/s 201 /@ 12 |
| 33 'o1 h 14 |
| 32 i9 13 |
also eine weit geringere Leistung aufweist. Eine für kontinuierlichen Betrieb geeignete
Vorrichtung .zeigt Abb. 2. Hier bezeichnet
a die Matcrialeinfüllung, h die
Entleerungsöffnung, c die Düsen für Gas und Luft, d die Luftcintrittszone in beispielsweiser
Anordnung, c die Eintrittszone für Aktivierungs-oder Ilcizgas in beispielsweiser
Anordnung, f die Olfnung für Abgasaustritt, g die Einbaustelle des Anheizbrenners.
, Die Arbeitsweise bei kontinuierlichem Betrieb ist grundsätzlich die gleiche wie
bei
periodischem. Das zu aktivierende Material wird kontinuierlich
aufgegeben und das aktivierte Material ebenfalls kontinuierlich abgezogen. Durchmesser
und Länge des Drehrohres können in weiten Grenzen variiert werden.