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Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle Die im Vordergrund des Interesses
stehenden Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle umfassen im wesentlichen zwei
Arbeitsgänge: Im ersten Arbeitsgang wird die Wärmebehandlung der Rohstoffe zur Destillation
der flüchtigen Bestandteile oder aber zur Dehydratisierung, d. h. Wasserabspaltung,
der unverkohlten Materialien durch die beigemengten Chemikalien durchgeführt. Es
handelt sich darum, aus dem unverkohltenMaterial ein Produkt zu bekommen, welches
unter Umständen schon voraktiviert ist, auf jeden Fall aber weitgehend aus reinem
Kohlenstoff besteht, um für eine anschließende durchgreifende Gasaktivierung besonders
geeignet zu sein. Im zweiten Arbeitsgang wird die eigentliche Aktivierung der in
der ersten Stufe erzeugten kohlenstoffhaltigen Rohmaterialien durch die Behandlung
mit Wasserdampf bei hohen Temperaturen durchgeführt, wobei mit oder ohne Zusatz
von die Aktivierung fördernden Chemikalien gearbeitet wird.
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Bei der ersten Arbeitsstufe fallen neben Krackgasen Destillationsprodukte
an, die aus Teer, Teerölen oder anderen wertvollen kondensierbaren Produkten bestehen.
Die gasförmigen und kondensierbaren Bestandteile können zur Energieerzeugung verwandt
werden. Bei der zweiten Arbeitsstufe, die normalerweise aus der Wasserdampfbehandlung
der kohlenstoffhaltigen Materialien bei hohen T emperaturen
besteht,
fällt eine reichliche Menge von Wassergas an. Bei ideal durchgeführten Aktivierungsverfahren
wird der Wärmeinhalt von nur etwa einem Drittel des erzeugten Wassergases zur Beheizung
benötigt. Der andere Teil des Wassergases kann für andere Zwecke verwendet werden.
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Man hat das überschüssige Wassergas oder auch nur die fühlbare Wärme
der Abgase benutzt, um hiermit .den Calcinier- oder Schwelvorgang durchzuführen.
Bei der Spülgasverschwelung unterscheidet man, je nach der Richtung, in welcher
das Heiz-bzw. Spülgas über das Material geleitet wird, zwischen einer Gleichstrom-
und einer Gegenstromverschwelung. Bei der dem Sinne der fortschreitenden Destillation
am zweckmäßigsten angepaßten Gegenstromverschwelung ist die Anwendung sauerstofffreier,
inerter Gase unerläßlich.
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Durch die richtige Lenkung des Calcinier- bzw. Schwelprozesses hat
man es in der Hand, die Eigenschaften des Materials zu beeinflussen und damit unterschiedliches
Verhalten des Materials bei der nachfolgenden Aktivierung herbeizuführen. Materialien,
die langsam oder schnell, bei hohen oder niedrigen Temperaturen calciniert bzw.
verschwelt wurden, unterscheiden sich voneinander sowohl in bezug auf die Aktivierungsgeschwindigkeit
als auch in bezug auf spezielle Eigenschaften der aktiven Kohle, z. B. Schüttgewicht,
Adsorptionskraft und Hydrophobität.
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Es ist bekannt, die beiden Verfahrensstufen zur Herstellung von Aktivkohle,
nämlich die Calcinierung bzw. die Verschwelung der Ausgangsstoffe und die anschließende
Aktivierung, in einem einzigen Ofen in zwei räumlich getrennten Zonen durchzuführen.
Es sind auch Öfen bekannt, bei denen die Ableitung der entstandenen Gase aus der
Aktivierung und der Schwelung getrennt möglich ist. Weiterhin hat man die Ofen so
konstruiert, daß die Aktivierungsabgase zur Beheizung der Schwelzone herangezogen
werden. Für die Einleitung in das Retorteninnere ist zunächst eine Abführung aus
dem Ofen und eine Zuführung gemeinsam mit den aktivierenden Gasen oder auch mit
Sauerstoff durch eine gesonderte Leitung erforderlich.
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Das neue Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle durch Calcinieren
oder Verschwelen der Ausgangsstoffe und anschließende Aktivierung, bei dem in bekannter
Weise beide Verfahrensstufen in einem Ofen durchgeführt und die dabei gewonnenen
Gase an beiden Enden des Ofens oder an der Seite des Eintritts des Rohmaterials
und am Ende der Schwelzone abgeleitet werden, stellt eine technisch sehr einfache
und besonders günstige Lösung dar. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der
heißen Gase aus der Aktivierung in der zur direkten Beheizung der Schwelzone erforderlichen
Menge unmittelbar in die Schwelzone übergeführt wird. Dabei wird die Menge dieser
Gase durch Einstellung der Zug- und Druckverhältnisse im Ofen, vorzugsweise durch
Ansetzen eines stärkeren Zuges auf der Seite des Rohmaterialeintritts, genau geregelt.
Ein besonderer Vorteil der neuen Verfahrensweise ist darin zu- sehen, daß es hier
gelingt, die Gase aus der Aktivierungsstufe, im wesentlichen solche von der Art
des Wassergases, unmittelbar, und ohne sie aus dem Ofen abführen zu müssen, für
die direkte Beheizung der Schwelzone zu verwenden. Dadurch wird die optimale Ausnutzung
der Wärmeenergie dieser Gase gewährleistet und weiterhin in idealer und technisch
einfacher Weise die Forderung erfüllt, praktisch völlig sauerstofffreie Heizgase
für den Calcinier- oder Schwelprozeß heranzuziehen. Darüber hinaus läßt sich durch
Abstimmung des Saugzuges an den Ofenenden die Temperatur und Dauer des Calcinier-bzw.
Schwelprozesses regulierbar steuern.
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Die Durchführung des neuen Verfahrens erfolg vorzugsweise derart,
daß man auf der Seite des Rohmaterialeintritts, d. h. der Anfallstelle der Schwelgase,
einen stärkeren Zug ansetzt, der, aufs feinste regulierbar, einen Teil der heißen
Gase aus der Aktivierungszone ansaugt. Je nach der Stärke des angesetzten Zuges
kann die Temperatur beliebig variiert werden, so daß man die Schwelung in verhältnismäßig
kurzer Zeit und bei hoher Temperatur ebenso erfolgreich durchführen kann wie z.
B. eine langsame Schwelung unter milden Temperaturbedingungen. Neben dieser einfachen
Regulierbarkeit ist zu berücksichtigen, daß der Ofen zur Durchführung des neuen
Verfahrens sich durch außerordentliche Einfachheit in der apparativen Ausgestaltung
auszeichnet.
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Aus den in der Schwelzone anfallenden Gasen können durch entsprechende
Reinigungsverfahren ihre technisch verwertbaren und kondensierbaren Stoffe, wie
Teer, Teeröl u. dgl., entfernt und danach einer weiteren Verwendung, z. B. zur Energieerzeugung,
zugeführt werden. Besonders vorteilhaft läßt sich das Verfahren durchführen, wenn
die Aktivierungszone durch ein Luftverteilersystem beheizt wird. Auf gleiche Art
und Weise wirkt besonders günstig, wenn auch der Dampf in ähnlicher Form gut verteilt
in den Ofen eingeleitet wird.
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In der Zeichnung sind in Abb. 1 und 2 zwei Öfen wiedergegeben, die
als beispielsweise Ausführungsformen zur erfindungsgemäßen Herstellung von Aktivkohle
anzusehen sind. Die einzelnen Positionen der Abb. 1 sind mit 11 bis 2o, die der
Abb. 2 mit 21 bis 32 bezeichnet. Bei 11/2i wird das Material aufgegeben, und in
der Zone 1z/22 wird mit Hilfe von in der Zone 13/23 anfallenden Aktivierungsabgasen
verschwelt. Bei 14/2q, wird die fertige Aktivkohle abgezogen. An den Stellen r5/25
erfolgt der Zutritt von Dampf, an den Stellen 16/26 wird Luft eingeblasen.
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Bei Abb. 1 sind die Verteilersysteme für Luft 16 und Dampf 15 gut
zu erkennen. Bei 17 und, 18 werden die an den beiden Enden des Ofens anfallenden
Gase abgezogen; 1g stellt einen Kondensator und 2o die Vereinigungsstelle der beiden
Gasabzugskanäle dar.
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In der Ausführungsform der Anlage nach Abb. 2 kann ein Teil der Aktivierungsabgase
zur Regulierung der Temperatur in der Zone 22 aus der
Zone 23 durch
das Innere des konischen Teiles 27 nach oben in die Zone 22 abgezogen werden. Der
Rest des Aktivierungsgases strömt durch den außerhalb des konischen Teiles 27 vorhandenen
Ringspalt 31 in die Kammer 32. Dort wird das Wassergas zur Beheizung der Aktivierungsretorte
verbrannt. Die Teile 28, 29 und 30 entsprechen den Teilen 18, 19 und 2o der
Abb. i, d. h. durch 28 erfolgt der Abzug des aus der Zone 22 kommenden Gases, 29
stellt einen Kondensator und 3o die Stelle dar, an der sich die beiden Gasabzugskanäle
vereinigen.
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Die zur Verschwelung und Aktivierung kommenden Rohmaterialien können
allein ohne Vorbehandlung oder gegebenenfalls mit die Aktivierung fördernden Salzen
imprägniert angewandt werden. Außerdem können die Rohstoffe mit den die Koksbildung
oder die Aktivierung fördernden Stoffen versetzt bzw. imprägniert werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das bei der Aktivierung anfallende
Wassergas erfindungsgemäß direkt verbrannt werden oder durch indirekte Verbrennung,
z. B. in Kammeröfen, zur Beheizung des Calcinier- oder Schwelprozesses oder auch
für die Aktivierung angewandt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilliaft so gelenkt, daß die
aus dem Schwel- und Aktivierungsofen gleichzeitig an beiden Seiten, also in erster
Linie die Schwelgase an der Materialaufgabeseite und die Aktivierungsabgase an der
Materialaustrittsseite, abgezogenen Gase nach vorheriger Abscheidung und Gewinnung
wertvoller Destillationsprodukte durch Wäsche oder Absorption vereinigt und zur
Energieerzeugung verwandt werden. Hierbei können sie entweder den gesamten Energiebedarf
der Aktivierungsanlage decken oder auch für weitere Betriebe nutzbringend verwandt
werden.