PL8529B1 - Sposób i urzadzenie do wytwarzania wegla aktywnego i do jednoczesnego otrzymywania palnych gazów. - Google Patents

Description

Niejednokrotnie spostrzegano, ze przy zarzeniu wegli drzewnych pewne warstwy, które byly pokryte gesta warstwa popiolu, wykazuja bardzo znaczna zdolnosc pochla¬ niania. Badanie tego znanego faktu dopro¬ wadzilo do wynalezienia sposobu, wedlug którego najrozmaitsze rodzaje wegli moz¬ na tak traktowac w celu aktywowania, ze otrzymuje sie absorbujace albo odbarwia¬ jace wegle wszelkiego rodzaju, o roz¬ maitym stopniu aktywnosci.Niniejszy wynalazek ma za przedmiot sposób traktowania wegla albo zawieraja¬ cych wegiel substancyj gazami albo mie¬ szaninami gazowemi o rozmaitym skladzie i przy rozmaitych temperaturach, ale przy specjalnych, dalej opisanych warunkach.Przy kazdem spalaniu wegla powstaje pewna ilosc aktywnego wegla i równiez przy kazdem spalaniu wegla aktywnego, w zaleznosci od jego powstawania, aktyw¬ nosc czesciowo zostaje zburzona badz przez spalanie, gdy jest nadmiar powie¬ trza, badz przez zanieczyszczenie we¬ glowodorami, gdy spalanie jest niezupelne.Wskutek powyzszego zaproponowano zarzace sie, dobrze przepalone wegle rap¬ townie ostudzac albo zastosowac rodzaj zasady przeciwpradu pomiedzy weglem i gazami spalinowemi. Sposób ten zapobiega zanieczyszczeniu warstw aktywnego wegla warstwami wegla, który jeszcze nie stal sie aktywny albo znajduje sie w stanie przerabiania destylacyjnego, ma Jednakduza wade, polegajaca na tern, ze potrzeb¬ na Jest bardzo dokladna regulacja skladu aktywujacych gazów. Przy braku takiej re¬ gulacji zawartosc wegla aktywnego w pro¬ dukcie koncowym jest nieznaczna. Dalej, pomimo wszelkich srodków ostroznosci, niemozliwe jest przy regulowaniu gazu za¬ pobiec, by sklad aktywujacego gazu pod¬ czas przejscia przez warstwy wegla nie zmienial sie, wskutek czego regulacja sta¬ je sie iluzoryczna albo czesciowo niewyko¬ nalna, wobec czego nie otrzymuje sie przy tym sposobie wegla, posiadajacego maksy- mum aktywnosci, jak równiez i wydajnosc rie jest dobra.Z poprzednio przytoczonego taktu, ze przy zarzeniu wegli drzewnych pewne, po¬ kryte gesta warstwa popiolu miejsca wyka¬ zuja, chociaz nierównomierna, ale bardzo dobra aktywnosc, wynika, ze wlasnie te kawalki wegla, które najlepiej byly zabez¬ pieczone waiFtwa popiolu od gazów pieco¬ wych, wykazuja najwieksza aktywnosc.Powyzej przytoczone zjawisko daje sie vyjasnie w sposób nastepujacy. Predkosc spalania czastki wegla musi byc w ten spo¬ sób regulowana, by byla mniejsza od pred¬ kosci, z jaka przy tych samych warunkach z wegla nieaktywnego powstaje wegiel ak¬ tywny.Niezaleznie od tej hipotezy i czynni¬ ków, zwiekszajacych predkosc wytwarza¬ nia sie wegla aktywnego, mozna w prakty¬ ce znacznie powiekszyc predkosc wytwa¬ rzania sie wegla aktywnego w ten sposób, ze wegiel umieszcza sie w naczyniu o sla¬ bo przepuszczalnych sciankach, które za¬ stepuje warstwe popiolu z powyzej poda¬ nych spostrzezen.Mozna, np. wegiel drzewny umiescic w naczyniu z porowatej gliny, którego otwory sa szczelnie zamkniete i wprowa¬ dzic do pieca o temperaturze okolo 800°.Po pewnym czasie i po ochlodzeniu moz¬ na wyjac wegiel z naczynia. Okazuje sie, ze w ten sposób przygotowany wegiel wy¬ kazuje duza aktywnosc, wytworzona przez powolna wymiane gazu, dyfuzja przez po¬ rowate sciany naczynia. Predkosc reakcji moze byc regulowana w ten sposób, ze po¬ rowatosc uzytego naczynia zmienia sie tak dlugo, dopóki nie otrzyma sie z danego we¬ gla najlepszej wydajnosci wegla aktywnego przy danym skladzie i danej temperaturze.Sklad gazów nie musi byc przytem szcze¬ gólnie starannie regulowany, co jest ko¬ nieczne przy dotychczas w praktyce sto¬ sowanych sposobach.Jak wskazano powyzej, przepuszczal¬ ne naczynia korzystnie jest wykonywac z porowatej gliny, przyczem porowatosc ta moze byc osiagnieta przez znaczna zawar¬ tosc gruboziarnistego materjalu w glinie jak, np. przy szczególnie odpornych na dzialanie ognia ceglach albo przez dodanie do gliny przed spaleniem, trocin albo mia¬ lu korkowego albo tym podobnych. Rów¬ niez mozna stosowac i inne porowate mate- rjaly, jak, np. specjalny karborund, ka¬ mienie krzemowe i tym podobne materja- ly; mozna stosowac i powloki, zaopatrzo¬ ne w drobne otworki.Chemiczne badanie gazów wewnatrz porowatego, napelnionego weglem naczy¬ nia i zewnatrz tego naczynia, i j. w atmo¬ sferze pieca pokazalo, ze w skladzie tych gazów istnieja bardzo znaczne róznice. Gaz wewnatrz porowatego naczynia jest palny i posiada duzo tlenku wegla. Gaz poza po- rowatem naczyniem nie jest palny i posia¬ da duzo azotu i kwasu weglowego, jak zwykle gazy spalinowe.Róznica w skladzie gazów wewnatrz i poza porowatem naczyniem wywolana zo¬ staje redukujaca wlasnoscia zamknietego wegla; chemiczna reakcja, która przebiega bardzo powoli i daje sie regulowac, jest przy niniejszym sposobie przyczyna akty¬ wowania wegla.To dzialanie jest w pewnym stopniu se¬ lektywne, t. j. ma miejsce tylko wzgledem jeszcze nieaktywowanego wegla bez ni- — 2 —szczenia czastek wegla juz aktywowa¬ nych.Pomyslne warunki aktywowania wegla pod wzgledem temperatury zaleza od wla¬ snosci traktowanego produktu, od porowa¬ tosci naczynia i od skladu sluzacego do aktywowania gazu. Pomyslna temperatura lezy przy mniej wiecej 800° dla zwyklych wegli drzewnych w atmosferze normalnych gazów piecowych, jakie sa otrzymywane przy spalaniu wegla kamiennego.Okazalo sie korzystne dla osiagniecia dobrej wydajnosci wegla aktywnego, by mozliwie wszystkie czastki wegla byly u- mieszczone w równej warstwie w stosun¬ ku do scian naczynia. Z tego powodu wska¬ zane jest uzywac plaskich naczyn o duzej powierzchni.Róznica w skladzie chemicznym gazów, rozdzielonych porowatemi scianami naczy¬ nia, pozwala przypuszczac, ze we wnetrzu dobrze zamknietego naczynia wytwarza sie cisnienie gazu, podobne do osmotycznego cisnienia, powstajacego w wodnych roz¬ tworach, rozdzielonych przez pólprzepu- szczalna scianke.Ta nadpreznosc moze byc mierzona i wedlug wynalazku jest stosowana dla usu¬ wania gazu, powstajacego przy aktywowa¬ niu wegla z porowatego naczynia na dro¬ dze w pewnym stopniu naturalnej. Gaz ten moze byc uzyty do opalania pieca albo do innych celów, np. do napedu silników i t. d. Nadpreznosc w porowatem naczyniu wynosi kilka dziesietnych albo kilka mili¬ metrów w zaleznosci od warunków.Do usuniecia aktywujacego gazu z pie¬ ca wystarcza wnetrze porowatego naczy¬ nia polaczyc odpowiednia rurka z piecem.Zapomoca takiego urzadzenia mozliwa jest regulacja predkosci aktywowania zapomo¬ ca innego czynnika, a nietylko zapomoca porowatosci, zastosowanej do wytworzenia naczynia, gliny. Wystarczy w zlaczowej rurce wytworzyc lekka nadpreznosc albo niedopreznosc dla zwiekszenia albo zmniej¬ szenia predkosci wymiany gazu przez scia¬ ne. Jedna z glównych zalet tego sposobu stanowi przeto moznosc samoczynnego wy¬ twarzania pomyslnego dla aktywowania c srodka, przyczem sklad gazu piecowego moze byc wskutek duzych ilosci utleniaja¬ cych skladników bardzo niepomyslny.Jezeli dalej gaz piecowy zawiera pew¬ na ilosc zle wypalonych czastek wegla, któ¬ re na proces aktywowania wywieraja bar¬ dzo zle dzialanie, to te czastki wegla przy powolnem przejsciu przez porowate sciany o wysokiej temperaturze zostaja rozlozone albo spalone zgodnie ze znanem oddzialy¬ waniem porowatych powierzchni na spala¬ nie gazów.Przez zastosowanie porowatych naczyn zmniejsza sie bardzo znaczenie dokladne¬ go miarkowania spalania w piecu, pomimo tego jednak waznem jest wytworzenie po¬ za porowatem naczyniem odpowiedniego do aktywowania gazu i w tym celu do gazu tego dodaje sie inny gaz albo pare, wywie¬ rajace pomyslne dzialanie na aktywowa¬ nie. Wedlug wynalazku stosuje sie w tym celu gazy dymne, zawierajace duzo pary wodnej, która moze pochodzic ze spalania zawierajacego duzo wody gazu, jak, np. gaz wodny albo para wodna moze byc bez¬ posrednio dodawana do gazu albo do pod¬ grzanego powietrza. Przy stosowaniu do aktywowania gazów dymnych, zawieraja¬ cych duzo pary wodnej, sklad gazów we¬ wnatrz porowatego naczynia znacznie zmienia sie. Gazy te moga zawierac znacz¬ nie wiecej wodoru, który dochodzic moze do podwójnej ilosci. Para wodna, jako gaz o mniejszej gestosci, dyfunduje predzej przez porowate sciany niz pozostale ciez¬ kie gazy, jak dwutlenek wegla, azot i t. d. i, dyfundujac w znacznym stosunku przez porowate sciany, reaguje selektywnie na nieaktywny wegiel, wytwarzajac z jednej strony wegiel aktywny i nastepnie dostar¬ czajac wodór i tlenek wegla. Jak widac, wytworzona zostaje przez porowate scia- — 3 —ny filtracja, zapótnoca której gazy ostaja rozdzielone wedlug swojej gestosci, co jest bardzo korzystne, poniewaz azot przy przejsciu przez porowate sciany napotyka fia wiekszy opór i poniewaz aktywujace gazy w ten sposób zostaja w pewnym stop¬ niu oczyszczone od riespalajacego sie azo¬ tu. Gazy te sa zasobne w wodór i tlenek v,egla, powstajace we wnetrzu porowatego naczynia przez reakcje chemiczne (prze¬ miana pary wodnej i wegla). Stosowanie porowatych powierzchni moze byc z ko- izyscia przy tych samych warunkach sto¬ sowane za kazdym razem, gdy pozadane jest otoczenie wegla osrodkiem gazu, jak para wodna, dwutlenek wegla, chlor, tlen : t. d., których predkosc reakcyjna zostaje regulowana przez rozcienczenie gazu. Re¬ gulowanie wykonywa sie przez zastosowa¬ nie scian z porami odpowiedniej wielkosci.Przy technicznem wykonaniu przedmio¬ tu wynalazku nie jest konieczne, by zawie- tajace wegiel porowate naczynie bylo za¬ mkniete ze wszystkich stron. Wystarcza, by nie wystepowala szkodliwa wymiana gazu w miejscach, niezamknietych porowa- temi scianami; nie powinno, np. nigdzie wchodzic powietrze. Wobec tego mozna wykonywac aktywowanie w retortach z du- zemi porowatemi powierzchniami boczne- mi, przyczem przez otwory retorty mozna stale doprowadzac i usuwac wegiel.Na zalaczonych rysunkach na fig. 1—5 sa przedstawione dwa przyklady urzadzen do wykonania sposobu. Fig. 1 i 2 sa prze¬ krojami poziomym i pionowym przez piec rurowy, a fig. 3—5 sa przekrojem podluz¬ nym, poprzecznym i poziomym pieca z pio- nowemi komorami.Pionowy cylindryczny piec wedlug fig- 1 i 2 jest urzadzony na opalanie gazowe i zawiera porowate rury /, umieszczone wspólsrodkowo i posiadajace w stosunku do objetosci pieca mozliwie najwieksza po¬ wierzchnie. Kazda z porowatych rur jest przedluzona przez sluzaca do ochladzania rure metalowa 2, której koniec wchodzi w sypien 3, sluzacy do wyjmowania materja- lu juz poddanego reakcji i posiadajacy schematycznie przedstawiony ruszt 4.Traktowany materjal, wegiel drzewny al¬ bo inny, zawierajacy wegiel materjal, zo¬ staje wprowadzony przez sypien 5 i opada przez rury / i 2 na ruszt 4.Kazda z porowatych rur 1 wskazanem jest polaczyc ze zbiorcza rura dla palnych gazów aktywujacych. Rury te sa umie¬ szczone na osi rur 1 i na calej swojej dlu¬ gosci przedziurawione w odpowiedni spo¬ sób. Zapomoca tych, na rysunku nieprzed- stawionych, odprowadzajacych gaz rur, mozna odprowadzac z wnetrza wegla pal¬ ne gazy, które inaczej bylyby stracone al¬ bo które dyfundowalyby zpowrotem przez porowate sciany rur 1 do przestrzeni grzej¬ nej. Mozna równiez w podobny sposób chwytac w sypniu 5 czesc gazów aktywu¬ jacych, gdzie one sie zbieraja pomimo opo¬ ru wysokiej warstwy wegla w rurach 1.Sposób pracy pieca jest nadzwyczaj prosty. Traktowany materjal opada przez rury / po usunieciu z dolnego konca pieca przez poruszanie rusztu 4. Aktywowanie ma miejsce przy przejsciu przez rury 1.Komorowy piec wedlug fig. 3—5 skla¬ da sie z kilku czesci równoleglych 6, 7, 8 i 9 i moze sluzyc do jednoczesnego akty¬ wowania wegli o rozmaitych wlasnosciach.Piec ten sklada sie w zasadzie z pionowo ustawionych jedna nad druga wydrazo¬ nych cegiel, tworzacych puste sciany 31, 32, 33, 34 i t. d. Te puste sciany, przez któ¬ re przechodza gazy spalinowe, tworza po¬ miedzy soba bardzo waskie (o kilku cen¬ tymetrach) pionowe komory, przez które opada traktowany materjal. Gazy spalino¬ we, sluzace do ogrzewania, przechodza z kotliny 35 i zostaja podzielone przes kanal 10, w który wchodza ujscia poziomych rur 11, 12 i t. d., konczace sie przy pustych scianach. Przy dolnym koncu pustych scian zostaja gazy spalinowe odprowadzo-ne innemi rufami 13, 14 i t. d. i ostatecznie dostaja sie przez kanal 15 do komina 16.Gazy aktywujace zostaja usuniete z masy wegla zapomoca szczególnie porowa¬ tych, wydrazonych cegiel 17, 18, 19 i t. d, tworzacych pionowe, umieszczone w szere¬ gach rury i odgradzajace wydrazone scia¬ ny od cyrkulacji gazów dymnych. Rury 17, 18, 19 kazdego szeregu zostaja przy dol¬ nym koncu pieca polaczone poziomemi ka¬ nalami 20, 21, 22 i t. d, zajmujacemi w sto¬ sunku do nich prostokatne polozenie 'dla odprowadzania gazów dymnych. Ujscie tych kanalów ogniowych lezy poza piecem w kanale zbiorczym 23. W ten sposób zbie¬ rane gazy moga byc odprowadzane ao pie¬ ca albo zuzyte w inny dowolny sposób.Gdy ich cisnienie jest niewystarczajace, to mozna je wsysac zapomoca, np. napedza¬ nego para smoczka 24. Mozna równiez za¬ stosowac urzadzenie dla odprowadzania gazów destylacyjnych z sypnia, jezeli za¬ stosowany materjal wyjsciowy nie byl de¬ stylowany, jezeli, np. przedsiebierze sie bezposrednie aktywowanie drzewa, torfu, wegla brunatnego i tym podobnych.Przeznaczony do aktywowania, zawie¬ rajacy wegiel, materjal zostaje wprowa¬ dzony do sypni 6lf 71# skad przez wlasny ciezar opada pomiedzy puste sciany 31— 34, przyczem zostaje aktywowany. Akty¬ wowany materjal zostaje nieprzerwanie ?lbo przerwanie odprowadzany do sypni 25, 26, gdzie sie ochladza. Kazdy z tych sypni 25, 26 przedluza przy dolnym kon¬ cu pieca komory weglowe i jest zaopatrzo¬ ny w dwa ruszty klapowe 27 i 28, które sa przedstawione na fig. 4 schematycznie.Przez oddzielne zamykanie i otwieranie tych rusztów w okreslonych przeciagach czasu mozna mierzyc wydajnosc pieca pod wzgledem wegla aktywowanego. Akty¬ wowany wegiel wyjmuje sie z sypni 25, 26 przez drzwi 29 i 30, które poza tern sa szczelnie zamkniete dla zapobiezenia wszelkiemu przenikaniu powietrza.Czesto wskazane jest wprowadzenie do pieca pary wodnej, przez co gazy spalinowe zostaja wzbogacone w aktywujace skladni¬ ki, a odplywajace po aktywowaniu gazy— w wodór i w palne gazy. To wprowadzenie pary wodnej moze, jak powyzej powiedzia¬ no, sluzyc do osiagniecia niedopreznosci dla usuniecia gazów po aktywowaniu. W tym wypadku wprowadzenie pary odbywa bfe< zapomoca smoczka, który wsysa gaz. W irnych wypadkach mozna doprowadzac pare wodna do gazów spalinowych przez rozpylenie wody przy wejsciu powietrza do przyrzadu dla wymiany ciepla, do wy¬ zyskania ciepla (' gazów spalinowych.Zamiast opisanego urzadzenia do wyko¬ nania sposobu wedlug wynalazku moga sluzyc i dowolne inne systemy piecowe, w których aktywuje sie wegiel. Mozna, np. zastosowac pracujace ciagle albo przery¬ wanie piece, równiez pionowe albo pozio¬ me, nieruchome albo ruchome, pracujace na zasadzie przeciwpradu albo bez prze- ciwpradu; piece, majace ruch poprzeczny; piece, przy których otrzymuje sie zpowro- tem aktywujace gazy albo bez tego.Wszystkie te piece moga byc zastosowane bez przekroczenia granic-wynalazku, jeze¬ li tylko sa zastosowane naczynia z porowa- temi scianami do aktywowania wegla.Opisany tu sposób moze byc zastoso¬ wany do najrozmaitszych, zawierajacych wegiel materjalów, jak wegiel drzewny al¬ bo drzewo, wegiel kamienny, brunatny, torf albo koks, wypalany z wegla kamien¬ nego, brunatnego albo torfu. Sposób ten moze byc równiez zastosowany do odpad¬ ków mineralnego, roslinnego albo zwierze¬ cego pochodzenia, zawierajacych wegiel.Sposób proponowany moze równiez byc stosowany do aktywowania zestawów we¬ glowych, które jeszcze nie posiadaja ak¬ tywnosci albo posiadaja ja w pewnym stopniu. Materjal, majacy byc poddany reakcji, musi byc czysty albo zmieszany z innemi substancjami, które sa dodawane — 5dla wywierania pomyslnego dzialania na aktywnosc, albo dla nadania aktywowane¬ mu produktowi pewnej struktury fizycznej albo pewnych wlasnosci chemicznych. Spo¬ sób ten moze byc zastosowany do poiiow- rego aktywowania juz uzytych i zanieczy¬ szczonych aktywnych wegli, przycr.em po¬ nownie aktywowane wegle w stanie oczy¬ szczonym albo nieoczyszczonym wskazane jest, wedlug patentu polskiego Nr 55§3, przed wprowadzaniem do pieca otoczyc powloka. Sposób niniejszy równiez moze byc zastosowany do odzyskiwania albo otrzymywania wegli odbarwiajacych.Otrzymane wedlug niniejszego sposobu wegle moga w wielu wypadkach byc bez¬ posrednio stosowane bez oczyszczania. W innych wypadkach wskazane jest oczy¬ szczac je przez odpowiednie wymywanie od obcych cial. Granice zastosowania wy¬ tworzonych wedlug niniejszego sposobu produktów sa takie same, jak dla innych aktywnych wegli. PL PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób wytwarzania wegla aktyw¬ nego z wegla roslinnego, mineralnego al¬ bo zwierzecego pochodzenia, albo ?. mate- rjalów zawierajacych wegiel, znamienny tern, ze wspomniane materjaly wyjsciowe zostaja przy wysokiej temperaturze trak¬ towane odpowiednim aktywujacym osrod¬ kiem, który zostaje samoczynnie utrzyma¬ ny dzieki temu, ze traktowany materjal za¬ mkniety zostaje w naczyniach z pcrowate- mi scianami i naczynia te sa wystawione na dzialanie zewnetrzne rozmaitych ga¬ zów albo mieszanin gazowych. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien* ny tem, ze do sluzacych do aktywowania wegli dodaje sie pare wodna. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, zna¬ mienny tem, ze predkosc aktywowania jest miarkowana wielkoscia por w scianach u- zytego naczynia. 4. Sposób wedlug zastrz. 1—3, zna¬ mienny tem, ze powstajace z aktywowania vegli gazy sa odprowadzane z przestrzeni reakcyjnej do dowolnego uzycia. 5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamien¬ ny tem, ze otrzymane gazy sa zastosowane do ogrzewania pieca reakcyjnego. 6. Sposób wedlug zastrz. 1—5, zna¬ mienny tem, ze predkosc aktywowania re¬ gulowana jest przez miarkowanie cisnienia w przestrzeniach reakcyjnych. 7. Urzadzenie do wykonania sposobu v;edlug zastrz. 1—6, znamienne tem, ze zastosowane jest kilka pionowych rurowa¬ tych elementów (1) z porowatemi sciana¬ mi w piecu pionowym, przez które opada traktowany materjal- 8. Urzadzenie do wykonania sposobu wedlug zastrz. 1—6, znamienne tem, ze za¬ stosowany jest skladajacy sie z kUku ko¬ mór (6, 7, 8, 9) piec, w którym traktowany materjal opada w przestrzenie posrednie w ksztalcie szybów pomiedzy pustemi scia¬ nami (31, 32, 33, 34), skladajacem: sie z wydrazonych cegiel. Societe de Recherches et d'E xp lo i ta t ion s Petroliferes. Zastepca: M. Brokman, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 852 9. Ark. i.Do opisu patentowego Nr 8529. Ark.

2. Jle.óDo opisu patentowego Nr 8529. Ark.

3. FiO.*Do opisu patentowego Nr 8529. Ark.

4. r^.5 Druk L. Boguslawskiego, Warszawa. PL PL