SE437655B - Forfarande for framstellning av aktivt kol eller koks fran fuktig organisk substans samt trumugn for utforande av forfarandet - Google Patents

Description

7909792-9 2 avfall, vilket man försökt utnyttja som bränsle. Avfallets höga fukthalt sänker emellertid dess värmeenergi. Frästorv, vilken använts som bränsletorv innehåller även som lufttorkad rikligt med vatten. Vid framställning av furfural bildas också furfuralavfall, som är relativt finfördelat och fuktigt (fukthalt ca 40-50 vikt-%). Detta avfall innehåller endast lite aska samt rikligt med kol och flyktiga ämnen. Även detta avfall kan förstöras genom bränning.

Den höga fukthalten hos dessa från den levande naturen här- stammande ämnen, som innehåller rikligt med vatten, kol och flyktiga substanser bidrar till att minska den nytta som erhålls vid bränning av dessa ämnen, vilken dessutom är besvärlig att utföra med konventionella brännanordningar.

Då man strävar till att utnyttja ovannämnda från den levande naturen härstammande ämnen, exempelvis för framställning av aktivt kol, har dessa vanligtvis åtminstone delvis torkats, varefter de först kolats och därefter aktiverats med vatten- ånga. Investerings- och driftskostnaderna för dylika kända framställningsprocesser för aktivt kol är emellertid mycket höga, vilket beror av de många behandlingsskedena och det stora energibehovet, speciellt då man använder överhettad vattenånga vid aktiveringen. Framställning av aktivt kol ur bittorv och aktivering med vattenånga i en trumugn har fordrat en mycket lång reaktionstid och produktens mekaniska styrka har varit dålig. Aktivt kol som framställts på detta sätt lämpar sig inte till sådan användning, där kolet bör ha stor mekanisk styrka.

En anordning, där koksning och aktivering sker i samma roterande ugn är känd genom den tyska utläggningsskriften 2 606 368, men här har förkoksnings- och aktiverinszonerna ändå avskiljts från varandra med en mellanvägg. Denna anordning lämpar sig inte som sådan till behandling av fuktigt avfall utan enbart till torkat avfall.

Avsikten med föreliggande uppfinning är sålunda att få till ' 3 7909792-'9 stånd en metod, som är enklare och mer ekonomisk än tidigare metoder, för framställning av koks eller aktivt kol ur fuktig organisk substans, såsom fuktigt furfuralavfall, frästorv eller krossad bittorv.

Med metoden och anordningen enligt föreliggande uppfinning kan även relativt torrt avfall behandlas, förutsatt att avfallet först fuktas.

Uppfinningens huvudsakliga kännetecken framgår ur bifogade patentkrav l.

Med metoden och anordningen enligt föreliggande-uppfinning kan koks och aktivt kol framställas ur fuktig finfördelad organisk substans direkt i ett steg. Enligt uppfinningen brinqas det fuktiga råmaterialet och det reducerande bränn- bara tillsatsbränslet samt möjligen rökgaser från ugnens uttagsände i kontakt med varandra genom att inleda dessa i en trumugn, som fungerar med medströmsprincipen, där först vatten frigörs ur det fuktiga râmaterialet i torkningszonen och då det torkade råmaterialet ytterligare upphettas frigörs ur detta i koksningszonen brännbara gaser och tjära, som reducerande bränns med luft, syre eller en blandning av dessa, som leds in vid olika punkter av trumugnens mantel, varvid gasens temperatur och sammansättning regleras så, att slutprodukten är antingen aktivt kol eller koks.

Aktiveringsmetoden och -anordningen enligt uppfinningen uppvisar avsevärda fördelar jämfört med sedvanliga aktiverings- processer som utförs med vattenånga. Bl.a. följande för- delar ökar metodens och anordningens lönsamhet: utnyttjande av billigt fuktigt finfördelat avfall, en enfasig och förenad torknings-, koksnings- och aktiveringsprocess, en separat inmatning av vattenånga i aktiveringszonen kan elimineras, produkterna erhålls klassificerade efter olika kornstorlek, varvid en del av produkten är kornig och en del i pulverform och processen är enkel och lätt reglerbar, var- utöver anordningen är enkel och funktionssäker. '7909792-9 Uppfinningen skall redan beskrivas närmare hänvisande till bifogade ritningar, i vilka figur l visar ett sidogenomsnitt av en anordning för tillämpning av torknings-, koksnings- och aktiveringsmetoden enligt uppfinningen och figur 2 visar ett sidogenomsnitt av en trumugn for tillämpning av torknings- och koksningsmetoden enligt uppfinningen.

Fuktigt furfuralavfall innehållande 40-50 vikt-% vatten matas med en inmatare l i figur l och vidare längs röret 2 till trumugnens 3 inmatningsände. Trumugnens 3 nedre del är dessutom försedd med en brännare 4, i vilken reducerande bränning sker med något bränsle, såsom en blandning av natur- gas och luft och/eller syre. Olja, cirkulationsgas eller materialet som behandlas kan även användas som bränslel' Till de inre väggarna av trumugnens 3 inmatningsände har radiellt i längdriktningen fästs flera lyftanordningar 5 på ett avstånd från varandra för sammanblandning av furfural- avfallet och de heta rökgaserna och för torkning av furfural- avfallet i torkningszonen 6. Efter torkningszonen 6 leds det torkade furfuralavfallet och de fuktiga rökgaserna till koksningszonen 7, som är försedd med luftmunstycken 8 för inmatning av tillsatsluft till koksningszonen 7 för koksning av det torkade furfuralavfallet och för förbränning av de vid koksningen uppstâende brännbara gaserna.

I den i figur l framställda utföringsformen har i trumugnen 3 efter koksningszonen 7 anpassats på trumugnens 3 inre väggar radiellt i längdriktningen flera lyftanordningar 5' på ett avstånd från varandra för sammanblandning av koks och heta fuktiga gaser som kommer från koksningszonen 7 för aktivering av koksen i aktiveringszonen 9. Trumugnens 3 uttagsände är dessutom försedd med en avkylningszon 10 samt en ändkammare ll, genom vilken den grövsta produkten 12 avlägsnas ur trumman. En blandning av gasen och i denna varande produkt leds till avkylningsanordningen för gaser i röret 14. Från avkylningsanordningen för gaser l3, där produktens finare andel 17 avskiljs, leds den övriga delen vidare i röret l5 n” 7909792-9 till pâsfiltret 16, där den finaste produkten 17' separeras från gaserna, vilka gaser leds via ett med en fläkt 18 försett rör till skorstenen 20.

Trumugnens 3 avloppsgaser innehåller rikligt med brännbara beståndsdelar och huvuddelen av dessa kan brännas innan de når avkylningsanordningen 13 dvs restvärmepannan, varvid denna energi kan tillvaratagas. En sådan efterbrännare har fram- ställts i figur l och betecknats med hänvisningsnumret 21.

De brännbara beståndsdelarna kan även brännas först sedan det pulveraktiga aktiva kolet l7 avskiljts från gasen.

En del av trumugnens avloppsgaser kan även cirkuleras.

Härvid kan avloppsgasen ledas från ugnen till en cyklon (inte framställd), där damm separeras från gasen och en del av gaserna cirkuleras tillbaka till ugnens inmatningsände, varvid gasen tillförs syrehaltig gas för förbränning av densamma. Resten av gasen går till avkylning och damm- avskiljning. Cirkulationsgasen som leds till ugnens inmatnings- ände kan även separeras från avfallsgasen efter avkylning och dammavskiljning.

Då man önskar framställa enbart koks kan lyftanordningarna 5' som anpassats efter förkoksningszonen 7 i anordningen i figur l utelämnas. Aktiveringen är en endotermisk reaktion och fordrar en effektiv sammanblandning av gas och material.

Koksningen å andra sidan kräver inte en så effektiv blandning och denna måste utelämnas speciellt om förkoksningen sker vid on hög temperatur (900~]000°C), om koks och inte aktivt kol skull erhållas. Då torkat furfuralavfall koksas blir för- dröjningstiden i ugnen kortare, varvid koksen inte hinner aktiveras. Härvid kan även trumugnens 3 kapacitet höjas.

Bränslet kan brännas antigen med hjälp av luft eller syre eller med en blandning av dessa. Då en koncentrerad gas önskas, t.ex. vid begasning eller för framställning av hög- klassigt aktivt kol, kan förbränningen ske enbart med hjälp av syre. iáÜÜïï a ~ 'ïJw HÄÅ. vsoevsà-9 r 6 Trumugnen 3 som framställts i figur 2 skiljer sig från den i figur l framställda trumugnen i det, att det inte finns lyftanordningar 5' efter koksningsàonen 7, dvs aktiverings- zonen 9 har utelämnats.

Processen regleras genom reglering av materialets fördröjnings- tid, gasens temperatur och sammansättning. Slutresultatet kan även påverkas genom reglering av det hnæüadezænerialets fukthflmm.

Vid behov kan materialets fukthalt sänkas genom torkning med avloppsgaserna eller också kan materialet fuktas ifall det är för torrt med tanke på aktiveringen. Mängden av tillsats- bränsle som processen kräver kan minskas genom förbränning av en del av råmaterialet, genom förbränning av mer av de flyktiga komponenterna i råmaterialet, genom förvärmning av bränningsluften indirekt med avloppsgaserna eller genom cirkulation av en del av avloppsgaserna.

Uppfinningen redovisas närmare i det följande med hjälp av exempel.

Exempel l Till en trumugn, vars längd var l0,8 m och den inre diametern 0,8 m matades furfuralavfall, som innehöll 78 % flyktiga beståndsdelar samt enligt analys 49 % kol och l,7 % aska av Furfuralavfallets fukthalt var 52,5 % och torrsubstansens kornstorlek 94 % under 10 mm och 8 % under 0,42 mm. Till trumugnen matades 151 kg/h fuktig furfural- avfall och såsom tillsatsbränsle till inmatningsändens för- torrsubstansen. brännare 14,8 kg/h butan, varvid luftmänqden var 174 m3 NTP/h.

Till kuksníngszonen inleddes sammanlagt 98 m3 NTP/h luft från tre punkter på trummans mantel. I aktiveringszonen var trummans temperatur 930°C och den torra gasen innehöll 3 % CO och 3 % H2. Trummans varvtal var 2 rpm. Den från trumman avledda gasen brändes i uttagsändens ändkammare genom att inleda 284 m3 NTP/h luft och butan som tillsatsbränsle 5,1 kg/h från brännaren.

Från trumman erhölls 3,0 kg/h aktivt kol, vars BET-yta var PQQÅR~Qï§5LITY ~ ~ f- 79Û9792~9 659 m2/g och som innehöll 17,2 % aska; från restvärmepannan erhölls 0,73 kg/h aktivt kol, vars BET-yta var 664 m2/g och askhalt 20,4 % och från påsfiltret 0,31 kg/h aktivt kol, vars BET-halt var 246 m2/g och askhalt 45,6 %.

Exemgel 2 Till en trumugn enligt exempel l inmatades furfuralavfall, som innehöll 78 % flyktiga bestånsdelar och 1,7 % aska av torrsubstansen. Furfuralavfallets fukthalt var 41,1 % och kornstorleken 96 % under 10 mm och ll % under 0,42 mm.

Till trumugnen matades 180 kg/h fuktigt furfuralavfall och till inmatningsänden matades 20,6 kg/h butan som tillsats- 3 NTF/h.

Till koksningszonen inleddes sammanlagt 54 m3 NTP/h luft bränsle från brännaren då luftmängden var 253 m från tre punkter på trummans mantel. I aktiveringszonen var trummans temperatur 900°C och den torra gasen innehöll 4 % CO och 4 % H2. Den från trumman avledda gasen brändes såsom i exempel l genom att inleda 362 m2 NTP/h luft och som tillsatsbränsle 5,0 kg/h butan från brännaren, Från trumman erhölls 1,9 kg/h aktivt kol, vars BET-yta var 652 m2/g och askhalt 6,0 % då produkten tväfiats, från rest- värmepannan erhölls 3,2 kg/h aktivt kol, vars BET-yta var 601 m2/g och askhalt 15,5 %, från påsfiltret 0,3 kg/h aktivt kol, vars BET-yta var 519 m2/g och askhalt 15,7 %.

Ekemgel 3 Till en trumugn enligt de föregående exemplen matades furfuralavfall, som innehöll 78 % flyktiga beståndsdelar och enligt analys 46 % C och 1,2 % aska av torrsubstansen.

Furfuralavfallets fukthalt var 43,8 % och torrsubstansens kornstorlek var 94 % under 10 mm och 8 % under 0,42 mm.

Till trumugnen matades 150 kg/h fuktigt furfuralavfall och till inmatningsänden matades 15,1 kg/h butan son! tillsatsbränsle då luftmängden var 178 m3 NTP/h. Till koksningszonen inleddes sammanlagt 87 m3 NTP/h luft från tre punkter på trummans mantel. I aktiveringszonen var trummans temperatur 1909192-9 g 8 940°C och den torra gasen innehöll 3 % CO och 3 % H2.

Den från trumman avledda gasen brändes såsom i de föregående exemplen genom att inleda 245 m3 NTP/h och 5,1 kg/h butan som tillsatsbränsle via brännaren.

Från trumman erhölls aktivt kol, vars BET-yta var 801 m2/g och askhalt 15,5 %, från restvärmepannan aktivt kol, vars BET-yta var 664 m2/g och askhalt 16,9 % och från påsfiltret aktivt kol, vars BET-yta var 257 m2/g och askhalt 50,7 %.

POOR QUznw-~ s

Claims (6)

7909792-9 Patentkrav

1. l. Förfarande för framställning av aktivt kol eller koks från fuktig organisk substans, varvid den fuktiga organiska substansen först blandas med heta rökgaser i en torkningszon (6), varefter den torkade organiska substansen och syrehaltig gas leds till en koksningszon (7) för att reducerande bränna de flyktiga beståndsdelarna i den organiska substansen vid förhöjd temperatur, därefter avskiljs det koksade ämnet från gasen eller så leds ämnet från koksningszonen (7) till en aktiveringszon (9), där det blandas med heta fuktiga gaser, vilka gaser slutligen separeras från det aktiva kolet, k ä n n e t e c k n a t av, att torkningen, koksningen och aktiveringen eller torkningen och koksningen sker enligt med- strömsprincipen i ett och samma gasrum och att aktiveringen sker utan särskild tillsats av vattenånga.

2. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t av, att organisk substans, vars fukthalt är 30-70 % torkas.

3. Förfarande enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t av, att den organiska substansen är avfall som uppstått vid framställning av furfural.

4. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t av, att en del av de erhållna heta gaserna leds till torkningszonen (6).

5. Trumugn (3) för utförande av förfarandet enligt patent- krav l, k ä n n e t e c k n a t av, organ (1,2) för in- ledning av den fuktiga organiska substansen och de heta rök- gaserna till en torkningszon i organens inmatningsände, vilken torkningszon är försedd med blandarorgan (5), organ (18, l9,20) för avledning från ugnens uttagsände av gaser, som uppstått vid reducerande bränning av koks och aktivt kol, organ (8) för ledning av syrehaltig luft från torkningszonen till en därpåföljande koksningszon, efter vilken i ugnen möjligtvis anpassats blandarorgan (5') för blandning av den heta fuktiga gasen från koksningszonen och koksen för att _, ._.,.__.-.__.. _, , . “I ~ f l fm Qür-irzfi* ______,.Wr..,.,.f... 7909792-9 10 aktivera koksen till aktivt kol.

6. Trumugn enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d av, att de i torknings- och aktiveringszonen anpassade blandarorganen (5, 5') väsentligen består av i längdriktningen fästa lyftanordningar.