AT 404 354 BAT 404 354 B
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur stofflichen Verwertung von mit organischen Verbindungen, insbesondere organischen Halogenverbindungen, beladener Aktivkohle. Für die Entsorgung bzw. die Verwertung von beladener Aktivkohle stehen derzeit im wesentlichen drei Möglichkeiten zur Verfügung. 1. Deponierung: Bei der Deponierung erfolgt weder eine Nutzung der Wertstoffe, d.i. im wesentlichen die Aktivkohle, noch des Energieinhaltes der Aktivkohle. Die Deponierung stellt lediglich einen Aufschub der sich im allgemeinen mit umweltrelevanten Stoffen ergebenden Probleme dar. 2. Thermische Behandlung: Bei der thermischen Behandlung erfolgt eine Nutzung des Energieinhaltes der Aktivkohle in Verbrennungsanlagen. In Abhängigkeit von der Konzentration und der Natur der Beladungen der Aktivkohle kommt es hier zu Problemen auf der Abgasseite. So führen höhere Chloridgehalte an der Aktivkohle von beispielsweise mehr als 2 Gew.-% zu einer starken Erhöhung der Dioxinkonzentration sowie der Konzentration an flüchtigen Schwermetallen im Abgas und in der Flugasche, die daher nachgeschalteten, apparativ aufwendigen und kostenintensiven Behandlungen unterworfen bzw. entsorgt werden müssen. Die thermische Behandlung stellt keine stoffliche Verwertung dar, und dem daraus erhältlichen energetischen Nutzen steht die Problematik im Zusammenhang mit den Folgeprodukten entgegen. 3. Reaktivierung: In Abhängigkeit von ihrer physikalischen und chemischen Struktur sowie der Beladung können bestimmte Aktivkohlen thermisch reaktiviert werden. Dabei erfolgt eine Desorption der Beladung bei Temperaturen in der Größenordnung von 800 *C. Aufgrund des Abbrandes, welcher mindestens 10 Gew.-% beträgt, eignen sich nur körnige Aktivkohle oder Pellets aus Steinkohle oder Kokosnußschale für dieses Verfahren. Pulverkohle, Aktivkoks oder Aktivkohle aus Braunkohlen können nicht eingesetzt werden. Die desorbierten Produkte müssen ebenfalls einer apparativ aufwendigen und kostenintensiven Behandlung bzw. Entsorgung unterworfen werden. Dieses Verfahren stellt eine stoffliche Verwertung der Aktivkohle, jedoch nicht ihrer Beladung dar.The present invention relates to a process for the material recycling of activated carbon loaded with organic compounds, in particular organic halogen compounds. There are essentially three options available for the disposal or recycling of loaded activated carbon. 1. Landfilling: When landfilling, the materials are not used, i.e. essentially the activated carbon, nor the energy content of the activated carbon. Landfilling is only a postponement of the problems that generally arise with environmentally relevant substances. 2. Thermal treatment: In the thermal treatment, the energy content of the activated carbon is used in incineration plants. Depending on the concentration and the nature of the activated carbon loads, problems arise on the exhaust side. For example, higher levels of chloride in the activated carbon, for example more than 2% by weight, lead to a sharp increase in the dioxin concentration and the concentration of volatile heavy metals in the exhaust gas and in the fly ash, which therefore have to be subjected to downstream, expensive and expensive treatments . The thermal treatment does not constitute material recycling, and the resulting energy benefit is countered by the problems associated with the secondary products. 3. Reactivation: Depending on their physical and chemical structure as well as the load, certain activated carbons can be reactivated thermally. The load is desorbed at temperatures of around 800 * C. Due to the burnup, which is at least 10% by weight, only granular activated carbon or pellets made from hard coal or coconut shell are suitable for this process. Powdered charcoal, activated coke or activated carbon made from lignite cannot be used. The desorbed products must also be subjected to expensive and expensive treatment or disposal. This process constitutes a recycling of the activated carbon, but not its loading.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur stofflichen Verwertung von mit organischen Verbindungen, insbesondere organischen Halogenverbindungen, beladener Aktivkohle bereitzustellen, welches sowohl eine Verwertung der Aktivkohle als auch eine zumindest teilweise Verwertung der Beladung ermöglicht und worin Aktivkohlen verschiedenster Struktur und Beschaffenheit eingesetzt werden können. Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, worin die Bildung umweltrelevanter Stoffe nicht oder nur in einem eingeschränkten Umfang erfolgt.It is therefore an object of the present invention to provide a process for the recycling of activated carbon loaded with organic compounds, in particular organic halogen compounds, which enables both recycling of the activated carbon and at least partial recovery of the load, and in which activated carbons of various structures and properties are used can be. It is a further object of this invention to provide a method in which the formation of environmentally relevant substances does not take place or takes place only to a limited extent.
Aus der DE 42 41 246 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Calciumcarbid durch Umsetzung einer Kohlenstoffkomponente mit Calciumoxid im elektrischen Lichtbogenofen beschrieben, wobei man als Kohlenstoffkomponente zerkleinerte Kunststoffabfälle einsetzt, die in Gegenwart von feinteiligem Calciumoxid bei Temperaturen von 600-1400 *C im Kammerofen verkokt wurden. Auf diese Weise ist eine praktisch vollständige und umweltfreundliche Verwertung von Kunststoffabfällen möglich, wobei gleichzeitig eine besonders kostengünstige Kohlenstoffkomponente für den Calciumcarbidprozeß erschlossen wird.DE 42 41 246 A1 describes a process for the production of calcium carbide by reacting a carbon component with calcium oxide in an electric arc furnace, using crushed plastic waste as the carbon component, which cokes in the presence of finely divided calcium oxide at temperatures of 600-1400 ° C. in the chamber furnace were. In this way, practically complete and environmentally friendly recycling of plastic waste is possible, at the same time opening up a particularly inexpensive carbon component for the calcium carbide process.
Die vorgenannten Ziele werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren erreicht, worin die beladene Aktivkohle mit Calciumoxid und Koks in einem Lichtbogenofen bei Temperaturen von mehr als 1800’C im wesentlichen zum Calciumcarbid und Ofengas, welches im wesentlichen aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht, sowie gegebenenfalls anorganischen Halogeniden umgesetzt und das dabei entstehende Ofengas rasch von der Austrittstemperatur auf eine Temperatur von 20 *C bis 30 *C abgekühlt wird, wobei die Verweilzeit des Ofengases bei Temperaturen von 450 *C bis 200 ”C 0,1 s bis 10 s beträgt.The aforementioned objectives are achieved according to the invention by a process in which the loaded activated carbon is reacted with calcium oxide and coke in an arc furnace at temperatures of more than 1800 ° C. essentially to give calcium carbide and furnace gas, which essentially consists of carbon monoxide and hydrogen, and optionally inorganic halides and the resulting furnace gas is rapidly cooled from the outlet temperature to a temperature of 20 ° C. to 30 ° C., the residence time of the furnace gas at temperatures of 450 ° C. to 200 ° C. being 0.1 s to 10 s.
Unter der Bezeichnung "Aktivkohle" werden in der gesamten Beschreibung sowie in den Patentansprüchen Aktivkohlen verschiedenster physikalischer und chemischer Struktur verstanden, insbesondere körnige und pulverige Aktivkohlen, Aktivkoks, Graphit- oder Rußabfälle. Es kann sich dabei sowohl um sogenannte Luftkohlen aus der Luft- und Abgasreinigung als auch um sogenannte Wasserkohlen aus der Wasseraufbereitung handeln. Der prozentuelle Anteil der Beladung kann in Abhängigkeit von der Natur der Beladung und der Aktivkohle sowie von dem vorhergehenden Verfahren, worin die Aktivkohle eingesetzt wurde, breit variieren und beträgt im Fall von organischen Halogenverbindungen beispielsweise durchschnittlich 15 Gew.-%, berechnet auf Basis des Halogens.Under the name " activated carbon " are understood throughout the description and in the claims activated carbons of various physical and chemical structure, in particular granular and powdery activated carbons, activated coke, graphite or soot waste. These can be so-called air coals from air and exhaust gas cleaning as well as so-called water coals from water treatment. The percentage of the load can vary widely depending on the nature of the load and the activated carbon as well as on the previous method in which the activated carbon was used and in the case of organic halogen compounds is, for example, on average 15% by weight, calculated on the basis of the halogen .
Die Aktivkohle und die darauf adsorbierten organischen Verbindungen, insbesondere die organischen Halogenverbindungen, werden mit Calciumoxid und Koks in einem Lichtbogenofen quantitativ zu schmelzflüssigem Calciumcarbid sowie zu Ofengas, welches im wesentlichen aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht, umgesetzt, wobei die gegebenenfalls vorhandenen organischen Halogenverbindungen als anorganisches Halogenid im Carbid verbleiben. Die Umsetzung kann vereinfacht durch die nachstehende Reaktionsgleichung veranschaulicht werden, worin KW-X für verschiedene halogengenhältige Kohlenwasserstoffverbindungen steht: 2The activated carbon and the organic compounds adsorbed thereon, in particular the organic halogen compounds, are reacted with calcium oxide and coke in an electric arc furnace quantitatively to form molten calcium carbide and to furnace gas which essentially consists of carbon monoxide and hydrogen, the organic halogen compounds which may be present as inorganic halide remain in the carbide. The reaction can be illustrated in a simplified manner by the following reaction equation, in which KW-X stands for various halogen-containing hydrocarbon compounds: 2