DE568400C

DE568400C - Process for activating carbon-containing substances by means of externally introduced activation gases

Info

Publication number: DE568400C
Application number: DEH121361D
Authority: DE
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1929-04-21
Filing date: 1929-04-21
Publication date: 1933-01-19

Description

Verfahren zur Aktivierung kohlenstoffhaltiger Stoffe mittels von außen eingeführter Aktivierungsgase Es ist bekannt, daß die Aktivierung kohlenstoffhaltigen Materials mit aktivierenden Gasen je nach der Art des Ausgangsmaterials beträchtliche Temperaturen erfordert, z. B. 700 bis iooo°. Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, für diesen Aktivierungsprozeß möglichst hohe Temperaturen und kurze Zeitdauer anzuwenden.Process for the activation of carbonaceous substances by means of externally introduced activation gases It is known that the activation of carbonaceous material with activating gases requires considerable temperatures, depending on the nature of the starting material, e.g. B. 700 to 100 °. It has also proven to be advantageous to use the highest possible temperatures and a short period of time for this activation process.

Es ist ferner bekannt, daß bei der Aktivierung mit Gasen, wie Wasserdampf und Kohlensäure, die den Sauerstoff chemisch gebunden enthalten, ganz beträchtliche Wärmemengen zur Durchführung des Prozesses aufgewendet werden müssen. Infolgedessen gewinnt die Frage einer vorteilhaften direkten Beheizung des Aktivierungsguts erhöhte Bedeutung, zumal angesichts des Umstandes, daß durch die üblichen Schamotteretorten von etwa 6o mm Wandstärke auch bei einem Temperaturgefälle von mehreren i oo° nur sehr geringe Wärmemengen pro Stunde und Einheit der Heizfläche zugeführt werden können.It is also known that when activated with gases, such as water vapor and carbonic acid, which contain the oxygen chemically bound, quite considerable Amounts of heat must be used to carry out the process. Consequently wins the question of an advantageous direct heating of the activated material increased Significance, especially in view of the fact that through the usual Schamotteretorte of about 6o mm wall thickness even with a temperature gradient of several i oo ° only very small amounts of heat per hour and unit can be supplied to the heating surface can.

Man hat die direkte Beheizung durchgängig so ausgeführt, daß man die Einwirkung des Heizgases und des aktivierenden Gases auf das Aktivierungsgut nicht voneinander getrennt hat. Entweder hat man die Einwirkung der sich mischenden oder bereits gemischten Gase zugelassen oder aber einfach das verbrennende oder verbrannte Heizgas selber, das ja immer Kohlensäure und Wasserdampf enthält, zur Aktivierung benutzt. Es wurde nun gefunden, daß man mit großem Vorteil die Einwirkung des Heizgases und des aktivierenden Gases scharf trennt, und zwar derart, daß man die Heizgase nur so weit an die Schicht des zu aktivierenden Guts heranführt, daß sie durch Strahlung die fortwährende Aufheizung gestatten, jedoch nicht das zu aktivierende Gut durchsetzen können, während anderseits das aktivierende Gas in voller Konzentration, z. B. reiner Wasserdampf oder aber ein reduzierendes Gas mit mindestens 3o 0/Q Kohlensäure, die Schicht des Aktivierungsguts durchströmt. Durch geeignete Messung der Strömungsgeschwindigkeit des aktivierenden Gases hat man es leicht in der Hand, die Heizflamme, die bei vollständiger Ausnutzung des Heizwertes der Heizgase stets noch unverbrannten Sauerstoff enthalten wird, von der unmittelbaren Eimvirkung auf das Aktivierungsgut fernzuhalten, mechanisch dadurch, daß der Strom der aktivierenden Gase eine Art Schutzpolster auf der Oberfläche des zu aktivierenden Guts bildet, chemisch dadurch, daß die aktivierenden Gase, die während des Durchganges durch das rotglühende Aktivierungsgut teilweise in Wasserstoff bzw. Kohlenoxyd bzw. ein Gemisch beider übergeführt worden sind, nun selber brennbar geworden sind und in erster Linie den überschüssigen Sauerstoff der Heizflamme verzehren werden. Diese Anordnung hat den weiteren unmittelbaren Vorteil, daß durch die Verbrennung des bei der Aktivierung entstandenen Wasserstoffs und Kohlenoxyds unmittelbar über der Oberfläche des zu aktivierenden Guts die größte Hitzeentwicklung in nächster -Nähe der Oberfläche des Guts stattfindet und dadurch die direkte Beheizung so intensiv wie nur möglich gestaltet wird.The direct heating has been carried out consistently in such a way that the No effect of the heating gas and the activating gas on the activating material separated from each other. Either one has the influence of the mixing or already mixed gases are permitted or simply the burning or burnt one Heating gas itself, which always contains carbonic acid and water vapor, for activation used. It has now been found that the action of the heating gas is of great advantage and the activating gas separates sharply, in such a way that the heating gases only comes so far to the layer of the material to be activated that it is caused by radiation allow continuous heating, but do not enforce the goods to be activated can, while on the other hand the activating gas in full concentration, for. B. purer Water vapor or a reducing gas with at least 3o 0 / Q carbonic acid, the Layer of the activated material flows through. By suitable measurement of the flow velocity of the activating gas one has it easy in the hand, the heating flame, which when fully Utilization of the calorific value of the heating gases still contain unburned oxygen is to keep away from the immediate Eimvirk on the activating material, mechanically in that the flow of activating gases creates a kind of protective cushion on the surface of the material to be activated forms, chemically in that the activating gases, which partly in hydrogen during the passage through the red-hot activation material or carbon oxide or a mixture of both have been transferred, now themselves combustible and primarily consume the excess oxygen from the heating flame will. This arrangement has the further immediate advantage that by the combustion of the hydrogen and carbon oxide produced during activation immediately above the surface of the goods to be activated the greatest heat development in the next -The proximity of the surface of the goods takes place and this makes the direct heating so intense is designed as possible.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das schichtenförmig ausgebreitete zu aktivierende Gut während des Aktivierungsprozesses fortwährend gut durchzumischen, um zu bewirken, daß nach und nach alle Einzelteilchen einer Schicht in die obersten Flächen kommen, die der Beheizung am stärksten ausgesetzt sind, und dann in aufgeheiztem Zustande wieder in tiefere Schichten zurückkehren, wo sie der Einwirkung der aktivierenden Gase in erhöhtem Maße ausgesetzt sind. Jedoch sollen diese Durchmischungsvorrichtungen nicht bezwecken, das aktivierende Gut in eine sogenannte wirbelnde Bewegung oder gar in Schwebezustand zu bringen. Es ist im Gegenteil erwünscht, daß das Aktivierungsgut auf seiner Unterlage ruhen bleibt, da sonst ein Teil des Guts durch die Strömung des aktivierenden Gases und der Heizgase davongetragen wird.It has proven to be useful to spread the layered to continuously mix well the material to be activated during the activation process, to bring about that gradually all the individual particles of a layer in the uppermost Surfaces that are most exposed to heating come and then in heated Conditions return to deeper layers, where they are subject to the action of the activating Are exposed to increased levels of gases. However, these mixing devices are intended do not aim to move the activating material into a so-called whirling movement or even to bring it into limbo. On the contrary, it is desirable that the activating material remains resting on its base, otherwise part of the material will be carried by the flow the activating gas and the heating gases is carried away.

Natürlich kann das Prinzip des Aktivierungsverfahrens auch zur Ausführung einer teilweise auf chemischem Wege stattfindenden Aktivierung verwendet werden, indem man das zu aktivierende Gut vorher in an sich bekannter Weise mit geeigneten Chemikalien tränkt und das Produkt der Aktivierung, wenn nötig, von den Rückständen dieser Chemikalien durch irgendwelche Waschprozesse wieder befreit.Of course, the principle of the activation process can also be used to execute an activation which takes place partly by chemical means are used, by using the material to be activated beforehand in a manner known per se with suitable Chemicals soaking and activating the product, if necessary, from the residue these chemicals are freed again through some washing process.

Man hat zwar bereits beobachtet, daß das Aktivierungsgut, namentlich auch in flach schichtenförmiger Anordnung, dadurch vor einer direkten Berührung mit den Heizgasen geschützt wird, daß die bei der Verkohlung bz-,v. Verkokung entweichenden Dämpfe und Gase das Aktivierungsgut einhüllen. Man hat weiter versucht, diese Gasentwicklung durch Zusatz von gasentwickelnden Stoffen, wie Dolomit, Kalkstein oder Braunstein, zu dem Aktivierungsgut zu verstärken bzw. zu verlängern. Die Zumischung dieser anorganischen Bestandteile ist aber unzweckmäßig, da sie nur mühevoll und unvollständig von dem fertigen Endprodukt getrennt werden können. Ferner ist es selbst auf diese Weise nicht möglich, im letzten Stadium eines auf die Erzeugung hochaktivierten Materials gerichteten Prozesses bei den höchsten Temperaturen diese Gasentwicklung noch so stark zu machen, daß der gerade dann sehr nötige Schutz durch die gebildete Gashülle noch in genügender Weise zustande kommt. Dies ist der grundsätzliche Nachteil, der bei dem bekannten Verfahren die Erzielung hochaktivierten Materials unter Vermeidung allzu großen Abbrandes unmöglich macht. Im Gegensatz hierzu werden bei dem vorliegenden Verfahren die durchzuleitenden Gase außerhalb des Aktivierungsguts erzeugt und von außerhalb in der jeweils je nach Aktivierungsbedingungen und -absichten erforderlichen Menge und Zusammensetzung herangeführt. Es ist also danach möglich, die zugleich aktivierend wirkenden Gase in beliebig regelbarer Menge und z. B. in erhöhtem Maße dann hindurchzuleiten, wenn die Erreichung der Höchsttemperatur des Prozesses einen besonders ausgiebigen Schutz des Aktivierungsguts erfordert.It has already been observed that the activating material, namely also in a flat, layered arrangement, thereby preventing direct contact is protected with the heating gases that the bz-, v. Coking escaping Vapors and gases envelop the material to be activated. Attempts have been made to further this gas evolution by adding gas-generating substances such as dolomite, limestone or brownstone, to strengthen or extend to the activated goods. The admixture of these inorganic Components is inexpedient because they are laborious and incomplete from the finished end product can be separated. Further, it is itself that way not possible in the last stage of a material that is highly activated for production directed process at the highest temperatures this gas development still so to make strong that the then very necessary protection by the gas envelope formed still comes about in a sufficient way. This is the fundamental disadvantage that in the known method, the achievement of highly activated material with avoidance makes too large a burn impossible. In contrast, the present The process generates the gases to be passed outside of the activated material and of outside of the time required depending on the activation conditions and intentions Quantity and composition introduced. So it is then possible to do that at the same time activating gases in any controllable amount and z. B. to an increased extent then pass through when the maximum temperature of the process is reached requires particularly extensive protection of the activated material.

Das Prinzip des Aktivierungsverfahrens sei an Hand der schematischen Abb. i und 2 beispielsweise erläutert. Es stellt in Abb. i A eine waagerechte Unterlage aus feuerfestem Material dar, die infolge ihrer natürlichen Porosität oder durch geeignete Bohrungen in der Lage ist, die aktivierenden Gase durchtreten zu lassen. Auf dieser Unterlage A ruht das zu aktivierende kohlenstoffhaltige Material, z. B. Holzkohlengrieß, in einer dünnen Schicht B. Die Heizgase mit einer Temperatur von beispielsweise iooo bis i2oo° C werden waagerecht über die Oberfläche des zu aktivierenden Guts hin-weggeführt. Die durch das aktivierende Gut hindurchströmenden und an der Oberfläche austretenden Aktivierungsgase verhindern die unmittelbare Berührung der Heizgase mit dem kohlenstoffhaltigen Material, wodurch eine zu weit gehende Erhitzung und Aufzehrung der jeweils in der obersten Schicht befindlichen Teilchen verhindert wird. Die Aktivierungsgase üben ferner gleichseitig eine Schutzwirkung aus infolge ihrer reduzierenden Wirkung, da sie beim Durchgang durch das kohlenstoffhaltige Material zum Teil eine Umwandlung in brennbare Gase, wie Wasserstoff und Kohlenoxyd, erfahren. Da diese Gase ferner unmittelbar über der Oberfläche des kohlenstoffhaltigen Materials mit dem in den Heizgasen enthaltenen Sauerstoff verbrennen, erhöhen sie den Heizeffekt in unmittelbarer Nähe des aufzuheizenden Materials, was besonders wichtig an Stellen ist, wo die Heizgase infolge eines längeren Weges schon etwas abgekühlt hingelangen.The principle of the activation process is based on the schematic Fig. I and 2 for example explained. In Fig. I A it represents a horizontal base made of refractory material, as a result of their natural porosity or by suitable drilling is able to let the activating gases pass through. The carbonaceous material to be activated, e.g. B. charcoal meal, in a thin layer B. The heating gases with a temperature from, for example, iooo to i2oo ° C are measured horizontally across the surface of the to activating Guts led away. The flowing through the activating material and activation gases escaping from the surface prevent the immediate Contact of the heating gases with the carbonaceous material, causing a too far ongoing heating and consumption of those in the top layer Particle is prevented. The activation gases also have a protective effect at the same time from as a result of their reducing action, as they pass through the carbonaceous Material partially converts into flammable gases, such as hydrogen and carbon oxide, Experienced. Since these gases are also immediately above the surface of the carbonaceous Burning material with the oxygen contained in the heating gases increases it the heating effect in the immediate vicinity of the material to be heated, which is special It is important in places where the heating gases are already somewhat due to a longer journey get there cooled.

In Abb. 2 ist A die tragende Platte aus feuerfestem, gasundurchlässigem Material. Die aktivierenden Gase werden mit Hilfe eines oder mehrerer Rohre C in die Schicht des zu aktivierenden Materials B eingeführt, zweckmäßig durch nach abwärts gerichtete öffnungen des Rohrs C, um Verstopfungen zu vermeiden. Abb.2 zeigt ferner eine andere Erhitzungsweise, indem gegenüber der zu aktivierenden Schicht eine Anzahl von Brennern D angebracht sind, deren Heizgase auf die Oberfläche der aktivierenden Schicht prallen, jedoch an einer zu weit gehenden schädlichen Einwirkung auf das kohlenstoffhaltige Material durch die ausströmenden Aktivierungsgase gehindert werden.In Fig. 2, A is the load-bearing plate made of refractory, gas-impermeable Material. The activating gases are supplied with the help of one or more tubes C in the layer of the material to be activated B introduced, expediently through downwards directional openings of the pipe C to avoid clogging. Fig.2 also shows another way of heating by placing a number opposite the layer to be activated of burners D are attached, their heating gases on the surface collide with the activating layer, but against an excessively harmful one Influence on the carbonaceous material through the activating gases flowing out be prevented.

Die beiden Abbildungen sollen das der Erfindung zugrunde liegende Aktivierungsprinzip nur beispielsweise veranschaulichen. Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, das zu aktivierende Gut auch anders als waagerecht zu lagern.The two figures are intended to be that on which the invention is based Only illustrate the activation principle as an example. It is within the scope of the invention possible to store the goods to be activated differently than horizontally.

Eine Anordnung gemäß Abb.2 kann mit Vorteil zur Ausführung des Verfahrens gemäß Anspruch 2 dienen, indem die in der Schicht des zu aktivierenden Materials eingebetteten Rohre C als Rechen oder Rührer zur Durchmischung des Aktivierungsguts benutzt werden, es kann ferner die Bewegung der feuerfesten Unterlage A gegen die feststehenden Rohre C zur Durchmischung des Aktivierungsguts benutzt werden.An arrangement according to Fig. 2 can be used to advantage for the execution of the method serve according to claim 2 by the in the layer of the material to be activated embedded tubes C as rakes or stirrers for mixing the activated material can also be used, the movement of the refractory base A against the Fixed tubes C are used to mix the activated material.

Claims

PATE _VTA-V PROVERBS: i. Process for activating carbon-containing substances by means of externally introduced activation gases, characterized in that the activating gases are passed through the material spread out in flat layers in such a way that the heating gases can only have a heating effect on the surfaces of the layer through direct or indirect radiation and their direct Action on the material to be activated by the displacing movement and the reducing effect of the activating gases emerging on the surfaces of the layer is avoided.

2. The method according to claim i, characterized in that the to be activated Mix well during the activation process, e.g. B. by stirring devices, by moving the activation vessel.