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Verfahren zur Regeneration von Adsorptionskohlen Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Wiederbelebung von Adsorptionskohle, wie sie in Benzolgewinnungsanlagen
o. dgl. zur Anwendung kommt. Die Regeneration solcher Kohle erfolgt üblicherweise
durch Erwärmen oder Behandeln der beladenen Kohle mit sogenannten Spülgasen in der
Hitze. Diese Mittel werden jedoch nicht allen Fällen gerecht. Vielfach, beispielsweise
bei der Benzolgewinnung, führen sie zu einer unvollständigen Regeneration. Es bleiben
nach jedem Austreiben Bestandteile auf der Kohle zurück, die sich allmählich anreichern
und so die Adsorptionskapazität der Kohle nach und nach verringern, so daß nach
einer größeren Zahl von Arbeitsperioden die Kohle einer gründlicheren tiefer greifenden
Regeneration unterworfen werden muß.
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Gemäß Erfindung wird Adsorptionskohle, wie sie in Benzolgewinnungsanlagen
o. dgl. zur Anwendung. kommt, in geschlossener Masse zunächst, z. B. mit überhitztem
Wasserdampf, auf etwa 2oo° vorgewärmt und sodann mit Wasserdampf und beigemischten
sauerstoffhaltigen Gasen, insbesondere Luft, bis zu einem Gesamtsauerstoffgehalt
der Gase von höchstens 15 Volumprozent Sauerstoff derart unter. Regelung der Temperatur
bei etwa 3oo bis 500° behandelt, daß lediglich eine Oxydation der Verunreinigungen
stattfindet.
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Nach der Erfindung gelingt die durchgreifende Regeneration der geschädigten
Kohle unter praktischer Vermeidung störenden Abbrandes. Die Verbrennung der Verunreinigungen
setzt von selbst ein, lediglich als Folge der Sauerstoffzumischung. Die Temperatur
der Gase hat keinen unmittelbaren Einfluß auf die Zerstörung der Verunreinigungen.
Der Prozeß unterhält sich von selbst ohne äußere Wärmezufuhr lediglich durch die
Reaktionswärme, die bei der Oxydation der Verunreinigungen entsteht. Eine Zuführung
prozeßfremder Wärme ist nicht erforderlich.
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Bei der Arbeitsweise gemäß Erfindung bildet sich eine mehr oder minder
begrenzte Reaktionszone, die die Kohlemasse mit fortschreitender Oxydation der Verunreinigungen,durchwandert.
Es hat dies einen Wärmeausgleich zur Folge, insofern als die zugeführten sauerstoffhaltigen
Gase durch die bereits regenerierten Schichten der-Kohle erwärmt werden, indem sie
diese gleichzeitig abkühlen. Die aus der Reaktionsmasse austretenden Gase bewirken
ihrerseits wieder die Vorwärmung der noch zu regenerierenden Köhleschichten. Durch
die .erfindungsgemäße Arbeitsweise tritt sodann weiterhin die Wirkung ein, daß die
Verunreinigungen entfernt werden, ohne daß eine Abscheidung von sekundärem Kohlenstoff
erfolgt.
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Es sind schon Vorschläge bekanntgeworden, die darauf hinauslaufen,
zur Behandlung von Kohle zum Zwecke ihrer Aktivierung oder Regeneration sauerstoffhaltige
Gase, Wasserdampf oder Gemische beider heranzuziehen. Keines der bekanntgewordenen
Verfahren
läß t jedoch die Erfindungsmerkmale erkennen= die darin
liegen, daß die Entfernung der Verunreinigungen ohne Abscheidung von sekundärem-
'Kohlenstoff ohne äußere Wärmezufuhr mit stückiger Kohle in geschlossener Masse
gelingt. Vielmehr lassen die bekannten Verfahren im Gegenteil gerade erkennen, daß
sie entweder zunächst auf die Bildung von sekundärem Kohlenstoff hinarbeiten, der
nachher wiederbeseitigt werden muß, oder daß sie mit äußerer Wärmezufuhr durchgeführt
werden, oder daß sie einer anderen zur Erreichung der erfindungsgemäßen Wirkung
erforderlichen Maßnahme ermangeln.
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Zum Vorhergesagten kommt sodann noch, daß die meisten der bekanntgewordenen
Vorschläge Verfahren für die Aktivierung betreffen und im übrigen erkennen lassen,
daß bei der Aktivierung und Regeneration nicht immer die gleichen Verfahren zum
Ziel führen, so daß von solchen Vorschlägen nicht auf das Verfahren der Erfindung
geschlossen werden kann.
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Die Regeneration der Kohle, die gemäß Erfindung in ruhender Schicht
vorgenommen wird, erfolgt zweckmäßig in den Adsorbern selbst. Die Regeneration kann
bei gewöhnlichem, erhöhtem oder vermindertem Druck durchgeführt werden, wobei die
Sauerstoffkonzentration und Temperatur den Druckverhältnissen im Rahmen der angegebenen
Grenzen anzupassen sind.
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Die 'anzuwendenden Sauerstoffkonzentrationen, die Strömungsgeschwindigkeit
des sauerstoffhaltigen Gemisches, die Reaktionstemperaturen, die Gastemperatur usw.
sind weiterhin im wesentlichen abhängig von der den Prözeßverlauf . bedingenden
Art der Aktivkohle selbst und von der Art und Menge der adsorbierten schädigenden
Verunreinigungen. Im übrigen sind die Sauerstoffkonzentrationen und die Temperaturen
insofern voneinander abhängig, als z. B. höhere Sauerstoffkonzentrationen niedrigere
Temperaturen bedingen -und umgekehrt. Im allgemeinen dürfte ein Sauerstoffgehalt
der Sauerstoffwasserdampfgemische von weniger als rö Volümprozent, z. B. 2 bis 8
Volumprozent, im wesentlichen in Frage kommen. Der Sauerstoff wird vorteilhaft in
Form von Luft zugeführt.
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In manchen Fällen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die zu regenerierenden
Aktivkohlen einer Vorreinigung z. B. durch Behandeln mit Lösungsmitteln zu unterwerfen,
welche befähigt sind, einen Teil der Verunreinigungen durch Lösung aus der Aktivkohle
zu entfernen.
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Beispiel Aktivkohle, die durch längere Benutzung in der Benzolgewinnungsanlage
eines Gaswerkes etwa % ihrer ursprünglichen Leistungsfähigkeit eingebüßt hatte,
Wurde mit überhitztem Wasserdampf auf etwa 2oo° C erwärmt. Nun wurde zu dem Dampf
etwa 25 Volumprozent Luft gegeben. Sofort trat infolge der eintretenden Oxydation
der auf der Kohle befindlichen Bestandteile eine rasche Temperatursteigerung ein.
Die Temperatur im Innern der Kohle wurde nun durch Veränderung der Luftzugabe zwischen
400 und 450° C gehalten, bis der größte Teil der schädigenden Bestandteile oxydiert
und entfernt war. Auf diese Weise konnte die ursprüngliche Adsorptionsfähigkeit
der Kohle fast völlig wiederhergestellt werden. Der Abbrand der Kohle selbst war
erheblich geringer als 5 % .