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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Aktivkohle durch Aktivierung
von kohlenstoffhaltigen Stoffen I,-s ist bekannt, Aktivkohle durch Behandlung von
kohlenstoffhaltigen Stoffen, wie Torf, Hölzern, Schalen oder anderen sklerenchymatischen
Stoffen, Braunkohlen, Steinkohlen, Verkohlungs- oder Verkokungsprodukten dieser
Stoffe od. dgl. mit oxydierend wirkenden Gasen herzustellen, die eine teilweise
Vergasung des im Ausgangsgut enthaltenen Kohlenstoffes durch endotherme oder e:cotberme
Reaktionen bewirken. Die Aktivierung wurde so ausgeführt, daß die Gase über das
Ausgangsgut geleitet wurden. Da indessen die Reaktionen sehr langsam verlaufen,
sind für die Aktivierung sehr große Oberflächen erforderlich, so daß dieses Verfahren,
für <las cnan z. B. Etagenöfen verwendet hat, sich nicht in der Praxis durchsetzen
konnte. Ferner sind Verfahren bekannt, bei denen die Aktivierungsgase durch das
zu aktivierende Gut hindurchgeführt werden. Hierfür sind Schachtöfen benutzt worden,
in denen 'heiße Gase im Gleichstrom oder im Gegenstrom oder quer zu dem abwärts
wandernden Gut geleitet wurden. Indessen waren für diese Verfahren entweder große
Mengen von freien Sauerstoff nicht enthaltenden heißen Gasen erforderlich, oder
es ließ die Qualität der erzeugten Aktivkohle bei Verwendung von Akti-Vierungsgasen,
die freien Sauerstoff enthielten, zu wünschen übrig. Die Ofenleistungen bei diesem
Verfahren waren zudem verhältnismäßig klein.
1>urch die Erfindung
gelingt es, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden. Die Erfindung hestelit
darin, daß zwecks Herstellung von Aktivkohle die bekannten Ausgangsstoffe mit freien
Sauerstoff nicht oder nur in geringen Mengen von z. l#. \veniger als o,5% enthaltenden,
im ganzen endotherm oxydierend wirkenden Gasen insbesondere im Schachtofen in mehreren
übereinanderliegenden Stufen aktiviert werden, durch die das Gut nacheinander geführt
wird, und daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stufen in Gasräumen innerhalb des
Ofens die durch das Gut zweckmäßig iin Gegenstrom geleiteten Gase durch teilweise
oder völlige Verbrennung ihrer brennbaren Bestandteile immer wieder auf die für
die Aktivierung erforderliche Temperatur gebracht werden. Zweckmäßig wird so gearbeitet,
daß im wesentlichen die bei der Aktivierung gebildeten und in die Aktivierungsgase
übergehenden brennbaren Gase wie Wasserstoff und Kohlenmonoxyd der Verbrennung unterworfen
«erden, so daß das Verfahren einen Aufwand von brennbaren Gasen aus anderen Quellen
nicht oder nur in geringem Ausmaß benötigt. Beispielsweise wird das zu aktivierende
Material erfindungsgemäß durch einen Schachtofen in Richtung von oben nach unten
geführt. Unten werden Gase in den Ofen eingeleitet, die im Gut emporsteigen. Die
Gase, die mit der für die Aktivierung erforderlichen Temperatur angewandt werden,
enthalten als aktivierend wirkende Bestandteile insbesondere Wasserdampf oder Kohlendioxyd
oder beide Stoffe. Beim Durchgang der Gase durch das Gut werden Wasserdampf und
bzw. oder Kohlendioxyd reduziert, und es wird ein Teil des im zu aktivierenden Gut
enthaltenen Kohlenstoffes vergast. Die Gase nehmen also brennbare Bestandteile,
insbesondere Wasserstoff und Kohlenmonoxyd, auf und kühlen gleichzeitig ab, so daß
die Reaktionsgeschwindigkeiten nachlassen. In geeigneten Abständen übereinander
sind im Schachtofen Gasräume angeordnet, die unten offen und oben derart überdacht
sind, daß Gase aus den Gasräumen in das Gut sich verteilen, Gut aber nicht in die
Gasräume gelangen kann. Die Gase strömen auf dem Wege des geringsten Widerstandes
aus den darunterliegenden Gutschichten vorzugsweise durch die Gasräume, die entsprechend
breit im Verhältnis zu den danebenliegenden Gutschichten bemessen sind. In die Gasräume
werden freien Sauerstoff enthaltende Gase, z. B. Luft, eingeleitet zur Verbrennung
der brennbaren Bestandteile oder eines Teiles derselben. Die Zufuhr von Luft od.
dgl. wird so geregelt, daß die Gase wieder auf die für die Aktivierung optimale
Temperatur gebracht werden, mit der sie sich in die über den Gasräumen befindlichen
Schichten der zu aktivierenden Stoffe verteilen. Diese Maßnahmen werden mehrfach
wiederholt. Es kann im Schachtofen eine größere Anzahl von durch die Gasräume gebildeten
Stufen angeordnet werden, so daß der Schachtofen eine hohe Leistung aufweist, auch
wenn die Aktivierung bei möglichst niedrigen Temperatureii schonend durchgeführt
wird. Durch die _\ufheizung der Aktivierungsgase in den Gasräumen wird verhindert,
daß freier Sauerstoff mit dem zu aktivierenden Gut in Berührung kommt, der schädigend
auf das Gut einwirken könnte. Durch die dosierte Zugabe von Luft und zweckmäßig
auch Wasserdampf od. dgl. können für jede Stufe im Schachtofen bestimmte gewünschte
Temperaturen der Gase und bestimmte gewünschte Gehalte der Gase an endotherm oxydierend
wirkenden Stoffen wie Wasserdampf od. dgl. eingestellt werden. Das Verfahren ist
also bei einfachster Einstellung der Verhältnisse zur schonendsten Aktivierung des
Gutes sehr leistungsfähig und verlangt nur einen geringen Aufwand an Material und
Betriebskosten.
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Nachdem die Gase nacheinander sämtliche Stufen durchströmt haben,
z. B. einen senkrechten Schachtofen von unten nach oben, können sie, gegebenenfalls
nach Abzweigung bestimmter Mengen, im Kreislauf wieder der ersten Stufe nach entsprechender
Aufheizung zugeführt werden. Da die Gasmengen durch Zumischen von Luft und Wasserdampf
und durch die Reaktionen in den einzelnen Stufen ständig wachsen, so ist es vorteilhaft,
nach jeder oder jeweils nach mehreren Stufen schon einen Teil der Gase aus dem Schachtofen
abzugeben, damit die Gasbelastung der ersten Stufen annähernd so 'hoch gehalten
werden kann wie die der letzten Stufen. Die unten offenen und oben durch Hauben
überdachten Gasräume, aus denen die Gase unter den Hauben 'hervor in das Gut strömen
können, sind erfindungsgemäß so weit gehalten, daß die Gase in den Gasräumen und
unter den Hauben einen Strömungswiderstand finden, der gering gegenüber dem ist,
den das seitlich der Gasräume liegende Gut bietet, und somit stark bevorzugt durch
die Gasräume streichen. In den Gasräumen wird den Gasen die Luft und gegebenenfalls
der Wasserdampf od. dgl., möglichst gleichmäßig verteilt, getrennt oder gemischt,
zugegeben. Die Gasräume-und die Hauben werden zweckmäßig aus keramischem Material
aufgebaut und vorteilhaft durch gekühlte Rohre getragen, wobei als Kühlmittel Wasser
oder verdampftes Wasser verwendet werden kann. Die Kühlrohre werden vorteilhaft
als ineinandergesteckte Doppelrohre ausgebildet, wobei durch das Innenrohr die Luft
und bzw. oder der Wasserdampf zugeführt werden. Das Innenrohr erhält Schlitze oder
in gleichmäßigen Abständen Bohrungen, die abgedichtet gegen den Wasserraum durch
das Außenrohr führen und eine gleichmäßige Verteilung der Luft bzw. des Wasserdampfes
auf der ganzen Länge der Gasräume zulassen.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung sei an Hand der Abbildung beispielsweise
näher erläutert.
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Die Abbildung zeigt einen Längsschnitt durch einen senkrechten, vorteilhaft
im Querschnitt rechteckigen Schachtofen, in dem das zu aktivierende Gut, z. 13.
Torfkoks, Holzkohle oder andere eingangs genannte Ausgangsstoffe, von oben nach
unten durch Eigengewicht bewegt wird. i stellt die Schachtwand dar, die zweckmäßig
aus Schamottesteinen mit Blechverkleidung aufgebaut und gut gegen Wärmeverluste
isoliert ist. Die Einrichtungen für die Beschickung und den Austrag des
Gutes,
die in bekannter Weise ausgebildet sein können, sind fortgelasseil. In dem Schachtofen
sind Reihen von Gasräumen 2 übereinander angeordnet. Diese sind z. 13. sämtlich
in gleicher Art ausgebildet, unten offen und oben voll Hauben 4 abgedeckt. Sie sind
vorteilhaft so weit gehalten, daß die zwischen ihnen liegenden Räume für den Durchgang
des Gutes so weit verengt sind, daß das Gut noch störungsfrei hindurchrutschen kann.
Die Gase sind dann gezwungen, fast ausschließlich durch die Gasräume zu streichen,
in denen sie durch gleichmäßige Beimischung von Luft und Wasserdampf, die durch
die gekühlten Doppelröhre 3 zugeführt werden, unter Teilverbrennung aufgeheizt werden.
Die 11I>olire 3 dienen zweckmäßig als Tragorgane für die @@:incle der Gaskanäle
2. Die Gase strömen unter den llauben .4 hervor in die darüber befindliche Stufe.
In der Abbildung sind fünf Reihen von Kanälen 2 dargestellt, so daß sieh zwischen
ihnen vier Stufen befinden. Darüber und darunter liegt je eine weitere Stufe. Durch
weitere Reihen voll Kanälen 2 kann die Zähl der Stufen je nach Bedarf gesteigert
werden.
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I@cisl»elsweise kann das Gut auch zwei- oder ineiumals durch denselben
Schachtofen geführt \verdeii. Nach jeder Behandlung im Ofen kann eine lilassierung
des Gutes zwecks Abtrennung des feinen Kornes vorgenommen werden. Auch kann, iiisbesowlere
wenn Ausgangsmaterial gröberen Kornes aktiviert wird, eine Abtrennung der äußeren
l#Zoriiscliicliten z. B. durch Abreiben vorgenommen werden. Die abgeriebenen Schichten,
die atisreicliend aktiviert sind, werden aus dem Aktivierungsprozeß ausgeschieden,
so daß nur das übriglileibende Korn weiteraktiviert wird. Auch kann zwischen den
Behandlungen ein Zusatz von oder eine Befiandlting mit Chemikalien vorgesehen sein.
Man kann auch zwei oder mehrere dieser Maßmiliinen kombiniert anwenden. Auch ist
es möglich, statt in eirieni Ofen die wiederholte Behandlung in einem oder mehreren
weiteren Öfen durchzuführen.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch zur Wiederbelebung von
Aktivkohle verwendet werden, deren Aktivität im praktischen Gebrauch so> weit zurückgegangen
ist, daß sich ihre Weiterverwendung nicht mehr empfiehlt.
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[in Verfahren gemäß der Erfindung anfallende überschüssige Gase können
zur Vorwärmung und gegebenenfalls Schweltrog der Ausgangsstoffe verwendet werden.