DE2151267C3 - Verfahren zur Herstellung oder Regeneration von Aktivkohle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung oder Regeneration von Aktivkohle, bei dem feinverteiltes kohlenstoffhaltiges Material von einem oxidierenden Gas und Verbrennungsprodukten für eine Zeitdauer von 1 bis 5 see bei mindestens 930° C durch eine Reaktionskammer geführt wird.

Bei der kommerziellen Verwendung von körnigen Kohlenstoffadsorptionsmitteln, z. B. für die Entfärbung von Zuckersirup, wird das Adsorptionsmittel durch verschiedene Verunreinigungen, von denen einige für die Farbe des Sirups verantwortlich sind, im Laufe der Zeit gesättigt. Bei einem bestimmten Sättigungszustand ist die Aktivkohle praktisch nicht länger wirkungsvoll und muß durch entsprechende Einrichtungen reaktiviert werden, sofern die wiederholte Verwendung wirtschaftlich realisiert werden kann. Eine solche Reaktivierung muß mit niedrigen Kosten verbunden sein und sollte so erfolgen, daß a) wieder ein hohes Maß an Adsorptionskraft und b) ein möglichst niedriger Verlust an Volumen des kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmittels vorliegt. Diese beiden Faktoren bestimmen weitestgehend die Wirtschaftlichkeit der Wiederverwendung, da die erforderliche Aufbereitung von neuen Adsorptionsmitteln pro Einheit gereinigten Gutes Zusätze von Adsorptionsmitteln notwendig macht, damit eine brauchbare Aktivitätshöhe und das ursprüngliche Volumen an Adsorptionsmitteln aufrechterhalten bleibt. Ein wichtiger Gesichtspunkt ist der, daß die Aktivität des Kohlenstoffs auf einen gutkontrollierbaren Niveau gehalten wird, damit die Volumenverluste die Aufbereitung steuern, wobei es diese Verluste sind, die auf ein Minimum durch eine zweckmäßige Behandlungseinrichtung herabgesetzt werden sollen.

Fest steht, daß unter bestimmten Umständen ein Verfahren dafür verantwortlich sein kann, daß mehr oberflächenaktive Adsorptionsmittel erzeugt werden, als ursprünglich in den Prozeß eingegeben wurden. Dies kommt dann zustande, wenn die adsorbierten organischen Verunreinigungen zerfallen und eine Kohlenstoffablagerung bilden, die im Laufe des Verfahrens selbst aktiviert wird. Mit anderen Worten: Die Rückgewinnung aktivierter Adsorptionsmittel kann größer als 100% sein. Im allgemeinen jedoch sind die Verunreinigungen, die von den oberflächenaktiven Adsorptionsmitteln adsorbiert wurden, entweder organischer oder anorganischer Natur. Falls es sich um organische

S handelt, tendieren sie zur Oxidierung und bilden KohleKstoffmonoxid oder Kohlenstoffdioxid und Wasser oder flüchtige Säuren, wie z.B. Essigsäure, d.h. Produkte, die einfach vom aktivierten Adsorptionsmittel getrennt und aus dem Reaktor ausgeblasen werden können. Falls es sich um anorganische Substanzen handelt, oxidieren sie gewöhnlich und bilden lösliche Produkte oder wasserunlösliche Feststoffe, wie Oxide, Salze oder gasartige Stoffe, wie Schwefeldioxid oder Kohlenstoffdioxid.

Bei der Regenerierung eines verbrauchten kunststoff haltigen Materials ist es notwendig, im wesentlichen die gesamten Poren, sowohl die großen als auch die kleineren, im gesamten Porenspektrum aufzuschließen, um einen vollständig reaktivierten Kohlenstoff zu erhalten, der keinen langsam fortschreitenden Veränderungen in den Adsorptionseigenschaften nach wiederholter Reaktivierung unterliegt. Obgleich die größeren Poren eine bedeutendere Rolle bei der Entfärbung spielen, sind die feineren nichtsdestoweniger bei der Entfernung von niedermolekularen Verunreinigungen wichtig, die oftmals füi die Farbentwicklung in organischen Lösungen verantwortlich sind.

Durch Erhitzen alleine kann ein Teil (oftmals ein wesentlicher) der adsorbierten Verunreinigungen durch Verflüchtigung und zerstörender Destillation der Ablagerung entfernt werden. Eine solche Entfernung ist jedoch stets unvollständig und hinterläßt eine karbonisierte Ablagerung auf der inneren adsorptiven Oberfläche. In diesem Zustand besitzt der Kohlenstoff einen großen Teil seiner ursprünglichen Entfärbungskraft, da die größeren Poren, die Stellen der Farbadsorption darstellen, sehr wirksam geöffnet sind. Wiederholte Adsorptions- und Erwärmungszyklen bedingen jedoch einen allmählichen Anstieg der Dichte und einen Abfall der Adsorptionskraft, bis das Adsorptionsmittel sehr unwirksam wird.

Ist dieser Prozeß einmal über mehrere Zyklen fortgeschritten, wird die karbonisierte Ablagerung infolge Oxidation sehr feuerbeständig, und es wird zunehmend schwieriger, falls nicht unmöglich, sie ohne Verbrennung einiger der ursprünglichen Kohlenstoffskelette — selbst bei gesteuerter Oxidation — zu entfernen.
Folglich ist es für eine vollständige Regeneration dringend notwendig, dafür zu sorgen, daß die verbleibende Ablagerung sorgfältig entfernt wird, und daß dies unmittelbar und vollständig nach jeder Verwendung erfolgt, um die größtmögliche Wirksamkeit aufrechtzuerhalten.

Ein Verfahren zur Herstellung oder Regenerierung von Aktivkohle, bei dem feinverteilter Kohlenstoff in eine Verbrennungskammer geleitet wird, wird z. B. in der FR-PS 13 77 619 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird Kohlenstoff in heißes inertes Gas geleitet und danach karbonisiert und aktiviert. Folglich handelt es sich wenigstens um einen zweistufigen Prozeß. Die US-PS 1641053 betrifft ein Verfahren, bei dem gleichzeitig die Eingabe sämtlicher Reaktionsmittel in einem allseitig verschlossenen Reaktor erfolgt. Gleichen falls wird, obgleich in der GB-PS 2 13 940 die Kohlenstoffpartikeln in einem Transportreaktor durch Gase weitergeleitet werden, kein Aufschluß über die Mischtechniken zur Einführung des kohlenwasserstoff-

haltigen Materials gegeben, noch liegt irgendein Hinweis auf die Reaktionsbedingungen vor. Die FR-PS 15 99 769 beschreibt einen Einstufenprozeß, bei dem ein Brei unmittelbar in einen aufwärtsgerichteten Gasstrom gegeben wird, wo er bei einer Temperatur von 730⁰C bis 955° C innerhalb 1 bis 5 see reaktiviert wird - jedoch weist dieses Verfahren kein anfängliches Vermischen auf.

Die US-PS 14 75 502 beinhaltet auch ein gleichzeitiges Vermischen der Reaktionsmittel. Die US-PS 32 98 928 beschreibt zwar die Karbonisierungsbedingungen bei einer Karbonisierungsreaktion, enthält jedoch keine Angaben hinsichtlich der Aktivierung des Kohlenstoffs und betrifft in keinem Fall tiefere Temperaturen.

Andere Patentschriften beschrieben zwar die verschiedenen Gesichtspunkte der Karbonisierung, wie z. B. die US-PS 17 74 341, 21 66 225, 29 33 454 und die GB-PS 6 38 492, doch werden in ihnen keine voll betriebsfähigen Verfahren beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Mangel und Nachteile der bekannten Verfahren zu überwinden und insbesondere ein schnell arbeitendes und leistungsfähiges Verfahren zur Verfugung zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren der obengenannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das kohlenstoffhaltige Material mit einem FeL chtigkeitsgehalt von weniger als 75Gew.-% in eine Beschickungszone geleitet wird, wo Dampf und/oder sauerstoffhaltiges Gas sich mit den Feststoffen vermischen und die Feststoffe über eine venturidüsenähnliche Anordnung, in der sie mit aus einer gesonderten Verbrennungskammer stammenden Verbrennungsgasen untermischt werden, in eine Reaktionszone geführt werden, in der ein Überschuß von Sauerstoff vorliegt.

Somit wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst das kohlenstoffhaltige Material in feinverteilter Form mit einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 75 Gew.-% in eine Beschickungszone eingegeben, wo es sich mit einem oxidierenden Gas vermischt. Sodann werden die Feststoffe über eine venturidüsenähnliche Anordnung, in der sie mit aus einer gesonderten Verbrennungskammer stammenden Verbrennungsgasen untermischt werden, in eine Reaktionszone eingeführt, in der ein Überschuß von Sauerstoff vorliegt und durch die sie innerhalb eines Zeitraums von 1 bis 5 see hindurchgeführt werden.

Die Besonderheit der Erfindung besteht in dem speziellen Verfahren, das kohlenstoffhaltige Material zunächst mit den oxidierenden Gasen zu vermischen und dann den im Schwebezustand gehaltenen Kohlenstoff den Verbrennungsgasen, die aus einer Verbrennungskammer stammen, zu untermischen, wobei diese Vermischung in einem Bereich niedrigen Druckes und hoher Geschwindigkeit vor Eintritt in die Reaktionszone stattfindet, in der es eine kritische untere Temperatur und Reaktionszeit gibt.

Es besteht eine echte Nachfrage nach einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Reaktivierung von pulverförmigen kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmitteln, bei denen viel geringere Investitionskosten für die Ausrüstung und Unterhaltskosten vorliegen, als dies mit herkömmlichen Verfahren auf diesem Gebiet gegeben ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bewirkt die Aufrechterhaltung des feinverteilten Materials, wenn es durch die Aktivierungszone geleitet wird, in einem Schwebezustand, eine praktisch vollständige Durchdringung jedes Partikels des Rohmaterials mit der Gasphase der Reaktorverbrennungsprodukte. Der feinverteilte Zustand des Rohmaterials läßt für den Prozeß eine Steuerung zu, so daß dieser gleichmäßiger reguliert werden kann, als dies zuvor möglich war. Das Verfahren arbeitet darüber hinaus außerordentlich schnell, wobei die Ausbeute an aktivem Kohlenstoff gegenüber bekannten Verfahren wesentlich höher ist.

ίο Diese Vorteile können praktisch nur erzielt werden, wenn alle Partikeln des kohlenstoffhaltigen Materials in engem Kontakt mit den Reaktionsgasen während der gesamten Behandlung verbleiben, so daß die Wärme und die zugeführten Gase gleichmäßig eindringen und das Material aktivieren können.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in einer neuen Vorrichtung, die zur Aktivierung von fein verteilten trockenen oder feuchten kohlenstoffhaltigen Feststoffen geeignet ist

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Fähigkeit des Prozesses, Kohlenstoffpartikeln im staubförmigen Zustand zu regenerieren. Mit dem betreffenden Verfahren werden um so bessere Ergebnisse hinsichtlich der Aktivierung erhalten, je kleiner und gleichförmiger die Partikeln sind.

Um die karbonisierte Ablagerung wirksam zu entfernen, wobei das ursprüngliche Skelett aktivierten Kohlenstoffs erhalten bleibt und dieser folglich seine ursprüngliche Härte beibehält, ist es von außerordentlieher Wichtigkeit, die Oxydationsfähigkeit der Gase zum Abbrennen der nichtflüchtigen Ablagerung von der aktiven Oberfläche des Kohlenstoffes zu steuern. Die Oxydationsfähigkeit wird durch folgende Faktoren beeinflußt: a) durch die Gaszusammensetzung und b) durch die Temperatur. Hinsichtlich der Temperatur ist ein bemerkenswerter Spielraum durch Steuerung der Gaszusammensetzung möglich, jedoch ist, wenn die Temperatur unterhalb 705° C abfällt, eine immer geringer werdende Steuerung der Oxydationsfähigkeit möglich, sofern die Geschwindigkeit bei einem praktischen Stand gehalten wird. Hinsichtlich der oberen Grenze des Temperaturbereiches können sowohl exotherme als auch endotherme Oxydationsreaktionen bei bemerkenswerten Geschwindigkeiten stattfinden, und eine sorgfältige Abwägung der Gaszusammenseizung kann aufrechterhalten werden, um ein hohes Maß an Präzision und Steuerung für die Dekarbonisierungsrate zu bewirken. Die Temperatur sollte daher wenigstens 930° C betragen und vorzugsweise zwischen 930° C und 985° C liegen.

Es wurde ebenfalls festgestellt, daß wenn Luft als oxydierendes Gas verwendet wird, die Empfindlichkeit des Prozesses bemerkenswert durch Zusatz von kleinen bis mittleren Anteilen Dampf verbessert werden kann.

Die Reaktivierung mit Dampf ist im gesamten Inneren der Partikeln gleichförmig. Zum Beispiel startet die tatsächliche Aktivierungswirkung von Luft bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur von ca. 430° C, wo hingegen bei Zusatz von Dampf die Aktivierung bei

ho etwa 815°C beginnt. Folglich erzeugt die Mischung von zwei Gasen das gleichmäßigste und aktivste Produkt

Bei Verwendung des beschriebenen Verfahrens liegen die Materialien, die karbonisiert oder reaktiviert werden sollen, in schwebendem Zustand vor, und

fi.s werden in diesem Zustand durch die Verbrennungsprodukte der Reaktorfüllung und durch die verflüchtigten organischen Materialien sowie durch die während der Aktivierung entstehende Feuchtigkeit getragen. Die

Behandlungszeit wird genau durch Eingriffnahme in die Geschwindigkeit und das Volumen der Reaktionsprodukte und die Temperatur durch erzielte Charakteristik der Verbrennung gesteuert. Insbesondere wird das Rohmaterial in das untere Ende einer vertikalen Reaktionskammer von zuvor berechneter Größe und Länge eingeführt und die Aktivierungsgase werden gleichzeitig mit der Materialfüllung in einem Strom solcher Geschwindigkeit und Stärke eingegeben, daß die Materialpartikeln in der sich bewegenden Gasatmosphäre für eine zur Aktivierung ausreichenden Zeitdauer schwebend gehalten werden. Dank der engen Berührung des Materials mit den Aktivierungsgasen und Dank des Verteilungszustands des Materials ist die zur Aktivierung notwendige Zeit sehr kurz. Es ist insbesondere anzumerken, daß, während das feste Material und die verschiedenen Gase kontinuierlich am unteren Teil der Anordnung eingegeben werden, das aktivierte Material kontinuierlich vom oberen Teil des Reaktors abgezogen wird.

Bei Verwendung des bevorzugten Verfahrens und der diesbezüglichen Vorrichtung werden die feuchten oder trockenen kohlenstoffhaltigen Feststoffe mechanisch in eine Beschickungskammer geleitet, wo Dampf und/oder Luft die Feststoffe über eine kurze Strecke in ein Venturirohr fördert, das die Verbrennungskammer mit dem Reaktor verbindet Die hohe Geschwindigkeit und die Turbulenz der Verbrennungsprodukte zuzüglich der sofortigen Expansion und Entzündung des zugeführten Dampfes und irgendwelcher feuchter oder flüchtiger Anteile in den kohlenstoffhaltigen Feststoffen führt zu einem annähernd spontanen Wärmeübergang und Vermischen der Verbrennungsgase mit der Feststoff-Reaktionsmittelfüllung. Die Temperatur der Verbrennungsprodukte wird durch die Aufheizung der Rohmaterialzufuhr, durch die Feuchtigkeit der Beschickung und durch den Dampf und/oder durch irgendwelche Luft, die bei der Beschickung in gesteuerten Mengen eingeführt werden kann, auf die gewünschte Betriebstemperatur herabgesetzt Die schwebenden Feststoffe werden zum Boden des Reaktors geleitet, wo ihnen die Feuchtigkeit entzogen wird und wo die adsorbierten organischen Bestandteile in die gasförmige Phase übergeleitet und/oder auf die Oberfläche der kohlenstoffhaltigen Feststoffe geführt werden. Der gesteuerte Sauerstoffanteil in der Gasphase, welcher die Kohlenstoffpartikeln umgibt oxydiert die eher verfügbaren, einen wesentlichen Wärmeabfall erzeugenden flüchtigen Stoffe und setzt damit die erforderliche Wärmezufuhr zum Reaktor herab. Der Sauerstoff verbessert ferner die Kapazität des Reaktors infolge seines höheren Vermögens, den Abbrand des adsorbierten organischen Stoffe gegenüber der der langsameren Dampfkohlenstoffreaktion vorzunehmen. Aus der Feuchtigkeit der Beschickung oder durch gesteuerten Zusatz stammender Dampf scheint die Wirksamkeit des Sauerstoffs während der Phase der Zerstörung von flüchtigen Stoffen zu verbessern. Der Dampf spielt eine Hauptrolle zur Erzielung eines endgültigen Aktivitätsniveaus insbesondere im Bereich der kleinen Porengröße, wie dies durch den Jodzahltest gemessen wurde. Wird Sauerstoff alleine als oxydierendes Gas zur Reaktivierung verwendet, so erhält man eine ausgezeichnete großporige Entwicklung in einer relativ kurzen Einwirkungsdauer, jedoch ist die Ausbeute und die Jodzahl niedriger als die Verbindung mit Dampf. Selbstverständlich treten, je nach Gaskonzentration der Reaktionsmittel und der Temperatur, die Sauerstoff-Kohlenstoff-, die Dampf-Kohlenstoff-, und die Kohlen stoffdioxyd-Kohlenstoffreaktion gleichzeitig an verschiedenen Stellen im Reaktor auf. Es wurde festgestellt, daß die Sauerstoff-Kohlenstoffreaktion vornehmlich in der unteren Hälfte des Reaktors vorliegt Dies kann au der fast spontanen vollständigen Verbrennung de Sauerstoffs in der Gasphase und aus dem hohen Wärmeabfall in diesem Abschnitt geschlossen werden. Die Dampf-Kohlenstoffreaktion scheint überall dort

ίο vorzuliegen, wo die Dampfkonzentration und die Temperatur günstig sind. Die hohe Geschwindigkeit im Hals des Venturirohres verhindert die Ansammlung von an der Wand des Düsenhalses oder in der Verbrennungskammer anhaftenden Feststoffen. Bei Eintritt des Materials in den Reaktor ist die Feststoffphase im wesentlichen trocken und frei von irgendweichen klebrigen flüchtigen Stoffen und befindet sich darübe hinaus in der Gasphase schwebend, wodurch eine Ablagerung an der Reaktorwand vermieden wird. Nach Durchtritt durch den Reaktor kann der aktivierte oder regenerierte Kohlenstoff mittels Zyklonabscheider und Sackfilterung oder durch Naßreinigung und Druckfiltrierung gesammelt werden.

Folglich wird bei hoher Ausbeutung ein qualitativ hoher aktivierter Kohlenstoff innerhalb kurzer Behänd lungszeit unter Verwendung einer konstruktiv seht einfach gestalteten Einrichtung mit keinen beweglicher Teilen erhalten.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird an Hanc der Zeichnung im folgenden beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise gebrochene Vorderansicht eine

beispielsweisen Vorrichtung zur Durchführung de:

Verfahrens,

F i g. 2 eine vergrößerte gebrochene Ansicht de; unteren Endes der Reaktorkammer für die Aktivie rungsvorrichtung,

F i g. 3 eine schematische Gesamtansicht der Aktivie rungsvorrichtung mit einer Einrichtung zur Rückgewin nung des aktivierten Kohlenstoffs.

F i g. 1 zeigt mehr oder weniger schematisch di< Vorrichtung zur Erzeugung aktivierten Kohlenstoff; aus einem jungfräulichen Rohmaterial oder zu Regenerierung von verbrauchtem ehemals aktivierten Kohlenstoff. Die Vorrichtung ist zur Behandlung voi Rohmaterial in feinverteiltem oder staubförmigei Zustand ausgelegt Die Nachfrage nach solch eine Vorrichtung und einem entsprechenden Verfahrei wurde insbesondere mit der steigenden Anwendung? möglichkeit von aktivierten kohlenstoffhaltigen Mate rialien als Mittel zur Beseitigung der Wasserverschmut zung akut Nicht nur öffentliche Institutionen verwen den mehr und mehr aktivierten Kohlenstoff bei ihrer Wasserreinigungsvorhaben, sondern auch Abflußwas ser aus industriellen Quellen wird mit Aktivkohle all Antiverschmutzungsmittel behandelt. Da diese un< andere neue Anwendungsgebiete die Nachfrage nacl großen Mengen staubförmigem aktivierten Kohlenstof hervorgerufen haben, ist eine billige, praktische unc wirksame Methode zur Herstellung aktivierten Kohlen Stoffs und zur Regenerierung von verbrauchte Aktivkohle eine echte Notwendigkeit

Die Zeichnung stellt als Hauptteil einen länglichei Transportreaktor dar, der im allgemeinen senkrech angeordnet und durch die Bezugszahl 10 gekennzeich net ist Die Rohmaterialbeschickung in feinverteilten Zustand in die Reaktionskammer des Reaktors erfolg von einem trichterförmigen Element 11, das an der Seit des Reaktors befestigt ist Das Rohmaterial wird in dii

Reaktionskammer durch irgendwelche Einrichtungen, die von der Art des Rohmaterials abhängen, geführt. Da das Rohmaterial entweder in einer feuchten oder trockenen staubförmigen Art vorliegt, ist die Beschikkungsanordnung vom Trichter 11 zum Transportreaktor 10 entsprechend auszulegen. Für ein verhältnismäßig feuchtes, noch im festen Zustand befindliches Material mit Oberflächenfeuchtigkeit könnte eine mechanische Beschickungseinrichtung verwendet werden. Insbesondere für verbrauchten Kornsirup-Kohlenstoff wird das Material dann als feucht angesehen, wenn der Feuchtigkeitsgehalt im Bereich von 60 bis 75 Gew.-% liegt. Für feuchtes Material, d. h. Material das weniger als 60% Wasser enthält, ist ein kräftiges Einblasen des Rohmaterials in die Reaktionskammer des Reaktors durchführbar. Letztgenannte Art der Rohmaterialbeschickung kann mittels eines Zentrifugalgebläses oder andere kraftvolle Luftbeschickungseinrichtungen erfolgen.

Am äußersten Ende der Förderschnecke 12 ist eine Antriebsrolle 13 befestigt, die über einen Treibriemen 14 vom Motor 5 angetrieben wird. Der Motor ist zweckmäßigerweise mit variabler Drehzahl zu betreiben und wird durch eine Widerstandsregelung gesteuert, um eine gezielte Steuerung der Beschickungsrate in eine Zwischenkammer des Reaktors vornehmen zu können. Es ist wünschenswert, das oxydierende Gas, welches entweder Dampf und/oder Luft enthält, in den Reaktor an oder im wesentlichen in der Nähe des Bereichs einzugeben, wo die Rohmaterialbeschickung erfolgt. Dies kann in verschiedenen Arten, wovon nur eine dargestellt ist, erfolgen. Die Zeichnung zeigt ein rohrförmiges Lcitungselement 15, welches unmittelbar unter der Förderschnecke 12 angebracht ist und in die kleine Beschickungskammer 17 mündet, wo der Dampf sich mit der kohlenstoffhaltigen Füllung 16 vermischt. Die Beschickungskammer 17 wird oberhalb der Reaktorverbrennungskammer 18 im Bereich einer Verjüngung 19, einer venturidüsenähnlichen Anordnung des Reaktors angeordnet, wodurch die gegenseitige Wirkung der zugemischten turbulenten Verbrennungsgase, des kohlenstoffhaltigen Rohmaterials und des überhitzten Dampfes günstig beeinflußt wird. Diese spezielle Anordnung erzeugt eine mehr als zufriedenstellende gleichzeitige Vermischung der verschiedenen Produkte und trägt daher zu der extrem schnellen Wirkungsreaktion und zur Erzielung einer hohen Ausbeute an aktivierten Kohlenstoffprodukten bei.

Der Betriebsablauf beginnt, sobald der Dampf und/oder die Luft von der Leitung 15 die im feinverteilten Zustand befindliche Feststoffüllung 18 durch die Beschickungskammer 17 in die Verjüngung 19 des Venturirohrs leitet. An dieser Stelle vermischen sich der zugeführte Dampf, die vorhandene Feuchtigkeit und die flüchtigen Stoffe auf oder in dem kohlenstoffhaltigen Rohmaterial mit den bei hoher Temperatur befindlichen Verbrennungsprodukten aus der Verbrennungskammer 18. Die Verbrennungskammer 18 wird mit einem Brennstoff z. B. Naturgas oder Propangas durch eine Leitung 21 mit einem Luftüberschuß versorgt, um die hohe Verbrennungstemperatur zu erzeugen. Die Verbrennungskammer besteht aus einer äußeren Muschel aus keramischer Isolationsfaser 31. Innerhalb der keramischen Isolationsfaser 31 und an dieser anhaftend liegt ein weiterer Ring aus einem isolierenden gießbaren Material 32, sowie eine relativ schmale Schicht einer keramischen Verkleidung und schließlich eine hochtemperaturbeständige plastische feuerfeste Innenwand 33.

Diese Kombination von isolierenden und hitzebeständigen Schichten bewirkt, daß die Verbrennungskammer bei Temperaturen bis zu 1760⁰C betrieben werden kann. Die Temperatur wird durch ein Thermoelement 34

S gemessen.

Die Verjüngung 19 des Venturirohrs besitzt eine solche Größe, daß eine hohe Geschwindigkeit der gasförmigen Produkte sichergestellt ist, die ein Eindringen der kohlenstoffhaltigen Feststoffe in die Verbren-

iü nungskammer 18 und einen Aufbau von festen Materialien an der Wand des Venturirohrs unterbindet. Ferner erfahren die gasförmigen Phasen eine optimale und gleichförmige Wärmeübertragung und eine fast gleichzeitige Vermischung. Die schwebende Feststoffphase wird von den gasförmigen Reaktionsmitteln und Produkten getragen und durch den Reaktor geführt, wobei die notwendige Verweilzeit zur Verflüchtigung, zur thermischen Aufspaltung und zur notwendigen Reaktion zwischen den verschiedenen Produkten zur Verfügung steht. Der untere Teil des Reaktors, als Zone I bezeichnet, erzeugt ein Trocknen und eine anfängliche Verflüchtigung des Rohmaterials. In der Zone Il entsteht eine exotherme Reaktion, wobei die Hauptoxydation der organischen flüchtigen Stoffe und der Kohlenstoffablagerungen in Gegenwart von Sauerstoff stattfindet. Schließlich erfolgt die Dampfaktivierung in der Zone III, wo Wasser und Kohlenstoff sich verbinden und Kohlenstoffmonoxyd, Kohlenstoffdioxyd und Wasserstoff in einer endothermen Reaktion bilden. Die in der Zeichnung allgemein vermerkten Zoneneinteilungen, gekennzeichnet durch die Thermoelementeinheiten 34-35,35 -36, und 36 — 37 brauchen nicht als endgültig oder begrenzend angesehen zu werden. Es ist nicht möglich, die genaue Stelle anzugeben, wo die verschiedenen Reaktionen stattfinden, jedoch haben theoretische Berechnungen gezeigt, daß die verschiedenen Reaktionen im wesentlichen dort stattfinden, wo sie dargestellt sind. Die zuvor beschriebenen Vorgänge wirken auf das Rohmaterial, um je nach Art des verwendeten Rohmaterials entweder einen hoch aktiven kohlenstoffhaltigen Feststoff oder eine Reaktivierung von verbrauchter Aktivkohlen zu erzeugen.

Die Verbrennungsprodukte und die Aktivkohle gelangen durch den oberen Teil des Reaktors, der aus einem Rohr 22 aus nichtrostendem Stahl besteht, das von einer hochtemperaturbeständigen Isolierung 23 umgeben ist. Diese Konstruktion gewährleistet adiabatische Bedingungen am Äußeren des Reaktors und sorgt dafür, daß eine gleichförmige hohe Temperatur über die gesamte Länge des Reaktors aufrechterhalten wird. Die schwebenden Feststoffe treten durch ein Abzweigrohr 25 in eine zweckentsprechende Leitung 27 zur Rückgewinnungseinrichtung. Eine Überdruckauslaßöffnung 26 am oberen Ende des Reaktors dient zum Schutz gegen Explosionsgefahr.

Wie zuvor vermerkt wurde, kann als Einrichtung zur Rückgewinnung des nunmehr aktivierten kohlenstoffhaltigen Feststoffs irgendeine der verschiedenen Arten verwendet werden, jedoch wurden die experimentellen Untersuchungen mit Hilfe einer Wasserberieselungseinheit durchgeführt, welche ein bevorzugtes Verfahren darstellt F i g. 3 zeigt mehr oder weniger schematisch die Rückgewinnungseinrichtung, die aus zwei Eduktorwäschern 40,41, besteht, die in Reihe zu dem aus jedem Eduktor abgegebenen Gut geschaltet sind, wobei das Gut in einen Tank 42 abfließt Vom Tank 42 pumpt eine Pumpe 43 den dünnflüssigen Brei durch die Eduktoren 40, 41 zurück und erzeugt dabei den notwendigen

Druck, um den Brei auf die fünf Druckfilter 45 bis 49 zu verteilen. Jeder einzelne Eduktorwäscher wirkt auf die gasförmigen Reaktorprodukte zur Entfernung des aktivierten Kohlenstoffs, indem die gasförmige Mischung in den Bereich einer Hochdruckwasserströmung geleitet wird. Der aktivierte Kohlenstoff wird anschließend mit dem Waschwasser verbreit und dann vom Waschwasser durch die Druckfilter 45 bis 49 abgeschieden. Wenn das Endprodukt die Filter verläßt, wird das aktivierte Kohlenstoffprodukt zum Zwecke der Weiterverwendung gesammelt. Falls mit Hilfe einer anderen Einrichtung das Produkt im trockenen Zustand gesammelt wird, kann es sofort versandfertig verpackt werden.

Es wurde eine Lavorversuchsanlage zur Durchführung von Untersuchungen zur Bestimmung der optimalen Betriebsbedingungen und zur Entwicklung der Vorrichtung zur Durchführung der verschiedenen Verfahrensschritte hergestellt. Die Versuchsanlage wurde gemäß den Umrissen der Einheit, die in Fi g. 2 dargestellt ist, konstruiert und enthielt folgende Einrichtung. Zunächst wurde ein Kammwalzenbearbeiter der Firma Bethlehem Corporation zur Vorkonditionierung der Proben aus verbrauchten Kohlenstoff vor der Aktivierung verwendet. Dieser bestand aus einem horizontalen zylindrischen Behälter von 305 mm Durchmesser und 914 mm Länge mit einem Dampf beheizten rotierenden Element und einer Dampf umgebenen Muschel. In diesem Behälter wurden die Kohlenstoffproben so vorbereitet, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Rohmaterials nicht mehr als 75 Gew.-% oder weniger betrug, um die Materialbeschickung zu erleichtern. Die Beschickungseinheit wurde aus einem Trichter aus rostfreiem Stahl gefertigt, dessen Abmaße 355,6 χ 355,6 χ 660,4 mm betrugen, wobei es sich um die Breite der beiden Seitenwände und die Tiefe der Gesamteinheit handelte. Der untere Teil des Trichters wurde anschließend in einer Richtung konisch gestaltet, so daß dieser auf ein 25,4-mm-Förderschneckenelement paßte, das am Boden des Trichters angeordnet war und sich in das Gehäuse des Reaktors erstreckte. Die Schnecke wurde von einem Null- bis Maximalwert drehzahlvariierbaren Motor angetrieben, um die Materialbeschickungsrate und die Abgabe der Kohlenstoffprobe in die Beschickungskammer nahe der Verjüngung des Venturirohres der Reaktorverbrennungskammer zu steuern.

Die Abmaße des Ofens- oder Verbrennungskammerteils des Reaktors betrugen, wie in F i g. 2 dargestellt, 609,6 mm Durchmesser und 457,2 mm Tiefe. Der Ofen wies eine Muschel auf, die aus einem Rohr mit einer geschweißten flachen Stahlbodenplatte und einer Deckplatte aus rostfreiem Stahl gefertigt war. Der innere Kern der Verbrennungskammer wurde aus einer hochtemperaturbeständigen plastischen Isolation in Form eines Venturirohrs mit einem Öffnungsdurchmesser von 19,05 mm gefertigt Die Verbrennungskammer wurde dann so aufgebaut, daß sie auf entsprechenden Brennern paßte, und sie wurde mit dem Boden der Reaktorsäule verbunden. Die Isolation um die Verbrennungskammer bestand aus hochtemperaturbeständigem gießbaren und kompakten Faserisolationsmaterial, während es sich beim Brenner um einen North American-XS4424-0-Hochtemperaturdösenmischgasbrenner handelte, der in einer senkrechten Stellung zum Ofenboden angeordnet war.

Betreffs der Reaktorsäule wurde ein 1828 mm langes Rohr aus rostfreiem Stahl Nr. 310 von 152,4 mm Durchmesser flanschartig mit der Ofenoberseite verbunden und mit einem T-Stück aus rostfreiem Stahl und mit einer Druckablaßöffnung versehen. Der T-Stück-Abschnitt war notwendig, um einen Austritt für die s Verbrennungsgase und das Produkt zu erhalten, während die Explosionsschutzöffnung aus Sicherheitsgründen hinzugefügt wurde. Elektrische Heizelemente, die durch Widerstandsregelung gesteuert wurden, wurden an der äußeren Oberfläche der Säule aus

ίο rostfreiem Stahl zum Zwecke des Ausgleichs irgendwelcher Wärmeverluste durch die Wand des Reaktors und zur Aufrechterhaltung einer annähernd konstanten Temperatur längs der gesamten Säulenlänge angeordnet. Die Rückgewinnungseinrichtung umfaßte eine Wasserberieselungseinheit, die ein unter 45° geneigtes 101,6-mm-Rohr aus rostfreiem Stahi aufwies, welches mit zwei in Reihe geschalteten Venturiwäschern der Firma Schutle und Koerting verbunden war. Bei der ersten Einheit handelte es sich um eine 101,6-mm-Einheit, bei der zweiten um eine 76,2-mm- Einheit und beide gaben das feuchte Produkt in einen Tank von 132 Liter Aufnahmefähigkeit aus rostfreiem Stahl ab. Die Abzugsgase wurden durch eine Leitung mit einem Abzugsgebläse nach außen geführt. Das für die Wäscher verwendete Wasser wurde aus der allgemeinen Wasserversorgungsleitung genommen und kontinuierlich in einem getrennten 220-Liter-Tank gesammelt, von dem das Wasser an die Wäscher mittels einer 1,014-PS-Moyno-Pumpe mit einer max. Leistung von 5154 Liter/Std. gepumpt wurde. Das rückgewonnene Produkt in Breiform wurde dann mittels einer 2,028-PS-88-Liter/min.-Zentrifugenpumpe zu sechs Topfdruckfilter von 406,4 mm Durchmesser gedrückt.

Das als Brennstoff verwendete Propangas wurde mit einem Meßgerät der Fa. Rockwell Manufacturing Company gemessen, welches mit einem begrenzenden Drosselgasventil der Firma North American ausgerüstet war, und am Brenner für das gewünschte Luftgasverhältnis sorgte.

Die Verbrennungsluft wurde mittels eines Gebläses der Firma North American. Nr. 2 300, bei einem Druck von 0,7 kp/cm² von einem einstufigen Kompressor, der unmittelbar an einem 0,26-PS-Motor gekuppelt war, geliefert.

Der Dampf für den Reaktor wurde mit 2,1 kp/cm² mittels einer Einrichtung der Firma Fischer und Porter geliefert und durch ein 6,35-mm-Rohr geleitet, das unterhalb des Gehäuses der Förderschnecke angebracht war. Es wurde in die Verbrennungskammer mit der Beschickung aus verbrauchtem Kohlenstoff eingegeben.

Mit der oben beschriebenen Vorrichtung wurden eine Reihe von Versuchen über die Arbeitsweise des Reaktors in einem Temperaturbereich durchgeführt, wobei die Ergebnisse studiert wurden, die man erhält, wenn die Beschickungsrate von verbrauchtem Kohlenstoff und Dampf, sowie die Sauerstoffkonzentration in den Verbrennungsprodukten des Brenners variiert werden. Bei dem verbrauchten Kohlenstoff, der in diesen Untersuchungen verwendet wurde, handelte es sich um einen kommerziellen Kornsirup-Kohlenstoff, der ursprünglich einen Nuchar CEE Grad mit einem mittleren Melassenwert von 160 und einer mittleren Jodzahl von 92 bis 96 besaß. Der verbrauchte Kohlenstoff besaß einen mittleren Melassenwert von 50 und eine mittlere Jodzahl unterhalb 50.

Die Ergebnisse dieser Versuche sind im folgenden in tabellarischer Form wiedergegeben.

Beispiel I

Bei diesem Versuch wurde eine kommerzielle verbrauchte Kornsirup-Aktivkohle verwendet, um die Wirksamkeit des Reaktivierungsprozesses bei verschiedenen Temperaturen zu bestimmen. Die Beschickungsrate betrug konstant 1,294 kg/h (trocken) bei einer Dampfzuführung von 1,453 kg/h. Die verschiedenen

Temperaturniveaus wurden erreicht, indem die Feuerleistung des Gases und die Menge an Sauerstoff in der überschüssigen Luft, die durch den Brenner gelangte, heraufgesetzt wurde. Der zur Temperatur infolge des Wärmeabfalls hinzugefügte Sauerstoff stammte aus der Oxydation der flüchtigen Stoffe, die aus dem verbrauchten Kohlenstoff ausgeschieden wurden.

Beispiel I

	Temp.	Sauerstoff*)	MW	IW	Bemerkung
	0C	kg/h
Versuch 1	702	0,37	67	57,8	zufrieden
Versuch 2	756	0,504	93	80,9	stellende
Versuch 3	812	0,515	100	81,0	Regeneration
Versuch 4	869	0,534	104	82,0	bei 9800C
Versuch 5	930	0,635	129	84,5
Versuch 6	980	0,715	173	87,7

*) Rechnerisch ermittelte Durchflußmenge Sauerstoff in den Verbrennungsprodukten des Brenners.

Die Ergebnisse lassen erkennen, daß mit steigender ₂s Temperatur und steigender Sauerstoffzufuhr der Melassenwert (MW) und der Jodwert (JW) ansteigt, bis eine Temperatur von 980⁰C erreicht wurde. Ab dann lagen zufriedenstellende Werte vor, die denen der ursprünglichen Aktivkohle entsprachen. ^₀

Beispiel 11

Bei diesem Versuch wurden andere Proben aus kommerzieller verbrauchter Kornsirup-Aklivkohle verwendet, jedoch wurde die Dampfzufuhr auf 2,9 kg/h für alle Versuche erhöht, wobei die gleichen Temperaturen vorlagen, wie in Beispiel I. Die Beschickung aus verbrauchten Kohlenstoff, der etwa 10% Feuchtigkeit enthielt, betrug 1,17 kg/h (trocken) bei einer Sauerstoffdurchflußmenge in den Verbrennungsprodukten des Brenners, die zwischen 0,75 bis 1,25 kg/h variierte. Die Sauerstoffdurchflußmenge stieg im allgemeinen mit der Temperatur an, wenn die Brennerleistung zur Erreichung eines höheren Temperaturniveaus heraufgesetzt wurde. Die Messungen wurden entsprechend oben genanntem Beispiel 1 durchgeführt und führten zu folgenden Ergebnissen.

Beispiel II

Temp.
⁰C

Sauerstoff) MW
kg/h

|W

Versuch 1
Versuch 2

702
756

0,745
0,73

91
113

77.0
83,9

Beispiel III

Temp.

"C

Sauerstoff*) MW
kg/h

Versuch 3
Versuch 4
Versuch 5
Versuch 6

812
869
930
980

0,656
0,99
1,255
1.2

133

164
219

85,6
89,3
91.6
91,8

*) Rechnerisch ermittelte DurchfluUmenge Sauerstoff in den Verbrennungsprodukt^¹, des Brenners.

Dieser Versuch zeigt die verbesserte Arbeitsweise der Vorrichtung, wenn diese bei höheren Dampf- und Sauerstoffraten betrieben wird, als dies in Beispiel I der Fall war.

Wiederum lag die Betriebstemperatur bei der zufriedenstellenden MW- und JW-Werte erzielt wurden, im Temperaturbereich oberhalb 930° C.

Beispiel III

Bei diesem Versuch wurde kommerzielle, verbrauchte Kornsirup-Aktivkohle bei wesentlich höheren Beschikkungsraten untersucht, wobei die Durchflußmenge des Sauerstoffs in den Verbrennungsprodukten des Brenners relativ konstant war, jedoch ansteigende Dampfmengen pro Zeiteinheit eingegeben wurden. Die Temperatur wurde bei 980° C gehalten.

Beschickungsmenge
(trocken)
kg/h

Sauerstoff*) Dampf

kg/h MW

JW

Versuch 1
Versuch 2
Versuch 3

2,56
2,78
2,65

1,18 0,88 1,17 2,9

1,45

160
145
123

91,1
89,0
84,9

*) Rechnerisch ermittelte Durchflußmenge Sauerstoff in den Verbrennungsprodukten des Brenners.

Der Versuch zeigt, daß die Beschickungsrate aus verbrauchtem Kohlenstoff über das Niveaus nach Versuchen 1 und 2 für das unveränderte Reaktorvolumen von 34000 cm^J heraufgesetzt werden könnte, falls die minimale Dampfdurchlaufmenge pro Zeiteinheit der Beschickungsrate des verbrauchten Kohlenstoffes gleichkommt.

Beispiel IV

Bei diesem Beispiel wurde kommerzielle, verbrauchte Kornsirup-Aktivkohle bei einer Beschickungsrate von 3,24 kg/h für drei Stunden und 28 Minuten regeneriert. Die Dampfdurchflußmenge betrug 4,1 kg/h und die des Sauerstoffs in den Verbrennungsprodukten des Brenners 1,3 kg/h. Die Temperatur wurde bei 980⁰C im

Eingabe

Beschickungsmenge (trocken)	3,25 kg/h
Dampf	4,08 kg/h
O: im Verbrennungsprodukt	1,8 kg/h
des Brenners
% fester Kohlengehalt	64,4Vo
in Beschickung aus
verbrauchtem Kohlenstoff
Feuchtigkeitsgehalt	6%
des verbrauchten
Kohlenstoffs
Reaktorvolumen	34 000 cm3
Reaktortemperatur	98O°C konstant

Zwecks dieses Beispiels IV war die Wirksamkeit der Einrichtung bei der Aktivierung einer höheren zeitlichen Beschickungsmenge als in den vorhergehenden Beispielen bei gleichem Reaktorvolumen zu demonstrieren, wobei eine zufriedenstellende Aktivität und Ausbeute vorlagen. Die gewonnenen Ergebnisse zeigen, daß dies möglich ist und geben an, daß ein verbrauchtes Aktivkohlenmaterial bei einer Beschickungsmenge von wenigstens 2,72 kg/h pro 28317 Kubikzentimeterreaktorvolumen reaktiviert werden könnte, sofern die Dampfdurchflußmenge im Reaktor wenigstens der Beschickungsmenge an verbrauchtem Kohlenstoff entspricht. Selbstverständlich muß hierzu ausreichend Sauerstoff verfügbar sein, um die organischen Bestandteile, die sich bilden, wenn die Beschickung aus verbrauchtem Kohlenstoff sich mit den Verbrennungsprodukten vermischt, unmittelbar zu oxydieren. Die sehr gute Ausbeute an ursprünglicher Aktivkohle, die sich durch Messung des Verhältnisses von prozentualer Ausbeutung an verbrauchtem Kohlenstoff zum prozentualen Kohlenstoffanteil in der Beschickung ergab, betrug 91,8%. Dies Ergebnis wurde zur Sicherstellung der Messungen über eine größere Meßanzahl reproduziert.

Die Messungen betreffs der Jodzahlen und Melassenwerte wurden durchgeführt, um eine schnelle und genaue Übersicht über den Aktivierungsprozeß zu erhalten. Jede dieser Testmethoden ist in der Industrie üblich und beziehen sich daher leicht auf die Art der Information, die bei Verbrauchern von Aktivkohle möglich ist.

Die MW-Besümmungsversuche wurden durchgeführt, indem der Melassenwert des der Prüfung unterzogenen Kohlenstoffs mit dem Melassenwert eines Bezugskohlenstoffs verglichen wird, der als Standartmaß dient. Der lodwert zeigt den Prozentsatz Reaktor gehalten, und die Feuchtigkeit im verbrauchten Kohlenstoff betrug durchschnittlich 6%. Der durchschnittliche Kohlenstoffgehalt des verbrauchten Kohlenstoffs betrug 64,4% (trocken). Dieser Wert wurde mittels eines Tests zur Analyse der flüchtigen Bestandteile erhalten, indem eine Probe vor und nach Aufheizen auf 980° C in einer inerten Atmosphäre gewogen wurde. Der so erhaltene feste Wert für den Kohlenstoffgehalt war ein Maß für die ursprüngliche Aktivkohle in den

ίο verbrauchten Kohlenstoffproben. Bei Kenntnis dieses Wertes und der physikalischen Ausbeute an verbrauchtem Kohlenstoff, die durch Messung der zeitlichen Eingabe- und Ausgabemenge in den bzw. aus dem Reaktor ermittelt wurde, konnte die prozentuale Ausbeute an ursprünglichem Kohlenstoff berechnet werden.

Ausgabe

Produktionsmenge

MW

JW

% Ausbeute an

verbrauchtem

Kohlenstoff

% Ausbeute an

ursprünglicher

Aktivkohle

Verweilzeit

1,91 kg/h

212

92,9

1,91
3,25

58,8 _
64,4 ~
1,5 see

= 58,8%

91,8%

an Jod an, der durch die Kohlenstoffproben adsorbiert wurde. Er ist ein Maß für den totalen inneren Flächeninhalt, der im Produkt vorliegt. Steigende Jodwerte weisen daher auf einen anteilsmäßigen Anstieg an feinporigen Volumina hin und folglich auf das Vorliegen eines gewünschten Oxydationsmaßes.

Die Versuche zeigen ferner, daß Dampf im Prozeß nur unter solchen Bedingungen notwendig war, bei denen Rohmaterial im extrem trockenen Zustand reaktiviert werden sollte. Sofern feuchtes Rohmaterial vorlag, entstand Dampf von selbst aus dem Wasser im Material. Die Ergebnisse bestätigen ferner frühere

theoretische Überlegungen, die darauf hinwiesen, daß die optimalen Betriebsbedingungen zur Regeneration dann vorliegen, wenn der Wassergehalt in flüssiger oder dampfförmiger Phase demjenigen der Beschickungsmenge des trockenen Materials entsprach.

Die zuvor erwähnten Versuche und andere nicht wiedergegebene richteten sich auf die Regeneration von verbrauchtem Kornzucker und Kornsirupkohlenstoffen, jedoch lassen die hierbei gewonnenen Erfahrungen den Prozeß in gleicher Weise zur Verwendung von verbrauchten staubförmigen Kohlenstoffen aus anderen Anwendungsgebieten verwendbar erscheinen, z. B. verbrauchter Kohlenstoff aus Rohrzucker oder irgendwelche andere Kohlenstoffe, die organische Materialien enthalten. Zusätzlich kann das beschriebene Verfahren und die Vorrichtung zur Regeneration mit sehr hoher Ausbeute auf staubförmigen Kohlenstoff angewendet werden, der aus der tertiären Behandlung von Abflußwasser stammt oder zum Ersatz aktivierten Schlamms für die sekundäre Behandlung von Abfluß-

(15 wassern verwendet wird. Das beschriebene neue Verfahren und die Vorrichtung könnten ebenfalls dazu verwendet werden, staubförmigen Kohlenstoff zu regenerieren, der dazu verwendet wird, organischen

Verunreinigungen aus Chemikalien und Pharmazeutika oder anderen Medien zu entfernen.

Der Reaktor gemäß der vorliegenden Erfindung läßt ebenfalls die Regeneration von anderen neuen Arten von staubförmigem Kohlenstoff praktisch durchführbar machen. Zum Beispiel siaubförmiger Kohlenstoff aus Kohle oder anderen Kohlenstoffen mit einer Partikelgröße, die klein genug für eine Transportregeneration, jedoch größer als die vorliegenden staubförmigen Kohlenstoffe ist, einfacher regeneriert und rückgewonnen werden, da die gewählte Partikelgröße die Filtration wegen der größeren Dichte und Filterfähigkcil verbessert. Zusätzlich läßt die Transportregeneration bei gleichzeitiger Erniedrigung des Kohlenstoffverbrauchs die Verwendung hoher aktiver Kohlenstoffe zur Aufbereitung wirtschaftlich erscheinen, wodurch die Reinigungsvorgänge optimiert werden. Schließlich mag es wegen der geringen Kosten und der hohen Ausbeute der Transportregeneration durchführbar sein, daß säuregewaschene andere spezielle Kohlenstoffe zur Aufbereitung verwendet werden.

Als weiteres Beispiel zur Demonstration der beschriebenen Vorrichtung und den Verfahren zur Aktivierung von jungfräulichem Rohmaterial wurden verschiedene Versuche an kohlenstoffhaltigem Feststoff aus Holzkohle mit dem Ziel durchgeführt, dessen Aktivität zu verbessern oder zu entwickeln.

Beispiel V

Versuchsbedingungen:	980° C	MPW der
Reaktortemperatur	7,25 kg/h	Beschickung
Dampf	24,5 m'mit
Propan
		22
		20,8
		20,8
Ergebnisse:	2,2% Sauerstoff in
	denVerbrennungs-
	produkten
	Beschickungs
Versuch 1	menge an
Versuch 2	Holzkohle
Versuch 3	(kg/h)
	4,36
6,42
6,8

Produktionsmenge

(kg/h)

MPW des Produktes

Ausbeule

(o/o)

Versuch I
Versuch 2
Versuch 3

3,3	17
5,1	17
5,24	17

76

79,4

77,0

Beispiel V veranschaulicht die Wirksamkeit des Transportreaktorsystems zur Verbesserung oder Entwicklung der Aktivität eines kohlenstoffhaltigen Feststoffs wie z. B. Holzkohle. Als Maß für die Aktivität wird der modifizierte Phenolwert (MPW) genommen, bei dem es sich um einen Aktivitätstest handelt, der für die Messung aktivierter Kohlenstoffs zur Behandlung von Trinkwasser verwendet wird. Der modifizierte Phenolwert gibt das Kohlenstoffmengenverhältnis in Teilen pro Million wieder, welches erforderlich ist, um eine Phenolkonzentration von 200% ο auf 20% ο zu s reduzieren. Die American Water Works Association verwendet den Phenoladsorptionstest als eine der Testmethoden zur Messung der Adsorptionsfähigkeit von Aktivkohle zur Behandlung von Trinkwasser.
Im obigen Beispiel wurde Holzkohle, die von einem

ίο Borkenholzverbrennungsofen stammte, durch das Reaktorsysteir bei drei Stufen der Beschickungsmenge mit einer Dampfzufuhr von 7,25 kg/h geleitet. Das Verbrennungssystem unterhalb der BeschickungssteUe verbrannte 245 000 Normkubikzentimeter Propan mit

is 2,2% Sauerstoff in den Verbrennungsprodukten pro Stunde. In allen drei Versuchen lag der modifizierte Phenolwert des Produktes wesentlich über dem der Beschickung und war besser als üblicherweise für Aktivkohle zur Trinkwasserbehandlung gefordert wird.

Im dritten Versuch erwies das Transportreaklorsystem sich als fähig, einen Kohlenstoff mit einem guten Phenolwert bei einer hohen Beschickungsrate von 5,66 kg/h pro 28 317 cm³ Reaktorvolumen und bei einer Produktionsmenge von 4,35 kg/h pro genanntem Reaktorvolumen zu erzeugen. Die durchschnittliche Ausbeute für die drei Versuche betrug 77%. Die gleichförmigkeit des Phenolwertes des Produktes zeigt, daß die hohe Beschickungsrate im dritten Versuch keinesfalls das maximal mögliche Beschickungsmaß darstellte. Die Reaktortemperatur wurde bei 980°C gehalten und als günstiger angesehen als tiefere Temperaturen, da bei dieser Temperatur eine bessere Reaktionsgeschwindigkeit für die Dampfkohlenstoffreaktion vorliegt. Das zuvor beschriebene Beispiel beschreibt Bedingungen, die verwendbare Aktivkohle liefern, jedoch stellen diese Bedingungen keinesfalls exemplarisch die optimalen dar.

Es kann ebenfalls möglich sein, den Transportreaktor zur Behandlung staubförmigen Kohlenstoffs in einem Reinigungs- und Regenerationszyklus bei wesentlich geringeren Kosten als sie für granulatförmigen Kohlenstoff erforderlich sind, anzuwenden. In diesem Fall würde das Mischen, die Filtration, das Waschen und die Kohlenstoffregeneration in einem kontinuierlichen Prozeß wirtschaftlicher erfolgen. Darüber hinaus bewirkt die Möglichkeit, bei niedrigen Kosten regenerierten staubförmigen Kohlenstoff zu erhalten, der billiger als granulatförmiger Kohlenstoff ist, daß andere Anwendungsgebiete für diesen möglich sind, die bislang nicht betrachtet wurden.

Zum Beispiel wurde vorgeschlagen, Aktivkohle zur Vorbeugung gegen Anlagerungen von Rückständen aus Pflanzenschutzmitteln bei Tieren insbesondere Milchvieh zu verwenden. Versuche haben gezeigt, daß die Rückstände von organischen Pflanzenschutzmitteln im Milchvieh beträchtlich herabgesetzt werden können, wenn ein Kohlenstoffbrei dem Futter beigegeben wird. Dies kann so erfolgen, daß Körner aus Aktivkohle dem Viehfutter entweder seitens des Landwirtes oder vom Futterhersteller hinzugemischt werden. Die Aktivkohle adsorbiert dann die Pflanzenschutzmittel und setzt den Aufbau von organischen Stoffen im Tierkörper auf ein Minimum herab.

llier/u 2 liliitl A'ichnimnen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung oder Regeneration von Aktivkohle, bei dem feinverteiltes kohlenstoffhaltiges Material von einem oxidierenden Gas und Verbrennungsprodukten für eine Zeitdauer von 1 bis 5 see bei mindestens 930⁰C durch eine Reaktionskammer gefflhrt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoffhaltige Material mit einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 75 Gew.-% in eine Beschickungszone geleitet wird, wo Dampf und/oder sauerstoffhaltiges Gas mit den Feststoffen vermischen und die Feststoffe Ober eine venturidüsenähnliche Anordnung, in der sie mit aus einer gesonderten Verbrennungskammer stammenden Verbrennungsgasen untermischt werden, in eine Reaktionszone geführt werden, in der ein Überschuß von Sauerstoff vorliegt