DE2306626B2

DE2306626B2 - Verfahren zum Regenerieren von verbrauchter Aktivkohle

Info

Publication number: DE2306626B2
Application number: DE2306626A
Authority: DE
Inventors: Masashiga Fukamachi; Hajime Yokohama Kanagawa Kitazato; Masakazu Yokohama Kanagawa Komori; Akinori Kurima; Shoiti Tokio Nojima; Hiroaki Tokio Okajima; Kazuyuki Tokio Shiga; Yoshiharu Yokohama Kanagawa Tanaka
Original assignee: Chiyoda Corp
Current assignee: Chiyoda Corp
Priority date: 1972-06-28
Filing date: 1973-02-10
Publication date: 1979-11-29
Also published as: DE2306626A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren von verbrauchter Aktivkohle durch Erhitzen in zwei Zonen bei verschiedenen Temperaturen, wobei in der zweiten Zone die Aktivkohle mit Wasserdampf in Kontakt gebracht wird.

Aus der US-Patentschrift 29 33 454 ist ein Verfahren jo zum Regenerieren von verbrauchter Aktivkohle durch Erhitzen in zwei Zonen bei verschiedenen Temperaturen bekannt, bei dem die verbrauchte Aktivkohle zuerst in einer Verflüchtigungszone mit einem Gas, das im wesentlichen frei von Sauerstoff ist, auf Temperaturen von 121 bis 426°C erhitzt und anschließend in einer Aktivierungszone in Gegenwart eines Gases, das 5 bis 10 Mol-% Sauerstoff enthält, auf Temperaturen von 648 bis 87ΓC erhitzt wird. Bei diesem bekannten Verfahren soll durch das Erhitzen in der Aktivierungszone in Gegenwart von Sauerstoff erreicht werden, daß die nicht-flüchtigen Bestandteile durch Verbrennen von der aktiven Oberfläche der Aktivkohle entfernt werden. Bei den dabei angewendeten hohen Temperaturen von 648 bis 87ΓC wird naturgemäß auch ein beträchtlicher Teil der Aktivkohle selbst verbrannt, so daß beträchtliche Verluste an Aktivkohle, die in der Größenordnung von 5 bis 15% liegen, auftreten.

Aus »Vom Wasser«, Band XXXVII (1970), Seiten 271 bis 275, ist es auch bereits bekannt, daß Wasser mittels ^r>o Aktivkohle aufbereitet werden kann. Bei der Verwendung von Aktivkohle zur kontinuierlichen Aufbereitung von Wasser kann man das Wasser und die Aktivkohle einer Adsorptionskolonne zuführen, die aus der Adsorptionskolonne entnommene Aktivkohle regenerieren und zur erneuten Verwendung in der Adsorptionskolonne zurückführen oder man kann die Aktivkohle auch im Gegenstrom zu dem zu reinigenden Wasser führen (vgl. zum Beispiel »Chemical Engineering«, 14. Oktober 1968, Seiten 98 und 99, und »Chemical bo Engineering«, 21. April 1969, Seite 89). Aus der DE-AS 17 67172 sind ferner Kontaktvorrichtungen für den kontinuierlichen und im Gegenstrom geführten Betrieb fluidisierter Betten bekannt, die für die kontinuierliche Aufbereitung von Wasser unter Verwendung von b5 Aktivkohle eingesetzt werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es nun, das aus der US-Patentschrift 29 33 454 bekannte Verfahren zum Regenerieren von verbrauchter Aktivkohle dahingehend zu verbessern, daß die dabei auftretenden beträchtlichen Verluste an Aktivkohle auf ein erträgliches Maß herabgesetzt werden.

Ez wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe bei einem Verfahren des eingangs genannten Typs dadurch gelöst werden kann, daß man in einer Desorptionsstufe die verbrauchte fluidisierte Aktivkohle zusammen mit Verbrennungsgas auf 100 bis 70O⁰C erhitzt, wobei eine Verweilzeit von 5 bis 180 Minuten eingehalten wird, und danach in einer Aktivierungsstufe durch indirektes Erhitzen mit Verbrennungsgas bei 500 bis 1000⁰C mit Wasserdampf oder Wasserdampf enthaltendem Gas im Fließbett reaktiviert, wobei eine Verweilzeit von 1 bis 180 Minuten eingehalten wird.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahrensführung ist es möglich, die Verluste an Aktivkohle bei der Regenerierung derselben unter 2% zu halten. Dies ist im Hinblick darauf, daß bei dem aus der US-Patentschrift 29 33 454 bekannten Aktivkohle-Regenerierungsverfahren Aktivkohleverluste von bis zu 15% auftreten, ein ganz außerordentlicher technischer Fortschritt, da bei der Verwendung von Aktivkohle zur Aufbereitung von Wasser große Mengen Produkt verarbeitet werden und die Regenerierung ein wesentlicher Kostenfaktor, insbesondere bei der Reinigung von industriellen Abwässern, wie z. B. Abwässern der petrochemischen Industrie, ist. Hinzu kommt, daß die Regenerierung der Aktivkohle bisher von dem Aktivkohlehersteller durchgeführt wurde, was wegen des hohen Anteils an Transportkosten die Regenerierung außerordentlich verteuerte. Durch die erfindungsgemäße kontinuierliche Regenerierung, die in einer Adsorptionskolonne durchgeführt werden kann, können die Kosten für die Regenerierung der Aktivkohle auf etwa '/s der Kosten der konventionellen Regenerierung gesenkt werden. Dies ist außerordentlich bedeutsam, wenn man berücksichtigt, daß die Kosten für die Regenerierung der Aktivkohle bisher 30 bis 50% der Gesamtbehandlungskosten bei der Aufbereitung von Abwasser darstellten. Die erfindungsgemäß erzielbaren technischen Vorteile sowohl bei der Regenerierung von verbrauchter Aktivkohle als auch bei der Verwendung derselben zum Aufbereiten von Wasser, insbesondere Abwässern der Petrochemie, beruhen auf der erfindungsgemäß erzielten Herabsetzung der Aktivkohle-Regenerierungsverluste und einer wirksameren Wärmeausnutzung.

Durch Vorschalten verschiedener Stufen von Aktivkohle-Vorheizkammern vor die Desorptionskammer kann nämlich die zu regenerierende Aktivkohle vorerwärmt und vorgetrocknet werden, was zu einer wirksameren Ausnutzung der Abwärme aus dem Abgas (Verbrennungsgas) führt. Dadurch wird die Erhitzung unter Fluidisierung in der Desorptionskammer erleichtert, wodurch die Desorptionswirkung verbessert und die Verweilzeit in der Aktivierungskammer und die Regenerierungsverluste vermindert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer kontinuierlichen, mehrstufigen Kontaktvorrichtung mit Fließbetten durchgeführt werden, die Adsorptionskolonnen enthält, die als Fließbetten eingesetzt werden. In einer solchen Vorrichtung wird beispielsweise eine Kolonne verwendet, die im unteren Abschnitt eine Zuführungsöffnung für ein Fluidisierungsmedium, im oberen Abschnitt eine Austragsöffnung für das Fluidisierungsmedium, eine seitliche Zuführungsöffnung für feste Teilchen und eine Entnahmeöffnung für feste

Teilchen im Bodenabschnitt aufweist, wobei auf der Innenseite der Kolonne zwei oder mehr Böden vorgesehen sind, von denen jeder aus einer Lochplatte besteht, und in denen außerdem die gleiche Anzahl oder mehr Fallrohre vorgesehen sind, die durch die Lochplatten verlaufen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die F i g. 1 bis 4 der Zeichnungen näher erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die zur Durchführung des erfindiingsgemäßen Verfahrens zum Regenerieren von Aktivkohle verwendet werden kann,

F i g. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A der Vorrichtung gemäß F i g. 1,

Fig.3 eine Schnittansicht entlang der Linie B-Bdtr Vorrichtung gemäß F i g. 1, und

F i g. 4 ein Fließdiagramm, das in schematischer Form die Verwendung der erfindungsgemäß rrgenerierten Aktivkohle für die Wasseraufbereitung erläutert.

Die Fig. 1, 2 und 3 der beiliegenden Zeichnungen zeigen eine zur Regenerierung von Aktivkohle nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbare Vorrichtung. Die Aktivkohle, die Adsorbate adsorbiert hat, wird durch eine Zuführungsöffnung 31 kontinuierlich in eine Desorptionskammer 32 eingeführt, in der die Aktivkohle durch das erhitzte Verbrennungsgas und das Abgas aus der Aktivierungskammer 33 erhitzt und gleichzeitig fluidisiert wird. Das Erhitzen erfolgt auf eine Temperatur von 100 bis 700⁰C, wobei Feuchtigkeit und Lösungsmittel entfernt werden und die Adsorbate desorbiert werden. Danach wird die Aktivkohle durch eine geeignete Anzahl von Fallrohren 34 nach unten in die Aktivierungskammer 33 eingeleitet. Die Verwcilzeit in der Desorptionskammer 32 schwankt in Abhängigkeit von der Art und Menge der zu desorbierenden Substanzen und sie liegt im allgemeinen innerhalb des Bereiches zwischen 5 und 180 Minuten.

Bei dem in der Desorptionskammer zum Erhitzen und Fluidisieren verwendeten Gas handelt es sich um ein Gemisch aus Verbrennungsgas, das direkt oder durch eine Verteilungsdüse 37 aus einem Heizrohr 35 und einer seitlichen Rohrleitung 36 der Aktivierungskammer in eine Verteilungskammer 38 eingeführt wird, und einem Aktivierungs-Abgas, welches durch eine Lochplatte 39 in die Verteilungskammer 38 gelangt. Beim Eintritt in die Desorptionskammer 32 durch eine Lochplatte 40 vird dieses Gas zum Fluidisieren und Erhitzen der Aktivkohle verwendet und dann wird es durch eine Austrittsöffnung 41 zusammen mit den desorbierten Adsorbaten in eine Verbrennungskammer oder in einem Abfackel-Schacht geleitet.

Die Temperatur und die Wärmeabgabe des fluidisierenden Gases können in der gewünschten Weise geregelt werden, indem man Verbrennungsgas mit einer hohen Temperatur, Wasserdampf oder Stickstoff durch eine Düse 42 einführt. In Abhängigkeit von den Fluidisierungsbedingungen in der Desorpiionskammer kann das Gas auch durch eine Düse 43 abgezogen werden, um eine Menge auf einen geeigneten Wert einzustellen.

In der Aktivierungskammer wird die Aktivkohle durch das Verbrennungsgas erhitzt. Zu diesem Zweck wird Heizgas oder Heizöl durch eine Brennerdüse 44 zugeführt und Luft oder Sauerstoff enthaltendes Gas wird durch eine Düse 45 in eine Verbrennungskammer 46 eingeführt, in der sie unter Bildung von Verbrennungsgas bei Temperaturen zwischen 1500 und 2300° C verbrannt werden. Durch Zuleiten von Wasserdampf oder Verdünnungsgas durch eine Düse 47 wird die Temperatur des Verbrennungsgases erforderlichenfalls auf einen Wert zwischen 1000 und 1500° C eingestellt -, Das Verbrennungsgas tritt in eine Verteilungskammer 48 ein und wird von dort gleichmäßig in das Heizrohr 35 und das Seitenrohr 36 der Aktivierungskammer verteilt, so daß die Aktivkohle indirekt durch dip Rohrwandungen hindurch erhitzt wird. Die auf diese Weise indirekt

to erhitzte Aktivkohle wird aktiviert, während sie mittels Wasserdampf oder überhitztem Wasserdampf fluidisiert wird, der durch eine Düse 49 in eine Wasserdampfverteilungskammer 50 eingeleitet, darin gleichmäßig verteilt und durch eine Lochplatte 51 eingeführt wird.

Die Menge des durch die Düse 49 eingeführten, für die Aktivierung der Aktivkohle verwendeten Wasserdampfes wird auf die Mindestmenge eingestellt, die zur Durchführung der Aktivierungsreaktion (Wassergasreaktion) erforderlich ist.

2(> Die Aktivkohle in der Aktivierungskammer wird durch Erhitzen im fluidisierten Zustand auf 500 bis 1000°C bei einer Verweilzeit innerhalb des Bereiches zwischen 1 und 180 Minuten aktiviert. Die auf diese Weise aktivierte Aktivkohle passiert ein Fallrohr 52 und wird dann durch eine Düse 53 in eine Abschreckkammer eingeführt.

Die Aktivierungstemperatur und die Verweilzeit in der Aktivierungskammer müssen in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der Art und dem Verhalten der

jo Adsorbate und den Desorptionsbedingungen der Adsorbate gewählt werden. Sie liegen im allgemeinen innerhalb des Bereiches von 500 bis 1000⁰C und 1 bis 180 Minuten.

Nachstehend wird eine für die erfindungsgemäße

j-, Regenerierung verwendbare Vorrichtung näher beschrieben.

Das Fassungsvermögen der Desorptions- und Aktivierungskammer wird in Abhängigkeit von der Menge der zu regenerierenden Aktivkohle und der Zusammen·

4(i Setzung und Menge der Adsorbate bestimmt. Die Aktivierungskammer ist zweckmäßig so ausgebildet, daß sie einen guten Wärmeübertragungswirkungsgrad besitzt, was durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit durch Hindurchleiten des Heizgases durch

4·-, zahlreiche Heizrohre erzielt wird. Das Desorptionsgas besitzt ebenfalls zweckmäßig einen sehr guten Wärmeübertragungswirkungsgrad durch direktes Erhitzen im fluidisierten Zustand. Diese Maßnahmen tragen dazu bei, die Vorrichtung kleiner zu machen als konventionel-Ie Regenerierungsvorrichtungen. Der Durchmesser jeder Kammer wird durch die optimale Strömungsgeschwindigkeit des Fluidisierungsgases bestimmt, die erforderlich ist, um die zu regenerierende Aktivkohle im fluidisierten Zustand (Fließbett) zu halten. Die Heizrohre, in denen Verbrennungsgas mit erhöhter Geschwindigkeit strömt, müssen einen hohen Grenzschicht-Wärmeübergangskoeffizienten aufweisen. Ihr Durchmesser wird durch die Menge des hindurchgeleiteten Gases und durch die erforderliche Wärmeübertragungsfläche be-

bo stimmt und er liegt im allgemeinen innerhalb des Bereiches zwischen Ά^Β und 3^B. Die Verbrennungskammer hat ein kleineres Volumen und eine verengte Aur'rittsöffnung, um eine Verbrennung mit einer hohen Wärmeentwicklung zu erzielen (beispielsweise 1 χ 10⁵ bisl χ 10⁸ kcal/m> ■ h).

Im Hinblick auf das Material jeder Einheit besteht die Aktivierungskammer in der Regel aus25Cr-21 Ni-Stahl, 50 Co-20 Cr-Stahl oder wärmebeständigen Legierun-

gen. Es können auch schwerschmelzbare Stoffe verwendet werden. Die Desorptionskammer besteht aus Stahl, wie er in der chemischen Industrie eingesetzt wird, beispielsweise aus 18 Cr-8 Ni-Stahl oder irgendeiner der oben genannten wärmebeständigen -, Legierungen. Die Innenseite der Verbrennungskammer ist mit schwerschmelzbaren Materialien überzogen, wie z. B. an Aluminiumoxyd oder Zirkoniumoxyd reichen schwerschmelzbaren Materialien. Um die Wärmeverluste mininal zu halten, ist die gesamte Vorrichtung von ι« einem gegen hohe Temperatur beständigen Wärmeisoliermaterial 54 umgeben, z. B. einem keramischen Filz ausSiliciumdioxyd-Aluminiumoxyd.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Aktivierur.gskarnmer, in der die ■,-, Aktivkohle, die durch die erforderliche Mindestmenge an Wasserdampf fluidisiert wird, unter Anwendung der Wassergasreaktion aktiviert wird, indirekt auf eine Temperatur von 500 bis 1000⁰C erhitzt. Die dabei auftretenden Aktivkohle Verluste sind sehr gering und liegen unterhalb 2%. Sie können in manchen Fällen sogar in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Adsorbate 0% betragen. Darüber hinaus werden zur wirksamen Ausnutzung der Reaktionswärme das zum Erhitzen der Aktivierungskammer verwendete Verbrennungsgas und das Abgas aus der Aktivierungskammer in die Desorptionskammer eingeleitet, in der die Aktivkohle direkt fluidisiert und dadurch erhitzt wird, wobei die Adsorbate desorbiert werden. Die Desorptionskammer und die Aktivierungskammer sind dabei _J(i vertikal miteinander verbunden, wobei die zuerst genannte Kammer innerhalb der zuletzt genannten Kammer angeordnet ist, wodurch der Raumbedarf der Anlage im Vergleich zu konventionellen Anlagen herabgesetzt wird. y,

Die Temperatur in der Desorptionskammer beträgt nur 100 bis 700°C, wobei das zum Fluidisieren und Erhitzen eingeleitete Gas bei Temperaturen unterhalb 1000°C gehalten wird. Wenn während der Verbrennung das Verhältnis von Luft zu Brennstoff in geeigneter _4(l Weise eingestellt wird, liegt in dem Gas nur eine geringe Menge Sauerstoff vor, so daß keine Selbstverbrennung von Aktivkohle auftritt, obwohl sie im fluidisierten Zustand direkt erhitzt wird.

Nachstehend wird eine kontinuierliche, mehrstufige Fließbetten enthaltende Kontaktvorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann, näher beschrieben.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können in mehreren Stufen angeordnete fluidisierte Betten verwendet werden, wenn die spezifischen Gewichte der betreffenden Substanzen stark voneinander verschieden sind wie im Falle von Gas und Feststoff, in dem eine stabilisierte Fluidisierung aufrechterhalten wird, weil die Fallrohre durch den durch sie hindurch nach unten strömenden Feststoff verschlossen werden. Wenn Feststoff und Flüssigkeit spezifische Gewichte besitzen, die in geringerem Ausmaße voneinander abweichen, so hat dies zwar den Vorteil, daß der Feststoff leichter fluidisiert werden kann, es treten aber auch Schwierigkeiten insofern auf, als der Feststoff leicht aus den Fallrohren nach oben ausgetragen wird oder daß feste Teilchen nicht kontinuierlich aus den Fallrphren austreten. Darüber hinaus ist es schwierig, die Feststoffallrohre für eine kontinuierliche mehrstufige Vorrichtung inngeeigneter Weise auszubilden.

Bei der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbaren Vorrichtung wird die kontinuierliche Einführung von festen Teilchen in die das fluidisierte Bett enthaltende Kontaktkammer sichergestellt und das Austragen von Flüssigkeit oder Feststoff aus den Fallrohren verhindert, indem eine der nachstehenden Bedingungen für den Zusammenhang zwischen einer Reihe von Böden, die jeweils aus einer Lochplatte bestehen, und den Fallrohren eingehalten wird: (1) Der Teil der unter einem Fallrohr liegenden Lochplatte, der um die Achse des Fallrohres zentriert ist, wird in einem Bereich, der dem 2- bis 4fachen des Innendurchmessers des Fallrohres entspricht, unperforiert gelassen, wobei zwischen dem unteren Ende des Fallrohres und der Oberfläche dieser Lochplatte ein Abstand eingehalten wird, welcher dem 2- bis 4fachen des Innendurchmessers des Rohres entspricht; und (2) das untere Ende des Fallrohres wird an einer Stelle von nicht mehr als der Hälfte der Höhe des nächsten fluidisierten Bettes angeordnet, wobei die Querschnittsfläche dieses Fallrohres so begrenzt ist, daß sie nicht mehr als etwa 20% der Gesamtöffnungsfläche der Lochplatte beträgt.

Durch eine dieser Maßnahmen können verschiedene Schwierigkeiten beseitigt werden, die bei den konventionellen Vorrichtungen auftreten. Wenn beide Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind, kann eine noch bessere Wirkung erzielt werden.

In einer Kontaktvorrichtung mit fluidisierten Betten, die der Bedingung (1) entspricht, wird ein Flüssigkeitsabschluß durch die Feststoffe erreicht, die auf dem nirht-perforierten Teil der Lochplatte und in den Fallrohren sich ansammeln. Der Feststoff, der unter der Wirkung seines Eigengewichtes durch das Fallrohr nach unten fließt, wird in einem Flüssigkeitstrom von der Oberfläche und dem unteren Teil der Schicht aus abgesetzter Aktivkohle, die unter einem Schüttwinkel unterhalb dieses Rohres abgelagert ist, in das fluidisierte Bett (Fließbett) eingeführt. Dabei wird der Abschluß durch ein statisches Bett von Feststoff bewirkt. Der Abschluß in Form eines fluidisierten Bettes ist ebenfalls möglich.

In einer Vorrichtung, die der Bedingung (2) genügt, wird in den Fallrohren ein fluidisiertes Bett aus Feststoff erzeugt. Mit Hilfe des Widerstandes dieses fluidisierten Bettes wird ein übermäßiges Aufsteigen des Fluidisierungsmediums (Flüssigkeit oder Gas) nach oben verhindert und ein glattes Einströmen des Feststoffes erreicht, was zur Ausbildung eines stabilen fluidisierten Bettes führt. Dadurch wird dem Abwärtsstrom des Feststoffes eine Flexibilität verliehen und der Betrieb des Systems wird erleichtert.

Der Zusammenhang zwischen der Höhe des fluidisierten Bettes innerhalb des Fallrohres und dem Druckverlust des fluidisierten Bettes ist durch die nachstehende Gleichung gegeben; dabei muß die Länge des Fallrohres oder der Abstand der Böden so festgelegt werden, daß diese Gleichung erfüllt ist:

H = (gc/g)[(l - VL) Ip₁ + Ip₂ + lp₃]/(p/H0),

worin bedeuten:

H: die Höhe des fluidisierten Bettes des Feststoffes in

dem Fallrohr in m,
gc: den Schwerkraft-Umwandlungsfaktor in kgm/ sec²kg,

g: die Gravitationsbeschleunigung in m/sec²,
/.· den Abstand zwischen dem unteren Ende des Fallrohres und dem Boden in m.

L: die Höhe des fluidisierten Bettes auf der Kolonnenplatte in m,

Ap\: den Druckverlust des fluidisierten Bettes in kg/m², Afh: den Druckverlust des oberen fluidisierten Bettes in kg/m²,

Apy. den Druckverlust des oberen Bodens in kg/m² und p: die scheinbare Dichte des fluidisierten Bettes in dem Fallrohr in kg/m³.

Der in dem Fallrohr überlaufende Feststoff strömt langsam herab in die untere Stufe, während er darin fluidisiert wird, in einer Menge, die dem Niveauausgleich in dem Fallrohr entspricht. Anders als beim Herabfallen aus dem statischen Bett strömt der Feststoff leicht in gut ausgewogener Weise nach unten π wie beim Strömen einer Flüssigkeit. Dadurch kann leicht einem Anstieg der Strömungsrate des Fluidisierungsmediums oder des Feststoffes gefolgt werden.

Die vorstehend beschriebene, kontinuierliche, mehrstufige Kontaktvorrichtung mit fluidisierten Betten kann als Fest-Flüssig-Kontaktvorrichtung zur Adsorption an Aktivkohle verwendet werden. Dadurch, daß das fluidisierte Bett in mehreren Stufen angeordnet ist, wird die Kontaktwirksamkeit im Vergleich zu einer Vorrichtung vom einstufigen Typ erhöht. Darüber hinaus wird durch Überführung der diskontinuierlichen Arbeitsweise in den mehrstufigen Arbeitsgang in fluidisierten Betten der Vorteil erzielt, daß die Größe der Anlage und der Hilfseinrichtungen herabgesetzt werden kann.

Das in der F i g. 4 dargestellte Fließdiagramm zeigt jo die beispielhafte Anwendung der erfindungsgemäß regenerierten Aktivkohle in einem Verfahren zum Aufbereiten von Wasser. Das zu behandelnde, nicht-aufbereitete Wasser, das durch Leitung 1 zugeführt wird, wird mittels einer Pumpe 2 in den Bodenabschnitt einer y, mehrstufigen, fluidisierte Betten enthaltenden Aktivkohle-Adsorptionskolonne 3 eingeführt. Das auf diese Weise in die Kolonne eingeführte, nicht-aufbereitete Wasser kommt in einer Reihe von fluidisierten Aktivkohlebetten 23 mit Aktivkohle in Berührung, wird durch Adsorption von den zu entfernenden Komponenten befreit und in Form von reinem Wasser aus einer Leitung 4 am oberen Kolonnenende entnommen.

Andererseits wird die in einer Abschreck- oder Löscheinrichtung 8 gesammelte Aktivkohle mit Hilfe des aufbereiteten oder reinen Wassers, das durch eine Saugstrahlpumpe 6 in eine Leitung 7 hineingedrückt wird, in das obere Ende der Adsorptionskolonne 3 eingeführt. In Abhängigkeit von der zugeführten Menge bewegt sich die Aktivkohle allmählich durch die Fallrohre 21 von den oberen Betten zu den unteren Betten und kommt mit Wasser in Kontakt, das einen allmählich ansteigenden Gehalt an den zu adsorbierenden Komponenten aufweist Wenn sie mit dem nicht-aufbereiteten Wasser am unteren Ende der Adsorptionskolonne in Kontakt kommt, adsorbiert die Aktivkohle eine solche Menge an zu entfernenden Bestandteilen, die fast der Menge der Gleichgewichtsadsorption bei der Konzentration der Bestandteile in unbehandeltem Wasser entspricht, und sie wird dann t,o mit Hilfe einer Saugstrahlpumpe 5 aus dem Boden der Kolonne abgezogen.

Die auf diese Weise entnommene verbrauchte Aktivkohle wird mittels einer Trockeneinrichtung 12 entwässert, tritt in einen Behälter 13 ein und wird durch ein rotierendes Ventil 22 kontinuierlich in einen Aktivkohle-Regenerator 11 eingeführt In dem Regenerator 11 wird die verbrauchte Aktivkohle bei 600 bis 1000⁰C aktiviert, indem man sie mit Wasserdampf oder einem Wasserdampf enthaltenden Fluidisierungsgas in Kontakt bringt, und dann wird sie in der Abschreckbzw. Löschvorrichtung mit Hilfe des behandelten oder reinen Wassers aus Leitung 9 abgelöscht. Ein Verlust an Aktivkohle während der Regenerierung wird durch die Zuführung von frischer Aktivkohle durch die Leitung 10 ausgeglichen.

Die aus dem Regenerator 11 abgezogenen Gase enthalten große Mengen an Feuchtigkeit, Verbrennungsgas, Absorbaten, Aktivkohlestaub u. dgl. Nach der Trennung von den Feststoffen mit Hilfe eines Zyklons 14 wird ein großer Teil der Gase in eine Verbrennungskammer 15 eingeführt, in der organische Materialien, Kohlenstoff u. dgl. verbrannt werden. Überschüssige Gase werden durch eine Leitung 20 in einen Abfackelschacht oder einen Verbrennungsofen eingeführt, in dem sie durch Verbrennen von organischen Bestandteilen unschädlich gemacht werden, und in die Atmosphäre abgelassen.

Der Verbrennungskammer werden ein fließfähiger oder gasförmiger Brennstoff durch eine Leitung 16, Luft oder Sauerstoff durch eine Leitung 17 und der Temperaturregelung dienender Wasserdampf durch eine Leitung 18 zugeführt, die mit dem Kreislaufgas aus dem Regenerator-Ofen vermischt und unter Bildung eines Gases einer hohen Temperatur verbranpt werden. Dieses Gas mit hoher Temperatur wird durch den Boden in den Regenerator 11 eingeführt, in dem es zum Regenerieren der verbrauchten Aktivkohle verwendet wird.

An Stelle des Aktivkohle-Regenerators 11 mit einem fluidisierten Bett kann auch ein Drehrohrofen oder ein mehrstufiger Drehrohrofen verwendet werden. Bei der oben erwähnten Trockenvorrichtung 12 handelt es sich zweckmäßig um einen Zentrifugalabscheider. Die Entwässerung kann aber auch durch einfaches Filtrieren durch ein Drahtnetz oder auf andere Weise erfolgen, was von der Form der eingesetzten Aktivkohle abhängt. Die Aktivkohle wird in aufgeschlämmtem Zustand in die Adsorptionskolonne eingeführt und aus dieser nach der Behandlung des nicht-aufbereiteten Wassers entnommen. Die Zuführung kann auch unter Verwendung einer Schlammpumpe an Stelle des Saugstrahlpumpen 5 und 6 durchgeführt werden.

Die Wasseraufbereitung wird unter Verwendung von körniger Aktivkohle durchgeführt, es ist aber auch pulverförmige Aktivkohle verwendbar, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers oder des Regenerierungsgases in geeigneter Weise eingestellt werden.

Die Aufbereitung von Wasser unter Verwendung von Aktivkohle wird in einer Kolonne oder in einem Turm durchgeführt, die keinen hohen Raumbedarf haben, und außerdem werden das Wasser und die Aktivkohle in sehr wirksamer Weise in mehrstufigen fluidisierten Betten im Gegenstrom miteinander in Kontakt gebracht Dabei kann die Aktivkohle die zu adsorbierenden Bestandteile in einem solchen Ausmaß adsorbieren, das etwa der Gleichgewichts-Adsorptionsmenge der Konzentration der Komponenten in dem nicht-aufbereiteten Wasser entspricht Am oberen Ende der Kolonne, wo die Konzentration der zu adsorbierenden Bestandteile gering ist, werden diese Bestandteile besonders gut adsorbiert, weil das zu behandelnde Wasser mit frischer Aktivkohle in Kontakt kommt, so daß die Adsorptionswirkung im Vergleich zu der einstufigen Behandlung stark verbessert wird. Durch die

Anwendung von fluidisierten Betten wird ein Verstopfen der Adsorptionskolonne auch dann vermieden, wenn in dem nicht-aufbereiteten Wasser geringe Mengen an Feststoffen suspendiert sind. Außerdem wird durch die kontinuierliche Behandlung die Menge der eingesetzten Aktivkohle auf ein Minimum herabgesetzt, wodurch sich auch die Kosten für die Apparatur und den Betrieb der Apparatur vermindern. Durch Verwendung der erfindungsgemäß regenerierten Aktivkohle ist es möglich, Wasser mit einem geringen Aufwand und mit geringeren Kosten aufzubereiten.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Es wurde ein Abwasser aus einer pctrochcmischcn Anlage aufbereitet. Das nicht-aufbereitete rohe Wasser, enthaltend 60 ppm verunreinigende Substanzen (VS), wurde durch eine lOstufige Adsorptionskolonne mit fluidisierten Aktivkohlebetten geleitet mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 20 m/h bei einer Verweilzeit von 20 Minuten. Dabei wurde aufbereitetes Wasser mit 15 ppm verunreinigenden Substanzen (VS) erhalten. Die Menge der an der Aktivkohle adsorbierten verunreinigenden Substanzen betrug 0,4 g/g · C (80% der Gleichgewichts-Adsorptionsmenge).

Die Aktivkohle wurde in einem Regenerierofen mit fluidisiertem Bett unter Verwendung eines aus Wasserdampf und Verbrennungsgas bestehenden Mischgases bei 900°C und einer Verweilzeit von 1 Stunde regeneriert. Der Regenerierungsverlust der Aktivkohle betrug 5%.

Wenn das gleiche unbehandelte Wasser durch eine Aktivkohle-Festbett-Adsorptionskolonne geleitet wurde, wurde aufbereitetes Wasser mit 20 ppm verunreinigenden Substanzen erhalten. In diesem Fall wurde aus der Durchbruchskurve bestimmt, daß die Menge an verunreinigenden Substanzen, die von der Aktivkohle adsorbiert wurden, 0,3 g/g ■ C (60% der Gleichgewichts-Adsorptionsmenge) betrug. Dies zeigte, daß die Aufbereitung erfindungsgemäß in wirksamer Weise erzielt werden kann.

Beispiel 2

In diesem Beispiel wurde das erfindungsgemäße Verfahren zum Regenerieren von Aktivkohle für die Abwasserbehandlung mit Aktivkohle angewendet.

Pro Stunde wurden etwa 40 kg Aktivkohle, die bei der Aufbereitung von Abwasser aus einer petrochemischen Anlage verunreinigende Substanzen in einer Menge von 400 mg pro 1 g adsorbiert hatte, kontinuierlich regeneriert, während sie unter den folgenden Bedingungen fluidisiert wurde: die Aktivkohle wurde während einer Verweilzeit von 30 Minuten durch eine bei 300⁰C gehaltene Desorptionskammer und durch eine Aktivierungskammer bei 800⁰C geleitet, der etwa 3 kg pro Stunde zum Aktivieren dienender Wasserdampf zugeführt wurden und in der eine Verweilzeit von 15 Minuten eingehalten wurde. Dabei wurden 39,4 kg regenerierte Aktivkohle erhalten, bei einem Regenerierungsverlust von 1,5%. Das Erhitzen erfolgte unter Verwendung von Propan-Luft-Verbrennungsgas.

ίο Die Verwendung der nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Aktivkohle zum Aufbereiten von Wasser ist besonders vorteilhaft bei Einsatz von mehrstufigen Adsorptionsvorrichtungen, was nachfolgend erläutert wird. Beispielsweise wurde die Adsorption von Verunreinigungen an körniger Aktivkohle mit Hilfe einer lOstufigen Adsorptionsvorrichtung mit einem Bodenabstand von 400 mm durchgeführt. Wenn durch eine solche Vorrichtung Wasser mit einem Gehalt von 110 ppm Verunreinigungen in einer Menge von 10 to pro Stunde durchgeleitet wurde, sank der Gehalt an Verunreinigungen auf 10 ppm. Die Strömungsgeschv^indigkeit des Wassers in der Kolonne betrug 20 m/h, die Raumgeschwindigkeit 3 l/h/l und der prozentuale Anteil des Lochbereichs in der Lochplatte 15%. Die Menge der adsorbierten Verunreinigungen betrug 0,2 g pro 1 g Aktivkohle.

Wenn die gleiche Behandlung in einem einstufigen fluidisierten Bett unter Verwendung der gleichen Aktivkohle durchgeführt wurde, zeigte das aufbereitete

jo Wasser einen hohen Gehalt an Verunreinigungen von 35 ppm, wobei die Menge der adsorbierten verunreinigenden Substanzen (bestimmt aus der Durchbruchskurve) 0,14 g pro 1 g Aktivkohle betrug. Dieses Ergebnis zeigt, daß durch Verwendung einer mehrstufigen, fluidisierte Betten enthaltenden Vorrichtung eine sehr hohe Wirksamkeit gewährleistet wird.

In einem anderen Fall wurde gemäß der Erfindung regenerierte körnige Aktivkohle in einer 8stufigen Adsorptionskolonne mit fluidisierten Betten einer Höhe von 400 mm und einem Bodenabstand von 500 mm verwendet. Das Wasser wurde mit 10 Tonnen pro Stunde durchgeleitet, und der Verunreinigungsgrad sank von 95 ppm auf 10 ppm. Es wurden 0,4 g Verunreinigungen pro 1 g Aktivkohle adsorbiert. Die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in der Kolonne betrug 15 m pro Stunde, die Raumgeschwindigkeit 4 l/h/l. Der prozentuale Anteil des Querschnitt!, des Fallrohrs zu dem Gesamtlochquerschnitt der Lochplatte betrug 3%. Das untere Ende des Fallrohrs befand sich 100 mm oberhalb der mehrfach durchlöcherten Platte. In einem einstufigen Bett sank der Verunreinigungsgrad auf 20 ppm, und die Menge der adsorbierten Verunreinigungen betrug 0,08 g pro 1 g Aktivkohle.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

!3 06 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Regenerieren von verbrauchter Aktivkohle durch Erhitzen in zwei Zonen bei verschiedenen Temperaturen, wobei in der zweiten Zone die Aktivkohle mit Wasserdampf in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer Desorptionsstufe die verbrauchte fluidisierte Aktivkohle zusammen mit Verbrennungsgas auf 100 bis 700⁰C erhitzt, wobei eine Verweilzeit von 5 bis 180 Minuten eingehalten wird, und danach in einer Aktivierungsstufe durch indirektes Erhitzen mit Verbrennungsgas bei 500 bis 1000³C mit Wasserdampf oder Wasserdampf enthaltendem Gas im Fließbett reaktiviert, wobei eine Verweilzeit von 1 bis 180 Minuten eingehalten wird.

2. Verwendung der nach Anspruch 1 hergestellten Aktivkohle zum Aufbereiten von Wasser.