DE2610073A1 - Regeneration of loaded activated carbon - using desorber with heated tubes through which carbon passes and recycle of gases - Google Patents

Abstract

Activated carbon or coke granules are reactivated by heating them in a vessel through which they are passed. In the lower part they are cooled and drawn off as cooled granules. In the upper section the flow is split into a number of small streams. These are then heated by contact with walls heated by a hot gas stream. Some of the regeneration gas formed is recycled back to the bed and flows up through the heated zone. In the lower zone, cold inert gas is recycled to cool the carbon. An excess of approx. 5% of the vol. of regeneration gas is injected as inert gas to ensure that there is always a net flow from the cold to the hot zone. Used for reactivating carbon esp. when leaded with SO2.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Regenerieren Method and device for regeneration

von Aktivkohlegranulat Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine dazugehörende Vorrichtung zum Regenerieren von beladenem Aktivkohle- oder Aktivkoksgranulat durch Erhitzung des einen Behälter von oben nach unten durchwandernden Granulats, das in dem unteren Teil des Behälters gekühlt und als abgekühltes Granulat aus diesem Behälter abgezogen wird. of activated carbon granules The invention relates to a method and a Associated device for regenerating loaded activated carbon or activated coke granulate by heating the granulate moving through a container from top to bottom, that is cooled in the lower part of the container and as cooled granules from this Container is withdrawn.

Die Regenerierung von Aktivkohle kann u.a. auf thermischem Wege durch Erhitzen um mehrere 1000C erfolgen. Dabei unterscheidet man zwischen direkter und indirekter Erhitzung, je nachdem ob das Granulat mit einem artfremden Aufheizmittel in Berührung kommt oder nicht.The regeneration of activated charcoal can be done thermally, among other things Heating to several 1000C can be done. A distinction is made between direct and indirect heating, depending on whether the granulate is heated with a different type of heating agent comes into contact or not.

Es ist z.B. bekannt, die Aktivkohle zur Rengeneration durch ein heißes, ihr gegenüber inertes Gas zu erhitzen. Der Nachteil dieser Verfahrensweise besteht darin, daß das desorbierte Gas durch das Heizgas stark verdünnt wird und zur Weiterverarbeitung erst wieder aufkonzentriert werden muß.It is known, for example, to use activated carbon for regeneration by means of a hot, to heat their inert gas. The disadvantage of this procedure is there in that the desorbed gas is greatly diluted by the fuel gas and for further processing must first be concentrated again.

Weiter ist bekannt, daß Aktivkoks mit einem festen Wärmeträger zu mischen beispielsweise hocherhitzten Sand zusammenzubringen und nach erfolgtem Wärmeaustausch die Mischung durch Sieben wieder zu trennen. Dieses Verfahren erfordert aufwendige Einrichtungen zum Austragen und Trennen von Aktivkoks und Sand.It is also known that activated coke with a solid heat carrier to mix, for example, bring together highly heated sand and after heat exchange has taken place to separate the mixture again by sieving. This procedure requires complex Equipment for discharging and separating activated coke and sand.

Beides muß zudem noch bei hohen Temperaturen erfolgen, wenn der Sand vor der Wiedererhitzung nicht abgekühlt werden soll.Both must also be done at high temperatures when the sand should not be cooled down before reheating.

Diese Nachteile werden vermieden, wenn die Aktivkohle durch Vorbeiführen an beheizten Wänden indirekt erhitzt wird. Es ist bekannt, die Regenerierung von Aktivkohle in einem Schacht vorzunehmen, in dessen oberen Teil von innen beheizte Heizrohre angeordnet sind. An diesen Heizrohren wandert das Aktivkohlegranulat auf dem Weg von oben nach unten durch den Behälter vorbei. Da Aktivkohlegranulat ein schlechter Wärmeleiter ist und keinen guten Wärmeübergang zuläßt, wird hierbei das Material nur ungleichmäßig und ungenügend erhitzt.These disadvantages are avoided if the activated carbon is passed by is indirectly heated on heated walls. It is known to regenerate Carry out activated charcoal in a shaft, in the upper part of which is heated from the inside Heating pipes are arranged. The granulated activated carbon migrates to these heating pipes the way from top to bottom through the container. Because activated charcoal granules a is a poor conductor of heat and does not allow good heat transfer, this is the case Material only heated unevenly and insufficiently.

Die Regenerierung ist daher nur unvollständig.The regeneration is therefore only incomplete.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art die Aktivkohle durch Verbesserung des Wärmeüberganges während der Erhitzung möglichst vollständig zu regenerieren.The invention is based on the object of a method of the type mentioned above, the activated carbon by improving the heat transfer to regenerate as completely as possible during heating.

Das geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß der Granulatstrom im oberen Teil des Behälters in Teilströme aufgeteilt wird, daß die Teilströme über von außen mittels eines Heizgas es beheizte Wände erhitzt werden und daß in den Behälter ein Teil des aus dem Granulat ausgetriebenen Gases derart eingeführt wird, daß es die Teilströme des Granulats während dessen Erhitzung durchströmt. Durch die Aufteilung des Granulatstromes in Teilströme wird die mittlere statistische Entfernung der Granulatkörner von einer beheizten Wand geringer, so daß die Erhitzung gleichmäßiger wird. Gleichzeitig sorgt das eingeblasene Desorptionsgas für eine zusätzliche Erhitzung des Granulats sowie für einen verbesserten Wärmeübergang von der beheizten Wand auf die Granulatkörner. Eine Verdünnung durch Fremdgaszusatz ist ausgeschlossen. Schließlich läßt diese Art deren Regenerierung die Anordnung einer Erhitzungszone und einer Kühlzone in ein und demselben Behälter zu. Damit weist das erfindungsgemäße Verfahren die mit einem solchen Behälter verbundenen Vorteile auf. Diese sind in einer weitgehenden Zurückgewinnung der Wärme, die zur Erhitzung aufgewendet wurde und in geringeren Wärmeverlusten durch geringere Oberfläche des Behälters begründet. Außerdem ist der konstruktive Aufwand geringer.This is done according to the invention in that the granulate stream in upper part of the container is divided into partial flows that the partial flows over from the outside by means of a heating gas it heated walls are heated and that in the Part of the gas expelled from the granulate is introduced into the container in such a way that that it flows through the partial flows of the granules while they are being heated. By the division of the granulate flow into partial flows becomes the mean statistical one Removal of the granules from a heated wall is less, so that the heating becomes more even. At the same time, the blown desorption gas ensures a additional heating of the granulate and for improved heat transfer from the heated wall on the granules. A dilution through the addition of foreign gas is excluded. Finally, this way of regenerating them leaves the assembly a heating zone and a cooling zone in one and the same container. In order to has the inventive method the with such a container related benefits. These are in an extensive recovery of the heat, which was used for heating and in lower heat losses due to lower Surface of the container justified. In addition, the design effort is lower.

Die Kühlung wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch herbeigeführt, daß durch den unteren Teil des Behälters ein kaltes Inertgas eingeführt und unterhalb der Heizzone abgesaugt wird. In der Kühlzone kann die Aktivkohle soweit rückgekühlt werden, daß sie nach dem Verlassen des Behälters gefahrlos an der Umgebungsluft weitertransportiert werden kann. Ebenso wird die Austragsvorrichtung vereinfacht, da sie nur für die kalten Aktivkohle ausgelegt zu werden braucht.The cooling is thereby achieved according to a further feature of the invention caused a cold inert gas to be introduced through the lower part of the container and is suctioned off below the heating zone. The activated carbon can be used in the cooling zone are recooled so that they are safe in the ambient air after leaving the container can be transported further. The discharge device is also simplified, because it only needs to be designed for the cold activated carbon.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine Teilmenge des in die Kühlzone eingeblasenen Inertgases, die etwa 5 % der Menge des ausgetriebenen Desorptionsgases entspricht, in die Heizzone weitergeführt wird. Hierdurch wird eine eindeutige Absperrung des Kühlgaskreislaufes von dem Desorptionskreislauf bewirkt. Gleichzeitig spült das Inertgas das restliche von der Aktivkohle evtl. noch festgehaltene absorbierte Gas aus.It is also advantageous if a portion of the in the cooling zone injected inert gas, which is about 5% of the amount of the expelled desorption gas is continued into the heating zone. This creates a clear barrier of the cooling gas circuit caused by the desorption circuit. Rinses at the same time the inert gas absorbed the rest of the activated charcoal Gas off.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen Figur 1 schematisch den Längsschnitt durch eine Regeneriervorrichtung gemäß der Erfindung, Figur 2 den Schnitt II-II nach Figur 1 und Figur 3 den Schnitt III-III nach Figur 1.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail below. FIG. 1 shows schematically the longitudinal section through a regeneration device according to the invention, Figure 2 the section II-II according to FIG. 1 and FIG. 3, section III-III according to FIG. 1.

Die dargestellte Vorrichtung dient insbesondere zur Regenerierung von Aktivkohle oder Aktivkoksgranulat, das durch Schwefeldioxid und anderer gasförmiger Verunreinigungen aus dem Rauchgas eines Kraftwerkkessels beladen wurde. Sie läßt sich aber auch zur Regenerierung von auf andere Weise beladene Aktivkohle verwenden.The device shown is used in particular for regeneration of activated charcoal or activated coke granulate, which is replaced by sulfur dioxide and other gaseous Impurities from the flue gas of a power plant boiler was loaded. She lets but can also be used to regenerate activated carbon loaded in other ways.

Durch die Anschlußleitung 1 im Kopf 2 des vorzugsweise rechteckigen Behälters 3 wird das zu regenerierende Aktivkohle-oder Aktivkoksgranulat kontinuierlich eingespeist. Der Behälter 3 ist vorzugsweise in seinem heißen Teil oberhalb der Linie 4 im Inneren hitzebeständig ausgemauert und unterhalb davon außen von einer wärmeisolierenden Schicht umgeben.Through the connecting line 1 in the head 2 of the preferably rectangular Container 3, the activated carbon or activated coke granulate to be regenerated is continuously fed in. The container 3 is preferably in its hot part above the Line 4 is lined with heat-resistant brick on the inside and one below it on the outside heat insulating layer surrounded.

Am Boden 5 sorgt eine Austragsvorrichtung 6 für eine ebenfalls kontinuierlich über den Behälterquerschnitt gleichmäßige Abführung des Granulats.At the bottom 5, a discharge device 6 also ensures continuous The granulate is discharged evenly across the cross-section of the container.

Im oberen Teil des Behälters 3ist der Behälterquerschnitt in einzelne senkrechte Kanäle 7 aufgeteilt. Die Kanäle 7 können beliebige Form haben. Im dargestellten Fall besteht sie aus versetzt angeordneten Rohren. Auf seinem Weg durch den Behälter 3 durchwandert das Granulat diese Kanäle 7. Um einerseits ein gutes Durchrieseln der Granulatkörner zu erreichen und um andererseits auch eine gleichmäßige Erwärmung des Granulats zu erzielen, haben die Kanäle 7 eine Dicke von 100 bis 120 mm bzw. einen Durchmesser von etwa 100 mm.In the upper part of the container 3, the container cross-section is broken down vertical channels 7 divided. The channels 7 can have any shape. In the illustrated Case, it consists of staggered tubes. On its way through the container 3 the granulate travels through these channels 7. On the one hand, a good trickle through of the granules and, on the other hand, to ensure even heating To achieve the granulate, the channels 7 have a thickness of 100 to 120 mm or a diameter of about 100 mm.

Quer zu den Kanälen 7 ist ein Heizgaszug 8, der durch eine waagerecht angeordnete Zwischenwand 9 aufgeteilt ist, angeordnet. In das untere Ende des Heizgaszuges 8 wird ein Heizgas z.B. Rauchgas aus der Kesselanlage mit einer Temperatur von über 500 C eingeführt. Das Heizgas umströmt die mit Granulat gefüllten Kanäle 7 und verläßt den Heizgaszug 8 aus dessen oberen Teil. Anschließend wird das abgekühlte Heizgas an geeigneter Stelle wieder in die Kesselanlage eingeführt. Anstelle von Rauchgas aus der Kesselanlage kann auch ein in einer besonderen Brennkammer eigens erzeugtes Heizgas verwendet werden.Transversely to the channels 7 is a Heizgaszug 8, which is horizontal through a arranged partition 9 is divided, arranged. In the lower end of the hot gas flue 8 is a heating gas e.g. flue gas from the boiler system with a temperature from introduced over 500 C. The heating gas flows around the channels 7 filled with granules and leaves the Heizgaszug 8 from its upper part. Then the cooled Heating gas fed back into the boiler system at a suitable point. Instead of Flue gas from the boiler system can also be stored in a special combustion chamber generated heating gas can be used.

Das Granulat verläßt die senkrechten Kanäle 7 mit einer im wesentlichen über den Querschnitt des Behälters 3 gleichmäßigen Temperaturverteilung. Während der Erhitzung entweicht das in dem beladenen Granulat adsorptiv gebundene Gas und steigt der Bewegungsrichtung des Granulats entgegen auf. Dieses Desorptionsgas wird aufgefangen und über die Leitung 10 aus dem Behälter 3 abgeführt. Zum Abfangen dienen dachförmige Einbauten 11, die oberhalb der Kanäle 7 quer durch den Behälter 3 verlegt und mit der Leitung 10 verbunden sind. Die Einbauten 11 stützen sich auf den seitlichen Behälterwänden ab. Die Öffnung der Einbauten 11 ist nach unten gerichtet, so daß das Granulat ungehindert über sie herabrieseln kann.The granulate leaves the vertical channels 7 with a substantially Uniform temperature distribution over the cross section of the container 3. While the heating escapes the adsorptively bound gas in the loaded granulate and rises against the direction of movement of the granulate. This desorption gas is collected and discharged from the container 3 via the line 10. Serve to intercept Roof-shaped fixtures 11, which are laid across the container 3 above the channels 7 and are connected to line 10. The internals 11 are based on the side Container walls. The opening of the internals 11 is directed downwards, so that the granules can trickle down unhindered over them.

In der Leitung 10 ist ein Gebläse 12 angeordnet, das das Desorptionsgas absaugt und über die Leitung 13 einer Weiterverarbeitungsanlage zuführt. Ein Teil des Desorptionsgases wird über eine Leitung 14 in den Behälter 3 in einer Höhe unterhalb der Kanäle 7 eingeführt. Mit Hilfe eines Ventils 15 in der Leitung 14 und eines weiteren Ventils 16 in der Leitung 13 wird die Menge des eingeführten Desorptionsgases geregelt.In the line 10, a fan 12 is arranged, which the desorption gas sucked off and fed via line 13 to a further processing plant. A part the desorption gas is via a line 14 into the container 3 at a height below of the channels 7 introduced. With the help of a valve 15 in the line 14 and one Another valve 16 in the line 13 is the amount of the introduced desorption gas regulated.

Die Leitung 14 führt zu dachförmigen Einbauten 17, die genauso aufgebaut sind wie die Einbauten 11 oberhalb der Kanäle 7. Durch die nach unten gerichtete Öffnung der dachförmigen Einbauten 17 tritt das Desorptionsgas aus. Es strömt nach oben und umspült die Granulatkörner innerhalb der Kanäle 7 und verbessert dadurch den Wärmeübergang von der beheizten Wand der Kanäle 7 auf das Granulat. Zusammen mit dem aus dem Granulat ausgetriebenen Desorptionsgas wird das rückgeführte Desorptionsgas über die Einbauten 11 und die Leitung 10 wieder abgesaugt.The line 14 leads to roof-shaped fixtures 17, which are constructed in the same way are like the internals 11 above the channels 7. By the downward When the roof-shaped fixtures 17 are opened, the desorption gas emerges. It flows after above and around it the granules within the channels 7 and improved thereby the heat transfer from the heated wall of the channels 7 to the granulate. Together with the desorption gas expelled from the granulate, the gas is recycled Desorption gas is sucked off again via the internals 11 and the line 10.

Das die oben beschriebene Heizzone verlassende heiße Granulat wird in dem gleichen Behälter in einer in dem unteren Teil liegenden Kühlzone 18 gekühlt. Dazu sind in zwei Höhenebenen weitere dachförmige Einbauten 19 und 20 angeordnet, die im Aufbau und Wirkungsweise den Einbauten 11 entsprechen. Ein Gebläse 21 fördert kaltes Inertgas, z.B. gereinigtes Rauchgas oder eine Mischung aus N2, H20 und CO2, durch die Leitung 22 zu den unteren dachförmigen Einbauten 20. Das sich im Kontakt mit dem Granulat aufwärmende Inertgas wird durch die oberen Einbauten 19 abgesaugt und über die Leitung 23 aus dem Behälter 3 geführt. In einem in der Leitung 24 liegenden Wärmetauscher 25 wird das Inertgas rückgekühlt und mit Hilfe des Gebläses 21 über die Leitung 22 und die Einbauten 20 erneut in die Kühlzone 18 eingeblasen. Die in den Wärmetauscher 25 durch Kühlung des Inertgases gewonnene Wärme kann zur Vorwärmung von Verbrennungsluft oder zur Dampf- bzw. Heißwassererzeugung voll ausgenutzt werden.The hot granulate leaving the heating zone described above becomes cooled in the same container in a cooling zone 18 located in the lower part. For this purpose, additional roof-shaped fixtures 19 and 20 are arranged in two height levels, which correspond to the internals 11 in structure and mode of operation. A fan 21 promotes cold inert gas, e.g. purified flue gas or a mixture of N2, H20 and CO2, through the line 22 to the lower roof-shaped fixtures 20. That is in contact Inert gas warming up with the granulate is sucked off through the upper internals 19 and passed out of the container 3 via the line 23. In one lying in the line 24 Heat exchanger 25, the inert gas is recooled and with the help of the fan 21 over the line 22 and the internals 20 are blown into the cooling zone 18 again. In the the heat exchanger 25 obtained by cooling the inert gas can be used for preheating of combustion air or to generate steam or hot water.

In dem Inertgaskreislauf wird über eine Leitung 26 zusätzlich eine geringe Menge Inertgas ständig zugeführt. Die Menge, die etwa 5 % der Menge des Desorptionsgases beträgt, wird durch das Ventil 27 geregelt. Durch diese zusätzliche Inertgasmenge wird in der Kühlzone 18 ein überdruck gegenüber der Erhitzungszone bewirkt und so der Zutritt von Desorptionsgas in den Inertgas kreislauf verhindert.In the inert gas circuit, a line 26 is also a small amount of inert gas continuously supplied. The amount that is about 5% of the amount of the Desorption gas is regulated by valve 27. Through this additional The amount of inert gas in the cooling zone 18 is an overpressure compared to the heating zone causes and thus prevents the entry of desorption gas into the inert gas circuit.

Ein zusätzlicher positiver Effekt ist das Durchspülen des bereits regenerierten Granulats, wodurch noch etwa vorhandene Reste Desorptionsgas ausgetrieben werden. Die dadurch bewirkte Zumischung von geringen Inertgasmengen zum Desorptionsgas kann in Rauf genommen werden.An additional positive effect is the flushing of the already regenerated granulate, which expels any remaining desorption gas will. The resulting admixture of small amounts of inert gas to the desorption gas can be taken up.

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Claims (7)

Patentansprüche 1. Verfahren zum Regenerieren von beladenem Aktivkohle- oder Aktivkoksgranulat durch Erhitzung des einen Behälter von oben nach unten durchwandernden Granulats, das in dem unteren Teil des Behälters gekühlt und als abgekühltes Granulat aus diesem Behälter abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Granulatstrom im oberen Teil des Behälters in Teilströme aufgeteilt wird, daß die Teilströme über von außen mittels eines Heizgases beheizte Wände erhitzt werden und daß in den Behälter ein Teil des aus dem Granulat ausgetriebenen Desorptionsgases derart eingeführt wird, daß es die Teilströme des Granulat während deren Erhitzung durchströmt. Claims 1. A method for regenerating loaded activated carbon or activated coke granulate by heating the one container moving through from top to bottom Granules that are chilled in the lower part of the container and as chilled granules is withdrawn from this container, characterized in that the granulate flow in the upper part of the container is divided into partial flows that the partial flows over Walls heated from the outside by means of a heating gas are heated and that in the container a part of the desorption gas expelled from the granules is introduced in this way is that it flows through the partial streams of the granules while they are being heated. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den unteren Teil des Behälters ein kaltes Inertgas eingeführt und unterhalb der Heizzone abgesaugt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that in the lower A cold inert gas is introduced into part of the container and suctioned off below the heating zone will. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilmenge des in die Kühlzone eingeblasenen Inertgases, die etwa 5 % der Menge des ausgetriebenen Desorptionsgases entspricht, in die Heizzone weitergeführt wird.3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that that a portion of the inert gas blown into the cooling zone, which is about 5% of the Corresponds to the amount of expelled desorption gas, continued into the heating zone will. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Kühlzone abgesaugte Gas in einem Wärmetauscher gekühlt und im Kreislauf erneut in die Kühlzone eingeführt wird.4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that that the gas extracted from the cooling zone is cooled in a heat exchanger and circulated is reintroduced into the cooling zone. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem oberen Teil des Behälters (3) in senkrechter Richtung verlaufende vom Granulat durchwanderte Kanäle (7) angeordnet sind, daß quer zu diesen Kanälen (7) ein Heizgaszug (8) geführt ist und daß unterhalb der Kanäle (7) eine Gaszufuhr (14, 17) vorgesehen ist, die an die das Desorptionsgas führende Leitung (10) angeschlossen ist.5. Device for performing the method according to the claims 1 to 4, characterized in that in the upper part of the container (3) in the vertical Direction running channels (7) through which the granules have migrated are arranged that transversely to these channels (7) a Heizgaszug (8) is guided and that below the Channels (7) a gas supply (14, 17) is provided to which the desorption gas leading line (10) is connected. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuführung und Abführung von Gasen in bzw. aus dem Behälter (3) in diesem dachförmige Einbauten (11, 17, 19, 20) angeordnet sind, deren Öffnung in Bewegungsrichtung des Granulats gerichtet ist.6. Apparatus according to claim 5, characterized in that for feeding and discharge of gases into or out of the container (3) in this roof-shaped internals (11, 17, 19, 20) are arranged, their opening in the direction of movement of the granules is directed. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dachförmigen Einbauten (7I,- 17, 19, 20) in einer Ebene durch Gasleitungen (1O, 14, 22, 23) miteinander verbunden sind.7. Device according to claims 5 and 6, characterized in that that the roof-shaped fixtures (7I, - 17, 19, 20) in one plane through gas pipes (1O, 14, 22, 23) are connected to each other.