DE4331586C2 - Agglomerate aus Aktivkohle - Google Patents

Description

Die Verwendung von Schüttungen (Schüttfilter) ist die Wichtigste Anwendungs­ form um Teilchen mit spezifischer Wirkung (z. B. Adsorbentien, Ionenaustau­ scher, Katalysatoren) mit einem Gas oder einer Flüssigkeit in Kontakt zu brin­ gen. Da bei kleinen Teilchen eine größere Oberfläche zur Verfügung steht als bei großen, ist bei ersteren erwartungsgemäß die Wirkungsweise besser. Al­ lerdings führen kleine Teilchen zu einem hohen Druckverlust und wird die Bil­ dung von Kanälen gefördert. Aus diesem Grund kann die anzuwendende Teil­ chengröße bei Schüttungen immer nur ein Kompromiß sein.

Diese Probleme sind beispielsweise den Betreibern von Aktivkohle- Schüttfiltern sehr wohl bekannt; wegen der zwecks Erreichen eines wirtschaft­ lichen Druckverlustes größeren Teilchen, wird oft ein beträchtlicher Teil der theoretisch vorhandenen Kapazität nicht genutzt.

In der EP 0340542 A1 wird für das Entfernen von Schadstoffen aus Luftströmen bei sehr geringem Druckverlust ein System vorgeschlagen, welches grund­ sätzlich auch für Flüssigkeiten anwendbar ist; um die günstige Kinetik kleiner Adsorberteilchen nutzen zu können, ohne einen hohen Druckverlust in Kauf nehmen zu müssen, werden die Teilchen mit Hilfe einer Haftmasse auf ein dreidimensionales Trägersystem aufgebracht, dessen Öffnungen den Druck­ verlust bestimmen. Das System hat neben Vorteilen auch Nachteile: es ist nicht für Schüttungen geeignet und sowohl die Haftmasse als auch das Trä­ gersystem können Schwachstellen sein.

Der Anmeldungsgegenstand liegt die Aufgabe zugrunde für Aktivkohleschüt­ tungen ein System zu schaffen, welches nur aus Aktivkohle besteht und trotz kleiner Adsorberteilchen einen geringen Durchflußwiderstand aufweist.

Die Aufgabe wird gelöst durch Agglomerate aus Aktivkohleteilchen, die durch körnige Binderteilchen, die ihrerseits in Aktivkohle umgesetzt werden, zusam­ mengehalten werden. Ähnlich wie in der EP 0340542 A1 hat man zwei Typen von Hohlräumen: kleine zwischen den Teilchen, die deren Zugänglichkeit er­ möglichen und große zwischen den Agglomeraten, die für einen geringen Durchflußwiderstand sorgen. Agglomerate werden zwar bereits in der DE-OS 24 02 901 beschrieben, doch sind diese aus vermahlener Aktivkohle und sehr kleinen Teilchen eines thermoplastischen Binders (Schmelzkleber) her­ gestellt mit den daraus folgenden Nachteilen.

Die US 3,917,806 A beschreibt ein Verfahren um aus Pechen und Distillations­ rückständen Aktivkohlekügelchen herzustellen. Zuerst wird das Pech unter Zu­ hilfenahme eines Schmelzpunkterniedrigers in Pechkügelchen umgesetzt. Nach Extraktion des Schmelzpunkterniedrigers werden die Kügelchen durch kräftige Oxidation unschmelzbar gemacht, um sie weiter verarbeiten zu kön­ nen (Schwelung und Aktivierung). Ohne Oxidation würden die Kügelchen ver­ klumpen und schmelzen.

Es wurde gefunden, daß beim Erhitzen einer Mischung von noch nicht un­ schmelzbar gemachten Kügelchen mit solchen die bereits unschmelzbar ge­ macht worden sind, erstere mit letzteren verkleben und brombeerartige Agglo­ merate bilden. Je nach Verhältnis werden sich solche mit nur einem "weichen" Kern, oder solche mit zwei und mehreren weichen Kernen bilden. Anschlie­ ßend wird der "weiche" Kern, z. B. durch Oxidation, unschmelzbar gemacht und es können die Agglomerate in gewohnter Weise geschwelt und aktiviert werden. Im Gegensatz zur DE-OS 24 02 901 besteht das Endprodukt nur aus Aktivkohle. Grundsätzlich können die erfindungsgemäßen Agglomerate aus jedem Materi­ al hergestellt werden, welches durch Erhitzten zuerst klebrig wird. bzw. schmilzt, welches unschmelzbar gemacht werden kann und welches sich durch Schwelen und Aktivieren in Aktivkohle umsetzen läßt.

Beispiel 1

Nach US 3,917,806 A wurden vorerst Aktivkohlekügelchen mit einem mittleren Durchmesser von 0,5 mm hergestellt. Die Herstellung umfaßt das Vermischen eines (Steinkohlenteer) Pechs mit einem Viskositätsminderer, die Formung der Pechkügelchen, die Extraktion des Viskositätsminderers, das Unschmelz­ barmachen durch Oxidation und das Schwelen und Aktivieren. Sodann wurde ein Gemisch aus 15 Teilchen Aktivkohlekügelchen und einem Teil noch nicht oxidierter, also noch erweichungsfähiger Kügelchen hergestellt und unter leich­ ten Druck auf 180°C erhitzt. Nach Abkühlen wurden "Brombeeren" erhalten, die etwa den 3-4-fachen Durchmesser der Kügelchen hatten. Durch Oxida­ tion wurden die zentralen Kügelchen unschmelzbar gemacht und leicht ge­ schwelt. Die Schüttung aus den Agglomeraten hatte einen sechsmal kleineren Strömungswiderstand als die Schüttung aus einzelnen Kugeln.

Beispiel 2

Das Beispiel 1 wurde mit ausgesiebter Splitterkohle (Kornkohle), Teilchengrö­ ße 0,8-1, 2 mm wiederholt, wobei aber der zentrale Kern wie im Beispiel 1 aus einer Pechkugel bestand. Die Ummantelung dieser Pechkohlekugel war zwar wesentlich unregelmäßiger, aber es bildeten sich nur wenige Agglomera­ te mit mehr als einem Kern. Die Leistung der Schüttung war vergleichbar mit jenen aus Beispiel 1.

Claims (4)

1. Agglomerate aus Aktivkohle, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkoh­ leteilchen mit einem Durchmesser zwischen 0,1 bis 5 mm durch leichten Druck und Erwärmung um ein etwa gleich großes Teilchen aus Pech an­ geordnet und zum Haften gebracht werden, und daß das Pechteilchen durch Oxidation unschmelzbar gemacht und in Aktivkohle umgesetzt wird, und daß der freie Zwischenraum zwischen den Teilchen im Agglomerat eine Weite von mind. 10 Vol% der Teilchengröße aufweist.

2. Agglomerate nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pech aus einer Vorstufe der Aktivkohleherstellung herführt und noch erwei­ chungsfähig ist.

3. Agglomerate nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß statt Aktivkohle die unschmelzbare Form der Pechteilchen verwendet wird.

4. Agglomerate nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen kugelförmig sind.