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Herstellung aktiver Kohle Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf
die gemeinsame Anwendung mehrerer Öfen zum Aktivieren kohlenstoffhaltiger Massen
durch Hindurchstreichen von aktivierenden Gasen bei hoher Temperatur, derart, daß
durch die so geschaffene Einrichtung eine Beschleunigung der Aktiv ierungsreaktion
infolge geschickter Anwendung der Heizgase und der Aktivierungsgase und außerdem
eine beträchtliche Ersparnis bei der Erhitzung erzielt wird, und zwar durch die
Bildung von Aktivierungsgasen mit hohen wärmeerzeugenden Eigenschaften und deren
unmittelbare Anwendung auf eine besonders wirksame Art und Weise.
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Es ist bekannt, aktive Kohlen zu Absorptions- oder Entfärbungszwecken
dadurch zu gewinnen, daß man kohlenstoffhaltige Massen der Wirkung aktivierender
Gase bei erhöhter Temperatur unterwirft, entweder dadurch, daß man die aktivierenden
und die Heizgase quer durch die Masse unmittelbar hindurchstreichen läßt oder unter
Vermittlung von porösen oder durchbrochenen Zwischenwänden.
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Die dieser Aktivierungsbehandlung zu unterwerfenden kohlenstoffhaltigen
Massen können Rohstoffe sein, wie Holz, oder Abfälle beliebiger pflanzlicher oder
tierischer Stoffe, Torf, Lignit, Anthrazit usw. Die genannten Stoffe können auch
einer mehr oder weniger vollständigen Verkohlung zuvor unterworfen werden. Ferner
können gegebenenfalls auch chemische Stoffe zugesetzt werden, die die Aktivierung
begünstigen, oder die Massen können durch verschiedene Mittel gegebenenfalls agglomeriert
sein.
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Die vorliegende Erfindung ist durch die gemeinsame Anwendung zweier
Ofen gekennzeichnet, wobei in jedem derselben die Behandlung der Massen durch abwechselndes
Erhitzen und Aktivieren stattfindet, dabei findet in dem einen Ofen die Erhitzung
statt, während in dem anderen Ofen die Aktivierung erfolgt, und umgekehrt.
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Es wurde schon ein Verfahren zum Aktivieren kohlenstoffhaltiger Substanzen
mit Gasen, bei dem das Prinzip der Arbeitsweise von Aktivierungsöfen mit abwechselnder
Erhitzung und Aktivierung angewandt wurde, beschrieben, wobei jede dieser Arbeitsphasen
für sich getrennt mit Gasen verschiedener Zusammensetzung erfolgt, die vollkommen
den gewünschten Zwecken angepaßt ist.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht unter anderem infolge der Vereinigung
zweier Öfen, die nach dem oben angegebenen Grundsatz arbeiten, wobei in dem einen.
die Erhitzung
stattfindet, während in dem anderen die Aktivierung
erfolgt, eine unmittelbare Nutzbarmachung der noch warmen Verbrennungsgase, die
in dem im Stadium der Aktivierung befindlichen Ofen entstanden sind nach Verbrennung
mit einer beliebigen Luftmenge, die vorzugsweise vorgewärmt ist, um den im Stadium
der Erhitzung befindlichen Ofen zu erhitzen.
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Ferner ist. es möglich, die Erhitzung des Ofens in den meisten Fällen
ohne irgendeine zusätzliche Anwendung von Brennstoff zu bewirken oder wenigstens
mit einem sehr verminderten Verbrauch an zusätzlichem Brennstoff. Hierdurch gestaltet
sich die Arbeitsweise besonders wirtschaftlich.
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Die Ofen können voneinander unabhängig oder zusammengebaut sein. Ihre
innere Einrichtung kann derart sein, daß ein unmittelbares Hindurchstreichen der
Aktivierungsgase und der Heizgase quer durch die zu aktivierende kohlenstoffhaltige
Masse ermöglicht wird. Die Masse kann aber auch in Retorten oder Behältern beliebiger
Art untergebracht sein, die poröse oder durchlöcherte Wände besitzen und in zweckmäßiger
Weise im Inneren des Arbeitsraumes des Ofens untergebracht sind.
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Die kohlenstoffhaltige Masse wird nun während ihres Aufenthaltes in
dem Aktivierungsofen einer ununterbrochenen Behandlung abwechselnd mit Heiz- und
aktivierenden Gasen unterworfen, bis sie den gewollten Aktivierungsgrad erreicht
hat.
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Weiterhin können gemäß vorliegender Erfindung die Abgase der Heizung,
die zum Erhitzen der kohlenstoffhaltigen Masse in den Ofen gedient haben, infolge
der reduzierenren Wirkung der kohlenstoffhaltigen Massen auf die genannten Abgase
mit einer kleinen Menge Luft verbrannt werden. Sie können zum Erhitzen der Wärmeregeneratoren
dieren. Darauf können sie durch Wärmerekuperatoren aller Art hindurchgeleitet werden,
beispielsweise zum Überhitzen von Dampf, zum Vorerhitzen von Luft oder verschiedenen
Gasen, zum Verdampfen von Flüssigkeit usw. Einige diesef Apparate sind im besonderen
zum Überhitzen der aktivierenden Gase, die in den Ofen während der Aktivierungsphase
eingeleitet werden, auf eine erhöhte Temperatur bestimmt.
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Auf der beiliegenden Zeichnung, auf die sich die Beschreibung bezieht,
ist beispielsweise die Vereinigung von zwei Ofen- nach den im vorstehenden auseinandergesetzten
Grundzügen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Abb. i stellt im Grundriß, teilweise im Schnitt eine Einrichtung dar
mit voneinander unabhängigen Aktivierungsöfen, die ein unmittelbares Hindurchstreichen
dnr aktivierenden oder Heizgase quer durch die kohlenstoffhaltige Masse ermöglichen.
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Abb.2 stellt im Grundriß, teilweise im Schnitt eine Einrichtung dar,
die aus zwei zusammengebauten Ofen besteht, deren Arbeitsräume im Inneren mit Behältern
ausgerüstet sind, die zur Aufnahme der kohlenstoffhaltigen Masse bestimmt sind und
poröse oder in geeigneter Weise durchlöcherte Wände besitzen. Auf den Abbildungen
bezeichnen die gleichen Buchstaben stets die gleichen Teile oder Elemente.
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Bei der Einrichtung nach Abb. i sind die beiden voneinander unabhängigen
Aktivierungsöfen F1, F2 miteinander durch einen Raum b verbunden, der dazu dient,
die aus dem im Stadium der Aktivierung befindlichen Ofen entweichenden verbrennbaren
Gase zu dem im Stadium der Erhitzung befindlichen Ofen zu leiten. -Um- dies zu erreichen,
läßt man durch eine Zuführung p eine bestimmte Luftmenge eintreten, um die Verbrennung
der Gase zu ermöglichen.
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Der Ofen F2 ist durch drei verschiedene Horizontalschnitte näher veranschaulicht.
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Cl ist ein Teilschnitt durch die Basis des Ofens in der Höhe des Raumes
b.
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C2 ist ein Teilschnitt in der Höhe des Rostes, auf dem die kohlenstoffhaltige
Masse ruht, und in Höhe der Entleerungstür.
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C' ist ein Teilschnitt des oberen Ofenteiles in der Höhe der Gasableitung,
von der weiter unten die Rede ist.
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Bei dem im Grundriß schematisch gezeichneten Ofen F1 ist ein Trichter
zum Einfüllen des Gutes angedeutet.
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Die Ofen F1, F2 sind an ihren Oberteilen durch Führungen e1, e2 mit
zwei Wärmeregeneratoren R1, R2 verbunden. Diese Regeneratoren R1, R2 sind in üblicher
Weise im Inneren mit hitzebeständigen Klinkern ausgekleidet oder in irgendeiner
anderen geeigneten Art und Weise; um eine Wärmespeicherung zu ermöglichen.
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Die Regeneratoren R1, R2 sind mit einem Dampfüberhitzer S durch Leitungen
f1, f2 verbunden, die beide mit Ventilen g1, g2 ausgerüstet sind.
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Der Dampf strömt zu dem Überhitzen .S von einem Dampfkessel durch
eine Leitung lt. Nach der Überhitzung entweicht der Dampf durch eine Leitung i,
die sich in zwei Leitungen k1, k2 teilt, die beide mit einem Ventil ausgerüstet
sind und in den größeren Leitungen f1, f2 zwischen den Ventilen g1, g2 und den Regeneratoren
R1, R2 einmünden.
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Der überhitzerS ist durch eine Leitungl mit einem Luftvorwärmer T
verbunden, worauf die Abgase durch eine Leitung q zu einer Esse U geführt werden
können.
Die von einem Ventilator oder einer ähnlichen Vorrichtung
durch eine Leitung in in den Luftüberhitzer T einströmende Luft entweicht nach dem
Überhitzen durch eine Leitung x, um dann einerseits durch die Leitung p in die große
Leitung b zu gelangen und andererseits durch Leitungen öl, 02, die beide mit einem
Ventil ausgerüstet sind, in die großen Leitungen ei, e2.
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Die Wirkungsweise der gesamten Einrichtung, die das `'Fesen der vorliegenden
Erfindung darstellt, ist die folgende: Unter der Voraussetzung, daß der Ofen F1
sich im Stadium der Aktivierung und der Ofen F= im Stadium der Erhitzung befindet,
entweicht aus dem Ofen F1 durch die Leitung b in der Richtung des Pfeiles Aktivierungsgas
mit hoher Heizkraft. Dieses wird mit Hilfe der durch die Leitung p zuströmenden
Luft verbrannt und strömt dann in den Ofen F=, durch den es hindurchströmt, indem
e5 einen Teil seiner Wärme an das kohlenstoffhaltige Material abgibt.
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In dem Fall, in dem etwa die aus dem Ofen F1 entweichende Menge an
brennbarem Gas ungenügend sein sollte, kann man mit Hilfe einer beliebigen Brennvorrichtung,
beispielsweise eines Gasbrenners, eines Teerbrenners o. dgl., der in einer geeigneten
öffnung in der Wand der Leitung b angebracht ist, beispielsweise bei a, eine zusätzliche
Menge von Verbrennungsgas oder von Ablasen sehr hoher Temperatur einleiten.
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Ein derartiger Brenner kann übrigens mit Vorteil auch während des
Ingangsetzens der Einrichtung oder beim Außerbetriebsetzen verwendet werden. Aber
während des normalen Arbeitsganges, wenn die erzeugte Gasmenge ausreicht, kann die
Öffnung a- geschlossen werden, wie es in der Abb. i dargestellt ist.
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Die Verbrennungsabgase, die infolge ihres Durchganges durch den Ofen
F= in Berührung mit der kohlenstoffhaltigen Masse sehr stark reduzierend geworden
sind, werden -in der Leitung e= verbrannt, und zwar mit Hilfe einer kleinen, durch
die Leitung o= eingeleiteten Luftmenge. Die so wiedererhitzten Abgase streichen
durch den Regenerator R2, in dein sie einen Teil ihrer Wärme an die hitzebeständigen
Auskleidungen abgeben. Dann entweichen sie aus dem Regenerator durch die Leitung
f2, streichen durch das Ventile, das während dieses Arbeitsganges offen ist, und
gelangen schließlich zum Ö'berhitzer S, dann zu dem Luftv orwärmer T und von dort
zum Kamin U.
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Wenn anderseits das Ventil g1 geschlossen ist, so entweicht der Dampf
aus dem überhitzer S durch die Leitung i, wenn der Hahn der Leitung k1 geöffnet
ist, in die große Leitung f l,- Dieser Dampf, der in dein Überhitzer S bereits
eine anfängliche Überhitzung durchgemacht hat, streicht durch die Auskleidung der
Klinker des Regenerators R1, die vorher erhitzt worden ist. Hier wird der Dampf
auf eine Temperatur gebracht, die im wesentlichen gleich jener ist, die irr. Inneren
des Arbeitsraumes des Ofens herrscht. Von dort strömt der Dampf durch die große
Leitung e1 in den Ofen F1. Er strömt durch den Ofen, in dem er sich zum Teil zersetzt,
wobei er die kohlenstoffhaltige Masse aktiviert, und entweicht durch den unteren
Teil, nachdem er in brennbares Gas umgewandelt ist, das in der Hauptsache aus Wasserstoff
und Kohlenoxyd besteht, das mit einer geringen Menge Kohlensäuregas und von nicht
in Reaktion getretenem Wasserdampf verdünnt ist. Dieses Gas wird in der großen Leitung
b mit Hilfe der durch die Leitung p zu-
geführten Luft verbrannt, wie
es im vorstehenden auseinandergesetzt ist, und dient zur Erhitzung des Ofens F2.
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Wenn die Temperatur in dem Ofen F1 infolge der endothermen Aktivierungsreaktion
zu niedrig geworden ist, so daß die Aktivierung nicht mehr unter den gewünschten
Bedingungen erfolgt, und wenn gleichzeitig der Ofen F2 auf eine genügende Temperatur
erhitzt worden ist, so schaltet man die Gasleitung um.
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Zu diesem Zweck schließt man das Ventil ä2 und den Hahn der Leitungen
kl und o=, man öffnet das Ventil g1 und die Hähne der Leitungen k= und o1. Infolgedessen
tritt der überhitzte Dampf durch die Leitung k2 in die gemauerte Leitung f2 und
streicht durch den Regenerator R2, die gemauerte Leitung e° und den Ofen F=, in
dem die Aktivierung erfolgt, in umgekehrtem Sinne wie die Verbrennungsgase des vorhergehenden
Arbeitsganges.
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Die Gase, die aus dem Ofen F= entweichen, werden in der gemauerten
Leitung b mit Hilfe von Luft, die bei p eintritt, verbrannt. Sie dienen zum Erhitzen
des Ofens F1, in dem nunmehr die Erhitzungsphase stattfindet. Die Abgase entweichen
durch die gemauerte Leitung e1, in der die brennbaren Stoffe mit Hilfe von Luft,
die durch die Leitung o1 eingeführt wird, verbrannt werden. Dann streichen sie durch
den Regenerator R1, die gemauerte Leitung f1, das Ventil g1, den Überhitzer S usw.
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Die Abwechselung der Arbeitsgänge wird so ohne Abschluß wiederholt,
und die kohlenstoffhaltige Masse wird auf diese Weise während der Dauer ihres Aufenthaltes
in den geschilderten Öfen einer Reihe von Erhitzungs- und Aktiv ierungsphasen unterworfen.
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Es leuchtet ein, daß man auf diese Weise eine wesentliche Beschleunigung
der Aktivierungsreaktionen
Lind ' eine beträchtliche Ersparnis
bei der Erhitzung erzielt.
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Abb. 2 stellt eine entsprechende Anordnung von Vorrichtungen dar,
wobei indessen die Öfen miteinander verbunden und innen mit Behältern ausgerüstet
sind, die zur Aufnahme der kohlenstoffhaltigen Masse dienen, ebenso wie dies im
vorstehenden beschrieben worden ist.
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Aus dem Horizontalschnitt des Ofens F2 sind diese Behälter, die die
kohlenstoffhaltige Masse aufnehmen, gut zu sehen. Die Behälter bestehen beispielsweise,
wie dies in der Abbildung dargestellt ist, aus parallelepipedischen Kammern cl,
c2, c3 usw., die in dem Arbeitsraum des Ofens senkrecht angeordnet sind und deren
Wände aus porösen Diaphragmen oder aus hitzebeständigen Stücken bestehen, die mit
geeigneten Öffnungen versehen sind. Zwischen den Behältern sind Zwischenräume dl,
d2, d3 usw. vorgesehen; um eine Zirkulation der Heiz- und aktivierenden Gase zu
gestatten.
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Die Öfen F1, F2 sind an ihrem Oberteil mit Einfülltrichtern ausgestattet
und besitzen unten Türen zum Ausbringen des Gutes, die auf der Abbildung nicht dargestellt
sind. Hierdurch wird ein kontinuierliches oder halb kontinuierliches Hinabrutschen
der Masse im Inneren der Behälter ermöglicht.
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Die beiden Ofen F1, F2 sind durch eine gemauerte Leitung b miteinander
verbunden, in der die brennbaren Gase, die aus dem. einen der Öfen entweichen, mit
Hilfe von Luft, die durch die Leitung p eingeführt wird, verbrannt werden, um so
zum Heizen des anderen Ofens zu dienen. Die Ofen sind durch gemauerte Leitungen
e1, e2 mit Wärmeregeneratoren R1, R2 verbunden, die ihrerseits mit einem Dampfüberhitzer
S durch gemauerte Leitungen f1, f2 in Verbindung stehen, die beide mit Ventilen
g1, g2 ausgerüstet sind. Die aus dem Überhitzer S entweichenden Abgase streichen
durch einen Luftvorwärmer T und gelangen dann zu dem Kamin U. A11 diese Einrichtungen
bestehen auch bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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Die Arbeitsweise der in Abb. 2 geschilderten Einrichtung entspricht
derjenigen, die im Hinblick auf die Abb. i bereits beschrieben ist, unter Berücksichtigung
des Umstandes, daß die Heiz- und die aktivierenden Gase durch die Ofen unter Benutzung
der Durchgänge dl, d2, d3 usw., die zwischen den Behältern cl, c2, c3 vorgesehen
sind, wie dies im Schnitt des Ofens F2 dargestellt ist, hindurchstreichen. Die Gase
wirken infolgedessen auf die kohlenstoffhaltige Masse mittelbar.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Anordnung der in den Zeichnungen
dargestellten Apparate beschränkt: Sie bezieht sich vielmehr naturgemäß auf jede
abweichende Anordnung der gleichen Einrichtungen. So kann man beispielsweise, ohne
das Wesen des vorliegenden Erfindungsgedankens zu verlassen, mehr als zwei Öfen
miteinander vereinigen, mehrere Regeneratoren verwenden und die Abgase der Erhitzung
in Wärmewiedergewinnungseinrichtungen aller Art einleiten, auch in Einrichtungen
anderer Art, als oben erwähnt wurde. Die Öfen können voneinander getrennt werden,
sie können aber auch zusammengebaut werden usw. Ebenso können die im Inneren des
Arbeitsraumes der Ofen vorgesehenen Behälter, die zur Aufnahme des kohlenstoffhaltigen
Materials bestimmt sind, jede beliebige andere Form oder irgendeine beliebige andere
Anordnung besitzen 'als die, die in den Abbildungen dargestellt sind. Insbesondere
können die Behälter eine rohrartige Form besitzen, polygonal sein usw. Sie können
auch schräg angeordnet werden usw. Der Umlauf der Gase kann im Inneren des Ofens
in vertikaler Richtung erfolgen, er kann aber auch durch in geeigneter Weise angeordnete
Vorsprünge oder Hindernisse in jeder anderen geeigneten Art geschehen. Ebenso kann
man die Lage der Zuleitungen der Verbrennungsluft abändern oder neue Zuleitungen
im Umlauf der Verbrennungsgase hinzufügen. Ferner kann man als aktivierendes Gas
andere Gase als den obenerwähnten Wasserdampf benutzen, beispielsweise Kohlensäuregas
oder Gasmischungen mit einem hohen Gehalt an Wasserdampf, Kohlensäure usw.
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Um die Bedienung der Ventile bei den Umkehrungen zu erleichtern, ist
es übrigens gestattet, mechanische Einrichtungen vorzusehen, die gleichzeitig das
Öffnen der Ventile oder das Schließen nach Wunsch ermöglichen, ohne daß derartige
Verbesserungen naturgemäß außerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung liegen.
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Es ist bereits ein Aktivierungsofen für kohlenstoffhaltiges Material
beschrieben worden, bei dem die entweichenden Aktivierungsgase in Wärmeregeneratoren
geführt wurden, welche zur Überhitzung der aktivierenden Gase vor ihrer Einführung
in den Aktivierungsofen dienten. Bei einer derartigen Vorrichtung hatte die abwechselnde
Arbeitsweise mit einer Erhitzungs- und einer Wärmewiedergewinnungsperiode lediglich
für die Regeneratoren Bedeutung. In den Arbeitsraum des bei diesem Verfahren verwendeten
einzigen Ofens wurden dauernd Heiz- und aktivierende Gase in Mischung miteinander
eingeführt. Im Gegensatz hierzu ist die Abwechslung der Heiz- und Aktivierungsperioden
eine der Grundbedingungen für die Anordnung
und die Anwendung zweier
kombinierter Öfen, wie sie oben beschrieben sind.