Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Aktivkohle durch Aktivierung
von kohlenstoffhaltigen Stoffen I,-s ist bekannt, Aktivkohle durch Behandlung von
kohlenstoffhaltigen Stoffen, wie Torf, Hölzern, Schalen oder anderen sklerenchymatischen
Stoffen, Braunkohlen, Steinkohlen, Verkohlungs- oder Verkokungsprodukten dieser
Stoffe od. dgl. mit oxydierend wirkenden Gasen herzustellen, die eine teilweise
Vergasung des im Ausgangsgut enthaltenen Kohlenstoffes durch endotherme oder e:cotberme
Reaktionen bewirken. Die Aktivierung wurde so ausgeführt, daß die Gase über das
Ausgangsgut geleitet wurden. Da indessen die Reaktionen sehr langsam verlaufen,
sind für die Aktivierung sehr große Oberflächen erforderlich, so daß dieses Verfahren,
für <las cnan z. B. Etagenöfen verwendet hat, sich nicht in der Praxis durchsetzen
konnte. Ferner sind Verfahren bekannt, bei denen die Aktivierungsgase durch das
zu aktivierende Gut hindurchgeführt werden. Hierfür sind Schachtöfen benutzt worden,
in denen 'heiße Gase im Gleichstrom oder im Gegenstrom oder quer zu dem abwärts
wandernden Gut geleitet wurden. Indessen waren für diese Verfahren entweder große
Mengen von freien Sauerstoff nicht enthaltenden heißen Gasen erforderlich, oder
es ließ die Qualität der erzeugten Aktivkohle bei Verwendung von Akti-Vierungsgasen,
die freien Sauerstoff enthielten, zu wünschen übrig. Die Ofenleistungen bei diesem
Verfahren waren zudem verhältnismäßig klein.
1>urch die Erfindung
gelingt es, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden. Die Erfindung hestelit
darin, daß zwecks Herstellung von Aktivkohle die bekannten Ausgangsstoffe mit freien
Sauerstoff nicht oder nur in geringen Mengen von z. l#. \veniger als o,5% enthaltenden,
im ganzen endotherm oxydierend wirkenden Gasen insbesondere im Schachtofen in mehreren
übereinanderliegenden Stufen aktiviert werden, durch die das Gut nacheinander geführt
wird, und daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stufen in Gasräumen innerhalb des
Ofens die durch das Gut zweckmäßig iin Gegenstrom geleiteten Gase durch teilweise
oder völlige Verbrennung ihrer brennbaren Bestandteile immer wieder auf die für
die Aktivierung erforderliche Temperatur gebracht werden. Zweckmäßig wird so gearbeitet,
daß im wesentlichen die bei der Aktivierung gebildeten und in die Aktivierungsgase
übergehenden brennbaren Gase wie Wasserstoff und Kohlenmonoxyd der Verbrennung unterworfen
«erden, so daß das Verfahren einen Aufwand von brennbaren Gasen aus anderen Quellen
nicht oder nur in geringem Ausmaß benötigt. Beispielsweise wird das zu aktivierende
Material erfindungsgemäß durch einen Schachtofen in Richtung von oben nach unten
geführt. Unten werden Gase in den Ofen eingeleitet, die im Gut emporsteigen. Die
Gase, die mit der für die Aktivierung erforderlichen Temperatur angewandt werden,
enthalten als aktivierend wirkende Bestandteile insbesondere Wasserdampf oder Kohlendioxyd
oder beide Stoffe. Beim Durchgang der Gase durch das Gut werden Wasserdampf und
bzw. oder Kohlendioxyd reduziert, und es wird ein Teil des im zu aktivierenden Gut
enthaltenen Kohlenstoffes vergast. Die Gase nehmen also brennbare Bestandteile,
insbesondere Wasserstoff und Kohlenmonoxyd, auf und kühlen gleichzeitig ab, so daß
die Reaktionsgeschwindigkeiten nachlassen. In geeigneten Abständen übereinander
sind im Schachtofen Gasräume angeordnet, die unten offen und oben derart überdacht
sind, daß Gase aus den Gasräumen in das Gut sich verteilen, Gut aber nicht in die
Gasräume gelangen kann. Die Gase strömen auf dem Wege des geringsten Widerstandes
aus den darunterliegenden Gutschichten vorzugsweise durch die Gasräume, die entsprechend
breit im Verhältnis zu den danebenliegenden Gutschichten bemessen sind. In die Gasräume
werden freien Sauerstoff enthaltende Gase, z. B. Luft, eingeleitet zur Verbrennung
der brennbaren Bestandteile oder eines Teiles derselben. Die Zufuhr von Luft od.
dgl. wird so geregelt, daß die Gase wieder auf die für die Aktivierung optimale
Temperatur gebracht werden, mit der sie sich in die über den Gasräumen befindlichen
Schichten der zu aktivierenden Stoffe verteilen. Diese Maßnahmen werden mehrfach
wiederholt. Es kann im Schachtofen eine größere Anzahl von durch die Gasräume gebildeten
Stufen angeordnet werden, so daß der Schachtofen eine hohe Leistung aufweist, auch
wenn die Aktivierung bei möglichst niedrigen Temperatureii schonend durchgeführt
wird. Durch die _\ufheizung der Aktivierungsgase in den Gasräumen wird verhindert,
daß freier Sauerstoff mit dem zu aktivierenden Gut in Berührung kommt, der schädigend
auf das Gut einwirken könnte. Durch die dosierte Zugabe von Luft und zweckmäßig
auch Wasserdampf od. dgl. können für jede Stufe im Schachtofen bestimmte gewünschte
Temperaturen der Gase und bestimmte gewünschte Gehalte der Gase an endotherm oxydierend
wirkenden Stoffen wie Wasserdampf od. dgl. eingestellt werden. Das Verfahren ist
also bei einfachster Einstellung der Verhältnisse zur schonendsten Aktivierung des
Gutes sehr leistungsfähig und verlangt nur einen geringen Aufwand an Material und
Betriebskosten.Method and device for the production of activated carbon by activation
of carbon-containing substances I, -s is known, activated carbon by treatment of
carbonaceous substances such as peat, woods, peel or other sklerenchymatic
Substances, lignite, bituminous coals, charring or coking products of these
Substances or the like with oxidizing gases to produce a partial
Gasification of the carbon contained in the starting material by endothermic or e: cotberme
Cause reactions. The activation was carried out so that the gases via the
Outgoing goods were directed. Since the reactions are very slow,
very large surfaces are required for activation, so that this process,
for <las cnan z. B. has used deck ovens, has not prevailed in practice
could. Furthermore, methods are known in which the activation gases by the
Good to be activated are passed through. Shaft furnaces have been used for this,
in which 'hot gases in cocurrent or in countercurrent or transverse to the downward
migratory property. However, for these procedures either were great
Amounts of hot gases not containing free oxygen are required, or
it let the quality of the activated carbon produced when using activation gases,
which contained free oxygen left something to be desired. The furnace performance with this
Procedures were also relatively small.
1> by the invention
succeeds in avoiding the disadvantages of the known processes. The invention hestelit
in that for the purpose of producing activated carbon, the known starting materials with free
Oxygen not or only in small amounts of z. l #. \ less than 0.5% containing
on the whole endothermic oxidizing gases, especially in the shaft furnace in several
superimposed steps are activated through which the goods are guided one after the other
is, and that between two successive stages in gas spaces within the
In the furnace, the gases expediently passed through the material in countercurrent flow through partially
or complete burning of their combustible components over and over again on the for
the activation required temperature to be brought. Appropriately, work is carried out in such a way that
that essentially the gases formed during activation and in the activation gases
combustible gases such as hydrogen and carbon monoxide are subjected to combustion
«Earth, so that the process involves an expense of combustible gases from other sources
not needed or only needed to a small extent. For example, this will be activated
Material according to the invention through a shaft furnace in the direction from top to bottom
guided. At the bottom, gases are introduced into the furnace which rise up in the estate. the
Gases that are applied at the temperature required for activation,
contain in particular water vapor or carbon dioxide as activating components
or both substances. When the gases pass through the property, water vapor and
or or carbon dioxide is reduced, and it becomes part of the material to be activated
contained carbon gasified. The gases take on flammable components,
especially hydrogen and carbon monoxide, on and cool down at the same time, so that
the reaction rates decrease. At suitable intervals on top of each other
Gas chambers are arranged in the shaft furnace, which are open at the bottom and covered in this way at the top
are that gases from the gas spaces are distributed in the good, but not in the good
Gas spaces can get. The gases flow on the path of least resistance
from the layers of material below, preferably through the gas spaces, which accordingly
are broad in relation to the adjacent good layers. In the gas rooms
gases containing free oxygen, e.g. B. Air, introduced for combustion
the combustible components or a part thereof. The supply of air od.
Like. Is regulated so that the gases back to the optimal for activation
Be brought to the temperature with which it is located in the gas spaces above
Spread layers of the substances to be activated. These measures are repeated several times
repeated. A larger number of gas spaces can be formed in the shaft furnace
Stages are arranged so that the shaft furnace has high performance, too
if the activation is carried out gently at the lowest possible temperature
will. The heating of the activation gases in the gas spaces prevents
that free oxygen comes into contact with the good to be activated, the damaging
could act on the property. Due to the metered addition of air and expedient
steam or the like can also be desired for each stage in the shaft furnace
Temperatures of the gases and certain desired contents of the gases at endothermic oxidizing
acting substances such as steam or the like. Be set. The procedure is
So with the simplest setting of the ratios for the gentlest activation of the
Good very efficient and requires only a small amount of material and
Operating cost.
Nachdem die Gase nacheinander sämtliche Stufen durchströmt haben,
z. B. einen senkrechten Schachtofen von unten nach oben, können sie, gegebenenfalls
nach Abzweigung bestimmter Mengen, im Kreislauf wieder der ersten Stufe nach entsprechender
Aufheizung zugeführt werden. Da die Gasmengen durch Zumischen von Luft und Wasserdampf
und durch die Reaktionen in den einzelnen Stufen ständig wachsen, so ist es vorteilhaft,
nach jeder oder jeweils nach mehreren Stufen schon einen Teil der Gase aus dem Schachtofen
abzugeben, damit die Gasbelastung der ersten Stufen annähernd so 'hoch gehalten
werden kann wie die der letzten Stufen. Die unten offenen und oben durch Hauben
überdachten Gasräume, aus denen die Gase unter den Hauben 'hervor in das Gut strömen
können, sind erfindungsgemäß so weit gehalten, daß die Gase in den Gasräumen und
unter den Hauben einen Strömungswiderstand finden, der gering gegenüber dem ist,
den das seitlich der Gasräume liegende Gut bietet, und somit stark bevorzugt durch
die Gasräume streichen. In den Gasräumen wird den Gasen die Luft und gegebenenfalls
der Wasserdampf od. dgl., möglichst gleichmäßig verteilt, getrennt oder gemischt,
zugegeben. Die Gasräume-und die Hauben werden zweckmäßig aus keramischem Material
aufgebaut und vorteilhaft durch gekühlte Rohre getragen, wobei als Kühlmittel Wasser
oder verdampftes Wasser verwendet werden kann. Die Kühlrohre werden vorteilhaft
als ineinandergesteckte Doppelrohre ausgebildet, wobei durch das Innenrohr die Luft
und bzw. oder der Wasserdampf zugeführt werden. Das Innenrohr erhält Schlitze oder
in gleichmäßigen Abständen Bohrungen, die abgedichtet gegen den Wasserraum durch
das Außenrohr führen und eine gleichmäßige Verteilung der Luft bzw. des Wasserdampfes
auf der ganzen Länge der Gasräume zulassen.After the gases have flowed through all stages one after the other,
z. B. a vertical shaft furnace from bottom to top, they can, if necessary
after branching off certain amounts, in the cycle again the first stage after the corresponding
Heating are supplied. As the gas quantities are achieved by adding air and water vapor
and through the reactions in the individual stages constantly grow, it is advantageous to
after each or after several stages already some of the gases from the shaft furnace
give up, so that the gas load of the first stages is kept almost as' high
can become like that of the last stages. The open at the bottom and hoods at the top
roofed gas spaces, from which the gases under the hoods' flow out into the property
can, according to the invention are kept so far that the gases in the gas spaces and
find a flow resistance under the hood that is low compared to that
offered by the goods lying to the side of the gas chambers, and thus strongly preferred by
paint the gas spaces. In the gas compartments the air and possibly the gases
the steam or the like, distributed as evenly as possible, separated or mixed,
admitted. The gas spaces and the hoods are expediently made of ceramic material
constructed and advantageously carried by cooled pipes, with water as the coolant
or evaporated water can be used. The cooling pipes become beneficial
designed as nested double tubes, the air through the inner tube
and / or the water vapor can be supplied. The inner tube receives slots or
evenly spaced holes that are sealed against the water space
lead the outer tube and an even distribution of the air or water vapor
allow along the entire length of the gas spaces.
Das Verfahren gemäß der Erfindung sei an Hand der Abbildung beispielsweise
näher erläutert.The method according to the invention is taken for example on the basis of the figure
explained in more detail.
Die Abbildung zeigt einen Längsschnitt durch einen senkrechten, vorteilhaft
im Querschnitt rechteckigen Schachtofen, in dem das zu aktivierende Gut, z. 13.
Torfkoks, Holzkohle oder andere eingangs genannte Ausgangsstoffe, von oben nach
unten durch Eigengewicht bewegt wird. i stellt die Schachtwand dar, die zweckmäßig
aus Schamottesteinen mit Blechverkleidung aufgebaut und gut gegen Wärmeverluste
isoliert ist. Die Einrichtungen für die Beschickung und den Austrag des
Gutes,
die in bekannter Weise ausgebildet sein können, sind fortgelasseil. In dem Schachtofen
sind Reihen von Gasräumen 2 übereinander angeordnet. Diese sind z. 13. sämtlich
in gleicher Art ausgebildet, unten offen und oben voll Hauben 4 abgedeckt. Sie sind
vorteilhaft so weit gehalten, daß die zwischen ihnen liegenden Räume für den Durchgang
des Gutes so weit verengt sind, daß das Gut noch störungsfrei hindurchrutschen kann.
Die Gase sind dann gezwungen, fast ausschließlich durch die Gasräume zu streichen,
in denen sie durch gleichmäßige Beimischung von Luft und Wasserdampf, die durch
die gekühlten Doppelröhre 3 zugeführt werden, unter Teilverbrennung aufgeheizt werden.
Die 11I>olire 3 dienen zweckmäßig als Tragorgane für die @@:incle der Gaskanäle
2. Die Gase strömen unter den llauben .4 hervor in die darüber befindliche Stufe.
In der Abbildung sind fünf Reihen von Kanälen 2 dargestellt, so daß sieh zwischen
ihnen vier Stufen befinden. Darüber und darunter liegt je eine weitere Stufe. Durch
weitere Reihen voll Kanälen 2 kann die Zähl der Stufen je nach Bedarf gesteigert
werden.The figure shows a longitudinal section through a vertical, advantageous
rectangular shaft furnace in cross section, in which the material to be activated, e.g. 13th
Peat coke, charcoal or other raw materials mentioned at the beginning, from top to bottom
is moved below by its own weight. i represents the shaft wall, which is appropriate
made of firebricks with sheet metal cladding and good against heat loss
is isolated. The facilities for loading and unloading the
Good
which can be designed in a known manner are omitted. In the shaft furnace
rows of gas spaces 2 are arranged one above the other. These are e.g. 13. all
designed in the same way, open at the bottom and fully covered hoods 4 at the top. they are
advantageously kept so far that the spaces between them for the passage
of the goods are narrowed so far that the goods can still slide through without interference.
The gases are then forced to pass almost exclusively through the gas spaces,
in which they are produced by the uniform admixture of air and water vapor
the cooled double tube 3 are supplied, are heated with partial combustion.
The 11I> olire 3 are useful as support elements for the @@: incle of the gas ducts
2. The gases flow out from under the llauben .4 into the step above.
In the figure five rows of channels 2 are shown so that you see between
them are four levels. There is a further step above and below it. By
additional rows full of channels 2, the number of levels can be increased as required
will.
I@cisl»elsweise kann das Gut auch zwei- oder ineiumals durch denselben
Schachtofen geführt \verdeii. Nach jeder Behandlung im Ofen kann eine lilassierung
des Gutes zwecks Abtrennung des feinen Kornes vorgenommen werden. Auch kann, iiisbesowlere
wenn Ausgangsmaterial gröberen Kornes aktiviert wird, eine Abtrennung der äußeren
l#Zoriiscliicliten z. B. durch Abreiben vorgenommen werden. Die abgeriebenen Schichten,
die atisreicliend aktiviert sind, werden aus dem Aktivierungsprozeß ausgeschieden,
so daß nur das übriglileibende Korn weiteraktiviert wird. Auch kann zwischen den
Behandlungen ein Zusatz von oder eine Befiandlting mit Chemikalien vorgesehen sein.
Man kann auch zwei oder mehrere dieser Maßmiliinen kombiniert anwenden. Auch ist
es möglich, statt in eirieni Ofen die wiederholte Behandlung in einem oder mehreren
weiteren Öfen durchzuführen.In terms of cisals, the good can also go through the same two or more times
Shaft furnace guided \ verdeii. After each treatment in the oven, a lilassing can occur
of the goods for the purpose of separating the fine grain. Also can, iiisbesowlere
when the starting material of coarser grains is activated, the outer ones are separated
l # Zoriiscliicliten z. B. be made by rubbing. The rubbed off layers
the atisreicliends are activated are eliminated from the activation process,
so that only the remaining grain is activated further. You can also choose between the
Treatments an addition of or a process with chemicals can be provided.
You can also use two or more of these measures in combination. Also is
it is possible, instead of in eirieni oven, the repeated treatment in one or more
carry out further ovens.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch zur Wiederbelebung von
Aktivkohle verwendet werden, deren Aktivität im praktischen Gebrauch so> weit zurückgegangen
ist, daß sich ihre Weiterverwendung nicht mehr empfiehlt.The method according to the invention can also be used for resuscitation of
Activated charcoal can be used, the activity of which has decreased so> far in practical use
is that their further use is no longer recommended.
[in Verfahren gemäß der Erfindung anfallende überschüssige Gase können
zur Vorwärmung und gegebenenfalls Schweltrog der Ausgangsstoffe verwendet werden.[Excess gases produced in the process according to the invention can
can be used for preheating and, if necessary, carbonisation trough of the starting materials.