DE951864C - Verfahren zum Reaktivieren von verbrauchter Aktivkohle - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 8. NOVEMBER 1956

St 5264 IVa/121

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Reaktivierung verbrauchter, fester, körniger Adsorptionskohle, die bei der Trennung eines Gemisches aus gasförmigen und flüssigen Bestandteilen in einem Adsorptions-Desorptions-System yerwendet wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich besonders auf die Reaktivierung verbrauchter Aktivkohle durch Wärmebehandlung bei bestimmten Temperaturstufen, verbunden mit der Oxydation der Verunreinigungen der Kohle durch konzentrierten Dampf. Insbesondere befaßt sich die vorliegende Erfindung mit einem Verfahren zur Reaktivierung aktiven Kohlenstoffes, bei dem die Reaktivierungswärme unmittelbar in Form heißer Verbrennungsgase geliefert wird, während eine geregelte Oxydation die auf dem Kohlenstoff befindlichen Verunreinigungen bei hoher Temperatur durch konzentrierten Dampf in genau geregelter Weise verbrannt werden.

Das Verfahren zur Trennung der sowohl flüssigen wie auch gasförmigen Bestandteile von Gemischen durch feste Adsorptionsmittel ist bekannt. Es ist auch bekannt, daß Biestandteile eines Gemisches mit abgestuften Adsorbierbarkeitsgraden durch Berüh-

rung des Gemisches mit einem festen Adsorptionsmittel getrennt werden können, wobei vorzugsweise der besser adsorbierbare Bestandteil gegenüber dem weniger gut adsorbierbaren Bestandteil durch das Adsorptionsmittel festgehalten wird. Der Feststoff wird dann in einem als Desorption bezeichneten Verfahren behandelt, um den besser adsorbierbaren Bestandteil daraus zu gewinnen. Dies geschieht gewöhnlich durch Wärme und/oder Austreibung mit ίο Dampf oder einem inerten Gas oder, wenn auch seltener, durch Waschen mit einem Lösungsmittel für den adsorbierten Bestandteil.

Es ist bekannt, daß Kohlenwasserstoffgemische, insbesondere gasförmige, durch innige Behandlung mit aktivem Kohlenstoff in ihre Bestandteile getrennt werden können. Im allgemeinen kann gesagt werden, daß aktive Kohle die Kohlenwasserstoffe ungefähr nach dem Molekulargewicht trennt, wobei vorzugsweise die höhermolekulairen Bestandteile der Kohlenwasserstoffgemische durch die Kohle adsorbiert werden.

Kürzlich wurde ein kontinuierliches Verfahren entwickelt, bei dem Kohlenwasserstoffgase durch Gegenstrombehandlung mit feinverteilter körniger Aktivkohle in ihre Bestandteile zerlegt werden. Bei diesem Verfahren wird die die adsorbierten Gase enthaltende Kohle im allgemeinen erwärmt und mit inerten Gasen, z. B. Stickstoff, Dampf usw., behandelt, um die adsorbierten Fraktionen wieder auszutreiben. Dies geschieht gewöhnlich durch indirekten Wärmeaustausch, bei dem das Heizmittel aus kondensierten Dämpfen eines eutektischen Gemisches von Diphenyl und Diphenyloxyd, Verbrennungsgasen od. dgl. besteht. Die Hauptmenge der von den Kohlenwasserstoffen befreiten Kohle wird gekühlt und in die Adsorptionszone zurückgeführt, wo sich der Kreislauf wiederholt. Bei diesem Adsorptions-Desorptions-Verfahren ist es aber notwendig, ständig einen kleinen Teil der umlaufenden festen Kohle zu reaktivieren, um die besonders stark adsorbierbaren und physikalisch am festesten gebundenen hochmolekularen Bestandteile, einschließlich der polymeren und teerartigen Stoffe, die die feste Kohle für die gewünschte Trennung unwirksam machen, von ihr zu entfernen. Für diese Reaktivierung leitet man einen Strom des umlaufenden Feststoffes in eine Reaktivierungszone, wo er auf eine höhere Temperatur gebracht wird, mit oxydierenden Gasen, z. B. Dampf und Kohlendioxyd, in Berührung kommt und vorzugsweise mit einer größeren Menge eines Abtreibgases in ■ Berührung kommt, als sie der Desorptionszone der Adsorptions-Desorptions-Anlage vorliegt. Zum Beispiel sind bei der adsorptiven Trennung der C₁-, C₂- und C₃-Raffinationsf raktionen mit Aktivkohle auch geringe Mengen von C₄- und schwereren Kohlenwasserstoffen im Beschickungsgas vorhanden. Die Desorptionsänlage ist im wesentlichen für die vollständige Desorption " 60· der C₃- und leichterer Produkte eingerichtet. Es ist jedoch wirtschaftlich nicht vorteilhaft, die Hauptdesorptionsanlage so zu gestalten, daß der relativ geringe Anteil an Kohlenwasserstoffen mit 4 und mehr C-Atomen aus dem gesamten Aktivkohlestrom in der Adsorptionsanlage desorbiert wird. Deshalb lagern sich diese Kohlenwasserstoffe einschließlich der nicht polymeren, polymeren und teerigen Bestandteile, die als Entaktivierer anzusehen sind, auf der in der Adsorptionsanlage umlaufenden Aktivkohle ab und machen diese für die Abtrennung der C₁-, C₂- und C₃-Kohlenwasserstoffe weniger wirksam. Nur ein kleiner Teil des in der Adsorptionsanlage umlaufenden Aktivkohlestromes wird in dem Reaktivator behandelt. Dadurch aber kann man diesen kleinen Aktivkohlestrom im Reaktivator höheren Temperaturen und einem höheren Verhältnis von Abtreibgas zur Adsorptionskohle aussetzen als in der Hauptdesorptionsanlage, ohne daß dadurch übermäßige Kosten entstehen.· Es ist wünschenswert, die Aktivkohle im Reaktivator in Gegenwart eines Abtreibgases allmählich zu erwärmen. Hierdurch werden desorbierbare entaktivierende Bestandteile von der Aktivkohle bei sehr niedrigen Temperaturen und deshalb auch unter nur geringer Crackung und weiterer Polymerisation dieser Stoffe entfernt. Es ist unmöglich oder unpraktisch, die schwereren entaktivierenden Bestandteile physikalisch zu entfernen; es ist vorzuziehen, sie durch Oxydation mit schwach oxydierend wirkenden Gasen, z. B. Dampf oder Kohlendioxyd, zu entfernen, die die schweren dieser Adsorbate selektiv oxydieren, aber keine zu großen Mengen der Adsorptionskohle bei den höheren Temperaturen des Reaktivators verbrennen. Nur ein verhältnismäßig kleiner Anteil der gesamten umlaufenden Feststoffe kommt für -jeden Adsorptions-Desorptions-Kreislauf in die Reaktivierungszone. Gewöhnlich werden etwa 1 bis 5 Gewichtsprozent des Feststoffes herausgenommen. Eine periodische oder kontinuierliche Regeneration des Feststoffes ist in diesem Ausmaß gewöhnlich notwendig, um die Aktivität der Feststoffe auf der gewünschten, gleichmäßigen Höhe zu halten. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, größere oder geringere Mengen zu reaktivieren, je nach dem Abbaugrad der Aktivkohle, den auf der Aktivkohle befindlichen Verunreinigungen, die in dem Beschickungsgas der Adsorptionsanlage zugegen sind, und der Polymerisationsgeschwindigkeit der Beschickungsbestandteile innerhalb der Adsorptions-Desorptionsanlage.

Bei der Reaktivierung verbrauchter Aktivkohle (entaktivierter Kohlenstoff), die zur Trennung von gasförmigen Kohlenwasserstoffgemischen gedient hat und durch Adsorption von hochadsorbierbaren Unreinigkeiten inaktiv geworden ist, wurde gefunden, daß hohe Dampfkonzentrationen zur Oxydation von schweren entaktivierenden Bestandteilen notwendig sind, wenn die Größe derReaktivierungsanlage und die Kosten nicht zu groß werden sollen. Weiterhin erfordert die Dampfbehandlung hohe Temperaturen zwischen etwa 595 und 870⁰. Die Erzeugung solcher hohen Temperaturen durch überhitzten Dampf allein würde gewaltige Dampfmengen und eine kostspielige Anlage zur ■ Übertragung der Wärme für die Überhitzung des

Dampfes erfordern. Eine indirekte Beheizung des Adsorptionsmittels mit heißen Verbrennungsgasen erfordert ebenfalls eine kostspielige Wärmeaustauschanlage aus Stahllegierungen. DieAufheizung des Adsorptionsmittels durch unmittelbare Berührung mit heißen Verbrennungsgasen hingegen ist als ein bevorzugtes Verfahren anzusehen, da hierbei keine Wärmeaustauschflächen nötig sind. Im allgemeinen jedoch würde weder die Menge noch die

ίο Konzentration des Dampfes, die normalerweise in dem für die gewünschte Erwärmung des Adsorptionsmittels erforderlichen Verbrennungsgas vorliegt, zur Oxydation der schweren, nicht desorbierbaren entaktivierenden Bestandteile genügen. Die Zuführung zusätzlichen fremden Dampfes zusammen mit der heißen Verbrennungsgasbeschickung in die Reaktivierungskammer würde übermäßig viel Dampf erfordern, um¹ die Dampfkonzentration auf die gewünschte Höhe zur Erreichung einer genügenden Oxydationsgeschwindigkeit zu bringen. Der überschüssige Dampf würde an sich schon teuer sein, dazu die Wärmewirkung verschlechtern und die erforderlichen Ausmaße des Reaktivierungsgefäßes vergrößern. Nach vorliegender Erfindung arbeitet man daher in an sich bekannter Weise unter unmittelbarer Berührung der entaktivierten Aktivkohle mit den heißen Verbrennungsgasen zur Erwärmung und mit hochkonzentriertem Dampf zur Oxydation und Verbrennung der Verunreinigungen, wodurch man bei geringsten Kosten die größte Wirkung erzielt.

Es ist bereits bekannt, verbrauchte Adsorptionsmittel in der Weise zu reaktivieren, daß man sie zunächst der Einwirkung heißer'abziehender Gase zur Austreibung desorbierbarer Stoffe aussetzte, dann die verbleibenden Verunreinigungen in einer getrennten Heizzone durch heiße Gase, z. B. Verbrennungsgase, auf die Oxydationstemperatur erwärmte und die Adsorptionsmittel nach Entfernung aus der Heizzone in einer gesonderten Oxydationszone mit überhitztem Dampf behandelt. Mit der ■erfindungsgemäß beschriebenen dreistufigen Behandlung im Gegenstrom mit Dampf und Heizgasen hat dies jedoch nichts zu tun.

Es ist auch schon bekannt, die Adsorptionsmittel auf einer ebenen Fläche liegend indirekt zu beheizen, dabei dauernd zu bewegen, worauf man es, gegebenenfalls nach Einblasen von Wasserdampf, abkühlt. Auch diese Behandlungsweise ist etwas anderes als das vorliegende Verfahren. Dasselbe gilt auch für die ebenfalls bekanntgewordene Reaktivierung durch bloßes Erhitzen in Gegenwart von Luft und Dampf.

Die vorliegende Erfindung wird am besten durch die Z.eichnung erläutert, die ein schematischer Schnitt durch eine Vorrichtung von der Art ist, die sich zur Durchführung der Reaktivierung gut eignet. In der Zeichnung bezeichnet 1 einen ausgemauerten Kohlenstoffreaktivierungsturm aus Stahl. Der Turm ist entweder durch gelochte Böden, Glockenboden oder Stauplatten 2 unterteilt. Es können auch andere Mittel, wie Packungen, zum Abteilen verwendet werden. Die Böden ermöglichen die Aufstauung der Kohle bis zu der Grenzfläche. Die Böden sind auch mit abwärts führenden Überläufen 3 versehen, die das Ablaufen der Aktivkohle von einer Stufe zur nächst niederen ermöglichen. Die Reaktivierungszone ist in eine obere Desorptionszone, eine mittlere Heizzone, die nur aus einer Einführungszone für Heizgas bestehen kann, und in eine untere Oxydationszone eingeteilt. Die Aktivkohle der untersten Desorptionsstufe kann durch das Rohr 4 ablaufen. Diese abgezogene Aktivkohle kommt dann in dem Rohr 5 mit heißen Verbrennungsgasen in Berührung und wird durch diese Gase in die Heizzone nahe der Mitte des Reaktivierungsturmes durch den Trichter 6 geführt. Die Aktivkohle häuft sich auf dem unmittelbar über dem Trichter 6 gelegenen Boden an und fließt in dem Turm abwärts durch den nach unten führenden Schacht in die untere Oxydationsabteilung. Reiner Dampf tritt am Boden in den Reaktivierungsturm durch das Rohr J. Die Verbrennungsgase strömen zusammen mit dem Dampf und dem Reaktionogas aus der Oxydationsabteilung in dem Turm nach oben, und zwar von der Heizabteilung durch die Desorptionsabteilung, wo sie aus der Aktivkohle die desorbierbaren entaktivierenden Stoffe austreiben. Verbrennungsgase gelangen- nicht in die Oxydationszone, mit Ausnähme von verhältnismäßig kleinen Mengen, die durch die aus der Heizstufe übertretende Aktivkohle mitgeschleppt werden. Der Dampf strömt aufwärts durch die Oxydationszone im Gegenstrom zu der abwärts fließenden Aktivkohle und oxydiert die sich auf der Aktivkohle befindenden Verunreinigungen, die in der Heizzone und der darüberliegenden Desorptionszone noch nicht entfernt worden sind. Der heiße Dampf aus der Oxydationszone strömt aufwärts in die Heizstufe und in die Desorptionszdne, zusammen mit den Verbrennungsgasen, und unterstützt deren Wirkung in diesen Zonen. Der Dampf gelangt in die Heiz- und Desorptionszonen entweder durch die Lochungen in dem Trichter 6 oder durch Einführung zusammen mit der erhitzten Aktivkohle und den Verbrennungsgasen in die Leitung 5. Um dies zu erreichen, wird Dampf aus dem Turm an einer Stelle unterhalb des Trichters 6 durch das Rohr 8 abgezogen und in die Leitung 5 zur Rückführung zum Turm ι eingeführt, wo er zusammen mit dem Verbrennungsgas aufwärts zieht. Ein Regler oder Schieber 14 in der Leitung 8 sorgt für eine glattere Durchführung des Verfahrens im Turm. Die entaktivierte Aktivkohle gelangt in die oberste Stufe ng der Desorptionszone des Reaktivierungsturmes durch die Leitung 9, während die heiße reaktivierte Aktivkohle .das System durch die Leitung 10 ver- . läßt und vorzugsweise nach der Heizvorrichtung der Desorptionsanlage des hier nicht gezeigten Adsorptions-Desorptions-Systems geleitet wird. Das Reaktivierungsgas strömt durch die Zyklone 11 in die oberste Abteilung des Reaktivierungsturmes. Nach Entfernung der Feinbestandteile daraus wird es dureh das Rohr 12 zum Abzugsrohr oder zur Rückgewinnung usw. fortgeleitet.

Entaktivierte Aktivkohle von etwa 204 bis 260⁰ aus einer hier nicht gezeigten Adsorptionseinheit wird in die Spitze des unterteilten Reaktivierungsturms geleitet. In den oberen Stufen des hier abgebildeten Turmes, nämlich in der Desorptionszone, wird die Aktivkohle im Gegenstrom mit heißen Gasen, die aus einer Mischung von Verbrennungsgasen und Dampf bestehen können und von unten nach oben strömen, beheizt. Desorbierbaare entaktivierende Stoffe, z. B. C₅-, C₆- und C₇-Kohlenwasserstoffe, werden ohne übermäßige Polymerisation oder Crackung in den oberen Desorptionsabteilungen des Reaktivierungsturmes bei niedriger Temperatur entfernt. Die desorbierte Aktivkohle gelangt durch Rohr 4 und Rohr 5 in die Heizstufe des Reaktivierungsturmes. Das Heizmittel für die Aktivkohle sind heiße Verbrennungsgase von etwa 1650⁰, die durch die Verbrennung von Heizgas, Erdgas usw. mit z. B. Luft in einer in der Zeichnung nicht gezeigten Verbrennungsanlage gewonnen wird. Das Gas wird in den Reaktivierungsturm in eine oder mehrere Heizabteilungen oberhalb der Oxydationszone des Reaktivierungs'turmes eingeführt. Die erste unmittelbare Berührung der Aktivkohle und der Verbrennungsgase kommt vorzugsweise dadurch zustande, daß die Aktivkohle bei etwa 565 ° vcn der untersten Desorptionsstufe des Reaktivierungsturmes, die in der Zeichnung die dritte Stufe ist, abgezogen wird und mit einem Verbrennungsgas in der Zuführungsleitung 5, außerhalb des Reaktivierungsturmes, in Berührung kommt. Die dabei auftretende Temperatur des Gasaktivkohlegemisches in der Leitung 5 beträgt annähernd 815 bis 86o°. Die Verbrennungsgase befördern die Aktivkohle in die Heizzone des - Reaktivierungsturmes, die in der Zeichnung die vierte Stufe ist. Dampf und Kohlendioxyd in Berührung mit der Aktivkohle in der Leitung 5, im Trichter 6 und in der Heizstufe oxydieren die nicht desorbierbaren entaktivierenden Adsorbate, z. B. Teere und schwere Polymere. Infolge der Verdünnung der oxydierenden Bestandteile mit inerten Gasen ist die Oxydationsgeschwindigkeit in diesen Stufen verhältnismäßig niedrig. Deshalb wird die Aktivkohle in der nächstniedrigeren Stufe, nämlich der fünften Stufe oder ersten Oxydierungsstufe, mit einer praktisch nur aus Dampf bestehenden Atmosphäre bei etwa 790⁰ in Berührung gebracht, um eine höhere Oxydationsgeschwindigkeit zu erreichen und die Verweilzeit der Kohle und damit die Größe des Reaktivierungsturmes zu vermindern. Der Dampf wird in den oberen Stufen . mit den Verbrennungsgasen, wie oben schön erwähnt, vereint. Die Bodenstufe oder sechste Stufe des Reaktivierungsturmes dient hauptsächlich dazu, den Reaktivierungsdampf vorzuwärmen, der etwa 175° warm durch die Leitung 7 in den Reaktivierungsturm gelangt. Dieser Dampf kühlt die ausfließende Aktivkohle auf etwa 625⁰ ab; jedoch werden die entaktivierenden Bestandteile bei dieser Temperatur in der Bodenstufe etwas oxydiert. Die Aktivkohle, die so durch Regulierung der Reaktivierungstemperaturen, der Verweilzeit, der Dampfmenge usw. bis zu dem gewünschten Grad reaktiviert worden ist, wird nun aus dem Reaktivierungsturm durch die Leitung 10 entnommen und in das Adsorptionssystem zurückgeführt, vorzugsweise nach der Heizvorrichtung oder der Bodenstufe der Desorptionsanlage, wo ihre hohe fühlbare Wärme wirksam ausgenutzt wird, um den Abtreibdampf vorzuheizen und die Desorption zu unterstützen. Andererseits kann der Wärmegehalt dieser Aktivkohle auch dazu dienen, das der Bodenstufe des Reaktivierungsgefäßes zugeführte Wasser zum Kochen zu bringen und dadurch wenigstens einen Teil des für das Reaktivierungsverfahren notwendigen Dampfes, z. B. 260⁰ warm, zu liefern. Diese Stufe, in der Wasser zum Kochen gebracht wird, kann eine zusätzliche Stufe zu den in der Zeichnung gezeigten Stufen darstellen. Zum Beispiel kann die Dampfzone von oben nach unten eine Oxydations-• stufe, eine Dampfvorheizstufe und zuletzt eine Siedestufe umfassen. In der Dampfvorheizstufe wird die Höchsttemperatur der Oxydierungsstufe für eine gegebene Heizgasmenge erzeugt. Ein zusätzlicher Vorteil der Trennung der Dampf- und Heizzonen des Reaktivierungsturmes besteht noch darin, daß der Dampf das gesamte Verbrennungsgas von der ablaufenden Aktivkohle austreibt und Verunreinigungen des Produktes aus der Adsorptionsanlage mit diesem Gas verhindert.

Die Aktivkohle kann von der Heizzone in die Oxydationszone durch einen abwärts führenden Schacht abfließen, der aus einem Teil der Wand des Reaktivierungsturmes besteht, der durch eine senkrechte Platte von der Aktivkohle und dem Gas in der Heizstufe isoliert ist. In diesem Fall würde sich der Trichter 6 nur bis zu dem senkrechten Plattenteil des abwärts führenden Schachtes erstrecken. Statt des abwärts führenden Schachtes aus der Heizstufe kann aber auch ein Rohrstutzen angeordnet sein, der durch den schrägen Boden des Trichters 6, wie in der Zeichnung dargestellt, hindurchgeht. In diesem Fall füllt die obere öffnung des Trichters 6 den ganzen Reaktivatorumfang aus. Die vorliegende Erfindung bezieht sich jedoch nicht auf die Art, in der der Dampf die Aktivkohle berührt. Es sind in dieser Hinsicht verschiedene Ausführungen möglich, z. B. derart, daß die Wände des Trichters Löcher 13 haben, durch die der Dampf nach oben zieht, oder daß der Dampf von dem oberen Ende der Oxydationszone unterhalb des Trichters aus dem Turm 1 hinaus durch die Leitung 8 in die Leitung S streicht, von wo er zu der Mündung des Trichters 6 rückgeführt wird. Die Dampfleitung 8 ist mit einem Regler 14 versehen, der zur Druckminderung dient und Stöße in der Leitung verhindern soll.

Die heißen Verbrennungsgase, die anfangs etwa 1650° warm sind, können mit der Aktivkohle in der Heizstufe unmittelbar in dem Reaktivierungsturm selbst in Berühung kommen; vorzugsweise jedoch werden die Aktivkohle aus dem Reaktivierungsturm und das Verbrennungsgas zuerst außerhalb des Turmes miteinander in Berührung gebracht, um so einen übermäßigen Temperaturanstieg" im

Reaktivierungsturm und dadurch etwa mögliche Schädigungen, wie thermische Spannungen in der Turmauskleidung, möglichst zu verhüten, und um nicht gezwungen zu sein, diesen Turm gegen die S erwähnte hohe Temperatur der Verbrennungsgase von etwa 1650⁰ zu isolieren. Die Verbrennungsgase werden vorzugsweise durch Verbrennung von Erdgas mit Luft gewonnen, und zwar diese in Mengen, die etwas niedriger als die für eine vollständige Verbrennung notwendigen Mengen sind. Deshalb reagiert aller in den Verbrennungsgasen enthaltene freie Sauerstoff vorzugsweise und nahezu vollständig mit dem Kohlenmonoxyd, während die Verbrennungsgase und die Aktivkohle in der Leitung 5 zu einem Temperaturausgleich kommen. Die Wirkung von freiem Sauerstoff im Überschuß über die zur vollständigen Verbrennung des Heizgases notwendige Menge hinaus ist schädlich für die Aktivkohle, insbesondere bei höheren Temperaturen im Reaktivierungssystem.

In dem vorliegenden System, in dem die Aktivkohle zur Trennung von C₁- bis C₃- und schwereren Kohlenwasserstoffen dient, wobei getrennte, an C₁-, C₂- und C₃-Fraktionen angereicherte Ströme von dem Gemisch abgetrennt werden und die Aktivkohle durch Aufnahme von C₄- und schwereren Kohlenwasserstoffen und ihrer Abbau- und Polymerisationsprodukte entaktiviert wird, ist es wünschenswert, daß die Endtemperatur der Kohle

705 bis 870⁰, vorzugsweise etwa 790 bis 845⁰, beträgt, nachdem die Aktivkohle und die Verbrennungsgase miteinander in Berührung gekommen - sind.

Für die Desorptionsstufen der Reaktivierungskammer oberhalb der Stufe, in der die Aktivkohle ■and das Verbrennungsgas zuerst miteinander in Berührung kommen, liegt die gewünschte Temperatur gewöhnlich zwischen etwa 200 bis 6oo°, je nach dem im Turm herrschenden Druck und der Natur der· entaktivierenden Stoffe. Dieser Temperaturbereich wird gewöhnlich ohne besondere Regulierung durch Gegenstromwärmeaustausch zwischen der abwärts fließenden Aktivkohle und den aufwärts steigenden Gasen erzielt. In einigen Fällen kann es jedoch notwendig oder wünschenswert sein, den oberen Stufen zusätzliche Wärme zuzuführen oder einige dieser Stufen, z. B. durch Einspritzen von Wasser, zu kühlen.

In der Oxydationszone wird die Menge und Temperatur des oben eintretenden Dampfes so bemessen, daß die Temperatur dort etwa 790⁰ unmittelbar unter der Heizzone für die Aktivkohle beträgt. Die von der Heizzone zur obersten Stufe der Oxydationszone fließ ende Aktivkohle kühlt sich durch die Berührung mit dem etwa 627⁰ warmen Dampf aus der Bodenstufe und der endothermen Oxydationsreaktion um 25 bis 55° ab. In der unteren Stufe der Oxydationszone verliert die Aktivkohle weitere Wärme durch die Berührung mit dem Dampf, der gewöhnlich in diese Stufe als leicht erhältlicher, etwa 120 bis i8o° warmer Betriebsdampf gelangt. Wie oben ausgeführt, vereinigt man am besten den Dampf beim Verlassen der Oxydationszone mit dem Verbrennungsgas, das durch die Heizzone in die Desorptionszone des Reaktivierungsturmes aufsteigt, um mehrAbstreifgas für die obere Desorptionsstufe zur Verfügung zu haben.

In dem Reaktivierungsturm herrscht vorzugsweise etwa derselbe Druck wie in der Adsorptionsanlage für die adsorptive Fraktionierung der Kohlenwasserstoffgase, und zwar im Hinblick auf den Aktivkohlenaustausch zwischen der Adsorptions- und der Reaktivierungsanlage. Drücke von etwa ο bis 42 kg/cm² und höher sind für die Reaktivierung gut geeignet. Je niedriger der Druck im Reaktivierungsturm ist, desto geringer kann der Druck des Reaktivierungsdampfes und der Verbrennungsluft sein.

Die vorliegende Erfindung ist auch in der Weise anwendbar, daß die entaktivierte Aktivkohle, die z. B. aus Teilchen von durchschnittlich 85 bis 150,1t Größe besteht, in den einzelnen Zonen in Form einer Wirbelschicht behandelt wird. In diesem Fall sind Mittel zum Abteilen der Wirbelschichten innerhalb des Reaktivierungsturmes vorgesehen. Die vorliegende Erfindung ist auch anwendbar bei Verwendung gröberer Aktivkohle, z. B. von durchschnittlich 0,6 bis' 2 mm Korngröße,· die durch ihr Gewicht als geschlossene Schicht nach unten sinkt, wobei kein Abteilen innerhalb der verschiedenen Stufen des Reaktivierungsturmes erforderlich ist. In diesem Fall sieht man Vorrichtungen zur Freisetzung und Bindung der Gase und Vorrichtungen zur Beschickung und Entfernung der Kohle aus dem Reaktivierungsturm vor. Die erste Berührung des heißen Verbrennungsgases mit dem gröberen Feststoff kann man auch hier in eine Steigleitung außerhalb des Reaktivierungsturmes verlegen.

Es sind auch noch andere Ausführungen der ioo vorliegenden Erfindung möglich. Zum Beispiel kann man gegebenenfalls den Dampf aus einer oder mehreren der Desorptionsstufen des Reaktivierungsturmes zurückführen und mit den heißen Verbrennungsgasen an deren Eintrittsstelle vereinigen, um die letztere vor ihrer ersten Berührung mit der Aktivkohle etwas abzukühlen. Insbesondere dann, wenn die entaktivierenden Stoffe hauptsächlich aus- gut desorbierbaren Bestandteilen bestehen, kann man auch ein Teil der Aktivkohle aus den oberen Desorptionsstufen entnehmen und unmittelbar in das Adsorptione-Desorptions-System zurückführen, wobei die Heiz- und Oxydationsstufen im Reaktivierungsturm umgangen werden. Ebenso kann man auch mehr als eine Heizstufe anwenden und für jede Stufe verschiedene Temperaturen vorsehen. Wie früher erwähnt wurde, kann man sowohl Wasser wie auch Betriebsdampf in eine oder mehrere Stufen der Oxydationszone zugeben und gegebenenfalls auch Wasser zur Temperatur- iao regelung in die Desorptionsstufen einspritzen.

Um nicht zuviel Spezialstähle für die Anlage zu gebrauchen und das Metall thermisch möglichst wenig zu beanspruchen, werden die Außenwand des Reaktiyierungsturmes 1, die Leitung 5 und der Trichter 6 innen feuerfest ausgekleidet. Die äußeren

Isolierungen bei den nicht innenisolierten Anlageteilen dienen dazu, den Wärmeverlust des Reaktivierungssystems herabzusetzen.

Zusammengefaßt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Gegenstromverfahren zur Reaktivierung von Aktivkohle, bei dem die Aktivkohle in einer Zwischenzone durch unmittelbare Berührung mit Verbrennungsgasen auf 595 bis 870⁰ erwärmt wird, dann in einer tiefer liegenden Zone zur regulierten Oxydation schwerer, auf der Aktivkohle befindlicher entaktivierender Stoffe mit reinem, konzentriertem Dampf in Berührung gebracht wird und die desorbierbaren Stoffe von der Aktivkohle vorher in der oberen Zone, der Desorptionszone, durch gleichzeitige Einwirkung von Dampf aus der Oxydationszone undVerbrennungsgasen aus der Heizzone unter Wärmeaustausch zwischen der Aktivkohle und dem Gas ausgetrieben werden. So wird also in den drei dafür notwendigen Stufen eine äußerst wirksame Reaktivierung erreicht.

Es sei noch erwähnt, daß der hier benutzte Ausdruck »Heizstufe« oder »Heizzone« die Zwischenstufe im Reaktivierungsturm bedeutet, in die die heißen Verbrennungsgase eingeführt werden. Man kann natürlich auch die Aktivkohle durch Gegenstrom wärmeaustausch mit denReaktivierungsgasen in der Desorptionszone allmählich aufheizen.

Claims (8)

1. PAT E N TA N S P R Ü C H E:

   i. Verfahren zum Reaktivieren von verbrauchter Aktivkohle, die zur Trennung von Kohlenwasserstoffgemischen durch Adsorption verwendet und mit desorbierbaren und nicht desorbierbaren Stoffen, im wesentlichen mit Butanem und höheren Kohlenwasserstoffen, verunreinigt worden sind, wobei die Kohle erst mit heißen Verbrennungsgasen erhitzt und dann mit überhitztem Wasserdampf behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kohle in einem Turm behandelt, in dem sich drei übereinander angeordnete, voneinander getrennte Zonen befinden, durch die die Kohle sich nacheinander dem Gasstrom entgegen abwärts bewegt, und zwar oben eine Desorptionszone, in der Mitte eine Heizzone und unten eine Oxydationszone, und daß man die verbrauchte Kohle in die oberste Zone einführt, wo sie der Einwirkung der heißen aus der mittleren Zone aufsteigenden Gase ausgesetzt wird, darauf die teilweise reaktivierte Kohle in die mittlere Zone überführt, wo sie durch in diese Zone eingeleitete heiße Gase, vorzugsweise Verbrennungsgase, auf 595 bis 870⁰ erhitzt wird, und schließlich die Kohle in die unterste Zone fließen läßt, in die Wasserdampf eingeleitet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf aus der untersten Zone sich mit den Verbrennungsgasen in der mittleren Zone mischt und dieses Gasgemisch in die oberste Zone aufsteigt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle in der mittleren Zone derart erhitzt wird, daß die Kohle aus der obersten Zone herausgeleitet und außerhalb des Turms mit heißen Verbrennungsgasen behandelt werden, und daß die so erhitzte Kohle zusammen mit den Verbrennungsgasen in die mittlere Zone zurückgeleitet wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Verbrennungsgase unmittelbar in die mittlere Zone geleitet werden, ohne bereits außerhalb des Turmes mit der Kohle in Berührung zu kommen.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Turm strömende Gas zurückgeführt und mit den heißen Verbrennungsgasen vereinigt wird, bevor dieses mit der Kohle in Berührung tritt.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die unterste Zone Wasser eingespritzt wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle im Turm in Form einer Wirbelschicht behandelt wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle im Turm in dichter Form als eine sich auf Grund der Schwerkraft abwärts bewegende Schicht behandelt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 460 252, 48Ö 950, S06 544.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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