DD207183A1 - Verfahren zur herstellung von wasser- und gasreinigungsaktivkohlen aus braunkohle - Google Patents

Abstract

Die Eerfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formaktivkohlen aus Braunkohle, die zur Reinigung von Schadgasen, Loesungsmitteldaempfen aus Luft und/oder Wasser eingesetzt werden koennen. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Formativkohle aus Rohbraunkohle zu entwickeln, wodurch das Kohlenstoffgeruest durch eine entsprechende Behandlung fuer die Aktivierung besser aufgeschlossen wird. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass grubenfeuc hte Rohbraunkohle auf Feuchtigkeitsgehalte von 20 % bei 40-120 Grad vorgetrocknet, mit organischen Extraktivloesungsmitteln 1 bis 3 Stunden extrahiert, nach dem Abtrennen an der Luft getrocknet oder mit feinverteiltem Wasserdampf behandelt, anschliessend mit 20-70 Ma-% Saegemehl und einer Zinkchloridloesung im Verhaeltnis zum trockenen feststoff von 1 : 1 bis 2 : 1 vermischt, danach granuliert und 3 bis 8 Stunden bei 600-750 Grad in reduzierender oder Inertgasatmosphaere aktiviert und ggf. vermahlen wird.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung von Wasser- und Gasreinigungsaktivkohlen aus Braunkohle

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Form-Aktivkohlen aus Braunkohle, die zur Reinigung von Schadgasen, Lösungsmitteldämpfen aus Luft und/oder Wasser eingesetzt werden können.

Charakterisierung der bekannten technischen Lösungen

Es ist allgemein bekannt, daß Aktivkohlen für Gas- und Wasserreinigungszwecke aus Braunkohlen durch Teilverkokung bzw. Behandlung mit anorganischen Säuren und anschließende Aktivierung hergestellt werden können.

Nach DD-PS 142 175 wird Moorkohle zu kleinen Körnern geformt, die anschließend mit Phosphorsäure behandelt werden, um den Anteil an flüchtigen Komponenten zu vermindern und den Gehalt an Kohlenstoff zu erhöhen. Das Produkt wird danach getrocknet, mit einem kohlenstoffhaltigen Bindemittel gemischt, zerkleinert bzw. pulverisiert, das Pulver zu Formungen gepreßt und aktiviert.

Die DD-PS 126 638 geht davon aus, daß Braunkohle zerkleinert, gesiebt und anschließend mit 5 %iger wäßriger Schwefelsäure behandelt wird. Die Suspension wird 5 Stunden auf 80° C erhitzt, anschließend dekantiert und der Feststoff getrocknet. Danach erfolgt eine Absiebung, das Unterkorn «c 0,043 mm wird zu Pellets gepreßt und in reduzierender Atmosphäre aktiviert.

Ähnliche Verfahren werden auch in der DD-PS 128 621 beschrieben. Hier wird Braunkohle zerkleinert mit einer etwa 10 %igen anorganischen Säure behandelt, pulverisiert und das Pulver zu Pellets verpreßt. Die Pellets werden zerkleinert, die erhaltenden Körner von flüchtigem Material befreit und aktiviert.

Nach DD-PS 141 154 erhalt man Aktivkohlen, die aus Braunkohle-Granalien nach vorheriger Behandlung mit Säuren (z. B. Schwefelsäure, Salzsäure oder Phosphorsäure) thermisch in einer sauerstofffreien Atmosphäre verkokt und aktiviert werden.

Die DD-PS 140 241 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von granulierter Kohle, indem aus Braunkohle hergestellte Körner mit einer verdünnten wäßrigen Losung einer anorganischen Säure behandelt werden. Anschließend erfolgt eine Trocknung, Pulverisierung, Granulierung, Verkokung und Aktivierung des kohlenstoffhaltigen Produktes.

Die oben beschriebenen Verfahren haben den Nachteil, daß durch die Anwendung von anorganischen Säuren lediglich mineralische ßegleitstoffe wie Alkali- und Erdalkaliverbindungen ausgelaugt v/erden. Dadurch wird das Kohlenstoffgerüst für eine Aktivierung nicht "aufgeschlossen". Die mineralischen Bestandteile wirken sich sogar bei der Aktivierung positiv auf die Skelettstruktur der Aktivkohle aus. Vorhandene Kohlenwasserstoffe mittlerer und höherer Molmassen bleiben in der Struktur der Kohle, zersetzen sich bei thermischer Behandlung des Kohlenstoffträgers zu Oligomeren bzw. Verharzungsprodukten und verstopfen die während des Aktivierungsprozesses entstehenden Poren (Franke, F. H., Jäger, R. I., Heraikib, M. Chemie-Ingenieur-Technik, 4^ (197D 1017 - 1022). Dadurch wird oft die geforderte Qualität des Aktivates nicht erreicht. Eine nach der Säurebehandlung eingeschaltete Verkokung des Zwischenproduktes bedeutet einen zusätzlichen Verfahrensschritt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel ,der Erfindung besteht darin, eine Formaktivkohle aus Rohbraunkohle zu entwickeln, die gegenüber den bekannten technischen Lösungen eine höhere Aktivität aufweist.

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Darlegung des Wesens der Srfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Formaktivkohle aus Rohbraunkohle zu entwickeln, wodurch das Kohlenstoffgerüst durch eine entsprechende Behandlung für die Aktivierung besser aufgeschlossen wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Rohbraunkohle auf eine Korngröße von 0,5 bis 10 mm vermählen und auf eine Restfeuchte von 12 bis 20 % getrocknet wird. Anschließend erfolgt 1-3 Stunden eine Extraktion mit Benzen, Toluen oder Xylen bzv/. deren Gemische oder im Gemisch mit Methanol, Ethanol oder Aceton bei 40 - 120° C, vorzugsweise bei 70 - 110° C. Dadurch v/erden überschüssige organische Bestandteile wie Kohlenwasserstoffe und HeteroVerbindungen entfernt. Hochmolekulare schwerflüchtige Bestandteile wie Teer- und 3itumenanteile mit hohem Kohlenstoffgehalt verbleiben im Korn und werden Bestandteil des späteren Kohlenstoffgerüstes. Das eingesetzte Extraktivlösungsmittel oder -gemisch wird durch Destillation zurückgewonnen und der Extrakt einer entsprechenden Verwendung zugeführt. Mach erfolgter Extraktion wird das erhaltene Zwischenprodukt an der Luft getrocknet bzw. mit feinverteiltem V.'asserdampf behandelt. Anschließend wird das Überkorn>1 mm abgesiebt oder ggf. vermählen. Das Unterkorn wird in an sich bekannter Weise mit 20 - 70 Ma-% Sägemehl und einer Zinkchloridlösung im Verhältnis zum trockenen Feststoff von 1:1 bis 2:1 vermischt, danach granuliert und 3-8 Stunden bei 600 - 750° C in reduzierender oder Inertgasatmosphäre aktiviert. Die erhaltene Formkohle kann gemahlen und als Pulverkohle verwendet werden.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird nachfolgend an 3 Beispielen erläutert:

Vergleichsbeispiel

Grubenfeuchte Rohbraunkohle wurde auf eine Korngröße von 0,5 bis 6,0 mm'zerkleinert und auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 15 bis 20 % getrocknet. 70 cnr dieser Kohle wurden in einen Soxhlet-Extraktionsapparat gebracht und 120 min mit 10 %iger wäßriger Schwefelsäurelösung bei 115° C extrahiert, die extrahierte Kohle mit Wasser gewaschen und wiederum auf 15 bis 20 % Feuchtigkeits-

gehalt getrocknet. 60 g der so«behandelten Kohle werden auf eine Korngröße < 0,5 mm vermählen, reit 50 6 Sägemehl (Feuchte 16,9 %) und 223 g Zinkchloridlösung (Dichte 1,92 g/cm-³) vermischt und verpreßt.

Die Aktivierung erfolgte 4 Stunden bei 700° C in einem Schachtofen im Inertgasstrom. Nach einer Säure- und Wasserwäsche wurde eine Aktivkohle mit folgenden Eigenschaften erhalten:

Benzenadsorption bei 10 Vol. % Benzen (g Benzen/100 ml Aktivkohle) 7,4 Jodzahl (mg J₂/g) 485

Methylenblautiter (ml) 6,9

Melassewert (mg) 1350

3eispiel 1

60 cm-^ der im Vergleichsbeispiel beschriebenen Rohbraunkohle wurden in einer Soxhlet-Apparatur 90 &in mit einem Ethanol/Benzen-Gemisch (1:1) bei 80° C extrahiert und. das extrahierte Produkt 2 Stunden an der Luft getrocknet bzw. etwa 20 min mit feinverteiltem Wasserdampf von 120 C behandelt. 40 g der so behandelten Kohle wurden auf eine Korngröße<Ü,5 mm vermählen, mit 35 S Sägemehl (Feuchte 18,9 %) und 155 S Zinkchloridlösung (Dichte 1,92 g/cm-0 vermischt und verpreßt.

Die Aktivierung erfolgte wiederum 4 Stunden bei 700° C in einem Schachtofen im Inertgasstrom. Nach der im Beispiel 1 beschriebenen Nachbehandlung wurde ein Aktivierungsprodukt mit folgenden Eigenschaften erhalten:

Benzenadsorption bei 10 Vol.-% Benzen

(g Benzen/100 ml Aktivkohle) 12,6

Jodzahl (mg/J₂/g) 715

Methylenblautiter (ml) 14,8

Melassewert (mg) 580

Beispiel 2

60 ctü der im Vergleichsbeispiel eingesetzten Rohbraunkohle wurden in einer Soxhlet-Apparatur 60 min mit Toluen bei 110° C extrahiert, der Extraktionsrückstand an der Luft getrocknet bzw. mit Wasserdampf behandelt. 50 g der so behandelten Kohle wurden auf eine Korngröße ^: 0,5 mm vermählen, mit 72,3 g Sägemehl (Feuchte

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30,6 %) und 223,5 S Zinkchloridlösung (Dichte 1,92 g/cnr) gemischt und verpreßt.

Die Granalien wurden 4 Stunden bei 700° C in einem Schachtofen im Inertgasstrom aktiviert und analog Beispiel 1 nachbehandelt. Die hergestellte Aktivkohle hatte folgende Eigenschaften:

Benzenadsorption bei 10 Vol.-% Benzen

(g Benzen/100 ml Aktivkohle) 14,8

Jodzahl (mg J₂/g) 835,2

Methylenblautiter (ml) 18,1

Melassewert (mg) 420

Beispiel 3

60 cm-⁵ der im Vergleichsbeispiel eingesetzten Rohbraunkohle wurden in einer Soxhlet-Apparatur 90 min mit einem Aceton/Toluen-Gemisch (1:1) bei 110° C extrahiert und das extrahierte Produkt 2 Stunden an der Luft getrocknet bzw. mit Wasserdampf behandelt. 50 g der so behandelten Kohle wurden auf eine Korngröße «£L 0,5 mm vermählen, mit 62 g Sägemehl (18,9 % Feuchte) und 232 g Zinkchloridlösung (Dichte 1,92 g/cm^) vermischt und verpreßt.

Das erhaltene Produkt wurde б Stunden bei 700° C in einem Schachtofen im Inertgasstrom aktiviert. Nach Säure- und Hasser-Wäsche hatte das Aktivat folgende Qualitätsparameter:

Benzenadsorption bei 10 Vol.-% Benzen

(g Benzen/100 ml Aktivkohle) 13,5

Jodzahl (mg J₂/g) 771

Methylenblautiter (ml) 17,5

Melassewert (mg) 515

Claims (5)

238 0 06 0 Erfindungsanspruch.

1. Verfahren zur Herstellung von Wasser- und Gasreinigungsaktivkohlen aus Braunkohle gekennzeichnet dadurch, daß grubenfeuchte Rohbraunkohle auf Feuchtigkeitsgehalte von ^= 20 % bei 40 - 120° C vorgetrocknet, mit organischen Extraktivlösungsmitteln 1 bis 3 Stunden extrahiert, nach dem Abtrennen an der Luft getrocknet oder mit feinverteiltem V/a^sserdampf behandelt, anschließend mit 20 - 70 Ma-% Sägemehl und einer Zinkchloridlösung im Verhältnis zum trockenen Feststoff von 1:1 bis 2:1 vermischt, danach granuliert und 3 bis ö Stunden bei 600 - 750° C in reduzierender oder Inertgasatmosphäre aktiviert und ggf. vermählen wird.

2. Verfahren zur Herstellung von Wasser- und Gasreinigungsaktivkohlen nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Vortrocknung der Rohbraunkohle vorzugsweise bei 70 - 110 C erfolgt.

3· Verfahren zur Herstellung von V/asser- und Gasreinigungsaktivkohlen nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß als Extraktivlösungsmittel Benzen, Toluen oder Xylen bzw. deren Gemische oder im Gemisch mit Ethanol, !.'ethanol oder Aceton verwendet werden.

4·. Verfahren zur Herstellung von Wasser- und Gasreinigungsaktivkohlen nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß das Extraktivlösungsmittel oder -gemisch durch Destillation zurückgewonnen wird.

5· Verfahren zur Herstellung von Wasser- und Gasreinigungsaktivkohlen nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß das extrahierte Produkt vorzugsweise mit 40 - 60 Ma-% Sägemehl und einer Zinkchloridlösung vorzugsweise im Verhältnis von 1,3 : 1 bis 1,6 : 1 vermischt wird.