DD227946B5 - Verfahren zur herstellung abriebfester, koerniger aktivkohle - Google Patents
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Description
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung abriebfester, körniger Aktivkohle aus aschereicher, salzhaltiger Braunkohle für den Einsatz als Adsorptionsmittel bei der Trinkwasseraufbereitung, Abwasserbehandlung, Gas- und Abluftreinigung.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Es sind bereits Verfahren bekannt, bei denen aschereiche Braunkohlentieftemperaturkokse mit einem natürlichen Gehalt an Alkalien von über 5 % bei Temperaturen bis max. 923 K (65O0C) mit Wasserdampf unter Ausschluß von freiem Sauerstoff aktiviert werden (DP 645 222).
Nach DDR-WP 138193 kommt es bei höheren Aktivierungstemperaturen (>700°C) zur Ausbildung von Schmelzflüssen der in der Asche enthaltenen Alkaliverbindungen und dadurch zum Zusammenbacken der Koksteilchen, wodurch eine gleichmäßige Durchaktivierung verhindert wird.
Im WP 138193 wird daher vorgeschlagen, die Aktivierung derartiger alkali- und erda I kali reicher Kohlenstoffmaterialien unter oxidierenden Bedingungen bei einem Sauerstoffgehalt von 0,2-0,5 Vol.-% in der Reaktoratmosphäre > 973 K (700"C) durchzuführen.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß keine abriebfeste, körnige Aktivkohle erhalten wird. Zudem bewirkt das Vorhandensein von freiem Sauerstoff eine verminderte Ausbeute und geringere Festigkeit der Aktivkohle, da es zu einem äußeren Abbrand am Kokskorn kommt.
ImWP 138193 wird weiterhin vorgeschlagen, den bei der Pyrolyse des zu aktivierenden Einsatzmaterials zurückgewonnenen Teer als Bindemittel für die Herstellung von Formungen zu benutzen. Das Verfahren erfordert einen hohen Aufwand (Teerabscheidung, Mischung, Formung und Pyrolyse der Formlinge).
Eigene experimentelle Untersuchungen an aschereicher, salzhaltiger Braunkohle (12,7% Asche^ mit 16,5% Gesamtalkali) haben ergeben, daß bei thermischer Behandlung bis 1273 K (10000C) in ruhender Schüttung kein Zusammenbacken von Körnern auftritt. Daraus ergibt sich, daß ein Zusammenbacken der Körner beim Aktivierungsprozeß nur dann auftreten wird, wenn der Ascheanteil im Rohaktivat gegenüber dem C-Anteil vorherrscht.
Verfahren zur Herstellung abriebfester, körniger Aktivkohle auf Braunkohlen- bzw. Lignitbasis beinhalten die DD-Patentschriften 128621,142175,141154,140241. Grundsätzlich wird hierbei der Einsatzstoff mit Säure behandelt bzw. es wird ein kohlenstoffhaltiges Bindemittel zugesetzt. Im WP 160056 wird aschereiche, salzhaltige Braunkohle durch Imprägnierung mit Zinkchloridlösung chemisch aktiviert. Erforderlich ist ein Mehraufwand für die Imprägnierung und an Energie für die anschließende Trocknung und Rückgewinnung des Zinkchlorids.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist die ökonomisch vorteilhafte Nutzung aschereicher, salzhaltiger Braunkohlen zur Herstellung einer abriebfesten, körnigen Aktivkohle.
-2- 227 Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung abriebfester körniger Aktivkohle aus aschereicher, salzhaltiger Braunkohle zu entwickeln, wobei mit bekannten Aktivierungsreaktoren hohe Ausbeuten erzielt werden sollen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß aschereiche, salzhaltige Braunkohle mit einem Aschegehalt > 10 Ma.-% und einem Alkaligehalt in der Gesamtasche von >15Ma.-%(als Na2O und K2O) auf einen Feuchtegehalt von <10Ma.-%, vorzugsweise <8Ma.-%, getrocknet und anschließend auf eine Körnung <0,1 mm mit mindestens 80 Ma. -%< 0,063 mm aufgemahlen wird. Die aufgemahlene Kohle wird mit einem Preßdruck von 35 bis 50 MPa, vorzugsweise 40 MPa, zu Formungen verpreßt, die Formlinge anschließend auf eine Körnung <3 mm zerkleinert und die erhaltene Körnung mit einem Preßdruck von 200-250MPa erneut zu Formungen endverpreßt. Die auf diese Weise erhaltenen Formlinge werden unter Luftabschluß bei einer Verkokungsendtemperatur von 500—7000C entgast, die entgasten Formlinge auf eine Körnung von 0,5-3 mm, vorzugsweise 1-3 mm, zerkleinert und danach bei Temperaturen von 600-750°C, vorzugsweise 670-730°C, bei Anwesenheit einer 30-50Vol.-%, vorzugsweise 30-35Vol.-%, Wasserdampf enthaltenden sauerstofffreien Atmosphäre aktiviert. Die auf diese Weise erhaltene Rohaktivkohle wird durch Waschen mit verdünnter Salzsäure und Wasser nachbehandelt. Die Aktivierung erfolgt in bekannten Aktivierungsreaktoren, wie z. B. Etagenofen, Drehrohrofen, Fließbett- oder Sprudelschichtöfen, Wirbelschichtofen.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß aus aschereicher, salzhaltiger Braunkohle mit Hilfe großtechnisch beherrschbarer Verfahrensschritte eine abriebfeste, körnige Aktivkohle in guter Ausbeute erhalten wird, wobei keine Bindemittel eingesetzt werden müssen.
Ausführungsbeispiel
Salzhaltige, aschereiche Braunkohle < 6mm folgender Zusammensetzung (Bezugsbasis wasserfrei)
fixer Kohlenstoff: 41,2%
flüchtige Bestandteile: 46,1%
Aschegehalt: 12,7% Gesamtalkalien in
derAsche: 16,5%
wurde auf einen Wassergehalt von 8 Ma.-% getrocknet und auf eine Krongröße < 0,1 mm auf gemahlen (mindestens 80Ma.-% < 0,063 mm), anschließend mit 40MPa zu Formungen verpreßt, diese Formlinge auf die Körnung < 3 mm zerkleinert und das Granulat mit 200MPa erneut zu Formungen verpreßt.
Die Zerkleinerung kann erfolgen in Rohrschwingmühlen oder hochtourig laufenden und mit Austragssieben der Öffnungsweite ώ 0,25 mm ausgerüsteten Schlägermühlen.
Die Verpressung geschieht sowohl für den Bereich bis 40 MPa (Vorverdichtung) als auch für die Hochdruckbrikettierung mit Formmulden-Walzenpressen.
Die Zerkleinerung des vorverdichteten Gutes erfolgt mit einer Scheibenmühle oder Einwalzenmühle.
Diese Formlinge wurden unter Luftabschluß nach folgendem Regime entgast:
0,4 K/min bis 2000C
1,8 K/min von 200-6800C
Ausstehzeit: 1 h.
Vom Entgasungsrückstand wurde eine Körnung von 1-3mm hergestellt und in der Wirbelschicht aktiviert.
Aktivierungsbedingungen Aktivierungsgas:
Wasserdampf 35Vol.-%,
Stickstoff 65Vol.-%bzw.
Wasserdampf 35Vol.-%,
Stickstoff 55Vol.-%.,
Kohlendioxid 10Vol.-% Aktivierungstemperatur: 973 K (7000C)
Abbrand: 45%
Nach der Entfernung der wasser- und säurelöslichen Bestandteile und Trocknung wurde eine körnige Aktivkohle mit folgenden Parametern erhalten:
Methylenblautiter 15,5ml/100mg
Jodzahl 790 mg/g
BET-Oberfläche 650m2/g
Rohdichte 0,65g/cm3
Rütteldichte 0,4 g/cm3
Aschegehalt 5,5Ma.-%
Abriebfestigkeit 87 % (zum Vergleich Hydraffin 71:93 Ma.-%)
Aktivatausbeute 28Ma.-%.
Gemäß den Tabellen 1 bis 3 führen die vorzugsweise benutzten Aktivierungstemperaturen 670-730°C zu keinen signifikanten Unterschieden in den Qualitätswerten der erzeugten Rohaktivkohle. Entsprechend der Wahl des Abbrandes sind die Kennwerte in gewissen Grenzen über die Aktivierungsdauer einstellbar.
| Tabelle 1: Abbrand 30% | 6700C | 7000C | 7300C |
| Aktivierungs-Temperatur | 0,860 | 0,850 | 0,855 |
| Rohdichte g/cm3 | 0,533 | 0,527 | 0,530 |
| Rütteldichte g/cm3 | 10,8 | 11,3 | 10,5 |
| MB-Titer ml/100 mg | 87,5 | 88,0 | 87,6 |
| Abriebfestigkeit % | 35,5 | 36,5 | 36,0 |
| Ausbeute % | |||
Tabelle 2: Abbrand 40%
Aktivierungs-Temperatur
670 °C
700 °C
730 °C
| Rohdichte g/cm3 | 0,765 | 0,775 | 0,775 |
| Rütteldichte g/cm3 | 0,474 | 0,481 | 0,481 |
| MB-Titerml/100mg | 15,0 | 14,2 | 15,0 |
| Abriebfestigkeit % | 83,5 | 84,0 | 83,5 |
| Ausbeute % | 31,0 | 32,0 | 31,5 |
Tabelle 3: Abbrand 50%
Aktivierungs-Temperatur
6700C
700 °C
730 °C
| Rohdichte g/cm3 | 0,685 | 0,700 | 0,690 |
| Rütteldichte g/cm3 | 0,425 | 0,434 | 0,428 |
| MB-Titerml/100mg | 16,8 | 18,0 | 17,2 |
| Abriebfestigkeit % | 76,5 | 77,5 | 77,5 |
| Ausbeute % | 26,5 | 27,5 | 26,7 |
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung abriebfester, körniger Aktivkohle aus aschereicher, salzhaltiger Braunkohle mit einem Aschegehalt > 10 Ma.-% und einem Alkaligehalt in der Gesamtasche > 15 Ma.-% (als Na2O und K2O), dadurch gekennzeichnet, daß die auf einen Feuchtegehalt von < 10 Ma.-% getrocknete und auf eine Körnung von <0,1 mm mit einem Anteil von mindestens 80Ma.-% <0,063 mm aufgemahlene Braunkohle mit einem Preßdruck von 35-50MPa zu Formungen verpreßt, die Formlinge auf eine Körnung <3 mm zerkleinert, die erhaltene Körnung mit einem Preßdruck von 200-250MPa erneut zu Formungen endverpreßt, die endverpreßten Formlinge bei einer Verkokungsendtemperatur von 500-7000C unter Luftabschluß entgast, die entgasten Formlinge auf eine Körnung von 0,5-3 mm zerkleinert und danach bei Temperaturen von 600-7500C bei Gegenwart einer 30-50 Vol.-% Wasserdampf enthaltenden sauerstofffreien Atmosphäre aktiviert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die aufgemahlene Braunkohle auf einen Feuchtegehalt von vorzugsweise <8Ma.-% getrocknet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die aufgemahlene Braunkohle mit einem Preßdruck von vorzugsweise 40MPa zu Formungen verpreßt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die entgasten Formlinge auf eine Körnung von vorzugsweise 1-3mm zerkleinert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die entgasten und zerkleinerten Formlinge bei Temperaturen von vorzugsweise 670-7300C und in Gegenwart einer vorzugsweise 30-35 Vol.-% Wasserdampf enthaltenden sauerstofffreien Atmosphäre aktiviert werden.
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