DD227946A1

DD227946A1 - Verfahren zur herstellung abriebfester, koerniger aktivkohle

Info

Publication number: DD227946A1
Application number: DD26487584A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Heschel; Guenter Mueller; Guenter Lange; Herbert Birndt; Erhard Klose; Wolfgang Naundorf
Original assignee: Freiberg Bergakademie
Priority date: 1984-07-03
Filing date: 1984-07-03
Publication date: 1985-10-02
Also published as: DD227946B5

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von abriebfester, koerniger Aktivkohle aus aschereicher, salzhaltiger Braunkohle fuer den Einsatz als Adsorptionsmittel bei der Trinkwasseraufbereitung, Abwasserbehandlung, Gas- und Abluftreinigung. Ziel der Erfindung ist die oekonomisch vorteilhafte Nutzung aschereicher, salzhaltiger Braunkohlen zur Herstellung einer abriebfesten, koernigen Aktivkohle. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung abriebfester, koerniger Aktivkohle aus diesen Braunkohlen zu entwickeln. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die getrocknete und fein aufgemahlene Braunkohle zu Formlingen verpresst, die Formlinge zerkleinert, die zerkleinerten Formlinge erneut zu Formlingen endverpresst, die endverpressten Formlinge entgast, die entgasten Formlinge zerkleinert und in bekannten Aktivierungsreaktoren aktiviert werden.

Description

Titel der Erfindung;

Verfahren zur Herstellung abriebfester, körniger Aktivkohle

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. 925 E (65O ⁰C) mit Wasserdampf unter Ausschloß von freien Sauerstoff aktiviert v/erden (DP 645222). Nach DDR-WP 138193 kommt es bei höheren Aktivierungstemperaturen ( > 700 ⁰C) zur Ausbildung von Schmelzflüssen der in der- Asche enthaltenen Alkaliverbindungen und dadurch zum Zusammenbacken der Koksteilchen, wodurch eine gleichmäßige Durchaktivierung verhindert wird.

Im WP 138I93 wird daher vorgeschlagen, die Aktivierung derartiger alkali- und erdalkalireicher Kohlenstoff,-materialien unter oxidierenden Bedingungen bei einem

Λ JUl

Sauerstoffgehalt von 0,2 - 0,5 YoI % in der Reaktoratmosphäre > 975 K (700 ⁰G) 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.

Im WP 138193 wird weiterhin vorgeschlagen, den bei der Pyrolyse des zu aktivierenden Einsatzmaterials zurückgewonnenen Teer als Bindemittel für die Herstellung von ForrnlIngen 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 (1000 ⁰C) 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, 14-1154, 140241. Grundsätzlich wird hierbei der Einsatzstoff mit Säure behandelt bzw. es wird ein kohlenstoffhaltiges Bindemittel zugesetzt. Im W I6OO56 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 Brannkohlen zur Herstellung einer abriebfesten, körnigen Aktivkohle.

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 Masse-% und einem Alkaligehalt in der Gesamtasehe von

> 15 Masse-% (als NapO und KpO) auf einen Feuchtegehalt von < 10 Masse-%, vorzugsweise -< 8 Masse-%, getrocknet und anschließend auf eine Körnung -C 0,1 mm mit mindestens 80 Masse-% < 0,063 mm auf gemahlen wird· Die auf gemahlene Kohle wird mit einem Preßdruck von 35 bis 50 MPa_f vorzugsweise 40 MPa, zu Formungen verpreßt, die Formlinge anschließend auf eine Körnung ^3 um zerkleinert und die erhaltene Körnung mit einem Preßdruck von 200 - 250 MPa erneut zu Formungen endverpreßt. Die auf diese Weise erhaltenen Formlinge werden unter Luftabschluß bei einer Verkokungsendtemperatur von 500 - 700 0 entgast, die entgasten Formlinge auf eine Körnung von 0,5-3 12m» vorzugsweise 1 - 3 inm, zerkleinert und danach bei Temperaturen von 600 - 75O ⁰C, vorzugsweise 670 - 730 ⁰O, bei Anwesenheit einer 30 - 50 Vol-%, vorzugsweise 30 - 35 Yol-%, 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, Wirbelschichtöfen· 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 ^611 folgender Zusammensetzung (Bezugsbasis wasserfrei)

fixer- Kohlenstoff: 41,2% flüchtige Bestandteileί 46,1 % Aschegehalt: 12,7 %

Gesamtalkalien in

der Asche: 16,5 %

wurde auf einen Wassergehalt von.8 M-% getrocknet und auf eine Korngröße ^ 0,1 mm auf gemahlen (mindestens 80 M-% < 0,063 mm), anschließend mit 40 MPa zu Formungen verpreßt, diese Formlinge auf die Körnung < 5 21m zerkleinert und das Granulat mit 200 MPa erneut zu Formungen verpreßt. Die Zerkleinerung kann erfolgen in Bohrschwingmühlen oder hochtourig laufenden und mit Austragssieben der öffnungsweite ^ 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 200 ⁰O

1,8 K/min von 200 - 680 ⁰C

Ausstehzeit: 1 h

Tom Entgasungs rückst and wurde eine Körnung von 1 - 5 10m hergestellt und in der Wirbelschicht aktiviert.

Aktivierungsbedingungen

Aktivierungsgas: Wasserdampf 35 Vol-%, Stickstoff 65 Vol-% bzw. Wasserdampf 35 Vol-%, Stickstoff 55 Vol-%,

Kohlendioxid 10 Yo 1-% Aktivierungstes Abbrand: 4-5 %

Aktivierungstemperatur: 973 K (700 ⁰C)

Nach der Entfernung der wasser- und säurelösliehen Bestandteile und Trocknung wurde eine körnige Aktivkohle mit folgenden Parametern erhalten:

Methylenblautiter 15»5 ml/100 mg

Jodzahl 790 mg/g

BET-Oberflache 650 m²/g

Rohdichte 0,65 g/cm⁵

Rütteldichte 0,4· g/em⁵

Aschegehalt 5»5 M-%

Abriebfestigkeit 87 % (zum Vergleich

Hydraffin 71: 93 M-%)

Aktivatausbeute 28 M-%

Gemäß den Tabellen 1 bis 3 führen die vorzugsweise benutzten Aktivierungstemperaturen 67O - 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 %

Aktivierungs-Temperatur 670 ⁰G 700 ⁰O 730

Rohdichte g/cm⁵ 0,860 0,850 0,855

Rütteldichte g/cm⁵ 0,533 0,527 0,530

MB-Titer ml/100 mg 10,8 11,3 10,5

Abriebfestigkeit % 87,5 88,0 87,6

Ausbeute % 35,5 36,5 36,0

Tabelle 2ί Abbrand 40 %

Aktivierungs-Temperatur	g/cnr	670 ⁰C	700 ⁰O	730 ⁰C
Eohdichte	g/cmr	0,765	0,775	0,775
Eütteldichte	ml/100 mg	0,474	0,481	0,481
MB-Titer	%	15,0	14,2	15,0
Abriebfestigkeit	Gf	83,5	84,0	83,5
Ausbeute	31,0	32,0	31,5

tabelle 3: Abbrand 50 % Aktivierungs-Temperatur 670

700 ⁰C

Rohdichte Eütteldichte MB-Titer Abriebfestigkeit Ausbeute

g/cm·

ml/100 mg

0,685 0,425 16,8

76,5 26,5

0,700 0,434

18,0

77,5

27,5

0,690 0,428

17,2

77,5

26,7

Claims

Erfindungsanspruch

Verfahren zur Herstellung abriebfester, körniger Aktivkohle aus asehereieher, salzhaltiger Braunkohle mit einem Aschegehalt > 10 Masse-% und einem Alkaligehalt in der Gesamtasche y~ 15 Masse-% (als ITa₂O und K₂O) dadurch gekennzeichnet, daß die auf einen Feuchtegehalt von *c 10 Masse-%, vorzugsweise < 8 Masse-%, getrocknete und auf eine Körnung von

< 0,1 mm mit einem Anteil von mindestens 80 Masse-%

< 0,063 mm auf gemahlene Braunkohle mit einem Preßdruck von 35 - 50 MPa, vorzugsweise 40 MPa, zu Formungen verpreßt, die Formlinge auf eine Körnung < 3 mm zerkleinert, die erhaltene Körnung mit einem Preßdruck von 200 - 250 MPa erneut zu Formungen endverpreßt, die endverpreßten Formlinge bei einer Verkokungsendtemperatur von 500 - 700 ⁰C unter Luftabschluß entgast, die entgasten Formlinge auf eine Körnung von 0,5-3 nun, vorzugsweise 1 - 3 mm, zerkleinert und danach bei Temperaturen von 600 - 750 ⁰C, vorzugsweise 670 - 730 ⁰O, bei Gegenwart einer 30 - 50 Volumen-%, vorzugsweise 30 - 35 Volumen-%, Wasserdampf enthaltenden Sauerstofffreien Atmosphäre aktiviert werden·