DE2013604C3 - Process for the production of tubular shaped charcoal - Google Patents

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von röhrenförmigen Aktivkohleformlingen durch Extrudierenvon plastischen Mischungen aus feinpulverigen nichtbackenden Kohlen und einem Bindemittel beiTemperaturen von 50 —95° C, vorzugsweise von 70 —8O⁰C, anschließendes Schwelen und Gasaktivierender Formlinge.The invention relates to a method for producing tubular carbon moldings by extruding plastic mixtures of pulverulent non-caking coal and a binder at temperatures of 50 -95 ° C, preferably from 70 -8O⁰ C, followed by carbonization and gas activating the moldings.

Aktivkohle wird für Adsorptionsprozesse in der Gas- und in der flüssigen Phase sowie für katalytischeUmsetzungen verwendet. Sie wird durch Schwelung von kohlenstoffhaltigen Materialien und anschließendeAktivierung der Schwelkokse erhalten. Die Ausgangsmaterialien sind entweder körnig, oder es werden für dieHerstellung der bekannten Aktivkohleformlinge pulverförmigeMaterialien unter Verwendung von Bindemitteln zu bestimmten, meist zylinderförmigen Formkörperngepreßt.Activated carbon is used for adsorption processes in the gas and liquid phase as well as for catalyticRealizations used. It is caused by carbonaceous materials and subsequent smolderingActivation of the smoldering coke received. The starting materials are either granular, or it will be used for thatProduction of the known activated charcoal moldings in powder formMaterials with the use of binders to form certain, mostly cylindrical shaped bodiespressed.

Mischungen aus feinpulverigen, kohlenstoffhaltigen Materialien und flüssigen oder bei Erwärmen erweichendenBindemitteln lassen sich bekanntlich im Gegensatz zu den in der Kautschuk- und keramischenIndustrie gebräuchlichen plastischen Mischungen wegenihrer abnormen Theologischen Eigenschaften nur ichwer in Strangpressen verarbeiten. Ungünstig wirktlieh weiter aus, daß die Mischungen sich bei einer Temperaturerhöhung unter Änderung ihrer mechani-»chen Eigenschaften und unter Verlust der Formbeständigkeit pyrolytisch zersetzen.Mixtures of finely powdered, carbonaceous materials and liquid or emollient when heatedAs is well known, binders can be used in contrast to those in rubber and ceramicPlastic mixtures used in the industryTheir abnormal theological properties are only processed by extrusion. Acts unfavorablyborrowed further that the mixtures change their mechanical properties when the temperature rises.»Pyrolytic decomposition with loss of dimensional stability.

Es ist bereits bekannt, Kohlenstoffrohre aus Mischungenvon Kohlenstoff, insbesondere Koks und verkokbaren Bindemitteln herzustellen. Die verhältnismäßiggroßen Rohre werden nach Verlassen des Extruders lediglich auf etwa 8O⁰C erhitzt und anschließendeingebettet in Kohlenstoff bei ItO⁰C gebacken. Einvorübergehendes Erweichen des Materials kann daher nicht zu einem Verfall der Rohre führen. Das derLösung der vorliegenden Aufgabe der Herstellung röhrenförmiger Aktivkohleformlinge entgegenstehendeProblem, die bei erhöhter Temperatur weich werdenden Formlinge zu schwelen und zu aktivieren,stellt sich daher bei dem bekannten Verfahren nicht.It is already known to produce carbon tubes from mixtures of carbon, in particular coke, and coking binders. The relatively large tubes are heated after leaving the extruder, only at about 8O⁰ C and then embedded in carbon at Ito baked⁰ C. Temporary softening of the material cannot therefore lead to deterioration of the pipes. The problem of smoldering and activating the moldings which become soft at elevated temperature, which is contrary to the solution of the present object of producing tubular activated carbon moldings, does not arise with the known method.

Die Aufgabe, röhrenförmige Aktivkohleformlinge herzustellen, wird erfindungsgemäß durch ein Verfahrengemäß den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruch 1 gelöst.The object of producing tubular activated charcoal moldings is achieved according to the invention by a methodsolved according to the features of the characterizing part of claim 1.

Als Ausgangsmaterialien für die plastischen Mischungen kommen als feinpulveriges, kohlenstoffhaltigesMaterial beispielsweise Holzkohle, Torf, Koks, oxydierte Steinkohle, Braunkohle, Anthrazit und anderenichtbackende Steinkohlen und als Bindemittel beispielsweise Hartpech. Weichpech, Teer oder Anthracenölin Frage.The starting materials for the plastic mixtures are finely powdered, carbonaceous onesMaterial for example charcoal, peat, coke, oxidized hard coal, brown coal, anthracite and othersnon-baking hard coals and, as a binding agent, hard pitch, for example. Soft pitch, tar or anthracene oilin question.

Die genannten Mischungen lassen sich in der nachfolgend beschriebenen Strangpresse unter Beachtungder erwähnten Temperaturführung zu mechanisch beständigen röhrenförmigen Hohlkörpern formen. Inder Strangpresse wird die Mischung durch eine Doppelschnecke transportiert und durch eine trichterförmigeVerengung unter Verdichtung den. Mundstück zugeführt Dieses Mundstück enthält eine oder mehrereöffnungen, die konisch zulaufen und in deren Mitte sichje ein Dorn befindet Diese Dome werden von einer in der Presse angebrachten Lochplatte getragen, durch diedie Mischung ungehindert fließen kann. Die Ausschnitte in der Lochplatte laufen ebenfalls in Richtung auf denMateria/austritt konisch zu. Der oder die Domeunddieäußere Begrenzung des Mundstückes schließen in der gleichen Ebene ab. Die Temperatur der plastische,!Mischung wird beim Verlassen der Transportschnecke, d.h. unmittelbar vor dem Mundstück der Presse, auf50-95⁰C, vorzugsweise auf 70-80⁰C, gehalten. Diebeim Preßvorgang austretenden Rohre aus dem kohlenstoffhaltigen Material werden zweckmäßigerweiseanschließend mit einer aus rotierenden Messern bestehenden Schneidevorrichtung auf die gewünschteLänge gebracht.The mixtures mentioned can be shaped into mechanically stable tubular hollow bodies in the extrusion press described below, taking into account the temperature control mentioned. In the extruder, the mixture is transported through a twin screw and through a funnel-shaped constriction with compression. Mouthpiece fed in This mouthpiece contains one or more tapered openings with a mandrel in the middle. These domes are supported by a perforated plate in the press through which the mixture can flow unhindered. The cutouts in the perforated plate also taper conically in the direction of the material / outlet. The dome or domesand the outer boundary of the mouthpiece terminate in the same plane. The temperature of the plastic! Mixture, that is, preferably to 70-80⁰ C held, upon leaving the screw conveyor directly in front of the mouth of the press, at 50-95⁰ C. The pipes made of the carbonaceous material emerging during the pressing process are expediently then cut to the desired length with a cutting device consisting of rotating knives.

Ein wichtiger Schritt des erfindungsgemäßen Verfah rens betrifft die Schwelung der geformten grünenröhrenförmigen Hohlkörper, da die Formlinge leicht zerbrechlich sind, wenn sie bei Temperaturen unterhalb45O⁰C in bekannter Weise einen plastischen Zustand durchlauten. Erfindungsgemäß werden dennoch inhoher Ausbeute intakte röhrenförmige Schwelprodukte erhalten, wenn man die grünen Formlinge in öfen mitgeringer mechanischer Beanspruchung mit Aufheizgeschwindigkeiten von 20- 100°C/min, je nach Wandstärkeder röhrenförmigen Hohlkörper schwelt Hierbei haben sich insbesondere Bandöfen, Sandbettöfen oderSchachtofen unter Anwendung einer gleichmäßigen Zuteilung und eines planparallelen Abzugs als vorteilhafterwiesen. Werden jedoch öfen mit einer größeren mechanischen Beanspruchung, beispielsweise Drehrohröfen,angewendet, so soll gemäß einer Abänderung der Erfindung unter Einhaltung einer geringen Füllhöheund einer kleinen Umdrehungsgeschwindigkeit mit Aufheizgeschwindigkeiten unterhalb 50°C/min geschweltwerden. Überraschenderweise läßt sich auch dann im Drehrohrofen eine Schwelung mit hoherAusbeute erzielen. Die erhaltenen Aktivkohleformlinge zeichnen sich durch abgerundete Schnittkanten aus, diesie wegen ihrer hohen Rieselfähigkeit besonders für Wanderschichtreaktoren geeignet machen. Auch ist derAbrieb dieser Produkte in bewegter oder Wirbelschicht verhältnismäßig gering.An important step of the procedural proceedings invention relates to the carbonization of the molded green hollow tubular body, since the blanks are easily broken if they are denominated by a plastic state at temperatures below 45O⁰ C in a known manner. According to the invention, however, intact tubular carbonization products are obtained in high yield if the green briquettes are smoldered in ovens with low mechanical stress at heating rates of 20-100 ° C / min, depending on the wall thickness of the tubular hollow bodies Use of an even allocation and a plane-parallel withdrawal proved to be advantageous. If, however, ovens with a higher mechanical load, for example rotary kilns, are used, according to a modification of the invention, while maintaining a low filling level and a low speed of rotation, heating speeds below 50 ° C./min are to be used. Surprisingly, smoldering can then also be achieved in a rotary kiln with a high yield. The activated charcoal moldings obtained are distinguished by rounded cut edges which, because of their high flowability, make them particularly suitable for moving bed reactors. The abrasion of these products in a moving or fluidized bed is also relatively low.

In einzelnen Fällen kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn man zweistufig schwelt, wobei manbeispielsweise in der ersten Stufe bei Temperaturen bis zu 450⁰C einen Bandschwelofen benutzt und anschließenddie Schwelung in einem beliebigen Ofen beendet.In individual cases, it may prove advantageous to smolder in two stages, wherein, for example, up to 450⁰ C used in the first stage at temperatures a Bandschwelofen and then terminates the carbonization in any furnace.

Unabhängig vom angewendeten Schwelverfahren ist die mechanische Festigkeit der röhrenförmigen Hohlkörperin jedem Fall so groß, daß eine Gasaktivierung in beliebigen öfen, z. B. im Drehrohrofen oder in derWirbelschicht, bis zu einem Abbrand von etwa 70%The mechanical strength of the tubular hollow body is independent of the carbonization process usedin any case so large that gas activation in any furnace, e.g. B. in the rotary kiln or in theFluidized bed, up to a burn-up of about 70%

ohne Einbuße an Festigkeit möglich ist Dieses Ergebniswar nicht zu erwarten, da bekanntlich bei der Gasaktivierung Schrumpfungen der Formkörper umd0% und mehr auftreten, die zu inneren Spannungen und infolgedessen zur Rissen des Gefüges führenkönnen.This result is possible without loss of strengthwas not to be expected, since it is known that the moldings shrink during gas activationd0% and more occur, which lead to internal stresses and consequently to cracks in the structurebe able.

Beispiel 1example 1

80 Gew.-Teüe gepulverte Holzkohle werden mit 20 Gew.-Teilen Weichpech bei 65-70⁰C vermischt Nachintensiver Behandlung wird die Mischung auf einer Strangpresse zu hohlen Strängen verpreßt DieStrangpresse besteht aus einem zylindrischen Gußeisengehäuse, in dem sich eine Doppelschnecke bewegt Indem Mundstück berindet sich eine konische Bohrung, die auf eine kreisförmige öffnung mit einem Durchmesservon 9 mm ausläuft Konzentrisch in dieser öffnung befindet sich ein Dorn von 5 mm Durchmesser. DerDurchsatz beträgt ca. 100 kg/h. Vor dem Austritt derStrangpresse rotieren auf einer Ebene parallel zur Austrittsöffnung drei Messer mit einer Geschwindigkeitvon ca. 1000 U/min, mit deren Hilfe die Formlinge auf eine Länge von 8 mm gebracht werden. Es entstehen soröhrenförmige Hohlkörper mit 9 mm äußerem und 5 mm innerem Durchmesser. Diese werden in einemBandschwelofen mit einer durchschnittlichen Aufheizgeschwindigkeit von 70°C/min bis zu Temperaturenvon 850⁰C geschwelt und anschließend in der Wirbelschicht mit Wasserdampf bis zu einem Abbrandvon 50% aktiviert Durch Absiebung werden die erhaltenen Formkörper vom Bruchkorn abgetrennt DieAusbeute an unbeschädigten röhrenförmigen Hohlkörpern beträgt 93%. Die Stoßhärte des Aktivates wird zu80% gemessen. Dabei werden 25 cm³ Aktivkohle zehnmal mit einem Körper von 327 g Gewicht aus41 cm Höhe gestoßen und danach der Rückstand über einem 0,5-mm-Sieb bestimmt und in % ausgedrückt80 parts by weight Teüe powdered charcoal are mixed with 20 parts by weight of soft pitch at 65-70⁰ C. After intensive treatment, the mixture is compressed in an extruder to hollow strands The extruder consists of a cylindrical cast iron casing in which a twin screw moves in The mouthpiece is covered by a conical bore which ends in a circular opening with a diameter of 9 mm. A mandrel with a diameter of 5 mm is located concentrically in this opening. The throughput is approx. 100 kg / h. Before exiting the extruder, three knives rotate on a plane parallel to the exit opening at a speed of approx. 1000 rpm, with the aid of which the briquettes are brought to a length of 8 mm. This creates tubular hollow bodies with an outer diameter of 9 mm and an inner diameter of 5 mm. These are in a Bandschwelofen with an average heating rate of 70 ° C / min to smoldering to temperatures of 850⁰ C and then activated in a fluidized bed with steam to a burn-up of 50% by screening the moldings obtained are separated from the broken grains The yield of undamaged tubular hollow body is 93%. The impact hardness of the activates is measured to be 80%. 25 cm^{3 of} activated charcoal are pushed ten times with a body weighing 327 g from a height of 41 cm and then the residue is determined over a 0.5 mm sieve and expressed as a percentage

Beispiel 2Example 2

25 Gew.-Teile gemahlene Magerkohle werden mit 7Gew.-Teilen Teer bei 8O⁰C intensiv gemischt Die so hergestellte Mischung wurde auf der in Beispiel 1beschriebenen Strangpresse restlos zu den gewünschten Hohlkörpern verarbeitet Das Mundstück zur Formunghatte in diesem Fall vier Bohrungen. An der vom Material aus gesehenen Seite verlaufen alle Bohrungenzunächst konisch und enden dann in zylindrische öffnungen mit 7 mm Durchmesser. Konzentrisch injeder dieser Ajstrittsöffnungen ist ein Dorn mit 4 mm Durchmesser befestigt Vor dem Austritt dieserAnordnung rotieren zwei Messer mit einer Geschwindigkeitvonetwa700 U/min.Der Durchsatz beträgt115 kg/h. Die Schwelung erfolgt in einem Drehrohrofenvon ca. 600 mm Durchmesser, einer Rotationsgeschwindigkeit von 15 U/h, einer Füllhöhe am Ofenaustrag vonca. 20 cm mit einer mittleren Aufheizgeschwindigkeit von 20°C/min. Die Aktivierung wird wie in Beispiel 1beschrieben durchgeführt; die Ausbeute an unzerstörten Hohlzylindern beträgt 91,5%. Das Produkt zeichnet sichdurch abgerundete Kanten und eine Stoßhärte von 82% aus.25 parts by weight of ground lean coal are thoroughly mixed with 7 parts by weight of tar at 8O⁰ C The mixture thus prepared was applied to that described in Example 1 extruder completely to form the desired hollow bodies processed The mouthpiece for molding had in this case four holes. On the side seen from the material, all the bores are initially conical and then end in cylindrical openings with a diameter of 7 mm. A mandrel with a diameter of 4 mm is fastened concentrically in each of these openings. Before the exit of this arrangement, two knives rotate at a speedof about700 rpm. The throughput is 115 kg / h. The smoldering takes place in a rotary kiln with a diameter of approx. 600 mm, a rotation speed of 15 rev / h, a filling height at the furnace discharge of approx. 20 cm with an average heating rate of 20 ° C./min. The activation is carried out as described in Example 1; the yield of undamaged hollow cylinders is 91.5%. The product is characterized by rounded edges and an impact hardness of 82%.

Claims (2)

Translated fromGerman

Patentansprüche:Patent claims:1. Verfahren zur Herstellung von röhrenförmigen Aktivkohleformlingen durch Extrudieren von plastisehenMischungen aus feinpulverigen nichtbackenden Kohlen und einem Bindemittel bei Temperaturenvor. 50-95° C, vorzugsweise von 70-80⁰C,anschließendes Schwelen und Gasaktivieren der Formlinge, dadurch gekennzeichnet, daßdie grünen Formlinge mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 20-100°C/min in öfen mit geringermechanischer Beanspruchung geschwelt und anschließend in an sich bekannter Weise aktiviertwerden.1. A process for the production of tubular activated charcoal blanks by extruding plastic mixtures of finely powdered non-baking coals and a binder at temperatures. 50-95 ° C, preferably from 70-80⁰ C, subsequent smoldering and gas activation of the briquettes, characterized in that the green briquettes are smoldered at a heating rate of 20-100 ° C / min in ovens with low mechanical stress and then in can be activated in a known manner.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß mittels rotierender Messer auf die gewünschte Länge zerschnittene Kohleformlingegeschwelt werden.2. The method according to claim 1, characterized in thatthat by means of rotating knives cut charcoal blanks to the desired lengthbe smoldered.