Hidrológiai Közlöny 1977 (57. évfolyam)
5. szám - Dr. Bauer Mária: Az aktívszén regenerálásának időszerű kérdései
Dr. Bauer M.: Az aktívszén regenerálásának Hidrológiai Közlöny 1977. 5. sz. 229 [c-J 5. ábra. A gáz és szén hőmérsékleti hossz-szelvénye több tűzterű kemencében, nedves, elhasznált szén regenerálása során madik lépcsőben az elemi szén oxidációja gőz, kisebb mértékben széndioxid hatására megy végbe 815 °C— 920 °C hőmérséklet határok között. Az 5. ábra a gáz és a szén hőmérsékleti hoszszelvényeit mutatja a pomonai telep (USA, Pennsylvania) több tűzterű regeneráló kemencéjének tűztereiben [2], A gáz hőmérsékletét mérték, a szén hőmérsékletét számították a rendszer üzemelési adataiból és a termodinamikai sajátságokból. A szén hőmérsékleti hosszelvénye mutatja, hogy a nedves szén — 40 súlyszázalék vizet tartalmazva — az első három tűztéren keresztülhaladva szárad ki. Ehhez kb. 22 perc szükséges. A szén szokásos adszorbátum terhelése 17—-20% között van (a száraz, reaktivált szén súlya alapján számítva). A negyedik tűztérben ennek az adszorbátumnak pirolízise játszódik le. Kb. 70%-a illanó anyaggá alakul, a pórusokban levő maradék elemi szénné bomlik le. Ez a lépés kb. 9 perc alatt játszódik le. Az 5. és 6. tűztérben az elemi szén oxidálódik, mintegy 15 perc alatt. A teljes regenerálási idő 46 perc. Az elhasznált szén adszorpciós kapacitásának visszaállításához szükséges regenerálási időt döntően két tényező befolyásolja: 1. a szénen adszorbeálódott szervesanyagok jellege, 2. a szerves anyagok mennyisége az aktív szénen. A tapasztalatok azt mutatják, hogy minél bonyolultabb szerkezetű az adszorbeált molekula, annál hoszszabb a regenerálási idő. Az USA-beli Calgon cég kísérleti laboratóriumában a legkülönbözőbb célokra használt aktív szenek regenerálási idejét összehasonlítva, a regenerálási idő 5—125 perc között változott. Az esetek nagy többsége a 20—60 perc közötti intervallumba esik [4]. A reaktiválási folyamatot tanulmányozva, megállapítható, hogy a szárítás a fűtőérték 40%-át fogyasztja el, a szenesítós 8%-ot. Amennyiben a szárítás és a szenesítés elkülönített üzemben megy végbe és a regeneráló kemencében csak az aktiválás történik, a fűtőérték szükséglet vagy a gáz-levegő bevitel 52%-ra redukálható. 6. A regenerálást befolyásoló tényezők 6. 1 A hamutartalom hatása Laboratóriumi vizsgálatok során megkísérelték a reaktiválási feltételeket olyan optimálisan megválasztani, hogy a szén eredeti adszorpciós kapacitása visszanyerhető legyen. Bárhogy is választották meg a hőmérsékletet, tartózkodási időt, gázáramlási intenzitást és gáz-összetételt, a szén eredeti adszorpciós kapacitását nem tudták visszanyerni [5]. Azt tapasztalták, hogy minden sikeres regenerálási ciklus után a szén hamutartalma növekedett, egyidejűleg a regeneráláshoz szükséges gőzmennyiség csökkent. Megfigyelhető volt a J 2 szám csökkenése és a melasz szám emelkedése is. A kísérlet eredményeiből arra következtettek, hogy a növekedő hamutartalom katalizálta az alap szénszerkezet oxidációját oly módon, hogy csökkentette a szén víztisztítási kapacitását — erre egyébként a J 2 szám csökkenéséből következtetni lehet. A melasz szám növekedése a 28 Á-nél nagyobb átmérőjű pórusok (makropórusok) felszíni területének növekedését jelenti. Ha az elhasznált szenet regenerálás előtt sósavval kezelték, csökkent a hamutartalom és emelkedett a </ 2 szám, a melasz szám pedig csökkent. A hamu analízise során azt tapasztalták, hogy az előzetesen savval nem kezelt szenek hamujában a fémoxidok (F 20 3, CaO, MgO, Na 20, K 20, Cr 20 3) feldúsultak, amíg a sósavval kezelt szeneknél ezek a fémoxidok a kezelés hatására redukálódnak. 6.2 A regenerálás hatása a pórus-méret eloszlásra A Pittsburgh Carbon Co. vizsgálatai során az alábbi összefüggéseket találta a J 2 szám, a melasz szám és a pórusméret eloszlás között: J 2 szám= 17+ 1,07 x (a 10 A átmérőjű pórusok fajlagos felülete) (1) Melasz szám=129+(a 28 Á-nél nagyobb átmérőjű pórusok fajlagos felülete) (2) A savas előkezelés csökkenti a kis felszíni területű pórusok csökkenését és megakadályozza a 28 Á-nél nagyobb pórusok felszíni területének növekedését [4, 5]. Víz-adszorpciós és higany porozitás mérési eljárásokkal a pórus eloszlási görbék számíthatók. Ezek alapján jelentős felszíni-terület csökkenést találtak a 14—30 Á tartományban az elő nem kezelt szeneknél. Ez a fém ionokkal való szennyeződést jelezte, amelyek ebben a pórus tartományban kötődnek meg leginkább. Miután más vízművek is végeztek hasonló vizsgálatokat, ahol hamutartalom növekedést nem észleltek, arra következtetnek, hogy ezek a fémsók esetleg a tisztítási technológia során alkalmazott vízlágyítás révén kerülnek a vízbe. 6.3 A hőmérséklet, tartózkodási idő és a gáz-összetétel hatása A fentiekkel kapcsolatos gyakorlati, kísérletek és üzemelési tapasztalatokat az alábbiak szerint lehet összefoglalni: 1. Amennyiben a nedves, elhasznált szenet lassan szárították, szárítókemencében, levegő befúvatással 150 °C-on 48 órán át, magasabb •/ 2 számot eredményezett, mintha 10—20 perc alatt, gyorsan szárították a forgócsöves reak-
