Verfahren zur Entfernung von Russ aus Russsuspensionen in Wasser Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen von Russ aus Suspensionen desselben in Wasser, gemäss welchem diese Suspensionen mit einem flüssigen Kohlenwasserstoff in Berührung ge bracht und die gebildeten Agglomerate aus Russ und Kohlenwasserstoff aus der wässrigen Phase entfernt werden.
In den britischen Patentschriften Nrn.327979, 734475 und<B>741135</B> ist ein Verfahren dieser Art beschrieben. Nach diesem wird eine Suspension von Russ in Wasser mit einer mit Wasser nicht misch baren organischen Flüssigkeit vermischt, die gegen über Russ eine stärkere Adhäsion besitzt als Wasser, insbesondere mit einem flüssigen Kohlenwasserstoff, wie Pentan, Benzol, Toluol oder leichtes Naphtha.
Der Russ und der Kohlenwasserstoff bilden Agglomerate, z. B. in Form von Kügelchen, die nur eine geringe Menge Wasser enthalten. Die Kügel chen schwimmen auf der Oberfläche und können von der wässrigen Phase leicht durch Sieben, Fil trieren, Dekantieren oder dergleichen getrennt wer den. Die Bildung von Agglomeraten kann durch die Anwesenheit geeigneter oberflächenaktiver Mittel be günstigt werden. Der Russ kann gewünschtenfalls durch Verdampfen des Kohlenwasserstoffes in rei nem Zustand erhalten werden.
Es ist nun gefunden worden, dass die Dauer der Berührung zwischen der wässrigen Suspension und der mit Wasser nicht mischbaren organischen Flüssig keit stark verkürzt werden kann, wenn die orga nische Flüssigkeit der wässrigen Russsuspension in Form einer wässrigen Emulsion zugesetzt wird.
Eine Emulsion dieser Art kann z. B. erhalten werden durch sehr inniges Vermischen der orga nischen Flüssigkeit mit Wasser oder einer wässrigen Phase, z. B in einem Propellermischer, Turbo mischer oder dergleichen. Das Gewichtsverhältnis zwischen der Menge der organischen Flüssigkeit und der wässrigen Phase in der Emulsion kann innerhalb weiter Grenzen schwanken, in der Regel von 1 : 100 bis<B>100:</B> 100. Das Gewichtsverhältnis liegt vorzugs weise zwischen 20: 100 und<B>60:</B> 100.
In vielen Fällen ist die Stabilität der so hergestellten Emulsion bereits ausreichend. Gewünschtenfalls kann die Stabilität der Emulsion verbessert werden, indem man den pH-Wert der wässrigen Phase etwas erhöht, z. B. auf etwa 9, oder durch Zusetzen geeigneter oberflächen aktiver Mittel.
Die mit Wasser nicht mischbare orga nische Flüssigkeit, welche bei dem Verfahren gemäss der Erfindung verwendet wird, ist vorzugsweise ein Kohlenwasserstoff, obwohl halogensubstituierte Koh- lenwasserstoffe, wie Tetrachlorkohlenstoff, Chloro form, Dichloräthylen und Trichloräthylen ebenfalls verwendet werden können.
Die Kohlenwasserstoffe, die gemäss der Erfin dung verwendet werden können, sind z. B. Pentan, Hexan, Heptan, Benzol, Toluol oder dergleichen. Es können auch Gemische von Kohlenwasserstoffen, wie Kohlenwasserstofföldestillate oder -Rückstände, wie Benzin, Leuchtöl, Gasöl und Rückstandsheizöle, ver wendet werden. Spaltprodukte, wie durch Spalten erhaltenes schweres Gasöl, sind ebenfalls geeignet.
Die Menge der in Form einer Emulsion verwen deten organischen Flüssigkeit beträgt vorzugsweise etwa 0,8 bis 10 g Flüssigkeit pro g des in der wäss- rigen Suspension enthaltenen Russes.
Bei Anwendung einer Emulsion niedrigviskoser organischer Flüssigkeiten, wie Benzol, wird der Russ rasch aus der wässrigen Suspension, z. B. in einigen wenigen Sekunden, abgetrennt. Bei Anwendung schwerer Kohlenwasserstofföle, wie Gasöl, ist eine etwas längere Berührungszeit erforderlich. Wenn leichte Kohlenwasserstoffe, z. B. in einer Menge von 3 g pro g Russ, verwendet werden, wird ein dem äusseren Aussehen nach pulverförmiges Produkt ge bildet. Wenn Gasöl benützt wird, werden dagegen Kügelchen gebildet. Diese Kügelchen aus Russ und Gasöl können z. B. mit Heizöl vermischt werden.
<I>Beispiel</I> Ausgangsmaterial war eine Suspension von Russ, erhalten durch Abschrecken eines heissen Gas gemisches, das aus der unvollständigen Verbrennung einer leichten Benzinfraktion mit Sauerstoff in An wesenheit von Dampf gewonnen worden war, mit kaltem Wasser. Diese wässrige Suspension enthielt 12 g feinverteilten Russ pro Liter (spezifische Ober fläche 300 m2/g).
300 g dieser Suspension wurden mit 3,6g Benzol in einem Propellermischer gerührt, dessen Propeller welle mit 800 Umdrehungen pro Minute rotierte. Nach Rühren während 25 Sekunden begannen sich sichtbare Agglomerate aus Russ und Benzol zu bil den. Nach Beendigung des Rührens wurde eine klare Wasserschicht gebildet, auf welcher ein Pulver schwamm, das dem äusseren Aussehen nach trocken war und durch Filtration abgetrennt wurde.
Wenn die 3,6 g Benzol in 5,4g Wasser, welche aus vorher gehenden Russabscheidungen erhalten worden waren, durch Verrühren beider Phasen in einem Ultra- Turrax-Mischer voremulgiert wurden, dessen Welle mit einer Geschwindigkeit von 10000 Umdrehungen pro Minute rotierte, und die gebildete Emulsion dann mit der wässrigen Russsuspension in der oben beschrie benen Weise verrührt wurde, bildeten sich bereits innerhalb von 2 Sekunden Agglomerate aus Russ und Benzol. Nach Bendigung des Rührens wurde eine klare Wasserschicht gebildet, auf der diese Teilchen schwammen.
Bei Anwendung von Gasöl anstelle von Benzol, wobei der Versuch sonst in gleicher Weise durch geführt wurde, erhielt man unter den in der nach stehenden Tabelle angegebenen Bedingungen Kügel chen, die Russ und Gasöl enthielten. Diese Kügel- chen wiesen noch etwa 5 Gew % Wasser auf.
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<I>Tabelle</I>
<tb> Gasöl <SEP> in <SEP> Emulsion <SEP> Berührungszeit
<tb> Suspension <SEP> Russ <SEP> Gasöl <SEP> (40 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Öl, <SEP> (Sekunden)
<tb> 60 <SEP> Gew:
<SEP> Teile <SEP> Wasser)
<tb> 300 <SEP> g <SEP> 3,6 <SEP> g <SEP> 4,5 <SEP> g <SEP> - <SEP> 300
<tb> 300 <SEP> g <SEP> 3,6 <SEP> g <SEP> - <SEP> 4,8 <SEP> g <SEP> 10
<tb> 300g <SEP> 3,6 <SEP> g <SEP> 6,0 <SEP> g <SEP> - <SEP> 60
<tb> 300 <SEP> g <SEP> <B>3,6-</B> <SEP> - <SEP> 6,2 <SEP> g <SEP> 3
<tb> <B>300-</B> <SEP> 3,6 <SEP> g <SEP> 7,5 <SEP> g <SEP> - <SEP> 30
<tb> 300 <SEP> g <SEP> 3,6 <SEP> g <SEP> - <SEP> 7,5 <SEP> g <SEP> 2 Diese Versuchsergebnisse zeigen deutlich die be trächtliche Verkürzung der Berührungszeit durch die Anwendung von Emulsionen organischer Flüssig- Z, in Wasser anstelle der mit Wasser nicht misch baren organischen Flüssigkeiten als solche.
Process for removing soot from soot suspensions in water The invention relates to a process for removing soot from suspensions of the same in water, according to which these suspensions are brought into contact with a liquid hydrocarbon and the agglomerates formed of soot and hydrocarbon are removed from the aqueous phase removed.
A method of this type is described in British Patent Nos. 327979, 734475 and <B> 741135 </B>. After this, a suspension of soot in water is mixed with a water-immiscible organic liquid which has a stronger adhesion to soot than water, especially with a liquid hydrocarbon such as pentane, benzene, toluene or light naphtha.
The soot and the hydrocarbon form agglomerates, e.g. B. in the form of spheres that contain only a small amount of water. The spheres float on the surface and can easily be separated from the aqueous phase by sieving, filtering, decanting or the like. The formation of agglomerates can be promoted by the presence of suitable surface-active agents. The soot can, if desired, be obtained in a pure state by evaporating the hydrocarbon.
It has now been found that the duration of contact between the aqueous suspension and the water-immiscible organic liquid can be greatly shortened if the organic liquid is added to the aqueous carbon black suspension in the form of an aqueous emulsion.
An emulsion of this type can e.g. B. obtained by very intimate mixing of the orga African liquid with water or an aqueous phase, eg. B in a propeller mixer, turbo mixer or the like. The weight ratio between the amount of organic liquid and the aqueous phase in the emulsion can vary within wide limits, generally from 1: 100 to <B> 100: </B> 100. The weight ratio is preferably between 20: 100 and <B> 60: </B> 100.
In many cases the stability of the emulsion produced in this way is sufficient. If desired, the stability of the emulsion can be improved by increasing the pH of the aqueous phase somewhat, e.g. B. to about 9, or by adding suitable surface active agents.
The water-immiscible organic liquid used in the process of the invention is preferably a hydrocarbon, although halogen-substituted hydrocarbons such as carbon tetrachloride, chloroform, dichlorethylene and trichlorethylene can also be used.
The hydrocarbons that can be used according to the invention are, for. B. pentane, hexane, heptane, benzene, toluene or the like. Mixtures of hydrocarbons such as hydrocarbon oil distillates or residues such as gasoline, luminous oil, gas oil and residual heating oils can also be used. Fission products such as heavy gas oil obtained by fission are also suitable.
The amount of the organic liquid used in the form of an emulsion is preferably about 0.8 to 10 g of liquid per g of the carbon black contained in the aqueous suspension.
When using an emulsion of low-viscosity organic liquids, such as benzene, the soot is quickly removed from the aqueous suspension, e.g. B. in a few seconds, separated. When using heavy hydrocarbon oils such as gas oil, a slightly longer contact time is required. When light hydrocarbons, e.g. B. in an amount of 3 g per g of carbon black, a powdery product is formed from the external appearance of ge. In contrast, when gas oil is used, globules are formed. These beads of carbon black and gas oil can e.g. B. be mixed with heating oil.
<I> Example </I> The starting material was a suspension of soot, obtained by quenching a hot gas mixture, which had been obtained from the incomplete combustion of a light gasoline fraction with oxygen in the presence of steam, with cold water. This aqueous suspension contained 12 g of finely divided soot per liter (specific surface area 300 m2 / g).
300 g of this suspension were stirred with 3.6 g of benzene in a propeller mixer, the propeller shaft rotating at 800 revolutions per minute. After stirring for 25 seconds, visible agglomerates of carbon black and benzene began to form. After the stirring was stopped, a clear layer of water was formed, on which a powder floated, the external appearance of which was dry and which was separated off by filtration.
When the 3.6 g of benzene in 5.4 g of water, which had been obtained from previous soot deposits, were pre-emulsified by stirring both phases in an Ultra-Turrax mixer, the shaft of which rotated at a speed of 10,000 revolutions per minute, and the The emulsion formed was then stirred with the aqueous carbon black suspension in the manner described above, agglomerates of carbon black and benzene formed within 2 seconds. After the stirring was stopped, a clear water layer was formed on which these particles floated.
When using gas oil instead of benzene, the experiment being otherwise carried out in the same way, spheres containing carbon black and gas oil were obtained under the conditions given in the table below. These spheres still had about 5% by weight of water.
EMI0002.0022
<I> table </I>
<tb> gas oil <SEP> in <SEP> emulsion <SEP> contact time
<tb> suspension <SEP> soot <SEP> gas oil <SEP> (40 <SEP> parts by weight <SEP> oil, <SEP> (seconds)
<tb> 60 <SEP> weight:
<SEP> parts of <SEP> water)
<tb> 300 <SEP> g <SEP> 3.6 <SEP> g <SEP> 4.5 <SEP> g <SEP> - <SEP> 300
<tb> 300 <SEP> g <SEP> 3.6 <SEP> g <SEP> - <SEP> 4.8 <SEP> g <SEP> 10
<tb> 300g <SEP> 3.6 <SEP> g <SEP> 6.0 <SEP> g <SEP> - <SEP> 60
<tb> 300 <SEP> g <SEP> <B> 3,6- </B> <SEP> - <SEP> 6,2 <SEP> g <SEP> 3
<tb> <B> 300- </B> <SEP> 3.6 <SEP> g <SEP> 7.5 <SEP> g <SEP> - <SEP> 30
<tb> 300 <SEP> g <SEP> 3.6 <SEP> g <SEP> - <SEP> 7.5 <SEP> g <SEP> 2 These test results clearly show the considerable reduction in the contact time through the use of Emulsions of organic liquids - Z, in water instead of the water-immiscible organic liquids as such.