DD215324A1 - PROCESS FOR PRODUCING ELECTRODE COKE - Google Patents

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DD215324A1 DD25162783A DD25162783A DD215324A1 DD 215324 A1 DD215324 A1 DD 215324A1 DD 25162783 A DD25162783 A DD 25162783A DD 25162783 A DD25162783 A DD 25162783A DD 215324 A1 DD215324 A1 DD 215324A1
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lignite
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DD25162783A
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Harry Radke
Adolf Hoeg
Reiner Schulz
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Grotewohl Boehlen Veb
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Abstract

Die Erfindung betrifft die Herstellung eines gut graphitierbaren Elektrodenkokses aus Produkten der thermisch-hydrierenden Veredlung von Rohbraunkohlen. Durch Extraktion mittels aromatischen Loesungsmitteln, chlorierten Kohlenwasserstoffen und/oder Schwefelkohlenstoff und/oder durch Antisolventbehandlung wird aus dem Vakuumdestillationsrueckstand der Kohleverfluessigung ein Einsatzprodukt fuer die Verkokung hergestellt. Der, nach bekannten Verfahren, daraus hergestellte Elektrodenkoks zeichnet sich durch einen geringen Asche-, Schwefel- und Fluechtigengehalt sowie durch eine hohe Reindichte aus.The invention relates to the preparation of a good graphitizable coke electrode from products of thermal-hydroprocessing of crude lignite coal. By extraction by means of aromatic solvents, chlorinated hydrocarbons and / or carbon disulfide and / or by anti-insulating treatment, a feedstock for coking is produced from the vacuum distillation residue of coal liquefaction. The electrode coke produced therefrom by known processes is distinguished by a low ash, sulfur and volatile content and by a high purity.

Description

Verfahren zur Herstellung von Elektrodenkoks Anwendungsgebiet der ErfindungProcess for the production of electrode coke Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen für die Herstellung von hochwertigem Elektrodenkoks verwendbaren und aus der thermischhydrierenden Veredlung von Rohbraunkohlen stammenden Einsatzstoff sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.The invention relates to a usable for the production of high-quality electrode coke and derived from the thermal-hydrogenating treatment of lignite raw materials and a process for its preparation.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Der zur Herstellung von hochwertigen(Graphitelektroden notwendige Elektrodenkoks wird durch thermische Behandlung von Steinkohlenteer-, Braunkohlenteer- und Erdölproduktfraktionen und/oder deren Rückständen nach den unterschiedlichsten Verfahren gewonnen.The necessary to produce high quality (graphite electrodes Elektrodenkoks is obtained by thermal treatment of coal tar, petroleum and Braunkohlenteer- product fractions and / or residues thereof according to a variety of methods.

Bekannt ist, dafe die Qualität des Elektrodenkokses und der daraus hergestellten Graphitelektroden entscheidend durch die stoffliche Zusammensetzung des für die Verkokung verwendeten Einsatzproduktes bestimmt wird.It is known that the quality of the electrode coke and of the graphite electrodes produced therefrom is decisively determined by the material composition of the feedstock used for the coking.

Die ständig steigenden Anforderungen an die Qualität der Graphitelektroden für elektrothermische und elektrochemische Prozesse bewirken, daß an den Rohstoff zur Herstellung solcher Elektroden hohe Qualitätsanforderungen gestelltThe ever increasing demands on the quality of the graphite electrodes for electrothermal and electrochemical processes cause high quality requirements placed on the raw material for producing such electrodes

werden, wie' Asche- und Schwefelgehalt, Graphitierbarkeit, thermische Dilatation und spezifischer elektrischer Widerstand, , 'such as 'ash and sulfur content, graphitizability, thermal dilatation and resistivity,'

Solche Rohstoffe sind in erster Linie Destillatfraktionen und Rückstände der Erdölverarbeitung 'bzw. Petrolchemie sowie Teere der Steinkohlenverkokung und der Braunkohlenschwelung, die vorzugsweise zu Pechen aufgearbeitet und in bestimmten Fällen vor der eigentlichen Verkokung einer thermischen oder hydrotherrnischen Vorbehandlung unterzogen werden.Such raw materials are primarily distillate fractions and residues of oil processing 'or Petrolchemie and tars of coal coking and brown coal smoldering, which are preferably worked up to pitches and subjected in certain cases before the actual coking of a thermal or hydrothermal pre-treatment.

Günstige Verbindungen für die Ausbildung hochanisotroper Koksstrukturen sind in erster Linie höherkondensierte Aromaten vom Typ des Anthracens, Tetracene, Pentacens und Hexacens mit wenigen und kurzen Seitenketten, die in diesen Produkten bereits vorhanden sind oder durch thermische oder hydrothermische Behandlung gebildet werden.Favorable compounds for the formation of highly anisotropic coke structures are primarily higher-condensed aromatics of the anthracene, tetracenes, pentacene and hexacene type with few and short side chains already present in these products or formed by thermal or hydrothermal treatment.

Die nach unterschiedlichen Verkokungsverfahren aus Rohstoffen mit hohem Gehalt an vorstehend beschriebenen Aromaten hergestellten Kokse zeichnen sich durch gute Graphitierbarkeit, hohe Anisotropie, geringen elektrischen Widerstand und geringe thermische Dilatation aus.The cokes produced by different coking processes from raw materials with a high content of aromatics described above are characterized by good graphitization, high anisotropy, low electrical resistance and low thermal dilatation.

Es ist bekannt, daß die Verkokungsrohstoffe und die Art ihrer Vorbehandlung für die Erreichung der geforderten hohen Qualitätsparameter verantwortlich sind.It is known that the coking raw materials and the nature of their pretreatment are responsible for achieving the required high quality parameters.

Wie die Praxis beweist, werden aus Braunkohlenteeren sowie Braunkohlenteerpechen Kokse von geringerer Anisotropie geworihen als bei Koksen, die aus Steinkohlenteer oder Erdölprodukten hergestellt werden. Dieser Unterschied ist darauf zurückzuführen, daß in den Braunkohlenteeren die Verbindungen, die beim Verkoken die gewünschte anisotrope Koksstruktür ergeben, nur im geringen Anteil vorhanden sind.It has been proven that lignite and brown coal tar pitches produce cokes of lower anisotropy than cokes produced from coal tar or petroleum products. This difference is due to the fact that in the lignite tars the compounds which give the desired anisotropic Koksstruktür the coking, only a small proportion are available.

Aus diesem Grunde hat es in der Vergangenheit nicht an Versuchen gefehlt, Produkte mit einem möglichst hohen Gehalt an sogenannten Koksbildnern zu gewinnen. Als gute Koksbildner gelten hocharomatische Vakuumdestillatfraktionen mit einem großen Anteil an hochkondensierten Aromaten vom Anthracentyp und Homologen mit kurzkettigen Alkylsubstituenten.,For this reason, there has been no lack of attempts in the past to win products with the highest possible content of so-called coke formers. Good coke-formers are highly aromatic vacuum distillate fractions with a high proportion of highly condensed aromatics of the anthracene type and homologues with short-chain alkyl substituents.

Da Braunkohlenteere diese Köksbildner nur im geringen Maße besitzen, besteht die Möglichkeit, durch eine thermische Behandlung, wie sie die spaltende Teerdestillätion darstellt, eine Strukturänderung in Richtung der hochkondensierten Aromaten herbeizuführen. Da diese Einsatzprodukte nur unter großem apparativem und technologischem Aufwand hergestellt werden, wurden u. a. auch Produkte der Braunkohlenverflüssigung auf ihre Eignung untersucht.Since lignite coal tar have these Köksbildner only to a small extent, it is possible to bring about a structural change in the direction of the highly condensed aromatics by a thermal treatment, as it is the splitting Teerdestillätion. Since these feeds are produced only with great equipment and technological effort, u. a. lignite liquefaction products were also tested for their suitability.

Im Prozeß der katalytischen Hochdruckhydrierung oder in anderen Braunkohleverflüssigungsverfahren, die vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 350 bis 500 0C sowie Wasserstoffdrücken von, 5 bis 30 MPa ablaufen, entstehen durch den Strukturabbau der Makromoleküle der Braunkohle sowie durch einhergehende Polymerisations- und Pplykondensationsreaktionen der niedermolekularen bzw. ungesättigten intermediär entstandenen Verbindungen im Verflüssigungsprödukt Destillate und Rückstände, die arm an höhersiedenden Aromaten^ sind.In the process of catalytic high-pressure hydrogenation or in other lignite liquefaction processes, which preferably take place at temperatures between 350 to 500 0 C and hydrogen pressures of 5 to 30 MPa, caused by the degradation of the structure of macromolecules of lignite and by accompanying polymerization and Pplykondensationsreaktionen the low molecular weight or unsaturated Intermediate compounds in the liquefaction product distillates and residues which are low in higher-boiling aromatics.

Genannte Destillate und Rückstände enthalten dahingegen eine, Reihe höhermolekularer Verbindungen, die für Verkokungszwecke mit dem Ziel der Herstellung eines Kokses mit hohen Graphitierungsgrad und hoher Fibro-Nadelanisotropie ungeeignet sind. Somit sind Kohleverflüssigungsprodukte der Braunkohle zur Herstellung genannter Qualitätskokse nur dann als geeignet zu bezeichnen. Wenn es gelingt, die störenden Verbindungen aus dem Produkt zu entfernen.Said distillates and residues, however, contain a series of higher molecular weight compounds which are unsuitable for coking with the aim of producing a coke with a high degree of graphitization and high fibro-needle anisotropy. Thus, coal liquefaction products of lignite for the production of said quality cokes are only to be considered suitable. If it is possible to remove the interfering compounds from the product.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, aus Produkten der thermisch-hydrierenden VeredJ^ng von Riohb.raunkohlen einen Verkokungsrohstoff zu gewinnie'fi, aus dem näwch bekannten Verkokungsverfahren ein qualitativ hochwertiger Elektrodenkoks hergestellt werden kann. *The object of the invention is to obtain a coking raw material from products of the thermal-hydrogenating treatment of Riohb.rako coal, from which a high-quality coke of an electrode can be prepared from the well-known coking process. *

Darlegung des WeSens der ErfindungExplanation of the WeSens of the invention

Der Erfindung liegt zugrunde, durch Solvenextraktion aus' Braunkohlenverflüssigungsprodukten oder aus deren Rückständen ein Verkokungseinsatzprodukt zu gewinnen, aus welchem nach bekannten Verkokungsverfahren ein qualitativer Elektrodenkoks produziert werden kann.It is an object of the invention to obtain a coking feed product by solvent extraction from lignite liquefaction products or from their residues, from which a qualitative electrode coke can be produced by known coking processes.

Es wurde gefunden, daß durch eine Solventextraktion von Vakuumrückständen aus Braunkohlenverflüssigungsprodukten mittels aromatischer Lösungsmittel der Benzenreihe, chlorierter Kohlenwasserstoffe, wie Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform und Schwefelkohlenstoff oder durch partielle Ausfällung unerwünschter Stoff komponenten mit einem Antisolvent, das durch einen Watson—Faktor von mindestens 9,75, vorzugsweise mindestens 11 gekennzeichnet ist, wie Paraffine und Isoparaffine im niederen und mittleren C-Bereich, Cyclohexan, Naphthene bzw. Benzenmit paraffinischen Seitenketten ein Rohstoff gewonnen werden kann, der beim Verkoken einen Elektrodenkoks mit guter Graphitierbarkeit, hoher Anisotropie und geringem elektrischen Widerstand ergibt.It has been found that by a solvent extraction of vacuum residues from lignite liquefaction products using aromatic solvents of the benzene series, chlorinated hydrocarbons such as carbon tetrachloride, chloroform and carbon disulfide or by partial precipitation of undesirable matter components with an antisolvent characterized by a Watson factor of at least 9.75, preferably at least 11 is characterized as paraffins and isoparaffins in the low and middle C range, cyclohexane, naphthene or benzene paraffinic side chains can be obtained with a raw material which gives an electrode coke with good graphitization, high anisotropy and low electrical resistance on coking.

Der Vakuumrückstand des Braunkohleverflüssigungsproduktes niit einem Siedebeginn von etwa 360 0C kann nach technisch gängigen Extraktionsverfahren vorzugsweise mit Benzen bzw, Toluen extrahiert und nach dem Critical Solvent Deashing-Prozeß oderThe vacuum residue of the brown coal liquefaction product NIIT an initial boiling point of about 360 0 C, after industrially common extraction method preferably respectively with benzene, toluene and extracted by the Critical Solvent deashing process or

Lummus-Deashing-Prozeß oder einem anderen bekannten Extraktionsverfahren bzw; durch Behandlung mit einem der vorgenannten Antisolvents aufgearbeitet werden. Dabei hängt der Anteil der koksbildenden Stoffgruppen von der-petrographischen .Zusammensetzung der in den Verflüs&igungsprozeß eingesetzten Braunkohle, den gegebenen Prozeßparametern und von der thermischen Belastung bei der Nachverarbeitung des- ' Vakuumrückstandes ab.Lummus deashing process or another known extraction method or process; be worked up by treatment with one of the aforementioned Antisolvents. The proportion of coke-forming substance groups depends on the petrographic composition of the lignite used in the liquefaction process, the given process parameters and on the thermal load during the post-processing of the vacuum residue.

Unter Berücksichtigung dieser Faktoren werden ca, 60 bis 90 % des Vakuumrückstandes als Extrakt und Verkokungseinsatzstoff gewonnen.Taking these factors into consideration, approximately 60 to 90 % of the vacuum residue is recovered as extract and coking ingredient.

Die Verkokung wurde in einer laborüblichen Verkokungsblase mit einer Ausbeute von durchschnittlich 70 % und einer Struktur mit hohem anisotropen Anteil geringer Asche, geringem Schwefel, geringem Flüchtigenanteil sowie mit hoher Reindichte durchgeführt.The coking was carried out in a usual laboratory carbonization bubble with an average yield of 70% and a structure with high anisotropic content of low ash, low sulfur, low volatile content and high purity.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können aus Rückständen von Braunkohlenve-rfIüs9igungsprodukten, die einer anderweitigen stofflichen Nutzung schwer zugängig sind, hochwertige Ausgangsstoffe zur Erzeugung von Elektrodenkoks hoher Qualität hergestellt werden.By means of the process according to the invention, it is possible to produce high-quality starting materials for producing high-quality electrode cokes from residues of brown coal refining products, which are difficult to access for other material use.

Ausführungsbeispieleembodiments

Anhand folgender Ausführungsbeispiele wird das erfindungsgemäße Verfahren erläutert.Reference to the following embodiments, the inventive method will be explained.

Beispiel 1example 1

Der Vakuumrückstand eines Kohleverflüssigungsproduktes, Siedebeginn 360 C1 wurde mit der jeweils zehnfachen Menge sie-'The vacuum residue of a coal liquefaction product, initial boiling point 360 C 1 , was diluted with ten times the amount.

denden Benzens dreimal extrahiert, Durch Abdestillieren des Extraktionsmittels Benzen wurde der Benzenextrakt, eine schwarzbraune feste Masse (Erweichungspunkt 82 0C, Aschegehalt 0,16 %), gewonnen. Diese Masse wurde in einer Labor-Denden benzene when extracted three times, the benzene extract was purified by distilling the extraction solvent benzene, a black brown solid (softening point 82 0 C, 0.16% ash content) obtained. This mass was measured in a laboratory

3 ' 3 '

verkokungsblase (V *> 2000 cm ) bei einem Druck von 0,5 MPa verkokt, wobei bis 320 0C mit einer Geschwindigkeit 10 °C/min und dann bis 580 °0 mit einer Geschwindigkeit von 2 C/min aufgeheizt und dann diese Temperatur über 18 Stunden gehalten wurde.coking bubble (V *> 2000 cm) coked at a pressure of 0.5 MPa, wherein heated to 320 0 C at a rate of 10 ° C / min and then to 580 ° 0 at a rate of 2 C / min and then this temperature was kept for over 18 hours.

Aus 200 g Kokseinsatzprodukt entstanden 140 g Koks (70 % Ausbeute), Der gewonnene Koks zeichnet sich durch folgende Qualitätskennziffern aus:From 200 g of coke feed produced 140 g of coke (70 % yield), the recovered coke is characterized by the following quality indicators:

. ν ' Grünkoks -, ν 'green coke -

Ascheash Ma.-%Wt .-% ._: -: 0,23._: -: 0.23 Schwefelsulfur Ma.-SS - -Ma.-SS - - " : 0,53": 0.53 Flüchtigefugitive Ma. -asMa. -as : 3,94: 3.94 Reindichtetrue density g/cmg / cm : 1,40: 1.40 kalzinierter Kokscalcined coke ... Reindichte ,... true density, 3 ; g/cm3 ; g / cm : 1,96: 1.96 elektrischeelectrical Leitfähigkeitconductivity — 2 S , mm- 2 S, mm : 126: 126 Beisoiel 2Example 2

Ein atmosphärischer Rückstand (Siedebeginn 300 0C) wurde mit 20 % η-Hexan bei Raumtemperatur gemischt und die Mischung 30 min stehen gelassen. Im Anschluß daran wurde der ausgefällte Feststoff mittels Zentrifugieren abgetrennt. Das Zentrifugat wurde einer Vakuumdestillation bis 400 0C unterworfen.An atmospheric residue (boiling point 300 0 C) was mixed with 20% η-hexane at room temperature and the mixture allowed to stand for 30 min. Subsequently, the precipitated solid was separated by centrifugation. The centrifugate was subjected to vacuum distillation to 400 0 C.

Der erhaltene Vakuumrückstand hatte einen Aschegehalt von weniger als 0,2 Ma.-% sowie einen Erstarrungspunkt von 78 C, Er wurde unter den im Beispiel 1 angeführten Bedin· gungen verkokt. Der hierbei erhaltene Koks entsprach den im Beispiel 1 aufgeführten Qualitätskennziffern.The vacuum residue obtained had an ash content of less than 0.2% by mass and a solidification point of 78 ° C. It was coked under the conditions given in Example 1. The coke obtained in this case corresponded to the quality indexes listed in Example 1.

Claims (1)

Erfindungsanspruchinvention claim Verfahren zur Herstellung eines gut graphitierbaren Elektrodenkokses aus Produkten der thgrmisch-hydrierenden Veredlung von Rohbraunkohlen, gekennzeichnet dadurch, daß als Verkokungsrohstoff ein aus einem Vakuumdestillationsrückstand der Kohleverflüssigung durch Extraktion mit aromatischen Lösungsmitteln,' chlorierten Kohlenwasserstoffen und Schwefelkohlenstoff und/oder ein durch Antisolventbehandlung mit einem paraffinischen, naphthenischen oder alkylarornatischen
Lösungsmittel gewonnenes Produkt eingesetzt wird.
Process for the preparation of a readily graphitizable electrode coke from products of the hydro-hydroprocessing of crude lignite, characterized in that the coking stock is a product from a vacuum distillation residue of the coal liquefaction by extraction with aromatic solvents, chlorinated hydrocarbons and carbon disulphide and / or by antisolvent treatment with a paraffinic, naphthenic or alkylaromatic
Solvent-derived product is used.
DD25162783A 1983-06-01 1983-06-01 PROCESS FOR PRODUCING ELECTRODE COKE DD215324A1 (en)

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