DD244561A5

DD244561A5 - Stabilisator fuer waessrige loesungen

Info

Publication number: DD244561A5
Application number: DD86289444A
Authority: DD
Inventors: Vincenzo Lagana; Carlo Piccinini; Elio Donati
Original assignee: ��@�K@�K@�Kk��
Priority date: 1985-04-23
Filing date: 1986-04-21
Publication date: 1987-04-08
Also published as: IT8520456A0; AU5599086A; JPS61247794A; IT1187660B; FI861554A; BR8601992A; IN167190B; GR860933B; ES554668A0; EP0200074A2; AU587610B2; EP0200074B1; DE3668908D1; ES8802578A1; JPH068420B2; ZA862533B; NO861561L; SU1731065A3; EP0200074A3; FI861554A0

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stabilisator für wäßrige Lösungen von Petrolkoks, einem Produkt mit hohern Heizwert und geringem Aschegehalt. Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung-von stabilen wäßrigen Suspensionen von Petrolkoks. Erfindungsgemäß werden wäßrige Suspensionen von Petrolkoks mit Hilfe einer Zugabe von Bentonit in einem prozentualen Anteil im Bereich von 0,2 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Suspension, stabilisiert. Der Bentonit wird dem Petrolkoks während dem Trocken- oder Naßmahlen zugesetzt.

Description

Hierzu 1 Seite Tabelle

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stabilisator für wäßrige Suspensionen.

Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Stabilisator für wäßrige Suspensionen von Petrolkoks.

In der vorliegenden Beschreibung wird auf diesen letzteren Fall Bezug genommen, der der wichtigste ist, wobei zu verstehen ist, daß der Stabilisator nach der Erfindung in einem weiten Bereich von wäßrigen Feststoffsuspensionen verwendet werden kann.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Petrolkoks ist ein Produkt mit hohem Heizwert und geringem Aschegehalt, und es besteht daher ein großes Interesse daran, den Petrolkoks durch Dispergieren in Flüssigkeiten, insbesondere in Wasser, in ein fließfähiges Produkt zu überführen. Das Problem, das bei Petrolkoks auftritt, ist, daß er vollkommen unbeständige Suspensionen in Wasser liefert. Nach einer kurzen Verweilzeit entsteht nämlich in einer wäßrigen Suspension von Petrolkoks eine untere Schicht mit dichtgepacktem Petrolkoks und eine obere Schicht aus Wasser. Die erneute Homogenisierung der beiden Phasen erweist sich als sehr schwierig.

Die Verwendung von üblichen Stabilisatoren vom Polysaccharidtyp (Xanthangummen) erweist sich als nicht sehr wirkungsvoll hinsichtlich der Stabilität und führt zudem zu einem beträchtlichen Anstieg der Viskosität.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung von wäßrigen Suspensionen von Petrolkoks mit verbesserter Stabilität. -

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den wäßrigen Suspensionen von Petrolkoks einen geeigneten Stabilisator

zuzusetzen. . , ·

Es wurde überraschend gefunden, und dies ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung, daß die wäßrigen Suspensionen von Petrolkoks durch Zusatz von Bentonit in Mengen innerhalb des Bereichs von 0,2 bis 3Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Suspension, stabilisiert werden können.

Die Konzentration von Petrolkoks in Wasser liegt üblicherweise im Bereich von 50 bjp 80Gew.-%.

Die Suspension enthält außerdem gebräuchliche Mittel zum Fließfähigmachen, insbesondere solche, die durch Sulfonieren und in Salz überführen von Steinkohlenteer und gegebenenfalls Kondensation mit Formaldehyd erhalten werden, oder die nicht oberflächenaktiv wirkenden anionischen Polyelektrolyte, insbesondere solche, die alkylsubstituierte mehrkernige aromatische Gruppen enthalten und ein Molekulargewicht von über 300, vorzugsweise von 500 bis 3000, aufweisen.

Zu diesen letzteren zählen vor allem die Salze von einwertigen Kationen mit polymerisierten Alkyl-naphtalin-sulfonsäuren und hierunter die Verbindungen, die unter den Handelsbezeichnungen DAXAD 15, DAXAD 19 und Reoplast203 bekannt sind.

Die Korngrößenverteilung von Petrolkoks in der wäßrigen Suspension ist so beschaffen, daß die Teilchen eine Größe unter 300(im aufweisen; vorzugsweise besteht die Suspension aus zwei Arten von Teilchen unterschiedlicher durchschnittlicher Größe, wobei die erste Gruppe von Teilchen eine durchschnittliche Größe zwischen 210 und ΘΟμ,ιη aufweist, während die Teilchen der zweiten Gruppe eine durchschnittliche Größe aufweisen, die zwischen ¹/6 und V20 der durchschnittlichen Teilchengröße der ersten Gruppe liegt.

Die Teilchen der ersten Gruppe machen mindestens 50Gew.-% und bis zu 80 Gew.-% der Gesamtmenge der Teilchen aus.

Die Herstellung der Petrolkokssuspension, die den Stabilisator nach der Erfindung enthält, kann auf zweierlei Wegen erfolgen:

Trockenverfahren und Naßverfahren.

Beim Trockenverfahren wird der Bentonit dem das Mittel zum Fließfähigmachen enthaltenden Petrolkoks beim Vermählen des Petrolkoks oder beim Vermischen mit Wasser und Zusätzen zugesetzt.

Beim Naßverfahren wird bei Vorliegen einer durchgehenden (kontinuierlichen) Korngrößenverteilung der Petrolkoksteilchen das Verfahren wie oben beschrieben durchgeführt mit der Ausnahme bzw. Abwandlung, daß das Vermählen unter nassen und nicht unter trockenen Bedingungen erfolgt.

Werden hingegen Petrolkoksgemische mit zwei bezüglich ihrer Korngrößenverteilung unterschiedlichen Fraktionen verwendet, wie bevorzugt, so kann der Bentonit entweder in der Stufe des Naßmahlens zugegeben werden, in der die gröberen Fraktionen erzeugt werden, oder, vorzugsweise, beim Naßmahlen, bei dem die Feinstkornfraktion erzeugt wird.

Um die gröbere Fraktion zu erhalten, wird allgemein eine Stabmühle verwendet, und um die feinere Fraktion zu erhalten, eine Kugel-Feinstmahlvorrichtung.

Die endgültigen Teilchengrößen der beiden Petrolkoksfraktionen sind die oben angegebenen.

Die beiden miteinander vermischten Fraktionen ergeben die wäßrigen Suspensionen von Petrolkoks.

Das Naßmahlen, um die gröbere Fraktion zu erhalten, wird allgemein durchgeführt, indem der grüne Petrolkoks mit der durch Naß-Feinstmahlen erhaltenen Fraktion vermischt und das Mahlen fortgesetzt wird, bis die für die gröbere Fraktion angestrebte Teilchengröße erreicht worden ist. Dies ist das in den Beispielen 2 und 3 angewandte Mahlverfahren.

Ausführungsbeispiel

Einige Beispiele, die die Erfindung besser erläutern sollen, werden nun gegeben, wobei die Erfindung nicht durch oder auf diese Beispiele beschränkt ist.

Beispiel 1 Trockenverfahren: Zugabe von Bentonit während der Mischstufe

Es wurde ein Petrolkoks mit folgenden Eigenschaften verwendet:

Flüchtiger Anteil 12,6Gew.-%

Schwefel 4,63 Gew.-%

Aschen 0,4-0,5 Gew.-%

Brutto-Heizwert,

bezogen auf trockenen Petrolkoks 8 520 kcal/kg

Mahl-Index 22,3 Hardgrove

Es wurde eine Aufschlämmung hergestellt mit der groben Fraktion und der feinstvermahlenen Fraktion im Gewichtsverhältnis 65:35 und mit einer Konzentration von Petrolkoks von 72,0Gew.-% sowie mit einer Menge an DAXAD 15 von 0,5%.

Bentonit wurde dieser Suspension in folgenden Mengen zugemessen: 0%, 1,0%, 1,5%, 2,0%, 2,5%.

Die in geschlossenen Behältern gelagerten Proben zeigten eine gute Stabilität bereits bei einer Bentonitkonzentration von 1 %; der optimale Konzentrationswert lag bei 1,5%.

Größere Mengen an Bentonit führten zu einem stark pseudoplastischen Charakter des Produktes.

Die Stabilitätswerte, angegeben in % nach 48 Stunden, betrugen für die fünf Proben 91,0,96,0,98,5,99 und 99,5.

Die erzielten Theologischen Eigenschaften lauteten wie folgt:

Betonitzugesetzt, %

0 1,0 " 1,5 2,0 2,5

η (P) 5,52

K(P) 5,65

n 0,99

wobei η(Ρ) die Viskosität in Poise ist, berechnet als die Scherbeanspruchung/Schergeschwindigkeit-Abfallkurve zwischen 70 und 130s"¹ Schergeschwindigkeit bzw.-gefalle, und Kund n miteinander durch die Beziehung

τ = Kj" verknüpft sind,

wobei τ die Scherbeanspruchung, j die Schergeschwindigkeit bzw. das Schergefälle, K der Konsistenz-Index und n der Index ist, der den Newton'schen Charakter der Suspension beschreibt.

Bestimmung der statischen Stabilität

Zur Bestimmung der statischen Stabilität wurde die Kohlen-(Petrolkoks)-Suspension in einen 170 x 24mm großen Zylinder aus Plexiglas gegossen und während einer vorbestimmten Zeit bei konstanter Temperatur ruhen gelassen.

Nach dieser Zeit wurde der Zylinder in einen Gefrierschrank gegeben, damit sich die Suspension verfestigte.

Der 150 mm hohe Kern wurde dann aus dem Zylinder entfernt, und von beiden Seiten wurden zwei Proben von etwa 15 mm Höhe (Dicke) abgezogen bzw. entnommen.

Die beiden Proben wurden dann bezüglich ihres Feststoffgehaltes analysiert.

Das prozentuale Verhältnis des Feststoffgehaltes in der Kopfprobe zum Feststoffgehalt in der Bodenprobe ermöglichte die

Berechnung der Stabilität.

Die statische Stabilität wird durch eine Zahl zwischen 0 und 100 angegeben.

Beispiel 2 Naßverfahren: Zugabe von Bentonit während der Endstufe des Vermahlens in der Stabmühle

Es wurde der gleiche Petrolkoks wie in Beispiel 1 verwendet.

Die Naß-Feinstvermahlung wurde mit einer Feststoffkonzentration von 50% und mit einer Menge an DAXAD 15 entsprechend einer Konzentration von 0,5%, bezogen auf das Ende des Vermahlens in der Stabmühle, durchgeführt.

Das Verhältnis von Grobkorn zu Feinkorn am Ende des Vermahlens in der Stabmühle betrug 65:35.

Bei Beginn des Naß-Vermahlens in der Stabmühle wurden folgende Mengen an Bentonit zugesetzt: 0%, 0,2%, 0,4%, 0,5%,

Die Endkonzentration an Petrolkoks betrug 71 Gew.-%.

5,62	4,57	5,27	6,28
25,93	51,16	75,21	103,61
0,69	0,54	0,50	0,51

Die erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.

	Bentonit,%	5,31	0,2	0,4	0,5	0,6
	0	2,96	(6,37)	5,75	6,39	7,10
η(Ρ)	1,13	6,85	17,20	25,60	37,96
K(P)		0,98	0,77	0,71	0,65
η
Stabilität	90,2
in % nach		95,7	96,6	96,7	96,4
48h

Beispiel 3 Naßverfahren: Zugabe von Bentonit während der Stufe der Feinstvermahlung

Es wurde der gleiche Petrolkoks wie in Beispiel 1 verwendet.

Die Naß-Feinstvermahlung wurde mit einer Feststoffkonzentration von 50%, unter Zugabe von 0,0,1,0,2,0,3,0,5,0,7 und 0,9% Bentonit, bezogen auf die feinstvermahlenen Stoffe insgesamt, durchgeführt.

Die Gesamtmenge an Verflüssigungszusatz DAXAD 15 wurde in der Stufe der Feinstvermahlung zugegeben, so daß am Ende des Vermahlens in der Stabmühle eine Konzentration von 0,5% erzielt wurde.

Bei einem Grob/Fein-Verhältnisvon 65:35 am Ende des Mahlvorganges in.der Stabmühle entsprachen die oben aufgeführten Bentonitmengen 0%, 0,05%, 0,10%, 0,15%, 0,25%, 0,35% und 0,45% im Endprodukt.

Die Petrolkokskonzentration im Endprodukt lag bei etwa 71 %.

In den folgenden Tabellen sind die Theologischen Eigenschaften des Produktes aus der Stufe der Feinstvermahlung sowie des Produktes aus der Stufe der Stabmühlen-Vermahlung sowie seine Stabilität aufgeführt.

Feinstvermahlung	Bentonit, %	0,1	0,2"	0,3	0,5	0,7	0,9
	0	0,41	0,43	0,48	0,48	0,54	0,53
	0,41	0,21	0,51	0,72	2,13	9,33	13,05
n(P)	0,15	1,11	0,96	0,91	0,69	0,45	0,40
K(P)	1,18
η

5,25	5,99	6,82	7,94
5,41	11,61	40,00	62,16
1,00	0,86	0,86	0,57

End-Vermahlung in der Stabmühle

% Bentonit in der als Endprodukt erhaltenen Aufschlämmung

(zugesetzt in der Stufe der Feinstvermahlung)

0 0,05 0,10 0,15 0,25 0,35 0,45

(6,16) 5,49 1,03

93,3 96,1 97,0 98,8 98,6

Die Ergebnisse zeigen, daß es vorteilhafter ist, Bentonit in der Stufe der Feinstvermahlung zuzusetzen, wenn eine möglichst geringe Zusatzmenge angestrebt wird. Die optimale Bentonitkonzentration, die zugesetzt werden soll, liegt bei 0,2 bis 0,4%, bezogen auf das in der Stabmühle erhaltene Endprodukt.

Die beigefügte Zeichnung zeigt einen Vergleich der Stabilitätswerte (Ordinate, %), die durch Zusatz von Bentonit (Abszisse, %) beim Vermählen in der Stabmühle (weiße Kreise) und beim Feinstvermahlen (schwarze Kreise) erzielt werden. Der Vergleich zeigt, daß bessere Stabilitätswerte und niedrigere Konzentrationen durch Zusatz von Bentonit in der Stufe der Feinstvermahlung erzielt werden.

n(P)	5,51	5,14
K(P)	2,96	3,51
η	1,13	1,09
Stabilität
% nach
48 h	90.2	89.3

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Stabilisator für wäßrige Suspensionen von Petrolkoks, gekennzeichnet dadurch, daß er Bentonit ist.
2. Stabilisator nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Bentonit in einem prozentualen Anteil im Bereich von 0,2 bis 3Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Suspension, vorhanden ist.
3. Stabilisator nach den obigen Punkten, gekennzeichnet dadurch, daß er dem Petrolkoks während dem Trocken- oder Naßvermahlen zugesetzt wird.