DE1208842B - Verfahren zum Entfernen von Russ aus heissen waessrigen Suspensionen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Entfernen von Ruß aus heißen wäßrigen Suspensionen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abtrennen von Ruß aus wäßrigen Suspensionen durch inniges Vermischen dieser Suspension mit einer mit Wasser nicht mischbaren organischen Flüssigkeit und Abtrennen der aus Ruß und organischer Flüssigkeit gebildeten Agglomerate aus der wäßrigen Phase.
• Verfahren dieser Art sind aus den britischen Patentschriften 327 979, 734 475 und 741135 bekannt. Gemäß diesem Stand der Technik wird eine Suspension von Ruß in Wasser mit einer mit Wasser nicht mischbaren Flüssigkeit vermischt, welche den Ruß besser benetzt als das Wasser; insbesondere mit einem verhältnismäßig flüchtigen flüssigen Kohlenwasserstoff, wie Pentan, Benzol, Toluol oder Leichtbenzin. Der Ruß und die organische Flüssigkeit bilden dann Agglomerate, z. B. in der Form von Pillen, die nur wenig Wasser enthalten. Die entstehenden Pillen können leicht aus der wäßrigen Phase abgetrennt werden, z. B. durch Sieben, Filtrieren, Dekantieren od. dgl. Die Bildung von Agglomeraten kann begünstigt werden durch die Anwesenheit geeigneter oberflächenaktiver Stoffe. Der Ruß wird schließlich durch Verdampfen der organischen Flüssigkeit in reinem Zustand erhalten.
• - Bei der Verwendung einer solchen leichtflüchtigen Hilfsflüssigkeit kann die Abtrennung des Rußes aus der Suspension aber praktisch nur bei Zirnrnertemperatur durchgeführt werden, so daß die z. B. bei einer Gaswäsche anfallenden Suspensionen zunächst abgekühlt werden müssen.
• Ferner wird bei der Wiedergewinnung der leichtflüchtigen Hilfsflüssigkeit auch das in den Rußaggregaten noch eingeschlossene Wasser entfernt, wodurch feste, pillenartige Gebilde entstehen, deren Härte bei der weiteren Verarbeitung oft störend wirkt.
• Die erfindungsgemäße Verwendung von Kohlenwasserstofffraktionen mit einem höheren Siedepunkt ermöglicht dagegen die Entfernung von Ruß aus dem Waschwasser von heißen Gasen ohne vorherige Kühlung. Außerdem verhindert die in den Rußaggregaten noch enthaltene Flüssigkeit die Bildung harter und schlecht verarbeitbarer Pillen.
• Die britische Patentschrift 734 475 gibt ein Verfahren an, nach dem Ruß aus dem Waschwasser von Mischgasen durch ein Schweröl entfernt wird. Jedoch wird der Ruß in dem Schweröl fein und gleichmäßig dispergiert und dann mit diesem verbrannt, ohne daß eine Agglomeratbildung des Rußes eintritt.
• Ebenso erhält man bei der Herstellung einer pasteusen Ölsuspension von Farbstoffpigmenten aus einer pastenartigen wäßrigen Suspension gemäß der USA.-Patentschrift 2 126 925 die Pigmente nicht in Form gröberer Aggregate, sondern die pastenartige Ölphase bildet eine einheitliche zusammenhängende Schicht. Die feine Verteilung der Pigmentteilchen in der Olphase wird durch den Zusatz von polaren Benetzungshilfsstoffen noch gefördert.
• Ein weiteres Verfahren zur Abtrennung von Farbpigmenten aus wäßrigen Suspensionen gibt die USA.-Patentschrift 2 153 515 an, wobei der feuchte Pigmentkuchen mit 01 verknetet -und das Pigment-Öl-Gemisch auf einer Walzenmühle behandelt wird. Auch hierbei entsteht eine Olsuspension von sehr fein verteilten Pigmentteilchen.
• Dagegen beruht das erfindungsgemäße Verfahren auf einer Vergrößerung und Zusammenlagerung der in wäßriger Suspension vorliegenden Rußteilchen zu Rußaggregaten, die leicht abgetrennt werden können und für die Lagerung und den Transport geeignet sind.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich demgemäß auf ein Verfahren zum Entfernen von Ruß aus heißen wäßrigen Suspensionen durch inniges Vermischen dieser Suspensionen mit einer mit Wasser nicht mischbaren Flüssigkeit von einem Siedebereich zwischen 190 und 400'C und Trennen des Ruß-Öl-Gemisches von der wäßrigen Phase, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß nur 0,7 bis 5 Gewichtsteile der mit Wasser nicht mischbaren Flüssigkeit auf 1 Gewichtsteil Ruß angewendet werden, so daß Rußgranulafe entstehen.
• Im allgemeinen haben die Ruß-Öl-Aggregate, die bei dem vorliegenden Verfahren gebildet werden, Durchmesser von 2 bis 6 mm, obwohl es durch geeignete Regelung der Arbeitsbedingungen auch-möglich ist, größere oder kleinere Rußaggregate zu erhalten.
• Die zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung verwendete Kohlenwasserstofffraktion soll vorzugsweise einen Siedebereich zwischen 190 und 350'C haben. Wenn leichtere Kohlenwasserstofffraktionen verwendet werden, ist der Dampfdruck des Kohlenwasserstoffes bei Zimmertemperatur so hoch, daß beim Lagern der Pillen in offenen Trommeln beträchtliche Mengen des Kohlenwasserstoffs verdampfen. Das ist unwirtschaftlich und feuergefährlich. Andererseits ist es bei der Verwendung von Kohlenwasserstoffen mit einem Siedebereich über 400'C im allgemeinen schwierig, geformte feste Aggregate zu erhalten, da im allgemeinen unregelmäßige Klumpen von Buiterkonsistenz gebildet werden. Dies trifft insbesondere zu, wenn der Kohlenwasserstoff einen hohen Gehalt an asphaltischen Stoffen besitzt.
• Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im allgemeinen Gasöl benutzt; es sind aber auch andere Kohlenwasserstofföle mit einem Siedebereich innerhalb der angegebenen Grenzen brauchbar. Beispielsweise können auch katalytisch gespaltene cyclische Öle oder gewisse Schmierölfraktio.nen bzw. aromatische Extrakte verwendet werden.
• Die verwendete Menge der Flüssigkeit liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 3 Gewichtsteilen Kohlenwasserstoff auf 1 Gewichtsteil des suspendierten Rußes.
• Die Verwendung einer Kohlenwasserstofffraktion mit einem hohen Siedepunkt ermöglicht die Bildung der Rußaggregate aus wäßrigen Rußsuspensionen bei höheren Temperaturen, als es bisher möglich war. Dies ist besonders wichtig, da das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere zur Erzeugung von Rußaggregaten aus heißen wäßrigen Suspensionen verwendet wird, die beim Waschen rußhaltiger Gase bei hoher ,Temperatur mit Wasser entstehen. Das ist z. B. der Fall beün Reinigen von Gasmischungen, die Wasserstoff und Kohlenmonoxyd #enthalten, und bei der unvollständigen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen erhalten werden.
• Bei der unvollständigen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen ist die Bildung von Ruß im allgemeinen unver-; meidbar. Wenn die Gase weiterverarbeitet werden, z. B. zur Erzeugung von Ammoniak oder Leuchtgas, muß dieser Ruß entfernt werden, und zu diesem Zweck werden sie vorzugsweise mit Wasser gewaschen, wobei sie gleichzeitig abgekühlt werden. Die wäßrige Rußsuspension fällt daher im allgemeinen bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise im Bereich von 60 bis 95'C, an. Die Anwendung flüchtiger Flüssigkeiten ist bei diesen Temperaturen natürlich nicht möglich, wenn nicht unter erhöhtem, Druck gearbeitet wird. Dies würde eine Komplizierung der Einrichtung erfordern. Es ist daher ein wesentlicher Vorteil der Erfindung,. daß die wäßrigen Rußsuspensionen, die bei einer Temperatur im Bereich von 60 bis 90'C anfallen, unmittelbar mit der organischen Flüssigkeit in Berührung gebracht werden können, ohne daß die Anwendung von überatmosphärischem Druck oder eine vorausgehende Kühlung erforderlich ist.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren muß die wäßrige Rußsuspension dauernd in starker Bewegung gehalten werden, wenn sie mit der Flüssigkeit in Berührung gebracht wird. Diese Bewegung wird vorzugsweise mit einem Propellermischer erzeugt. Es ist gefunden worden, daß es bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens günstig ist, die wäßrige Rußsuspension derart in Bewegung zu halten, daß in der Oberfläche der Flüssigkeit ein tiefer Strudel entsteht. Die Aggregate aus Ruß und Öl bilden sich dann an der Luft-Wasser-Grenzfläche und können leicht von der wäßrigen Phase getrennt werden. Wenn ein Propellermischer verwendet wird, erzielt man besonders günstige Resultate, wenn der Propeller mit solcher Geschwindigkeit rotiert, daß seine Umfangsgeschwindigkeit mindestens 4 in pro Sekunde beträgt. -..Das erfindungsgemäße--Verfahrenwird-nachstehend durch Beispiele näher erläutert. Beispiel -1 Bei- diesem Beispiel wurde eine wäßrige Rußsuspension verwendet, die durch Auswaschen eines im wesentlichen aus Wasserstoff und Kohlenmonoxyd bestehenden und durch teilweise Oxydation einer leichten Kohlenwasserstoffiraktion gewonnenen Gasgemisches erhalten wurde und die etwa 20 g Ruß pro Liter Wasser enthielt.
• In einem Propellermischer wurde die wäßrige Rußsuspension bei einer Temperatur zwischen 80 und 90'C mit einem direkt destillierten Gasöl mit einem Siedebereich von 204 bis 232'C und einer Dichte (bei 20'C) von'0,823 innig vermischt.
• Die Menge des verwendeten Gasöls betrug etwa 1,2 bis 1,5 g pro Gramm Ruß. Der Propellermischer rotierte so schnell, daß seine Umfangsgeschwindigkeit 4 m pro Sekunde betrug, wobei an der Oberfläche der Flüssigkeit ein tiefer Trichter gebildet wurde.
• Es bildeten sich feste Aggregate aus Ruß und Öl mit einem Durchmesser von 2 bis 4 mm und einem Wassergehalt von 5 bis 8 Gewichtsprozent. Diese Aggregate wurden mit Wasser, das von der Hauptmenge des feindispergierten Rußes befreit war, kontinuierlich aus dem Propellermischer abgezogen und dann von der Wasserphase mit Hilfe eines weitmaschigen Siebes abgetrennt. Die erhaltene wäßrige Phase war praktisch rußfrei, der Rußgehalt betrug nur noch etwa 0,001 Gewichtsprozent.
• Ähnliche Ergebnisse wurden bei Anwendung eines aromatischen Edeleanu-Extraktes mit einem Siedebereich von 210 bis 260'C erhalten.
• Beispiel 2 Die in diesem Beispiel verwendete wäßrige Rußsuspension war durch Waschen eines durch teilweise Oxydation eines schweren Heizöls hergestellten Gasgemisches mit Wasser erhalten worden.
• Die wäßrige Rußsuspension, die etwa 20 g Ruß pro Liter enthielt, wurde in einem Propellermischer bei einer Temperatur von 80 bis 90'C mit direkt destilliertem Gasöl mit einem Siedebereich von 204 bis 332'C innig vermischt. Die Umlaufgeschwindigkeit des Propellers betrug etwa 4 ni pro Sekunde. Die aus Ruß und 01 bestehenden Aggregate mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 2 bis 5 mm und einem Wassergehalt von 5 bis 10 Gewichtsprozent konnten von der wäßrigen Phase in ähnlicher Weise wie im Beispiel 1 leicht abgetrennt werden. Die Menge des verwendeten Gasöls betrug 2,2 bis 3 g pro Gram Ruß. Ähnliche Resultate wurden bei Anwendung eines leichten katalytisch gespaltenen Öles mit einem Siedebereich von 210 bis 300'C bei Anwendung einer Menge von 2,9 bis 3,2 g pro Gramm Ruß erzielt.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Entfernen von Ruß aus heißen wäßrigen Suspensionen durch inniges Vermischen der Suspensionen mit einer mit Wasser nicht mischbaren Flüssigkeit von einem Siedebereich zwischen 190 und 400'C und Trennen des Ruß-Öl-Gemisches von der wäßrigen Phase, d a d u r c h gekennzeichnet, daß nur 0,7 bis 5Gewichtsteile der mit Wasser nicht mischbaren Flüssigkeit auf lGewichtsteil Ruß angewendet werden, so daß Rußgranulate entstehen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeit Gasöl verwendet wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß 1 bis 3 Gewichtsteile der mit Wasser nicht mischbaren Flüssigkeit auf 1 Gewichtsteil des suspendierten Rußes verwendet werden. 4. Verfahren Dach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rußsuspension während des Mischvorganges durch einen Propellermischer in heftiger Bewegung gehalten wird, der einen tiefen Strudel in der Flüssigkeitsoberfläche verursacht, wobei die Umfangsgeschwindigkeit am äußeren Ende des Propellers vorzugsweise mindestens 4 m pro Sekunde beträgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 327 979, 734 475; USA.-Patentschriften Nr. 2 126 925, 2 153 515.