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Verfahren zur Herstellung von Brikettbindemitteln Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln aus einem Steinkohlenteerpech und
einer aromatischen Verbindung, die rauchfrei und rußfrei verbrennen, für die Brikettierung
von Brennstoffen. Solche Bindemittel und Verfahren zu ihrer Herstellung sind bekannt,
jedoch haben sie den übelstand, daß die Herstellung dadurch verhältnismäßig kompliziert
wird, weil ein Sonderpech Verwendung finden muß und weil Voraussetzung die Verwendung
einer zu brikettierenden Kohle mit einem gewissen Feuchtigkeitsgehalt ist.
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Diese Nachteile vermeidet die Erfindung unter Verwendung eines normalen
unbehandelten Brikettpechs, wobei das Bindemittel sowohl für feuchte als auch für
trockene Brennstoffe brauchbar ist.
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Gegenüber bekannten Verfahren, bei denen Steinkohlenteerpech als Bindemittel
verwendet wird (Brikettpech), neigen insbesondere bei bestimmten Kohlensorten die
Briketts zum Qualmen.
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Zur Verringerung der Qualmentwicklung von mit Steinkohlenteerpech
gebundenen Briketts sind bereits mehrere Vorschläge gemacht worden. So wurde vorgeschlagen,
die Briketts nach der Ausformung thermisch zu behandeln und mit oder ohne Anoxydation
zu verschwelen. Dabei entstehen praktisch rauch- und rußlos verbrennende halbkoksähnliche
Briketts. Das Verfahren hat den Nachteil des hohen zusätzlichen Kostenaufwandes.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, zur Verringerung der Qualmentwicklung
andere Bindemittel, wie z. B. Erdölbitumen, einzusetzen; doch haben sich diese Vorschläge
in der Praxis wegen der mangelnden Eignung der Ersatzprodukte als Brikettbindemittel
im allgemeinen nicht durchsetzen können. Ganz abgesehen von den betrieblichen Schwierigkeiten,
die z. B. der Einsatz von Bitumen wegen seiner flachen Temperaturviskositätskurve
mit sich bringt, sind Bitumenbriketts zu plastisch und zeigen eine zu geringe Standfestigkeit
im Feuer.
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Nach der Erfindung werden nun rauch- und rußfrei verbrennende Bindemittel
aus einem Steinkohlenteerpech dadurch hergestellt, daß Brikettpech mit aromatenhaltigen
Crackrückständen oder Destillationsrückständen aus aromatenreichem Erdöl mit einem
Wasserstoffgehalt über 7 % und einem Erweichungspunkt nach K r
ä m e r- S a r n o w zwischen 20 und 751 C in Mengen von
3 bis 25 % und gegebenenfalls anorganischen Zusatzstoffen, wie Mangan-,
Nickel- oder Calciumverbindungen oder Phosphaten oder Gemischen dieser Stoffe, in
Mengen von 1 bis 5 Olo bzw. bis 7 % bei Caleiumverbindungen
zum Zwecke des Herabsetzens und praktischen Zusammenfallens von Flammpunkt und Brennpunkt
des Gemisches versetzt wird.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden die anorganischen Zusätze
der Mischung aus Brikettpech und aromatenhaltigen Crackrückständen oder Destillationsrückständen
aus aromatenreichem Erdöl in trockener, pulverisierter Form in das aufgeschmolzene
Bindemittel bei Temperaturen über 80- C oder der gemahlenen Kohle-Bindemittel-Mischung
vor dem Brikettieren zugerührt bzw. zugemischt. Dadurch ist es überraschenderweise
möglich, die Rauchentwicklung und Rußentwicklung wesentlich herabzusetzen, und zwar
beruht diese Wirkung darauf, daß sowohl der Flammpunkt als auch in einem noch stärkeren
Maße der Brennpunkt des Bindemittelaemisches durch die Zusätze erniedrigt wird,
und zwar so, daß Flammpunkt und Brennpunkt praktisch zusammenfallen, wodurch verhindert
wird, daß bei der Erhitzung des Pechs unverbrannte Destillate entweichen. Diese
unverbrannten Destillate sind wesentliche Ursachen des Qualmens.
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Die Kurvenblätter (Abb. 1 und 2) veranschaulichen die Wirkung
steigender Zugabe von aromaten-& el haltigen Crackrückständen bzw. von anorganischen
Zusätzen auf die Zeit vom Schmelzpunktsbeginn für das Bindemittelgemisch bis zum
Eintritt des Flammpunktes bzw. des Brennpunktes. Während die Kurven in Abb.
1 zeigen, daß ohne solche Zugabe oder mit geringen Mengen zugegebener Crackrückstände
Brennpunkt (Kurve 1) und Flammpunkt (Kurve 2) auseinanderliegen, bei Zugabe
von etwa 15 % Crackrückständen ab die Kurven sich zunächst bis zum Zusammenlaufen
nähern und bei größeren Zugaben zu einer Kurve zusammenfallen, zeigen die Kurven
in
Abb.-7 den Verlauf der Veränderung der Brennpunkte von Brikettpech mit jeweils 5%
Crackrückständen und variierten Zugaben von Braunstein und/ oder Kalkschlamm gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die Kurve 1 in Ab b. 2 veranschaulicht die Wirkung von
steigenden Zugaben an Kalkschlamm auf den Brennpunkt eines Brikettpech-Crackrückstände-Gemisches
(mit 5 % Rückständen) und die Kurve 2 die Wirkung von Zugaben von Braunstein
auf den Brennpunkt eines solchen Gemisches, während die Kurve 3 den Verlauf
der Herabsetzung des Brennpunktes und die Annäherung an die Flammpunktskurve bei
Zugabe eines Gemisches von Kalkschlamm und Braunstein - zu gleichen Teilen
- zu dem obengenannten Pech-Rückstände-Gemisch zeigt (im Vergleich mit der
Kurve 4, der Flammpunktskurve des Bindemittelgemisches, wie es zur Aufstellung der
Kurve 3 diente).
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Die anorganischen Zusätze zu den Mischungen aus Brikettpech und wasserstoffreichen
aromatenhaltigen Rückständen betragen etwa 1 bis 5 %, und zwar Manganverbindungen,
z. B. technischer Braunstein oder Mangannaphthenat, und/oder Nickelverbindungen,
z. B. Nickeloxyd oder Nickelnaphthenat, und/ oder 1 bis 7% Calciumverbindungen,
z. B. Calciumcarbonat, oder der bei der Gewinnung von Rohphenol aus Steinkohlenteer
anfallende getrocknete Kalkschlamm (Calciumcarbonat mit geringen Verunreinigungen
an Calciumhydroxyd), und/oder Phosphate, z. B. das bei der Herstellung von Natriumphosphat
entstehende Abfallphosphat, das unter anderem Natrium, Calcium, Barium und Eisen
als Kationen enthält, oder technisches Natriumphosphat oder andere Metallphosphate.
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Die Zusätze können gegebenenfalls dem Brikettpech auch ohne vorherige
Beimengung der aromatenhaltigen, wasserstoffreichen Rückstände zugefügt werden.
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Durch die organischen und anorganischen Zusätze wird außer der Herabsetzung
des Flamm- und Brennpunktes gegen Ende der Verbrennung eine Hautbildung bewirkt,
die zur Folge hat, daß die schwer brennbaren höhermolekularen Destillationsgase
unter der Haut so lange zusammengehalten werden, bis sie in niedrigmolekulare Anteile
vercrackt sind, die leicht verbrennen und keinen Qualm bilden. Außerdem ist infolge
der besseren Verbrennung - wohl auf Grund von katalytischen Einflüssen der
anorgaischen Zusätze - eine wesentliche Herabsetzung der Rußbildung zu beobachten.
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Die Zugabe der Calciumverbindungen bewirkt auch eine Bindung des Schwefels
sowie eine Verbesserung der Bindemitteleigenschaften des Pechs.
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Die Beimischung der Zusätze erfolgt in der Hitze unter Rühren des
aufgeschmolzenen Brikettpechs, wobei die organischen Zusätze zweckmäßig vorher ebenfalls
aufgeschmolzen werden. Die vor der Zumischung pulverisierten anorganischen Zusätze
können gegebenenfalls auch dem Brikettiergut, d. h. der Mischung von Kohle
und Pech, zugegeben werden, wenn die Brikettierung nicht nach einem Verfahren erfolgt,
bei dem flüssiges Pech Verwendung findet.
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Die Beurteilung der Qualität der Bindemittel mit und ohne Zusätze
geschieht zweckmäßig in einem Abbrennversuch, bei dem 5 g des Bindemittels
auf einem Eisenschälchen mit einer konstant brennenden Gasflamme von unten langsam
erhitzt werden. Hierbei wird die Zeitdauer bis zum Flammpunkt, bis zum Brennpunkt
und bis zum Verlöschen der Flamme gemessen und die dabei auftretenden Erscheinungen,
wie Qualmentwicklung, Rußabscheidung, Hautbildung und Koksbildung beobachtet.
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Normales Brikettpech entwickelt bei diesem Versuch zwischen Flammpunkt
und Brennpunkt eine beträchtliche Menge von gelben bis braunroten Dämpfen, die nur
schwer entzündbar sind. Beim anschließenden Abbrennen des Pechs entstehen dicke
Schwaden von Ruß und - wenn am Ende des Brennvorganges die Flamme erlischt
-entbindet der halbverkokte Rückstand noch längere Zeit Wolken von gelbem
Qualm, die kaum zum Brennen zu bringen sind. Ein gemäß der Erfindung behandeltes
Pech brennt dagegen weitgehend rauch- und rußfrei ab. Beispiel 1
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Teile normales Brikettpech (EP 69,50 C K. S.)
und 15 Teile aromatenhaltiger
Rückstand mit einem Wasserstoffgehalt von 7,80/0 werden bei Temperaturen über
80' C vermischt. Die Mischung zeigt gegenüber normalem Brikettpech beim Abbrennversuch
eine Herabsetzung des Flammpunktes und ein fast augenblickliches Weiterbrennen (also
ein Zusammen-
fallen von Flamm- und Brennpunkt) praktisch ohne Qualmentwicklung.
Am Ende des Brennvorganges bildet die Mischung bald eine feste Haut von verkoktem
Material, die sich aufbläht und unter der destillierbare Anteile vercracken oder
verkoken, so daß die dann beim Platzen der Blasen entweichenden Dämpfe leicht brennbare
Gase darstellen, die keinen Qualm entwickeln. Beispiel 2 In einem Gemisch aus 89Teilen
normalem Brikettpech (EP 69,50 C K. S.) und 5 Teilen aromatenhaltigem
Rückstand mit einem Wasserstoffgehalt von 8,1 "io werden bei über
80' C 2 Teile technischer Braunstein, 2 Teile getrockneter Kalkschlamin aus
der Steinkohlenteerphenolgewinnung und 2 Teile technisches Natriumphosphat eingerührt.
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Das Bindemittelgemisch brennt praktisch rauchfrei und weitgehend rußfrei
ab.