DE1256651B

DE1256651B - Verfahren zur Herstellung eines Kokses mit anisotropen Eigenschaften und kristalliner Orientierung durch Verkoken von Hartpech

Info

Publication number: DE1256651B
Application number: DE1957G0023540
Authority: DE
Inventors: Dr Heinz-G Franck; Dr Armin Raeithel; Dipl-Chem Ludwig Zumbusch; Otto Wegener
Original assignee: VERKAUFSVEREINIGUNG fur TEERE
Current assignee: VERKAUFSVEREINIGUNG fur TEERE
Priority date: 1957-12-14
Filing date: 1957-12-14
Publication date: 1967-12-21

Description

Verfahren zur Herstellung eines Kokses mit anisotropen Eigenschaften und kristalliner Orientierung durch Verkoken von Hartpech Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung eines Kokses mit anisotropen Eigenschaften und kristalliner Orientierung durch Verkoken von Hartpech.
Die Herstellung eines Kokses mit anisotropen Eigenschaften ist bekannt. Ein solcher Koks wird zur Erzeugung sogenannter Graphitelektroden, die insbesondere in elektrischen Lichtbogenöfen Verwendung finden, benötigt, da dann der elektrische Widerstand der Elektrode insgesamt niedrig ist und die elektrische Leitfähigkeit in der Längsrichtung der Elektrode einen höheren Wert hat als in der Querrichtung und der thermische Ausdehnungskoeffizient der Elektrode möglichst gering ist.
Zu solchen Spezialkoksen kann man durch Verschwelung bestimmter Teerprodukte unter milden Bedingungen gelangen; nachteilig ist dabei jedoch die Notwendigkeit einer speziellen Aufbereitung von Steinkohlenteererzeugnissen und der Verwendung von Spezialschwelapparaturen, da wegen der erforderlichen milden Schwelbedingungen die Schwelung nicht in den normalen, zur Herstellung von Pechkoks aus Hartpech verwendeten Koksöfen durchgeführt werden kann.
Das bei der üblichen Herstellung von Hartpech aus normalem Pech durch Luftverblasen, bei dem die Temperatur in der Retorte während der Hartpechherstellung im allgemeinen auf 360 bis 380° C (vgl. H. J. V. W i n k 1 e r, Der Steinkohlenteer und seine Aufarbeitung, Verlag Glückauf, Essen, 1951, S. 205) steigt, erhaltene Hartpech ist für die Herstellung des gewünschten Spezialkokses nicht geeignet.
Auf übliche Weise aus Pech gewonnener Koks, der sogenannte Pechkoks, wie er durch Verkokung von Steinkohlenteerhartpech bei Temperaturen von 800 bis 1300° C, vorzugsweise etwa 1200° C, erzeugt wird, kann für diese Zwecke nicht verwendet werden, da er die oben ausgeführten Forderungen nicht erfüllt.
Nach anderen Vorschlägen lassen sich Spezialkokse durch Hochtemperaturverkokung in normalen Koksöfen aus Hartpech erzeugen, das aus Anthracenöl oder Pechdestillat bzw. aus filtriertem Pech gewonnen wurde. Das Vorgehen nach diesen Vorschlägen hat zwar den Vorteil, daß sich zur Herstellung des Spezialkokses normale Koksöfen und Verkokungsbedingungen wie bei der Herstellung von normalen Pechkoks verwenden lassen, jedoch den Nachteil einer verhältnismäßig geringen Hartpech- bzw. Spezialkoksausbeute aus Anthracenöl oder Pechdestillat bzw. der kostspieligen und aufwendigen Filtrierung des zur Hartpechherstellung einzusetzenden Normalpechs.
Alle diese übelstände werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kokses mit anisotropen Eigenschaften und kristalliner Orientierung durch Verkoken von Hartpech behoben, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das zu verwendende Hartpech durch Destillieren oder Destillieren und Luftverblasen von normalem Steinkohlenteerpech (E. P. 70° C KS) bei Temperaturen unter 300° C erhalten worden ist.
Die Temperatur beim Destillieren oder Destillieren und Luftverblasen wird vorzugsweise unter 280° C gehalten.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird dabei das Destillieren oder Luftverblasen und Destillieren bis zur Erreichung eines Hartpechs mit einem Erweichungspunkt von über 150° C, vorzugsweise über 160° C, und einer Koksausbeute nach DIN 51720 von über 4507o, vorzugsweise über 500!o, durchgeführt. Dabei kann mit Vorteil die Herstellung des Hartpechs, ausgehend von einem normalen Pech mit einem Erweichungspunkt nach K r ä m e r- S a r n o w von etwa 70° C, wie es z. B. bei der kontinuierlichen und diskontinuierlichen Destillation des Steinkohlenteeres anfällt, in einem zusammenhängenden Verfahren mit der Verkokung dieses Hartpechs zu einem Spezialkoks mit anisotropen Eigenschaften und kristalliner Orientierung, der sich insbesondere für Elektroden in elektrischen Lichtbogenöfen eignet, durchgeführt werden.
Mit Vorteil wird der Blasprozeß derart geleitet, daß die Temperatur des Pechs in der Retorte während der Herstellung des Hartpechs nicht über 300° C bzw. nicht über 280° C steigt.
Die Ausbeute an Hartpech (bezogen auf das eingesetzte Normalpech) bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist überraschend hoch; sie liegt zwischen 80 und 90%.
Bei der Ausführung des Verfahrens der Erfindung kann zur Unterstützung der ständigen Durchmischung des Pechs durch den Luftstrom mechanisch gerührt werden.
Um das nach Abschluß der Luftverblasung gewonnene Hartpech leicht pumpen zu können, z. B. zur Füllung der Koksöfen, soll die Viskosität des Hartpechs durch Erhöhung der Temperatur auf 350 bis 380° C erniedrigt werden. Es ist von Vorteil, den in dem Hartpech von seiner Herstellung her noch vorhandenen Luftsauerstoff vor dieser Aufheizung entweder durch ein inertes Gas, wie Stickstoff, Rauchgase usw., zu ersetzen oder ihn durch kurzes Evakuieren auszutreiben.
Während das bei der Luftverblasung von Normalpech auf die bis jetzt bekannte Weise (Temperaturerhöhung während der Verblasung bis auf 360 bis 380° C) gewonnene Hartpech beträchtliche Mengen (15 bis 250,'o) rußartiger, in keinem Lösungsmittel löslicher Inhaltsstoffe, die seinen Einsatz für die Herstellung von Spezialkoks nach dem Verfahren der Erfindung unmöglich machen, enthält, wird dagegen gemäß der Erfindung ein Hartpech erhalten, das nur 3 bis 10%, vorzugsweise 3 bis 5%-, rußartige Inhaltsstoffe enthält. Zur Ermittlung des Prozentgehaltes der rußartigen Inhaltsstoffe des Hartpechs wird zweckmäßig das Unlösliche in Nitrobenzol oder Chinolin bestimmt.
Das beim erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendende Hartpech kann auch in Mischung mit anderen Spezialhartpechen, z. B. mit den aus Pechdestillat, hochsiedendem Anthracenöl oder filtriertem Pech gewinnbaren bei der Verkokung eingesetzt werden.
Der Schwefelgehalt des zur Verkokung eingesetzten Hartpechs soll nach Möglichkeit unter 1% liegen. Die Verkokung ist so zu leiten, daß der entstehende Koks eine möglichst hohe Dichte aufweist.
Die anisotropen Eigenschaften des gemäß der Erfindung hergestellten Spezialkokses zeigen sich insbesondere bei der Röntgenstrukturanalyse wie auch bei der Messung der magnetischen Anisotropie. Schon bei der makroskopischen Betrachtung erkennt man häufig eine Fließstruktur, die deutlicher unter dem Mikroskop sichtbar wird.
Aus dem Spezialkoks gemäß der Erfindung hergestellte Elektroden haben eine vorzügliche elektrische Leitfähigkeit und einen außerordentlich niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten.
Eine aus dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Hartpech erzeugte Graphitelektrode hat einen elektrischen Widerstand von 43 - 10-4 Ohm/ccm; ihr thermischer Ausdehnungskoeffizient beträgt zwischen 300 und 800° C 22 - 10-7. Die nach den bisher bekannten Verfahren aus Pechkoks gebildeten Graphitelektroden besaßen einen Widerstand von 60 - 10-4 Ohm/ccm und einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 40 - 10-7.
Das folgende, eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellende Beispiel veranschaulicht die Erfindung. Beispiel 50 t normales Brikettpech aus einer kontinuierlichen Teerdestillation (E. P. 68° C KS) werden bei sorgfältiger Temperaturkontrolle unter Luftverblasung destilliert. Die Temperatur wird zwischen 270 und 280° C gehalten. Es entstehen 42 t Hartpech mit einem Erweichungspunkt von 160° C (nach K r ä m e r-Sarnow), die unter den gleichen Bedingungen und in denselben Koksöfen verkokt werden wie das normale Steinkohlenteerhartpech. Bei einer Verkokungstemperatur von 1150°C resultieren 29,4t Spezialkoks mit kristallinem Gefüge und anisotropen Eigenschaften.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung eines Kokses mit anisotropen Eigenschaften und kristalliner Orientierung durch Verkoken von Hartpech, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verwendende Hartpech durch Destillieren oder Destillieren und Luftverblasen von normalem Steinkohlenteerpech (E. P. 70°C KS) bei Temperaturen unterhalb 300°C erhalten worden ist.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur beim Destillieren oder Destillieren und Luftverblasen (vorzugsweise) unter 280° C gehalten wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verwendende Hartpech durch Destillieren oder Destillieren und Luftverblasen von normalem Steinkohlenteerpech (E. P. 70° C KS) auf einen Erweichungspunkt von über 150° C KS und eine Koksausbeute nach DIN 51720 von über 45% gebracht worden ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 705 576, 752 915, 453 712, 484 970, 716 291; G r o s s k i n s k y , Handbuch des Kokereiwesens, Bd. 1, 1955, S. 432; Bitumen, Teere, Asphalte, Peche, 1952, Heft 5, S. 127, 1. Sp.; H.1. V. Winkler, Der Steinkohlenteer und seine Aufarbeitung, Essen, 1951, S. 204/209.