DE1471598A1 - Verfahren zur Behandlung von Petrolkoks - Google Patents

Description

RICHARD M. MURPHY, 1015 Old Boston Post Road, Mamaroneck,

New York, USA

Verfahren zur Behandlung von Petrolkoks

Priorität: USA vom 21. Aug. 1962 Nr₀ 218 449

Die Erfindung betrifft allgemein die Behandlung von Petrolkoks und bezieht sioh insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung von kompakten Stücken aus Petrolkoks und einem verklebenden kohlenstoffhaltigen Bindemittel. Die entstandenen Stücke, die in Form von Pellets, Strangpreßlingen, Briketts,. Zylindern, Baublöcken und dergleichen vorliegen können, haben die notwendigen physikalischen und mechanischen Eigenechaften, um mit Vorteil zu den verschiedendsten Anwendungszwecken eingesetzt werden zu können, beispielsweise als Koks für metallurgische, chemische und andere Verfahren und als Kohlenstoff-Formkörper wie Blöcke, Steine

und Ziegeln für Bau- und sonstige Zwecke ο

Petrolkos erhält man in der Hauptsache nach zwei verschiedenen Verfahren. Das erste dieser Verfahren ist allgemein bekannt und wird schon seit mehr als 30 Jahren in den Petroleumraffinerien benutzt. Nach diesem Verfahren v/ird der Koks auf den Innenwänden von Kesseln in Form von rohem oder grünem Petroleumkoks abgeschieden. Für die meisten industriellen Anwendungen v/ird grüner Petroleumkoks durch Glühen entgast. Der so erhaltene Koks ist jedoch für viele metallurgische und andere Anwendungen mechanisch nicht fest genug.

Nach einer neueren Entwicklung erhält man Petrolkoks in einem kontinuierlichen, wärmeausgeglichenen Wirbelschichtverfahren, das sich der thermischen Umwandlung schwerer Kohlenwasserstofföle in leichtere Traktionen bedient. Frisches Besohickungsgut, gewöhnlich ein schwerer Rückstand, wird in einem fluidisiertem Koksbett dispergiert, das im Bereich von 480 bis 54O⁰C gefahren wird. Die thermischen Umwandlungsprodukte, nämlich Gas und Destillac mit dem gesamten Siedebereich, verlassen den Reaktor über Kopf, üin Teil des Beschickungsgutes wird in Koks umgewandelt, der sich auf den fluidisierten Koksteilchen abscheidet, welche sich bereits in der Reaktionszone befinden. Den Wärmeaus- gleich erreicht man, indem man Koks zwischen dem Reaktor

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und dem Brenner zirkulieren läßt, wo ein Teil des Koks-Rohproduktes mit Gebläseluft verbrannt wird, um Vorwärme und Reaktionswärme zuzuführen. Das Koks-Reinprodukt wird über einen Klassierer abgezogen, der Staub zum Brenner schickt. Der nach diesem Verfahren erhaltene Koks wird im Nachfolgenden als Pluid-Koks bezeichnet.

Eine typische Anlage zur Erzeugung von Fluid-Koks umfaßt einen Reaktionsbehälter oderKoker und ein Heiz- oder Brennergefäß. Das zu verarbeitende Schweröl wird in den Reaktionsbehälter eingespritzt, der ein dichtes, turbulentes, fluidisiertes Bett von heißen inerten festen Teilchen, vorzugsweise Koksteilchen, enthält. Man kann auch mehrere Einzelreaktoren zusammenschalten. In der Schicht herrscht gleichförmige Temperatur, und das Einmischen in die Sohicht führt zu praktisch isothermen Bedingungen und bewirkt eine sofortige Verteilung des Beschickungsgutes. In der Reaktionszone wird das ,Beschickungsgut zum Teil verdampft und zum Teil gecrackt. Die entstandenen Dämpfe werden aus dem Koker entfernt/ einer iraktionieranlage zugeführt, wo Gas und .leichte Destillate abgetrennt werden. Etwaige schwere Sumpfprodukte werden gewöhnlich in den Koker zurückgeführt, während der in dem Verfahren erzeugte Koks als Überzug auf den festen Teilchen zurückbleibt. Bevor die Koksteilchen zum Brenner gelangen, werden sie im Abstreifen durch eingeblasenen Abstreifdampf

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von öl befreit.

Die ssur Durchführung der endothermen Verkokungsreaktion benötigte Wärme wird in dem Brennergefäß erzeugt, das gewöhnlich, jedoch nioht notwendigerweise, getrennt ist. Ein Koksetrom wird von dem Reaktor zum Brennergefäß geführt, zum Beispiel über eine Fließbett-Brenner-Förderleitung . unter Anwendung eines Standrohr-Heber-Systems; in den Heber wird Luft eingeleitet, um die Feststoffe zum Brenner zu transportieren. In dem Brennergefäß wird genügend Koks oder zugesetztes kohlenstoffhaltiges Material verbrannt, um die darin befindlichen Feststoffe auf eine so hohe Temperatur zu bringen, daß das System im Wärmegleichgewicht gehalten wird. Die Brennerfeststoffe werden auf höherer Temperatur gehalten als die Feststoffe in dem Reaktor. Etwa 6 i» des

Koks, bezogen auf das Beschickungsgut, werden für diesen Zweck verbrannt, was annähernd 15 bis 30 # des in dem Verfahren erzeugten Koks betragen kann. Die Koks-Reinerzeugung, die den hergestellten Koks abzüglich des verbrannten Koks darstellt, wird abgezogen.

Zu den schweren Kohlenwasserstoffölen, die als Beschickungsgut für das Verkokungsverfahren geeignet sind, gehören schwere Rohöle, Sumpfprodukte der Normaldruck- und Rohölvakuumdestillation, Pech, Asphalt und andere schwere Kohlenwasserstoff-Petroleumrückstände oder Mischungen davon.

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Regelmäßig können solche Produkte einen Anfangssiedepunkt von ungefähr 37O⁰C oder höher, eine API-Dichte von ungefähr 0° bis 20° und einen Conradson-Kohlenstoffrestgehalt von etwa 5 bis 40 Gewichts-^ haben.

Es ist ferner allgemein bekannt, wie der entstandene Fluid-Koks, der relativ porenfrei ist, zu verschiedenen Formen verdichtet werden kann," z.B. zu Pellets, Strangpreßlingen, Briketts, Zylindern und dergleichen, und zwar unter Verwendung einer verklebenden kohlenstoffhaltigen Substanz als Bindemittel» Geeignete Bindemittel sind Asphalt und andere schwere Petroleumrückstände, aromatischeJTeere, schwere Rückstände von Kohlenteeren, z.B. Kohlenteerpeoh mit einem Erweichungspunkt von mindestens etwa 100 C und schwere Verkokungsrückstände. Einige besondere Beispiele geeigneter Bindemittel, die im Handel erhalten werden können, sind Elk-Basin-Residuum (Erweichungspunkt 71⁰O), Enjay 160-Asphalt und Hawkings-Coker-Bottoms. Diese Substanzen können in Mengen von annähernd 5 bis 20 Gewichts-^ eingesetzt werden, bezogen auf die Kokscharge, und vorzugsweise im Bereich von 8 bis 15 Gewichts-^, iis hat sich jedoch gezeigt, daß diese Preßlinge nur sehr beschränkt verwendbar sind, weil es praktisch unmöglich ist, formkörper mit erheblicher Festigkeit herzustellen, d. h. formkörper, die hinreichend fest sind, um Kohlenkoks in metallurgischen oder anderen Verfahren wirksam ersetzen zu können, besonders in solchen Verfahren, die Brechfestigkeit

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bei hohen !Temperaturen voraussetzen.

Petrolkoks ist auoh aus anderen, weniger bekannten Quellen erhältlich, z. B. als Produkt des sogenannten Lummus-Verfahrens oder Hoechst-Verfahrens (Dauerkontakt-Koks). Petrolkoks erhält man weiterhin auch aus sohlenbeheizten Ofen, z.B. den Knowles-Ofen, der einen Boden aus Siliziumkarbid hat.

Es wurde nun gefunden, daß man Preßlinge, die so fest sind, daß sie für eine Vielzahl von Zwecken verwendbar werden, , aus Petrolkoks (der relativ porenfrei ist) und einem verklebenden kohlenstoffhaltigen Bindemittel herstellen kann, indem man wenigstens die äußeren Oberflächen der Petrolkoksteilchen aktiviert, diesen aktivierten Koks mit dem verklebenden kohlenstoffhaltigen Binder vermischt, die Mischung verdichtet und den erhaltenen Preßling "tempert" und/oder brennt. Die Verwendung von aktiviertem Petrolkoks ermöglicht die Erzeugung von Endprodukten, deren Zerdrückfestigkeit

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weit über 105 kg/cm liegt, während es bei Produkten, die · aus nieht-aktiviertem Petrolkoks hergestellt werden, schwie-

rig ist, selbst eine Zerdrückfestigkeit, die sich 70 kg/cm annähert, zu erreichen.

Zur Aktivierung von Kohlenstoff sind zahlreiche Techniken bekannt und verfügbar. Je nach den Verfahrensbedingungen bei der ursprünglichen Erzeugung des Fluid-Koks können

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Materialien, die direkt aus solchen Wirbelschicht-Verkokungeverfahren erhalten werden, eine ausreichende Aktivierung ihrer äußeren Oberflächen aufweisen, um für die vorliegenden Zwecke angemessen zu Bein. Sine praktische Maßnahme eur Aktivierung wenigstens der äußeren Oberfläche von Petrolkoksteilohen umfaßt eine Fluidisierung in einer Atmosphäre von Dampf und luft bei einer Temperatur über 50O⁰C und auf eine Zeit von über 10 Minuten. Wenn der gewöhnliohe Petrolkoks BU verwenden ist, sollte er zuerst durch Sieben, Brechen und dergleichen in der Teilchengröße reduziert werden. Als maximale Teilchengröße wird 1,9 mm bevorzugt (1/16% entsprechend einer Siebgröße, die gewöhnlich als 1/16 inch χ Ο bezeichnet wird. Das Verhältnis zwischen Wasserdampf und Luft kann variieren und richtet sioh naoh dtr Aktivierungstemperatur und -zeit. Es wurde gefunden, daß eine Mischung von 75 i» Wasserdampf und 25 ¥> Luft bei 55O⁰O befähigt ist, die Oberflächen von Petrolkoksteilohen in einer vernünftig kurzen Zeit zu aktivieren. Andere Verfahren, die allgemein zur Aktivierung von Kohlenstoff bekannt sind und dessen Porosität erhöhen, lassen sioh zur Aktivierung der äußeren Oberflächen von Petrolkoksteilohen anwenden, wenngleich solohe Verfahren bisher nicht auf den relativ dichten und porenfreien Petrolkoks und zu dem ausdrücklichen Zweck, dessen äußere Oberflächen zu aktivieren, angewandt worden sind. Solche Verfahren sind in der Literatur beschrieben,

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beispielsweise in Veröffentlichungen wie Active Carbon von John W. Hassler, 1951> Chemical Publishing Company, J Ine. , Brooklyn, New York.

: Vorzugsweise erfolgt die Aktivierung der äußeren Oberflächen : der Petrolkoksteilchen in einem Wirbelbett, jedoch können

. auch viele andere Verfahren angewandt werden, z.B·. die Aktik ' vierung in einem Festbett, in einem Wanderbett, in einem Behälter, in welchem ein Gegenstromfluß ausgebildet ist, in einem Behälter, in welchem ein Gleichstromfluß ausgebildet

ist, in einer umlaufenden Trommel oder in irgendeiner anderen Vorrichtung, in welche^ die Petrolkoksteilchen unter geeigneten Bedingungen von Zelt und Temperatur der aktivierenden Atmosphäre ausgesetzt werden können. Eine geeignete Aktivierung läßt eich auch in einer Atmosphäre von Luft bei einer Temperatur über 450 C und einer Behandlungsdauer über fünf Minuten erreichen.

Der aktivierte Petrolkoks wird dann mit einem verklebenden kohlenstoffhaltigen Bindemittel wie Asphalt, Kohlenteer, Gileonit, Pech oder anderen ähnlichen, bekannten Kohlen wasserstoff bindern vermischt. Die Auswahl des besonderen Bindemittels ist in keiner Weise kritisch und richtet sich nach den verfügbaren Materialien und in einigem Umfang · nach den erstrebten physikalischen Eigenschaften und dem

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Verwendungszweck des jeweiligen Preßlings, Die Bindemittel werden in einer Menge zwlsohen 10 und 25 Gewiohts-?f eingesetzt, bezogen auf den aktivierten Petrolkoks, wobei der Anteil des Bindemittels voriugaweiee awisohen 15 und 20 Gewichts-^ des Petrolkoks beträgt. Da· Vermischen erfolgt bei einer !Temperatur, die wenigstens gleioh der ist, bei der die Viskosität des jeweils versandeten Bindemittels 100 Saybolt-Furol-Sekunden beträgt. .Die !Temperatur, bei der der aktivierte Petrolkoks und das verklebende kohlenstoffhaltige Bindemittel vorzugsweise miteinander vermischt werden, sohwankt mit der Natur dee betreffenden Bindemittels. Beispielsweise wird die Vermischung bei Verwendung von Itx Mobile 85-100 Asphalt vorzugsweise be.i einer Temperatur unter dem Qualmpunkt des Bindemittels durchgeführt.

Nachdem der aktivierte Petrolkoks und das verklebende kohlenstoffhaltige Bindemittel nach allgemein bekannten Verfahren

gründlich vermischt worden sind, kann die erhaltene Misoiung in die gewünsohte Endform verdlojrtet werden·

In den meisten Fällen wird die Mieohung von aktiviertem Petrolkoks und verklebendem kohlenstoffhaltigem Bindemittel vorzugsweise vor dem hernaoh beschriebenen ••!Tempern¹¹ verdichtet. Man kann jedooh auoh gute, feste Produkt· *ue Formungen brennen, die na oh dem Tempern verdiohtet wurden·

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Sao Verdichten wird bei einer Temperatur oberhalb dt« Ring-

und Kugel-Erweichungspunktes des Bindemittels durchgeführt. , Die Temperatur) bei der die Mischung vorzugsweise verdichtet wird, variiert mit der Natur des Bindemittels. Sei Verwendung von Mobile 85-100 Asphalt beispielsweise wird die Mi- «ohung vorzugsweise bei einer Temperatur zwisohen 100⁰C and 200°0 verdichtet.

; J· naoh Zeit, Temperatur und Bindemittel kann die Verdichtang unter Drücken bewirkt werden, die von 3,5 bis mehr als

2
,1400 kg je cm variieren. Drücke im Bereich von 350 bis

ι 2

140 kg pro cm werden zur Verdichtung von Mischungen aus

aktiviertem Petrolkoks und verklebenden kohlenstoffhaltigen ; Sindern bevorzugt, wenn eine maximale Zcrdrückfestigkeit

angestrebt wird. In den Fällen, in denen eine größere Dichte wteentlioh ist, führen höhere Verdiohtungsdrüoke zu einem • dichteren Produkt*

Anschließen^ wird der erhaltene Preßling bei einer Tempera-· tür im Bereioh von 200⁰C bis 300⁰C in einer Atmosphäre, die

wenigstens 4 Volum-;* Sauerstoff enthält, "getempert" oder "angelassen". Is wird angenommen, daß die Oberflächen der Petrolkoksttilchen nach der Aktivierung weitgehend von ' adsorbierten Gasen, in erster linie Wasserstoff, besetzt sind. Das Anlassen oder Tempern scheint die Adsorptionsbindung

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auf: ΐϊί rechen und die aktiven Oberflächen des Kohlenstoffes freizulegen, so daß die Pyrobitumen-lfloleküle des verkleben-, den kohlenstoffhaltigen Bindemittels gebunden werden können. Diese Bindung überdauert das nachfolgende Brennen des getemperten Preßlings zu einem mechanisch festen Kokskörper mit «homogener Bindung zwischen dem aus dem Bindemittel entstammenden Kohlenstoff und dem Petrolkoks-Kohlenstoff.

fcis wird ferner angenommen, daß während dee Temperne oder Anlassens der Sauerstoff einige grofie Moleküle, die von Anfang an in den meisten verklebenden kohlenstoffhaltigen Bindern anwesend sind, von Molekülen, die bei hohen Temperaturen flüchtig sind, in Moleküle umwandelt, die pyrobituminösen Charakter haben. -Pas Anlassen oder Tempern bei erhöhter Temperatur in Gegenwart einer Sauerstoffatmosphäre führt zum Verbrauch von Sauerstoff und zur Erzeugung von Wasser. Dies scheint die Theorie zu bestätigen, daß die Oberflächen des aktivierten Kohlenstoffes vor dem Anlassen oder Tempern Wasserstoffmoleküle gebunden haben. Es versteht sich, daß ein wesentliches Tempern der komprimierten Binder-Petrolkoks-Misohung eintreten wird, wenn diese hinreichend lange Zeit bei atmosphärischen Umgebungstemperaturen normalen Atmosphären ausgesetzt wird. Praktisch hat sioh gezeigt, daß eine genügende Temperung erzielt wird, wenn die Mischung annähernd zwei Stunden Temperaturen im Bereich

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von'200 bie 25O⁰C in einer Atmosphäre ausgesetzt wird; die wenigstens A $> Sauerstoff enthält. Ein höherer Prozentgehalt Sauerstoff kann bis hinauf zur normalen luftzusammensetzung mit Vorteil angewandt werden. Mit steigendem Sauerstoffgehalt kanu jedoch die Gefahr der Verbrennung auftreten, falls die Temperung derart durchgeführt wird, daß sich flüohtige Stoffe in der Atmosphäre des Kessels konzentrieren, können, in welchem die Temperung durchgeführt wird. Die obere Grenze, bei der ein wirksames Tempern erreicht werden kann, ist etwa 300 C, und bei dieser Temperatur sollte der maximale Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre 10 $> nicht überschreiten, da Sauerstoff, der über diese Menge hinausgeht, eine Verbrennung anstelle der Temperung bewirken würde, falls er mehr als einige Minuten anwesend ist.

Die Temperungszeit und/oder Temperatur kann durch Zugabe eines geeigneten Oxydations- oder Dehydrierungs-Beschleunigers zu der Mischung vor dem Tempern verringert werden. Mangandioxyd, Schwefel, Magnesiumoxyd und Kalziumoxyd (gebrannter Kalk) haben sich als wirksame Beschleuniger erwiesen. Gebrannter Kalk ist ein wirksamer Beschleuniger, wenn er in einer Menge von 0,5 bis 1 % oder mehr des gesamten Mischungsgewichtes mit dem Bindemittel verwendet wird. Gebrannter Kalk ist relativ billig, und der Kalkrückstand, der in dem entstehenden Produkt verbleibt, ist für die meisten

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metallurgischen und sonstigen Verfahren, die üblicherweise Kohlenkoks verwenden, keine unerwünschte Verunreinigung·

Das Produkt läßt eich vor dem Verkoken, ob es verdichtet ist oder nicht, Jedoch nach dem Tempern sehr gut mit gewissen Kohlen vermischen, die in Kohlenkoksöfen, wie Kammeröfen, Bienenkorböfen und sohlenbeheizten öfen, verkokt werden sollen· Als Beispiel sejLen genannt:

1. Wenn dieses Produkt mit einer Kohle vermischt wird, die zu stark anschwillt, um unverdünnt in Kammeröfen eingebracht werden zu können, modifiziert es den Aufblähungsgrad der¹Mischung.

2. Wenn dieses Produkt mit irgendeiner zu verkokenden Kohle oder mit einer Mischung solcher Kohlen vermischt wird, erhöht es die scheinbare Dichte des entstandenen Koks.

3· Wenn das Produkt mit einer schwach verkokenden Kohle vermischt wird, verbessert es die Festigkeit des entstehenden Koks.

Nach dem Anlassen oder !Tempern wird das verdichtete Produkt gebrannt oder verkokt, beispielsweise, indem es annähernd zehn Minuten Je nach der Größe der komprimierten Masse mehr oder weniger, auf eine Temperatur im Bereich von 700 bis 900° C erhitzt wird. Das Produkt 1st vor dem Verkoken

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ein Brennstoff, der in mancher Beziehung Kohle ähnelt. ; Da· Verkoken bewirkt nicht nur eine wesentliche Entgasung des Produktes, sondern trägt auch erheblich zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit, insbesondere der Zerdrüokfestigkeit bei. Nach der Erfindung sind Produkte mit einer Zerdrückfestigkeit in der Größenordnung von 527 kg/cm erhältlich.

Ein potentieller Vorteil des naoh dem Verfahren der Erfindung hergestellten Kokses ist, daß andere Reaktionsteilnehmer, die von koksverbrauchenden Verfahren benötigt werden, dem Koke einverleibt werden können, ohne die Festigkeit de« fertigen Kokses unter die industriellen Anforderungen zu verringern. Beispielsweise kann nach dem Verfahren der Erfindung Koks hergestellt werden, der bis zu 35 $> gebrannten Kalk oder 35 i» Sisenerz enthält und der gleichzeitig Zer-

; p

: druokungBbeanspruohungen mit Drücken über 105 kg/cm aus- " : hält.

ι Die !Erfindung ist im Nachstehenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die die Herstellung von Preß-

\ lingen gemäß der Erfindung beschreiben. Wie bereits gesagt, wird der Petrolkoks, der nach dem oben beschriebenen WiTkeleohiehtverfahren erhalten wird, der Einfachheit halber ale ?uid-Koks bezeichnet.

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BEISPIEL I

Annähernd 156,5 Gramm Fluid-Koks aus der !Tidewater Refinery in Delaware wurde in einer Wirbelsohicht-Aktivierungskammer 25 Minuten in einer Atmosphäre von 25 i» atmosphärischer Luft "und 75 i» Wasserdampf bei einer Sohichttemperatur von etwa 55O⁰O aktiviert. Der aktivierte Pluid-Koks wurde dann aus der Aktivierungekammer abgezogen und in einem Edeletahlbehälter mit einem Einzelblatt-Hoohgesohwindigkeite-Misohwerkeeug bei einer Temperatur über 12O⁰O in einer normalen Atmosphäre mit 2716 Gramm Asphalt (Mobile's 85/100 Penetration) vermischt. Die Misohung aus aktiviertem Koks und Bindemittel wurde zu einer Aneahl Zylinder brikettiert, die jeweils etwa 20 Gramm'schwer waren und einen äußeren Durchmesser von ungefähr 28,6 mn hatten. Die Brikettierung erfolgte mit einer herkömmlichen Oarver-Presse bei einem Verdichtungsdruck von ungefähr HOO kg/cm .

Eine Gruppe der Zylinder wurde dann getempert, indem sie 80 Minuten in einen auf etwa 225⁰C erwärmten Ofen mit einer 5 i· Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre eingebracht wurden· Die getemperten Zylinder wurden dann etwa 15 Minuten bei einer Temperatur in Bereich von 800 bis 900⁰C geglüht und anschließend eugedeokt im Heiegefäfl abgekühlt. Nach dem Abkühlen hatten die Zylinder eine durchschnittliche Zerdrüok-

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ein Brennstoff, der in man otter Beziehung Kohle ähnelt.
; Da« Verkoken bewirkt nioht nur eine wesentliche Entgasung des Produktes, sondern trägt auch erheblich zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit, insbesondere der Zerdrüokfestigkeit bei. Naoh der Erfindung sind Produkte mit einer Zerdrückfestigkeit in der Größenordnung von 527 kg/cm erhältlich.

Ein potentieller Vorteil des naoh dem Verfahren der Erfindung hergestellten Kokses ist, daß andere Reaktionsteilnehmer, die von koksverbrauchenden Verfahren benötigt werden, dem Koke einverleibt werden können, ohne die Festigkeit
dee fertigen Kokses unter die industriellen Anforderungen zu verringern. Beispielsweise kann nach dem Verfahren der Erfindung Koks hergestellt werden, der bis zu 35 # gebrannten ; Kalk oder 35 1> Eisenerz enthält und der gleichzeitig Zer- ; drüokungsbeanspruchungen mit Drücken über 105 kg/cm aus- ^!ί hält.

Die Erfindung ist im Nachstehenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die die Herstellung von Preß-

; lingen gemäß der Erfindung beschreiben« Wie bereits gesagt, wird der Petrolkoks, der nach dem oben beschriebenen
WiTeeleohlehtverfahren erhalten wird, der Einfachheit
halber als Buid-Koks bezeichnet.

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BSIBFIEL I

Annähernd 156,5 Gramm Fluid-Koks aus der Tidewater Refinery in Delaware wurde in einer Wirbelsohioht-Aktivierungskammer 25 Minuten in einer Atmosphäre von 25 i» atmosphärischer Luft "und 75 i» Wasserdampf bei einer Schicht temp er a tür von etwa 55O⁰O aktiviert. Der aktivierte Fluid-Koks wurde dann aus der Aktivierungekammer abgezogen und in einem Edeletahlbehälter mit einem Einzelblatt-Hoohgesohwindigkeite-Misohwerkeeug bei einer Temperatur über 120⁰C in einer normalen Atmosphäre mit 27,6 Gramm Asphalt (Mobile's 65/100 Penetration) vermieoht. Sie Misohung aus aktiviertem Koks und Bindemittel wurde zu einer Anzahl Zylinder brikettiert, die jeweils etwa 20 Gramm'schwer waren und einen äußeren Durchmesser von ungefähr 28,6 Bim hatten. Die Brikettierung erfolgte mit einer herkömmlichen Oarver-Presse bei einem Verdichtungsdruck von ungefähr HOO kg/cm .

Eine Gruppe der Zylinder wurde dann getempert, indem sie 80 Minuten in einen auf etwa 225⁰O erwärmten Ofen mit einer 5 i» Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre eingebracht wurden. Die getemperten Zylinder wurden dann etwa 15 Minuten bei einer Temperatur im Bereich von 800 bis 900⁰C geglüht und anschließend zugedeokt im Heizgefäö abgekühlt. Nach dem Abkühlen hatten die Zylinder eine durchschnittliche Zerdrüok-

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festigkeit, mit einer Öarver-Presse geprüft, über 120 kg pro cm .

Bine andere Gruppe der verdichteten Zylinder ließ man bei Umgebungetemperatur und -atmosphäre etwa fünf Tage altern, worauf sie unter den oben angegebenen Bedingungen getempert und gebrannt wurden. Die vorher gealterten Zylinder hatten eine Zerdrückfestigkeit, ebenfalls auf der Oarver-Presse

2 gemessen, von annähernd 366 kg pro om .

BEISPIEL II

Btwa.172,6 Gramm Pluidkoke (Tidewater) wurden in einer Wirbeleohicht-Aktivierungskammer 20 Minuten in einer Atmosphäre von 20 fi atmosphärischer Luft und 80 i» Wasserdampf bei einer Sohiohttemperatur von ungefähr 70O⁰O aktiviert. Der aktivierte Fluid-Koks wurde dann aus der Aktivierungskammer abgeeogen und mit 31,5 Gramm Asphalt (Mobile's 85/100 Penetration) und 2,03 Gramm Kalziumoxyd als Beschleuniger vermisoht. Die Vermischung erfolgte bei einer Temperatur oberhalb 120 C und in einer normalen Atmosphäre.

Die Misohung aus aktiviertem Koks, Bindemittel und Beschleuniger wurde dann 4-2 Minuten in einem auf etwa 225⁰C erhitzter Ofen unter einer Atmosphäre mit 5 i» Sauerstoff getempert.

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Die getemperte Mischung wurde dann mit einem Verdichtungsdruck von ungefähr 70 kg/cm brikettiert, und die Briketts wurden 34 Minuten· bei einer Endtemperatur von ungefähr 94O⁰C gebrannt. Nach dem Abkühlen hatten die entstandenen Briketts eine durchschnittliche Zerdrüokfestigkeit von 281 kg/cm².

BEISPIEL· III

Etwa 160,3 Gramm Fuid-Koks (Tidwater) wurde 21 Minuten in einer Wirbelschicht-Aktivierungskammer in einer Etmosphäre von 15 9^ atmosphärischer luft und 85 $> Wasserdampf bei einer S_chichttemperatur von annähernd 70O⁰O aktiviert. Der aktivierte Fluid-Koks wurde dann aus der Aktivierungskammer abgezogen und mit 28,2 Gramm Asphalt (Mobile's 85/100 Penetration) und 1,9 Gramm Kalziumoxyd als Beschleuniger vermischt. Die Mischung erfolgte bei einer Temperatur oberhalb 120⁰C und in einer normalen Atmosphäre.

Die Mischung aus aktiviertem Koks, Bindemittel und Beechleuniger wurde bei einem Kompressionsdruok von ungefähr 70 kg/om zu Zylindern verdichtet. Die Zylinder wurden dann getempert, indem sie 80 Minuten in einen auf etwa 225°ö beheizten Ofen mit einer 5 ';» Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre ein-

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gebracht wurden. Die getemperten Zylinder wurden dann etwa 42 Minuten bei einer Brenntemperatur, die einen so honen Wert wie 92O⁰C erreichte, geglüht. Die erhaltenen Zylinder wurden zugedeckt in dem Erhitzungsgefäß abgekühlt. Nach dem Abkühlen hatten sie eine durchschnittliche Zerdrückfestigkeit über 281 kg/om².

BEISPIEL IV

Etwa 176,4 Gramm Fluid-Koks (Tidewater) wurden 14 Minuten in einer Wirbelschicht-Aktivierungskammer in .einer Atmosphäre von 30 $> atmosphärischer Luft und 70 $> Wasserdampf bei einer Schichttemperatur von etwa 700 C aktivierte Der aktivierte ]?luid-Koks wurde dann aus der Aktivierungskammer abgezogen und mit 31,2 Gramm hochschmelzendem Asphalt (Texaco No. 10) und 2,1 Gramm Kalziumoxyd als Beschleuniger vermischt. Die Vermischung erfolgte bei einer Temperatur oberhalb 170 C ·■·,;" in einer normalen Atmosphäre. Dann wurde die Mischung mit. einem Kompressionsdruck von ungefähr 70 kg/cm brikettiert. Die Preßlinge wurden etwa 80 Minuten bei einer Temperatur von 225⁰O getempert und 28 Minuten bei einer 920⁰C erreichenden Temperatur ausgeglüht. Die abgekühlten fertigen Briketts hatten eine dur
als 176 kg/cm .

hatten eine durchschnittliche Zerdrückfestigkeit von mehr 2

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BBISPIBL T

Stwa 74 Gramm gewöhnlicher Petrolkoks (Union Oil Company) wurden zerkleinert und in einer Wirbelsohioht-Aktivierungakamner 19 Minuten unter einer Atmosphäre von ungefähr 15 1» atmosphärisoher Luft und 85 # Wasserdampf bei einer Bohiohttemperatur Tön etwa 70O⁰O aktiviert. Der aktirierte Petrolkoks wurde dann aus der Aktivierungskammer abgezogen und mit 13 Gramm Asphalt(Mobil·*s 85/100 Penetration) und 0,67 Grama Kalslumoxyd als Beschleuniger vermlseht. Di« Tennisohung erfolgte bei einer Temperatur oberhalb 150⁰O und in normaler Atmosphäre· DIs Misohung wurde dann mit einem Verdichtungsdruck vpn ungefähr 70 kg/om brikettiert· Die Briketts wurden dann getempert» indem sie 96 Minuten in einen auf etwa 225 1> beheieten Ofen mit einer Atmosphär· ▼on 5 $> Sauerstoff eingebraoht wurden. Die getemperten Briketts wurden dann bei einer Marlmal temperatur τοη 920⁰O ausgeglüht. Hash dem Abkühlen hatten die Briketts eine durohschnittHohe Zerdrüokfestlgkelt von mehr als HO kg/om . Der gewöhnliche Petrolkoka sollte» um erfolgreich behandelt eu werden, wenigstens teilweise gebrannt sein» Torsugswelse so stark, dafl ein Kohlen·toff-Wasserstoff-Terhältnle von 300 0 zu nicht mehr als 1 H srreiokt wird.

nttpiiij.fi

Stwa 172,4 Grama Iluid-Koks (Tidewater) wurden insgesamt

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30 Minuten bei einer Temperatur im Bereich von 550 bis. 7QO⁰C in. einer Wirbelschicht-Aktivierungskammer unter, einer Was s er dampf atmosphäre aktiviert.! dabei betrug die Aktivierungszelt an der oberen Temperaturgrenze etwa 8 Minuten. Der aktivierte Fluid-Koks wurde dann aus der Aktivierungskammer abgezogen und mit 30,5·Gramm Asphalt (Mobile ¹S 85/100 .Penetration) bei einer Temperatur über HO⁰G und unter normaler Atmosphäre vermischt. Die Mischung aus aktiviertem Koks und Bindemittel wurde bei einem Verdichtungsdruck von ,' ungefähr 70 kg/cm brikettiert. Die Preßlinge wurden dann etwa 80 Minuten bei einer Temperatur von 225°0 getempert und bei einer Temperatur im Bereich von 225 bis 900⁰C etwa 26 Minuten ausgeglüht. Die erhaltenen Preßlinge hatten eine Zerdrttckfestigkeit von annähernd 250 kg/cm '

BEISPIEL VII

Etwa 155»6 Gramm Fluid-Koks (Tidewater) wurden in einer Wirbelschicht-Aktivierungskammer in einer Wasserdampfatmosphäre bei einer Temperatur im Bereich von 550 bis 700⁰C insgesamt 29 Minuten aktiviert, und zwar bei der oberen Temperaturgrenze etwa 15 Minuten. Der aktivierten Fluid-Koks wurde dann aus der Aktivierungskammer abgezogen und mit 27,3 Gramm eines niedrigschmelzenden Asphaltes und 184 Gramm Kalziumoxyd vermischt. Die Vermischung erfolgte bei einer Temperatur

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oberhalb 140⁰O. Die Mischung wurde dann bei einem Verdiohtungsdruck von etwa 70 kg/om gepreßt. Die Preßlinge wurden dann bei einer Temperatur von 225 0 etwa 80 Minuten getempert und etwa 26 Minuten bei einer Temperatur im Bereich von 225 bis 920⁰O auegeglüht. Die entstandenen verdichteten Formkörper hatten eine Zerdrüokfeetigkeit von etwa 235 kg/om .

YjTII

Etwa 179t9 Gramm Fluid-Koks (Tidewater) wurden 10 Minuten in einer Wirbelschicht-Aktivierungskammer, die mit gewöhnlicher Luft fluidisiert wurde, bei einer Temperatur von

etwa 55O⁰O aktiviert. Der aktivierte Fluid-Koks wurde dann aus der Aktivierungskammer abgezogen und mit 31,8 Gramm

des niedrigschmelzenden Asphalt halb 15O⁰O und in normaler Atmo

3 bei einer Temperatur öl Sphäre vermischt. Die

er

Mischung aus aktiviertem Koks ujid Bindemittel wurde bei einem Druck von 70 kg/cm brikettiert. Die Preßlinge wurden dann etwa 80 Minuten bei einer Temperatur von ungefähr 225⁰O getempert und anschließend etwa 34 Minuten bei einer Temperatur im Bereich von 225 bis 92O⁰O ausgeglüht. Die fertigen, abgekühlten Preßlinge hatten eine Zerdrüokfeatlgkeit von etwa 221 kg/om .

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BEISPIEL IX

Etwa 170 Gramm Fluid-Koks (Tidewater) wurden in einer Wirbels ohicht-Aktivierungskammer in einer Atmosphäre von normaler atmosphärischer Luft "bei einer Schicht temperatur von etwa 55O⁰C 10 Minuten lang aktiviert. Der aktivierte Pluid- Koks wurde dann aus der Aktivierungskammer abgezogen und mit 30 Gramm eines niedrigschmelzenden Asphalts und 2 Gramm Kalziumoxyd vermischt. Die Vermischung erfolgte bei einer Temperatur oberhalb 120⁰C und in normaler Atmosphäre. Die Misohung aus aktiviertem Koks, Bindemittel und Beschleuniger wurde bei einem Verdichtungsdruck von 70 kg/cm brikettiert und anschließend wie in den vorhergehenden Beispielen getempert und geglüht. Me fertigen Preßlinge hatten eine Zerdrückfestigkeit von mehr als 176 kg/cm .

BEISPIEL Σ

Etwa 90,5 Gramm Fluid-Koks (Tidewater) wurden in einer Wirbelschicht-Aktivierungskammer in einer Atmosphäre von normaler Luft bei einer Temperatur zwischen 500 und 55O⁰C ungefähr 10 Minuten lang aktiviert. Der aktivierte Fluid-Koks wurde dann aus der Aktivierungskammer abgezogen und mit 16 Gramm des niedrigschmelzenden Asphalts und 1,1 Kalziumoxyd bei einer Temperatur oberhalb 130⁰C und in einer

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normalen Atmosphäre vermischt. Die Mischung aus aktiviertem Koks, Bindemittel und Beschleuniger wurde dann etwa 40 Minuten bei einer Temperatur von 225 0 getempert. Naoh dem Tempern wurde die Mischung bei einem Verdichtungsdruck yon 70 kg/om² brikettiert und anschließend etwa 21 Minuten bei einer Temperatur im Bereich von 600 bis 920⁰O auegeglüht. Die fertigen Preßlinge hatten eine durohsohnittliohe Zerdrüokfestigkeit von mehr als 176 kg/om .

BEISPIEL II

Etwa 154t3 Gramm Fluid-Koks (Tidewater) wurden in der Wirbels ohioht-Aktivierungskämmer in einer Atmosphäre von 20 i» atmosphärischer Luft und 80 i» Wasserdampf bei einer Sohiohttemperatur im Bereich von 650 bis 700⁰O 20 Minuten lang aktiviert. Der aktivierte Fluid-Koka wurde dann auf der Aktivierungskammer abgezogen und mit 27,2 Gramm eines niedrigschmelzenden Kohlenteers (Ring und Kugel 60 bis 65⁰O) und 1,8 Gramm Kalziumoxyd als Beschleuniger bei einer Temperatur oberhalb von 120⁰O vermisoht.

Die Mischung aus aktiviertem Koks, Bindemittel und Besohleuniger wurde bei 176 kg/om verdichtet und dann normaler Iiuftatmosphäre bei einer Temperatur von etwa 225⁰O 80 Minuten

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lang getempert. Die Preßkörper wurden dann bei einer Bndtemperatur von 92O⁰C ausgeglüht.

Nach dem Abkühlen hatten die fertigen Preßlinge eine durcheohnittliohe Zerdrückfestigkeit von 527 kg/cm

Patentansprüche:

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   ■ν

   1. Verfahren zur Herstellung von Preßlingen aus Petrolkoks·?· teilohen und einem verklebenden kohlenstoffhaltigen Bindemittel, dadurch gekennzeichnet , daß man mindestens die äußeren Oberflächen der Petrolkoketeilohen aktiviert, die aktivierten Petrolkoksteilohen mit dem verklebenden kohlenstoffhaltigen Bindemittel vermischt und die Mischung aus den aktivierten Petrolkoksteilchen und dem verklebenden kohlenstoffhaltigen Bindemittel vor oder nach dem Verdichten tempert.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der getemperte Preßling geglüht

   wird. . _:

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Aktivierung der Petrolkoks-

   teilchen in einer Atmosphäre von Wasserdampf.und Luft bei einer Temperatur im Bereich von 500 bis 700⁰C und in einer Zeit zwischen 10 und 30 Minuten erfolgt.

   . Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η : r. i c h η e b , daß die Aktivierung in einer Atmosphäre

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   5. Verfahren naoh einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Preßling bei einer Temperatur im Bereich von 200 bis 30O⁰C in einer Atmosphäre, die wenigstens 4 Volum-?& Sauerstoff enthält, etwa 2 Stunden getempert wird.

   6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet , daß ein oxydierender oder dehydrierender Beschleuniger zu der Mischung zugegeben wird.

   7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß Mangandioxyd, Magnesiumoxyd und/oder Kalziumoxyd verwendet werden.

   8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der getemperte Preßling bei einer Temperatur im Bereich von 700 bis 900°0 geglüht wird_o

   9. Verfahren nach einem der vorhergellenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoffhaltige Bindemittel in einer Llenje zwibchen 10 und 25 Gewichts-^ vervvo idet wird.

   BAD ORIGINAL