DE1571688A1

DE1571688A1 - Verfahren zur Herstellung von Koks

Info

Publication number: DE1571688A1
Application number: DE19661571688
Authority: DE
Inventors: Shinobu Fujiwara; Hirohiko Ichikawa; Hiroshi Nishino; Teruo Sawada
Original assignee: Takeda Chemical Industries Ltd
Current assignee: Takeda Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 1965-10-13
Filing date: 1966-10-12
Publication date: 1972-05-18
Also published as: JPS4945681B1; US3492244A

Description

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHDNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

Köln, den 10.10.1966 Eu/Ax

Takeda Ohemioal Industries, Ltd«,

27t Doshomachi 2-oh.ome, Higashi-ku» Osaka (Japan).

Verfahren zur Herstellung von Koks

Die Erfindung bezieht sioh auf die Herstellung von Koks nach einem neuen Verfahren» das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein anorganisches Hatriumsalz zu "backender Kohle einer Korngröße unter 600 υ. gibt und das Gemisch anschließend schwelt.

Die bekannten Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle aus Steinkohle haben verschiedene Nachteile, z_oB« geringes Adsorptionsvermögen der Aktivkohle, viele umständliche Arbeitsgänge zur Herstellung usw«, Da Steinkohle sehr billig ist, bemüht man sich seit langem um die Entwicklung eines wirtschaftlichen Verfahrens zur Herstellung von hochwertiger Aktivkohle aus Steinkohle. Es wurde nun gefunden, daß die Herstellung von hochwertiger Aktivkohle nach einem einfachen Verfahren möglieh ist, wenn ein bestimmter Koks verwendet wird, der eine bemerkenswert starke latente Adsorptionsstruktur hat. Weitere Untersuchungen haben ergeben, daß ein solcher Koks hergestellt werden kann, wenn, man als Ausgangsmaterial backende Kohle einer Korngröße unter 600 λλ verwendet, zu dieser Kohle ein anorganisches Natriumsalz gibt und das Gemisch der Schwelung unterwirft. Die aus diesem Koks

209821/0734

erhaltene Aktivkohle hat ein hohes Adsorptionsvermögen_e

Beim Verfahren gemäß der Erfindung ist die Korngröße der backenden Kohle einer der entscheidend wichtigen Faktoren· Bies wird durch den folgenden Versuch veranschaulicht.

Tersuoh

Zu den in der folgenden Tabelle 1 genannten Kohlen werden 3 Sew.-56 Natriumcarbonat gegeben. Das Gemisch wird 4 bis 5 Stunden bei 600⁰O geschwelt. Der so erhaltene Koks wird naoh den für die Herstellung von Aktivkohle üblichen Methoden aktiviert (Aktivierung mit Wasserdampf bei etwa 800-1000⁰O), wodurch Aktivkohle erhalten wird. Das Adsorptionsvermögen der so hergestellten Aktivkohle wird wie folgt ermittelt:

a) Entfärbungstest unter Verwendung von flüssigem Karamel

Der Test wird gemäß der japanischen Industrienorm K-1426 wie folgt durchgeführt: Zu 0,1 g trockener pulverförmiger Aktivkohle in einem Kolben werden 4-0 ml des flüssigen Karamels gegeben. Das Gemisch wird 15 Minuten bei Raumtemperatur gerührt und filtriert. Das Filtrat (nachstehend als ^lrA" bezeichnet) wird in das Farbvergleichsrohr eines DUbOSCq_--KoIorimeters bis zu einer Höhe von 45 cm gegossen. Die Flüssigkeit B wird in der gleichen Weise,jedoch ohne Zusatz von Aktivkohle hergestellt und in das Farbvergleichsrohr des Kolorimeters Ms zu dem Punkt "Y" gegossen, bei dem die Flüssigkeit B die gleiche Farbe hat wie die Flüssigkeit Ao Das Entfärbungsvermögen wird nach folgender Gleichung berechnet:

Entfärbungsvermögen = (1-Y/45) χ 100

b)Bestimmung des Adsorptionsvermögens mit Aceton

Aktivkohle wird bei 25⁰O durch einen Thermostaten geleitet, der 37,5 g Aoeton/nr getrockneter luft enthält. Die Einführung wird fortgesetzt, bis der Gleichgewichtszustand erreicht ist. Das Adsorptionsvermögen der Aktivkohle wird durch die adsorbierte Acetonmenge in Gew.-^ ausgedrückt» Die

2 0 9 8 2 1/0734 bad original

Ergebnisse der Tests a) und' b) sind nachstehend in Tabelle genannt.

Versuch

Tabelle 1

Mittlere Korn größe der Kohle,	Karamel-Ent färbungsvermögen, i»	Adsorptions- ι vermögen für Aceton,
56I3-I65I	88	10,5
1650-833	92	15,0
832-589	95	17,5
588-246	97	21,0
245-147	97	21,3
146- 74	97	21,4
<73	97	21,5

Aus den Ergebnissen ist ersichtlich, daß mit Steinkohle einer Korngröße von weniger als 600yu Aktivkohle mit einem viel höheren Adsorptionsvermögen als mit Kohle einer mittleren Korngröße von mehr als etwa 600 η erhalten wird· Die untere Grenze der Korngröße für die Kohle liegt bei etwa 10 χι, da Kohle einer Korngröße unter 10 M. technisch praktisch nicht verwendet wird.

Sehr interessant ist die Feststellung, daß ohne Zusatz des anorganischen /Natriumsalzes zur backenden Kohle das Adsorptionsvermögen der Aktivkohle sich bei einer Änderung der Korngröße der backenden Kohle nicht verändert, sondern konstant bleibt (Entfärbungsvermögen für Karamel = 88$; Adsorptionsvermögen für Aceton » 10$).

Für die Zwecke der Erfindung wird backende Kohle verwendet, jedoch ist es erforderlichenfalls möglich, die backende Kohle in Mischung mit nicht backender Kohle oder Teer zu verwenden«

Als anorganische Natriumsalze, die gemäß der Erfindung der backenden Kohle zugesetzt werden, eignen sich beispielsweise

BAD

209821/0734

Natriumhydroxyd, Natriumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Natriumsulfat, Natriumnitrat, Natriumchlorid, Natriumbromid u.dgl. allein oder in Mis Bähung miteinander· Die Menge des zugesetzten anorganischen Natriumsalzes kann im Bereich von etwa 0,2-3 Gew.-^ liegen und beträgt vorzugsweise etwa 0,4-2,0 Gew.-?£, gerechnet als Natrium und bezogen auf die. baokende Kohle. Das anorganische Natriumsalz wird in 3?orm einer wässrigen Lösung oder in fester Form verwendet·

Die folgenden Versuchsergebnisse veranschaulichen den Einfluß einer Veränderung der zugesetzten Natriummenge auf das Ädsorptionsvermögen.

Testmethode

Zur backenden Kohle einer Korngröße unter 600 ja. wird Natriumcarbonat in den in Tabelle 2 genannten Mengen gegeben. Das Gemisch wird 4-5 Stunden bei 60O⁰C geschwelt. Der so erhaltene Koks wird in üblicher Weise mit Wasserdampf aktiviert. Das Adsorptionsvermögen der so erhaltenen Aktivkohle wird auf die bereits beschriebene Weise ermittelt.

Tabelle 2

Zugesetzte Natrium- oarbonatmenge, ge rechnet als Natrium,	20982t	Karamel-Ent fär- bungsvermögeh,	Adsorptionsvermögen für Aceton, Gew,-#
0	88,0	10,0
0,2	89,5	14,0
0,4	92,5	20,0
0,8	95,5	23,0
1,2	97,5	23,0
1,6	94,5	20,0
2,0	92,0	18,0
2,4	91,0	15,5
2,8	90,5	H,0
3,0	90,0	13,0
3,2	*89,5	*12,0
/0734	BAD ORIGINAL

* Wenn mehr als 3,2 Gew,-$ Natriumcarbonat verwendet werden, wird der Koks nicht in massiver Form, sondern in Pulverform gebildet.

Das Gremisoh der backenden Kohle mit dem anorganischen ITatriumsalz wird dann geschwelt· Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird die Temperatur während der Schwelung vorzugsweise allmählich erhöht» Bs kann zweckmäßig sein, die Schweltemperatur nicht über etwa 90O⁰O steigen zu lassen» Vorzugsweise beträgt die höchste Sohweltemperatur etwa 500-70O⁰O. Die Schweldauer beträgt gewöhnlich etwa 4 .bis 20 Stunden.

Die iktivierung des gemäß der Erfindung hergestellten Kokses kann in üblicher Weise mit Wasserdampf bei etwa 800-1000⁰O erfolgen. Die Aktivierung kann mit Wasserdampf allein, einem Gemisch von Wasserdampf mit Luft, einem Gemisch von Wasserdampf und Kohlendioxid, Heizgas ο„dgl. vorgenommen werden·

Die aus dem erfinfungsgemäß erhaltenen Koks hergestellte Aktivkohle ist der aus Holzkohle hergestellten Aktivkohle hinsichtlich des Adsorptionsvermögens gleichwertig oder sogar überlegen. Da ferner die aus dem erfindungsgemäßen Koks hergestellte Aktivkohle ungefähr die 1,5- bis 2,0-fache Dichte von aus Holzkohle hergestellter Aktivkohle hat, ist die Handhabung der aus dem erfindungsgemäßen Koks hergestellten Aktivkohle einfacher« Ferner ist der Verlust an Material, das durch Adsorption unter Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Aktivkohle gereinigt werden soll, gering. Die Adsorptionsapparaturen sind klein, und der Abfallgehalt der Aktivkohle ist gering. Ferner beträgt die Reaktionsgeschwindigkeit bei der Herstellung von Aktivkohle aus dem erfindungsgemäß hergestellten Koks etwa das 1,5-bis 2,0-fache der Reaktionsgeschwindigkeit bei der Herstellung aus Holzkohle.

209821/0734

Beispiel 1

Ein aus Eisenblech hergestellter Kasten (0|1 m χ 0,3 m χ 0,4 m) wird mit Rauchgas erhitzt, bis die Außentemperatur 600⁰G beträgt, und mit einem Gemisch von 5,82 kg backender Feinkohle einer Korngröße unter 600>u und 0,18 kg pulverförmigem Natriumcarbonat gefüllt. Das Gemisch wird anschließend etwa 4- Stunden geschwelt, bis die Innentemperatur des Kastens 55O⁰C beträgt, wobei 4,3 kg massiver Koks erhalten werden·

Beispiel 2

Zu 3,88 kg backender Kohle einer Korngröße unter 600 ai wird eine wässrige Lösung von 0,12 kg Natriumcarbonat gegeben, worauf die Bestandteile gut gemischt werden. Das so erhaltene Blower wird in einen Drehofen von 0,3 m Durchmesser und 0,5 m länge gefüllt, der auf 600⁰C erhitzt ist. Die Schwelung wird etwa 4 Stunden fortgesetzt, bis die Innentemperatur 55O⁰C beträgt. Hierbei werden 2,75 kg massiver Koks erhaltene

Beispiel 3

Zu 5,76 kg backender Kohle einer Korngröße unter 600 jx werden 0,24 kg pulverförmiges Natriumsulfat gegeben. Das Gemisch wird auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise behandelt, wobei 4,2 kg massiver Koks gebildet werden₀

Beispiel 4

Zu 5,85 kg backender Kohle einer Korngröße unter 600 u werden 0,15 kg pulverförmiges Natriumhydroxyd gegeben» Das Gemisch wird auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise behandelt, wobei 4,3 kg aktiver Koks erhalten werden. Das Koks wird mit Wasserdampf bei 900-1000⁰C aktiviert, wobei Aktivkohle erhalten wird, die ein Entfärbungsvermögen für Karamel von 96,0$ bei einem Äktivierungsgrad von 40$ hat.

^ßAD ORIGINAL

209821/0734

_ 7 —

Beispiel 5

.Zu 5,7 kg backender Kohle einer Korngröße unter 600 n. werden 0,30 kg pulverförmiges Natriumnitrat gegeben* Das Gemisch wird auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise behandelt, wobei 4,25 kg massiver Koks gebildet werden. Dieser Koks wird mit Wasserdampf bei 900-1000⁰G aktiviert, wobei Aktivkohle erhalten wird, die ein Entfärbungsvermögen für Karamel von 95,0$ und ein Adsorptionsvermögen für Aceton von 23,59^ bei einem Aktivierungsgrad von 40$ hat.

Beispiel 6

Zu 5,85 kg backender Kohle einer Korngröße unter 600 ju. werden 0,20 kg pulverförmiges natriumchlorid gegeben. Das Gemisch wird auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise behandelt, wobei 4,12 kg massiver Koks erhalten werden. Die aus diesem Koks bei einem Aktivierungsgrad von 4O?6 gebildete Aktivkohle zeigt ein Entfärbungsvermögen für Karamel von 94,0#.

Beispiel 7

Zu 5,85 kg eines Gemisches von backender Kohle einer Korngröße unter 60Ou und einer nicht backenden Kohle im Verhältnis von 8:2 werden 0,1:5 kg pulverförmiges Natriumhydroxyd gegeben. Das erhaltene Gemisch wird auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise behandelt, wobei 4,24 kg Koks gebildet werden. Aus diesem Koks wird durch Aktivierung mit Wasserdampf bei 900⁰O Aktivkohle bei einem Aktivie±ungsgrad von 40$ hergestellt. Die so erhaltene Aktivkohle hat ein Entfärbungsvermögen für Karamel von 96,09$ und ein Adsorptionsvermögen für Aceton von 24,

209821/0734

Claims

- 8 Patentansprüche

1) Verfahren zur Herstellung von Koks, insbesondere in aktiver Form, dadurch gekennzeichnet, daß man anorganische Natriumsalze zu backender Kohle einer Teilchengröße unter 600 /u gibt und dann das Gemisch der Tieftemperaturcarbonisierung unterwirft.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als anorganisches Natriumsalz Natriumhydroxyd, Natriumcarbonat, Natriumbicarbonat, Natriumsulfat, Natriumnitrat, Natriumchlorid und/oder Natriumbromid einsetzt.

3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das anorganische Natriumsalz in Mengen von 0,2 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf das Natriumatom im Verhältnis zu Koks einsetzt.

h) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Carboni
führt wird.

die Carbonisierung bei Temperaturen unter 900⁰C durchge-

8AD ORIGINAL

209821/0734