DE1667254A1

DE1667254A1 - Verfahren zum Agglomerieren von suspendierten Festkoerperteilchen

Info

Publication number: DE1667254A1
Application number: DE19671667254
Authority: DE
Inventors: Quist Bernardus Bastiaan
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1966-03-01
Filing date: 1967-02-27
Publication date: 1969-12-04
Also published as: US3449483A; FR1512755A; BE694665A; NL6602615A; GB1124227A

Description

DR. ELISABETH JUNG UND DR. VÖLKER VOSSIUS

,ATENTANWIUTC 1667 25 A

• MDNCHCN It · SIEQCItTHAStE I« · TE LCFON 14IO »7 . TELEQR AMM-AONESSE: INVENT/MONCHEN

P. 6123 HUnc^en, den 27.2.1967

J-s

SHELL IttPJäRHATIONALfi BBSEAECH MAATSCHAPPIJ K«T. Den Haag / Holland

" Verfahren sub Agglomerieren von suspendierten fest körperteilchen ⁿ

Priorität» 1, Kars 1966 / Hlederlande Anmelde-Nr.t 6602615

Die vorliegende Srflndung betrifft ein Verfahren sub Agglomerieren Ton einem oder mehreren Pestetoffen» beispleleweiee Kohlenstaub, die In Waaeer oder einer anderen wässrigen flüssigkeit suspendiert sind.

Xn der Technik wird ein Verfahren dieser Art durchgeführt!, indem aan die Suspension mit einem oder mehreren Hilfsetoffen kombiniert, welche die Aggloaerlerung fördern, und die Suspension gleichzeitig in turbulente Bewegung versetzt. Die HilfSBtof fe verdrangen das Wasser von der Oberfläche der botreffenden Peststoffteilchen, wodurch diese Teilchen, wenn sie miteinander in Berührung kommen, aneinander haftenbleiben»

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Die so gebildeten Agglomerate sind meta» oder weniger kugelförmig ausgebildet, wobei die Cfyöße und Gestalt letztlich von der Art der turbulenten Bewegung, von der Art der betreffenden Feststoffe, von der zugesetzten Hilfssubstanz, von der Konsentration aller vorhandenen Stoffe sowie von der !temperatur und der Dauer dos Agglomerlerungaverfahrens abhängen*

" Es wurde nunmehr eine eleganto Methode gefunden, mittels deren Agglomerate rait speziellen mechanischen liigenschaften hergestellt werden können.

Demgemäß bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Agglomerieren von einem oder mehreren "-Festkörperteilchen, insbesondere von Kohlenstaub, welche in Wasser oder einer anderen wässrigen Flüssigkeit suspendiert sind, wobei diese Suspension mit einem oder mehreren die Agglomerierung k fördernden Hilfsatoffen kombiniert und in turbulente Bewegung versetzt wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man sie Hilfestoff ein bituminöses Material verwendet, dessen Penetrationsindex nicht größer als Null ist und dessen Erweichungs· punkt (Ring und Kugel) nicht höher als die während des Agglomerierungnvorgangeβ vorherrschende Temperatur liegt»

Unter bituminösen Materialien werden hier Produkte verstanden, die sieh sowohl von Erdöl als auch von Kohle ableiten, können, wie B.B· leere

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Theoretisch kaisn der Penetrationeindex von bituminösen Mate«- ' rialien zwischen —10 und +20 liegen» doch weisen die im Handel erhältlichen Materialien einen Penetrationsindex im Bereich von -2,5 bis +8 auf» Der .Einfluß der Temperatur auf bestimmte Theologische Eigenschaften eines bituminösen Materials» wie z.B. seine Viskosität, nimmt mit abfallendem Penetrationsindex au. Sin bituminöses Material mit einem niedrigen Penetrationsindex kann bei 20⁰C eine harte Substanz und bei 80°Ö eine Flüssigkeit rait recht niedriger Viskos!« | tat darstellen. Die in der Praxis verwendeten bituminösen Materialien haben einen Erweichungspunkt (Ring und Kugel) zwischen 35 und 125°C Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren let sichergestellt, daß die Hilfssubstanz während des Agglomerierens eine ausreichend niedrige Viskosität aufweist, so daß sie das Wasser an der Oberfläche des oder der Feststoffe verdrängen kann, wodurch die miteinander in Berührung kommenden !teilchen aneinander haftenbleiben· Die so erhaltenen Agglomerate sind bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen hart und fest, weil auch die Hilfssubstanz fest geworden 1st· Sie können ohne die Gefahr des Zusammenklebens gut gehandhabt, gelagert oder transportiert werden.

Diese Tatsache ist von großer praktischer Bedeutung. Beispielsweise muß man im Bergbau und auch in anderen Industrien ι wo Kohle verarbeitet wird, große Mengen an Kohlenstaub in irgendeiner Weise loswerden. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können aus diesem Kohlenstaub Kügelchen von sehr hoher mechanischer Stabilität und einem Durchmesser

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von κ.B. 5 mm hergestellt werden» die eich In großen Haufen oder In Säcken lagern fassen, ohne daß sie «erbrechen oder «usaamenkleben· Per an aioh praktisch wertlose Kohl en« taufe wird dadurch in einen Brennstoff von guter Qualität umgewandelt.

Suspensionen iron Ruß in Wasser können gleichfalls erfindungegemäß behandelt werden und auch in diesem Fall erhält nan P Kügolcben mit den vorstehend erwähnten vorteilhaften mechanischen Eigenschaften·

Bs wurde weiter gefunden, daß die nach Durchführung der Agglomerierung der feststoffe mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zurückbleibende Wasserphase oder andere wässrige Flüssigkeit praktisch kein bituminöses. Material enthält, was Im Hinblick auf die hohen Anforderungen von großer Bedeutung ist, die an die Reinheit yton industriellen Abwässern gestellt werden.
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In allen den Fällen, wo eine Suspension außer den Kohleteil·» chen auch noch Sand oder Steinchen enthält, hat eich gezeigt, daß die erfindungsgemäß hergestellten Agglomerate viel weniger Sand- oder Steinmaterial enthalten als die ursprüngliche Suspension. Offensichtlich dient das bituminöse Material bevorzugt dazu, die Kohleteilchen zu agglomerieren. Dae bedeutet einen großen.Vorteil, weil sich auf diese Weise nur wenig Asche bildet, wenn die Agglomerate als Brennstoffe verwendet werden.

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Wenn aus solchen Agglomeraten durch heftiges Erhltaen Koke

hergestellt wird, so ist dieser ausreichend rein, um für . metallurgische Zwecke verwendet ssu werden,

Ss ist besonders zweckmäßig, «renn das verwendete bituminöse Material einen Penetrationsindex von -2 oder darunter auf·· weist, da sich dann die Torteile einer niedrigen Viskosität bei der !temperatur des Agglomerationsvorganges und der me- . chanischen Festigkeit der so erhaltenen Agglomerate besonders bemerkbar machen, Barüberhinaus lassen sich bituminöse Materialien mit einem PenetrationsIndex von -2 oder darunter nicht gut im Straßenbau oder für andere ingenieur&ääige Zwecke verwenden und sie eignen sieh auch nicht als Antikorroaions«- oder Isalierüberstige in der Industrie. Bituminöse Materialien dieser Art sind daher sehr billig und sie machen das erfϊη-dungsgemäße Verfahren vom wirtschaftlichen,Standpunkt aus sehr anflehend« Bs wurde gefunden» daß ein besonders geeignetes Bitumen aus einem thermischen Spaltprodukt erzeugt werden kann» welches aus einem lsi einem katalytIschen Spaltverfahren anfallendem Kreislauföl erhalten worden ist.

ist vorteilhaft s wenn die $eiäperatur während der Agglo« merienrag wenigstens 40°C beträgt* Als Hilfsaubetanz wird dann mit besonderem Vorteil ein Material salt einem sieailioh niedrigen Erweichungspunkt eingesetzt* Da die so erhaltenen Agglo» merate im allgemeinen bei einer Semperatur unterhalb 4Q⁰G ger ■ lagert und/oder tranportiert werden, weisen sie trotsdem eine für die Zwecke der Lagerung und des Transportes ausreichende Stabilität auf.

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Palls die Agglomerierung nicht unter Druck durchgeführt wird, soll die dabei vorherrschende Temperatur zweckmäßig nicht höher als 95⁰O liegen·

Ss hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Menge des bituminösen Materials» die zugesetzt wird, mindestens IO Gew.^, bezogen auf das Gewicht der zu agglomerierenden Feststoffe, beträgt, da dann sichergestellt ist, daS .man immer-Agglomerate mit einer ausreichenden Festigkeit

Man.kann bituminöse Materialien durch gusets von Asphaltsäen zu einem Kohlenwasserstofföl» wie @in Se&werdestillat oder einen'HeizulrUekstand* freistellen· Burch Vermischen und Erhitzen werden di© Asphalten® von· dem KohlenwasserstoffSl unter Ausbildung eines kolloidalen Systems aufgenommen» Je nach der Art und dem relativen Mengenanteil der betreffenden Substanzen lassen sich bituminöse Produkte mit unterschiedlichen rheologiaehen Eigenschaften herstellen· Beispielsweise nlniBt dar Penetrationsindex des Produktes mit steigendem Asphaltengehalt zu. Sine besonders gunstige Ausführungsform des örfinöungsgGffiäßen Verfahrens besteht daher darin, daß sich das bituminöse Produkt während der Agglomerierung aus einem Kohlenwasserstofföl und Asphaltenen bildet.Das ist insofern vorteilhaft, als sehr billige Ausgangsmaterialien für die Bildung der bituminösen Substanz eingesetzt werden können. Beispielsweise können die Aaphaltene als Nebenprodukte eines Verfahrens anfallen, bei dem sie aus

bestimmten Heizölen swecks Qualitätsverbesserung entfernt werden. Solche Aspbaltene können id Agglomorierungeverfabren in Form einer Suspeneion in Wasser, in ?orm einer Suepension mit wenigstens einem Seil des Kohlenwasserstofföle oder zusammen mit dem bzw. den zu agglomerierenden Feststoffen oder auf eine beliebige andere gewünschte Welse augeführt werden·

BIe Aufnahme der Aephaltene in einem Kohlenwasserstofföl f unter Bildung eines bituminösen Materials stellt im allgemeinen einen langsamen Prozeß dar, der umso schneller voranschreitet, je höher die Temperatur ist. Ss 1st ein Vorteil dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß während der Agglomerierung im allgemeinen Bedingungen angewendet werden» die für die Aufnahme der Asphalten© in das Ol günstig sind (beispielsweise eine Verweilzeit von einigen Minuten und eine Temperatur von 40⁰C oder höher). Es ist ein weiterer Vorteil, daß das öl in den ersten Stufen des Verfahrens im allgemeinen noch keine wesentlichen Mengen der Asphaltene aufgenommen hat, so daß die Viskosität des Öls und auch der Penetrationsindex des gebildeten bituminösen Materials relativ niedrig liegt* Im allgemeinen liegt der Penetrationsindex viel niedriger als Null, wodurch die Verdrängung des Wassers an der Oberfläche der Seilchen begünstigt wird*

Εθ 1st zweckmäßig» wenn die Menge der zugesetzten Asphaltene mindestens 5 #t bezogen auf das Gewicht dee Kohlenwasserstoff öla, beträgt·

Ein weiterer Vorteil bei Anwendung eines erst während der Agglomerierung aus einem Kohlenwasserstofföl und Aepbaltenen gebildeten bituminösen Material wird erzielt» wenn die gebildeten Agglomerate anschließend einer thermischen Nachbehandlung unterworfen werden· Auf diese Weise werden die bisher noch nicht in ein kolloidales System umgewandelten Asphaltenet die in dem öl in suspendierter Form vorliegen, gleichfalls unter Bildung eines Kolloids von dem öl aufgenommen, sodaß ein härteres bituminöses Material entsteht. Je nach der Menge der vorhandenen Asphaltene kann sich durch diese Erhöhung der Härte ein bituminöses Material mit einem hohen Penetrationsindex bilden, welches sich zur Verbesserung der mechanischen Stabilität der Agglomerate eignet. Die thermische Nachbehandlung wird zweckmäßig ' einer Temperatur zwischen 80 und 50O⁰G während eines Beitraümes von mindestens 2 Minuten durchgeführt.

Es hat eich gezeigt, daß mittels des erfindungsgemäß®n Verfahrens besonders günstige Ergebnisse erhalten werden, wenn man eine mit einem rotierenden Zylinder ausgestattete Kontalrfcwrrlchtung verwendet, die zusätzlich eine vorbereitende.2one aufweisen kann, Inder eine turbulente Bewegung aufr^obterhaliett wird, die im Vergleich zu der in der übrigen Vorrichtung herrschenden Bewegung relativ stark

ist. ■■■.-·:.

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, In dieser Yorbereitungseone kann die Suspension gewünschteafalls bo fein zerteilt werden» daß sieb leicht Keime fUr die Agglomerierung bilden, welche dann in der Agglo-

■ merlerungezone mit rotierendem Zylinder, In «elcher eine vergleichsweise ruhigere Bewegungherreoht, zu Agglomeraten anwachsen. Sine derartige Vorrichtung.ist gegenstand der Patentanmeldung S 82 416· ye-i's-

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher λ erläutert·

Beispiel 1

Xn einem Becherglas mit einem Durchmesser von 6 am wird coaxial ein Zylinder mit einem Durchmesser von 3 cm angeordnet» der mit einer Geschwindigkeit von 1700 ITpM rotiert« Eine 25£ig@ wässrige Suspension von Kohlenstaub und als Hilfssubstanz ein bituminöses Material mit einem Penetratljonsinäex von -2 un6 einem Erweichungspunkt (Hing und Kugel) von 55⁰C werden ta einem Hengenverhältnis entsprechend | 0,15 kg der Hiliaaubstana auf 1 kg kohlenstaub zusammengebracht« Der Inhalt des Secherglasee wird mittels des rotierenden Zylinders bei einer Temperatur zwischen 80 und 90⁰O 10 lälnuten lang gerührt. Kach dem Abkühlen erhält man feste Kügelchen, die gegenüber einer Belastung stabil sind und nicht zusammenkleben·

Beispiel 2

Gemäß der Arbeitsweise von Beispiel 1 werden eine 25£ige wässrige Kohlenstaubsuspension und als Hilfssubstanz eine Mischung aus 58 $ eines thermi 1

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aus einer katalytisehen Spaltanlage sowie aus 42 # Asphaltenen mit einem Penetrationeindez wesentlich unterhalb 0 und einem Erweichungspunkt (Ring und Kugel) unterhalb 150⁰C in einem Verhältnis entsprechend 0,21 kg der Hilfssubstanz auf 1 kß Kohlenstaub zucammengebracht. Man erhält so harte und zähe Kügelchen. Anschließend werden diese 5 Minuten lang auf 150-20O⁰C erhitzt, ffach dem Abkühlen sind die Kügelchen sehr hart» nicht klebend und stabil gegenüber Belastung.

Beispiel 3 '

Ke wird eine horizontal angeordnete Kontaktvorrichtung mit einem Durchmesser von 5 cm verwendet, die einen rotierenden Zylinder mit einer Länge von 70 cm und einem Durchmesser von 3 cm aufweist, welcher mit vier Plügeln bestückt Ist, die sich 0,9 em in radialer Richtung und 0,6 cm in Aehsialrichtung erstrecken, wobei der Zylinder etwa in Höhe des Einlasses angeordnet ist und sich mit einer Geschwindigkeit von 2600 UpM bewegt. Bine 2O5»ige wässrige Kohlenstaubsuspenslon wird mit einer Geschwindigkeit entsprechend 1200 g Kohlenstaub/Stunde bei einer Temperatur von 95⁰C In die Kontaktvorrichtung eingeleitet. Außerdem wird ihr ein bituminöses Material mit einem Penetrationsindex von -2 und einem Erweichungspunkt (Ring und Kugel) von 55⁰C mit einer Geschwindigkeit von 195 g/Std. zugeführt. Der Kohlenstaub enthält 59,9 %> Kohle, 36,7 # Asche und 3»4 ί> Wasser.

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Aus der Kontaktvorrichtung werden kontinuierlich Kugelchen in einer Menge von 102$ g/Stunde abgezogen, welche die nachstehenden Eigenschaften seigern

Gebildete Kfigelohen Zueamaeneeteung $>

Menge ß/n	Größe	in mm	Kohlenwasser stoffe	Waaeer	Asche
26	2.0 -	3.4	10.2
85	3.4 -	4.8	18.6
914	5 -	8	20.8	4.4	5.7

Die verbleibende Suspension von Aschebeatandteilen in Wasser enthält praktisoh keine Kohle und kein bitissinöeea Material·

Bin in dieser Weise erhaltenes Ktigelchen Mt einem meaaer von 5 on serbraoh erst bei einer Beiseln«^ von 12 kg, welche allmählich innerhalb von 5 Sekunden zu? Einwirkung kam. Sin Kügelchen entsprechender &r$3e_r welcheß la iäeatißcher Weise, aber unter Verwendung nur eines schweren Iieisöle als Hilfssubεtana hergestellt worden war* serbrach bereits bei einer Belastung von 0,2 kg,

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Claims

~¹² V 166725«

Pa ο en tan ß ρ r ü c b e

IJ Verfahren zum Agglomerieren von einem oder mehreren Festkörperteilchen, insbesondere von Kohlenstaub, welche in Wasser oder einer anderen wässrigen Flüssigkeit suspendiert sind, wobei diese Suspension mit einem oder mehreren die Agglomerierung fördernden Hilfsetoffen kombiniert und in turbulente Bewegung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man als Hilfeetoff ein bituminöses Material verwendet, dessen Penetrationsindex nicht größer als KuIl ist und dessen Erweichungspunkt (Ring und Kugel) nicht höher als die während des Agglomerierungevorganges vorherrschende Temperatur liegt·

2. Verfahren nach Anspruch 1« dadurch gekennzeichnet, dad

ein bituminöses Material mit einem Penetrationsindex von -2 oder darunter verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dad als bituminöses Material ein thermisches Spaltprodukt verwendet wird, welches aus einem bei einem katalytischen Spaltverfahren anfallenden Kreislauföl erhalten worden ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3· dadurch gekenneeichnet, daß die Temperatur während der Agglomerierung wenigstens 40⁰C beträgt·

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5. Verfahren nach Anspruch 1-4» dadurch gekennzeichnet, daß das bituninOse Material in einer Menge von wenigstens IO $>_t be.zogen auf das Oewioht der zu agglomerierenden feststoffe» zur Anwendung kommt.

6. Verfahren naoh Anspruch 1-5» dadurch gekennzeichnet, daß

das bituminöse Material erst während der Agglomerierung aus einem

Kohlenwasserstofföl und Asphaltenen gebildet wird·

7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Asphaltene als Suspension in Wasser eingesetzt «erden»

8. Verfahren nach Anspruch 6» dadurch gekennzeichnet» daß die Aaphaltene als Suspension in wenigstens einem Teil des Kohlenwasserstofföle eingesetzt werden·

9. Verfahren nach Anspruch 6» dadurch gekennzeichnet» dad die Asphaltene zusammen mit dem oder den su agglomerierenden Feststoffen zugeführt werden·

10. Verfahren nach Anspruch 6-9» dadurch gekennseichnet, daß die Asphaltene in einer Menge τοη mindestens 5 ^,bezogen auf das Gewicht des Kohlenwasserstofföle, sur Anwendung kommen»

11. Verfahren nach Anapruoh 6-10, dadurch gekennzeichnet, daß die gebildeten Agglomerate einer thermischen Nachbehandlung unterworfen werden.

. 14 —

12. Verfahren nach Anspruch 11« dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Nachbehandlung wenigstens 2 Minuten lang bei einer Temperatur zwischen 80 und 300⁰C durchgeführt wird«

Verfahren nach Anspruch 1-12» dadurch gekennzeichnet, daß die Ägglonerieruhg in einer mit einem rotierenden Zylinder aus» gestatteten Kontaktvorrichtung stattfindet«

14» Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Agglomerierung in einer Kontaktvorrichtung durchgeführt wird» welche zusätzlich eine vorbereitende Zone aufweist, in der eine turbulente Bewegung aufrechterhalten wird, welche im Vergleich zu der im übrigen Teil der Vorrichtung herrschenden Bewegung heftig 1st.

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