DE1800238C3

DE1800238C3 -

Info

Publication number: DE1800238C3
Application number: DE1800238A
Authority: DE
Inventors: Harald Dr.Rer.Nat. Juentgen; Joachim Dr.Rer.Nat. Karweil; Dieter Zuendorf
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1968-10-01
Filing date: 1968-10-01
Publication date: 1975-05-15
Also published as: JPS526955B1; FR2030047A1; DE1800238A1; NL6914839A; US3623999A; GB1240949A; DE1800238B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hcrstellung von Formkoksen in Kugelform mit einem Korn- «Jurchmesser von höchstens etwa 3 mm, vorzugsweise unter 1 mm, durch Mischen, Formen und thermische Behandlung der Ausgangsmaterialien.

Für Adsorptionsprozesse, insbesondere bei sol-Chen in flüssiger Phase, werden bevorzugt Adsorptionsmittel mit einem kleinen Durchmesser verwendet, da die Adsorptionsgeschwindigkeit mit abneh-Imcndem Korndurciimesser bekanntlich beträchtlich (ansteigt. Besonders geeignet sind kuuelförmiue PartikelnT

Es ist bekannt, Aktivkohlen kleiner Korndurch-Imcsser durch Aktivierung von auf die gewünschte ICornfraktion gebrochenen Koksen herzustellen. t>ieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß man die gewünschte Kornfraktion nur in einer geringen Ausbeute erhält und für das Unterkorn des Kokses eine andere Verwendung suchen muß. Außerdem haben die Produkte ungünstige Härteeigenschaften. Da bei der Wasserreiniguni: und -entfärbung die bcladcneii Adsorptionsmittel aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten regeneriert und anschließend wiederholt benutzt werden, bedeutet die geringe Härte der Adsorptionskokse einen erhöhten Verlust durch Abrieb bei der Regenerierung.

Es ist weiter bekannt, Aktivkohlen durch Formen der feingemahlenen kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaierialien zu der gewünschten Kornfraktion, thermische Behandlung der grünen Formlinge und anschließende Aktivierung herzustellen. Die bekannten Formungsverfahren werden jedoch um so aufwendiger, je kleiner der gewünschte Korndurchmesser der Formkokse ist. Es ist daher bisher nicht möglich, mit den bekannten Verfahren kugelförmig- --ormkokse mit einem Korndurchmesser von etw · . mm und darunter auf wirtschaftliche Weise herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und harte Kokse in kugelförmiger Gestalt mit sehr kleinem Durchmesser auf einfache Weise herzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man kohlenstoffhaltiges Material in einer Korngröße unter 100 μ mit einem reversibel erweichenden Bindemittel oberhalb seiner Erweichungstemperatur mischt, die Mischung nach Abkühlen und Aushärten bricht, die gewünschte Kornfraktion abtrennt und diese Fraktion in einem Drehrohrofen verkokt und gegebenenfalls anschließend in an sich bekannter Weise mit Wasserdampf aktiviert, während man das Unterkorn in den Mischprozeß zurückführt.

Es ist außerordentlich überraschend, daß das nach dem Abtrennen der gewünschten Kornfraktion erhaltene Unterkorn bei der erneuten Erwärmung im Mischer sich völlig reversibel verhält und sich ohne Verlust weiterverarbeiten läßt. Man erhält deshalb beim erfindungsgemäßen Verfahren die gewünschte Kornfraktion der Formkokse in nahezu 100°^;uiger Ausbeute. Die erhaltenen Kokse haben zudem überraschenderweise nahezu die gleiche Härte wie Formkokse, die beispielsweise in einer Strangpresse unter hohem Druck geformt und anschließend thermisch behandelt worden sind. Außerdem erhalten die Kokse durch die thermische Behandlung in einem Drehrohrofen eine nahezu kugelförmige Gestalt, die sich außerordentlich günstig auf die Eigenschaften auswirkt.

Es ist jedoch nicht notwendig, den gesamten Verkokungsprozeß in einem Drehrohrofen ablaufen zu lassen, sondern man kann auch die thermische Behandlung in zwei Stufen durchführen, wobei zunächst in einem Drehrohrofen nur eine Schwelung bei Temperaturen zwischen etwa 100 und 300° C erfolgt, worauf sich eine Verkokung in einer beliebigen geeigneten Retorte oder Kammer anschließt. In diesem Temperaturbereich, der oberhalb der Erweichung und unterhalb der Zersetzung des Bindemittels liegt, erweichen die grünen Formlinge nämlich nur geringfügig, aber gerade so weit, daß sie eine kugelförmige Gestalt annehmen können.

Die Aktivierung der Kugelkokse kann gleichfalls in einem Drehrohrofen erfolgen. Zweckmäßigerweise wird die Aktivierung der Kugelkokse in einer Wirbelschicht durchgeführt. Der engbegrenzte Körnungsbereich der hergestellten Kugelkoksc macht eine solche Arbeitsweise möglich.

Als kohlenstoffhaltige Materialien können beim erfindungsgemäßen Verfahren alle nicht backenden, fossilen oder rezenten Brennstoffe verwendet werden, die bei einer Erhitzung nicht blähen und nicht erweichen. Besonders geeignet sind deshalb Anthrazit und Magerkohlen, Gasflammkolilen und Braunkohlen sowie aus Torf oder Hol/ hergestellte Kokse.

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Außerdem können als kohlenstoffhaltige Materialien beim erfindungsgemäßen Verfahren mit Luft oxydierte Steinkohlen verwendet werden. Nach Mahlung und Behandlung mit Luft bei Temperaturen zwischen etwa 100 und 300° C verliert Steinkohle bekanntlich ihre backenden Eigenschaften. Deshalb sind sie als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet.

Als reversibel erweichendes Bindemittel hat sich beim erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise Weichpech bewährt. Es kann aber genau so gut Hartpech verwendet werden.

Beispiel 1

a) 80 Gewichtsteile Antnrazit der Korngröße <". 0,1 mm werden in einem Mischer unter Zugabe von 25 Gewichtsteilen >Vasser mit 20 Gewichtsieilen Pech (Erweichungspunkt nach Crämer-Sarnow 52 bis 56^s C) bei 65~C 3 Min. lang geknetet und die Mischung nach dem Erkalten in einem Backenbrecher auf die Kornspanne 1 bis 2 mm gebrochen. Die Ausbeute an dieser Kornfraktion beträgt etwa 53 Gewichtsprozent; der Anteil an Unterkorn wird in den Mischer zurückgegeben. Der Anteil der gewünschten Kornfraktion wird in einem Drehrohrofen mit einer durchschnittlichen Aufheizgeschwindigkeit von 10°C Min. auf eine Endtemperatur von 900 ' C gebracht und anschließend in einer nachgeschaltcten Wirbelschicht bei dieser Temeratur mit Wasserdampf bis zu einem Abbrand von 24,1 Gewichtsprozent aktiviert. Das erhaltene Produkt besteht aus gleichmäßigen, sehr harten und fast runden Körpern von etwa 1 mm Durchmesser. Die Eigenschäften der nach den Beispielen erhaltenen Formkokse sind der Tabelle zu entnehmen

b) Zum Vergleich wird aus einem in einer Aufbereitungsanlage anfallenden Anthra2.it die Kornfraktion 0,5 bis 2,5 mm herausgesiebt und mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 10^cC/Min. bis zu einer Endtemperatur von 900° C geschwelt und bei dieser Temperatur bis zu einem Abbrand von 25,0 Gewichtsprozent aktiviert. Der Korndurchmesser liegt zwischen 0,4 und 2,0 mm.

Beispiel2

a) 85 Gewichtsteile Holzkohle <0,l mm werden unter den im Beispiel ! a beschriebenen Bedingungen mit 15 Gewichtsteilen Pech (Erweichungspunkt (46 bis 52° C) gemischt und die Mischung nach dem Erkalten unter Rückführung des Unterkorns in den Mischer auf eine Korngröße zwischen 2 und 3 mm gebracht (Ausbeute 61 Gewichtsprozent). Diese Kornfraktion wird in einen bei 250° C betriebenen Drehrohrofen gegeben, die Verweilzeit beträgt etwa 1 h. Das Produkt wird dann in einer Spülgas-Schwelretorte mit einer durchschnittlichen Aufheizgeschwindigkeit von 30° C/min. auf eine Endtemperatur von 870^D C gebracht und anschließend bei dieser Temperatur mit Wasserdampf auf einen Abbrand von 24,0 Gewichtsprozent aktiviert. Das Produkt besteht aus fast runden Körpern von etwa 2,2 mm Durchmesser.

b) Zum Vergleich wird eine Holzkohle, Körnung 0.5 bis 2,5 mm in der gleichen Weise, wie im Beispiel 2 a angegeben, behandelt. Der Korndurchmesser liegt zwischen U,4 und 2.2 mm.

Beispiel 3

a) Eine Fettkohle der Körnung <0,l mm wird in der Wirbelschicht 2 h lang bei 210^; C mit einem Überschuß von Luft behandelt. 80 Gewichtsteile der gewonnenen »Oxikohle« mischt man unter den im Beispiel 1 a erläuterten Bedingungen mit 20 Gewichtsteilen Weichpech und bringt die Mischung nach dem Erkalten auf eine Korngröße zwischen 1 und 2 mm unter Rückführung des Unterkorns in den Mischer. Die Schwelung erfolgt mit einer durchschnittlichen Aufheizgeschwindigkeit von 10^: C/Min. bis zu einer Endtemperatur von 900^J C. Der Korndurchmesser der Formkokse beträgt 1 mm.

b) Das nach a) erhaltene harte und fast kugelförmige Schwelprodukt wird anschließend bis 900 C in einer Wirbelschicht mit Wasserdampf auf einen Abbrand von 23,3 Gewichtsprozent aktiviert. Die Aktivkohle-Formlinge haben einen Korndurchmesser von etwa 0,9 mm.

Tabelle
Vergleich der Eigenschaften von erfindungsgemäß und konventionell hergestellten Produkten

	Produkt, erfindungsgemiiß hergestellt	Abbrand	25,0	Gestalt	Korn	Schütt-	Stoßhärte Gewichts	Zuleitungs-	Adsorptions
		Gewichts			durchmesser	gewicht	prozent	poren- vokimen	poren volumen
Beispiel	Ausgangs	prozent	25,0					Poren radius : 1O⁵ bis 5 !O·· AE	Porenradius : 3 bis 10²AF.
	material	24,1		kugelförmig	mm	8-1	> 0,5 mm
	Anthrazit	24,0		kugelförmig	1,0	653	86,5	cnr'/lOOg	cnWlOOg
la	Holzkohle	—		kugelförmig	2,2	541	78,0	21,0	20,9
2a	Oxikohle	23,3	kugelförmig	1,0	639	89,3	42,8	21,0
3a	Oxikohle	Vergleichsprodukt,		0.9	609	87.0	32,0	0,7
3b	körnig					34,0	21,8
	Anthrazit	unregelmäßige
		Bruchform	0,4 bis 2,0	730	63,0
Ib	Holzkohle	unregelmäßige				4,0	16,0
		Bruchform	0,4 bis 2,2	248	47,0
2b						128,1	25,9

Claims

Patentansprüche:

!. Verfahren zur Herstellung von Formkoksen in Kugelform mit einem Korndurchmesser von höchstens etwa 3 mm, vorzugsweise von unter 1 mm, durch Mischen, Formen und thermische Behandlung der Ausgangsmaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß man kohlenstoffhaltiges Materia! in einer Korngröße unter 100 u m't einem reversibel erweichenden Bindemittel oberhalb seiner Erweichungstemperatur mischt, die Mischung nach dem Abkühlen und Aushärten bricht, die gewünschte Kornfraktion abtrennt und diese Fraktion in einem Drehrohrofen verkokt und anschließend gegebenenfalls in an sich bekannter Weise mit Wasserdampf aktiviert, während man das Unterkorn in den Mischprozeß zurückführt.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man die thermische Behändlung in zwei Stufen durchführt, wobei zunächst in einem Drehrohrofen nur eine Schwelung bei Temperaturen zwischen etwa 100 und 300 C erfolgt, worauf sich eine Verkokung in einer beliebigen geeigneten Retorte oder Kammer anschließt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aktivierung der Kugelkoksc in einer Wirbelschicht durchführt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß man als kohlenstoffhaltiges Material nicht backende, fossile oder rezente Brennstoffe verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß man als kohlenstoffhaltiges Material mit Luft oxydierte Steinkohlen verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als reversibel erweichendes Bindemittel Weich- oder Haripech ver- 4" wendet.