-
VERFAHREN ZUR VERKOKUNG VON PECH UND ZUR ERZEUGUNG VON STUECKI-GEM
KOHLENSTOFF GROSSER ANALYTISCHER REINHEIT.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verkokung von
Pech, insbesondere ein Verfahren wodurch die bei der Verkokung von Pech auftretenden
technisch grossen Schwierigkeiten beseitigt werden und wodurch die chemischen Eigenschaften
des Koks aus reinem Pech erheblich verbessert werden.
-
Ausserdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung von stückigem
Kohlenstoff grosser analytischer Reinheit.
-
Die Verkokung von Pech bereitet technisch grosse Schwierigkeiten.
-
Der Umstand, dass bei der Verkokung von Pech eine fast eruptive Gasentwicklung
auftreten kann, zwingt dazu, einerseits mit niedrigen Verkokungstemperaturen, also
geringer Produktivität, zu arbeiten, andererseits die Chargierung der Koksöfen sehr
vorsichtig abschnittsweise vorzunehmen, den Verkokungsvorgang scharf zu überwachen
und schliesslich den Rohstoff, beispielsweise durch Abdestillieren gewisser Oelanteile
zwecks Erreichen eines höheren Erweichungspunktes, kostspielig vorzubereiten. Bei
diesem Prozess bildet sich ein Kokskuchen in einer Form, weicher von der Ausdrückmaschine
nur dann ohne Schaden für die technischen Binrichtungen aus den Koksofen entfernt
werden kann, wenn die Verkokungskammern konisch gebaut sind, was mit konstruktiven
Schwierigkeiten beim Bau und Betrieb der Oefen verbunden ist und zu zusätzlichen
Kosten führt gemessen an einem normalen Verkokungsvorgang, beispielsweise der Erzeugung
von Hüttenkoks aus Steinkohlc. Pech bereitet also bei seiner thermischen Weiterbehandlung
Schwierigkeiten, welche sowohl bei der Erzeugung, als auch bei der weiteren Behandlung
der Folgeprodukte Ausdruck finden.
-
Bekanntlich werden Koksöfen, welche der Pechverkokung dienen,
mit
vorerhitztem Pech chargiert. Es müssen kostspielige Massnahmen getroffen werden,
um das Rohpech zu schmelzen und das geschmolzene Pech in die Koksöfen zu transportieren,
ohne dass dabei die Leitungen durch Erstarren des Pechs sich verstopfen.
-
Es handelt sich also beim normalen Chargieren von Oefen für die Pechverkokung
um einen technisch ebenso unangenehmen Vorgang wie beim Verkoken selbst.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren zur Verkokung
von Pech anzugeben durch welches die obengenannte Nachteile beseitigt werden.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelost, dass dem trockenen
und gemahlenen Pech bis zu 80% in der Mischung, vorzugsweise 40-60%, Russ, vorzugsweise
oberflächenaktiver Beschaffenheit zugesetzt werden und die in fester Phase homogenisierte
Mischung in normalen Koksöfen unter normalen Bedingungen, vorzugsweise jedoch in
vorverdichteter Form eingeführt und dort verkokt wird.
-
Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt das Chargieren des Rohstoffs
auf übliche Weise, sei es nach dem in Kokereiwesen üblichen Schüttverfahren, ei
es nach dem ebenfalls bekannten Stampverfahren, bei dem die Ofenfüllung als Kuchen
seitlich in die Koksöfen eingeschoben wird, und den Verkokungsvorgang ohne technische
Schwierigkeiten auf dieselbe Weise durchzuführen, wie dies bei der Verkokung von
Kohle bekannt ist.
-
Allgemein besteht die Erfindung darin, dass man dem Verkokungsrohstoff,
welcher ebenso gut einen niedrigen wie hohen Erweidingspunkt haben kann, bestimmte
Zusätze beifügt, wobei alle Massnahmen der Rohstoffvorbereitung, also das Nischen
und das Mahlen in fester Phase vorgenommen werden, Als Zusätze sind solche zu verstehen,
welche auf Grund ihrer spezifischen Sigenschaften, beispielsweise ihrem äusserst
geringen Schüttgewicht bei der Verkokung sowohl von Pech als auch anderen verkokbaren
Stoffen als stoffliche Komponente völlig unüblich sind und vor allem in hohen Mischungsanteilen
nicht angewandt wurden. Dies schliesst nicht aus, dass der Einsatzmischung auch
Stoffe hinzugefügt werden kömleil, welche als Verkokungskomponenten in der
Verkokungstechnik
anwendungsüblich sind.
-
Es wurde festgestellt, dass beim Zusatz oberflächenaktiver Russe zu
Pech das Fliessvermögen der Mischung überraechend schnell abnimmt, bezienungsweise,
dass beim progressiven Hinzufügen von Pech zu den oberflächenaktiven R@ssen überraschend
viel Pech hinzugefügt werden muss, bis beim Erhitzen der Mischung sich überhaupt
eine Schmelze bildet. Verkokt man Mischungen mit sehr hohen Anteilen an beiden Komponenten,
bis zu 80%, vorzugsweise 40-60%, Russ, vorzugsweise oberflächenaktiver Russ, so
@@ellt man fest, dass alle früher beobachteten unangenehmen Erscheinungen, wie s.B.
das stürmische Blähen der Schmelze aus reinem Pech, völlig aufgehört haben. Die
Gasentwicklung vollzieht sich, ohne dass die Form der eingebrachten Koksofenfüllung
sich wesentlich ändert. Weder erfolgt ein auffälliges Schwinden der Füllung, noch
das gefürchtete Schäumen, wobei die Steigrohre der Oefen verstopfen, noch macht
sich ein Treibdruck auf die Kammerwände bemerkbar, noch droht ein Ausfliessen von
Pach aus nicht voll geschlossenen Kammertüren. Der Koks kann schliesslich ohne Mühe
auf übliche Weise aus dem Koksofen ausgedrückt werden. Je nach dei Verwendungszweck
des Kokses kann die Festigkeit des Kokses duroh Wandlung des Verhältnisses der beiden
Grundkomponenten als durch Hinzufügen weiterer Verkokungskomponenten reguliert werden.
-
Bei der allgemeinen lterwendung von Pech als Verkokungsrohstoff, sowie
bei der Verwendung von Pech als Mischungskomponente in bekannten Mischungen bei
Anwendung bekannter Verkokungsverfahren ergab sich, dass entgegen den Wünschen der
Ausübenden die Ausbeute an festem Kohlenstoff aus dem Verkokungsvorgang relativ
niedrig, beispslsweise bei 40% lag, der Rest der eingesetzten substanz gelangte
als Destillat in die Nebenprodukte der Verkokung. Ueberraschenderweise hat sich
gezeigt, dass unter Einsatz von erfindungsgemässen Mischungen der aus der Komponente
Pech stammende Xoksanteil sich erheblich erhöht, beispielsweise bis auf ca. 70%,
was eine ausserordentliche Erhöhung der Wirtsciiaftlichkeit des Verfahrens beinhaltet.
Es ergibt sich daraus ganz zweifelsfrei, dass eie Phänomenologie des Verfahrens
gemäss Erfindung sich von der Phänomenologie bekannter Verkokungsverfahren mehr
oder weniger grundsätzlich unterscheidet.
-
Zur besseren Erläuterung der Erfindung und nicht im beschränkendem
Sinne wird folgendes Anwendungsbeispiel angeführt: In einem Vergleichsversuch werden
einerseits 100 Kilogramm Pech (Erweichungspunkt 71°C) und anderseits 50 Kilogramm
Pech in Mischung mit 50 Kilogramm Aktivruss verkokt. Im Ergebnis entstehen aus dem
Pech allein 45% Koks und aus dem Pechanteil, welcher in Mischung mit Aktivruss verkokt
wurde 54% Koks.
-
Ein besonderer Vorteil des Verfahrens gemäss ErIdung besteht darin,
dass die chemischen Eigenschaften des Kokses aus reinem Pech durch das Hinzufügen
der erfindungsgemässen Komponente "oberflächenaktiver Russ" erheblich verbessert
werden. So kann beispielsweise der für manche Zwecke störende Gehalt an Stickstoff,
Schwefel u.a. weit unter die Hälfte gesenkt werden.
-
Umgekehrt wird unter gewissen Umständen auch bei der Anwendung des
erfindungsgemässen Verfahrens der chemische Wert des erfindungsgemässen Zusatzes
gesteigert, indem bei dem Verkokungsvorgang dessen gegebenenfalls in ihm enthaltene
flüchtige Bestandteile beseitigt werden.
-
In weiteren und ausführlichen Versuchen ist nun festgestellt worden,
dass bei der Verkokung von Mischungen aus einem speziellen Russ mit Steinkohlenteerpech
und/oder Erdölpech und/oder einer anderen bituminösen Hasse ähnlich niedrigen Gehalts
an Verunreinigungen, ein Endprodukt erzielt worden ist nämlich stückigen Kohlenstoff,
welcher eine grosse analytische Reinheit aufwies. Dieser Kohlenstoff eignet sich
besonders zur Anwendung in der Elektrodenindustrie, in der elektrothermischen Industrie
als Reduktor und in der Kunstkohleindustrie. Der obengenannte spezielle Russ d.h.
feinkörniger Kohlenstoff, fällt an, wenn man bei Temperaturen bis zu 16000C Erdölkohlewasserstoffe
in der Absicht behandelt, sie in Radikale zu zerlegen, welche sich zu Acetylen zusammenschliessen.
Aus diesem Grenze soll der Einfachheit halber in der fol.rPerden Beschreibung und
in den Ansprüchen dieser spezielle Russ als Acetylenruss bezeichnet werden.
-
In allgemeinen bezeichnet man mit ItRussl? festen Kohlenstoff, wie
er bei der unvollständigen Verbrennung oder thermischen Spaltung
aus
Kohlenwasserstoffen oder anderen flüchtigen organischen Verbindungen anfällt, Russ
findet Verwendung in der Kautschukin dustrie oder man versucht den reinen Kohlenstoff
aus der sehr feinen Form des primären Anfalls in eine kompakte, mechanische widerstandsfähige
Form zu bringen, was keine leicht zu bewiltigende Aufgabe ist.
-
Wie aus der vorangehenden Beschreibung ersichtlich, ermöglicht das
erfindungsgermässe Verfahren nicht nur eine wesentlich Verbesserung der Verkokung
von Pech, sondern löst auch gleichzeitig das Problem der Umwandlung von Russ in
kompakten Kohlenstoff und erschliesst in der besonderen Anwendung ein neues Anwendungsgebiet
von Acetylenruss welcher sich bekanntlich nicht für den Einsatz in der Kautschukindustrie
eignet und dessen unmittelbarer Gebrauchswert relativ gering ist.
-
Man kann beispielsweise bis ungefähr 70% sogenanntes Brikettpech mit
30% Acetylenruss in fester Form homogen mischern und in einem Koksofen üblicher
Beschaffenheit zur Verkokung bringen ohne dass dabei irgendwelche der bei der Pechverkokung
auftretenden und vorher dargelegten Schwierigkeiten sich zeigen, wobei sich mechanisch
widerstandsfähiger stückiger Kohlenstoff grosser analytischer Reinheit für verschiedene
Verwendungszwecke eignet.
-
Die analytische Reinheit eines Kokses aus der erfindungsgemässen Mischung
ist grösser als die eines gewöhnlichen Pechkokses, indem der Acetylenruss weit geringere
Verunreinigungen, beispielsweise an Schwefel und Stickstoff, enthält als Pech, dasselbe
gilt für das Verkokungsprodukt aus Acetylenruss gegenüber dem aus Pech.
-
Der bei dem beschriebenen erfindungsgemässen Vorgehen erzeugte stückige
Kohlenstoff wie schon vorher angegeben zeigt unmittelbar eine Vielseitigkeit guter
Eigenschaften, welche seine Anwendung für verschiedene Zwecke vorteilhaft machen.
Während die analytsche Reinheit wohl überall erwünscht ist, kann man die physikalische
Struktur sowohl durch Variieren des Mischungsverhältnisses der Komponenten als auch
durch weitere erfindungsgemässe Massnahmen modifizieren. Man kann bei Anwendung
von Beclunengen un-tcr 20% in der Mischung gefrittete Strukturen erhalten
und
durch Anwendung von beispielsweise 70% Pech dichtere Strukturen, wie sie in der
Elektroden- oder Kunstkohleindustrie, zum Beispiel für den Reaktorba, verlangt werden,
ohne dass die bisher beschriebene Technologie der Verkokung einer Veränderung bedarf.
-
Ein besonders dichtes Produkt erhält man, wenn man den einzusetzenden
Russ einer kalzinierenden Vorbehandlung unterwirft und/oder wenn man die Mischung
der zu verkokenden Komponenten in vorverdichte*er Form, beispielsweise unter Anwendung
des Stampfverf ahrens zum Verkokungseinsatz bringt.
-
Selbstverständlich kann die Verkokung der Mischungen auf beliebige
technische Weise durchgeführt werden, besonderer Vorteil der Erfindung ist Jedoch,
dass die Herstellung des stückigen Kokses im normalen EoksoSen und so wirtschaftlich
günstigst durchgeführt werden kann. Die wirtschaftlichen Vorteile bestehen nicht
nur in der bekannten Produktivität dieses Prozesses als solchen, sondern auch darin,
dass bei der Verkokung anfallende Nebenprodukte gasförmiger oder teeriger 3eschaffenheit
mitgewonnen werden können.
-
Werden an das Fertigprodukt neben der Stückigkeit und der analytischen
Reinheit von den beschriebenen abweichende Anforderungen gestellt, zum Beispiel
eine ausgesprochen leichte Struktur, so wird dies dadurch erreicht, dass man von
denselben erfindungsgemässen Mischungen ausgeht, sie aber nicht als Grundmasse sondern
als Binder für inerte Kohlenstoffträger benutzt, welche entweder bereits eine leichte
Struktur besitzen oder eine solche bei ihrer thermischen Weiterbehandlung ausbilden.
-
Weiterhin kann man stückigen Kohlenstoff grosser analytischer Reinheit,
aber weniger dichter oder gar leichter Struktur und dazu höchster Reaktionsfähigkei;t
erzeugen, indem man die erfindungsgemässe Mischung aus Acetylenruss und Steinkohlenteerpech
und/oder Erdölpech und/oder Substanzen ähnlicher bituminöser Eigenschaften mit einem
Zusatz von Holz, gegebenenfalls demineralisiert, oder mit einem Zusatz von Holzkohle,
gegebenenfalls entascht, versieht, die Gesamtmischung homogenisiert und sie in einen
Koksofen üblicher Beschaffenheit, vorzugsweise in
vorverdichteter
Form, einbringt und darin auf übliche Weise verkokt. Mit besonderem Vorteil verbindet
man das Verfahren gemäss Erfindung, sofern man leichten stückigen Kohlenstoff von
grosser analytischer Reinheit herzustellen beabsichtigt, mit einem Verfahren, bei
dem man Holz, beispielsweise zum Zwecke der Entfernung, beziehungsweise Gewinnung
der Pentosane, beziehungsweise Pentosen, einer Säurebehandlung unterwirft, welche
mit einer weitgehenden Entmineralisierung der in festem Zustand verbleibenden Lignit-Zellulose
verbunden ist. In diesem Falle kostet die Denineralisierung der Verkokungskomponente
nichts und das Endprodukt, der spezifisch leichte stückige Kohlenstoff bildet sich
mit einer Reinheit, welche ungewöhnlich gross ist.
-
Man kann ähnliche wirtschaftlich und hinsichtlich der Reinheit günstige
Effekte beider Erzeugung stückigen, leichten und reiktionsiähigen Kohlenstoffs grosser
Reinheit erzielen, wenn man wohifeile Holzkohlen-Abfälle durch Behandlung mit Säuren
entascht und das entatobte Produkt unter Zusat einer Mischung aus Acetylenruss und
Steinkohlenteerpech und der Erdölpech und/oder einem anderen Bitumen, wie im vorausgegangenen
Absatz beschrieben, auf dem Wege der Verkokung agglomeriert.