DE2606098A1 - MECHANICAL PROCESS FOR DEWATERING THE SOOT FROM OIL GASIFICATION - Google Patents
MECHANICAL PROCESS FOR DEWATERING THE SOOT FROM OIL GASIFICATIONInfo
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Description
260609?!260609 ?!
A3CH21656A3CH21656
Mechanisches Verfahren zur Entwässerung des bei der ölvergasung anfallenden Rußes,Mechanical process for dewatering the soot produced during oil gasification,
Akzo GmbH WuppertalAkzo GmbH Wuppertal
Bei der unvollständigen Verbrennung schwerer öle mit sauerstoffhaltigen Gasen erhält man bekanntlich ein Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltendes Synthesegas sowie Ruß als festen Rückstand. Bekannte Verfahren der ölvergasung sind u.a. das Shell- und das Texaco-Verfahren. Diese Verfahren sind beispielsweise in Hydrocarbon Processing« Band 46, Nr. 11 (The 1967 Petrochemical Handbook Issue), November 1967, Seite 227, in Engineering Chemistry, Band 48, Nr. 7, Seiten 1118 - 1122, in den britischen Patentschriften 734 475 und 78O 120 sowie in der US-PS 2 914 418 beschrieben.Incomplete combustion of heavy oils with gases containing oxygen is known to produce a carbon monoxide and Synthesis gas containing hydrogen and soot as a solid residue. Well-known methods of oil gasification include the Shell and the Texaco process. These methods are for example in Hydrocarbon Processing "Volume 46, No. 11 (The 1967 Petrochemical Handbook Issue), Nov. 1967, page 227, in Engineering Chemistry, Vol. 48, No. 7, pp. 1118-1122, in British Patents 734,475 and 780,120 and U.S. Pat. No. 2,914,418 described.
Der bei diesen bekannten Verfahren anfallende Ruft hat eine spezifische Oberfläche von 6OO bis 1500 ία2/g (ermittelt nach BET), ein Mikroporenvolumen von O,8 bis 4 ml/g (gemessen nach der N.-Methode), ein Makroporenvolumen von 1,5 bis 5 ml/g (gemessen mit dem Hg-Porosimeter) und eine ölabsorption von 2 bis 6 ml/g. Er wird gewöhnlich mittels Wasser aus dem Gasgemisch herausgewaschen. Hierbei erhält man eine wäßrige Suspension mit einen Rußgehalt von 0,3 bis 4 Gewichtsprozent, üblicherweise werden anschließend Wasser und RuB voneinander abgetrennt, einerseits um das Wasser im Kreislauf zu führen oder auszuschleusen, andererseits zwecks Gewinnung des Rußes, welcher bekanntlich wertvolle Eigenschaften besitzt und beispielsweise als Absorptionsmittel verwendet «erden kann. Zm allgemeinen widder RuAThe call generated by these known methods has a specific surface area of 600 to 1500 ία 2 / g (determined according to BET), a micropore volume of 0.8 to 4 ml / g (measured according to the N. method), a macropore volume of 1 , 5 to 5 ml / g (measured with the Hg porosimeter) and an oil absorption of 2 to 6 ml / g. It is usually washed out of the gas mixture using water. This gives an aqueous suspension with a carbon black content of 0.3 to 4 percent by weight, usually water and carbon black are then separated from one another, on the one hand to circulate or discharge the water, on the other hand to obtain the soot, which is known to have valuable properties and, for example used as an absorbent «can be grounded. For the general aries RuA
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zunächst aus dem Wasser an ein mit Wasser nicht mischbares Lösungsmittel, beispielsweise an Toluol oder an ein Mineralöl ''lbertragen, um zu agglomerieren. Nach dem Abtrennen des Wassers wird das Agglomerat durch Verdampfen des Lösungsmittels abgetrennt. Derartige Verfahren werden beispielsweise in der GB-PS 741 135 beschrieben. Sie sind hinsichtlich der Brandgefahr, der Gefahr einer Lösungsmittelexplosion und hinsichtlich der üblichen Löeungsmittelverluste nachteilig. Ein weiterer Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daS die erforderliche wirksame Wäsche des Agglomerisats nicht ohne Schwierigkeiten in das Gesajntverfahren integriert werden kann. Außerdem sind diese Verfahren »it hohen Investitionen und Betriebskosten verbunden.initially from water to something immiscible with water Solvent, for example on toluene or on a mineral oil, in order to agglomerate. After removing the Water, the agglomerate is separated by evaporating the solvent. Such methods are described in GB-PS 741 135, for example. You are re the risk of fire, the risk of a solvent explosion and with regard to the usual solvent losses disadvantageous. A further disadvantage of this method is that the necessary effective washing of the agglomerate cannot be carried out without it Difficulties can be integrated into the overall process. In addition, these processes are associated with high investments and operating costs.
Da bislang keine bessere Methode der Rußabtrennung zur Verfügung stand, hat man versucht« die Gefahren und die Lösungsmittelverluste der bekannten Verfahren soweit als möglich einzudämmen. In der Literatur vird vorgeschlagen, die Rußsuspension z.B. durch Sedimentieren, Zentrifugieren oder Filtrieren su einer Paste mit 6 bis 10 Gewichtsprozent einzudicken* Dies ist jedoch nur bei Einsät« vergleichsweise großer Mengen Additive möglich (vgl. NL-OS 7 203 Ο46). Die Paste soll anschließend granuliert und durch Abdampfen des Wassers, beispielsweise in einem heißen Luftstrom, weiter getrocknet werden. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß der Energieverbrauch sehr hoch ist. Abgesehen davon ist es sehr schwierig, eine wäßrige Rufisuspenslon durch Sedimentieren, Zentrifugieren oder Filtrieren, durcklos oder unter Druck bis zu einem zufriedenstellenden Rußgehalt einzudicken. Dies gilt insbesondere lsi Fall« der RuBe mit BET-Oberfliehen von wenigstens 600 » /g.Since no better method of separating soot has been available up to now, attempts have been made to reduce the dangers and solvent losses of the known processes as far as possible. The literature suggests the carbon black suspension e.g. to thicken by sedimentation, centrifugation or filtration su a paste with 6 to 10 weight percent * This is but only when using comparatively large amounts of additives possible (see NL-OS 7 203 Ο46). The paste should then be granulated and by evaporating the water, for example in a hot air stream, further drying. A disadvantage of this method is that the energy consumption is very high. Apart from that It is very difficult to obtain an aqueous suspension of rufis by sedimentation, centrifugation or filtration, pressureless or under Thicken pressure to a satisfactory soot content. This is especially true in the case of soot with BET overflowing at least 600 »/ g.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, nach welchem die wäßrige Rußsuspension auf mechanische Weise eingedickt wird, beispielsweise bis zu eine» Rußgehalt im Bereich von 12 bis 25 Gewichtsprozent. Hierbei vird «in Rußkonzentrat erhalten, dasThe present invention relates to a method by which the aqueous carbon black suspension is thickened in a mechanical manner, for example up to a »carbon black content in the range from 12 to 25 percent by weight. Here, in carbon black concentrate, the
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- 3 - A3CH21656- 3 - A3CH21656
in bekannter Weise zu den üblichen geformten Produkten verarbeitet werden kann.processed in a known manner into the usual molded products can be.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das im folgenden beschriebene Verfahren zur Abtrennung von Wasser aus einer wäßrigen Rußsuspension sowie das nach diesem Verfahren erhältliche eingedickte Ruß/Wasser-Gemisch.The present invention relates to the process described below for separating water from a aqueous carbon black suspension and the thickened carbon black / water mixture obtainable by this process.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das im wesentlichen aus Wasser und Ruß bestehende Gemisch mit Hilfe einer Bandfilterpresse dynamisch ausgepreßt wird, wobei die Filterbänder, zwischen denen sich das Ruß/Wasser-Gemisch befindet/ je Umlauf mehrmals um mindestens 90 ° umgelenkt ' T7©rdsn und mindestens eines der Bänder wasserdurchlässig ist. Vorzugsweise werden die Bänder 3 bis 50 mal, insbesondere 5 bis 20 mal umgelenkt.The method according to the invention is characterized in that that the mixture, consisting essentially of water and soot, is dynamically pressed out with the aid of a belt filter press, the filter belts between which the soot / water mixture is located located / deflected several times by at least 90 ° per revolution 'T7 © rdsn and at least one of the straps is permeable to water is. The bands are preferably deflected 3 to 50 times, in particular 5 to 20 times.
Unter dynamischen Auspressen wird hier eine Verfahrensweise verstanden, bei welcher die Rußteilchen so bewegt werden, daß sie unter dem Einfluß unterschiedlich gerichteter Scherkräfte ateta wechselnde Lagen zueinander einnehmen.Here, under dynamic wringing, there is a procedure understood, in which the soot particles are moved so that they are under the influence of differently directed shear forces Take ateta alternating positions in relation to one another.
Die üblichen Filterpressen, welche für einige andere Zwecke angewendet werden, sind für die Entwässerung von wäßrigen Rußsuspensionen nicht geeignet. Schneckenpressen, beispielsweise Doppelschneckenpressen, haben sich in der Praxis der Rußentwässerung ebenfalls nicht bewährt. Zwar wird hiermit bei kurzer Betriebsdauer eine zufriedenstellende Eindickung erzielt, es besteht jedoch die Gefahr, daß innerhalb kurzer Zeit die engmaschigen Wandsiebe verstopfen. Feinmaschig müssen die Wandsiebe deshalb sein, damit sich in der Schneckenpresse der für die Eindickung bis zur gewünschten Rußkonzentration erforderliche hohe Druck auebilden kann.The usual filter presses used for some other purposes are for the dewatering of aqueous ones Soot suspensions not suitable. Screw presses, for example twin screw presses, have proven themselves in the practice of soot dewatering also not proven. Although this achieves a satisfactory thickening with a short operating time, However, there is a risk that the close-meshed wall screens will clog within a short time. They have to be fine-meshed Wall sieves should therefore be used so that the required for thickening up to the desired soot concentration is found in the screw press high pressure can build up.
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Bevor die wäßrige RuSsuspension nach dem erfindungsgemSßen Verfahren konzentriert wird, kann sie einer Vorbehandlung unterworfen werden. Jedoch ist dies im allgemeinen nicht erforderlich. Als mögliche Vorbehandlung ist eine Flockulation mit anschließendem Dekantieren und/oder Filtrieren„ beispielsweise unter Verwendung eines Vakuumfilters, einer Zentrifuge oder eines Dekanters in Betracht su siehen. Gewünschtenfalls können die Vorbehandlung und das erfindungsgemäße Verfahren in ein und derselben Vorrichtung durchgeführt werden.Before the aqueous soot suspension according to the invention Process is concentrated, it can be subjected to a pretreatment. However, this is generally not necessary. A possible pretreatment is flocculation followed by Decanting and / or filtering “for example using a vacuum filter, centrifuge, or decanter. If desired, can the pretreatment and the method according to the invention in one and the same device.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einzudickenden Rußsuspens ionen sind im allgemeinen 0,2 bis 10 gewichtsprozentig, vorzugsweise 0,5 bis 5 gewichtsprozentig, Bei diesen Konzentrationen sind die Suspensionen flüssig oder pastenförmig.The carbon black suspensions to be thickened by the process according to the invention are generally 0.2 to 10 percent by weight, preferably 0.5 to 5 percent by weight. At these concentrations, the suspensions are liquid or pasty.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die aus der Presse ausgetragene Rußmasse so konsistent ist, daß sie leicht granuliert oder andersartig verformt werden kann. Vorteilhaft ist weiterhin, daß das erhältliche Granulat eine ausreichende Formstabilität besitzt, so daß es mechanisch transportiert und in einem Trockner mit ruhendem oder bewegten Trockengut getrocknet werden kann, ohne zu deformieren oder zusammenzubacken. Das so erhältliche Granulat ist darüberhinaue so formstabil, daß es ohne weitere Behandlung direkt als geformte Rußmasse eingesetzt werden kann. Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren auch insofern, als das erhältlich· Rußkonzentrat gewünschtenfalls in einfacher Weise gereinigt werden kann, und zwar vor, während oder nach dem dynamischen Auspressen. Außerdem bietet das erfindungsgemäße Verfahren noch den Vorteil, daß der zu entwässernden Rußauspension keinerlei Additive wie Binde- oder Flockungsmittel zugefügt werden müssen. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht schließlich auch hinsichtlich der Energieersparnie, da die Rußsuepenaion zwei* bis viermal stärker konzentriertOne advantage of the method according to the invention is that the carbon black mass discharged from the press is so consistent that it can easily be granulated or otherwise shaped. It is also advantageous that the granules obtainable have sufficient dimensional stability so that they can be transported mechanically and dried in a dryer with stationary or moving items to be dried, without deforming or caking. The granules obtainable in this way are moreover so dimensionally stable that they can be used directly as a shaped carbon black mass without further treatment. The inventive method is also advantageous in that can be cleaned than the available · carbon black concentrate if desired, in a simple manner, before, during or after the dynamic pressing. In addition, the method according to the invention offers the advantage that no additives such as binders or flocculants have to be added to the soot suspension to be dewatered . Finally, a significant advantage of the method according to the invention also exists in terms of energy savings, since the soot soup is two to four times more concentrated
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wird als bei den bekannten Verfahren und folglich entsprechend weniger Wasser abgedampft werden muß.is than in the known method and consequently less water has to be evaporated.
DoispielExample }}
Es wurde eine bei der partiellen Oxydation von Bunker-C-Öl erhaltene 2 gewichtsprozentige wäßrige Rußsuspension entwässert. Der Ruß der Suspension besaß eine BET-Oberfläche von 950 m /g, ein Mikroporenvolumen (N2-Methode) von 1/8 ml/g, ein Makroporenvolumen (Hg-Porosimeter) von 3,2 ml/g und eine Ölabsorption von 3,2 ml/g.A 2 percent strength by weight aqueous carbon black suspension obtained from the partial oxidation of Bunker C oil was dewatered. The carbon black of the suspension had a BET surface area of 950 m / g, a micropore volume (N 2 method) of 1/8 ml / g, a macropore volume (Hg porosimeter) of 3.2 ml / g and an oil absorption of 3 , 2 ml / g.
Die oben beschriebene Rußsuspension wurde in einer Menge von 600 Liter je Stunde einer Bandfilterpresse (Bellmer-Winkle-Presse) zugeführt. Die mit der Suspension beladenen Filterbänder wurden je Umlauf viermal um 180 ° und zweimal um 145 ° umgelenkt. Es wurden stündlich 75 kg einer Ruß/Wasser-Masse mit einer Rußkonzentration von 16 Gewichtsprozent sowie 525 Liter nahezu rußfreies Wasser erhalten. Der nach dem vollständigen Trocknen erhaltene granulatförmige Ruß unterschied sich hinsichtlich Porosität und spezifischer Oberfläche nicht von dem eingesetzten Ruß. Die Bandfilterpresse wurde 300 Tage lang ohne -Schwierigkeit betrieben«The carbon black suspension described above was fed to a belt filter press (Bellmer-Winkle press) in an amount of 600 liters per hour. The filter belts loaded with the suspension were deflected four times by 180 ° and twice by 145 ° per revolution. There were 75 kg per hour of a carbon black / water mass having a carbon black concentration of 16 weight percent and 525 liters almost obtained soot-free water. The granular carbon black obtained after complete drying did not differ from the carbon black used in terms of porosity and specific surface area. The belt filter press was operated for 300 days without difficulty «
Die oben beschriebene 2 gewichtsprozentige wäßrige Rußsuspension wurde in einer kontinuierlich arbeitenden 4000 g - Scheibenpree·· behandelt. Hierbei konnte die Rußkonzentration der Suspension lediglich auf 3,3 Gewichtsprozent erhöht werden.The 2 percent by weight aqueous carbon black suspension described above was poured into a continuously operating 4000 g disc puree. treated. The soot concentration of the suspension could only be increased to 3.3 percent by weight.
Die oben beschriebene 2 gewichtsprozentige wäßrige Rußsuspension wurde einer Doppelschneckenpresse (hergestellt von der Fa. Stord-Bartz, Bergen, Norwegen) zugeführt. Die erhaltene Rußsuspension wies zwar eine Rußkonzentration von 12 GewichtsprozentThe 2 percent by weight aqueous carbon black suspension described above was fed into a twin screw press (manufactured by Fa. Stord-Bartz, Bergen, Norway). The carbon black suspension obtained Although it had a carbon black concentration of 12 percent by weight
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auf, jedoch war die Presse bereits nach einer Betriebsdauer von nur einer Stunde verstopft und mußte stillgelegt werden.on, but the press was clogged after only one hour of operation and had to be shut down.
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