DE2702186C2

DE2702186C2 -

Info

Publication number: DE2702186C2
Application number: DE2702186A
Authority: DE
Inventors: Pierre Dominique Rouen Seine-Maritime Fr Marin
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1976-01-22
Filing date: 1977-01-20
Publication date: 1987-10-15
Also published as: BE850673A; DE2702186A1; GB1582442A; FR2338982A1; US4067818A; IT1085058B; FR2338982B1; JPS52115786A

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen auf dem Gebiet der Niederschlagung von Staub, besonders in Kohlenbergwerken, und insbesondere die Verwendung eines Salzes einer Alkyl-o-xylolsulfonsäure zur Herstellung von wäßrigen Mitteln zur Niederschlagung von Staub, die zur Staubniederschlagung in staubigen Bereichen versprüht werden können. Außerdem betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zur Staubniederschlagung.

Es ist bekannt, Staub in Kohlenbergwerken niederzuschlagen, um die Arbeitsbedingungen zu verbessern und die toxikologischen Risiken und die Explosionsgefahr zu verringern. So sind aus der DE-OS 24 14 927 Salzpasten zur Staubbindung im Bergbaus bekannt, die aus MgCl₂ und/oder CaCl₂ hergestellt sind und ein die Benetzung des Staubes durch die Paste erhöhendes, insbesondere ein ethoxyliertes, nicht ionogenes Netzmittel enthalten. Ferner ist es bevorzugt, daß diese Pasten Borsäure und/oder ein Borat in einer Gesamtmenge von bis zu 5% umfassen. Im Vordergrund steht hierbei das Staubbindevermögen, d. h. die maximale gewichtsmäßige Menge an Staub, die von der Paste festgehalten werden kann, während naturgemäß aufgrund der Konsistenz der vorgeschlagenen Pasten ein Versprühen dieser Pasten, wie es erfindungsgemäß vorgesehen ist, nicht in Frage kommt. Dementsprechend ist es auch nicht Aufgabe der aus dieser Druckschrift bekannten Salzpasten, sich wie die erfindungsgemäßen Mittel über die Oberfläche eines staubigen Bereiches auszubreiten. Die Benetzungskraft spielt dementsprechend bei den Pasten gemäß DE-OS 24 14 927 keine wesentliche Rolle.

Ferner ist vorgeschlagen worden, den Staub niederzuschlagen, indem man die staubigen Bereiche mit Tenside enthaltendem Wasser besprüht. In der GB-PS 6 77 279 ist die Verwendung eines wäßrigen Alkylbenzolsulfonate enthaltenden Systems beschrieben, wobei die Alkylgruppe 10 bis 12 Kohlenstoffatome enthält. Es wurde gefunden, daß diese Art von System zwar verwendet werden kann, aber keine besonders gute Benetzungskraft hat, und daß vergleichsweise große Mengen an Tensid erforderlichs sind, um die gewünschte Benetzung zu erhalten. Es wurde nun überraschend gefunden, daß bestimmte wäßrige Systeme, die ähnliche Arylsulfonate enthalten, im Vergleich zu den in der GB-PS 6 77 279 vorgeschlagenen eine verbesserte Benetzungskraft besitzen und dadurch die Verwendung von weniger Tensid erlauben.

Die Benetzungskraft ist ein Maß für das Ausmaß, in dem sich die Mischung zur Staubniederschlagung über die Oberfläche des staubigen Bereichs (das heißt die Kohle) ausbreitet und so das Ausmaß der Staubniederschlagung erhöht. Je größer die Benetzungskraft der Mischung, desto größer ist die Staub niederschlagende Wirkung bei gleicher Menge verwendeter Mischung, was natürlich unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten sehr wichtig ist. Anders ausgedrückt kann durch Verwendung von Tensiden mit einer größeren Benetzungskraft bei gleicher Staubniederschlagungswirkung eine Mischung eingesetzt werden, die weniger Tensid enthält.

Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend die Verwendung eines Salzes einer Alkyl-o-xylolsulfonsäure mit 8 bis 11 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe zur Herstellung von wäßrigen Mitteln zur Niederschlagung von Staub, die bis zu 2 Gew.-% des Salzes der Alkyl-o- xylolsulfonsäure enthalten. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 5.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Staubniederschlagung, bei dem der staubige Bereich mit einem wäßrigen Mittel besprüht wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das wäßrige Mittel bis zu 2 Gew.-% eines Salzes einer Alkyl- o-xylolsulfonsäure mit 8 bis 11 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe enthält.

Das Salz der Alkyl-o-xylolsulfonsäure besitzt die allgemeine Formel:

in der R eine Alkylgruppe mit 8 bis 11 Kohlenstoffatomen und M ein organisches oder anorganisches Kation ist. M kann zum Beispiel ein Alkalimetall wie Natrium oder Kalium oder eine stickstoffhaltige Base wie eine quaternäre Ammonium- oder quaternäre Aminoverbindung sein, welche vorzugsweise äthoxyliert sein kann. Es wurde gefunden, daß bei der Niederschlagung von Staub in Kohlenbergwerken die Benetzungskraft von wäßrigen Alkyl-o-xylolsulfonate enthaltenden Lösungen erheblich besser ist, wenn die Alkylgruppe 8 bis 11 Kohlenstoffatome enthält, als von Lösungen, in denen die Alkylgruppe des Sulfonats weniger als 8 oder mehr als 11 Kohlenstoffatome aufweist. Weiterhin wurde gefunden, daß die auf Alkyl-o-xylolsulfonaten basierende Sulfonate enthaltenden Zusammensetzungen eine erheblich bessere Benetzungskraft besitzen als auf den entsprechenden Alkylbenzolsulfonaten basierende Zusammensetzungen und daß dementsprechend schwächere Lösungen verwendet werden können.

Die erfindungsgemäß verwendeten Sulfonate sind leicht in Wasser löslich, so daß die Lösungen für die Staubniederschlagung durch einfaches Mischen erhalten werden können. Es ist auch nicht erforderlich, irgendwelche speziellen Techniken für die Anwendung der Sulfonate auf die staubigen Bereiche einzusetzen. So sind zum Beispiel die zur Zeit in Kohlenbergwerken verwendeten Sprühverfahren gut geeignet.

Die Wahl des Sulfonats und die Menge desselben hängt von der Art des niederzuschlagenden Staubs ab. Die Alkylgruppe R in der allgemeinen Formel kann eine geradkettige oder eine verzweigtkettige Gruppe sein, wenngleich Verbindungen mit verzweigkettiger Alkylgruppe bevorzugt werden. Es wurde auch gefunden, daß ein Alkyl-o-xylolsulfonat, in der die Alkylgruppe 9 Kohlenstoffe enthält, besonders für die Niederschlagung von Staub in Kohlenbergwerken geeignet ist. Dies hat den Vorteil, daß das Alkyl-o-xylol, aus dem das Sulfonat erhalten wird, durch herkömmliche Alkylierung von o-Xylol mit einem Propylentrimeren erfolgen kann. Das Alkyl-o-xylol kann dann nach jedem beliebigen bekannten Standardsulfonierungsverfahren zur Sulfonsäure sulfoniert werden. Anschließend kann die Sulfonsäure zum gewünschten Sulfonat neutralisiert werden. Vorzugsweise wird aus wirtschaftlichen Gründen so wenig Sulfonat wie möglich verwendet, um die gewünschte Benetzungswirkung zu erzielen. Es wurde gefunden, daß in den meisten Fällen ein Gehalt von nicht mehr als 1 Gew.-% an Sulfonat im Wasser ausreichend ist. Die bevorzugten Zusammensetzungen enthalten 500 bis 5000 ppm an Sulfonat. Die zu verwendende Menge an Sulfonat hängt jedoch von der Art des niederzuschlagenden Staubes ab.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert werden. Die Benetzungskraft der erfindungsgemäßen Mittel wurde durch einen statischen Benetzungstest bestimmt, bei dem die Zeit gemessen wurde, in der 1 g Kohlenstaub in Form eines Kegels in das wäßrige Mittel einsinkt. Bei diesem Test wird das Mittel zur Staubniederschlagung durch einen mit dem Filterhals verbundenen Filter von unten in einen Glasfiltertrichter eingeführt und der Kohlestaubkegel in den Filtertrichter eingebracht, so daß dieser beim Einfließen des Mittels zur Staubniederschlagung in den Trichter von diesem abgehoben wird. Die Benetzungszeit ist die Zeit, in der der gesamte Staub in das Mittel zur Staubniederschlagung einsinkt. Je schneller der Staub einsinkt, desto größer ist die Benetzungskraft.

Bei den durchgeführten Versuchen wurde dem Wasser das Sulfonat zugesetzt und die Lösung 24 Stunden lang stehengelassen. Die Lösung wurde dann auf 25±1°C vorgewärmt und dann schnell in der beschriebenen Weise zu dem Kohlenstaub gegeben.

In den folgenden Beispielen wurde die Benetzungskraft der Zusammensetzungen mit Kohlenstaub aus den französischen Dauphine-Kohlenbergwerken bestimmt. Jede Zusammensetzung wurde dreimal getestet und die angegebenen Benetzungszeiten sind jeweils die Mittelwerte dieser drei Tests.

Beispiel 1

Die statischen Benetzungszeiten von Lösungen, die 0,1 Gew.-% Natrium-alkyl-o-xylolsulfonate mit 7, 9 und 12 Kohlenstoffatomen in den Alkylgruppen enthielten, wurden mit entsprechenden Lösungen, die die entsprechenden Natriumalkylbenzolsulfonate enthielten, verglichen und die Ergebnisse sind in der folgenden grafischen Darstellung wiedergegeben.

Beispiel 2

Die statischen Benetzungszeiten von Lösungen, die verschiedene Mengen C₉-Alkyl-o-xylolsulfonat gemäß Beispiel 1 enthielten, wurden verglichen mit denen von Lösungen, die entsprechende Mengen C₉-Alkylbenzolsulfonat gemäß Beispiel 1 enthielten. Die Ergebnisse sind in der folgenden grafischen Darstellung wiedergegeben.

Claims

1. Verwendung eines Salzes einer Alkyl-o-oxylsulfonsäure mit 8 bis 11 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe zur Herstellung von wäßrigen Mitteln zur Niederschlagung von Staub, die bis zu 2 Gew.-% des Salzes der Alkyl-o- xylolsulfonsäure enthalten.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kation des Salzes ein Alkalimetall oder eine stickstoffhaltige Base ist.

3. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stickstoffhaltige Base eine quaternäre Ammonium- oder quaternäre Aminoverbindung ist.

4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die stickstoffhaltige Base ethoxyliert ist.

5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel 500 bis 5000 ppm des Salzes enthält.

5. Verfahren zur Staubniederschlagung, bei dem der staubige Bereich mit einem wäßrigen Mittel besprüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das wäßrige Mittel bis zu 2 Gew.-% eines Salzes einer Alkyl-o-xylolsulfonsäure mit 8 bis 11 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe enthält.