DE2810332C2 - Verfahren zur Abtrennung von chinolinunlöslichen Bestandteilen aus Steinkohlenteerpech - Google Patents

Verfahren zur Abtrennung von chinolinunlöslichen Bestandteilen aus Steinkohlenteerpech

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von in Chinolin unlöslichen Bestandteilen aus Steinkohlenteerpech.
Bei der Destillation von Steinkohlenteer, einem der wichtigsten Chemierohstoffe, fällt Steinkohlenteerpech in einer Menge von 50—55% an. Für Steinkohlenteerpech gibt es vielfältige Verwendungsmöglichkeiten. Für bestimmte Anwendungsgebiete, z. B. zur Herstellung hochwertiger Pechprodukte, wie Kohlefasern oder Nadelkoks, muß das Pech bestimmte Eigenschaften aufweisen; insbesondere wird dazu ein sehr niedriger Gehalt an sogenannten «-Harzen, d. h. den in Chinolin unlöslichen Bestandteilen des Pechs, gefordert. Zur Reduzierung des QI-Gehaltes (QI= in Chinolin unlösliche Bestandteile) von Pechen sind verschiedene Trennverfahren, wie z. B. mechanische Abtrennung durch Filtration oder Zentrifugieren oder destillative Verfahren, entwickelt worden (vgl. z.B. DE-PS 11 89 517, insbesondere Spalte 1, Zeile 49ff). Nach den mechanischen Trennverfahren wird das Pech vorzugsweise in einem Teerlösungsmittel bei erhöhter Temperatur gelöst, und die unlöslichen Bestandteile werden auf mechanischem Wege abgetrennt
Diese bekannten Verfahren sind aber äußerst aufwendig, störanfällig und, insbesondere im Falle einer destillativen Abtrennung, sehr verlustreich.
Gegenstand des deutschen Patents 27 52 511 sowie der vorveröffentlichten JP-OS 52-78201 ist ein Verfahren zur Abtrennung der chinolinunlöslichen Bestandteile durch Schwerkraftabsetzen. Das Sedimentationsverhalten wird gesteigert durch Behandeln eines Teers oder Weichpechs sowohl mit aliphatischen als auch mit aromatischen Lösungsmitteln bei einer Temperatur zwischen 15 und 140°C, wobei die Mengenverhältnisse so eingestellt werden, daß die unlöslichen Substanzen in einer Pechzone ausfallen. Nachteilig ist hier die Verwendung von Teer oder Weichpech, da bei der sich dem Abtrennen der chinolinunlöslichen Bestandteile anschließenden Destillation die als Teerunterschnitt bezeichneten niedermolekularen Aromaten des Teers oder Weichpechs nur gemeinsam mit den aliphatischen Lösungsmitteln abdestilliert werden können, so daß diese wertvollen Chemierohstoffe nicht rein erhalten werden.
Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren zur Abtrennung von in Chinolin unlöslichen Bestandteilen durch Behandeln des Pechs mit organischen Lösungsmitteln und Abtrennen der unlöslichen Bestandteile zu finden, das die Nachteile der bekannten Verfahren vermeidet und darüber hinaus eine weitgehende selektive Abtrennung der in Chinolin unlöslichen
Bestandteile ermöglicht
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren zur Abtrennung von in Chinolin unlöslichen Bestandteilen durch Behandeln von Steinkohlenteerpech mit einem Gemisch aus mindestens einem paraffinischen und mindestens einem Teerlösungsmittel wobei die unlöslichen Substanzen durch Schwerkraftabsetzen abgetrennt werden, das dadurch gekennzeichnet ist daß man die Behandlung des Peches mit dem Lösungsmittelgemisch zwischen 200 und 270° C vornimmt, und daß die Abtrennung zwischen 160 und 200° C erfolgt
Geeignete paraffinische Lösungsmittel sind insbesondere solche Kohlenwasserstoffe, die durch eine geringe Dichte (0,66 - 0,89) bei relativ hoher Siedelage (vorzugsweise bis ca. 260° C) gekennzeichnet sind, wie z. B. η-Hexan oder Kerosin (Siedebereich 210—260° C).
Unter einem Teerlösungsmittel wird ein solches verstanden, dessen aromatische Lösungsmitteleigenschaften überwiegen. Es werden daher vorzugsweise aromatische, insbesondere aus Steinkohlenteer oder Erdölfraktionen erhältliche, Lösungsmittel eingesetzt Solche Lösungsmittel sind z. B. Anthracen, Naphthalin und deren Methylhomologe, aber auch aromatenreiche Rückstandsöle aus Crackreaktionen von Erdölfraktionen oder insbesondere Steinkohlenteerdestillate, wie z. B. Waschöl, Naphthalinöl, Anthracenöl, entbastes und entphenoltes Leichtöl, oder Schnitte daraus.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Lösungsmittelgemisch kann aus je einem oder mehreren Lösungsmitteln jeder Sorte bestehen. Das Mischungsverhältnis der beiden Lösungsmittelsorten ist in weiten Grenzen variierbar; vorzugsweise ist das Verhältnis von paraffinischem Lösungsmittel zu Teerlösungsmittel 0,1 zu 1 bis 3,0 zu 1, und insbesondere 1 :2 bis 2 :1.
Das Verhältnis von eingesetztem Pech zum Lösungsmittelgemisch beträgt im allgemeinen 1 :5 bis 3:1, vorzugsweise 1 :2 bis 2:1. Das Verhältnis wird dabei zweckmäßigerweise so gewählt, daß zur Erreichung guter Resultate möglichst wenig Lösungsmittel erforderlich ist Es wird insbesondere auch vom Mischungsverhältnis der beiden Lösungsmittelkomponenten bestimmt
Die Behandlung des Peches mit dem Lösungsmittelgemisch erfolgt bei erhöhter Temperatur zwischen 200 und 270° C. Die Behandlung kann bei Normaldruck oder unter geringem Überdruck (bis ca. 10 bar) erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Behandlung durch mehrstündiges, z. B. ein- bis dreistündiges gutes Vermischen der Bestandteile, z. B. durch Rühren oder im Schüttelautoklaven.
Die Abtrennung der chinolinunlöslichen Bestandteile erfolgt durch Schwerkraftabsetzen bei einer niedrigeren Temperatur (z. B. vorzugsweise 20—70° erniedrigt) als die Behandlungstemperatur, also bei 160 - 200° C.
Es hat sich gezeigt, daß es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt, in hohen Ausbeuten (ca. 75 — 90%) Peche zu erhalten, aus denen die «-Harze weitgehend selektiv entfernt sind (Chinolinunlösliches <0,3%), ohne daß gleichzeitig auch die 0-Harze ( = Gehalt an in Toluol unlöslichen, in Chinolin löslichen Bestandteilen) übermäßig reduziert werden. Weiterhin besitzt das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß die weitgehend selektive Abtrennung der «-Harze mit guten Resultaten, insbesondere im Hinblick auf die Verfahrensdauer und Selektivität auf wenig aufwendige Weise schon durch einfaches Schwerkraftabsetzen gelingt. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es also möglich, auf einfache und rasche Weise ein Pech
mit im wesentlichen gleichbleibenden ß-Harzanteil und sehr geringem «-Harzanteil (QI) zu erhalten, wie es für viele Zwecke, z. B. zur Herstellung von Nadelkoks, gewünscht wird.
Wie das nachfolgende Vergleichsbeispiel zeigt, werden diese mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Resultate bei Verwendung eines bisher üblichen Teerlösungsmittels bei sonst gleicher Verfahrensweise auch bei viel längeren Abtrennzeiten nicht erreicht
Wenn nicht anders angegeben, beziehen sich vorstehend und nachfolgend Verhältnis- und Prozentangaben auf Gewichtsteile bzw. Gewichtsprozente, Temperaturen auf Celsiusgrade und Siedepunktsangaben auf 1 bar Druck. EP bedeutet Erweichungspunkt (nach Kraemer-Sarnow = KS), TI= Toluolunlösliche Bestandteile,/i-Harze=TI-QI.
Beispiel 1
Das Einsatzpech hatte einen Ql-Gehalt von 5,1 °/o; der Tl-Gehaltbetrug 21,7%;0-Harzgehalt: 16,6% EP(K. S.) 75° C.
200 g Pech werden mit 90 g Kerosin und 90 g einer naphthalinarmen Methylnaphthalinfraktion (Kp: 235-245° C) 3 Stunden bei 250 ±3° C im Schüttelautoklaven behandelt Es baut sich dabei ein Druck von 2,1 bar auf. Nach einer Absitzzeit von 1 Stunde bei 180° C wird das über dem gebildeten Bodensatz stehende an Chinolinunlöslichem arme Gemisch abgezogen. Um einen fließfähigen Rückstand zu erhalten, werden nur 80% des Gesamtmaterials abgezogen. Es bleibt ein Rückstand im Autoklaven von knapp 20%. Die eingesetzten Lösungsmittel können durch Destillation wegen der großen Siedelücke zwischen Pech und Lösungsmittel wiedergewonnen werden.
Die Pechausbeute beläuft sich auf 150 g (75%) des eingesetzten Pechs. Das Lösungsmittelgemisch wird zu 85% wiedergewonnen. (Hierbei ist eine evtl. Wiedergewinnung aus dem an Chinolinunlöslichem reichen Rückstand nicht berücksichtigt). Das so gewonnene Pech (EP (K. S.) 64°C) hat einen QI-Gehalt von 0,08 und einen TI-Gehalt von 14,7,0-Harzgehalt 14,6%.
Beispiel 2
ίο Das Einsatzpech hatte einen QI-Gehalt von 3,5%; der TI-Gehalt betrug 19,8; 0-Harzgehalt: 16,3%, EP (K. S.) 75° C.
Es wird wie im Beispiel 1 gearbeitet unter Verwendung von Kerosin und Schwerbenzol (Siedebereich 190-2100C). Eingesetzt werden 200g Steinkohlenteerpech, 83 g Kerosin und 83 g Schwerbenzol (1/0,415/0,415).
Die Pechausbeute beträgt 90% (bezogen auf Gesamteinsatz an Pech). Kerosin und Schwerbenzol werden als Gemisch zu 85% wiedergewonnen. Das derart gewonnene Pech ist wie folgt charakterisiert: EP (K. S.): 56°C, QI-Gehalt: 0,1%, Tl-Gehalt 13,0%, 0-Harzgehalt: 12,9%.
Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel):
Es wird wie in Beispiel 1 gearbeitet, jedoch ohne Zusatz von Kerosin.
Einsatz: 200 g Pech
180 g naphthalinarme Methylnaphthalinfraktion.
Nach einer Absitzzeit von 3—4 Stunden kommt es zu keiner Bodensatzbildung. Nach Abtrennen des oberen Teiles der Mischung (80% der Gesamtmenge) wird ein Pech mit einem QI-Gehalt von 3,2% gewonnen.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Abtrennung von in Chinolin unlöslichen Bestandteilen durch Behandeln von Steinkohlenteerpech mit einem Gemisch aus mindestens einem paraffinischen und mindestens einem Teerlösungsmittel, wobei die unlöslichen Substanzen durch Schwerkraftabsetzen abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlung des Peches mit dem Lösungsmittelgemisch zwischen 200 und 270° C vornimmt, und daß die Abtrennung zwischen 160 und 200° C erfolgt.
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