DE3041115C2

DE3041115C2 - Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Kohlepartikeln

Info

Publication number: DE3041115C2
Application number: DE3041115A
Authority: DE
Inventors: Hisatsugu Kaji; Kazuhiro Iwaki Fukushima Watanabe
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 1979-11-02
Filing date: 1980-10-31
Publication date: 1983-12-15
Also published as: DE3041115A1; GB2061902A; JPS5669214A; JPS5910930B2; US4420443A; CA1160806A; FR2468549B1; FR2468549A1; GB2061902B

Description

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Kugelförmige Partikel aus Kohle oder aktivierter Kohle finden vielseitige Verwendung, z. B. zur Behandlung von Industrieabwässern, zur Reinigung von Trinkwasser, zur Entfernung von Schwefeloxiden aus Abgasen und dergleichen, wobei ihre kugelförmige Gestalt von besonderer Bedeutung und ihre extrem höhe Effektivität allgemein bekannt ist Da insbesondere die unter Verwendung von Pechen als Ausgangsmaterial hergestellten Partikel sich durch hohe Bruchfestigkeit auszeichnen und kaum zu hochfeinen Pulvern pulverisierbar sind, werden sie sowohl in Fest- als auch in Fließbetten verwendet

Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Partikeln aus Kohlenstoff oder aktiviertem Kohlenstoff ausgehend von Erdölpech oder Kohlepech sind bekannt, zum Beispiel aus den JP-OS'en 18 879/75 und 76/76. Nach diesen bekannten Verfahren wird nach Zugabe eines viskositätsvermindernden Mittels zu einem speziellen Pech und nach gleichmäßigem Vermischen der beiden Komponenten das erhaltene Gemisch bei 50 bis 360⁰C aufgeschmolzen und in Wasser, das ein Suspensionsmittel enthält, bei gewöhnlichem Druck oder Unterdruck dispergiert zur Erzielung von kugelförmigen Partikeln aus Pech. Die auf diese Weise erhaltenen Pechpartikel werden mit einem Lösungsmittel behandelt zur Extraktion des viskositätsverminderndem Mitteis aus den Partikeln, worauf die Partikel unschmelzbar gemacht und zum Verfahrensprodukt gebrannt oder aktiviert werden.

Obwohl das angegebene Verfahren zu ausgezeichneten kugelförmigen Partikeln aus Kohlenstoff oder aktiviertem Kohlenstoff führt, ist die Teilchengrößenverteilung der auf diese Weise erhaltenen Partikel sehr breit, da die viskose Flüssigkeit des Pechgemisches zerteilt und in Wasser zum kugelförmigen Produkt wieder vereinigt wird. Außerdem erweist sich dann, wenn das Pech hochviskos ist eine Dispergierung des Pechgemisches bei hoher Temperatur ais erforderlich, um die Viskosität des aufgeschmolzenen Peches zu vermindern, und die Erzielung von Partikeln mit kleinem Durchmesser ist schwierig wegen der Schwierigkeit, die größeren Partikeln mit Hilfe von Scherkräften aufzubrechen. Aufgrund der aufgezeigten Probleme erstreckte sich die Teilchengrößenverteilung der auf diese Weise gebildeten Partikel von dnsm kleinen bis zu einem großen Durchmesser, und wenn gleichgroße Partikel verlangt wurden, mußten sie mit Sieben gesichtet werden.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt ein Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Partikeln aus Kohle oder aktivierter Kohle mit gleichförmiger Größe zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß dem Verfahren des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird durch die beigefügten Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 die Verfahrensstufen des Extrudierens, Verstreckens, Kühlens und Zerbrechens in schematischer Darstellung und

F i g. 2 die Verfahrensstufen der thermischen Verformung nach vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beim erfindungsgemäß verwendeten Pech kann es sich um Erdölpech oder Kchlepech handeln. Ein typisches geeignetes Erdölpech ist z. B. ein solches, das durch thermisches Craeken γόη Erdölfraktionen (Rohöl, Schweröl, Naphtha, Asphalt, Leichtöl, Kerosin und dergleichen) erhalten wird, oder ein hitzebehandeltes Produkt eines derartigen Pechs. Ein typisches geeignetes Kohlepech sind z. B. schwerere Fraktionen wie hoch- oder mittelmolekulares Pech. Auf alle Fälle werden Peche mit einem Erweichungspunkt von über 160° C bevorzugt.

Typische geeignete viskositätsmindernde Mittel sind

ζ. B. aromatische di- oder trieyclische Verbindungen, die in vorteilhafter Weise mit dem angegebenen Pech verträglich sind und bei einer Temperatur von über 200⁰C sieden, z. B. Naphthalin, Methylnaphthalin, Phenylnaphthalin, Benzylnaphthalin, Methylanthracen, Phenanthren, Biphenyl oder sin Gemisch aus mehr als einer derartigen Verbindung. Im Hinblick auf dessen starke viskositätsvermindemde Wirkung zur Erniedrigung der Viskosität des Peches und in bezug auf die günstige Extrahierbarkeit in der Extrahierstufe aus den Kohlepartikeln erweist sich Naphthalin als besonders vorteilhaft.

Das Gemisch aus dem Pech und dem viskositätsmindernden Mittel wird nach gleichförmigem Aufschmehen aus einer Düse in einen schnurähnlichen Formkörper extrudiert Das Gemisch kann mit Hilfe einir Druckflasche, die an ihrem unteren Ende mit einer Mehrlochdüse versehen ist, oder durch Pumpen durch die Mehrlochdüse extrudiert werden. Wird das Gemisch in eine Druckflasche eingebracht, so wird es aufgeschmolzen und sodann durch Anlegen von Druck an die Flasche nach unten extrudiert in einen schnti-ähnlichen Formkörper. Der Durchmesser der Düsenlöcher beträgt vorzugsweise 0,5 bis 3,0 mm und zur Verbesserung der Produktivität erweist sich eine Mehrlochdüse als vorteilhaft. Ist der Durchmesser des Loches zu klein, so ist für die Extrusion ein größerer Druck erforderlich, und hat das Loch einen zu großen Durchmesser, so ist der Durchmesser des schnurähnlichen Formkörpers zu groß, was zu Schwierigkeiten bei der Kühlung der extrudierten Schnur führt. In letzterem Fall verbleibt der innere Anteil des Schnurformkörpers über einen langen Zeitraum in geschmolzenem Zustand, was ein vorteilhaftes Brechen zur Erzielung eines angemessenen gebrochenen Produktes behindert. Diese Schwierigkeit kann jedoch überwunden werden durch Anwendung einer längeren Kühlzeit. Es erweist sich jedoch als vorteilhafter, Löcher von geeigneter Größe zu verwenden und dann die extrudierten Schnüre zu einem dünneren Querschnitt zu verstrecken. Die Bedingungen *o für das Extrudieren hängen vom Zustand des Gemisches und dem Durchmesser und der Zahl der Löcher ab. Die Temperatur und der Druck beim Extrudieren sind entsprechend zu wählen. Im Hinblick auf die nachfolgenden Verfahrensstufen erweist es sich jedoch als besonders vorteilhaft, wenn der Durchmesser des schnurähnlichen Formkörpers nach der Extrusion oder dem Verstrecken im Bereich von 02 bis 2,5 mm Hegt.

Das Verstrecken der extrudierten Schnurformkörper wird in üblicher bekannter Weise durchgeführt, z. B. durch Extrudieren mit einem Luftstrom. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der extrudierte Schnurformkörper auf einer geneigten Leitfläche oder einem geneigten Förderband mit einem Wasserstrom mit einer Geschwindigkeit von 0,5 bis 5 m/s fließengelassen. Nach dieser Methode werden das Kühlen und Verstrecken in einer Stufe gleichzeitig durchgeführt. Die Neigung der Leitfläche oder des Bandförderers können 30 bis 60° betragen. Normalerweise kann der extrudierte Schnurformkörper dadurch verstreckt werden, daß er längs einer geneigten oder praktisch vertikalen Wand mit oder ohne Wasserfluß herabfließengelassen wird. Mit Hilfe einer beweglichen Leitfläche, d. h. mit einem Bandförderer von wahlweiser Geschwindigkeit, ist das Verstrecken leichter. Bei größerer Geschwindigkeit des Wasserflusses und/odei des Bandförderers ist der Verstreckungsgrad so wie die Gefahr des Reißens des Schnurformkörpers größer.

Gemäß der Fi g. 1, welche die Verfahrensstufen des Extrudierens, Verstreckens, Kühlens und Zerbrechens gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung schematisch wiedergibt, wird ein Gemisch aus Pech und einem viskositätsmindernden Mittel in eine Druckflasche 2 eingeführt, welche mit einem Rührer 1 ausgestattet und auf eine vorbestimmte Temperatur unter Rühren erhitzt wird. Nach Einführen von Stickstoffgas in die Flasche 2 durch den Einlaß 5 wird der Inhalt der Druckflasche aus der Düse 3 unter einem vorbestimmten Druck von Stickstoffgas extrudiert Die extrudierten Pechschnüre gelangen in ein Kühlwassergefäß 7 nach dem Verstrecken auf der geneigten Leitfläche oder dem Förderband 6. Ein Teil des Wassers in dem Gefäß 7 wird mit Hilfe einer Pumpe 8 aus einem Auslaß 4 eines Rohres auf der geneigten Leitfläche oder dem geneigten Förderband 6 mit einer vorherbestimmten Geschwindigkeit fließen gelassen, um das Kühlen und Verstrecken des Schnurformkörpers aus Pechgemisch zu erleichtern. Dieses Wasser kann auch separat zugeführt werden. Das aus der Düse extrudierte Gemisch aus Pech und dem viskosi.ätsmindernden Mittel wird auf der Leitfläche, dem Förderband oder in dem Gefäß 7 gekühlt und verfestigt Das Kühlen des Schnurformkörpers im Wassergefäß 7 kann auch durch Aufspi-ühen des Wassers ohne Durchfeuchten bewirkt werden.

Die auf diese Weise geformten und verfestigten Pechschnüre sind extrem spröde und leicht aufbrechbar in eine stäbchenförmige Gestalt mit einem Verhältnis von LIr.ge/Durchmesser (LJD) von weniger als 5 mit Hilfe eines Naßdesintegrators, ζ. B. einer Brechmaschine, eines Entsafters, einer Mischvorrichtung, einer Schnitzelmaschine, einer Kolloidmühle und dergleichen. Die verfestigten Schnüre aus dem Pechgemisch sind leicht zerbrechbar durch geringe externe Krafteinwirkung, sobald sie jedoch einmal in stäbchenförmig Formkörper mit einem UD-Verhältnis von weniger als 5 gebrochen sind, werden sie gegenüber -Süßeren Kräften relativ stabil und demzufolge ist das stäbchenför^iige Pechgemisch eines UD-Verhältnisses von 1 bis 5 leicht erzielbar. Die Größe der Stäbchen konzentriert sich insbesondere auf ein UD-Verhältnis von 1 bis 2. Die Teilchengrößenverteilung der Pechstäbchen ist sehr scharf und eng und kugelförmige Partikel werden erzielt mit stäbchenförmigen Formkörpern eines UD-Verhältnisses von weniger als 5: da jedoch solche mit einem L/D-Verhältnis von weniger als 2 besonders leicht in kugelförmige Formkörper überführbar sind, werden sie bevorzugt.

Die Tatsache, Oaß die Stäbchen aus Pechgemisch mit einem kleinen UD-Verhältnis gleichförmig ausgestzhet sind, stellt das wesentliche Merkmal der Erfindung dar, und durch Verwendung derartiger Stäbchen aus Pechgemisch sind kugelförmige Partikel einer gleichförmigen Größe erzielbar.

Wird das Pechgemisch lediglich aufgeschmolzen, verformt und gekühlt, so werden beim Zerkleinern des verfestigten Ma^?;ria)s in die Granalien oder Partikel einer gle'chförmigen Größe 30 bis 40 Gew.-% des Materials in sehr feines Pulver zerbrochen, so daß die Erzeugung von Partikeln einer vorbestimmten Größe nicht gelingt. Demgegenüber ist, sobald erfindungsgemäß schnurähnliches Material hergestellt worden ist, die Menge an derartigem sehr feinem Pulver sehr gering und beträgt weniger als 2 Gew.-% des gesamten Materials.

Das Kühlen. Verfestigen und Brechen (Zerkleinern)

des erfindungsgemäß gewonnenen schnurähnlichen Materials kann chargenweise durchgeführt werden, doch erweist sich eine kontinuierliche Verfahrensweise, wie sie in F i g. I dargestellt ist, als besonders vorteilhaft und wird daher bevorzugt. Das gekühlte schnurähnliche Material wird kontinuierlich durch einen Bandförderer 9 und 10 transportiert und in einer Hochgeschwindigkeits-Schneidemaschine 11 mit einem Antriebsmotor M in Stäbchen zerkleinert. Wird das auf diese Weise erhaltene stäbchenförmige Pechgemisch einer UD von weniger als 5 in heißes Wasser geworfen, das bei einer Temperatur gehalten wird, die höher als der Erweichungspunkt des Pechgemisches liegt, so wird das stäbchenförmige Pechgemisch kugelförmig durch thermoplastische Verformung aufgrund von Oberflächenspannung. Die Verformung in die kugelförmige Gestalt schreitet graduell fort beim langsamen Herabfallen in Αλ% heiße Wasser. Die Verformung kann auch unter Rühren bewirkt werden. Bei der thermischen Verformung in die kugelförmige Gestalt im heißen Wasser erweist es sich als vorteilhaft, dem Wasser zuvor eine geeignete Menge an einem agglomerationsverhindernden Mittel zuzusetzen, um die gegenseitige Agglomeration der gebildeten Partikel aus Pechgemisch zu verhindern. Typische geeignete agglomerationsverhindernde Mittel sind z.B. Polyvinylalkohol, partiell verseiftes Polyvinylacetat. Methylzellulose, Carboxymethylzellulose. Polyacrylsäure und deren Salze. PoIyäthylenglykol und dessen Äther oder Ester. Stärke. Gelatine und beliebige andere wasserlösliche Polymere. Auf alle Fälle erfolgt statt einer Deformierung der Gestalt durch Scherkräfte erfindungsgemäß eine thermische Verformung des stäbchenförmig ausgestalteten Pechgemisches mit einer UD von weniger als 5 in kugelförmig ausgestaltete Partikel unter Beibehaltung des ursprünglichen Volumens und ohne große Änderung der TeilchengröBenverteiiung. Die effindunsSsemäß gebildeten kugelförmigen Partikeln zeichnen sich daher durch eine günstige Gleichförmigkeit in der Teilchengröße aus.

Aus den auf diese Weise erhaltenen kugelförmigen Partikeln aus Pechgemisch wird das viskositätsmindernde Mittel mit Hilfe eines organischen Lösungsmittels extrahiert und die verbleibenden kugelförmigen Pechpartikel werden unter Verwendung eine Oxidationsmittels wie Luft, gasförmigem Sauerstoff. Ozon, gasförmigem Schwefeltrioxid, gasförmigem Stickstoffoxid oder einem Gemisch aus diesen Stoffen, das mit Luft oder gasförmigem Stickstoff verdünnt ist. unschmelzbar gemacht und m kegelförmigen Kohlepartikeln gebrannt oder nach den Unschmelzbarmachen zu kugelförmigen Aktivkohlepartikeln aktiviert. Die Behandlung mit dem Oxidationsmittel erfolgt bei einer Temperatur von unter 400°C.

Typische zur Extraktion geeignete organische Lösungsmittel sind z. B. solche, die Pech oder carbonisierte Materialien nicht zu stark lösen, jedoch ein sehr hohes Lösungsvermögen für das viskositätsmindernde Mittel haben, z. B. aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Butan. Pentan, Hexan, Heptan und dergleichen, oder aliphatische Alkohole wie Methanol, Äthanol, Propanol und dergleichen. Das in dem Partikel befindliche viskositätsmindernde Mittel kann durch eine ein- oder mehrstufiges Extraktion extrahiert und entfernt werden und die auf diese Weise behandelten kugeiförmigen Partikel aus Pech sind porös aufgrund der Entfernung des viskositätsmindernden Mittels.
In der nächsten Verfahrensstufe werden die unschmelzbaren kugelförmigen Pechpartikel zur Carbonisierung in einer inerten Atmosphäre bei einer Temperatur von über 600⁰C zu kugelförmigen Kohlepartikeln gebrannt.

Ferner sind durch Aktivierung der angegebenen unschmelzbaren kugelförmigen Pechpartikel oder der angegebenen kugelförmigen Kohlepartikel mit einem Aktivierungsmittel, das hauptsächlich aus Wasserdampf besteht, kugelförmige Partikel aus Aktivkohle (im

to folgenden kurz Aktivkohlekörper genannt) leicht erzielbar. Die Aktivierung kann gleichzeitig mit dem Brennen für die Carbonisierung erfolgen, weshalb gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kugelförmige Partikel aus Aktivkohle durch gleichzeitige

Carbonisierung und Aktivierung gewonnen werden.

Die erfindungsgemäß geformten Kohlepartikel oder Aktivkohlepartikel zeichnen sich durch eine extreme Gleichförmigkeit in der Teilchengröße aus im Vergleich zu nach üblichen bekannten Verfahren hergestellten

Partikeln, weshalb sie in besonders vorteilhafter Weise zur Abwasserbehandlung oder Abgasbehandlung in Fluidisierbettsystemen verwendet werden. Außerdem ist erfindungsgemäß auch Pech von hoher Viskosität leicht in kugelförmige Formkörper überführbar, so daß

erfindungsgemäß der Bereich von brauchbaren Pechtypen, die zur Herstellung kugelförmiger Kohle- oder Aktivkohlepartikel verwendbar sind, erweitert ist. Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

In ein mit einem Rührer versehenes 3001-Druckgefäß wurden 75 kg Pech mit einem Erweichungspunkt von 182° C, das 10 Gew.-% chinolinunlösliche Substanzen und ein H/C-Verhältnis von 033 aufwies und durch

J₅ Naphtha-Crackung erhalten worden war, sowie 25 kg Naphthalin eingebracht und auf 210°C unter Rühren erhitzt zur Erzielung eines aufgeschmolzenen Gemisches, und nach dem°Kühlen des Gemisches auf 80 bis 90° C zur Einstellung einer zum Schmelzspinnen

geeignete Viskosität wurde das Gemisch unter Verwendung einer im unteren Abschnitt des Gefäßes vorgesehen Düse mit 100 Löchern von U mm Durchmesser mit einer Geschwindigkeit von 5 kg/min durch Anwendung eines Druckes von 50 bar extrudiert.

Das auf diese Weise extrudierte schnurähnhche Pechgemisch wurde in ein bei 10 bis 25°C gehaltenes Kühlgefäß eingebracht und während es parallel zur Leitfläche 6 gemäß Fig. 1 herabfloß wurde das extrudierte Pech sofort nach der Extrusion durch einen

so auf der Leitfläche bewirkten Wasserfluß mit einer Geschwindigkeit von 3.0 m/s kontinuierlich versteckt. Nachdem die extrudierte und verstreckte Schnur mit etwa 500 μπι Durchmesser etwa 1 min lang im Kühlgefäß gelassen worden war, verfestigte sich der

schnurförmige Formkörper in einen Zustand, in welchem er mit der Hand leicht abgebrochen werden

konnte.

Der auf diese Weise verfestigte Schnurformkorper wurde in eine Hochgeschwindigkeits-Schneidemaschine

μ, zusammen mit Wasser eingebracht und nach 10 bis 30 s langer Rotation der Schneidblätter war das Brechen des Schnurformkörpers vollständig und und das Gemisch aus Pech und Naphthalin war in stäbchenförmige Formkörper mit einem mittleren Verhältnis von

Länge/Durchmesser = 1,5 überführt.

Nach dem Sammeln des stabförmigen Matenals durch Filtration wurden 100 g des abfiltrierten Materials in 1 kg einer 0,5%igen wäßrigen Lösung von Polyvinyl-

alkohol eines Verseifungsgrades von 88'Vo bei einer Temperatur von 90°C unter Rühren eingebracht. Dann wurde das stabförmige Material erweicht und in der Lösung dispergiert. Nach dem Kühlen der Dispersion wurde eine Aufschlämmung von kugelförmigen Partikeln des Gemisches erhalten, wobei der mittlere Durchmesser der kugelförmigen Partikel 600 μιη betrug. In den kugelförmigen Partikeln vorliegendes Naphthalin wurde durch Extraktion mit n-Hexan entfernt.

In der nächsten Verfahrensstufe wurden die kugelförmigen Pechpartikel unschmelzbar gemacht unter Verwendung von Luft in einem Fluidisierbett der kugelförmigen Pechpartikel, wobei auf 300°C mit einer Geschwindigkeit von 30°C/h erhitzt wurde bei einer Luft.'iießgcschwindigkeit von 20 l/min pro 100 g kugelföi miger Pechartikel. Die auf diese Weise unschmelzbar gemachten Partikel wurden in einer Stickstoffatmosphäre auf 1000⁰C mit einer Geschwindigkeit von 200°C/h erhitzt und I h bei dieser Temperatur belassen zur Carbonisierung der Pechartikcl.

Die Teilchengrößeverteilung der auf diese Weise erhaltenen kugelförmigen Kohlepartikel ist in der folgenden Tabelle Il wiedergegeben. Die Ergebnisse zeigen, daß das Produkt eine gleichförmige Größe hat bzw. eine sehr enge Verteilung seines Teilchendurchmessers aufweist.

Vergleichsbeispiel I

Wie in Beispiel 1 beschrieben wurden 100 kg aufgeschmolzenes Gemisch aus dem angegebenen Pech und Naphthalin hergestellt, wobei jedoch statt zu extrudieren das aufgeschmolzene Gemisch, das bei 150°C in einem mit einem Rührer ausgestatteten Druckgefäß gehalten wurde, mit 200 !cg einer 0.2%igen wäßrigen Lösung von PciyvinySa'kchot versetzt wurde. Das dabei erhaltene Gemisch wurde bei 150°C 40 min lang bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit des Rührers von 300 U/min gerührt zur Dispergierung des Pechgemisches in der wäßrigen Lösung. Nach dem Kühlen und Abtrennen der Partikel aus dem Gemisch aus Pech und Naphthalin wurde Naphthalin von den Partikeln mit η-Hexan extrahiert. Die erhaltenen Pechpartikel wurden wie in Beispiel 1 unschmelzbar gemacht und gebrannt unter Erzielung von kugelförmigen Kohlepartikeln mit einem mittleren Durchmesser von 570 μπι. Die Teilchengrößeverteilung des erhaltenen Produktes ist in folgender Tabelle II wiedergegeben.

Beispiel 2

in analoger Weise wie in Beispiel 1 wurden unschmelzbar gemachte kugelförmige Kohlepartikel hergestellt und danach aktiviert zu kugelförmigen Aktivkohlepartikeln. Die Hauptunterschiede der Verfahrensbedingungen zwischen den Beispielen 1 und 2 sind in folgender Tabelle I aufgeführt.

Tabelle I

Beispiel 1 Beispiel 2

Beispiel Beispiel 2

Pech (75 kg)

Erweichungspunkt (° C)

In Chinolin unlöslich	10	15
5 (Gew.-%)
Verhältnis H/C	0,53	0,50
Erweichungspunkt des	68	65
Gemisches (⁰C)
¹⁰ Fließpunkt des Gemisches	73	68
(⁰C)
Leitfläche oder Förderband	Leitfläche	Fördiir
		band
15 Durchmesser des Schnur	500	510
formkörpers (μπι)
L/D des stäbchenförmigen	1.5	1,54
Pechgemisches
20 Stäbchenförmiges Pech	100 g	20 kg
gemisch
Wäßrige 0,5%ige PVA-	lkg	100 kg
Lösung
, Mittlerer Durchmesser des	600 μπι	680 uir

erhalten	erhalten
aus	aus
Naphtha	Kohle
182	165

kugelförmigen Gemisches

Gemäß Beispiel 2 wurden die unschmelzbar gemachten kugelförmigen Kohlepartikel, deren Unschmelzbarmachung in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 erfolg, aktiviert unter Verwendung eines gleichvolumigen Gemisches aus gasförmigem Stickstoff und Wasserdampf in solcher Weise, daß die Temperatur auf 900° C mit 200° C/h erhöht und danach diese Temperatur 1 h lang aufrechterhalten wurde. Der mittlere Durchmesser der auf diese Weise erhaltenen kugelförmiger. Aktivkohlepartike! betrug 680 um und die scheinbare Dichte betrug 0,60 g/cm¹, die mittlere Jodadsorption 1100 mg/g (bestimmt nach der Standardmethode JlS K-1474) und die Entfärbungsrate von Karamel 85% (bestimmt nach der Standardmethode JIS K-1470). Die Teilchengrößeverteilung der auf diese Weise erhaltenen kugelförmigen Partikel aus aktivierter Kohle ist in Tabelle II wiedergegeben.

Beispiel 3

Die gemäß Beispiel 1 erhaltenen, unschmelzbar gemachten, kugelförmigen Partikel wurden in einem Fluidisierbett aktiviert unter Verwendung von 2,4 l/min Wasserdampf pro 100 g Partikel bei einer Temperatur von 900° C durch Wassergasreaktion. Durch diese Reaktion wurde auf der Oberfläche und im Inneren der Partikel eine Porenstruktur gebildet Bei einer Ausbeute der Aktivierung von 40% betrug die scheinbare Dichte der Partikel 038 g/ml und die Jodadsorption war ti00 mg/g. Die nach der Standardmethode JIS K-1470 bestimmte Karamel-Entfärbungsrate betrug 85%. Diese Daten zeigen, daß die auf diese Weise erhaltenen Partikel ausreichende und zufriedenstellende Eigenschäften als Aktivkohle besitzen, wobei der mittlere Durchmesser und die Teilchengrößenverteilung der auf diese Weise erhaltenen kugelförmigen Aktivkohlepartikel die gleichen sind wie diejenigen der gemäß Beispiel 1 erhaltenen Partikel.

Beispiel 4

Das gemäß Beispiel 1 erzeugte stäbchenförmige Gemisch aus Pech und Naphthalin wurde in der in der

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F i g. 2 dargestellten Vorrichtung in kugelförmige Partikel verformt. Bei dieser Vorrichtung handelt es sich um einen Zylinder von 20 cm innerem Durchmesser und 6 m Höhe, der mit einem Heizmantel 28 und einem Kühlmantel 29 versehen ist, wobei der obere Teil 22 von 4 m Höhe die r<.sne zur Verformung in kugelförmige Partikel und der untere Teil 23 von 2 m Höhe die Kühl- und Verfestigungszone darstellt. Der Einlaß 24 und der Auslaß 25 für Heizmedium zum Erhitzen sind im Mantel 28 des oberen Teils 22 vorgesehen und der Einlaß 26 und der Auslaß 27 für Wasser zum Kühlen sind im Mantel 29 des unteren Teils 23 vorgesehen.

Zur Betriebsdurchführung wurde Wasser in den Zylinder gefüllt und das Heizmedium wurde durch den Einlaß 24 zugeführt zum Aufheizen der oberen Zone 22 auf 80⁰C, und andererseits wurde Wasser durch den Einlaß 26 zugeführt zur Aufrcchtcrhaltung einer Temperatur in der unteren Zone von 30⁰C.

Das stäbchenförmige Gemisch aus Pech und Naphthalin wurde in den Zylinder durch den Trichter 21 eingespeist und in das Wasser mit einer Geschwindigkeit von 0,05 m/s durch Schwerkraft fallengelassen. Das stäbchenförmige Gemisch erweichte und dessen Gestalt verformte sich von stab- in kugelförmig beim langsamen Herabfallen durch die Heißwasserschicht, worauf sich die Kugeln verfestigten beim Herabfallen durch die Kühlzone. Die aus der Vorrichtung entnommenen kugelförmigen Partikel wurden getrocknet und mit η-Hexan zur Entfernung von Naphthalin extrahiert. Die auf diese Weise erhaltenen kugelförmigen Pechpartikel wurden unschmelzbar gemacht und zu kugelförmigen Kohlepartikeln mit einer scheinbaren Dichte von 0,65 g/cm¹ gebrannt, deren mittlerer Durchmesser 600 μιτι betrug. Die Teilchengrößeverteilung der erhaltenen Partikel ist in Tabelle Il aufgeführt.

Tabelle II

Vergleich der Durchmesser von kugelförmigen Kohlenstoffteilchen

Klassifikation	Einheit: Gew.-%	150 bis 400	400 bis 600	600 bis 780	780 bis 1000	über 1000
	Fraktion (μΐπ)	2,5	72,5	20,5	3.5	0
	bis zu 150	8	23	23	20	8
Beispiel 1	1,0	2,0	24,0	73,0	0,5	0
Vergleichsbeispiel 1	18	14	51	23	9	0
Beispiel 2	0,5
Beispiel 4	3

Wie aus der Tabelle H ersichtlich, ist die Teilchengrö- 35 erfindungsgemäß erzielbaren kugelförmigen Kohlepar-

ßenverteilung der erfindungsgemäß erhaltenen kugel- tikel und Aktivkohlepartikei sehr viel gleichförmiger is*,

förmigen Kohlepartikel und Aktivkohlepartikel sehr als die Größe von nach üblichen bekannten Verfahren

viel enger als diejenige der gemäß Vergleichsbeispiel I gewonnenen kugelförmigen Kohlenpartikeln,
erhaltenen Partikel. Dies bedeutet, daß die Größe der

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: ■

L Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Kohlepartikeln aus einem kohlenstoffhaltigen Pech, bei dem das Pech zur Erniedrigung der Viskosität mit einem viskositätsmindernden Mittel vermischt, das erhaltene Gemisch in kugelförmige Partikel verformt und danach das in den kugelförmigen Partikeln befindliche viskositätsmindernde Mittel daraus extrahiert wird, worauf die auf diese Weise erhaltenen kugelförmigen Pechpartikel unter Verwendung eines Oxidationsmittels unschmelzbar gemacht und gebrannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Formen der kugelförmi- gen Partikeln aus dem Gemisch dadurch erfolgt, daß man das Gemisch in .einen schnurförmig ausgestalteten Formkörper verformt und den Formkörper in stäbchenförr^ig ausgestaltete Formkörper mit einem Verhöinis von Länge zu Durchmesser von weniger als 5 bricht und die stäbchenförmigen Formkörper zur thermischen Verformung in kugelförmige Partikel in heißes Wasser einbringt, dessen Temperatur höher als der Erweichungspunkt des Gemisches ist.
2. Verfahren nach Anspruch-1, dadurch gekennzeichnet, daß der schnurförmig ausgestaltete Formkörper anschließend an seine Herstellung verstreckt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des schnurförmig ausgestalteten Formk&rpers £<s Gemisch aus einer Düse schmelzextnidicrt^/ird.
4. Verfahren nach Anspruch :', dadurch gekennzeichnet, daß das Verstrecken des schnurförmig ausgestalteten Formkörpers dadurch bewirkt wird, daß man diesen zusammen mit einem Wasserstrom mit einer Fließgeschwindigkeit von 03 bis 5 m/s auf einer geneigten Führungsfläche oder einem geneigten Förderband fließen läßt.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des verstreckten oder nichtverstreckten schnurförmig ausgestalteten Formkörpers auf 0,2 bis 2,5 mm eingestellt wird. «
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem heißen Wasser zur Verhinderung der Agglomeration der kugelförmigen Partikel oder der stäbchenförmig ausgestalteten Formkörper ein agglomerationsverhinderndes Mittel zugesetzt wird, so
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als agglomerationsverhinderndes Mittel Polyvinylalkohol, partiell versteiftes Polyvinylacetat, Methylcellulose oder Carboxymethylcellulose eingesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Kohlepartikel aktiviert werden.