DE3041115C2 - Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Kohlepartikeln - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen KohlepartikelnInfo
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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.
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.
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.
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.
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.
Beispiel 1 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.
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.
Das gemäß Beispiel 1 erzeugte stäbchenförmige Gemisch aus Pech und Naphthalin wurde in der in der
10
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.
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
erhaltenen Partikel. Dies bedeutet, daß die Größe der
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
- 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.
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