DE3136000C2

DE3136000C2 - Verfahren zur Herstellung von Brikettbindemitteln

Info

Publication number: DE3136000C2
Application number: DE19813136000
Authority: DE
Inventors: Heinz-Günter 4620 Castrop-Rauxel Janneck; Maximilian Prof. Dipl.-Chem. Dr. Zander; Robert Dipl.-Chem. Dr. 4220 Dinslaken Zellerhoff
Original assignee: Ruetgerswerke AG
Current assignee: Ruetgers Germany GmbH
Priority date: 1981-09-11
Filing date: 1981-09-11
Publication date: 1986-01-16
Also published as: DE3136000A1

Abstract

Das Verfahren bezieht sich auf die Herstellung eines raucharmen Brikettbindemittels aus thermisch behandelten Gemischen aus Rückstandsölen und Kunststoffabfällen. Die schwefelarmen, überwiegend aromatischen Rückstandsöle entstammen der Aufarbeitung von Teerölen, aus chemischen Verfahren auf Basis von Mineralölfraktionen, oder aus der Kohleveredelung. Sie werden im Verhältnis 1 : 1 bis 9 : 1 mit Polystyrolabfällen vermengt und bei 300-400 ° C und Drücken zwischen 1 und 100 bar 1 bis 6 Stunden thermisch behandelt. Nach dem Abdestillieren der bis 420 ° C siedenden Bestandteile, gegebenenfalls nach Fluxen mit hochsiedenden aromatischen Ölen, kann das Reaktionspech als Bindemittel zur Herstellung raucharmer Briketts mit guter Feuerstandsfestigkeit verwandt werden.

Description

Das Verfahren bezieht sich auf die Herstellung von raucharmen Brikettbindemitteln aus thermisch behanrlelten Gemischen von Rückstandsölen und Kunststoffabfällen.

Aufgrund der zunehmenden Verknappung von mineralischem leichtem Heizö! und Erdgas findet eine Rückbesinnung auf kohlestämmige Brennstoffe für den Hausbrand statt. Bevorzugt werden dabei rauch- und aschearme Produkte in staubfreier, leicht handhabbarer Form. Hier bietet sich besonders das Steinkohlenbrikett auf der Basis von Mager- und Anthrazitkohlen an. Zur Herstellung werden etwa 6,5% Bindemittel benötigt. Steinkohlenteer-Normalpech als Bindemittel ergibt Briketts, die gute Festigkeitseigenschaften aber unbefriedigende Emissionswerte aufweisen.

Mit Erdöl-Bitumen hingegen lassen sich nur Briketts mit geringer Feuerstandsfestigkeit herstellen, was sich negativ auf den Feuerungswirkungsgrad auswirkt. Es hat daher auch nicht an Versuchen gefehlt, ein raucharmes Bindemittel herzustellen, das ähnlich gute Festigkeitseigenschaften wie das frühere Steinkohlenteer-Normalpech aufweist.

In der DE-OS 27 08 495 der Anmelderin wird beispielsweise vorgeschlagen, Steinkohlenteer-Normalpech bis auf einen Erweichungspunkt (EP) um 150⁰C (K. S.) nach Krämer-Sarnow abzudestillieren und anschließend mit beispielsweise filtriertem Anthracenöi auf den gewünschten Erweichungspunkt (E.P.) von etwa 70⁰C (K. S.) zurückzustellen. Auf diese Weise werden die qualmbildenden Stoffe aus dem Bindemittel entfernt und durch andere die Emission vermindernde Stoffe ersetzt. Das erhaltene Bindemittel ist von ausgezeichneter Qualität. Die Emissionswerte der damit hergestellten Briketts sind nicht höher als bei mit Bitumen gebundenen und die Feuerstandsfestigkeit ist nicht geringer als beim altbewährten Steinkohlenteer-Normalpech.

Dieses neue Bindemittel ist allerdings teurer als das Normalpech, da die zusätzlichen Verfahrensstufen die Herstellungskosten erhöhen. Hinzu kommt, daß das Normaipech zur Herstellung hochwertiger Kohlenstoffvorprodukte wie z. B. Elektrodenbindemittel und Pechkoks in zunehmendem Umfang benötigt wird.
In ihrer älteren Anmeldung (P 30 37 829.1) beschreibt die Anmelderin ein Verfahren zur Herstellung von modifizierten Pechen und niedrigsiedenden Aromaten oder Olefinen durch thermische Behandlung von 10—80 Gew.-Teilen Polystyroiabfällen und 20 bis 90 Gew.-Teilen über 300⁰C siedenden aromatischen Kohlenwasserstoff-Gemischen unter Inertgasatmosphäre oberhalb des Zersetzungspunktes von Polystyrol bei Drücken bis zu 30 bar und Destillation des Reaktionsproduktes, um Olefine oder Benzolhomologe und ein Reaktionspech zu erhalten, das unter anderem als Bindemittel für Kohlenstoffelektroden verwendet wird. Kohlenstoffelektroden werden nach dem Formen gebrannt er· .-τ sogar graphitiert, bevor sie weiter verwendet werden. An Elektrodenbindemittel sind daher völlig andere Anforderungen zu stellen als an Brikettbindemittel. Elektrodenbindemittei soiien neben einem guten Benetzungsvermögen vor allem einen niedrigen Aschegehalt und einen hohen Verkokungsrückstand aufweisen. Der Erweichungspunkt liegt etwa bei 100⁰C. Auch für die x- und /?-HarzgehaIte gibt es enge Vorschriften. Der Bindemittelanteil in der Elektrodenmasse beträgt 20 bis 25%, so daß der Erweichungspunkt und der Verkokungsrückstand von besonderer Bedeutung sind. Bei Brikettbindemitteln spielt der Aschegehalt nur eine untergeordnete Rolle. Wegen des geringen Bindemittelgehalts der Brikettiermasse von 6 bis 7% ist der Erweichungspunkt niedriger (ca. 70⁰C). Da die Briketts nicht vorgebrannt werden, sind besondere Anforderungen an die Kalt- und Feuerstandsfestigkeit sowie an die Rauch- und Schwefelarmut zu stellen. Wegen dieser unterschiedlichen Anforderungen sind daher Elcktrodcnbindc—.ittel im allgemeinen für die Verwendung als Brikettbindemittel nicht geeignet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein preisgünstiges Brikettbindemittel zu entwickeln, das es ermöglicht, Briketts mit geringen Emissionswerten und ausgezeichneten Festigkeitseigenschaften herzustellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das nach

dem im Anspruch beschriebenen Verfahren hergestellte Brikettbindemittel gelöst.

Bei der Teerölaufarbeitung, bei der Pechverkokung wie auch bei der Aufarbeitung von Rohstoffen aus verschiedenen Prozessen der Mineralölindustrie fallen Rückstände an, die für eine weitere Aufarbeitung nicht geeignet sind. Diese Rückstände werden gemischt und «j's schweres Heizöl genutzt. Das gleiche gilt für Teere aus der sonstigen Kohleveredelung, wie z. B. Braunkohlenschwelteere.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß sich aus solchen minderwertigen Rohstoffen, wenn sie überwiegend aromatisch sind und ihr Schwefelgehalt kleiner als 1 % ist, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Polystyrol-Abfällen, wie z. B. aus der Bearbeitung von aufgeschäumtem Polystyrol, ausgezeichnete Brikettbindemittel herstellen lassen,

Besonders geeignet sind überwiegend steinkohlenteerstämmige Heizöle mit einer Dichte bei 20⁰C von 1185 bis 1200 kg/m³.
Die aufgeheizten Rückstände werden mit den PoIystyrolabfällcn im Verhältnis 1 :1 bis 9 :1 gemischt und in einer Rührwerksretorte oberhalb des Zersetzungspunktes von Polystyrol unter Intertgasatmosphäre thermisch behandelt. Gegen Ende der Behandlungszeit wird

die Temperatur bis auf 420°C gesteigert, um die Öle von dem Reaktionspech zu trennen. Das öl enthält neben den Polystyrol-Spaltprodukten (Benzolhomologe) auch noch aus den Rückständen stammende hochsiedende öle, von denen ein Teil neben filtriertem Anthracenöl als Fluxmittel verwendet werden kann, um den gewünschten Erweichungspunkt einzustellen.

Die Tabelle am Ende der Beschreibung vergleicht die am Brikett gemessenen Eigenschaften des erfindungsgemäßen mit denen bekannter Bindemittel.

Anhand der folgenden Beispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Die %-Angaben sind alle gewichtsbezogen.

Beispiel 1

In 50 Teilen teerstämmigem schwerem Heizöl (Siedebeginn 210⁰C, 50% bis 393°C, Schwefelgehalt 0.8%) werden bei 170⁰C 50 Teile Polystyrol-Schaumabfälle in einer Rührwerksr>>torte gelöst. Die Mischung wird weiter erhitzt und 6 h unter Rückfluß und Inertgasatmosphäre bei 300⁰C und Atmosphärendruck thermisch behandelt.

Danach wird d'e Temperatur des Reaktionsgemisches unter Abnahme der kondensierbaren öle bis auf 460"C erhöht. Dabei werden 66% der öle, die zu 57% aus Benzolhomologen bestehen, und 34% Reaktionspech mit einem Erweichungspunkt (E. P.) von 143° C (K. S.) nach Kxämer-Sarnow erhalten. Das Reaktionspech wurde mit 27% (bezogen auf das Pech) filtriertem Anthracenöl geflu*t. Dabei ergibt sich ein Brikettbindemittel mit einem Erweichungspunkt von 68° C (K. S.) mit folgenden Eigenschaften:

Chinolin-Unlösliches	9,1%
Toiuoi-Uniösiiches	28,5%
Verkokungsrückstand
(n. Conradson)	41,1%
Asche	03%

Kaltfestigkeit
Rauchzahl

3875 N
2082 ± 229

Beispiel 2

Chinolin-Unlösliches	2,5%
Toluol-Unlösliches	22,7%
Verkokungsrückstand
(n. Conradson)	45,6%
Asche	0,23%

Kaltfestigkeit
Rauchzahl

3960N
1976 ± 198

Die Feuerstandsfestigkeit entspricht in beiden Beispielen der von mit Steinkohlenteer-Normalpech gebundenen Briketts. Zur Bestimmung der Rauchzahl hat sich die nephelometrische Methode als geeignet erwiesen. Bei diesem Verfahren wird die Trübung des konstanten Luft/Rauchgas-Stromes bei 600⁰C im Kaminabzug optisch gemessen. Das Ergebnis ist ein Mittelwert aus je 10 einzelnen Versuchsergebnissen.

Tabelle

Vergleich der Kenndaten für Briketts
mit verschiedenen Bindemitteln

	Bindemittel	Binde	Kalt	Rauchzah!
		mittel	festig
20		anteil	keit N
	nach	6,5	3875	2082 ± 229
	Beispiel 1
25	nach	63	3960	1976 ± 198
	Beispiel 2
	Brikettpech	6,5	2470	3100 ± 500
	Bitumen	6,0	4910	2100 ± 300
30	Carbobinder	63	2510	1520 ± 250

6,5% des Bindemittels werden mit gemahlener Anthrazit-Kohle bei 180⁰C intensiv gemischt und zu Briketts verpreßt. Die erhaltenen Briketts haben folgende Eigenschaften:

Analog Beispiel 1 v/erden 50 Teile teerstämmiges schweres Heizöl und 50 Teile Polystyrolschaumabfälle nach intensiver Mischung drei Stunden bei 400° C unter einem Druck von max. 16 bar thermolysiert. Anschließend werden bei dieser Temperatur die kondensierbaren öle abdestilliert, wobei rr η zu 40% ein öl und zu 58% ein Konversionspech vom Erweichungspunkt 79°C(K. S.) mit folgenden Eigenschaften erhält:

Mit dem so erhaltenen Bindemittel werden wie in Beispiel 1 Briketts gepreßt, die folgende Eigenschaften

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung eines raucharmen Brikettbindemittels durch thermische Behandlung eines Gemisches aus aromatischen Rückstandsölen oder zumindest bei erhöhter Temperatur flüssigen aromatischen Rückständen aus der Aufarbeitung von Teerölen, von Rohstoffen aus chemischen Verfahren auf der Basis von Mineralölfraktionen oder von Rohstoffen aus Kohleveredlungsprozessen und Polystyrol-Abfällen im Verhältnis 1:1 bis 9 :1 unter Inertgasatmosphäre bei 300—400⁰C und Drücken zwischen 1 und 100 bar über 1 bis 6 Stunden, destillatives Abtrennen der unter 420°C siedenden Öle und gegebenenfalls Fluxen des so erhaltenen Reaktionspeches auf den gewünschten Erweichungspunkt, dadurch gekennzeichnet, daß als aromatische Rückstände oder Rückstandsöle solche mit einem Schwefelgehalt < 1% eingesetzt werden und daß durch Zumischen von filtriertem Anthracenöi oder einem Öl gleicher Siedelage, das destillativ aus den bei der thermischen Behandlung anfallenden ölen gewonnen wird, als Fluxmittel, das Reaktionspech mit einem Erweichungspunkt zwischen 50 und < 80⁰C (K. S.) eingestellt wird.