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Verfahren zur Gewinnung von 1Vlontanwachs aus bituminöser Braunkohle.
Bis heute wurde Montanwachs durch Extraktion aus bituminöser Braunkohle dadurch
erhalten, daß rohe, grubenfeuchte Braunkohle nach Vortrocknung auf 2o bis iD Prozent
Wassergehalt mit Bitumen lösEnden, organischen Kohlenwasserstoffen (z. B. Pyridin,
Benzin, Benzol u. dgl.) mit oder ohne Druck behandelt und die erhaltene Lösung von
Bitumen und Benzol durch Abdestillieren des Benzols eingedickt wird.
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Bei dieser Bearbeitungsweise sind große Mengen Benzol u. dgl. feuergefährliche,
organische Lösungsmittel erforderlich; ferner sind bei der Extraktion stets mit
5 bis io Prozent Verlust der Extraktionsmittel info'ge ihrer Flüchtigkeit und der
damit verbundenen technischen sowie wirtschaftlichen Nachteile zu rechnen.
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Die Versuche, direkt feuchte Braunkohle zu extrahieren, sind alle
aus praktischen Gründen gescheitert, da bei diesen die Verluste der organischen
Lösungsmittel' noch größer waren.
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Das vorliegende Verfahren gründet sich auf den neuen Erfindungsgedanken,
daß die Extraktion überhaupt ohne organische Lösungsmittel oder nur unter Verwendung
sehr kleiner Mengen ausführbar ist.
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Es wurde gefunden, daß unter gewissen Bedingungen auch mit Wasser
bei An- oder Abwesenheit geringer Mengen Lösungsmittel eine Trennung des Montanwachses
von der Braunkohle möglich ist. Ferner wurde festgestellt, daß, wenn man grubenfeuchte
Braunkohle mit einer genügend groben Menge Wasser, am besten bei Anwesenhcit kkiner
Mengen von emnlgierenden -Mitteln (i bis io Prozent Ätzalkalien, Lysalbin-oder Protalbin-
oder Alkali-Eiweiß-Verbindungen usw.) oder Lösungsmitteln, wie Benzol, Benzin, Pyridin,
Azeton; Alkohol usw., zusammen einer starken Schlagwirkung unterwirf, dann die ganzen
Bitumenbestandteile emulgiert werden können. Ferner wurde fe@tgestellt, daß solche
durch Dispersion erhaltene Emulsionen oder richtiger noch in dispersem Zustand befindliche
Bitumenteilchen durch direkte Filtration von grobem Sand und Kohle befreit werden
können. Die erhaltene, reine niederschlagfreie Suspension kann nach Hinzufügen kleiner
Mengen Salze oder Säuren zur Ablagerung in geeignet hohe Türme gebracht und dann
stehengelassen werden.
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Die Beobachtung zeigte, daß das kolloidale Bitumen sich flockig völlig
absetzt und oben klares Wasser zurückbleibt, in dem alle in Wasser löslichen Bestandteile
gelöst bleiben, worauf das Wasser durch Dekantieren oder auf anderen bekannten Wegen
von dem unteren montanwachshaltigen Brei abgezogen und, wenn viele Salze darin enthalten
sind, dieselben durch Eindampfen gewonnen werden.
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Der dicke, bituminöse Wasserschlamm kann auf drei Wegen weiter zu
Montanwachs bearbeitet werden:
| -- a),- durch :hinzufügen- man- xo bis::3o:: Prozent |
| Muntanwachslösungsmitteln --und Erhitzen 'auf |
| rro bis z@o°-C: -= Esc= bilden:-sich dünn -zwei |
| Schichten, von denen die obere aus Morit-an@ |
| wachs -und dessen Lösungsmittel-'besteht und |
| deshalb.' >dessen- -spezifisches °G.ewicht -leichter |
| ist als-das' Aer.Kohienwa'sserlösung;;- : -- |
| -b) durch- Destillation -'-des. Schlammes; am |
| besten unter--hohem -Vakuum-mit-überhitzten |
| Dämpfen.-.-von- Kohlenwasserstoff . allein oder |
| mit--überhitzten Wasserdämpfen zusammen;- |
| c) durch -=Ausschwitzen dcs Montanwachses |
| mit '-konzentrierten-Salzlösungen von möglichst |
| hohem-:- spezifischen -- Gewicht: Es -geht ein |
| ähnlicher- Prozeß- -vor: -sich--wie --beim Aus- |
| schwitzen- von Paraffin aus- paraffinhaltigen |
| Ölen.--- -. .- |
| -In der Patentschrift ioi373 der Klasse 23 ist |
| beschrieben, däß-das Montanwachs-i. nach dem |
| Dampfverfahren und 2. nach dem Extraktions- |
| verfahren--gewonnenwird: -Laut dem Dampfver- |
| fahren wird sogenannte Schwefelkohle in Schwel- |
| zylindern durch überhitzten Dampf von 250' C |
| und. mäßiger Feuerung zur -Verkokung .ge- |
| bracht. - - |
| Laut--vorliegendem Verfahren nun wird |
| überhaupt keine Verkokung ausgeführt, son- |
| dern ° .die Trennung des Bitumen -von Kohle |
| beruht auf dem neuen Erfindungsgedanken, |
| das Bitumen-durch .Dispersion der Braunkohle |
| auszuemulgieren, was -aber -etwas ganz anderes |
| ist und- auf ganz andere - Weise= - ausgeführt |
| werden- muß und aus obiger.-Patentsteile nicht |
| zu .entnehmen -war. - |
| - Nach dem Extraktionsverfahren, beschrieben |
| in demselben Verfahren (Patent 101373, K1. ä3), |
| müß die Kohle erst vorgetrocknet und dann |
| mit Benzin,. - Solaröl usw. extrahiert werden. |
| Mit der Benzinextraktion ist aber die in den |
| ersten Zeilen beschriebene Feuergefährlich- |
| keit, Verlust der Extraktionsmittel usw. ver- |
| bunden.: :- |
| Nach dem. vorliegenden Verfahren wird aber |
| dieselbe Wirkung direkt mit Wasser- oder bei |
| Artwendung- kleiner Mengen Ätzalkalien usw. |
| durch Emulgieren - der Bitumenbestandteile er- |
| zielt-=---Dies hat:- aber eine -volle Sicherheit= -der |
| ganzen. -Anlage vor Feuersgefahr;- Ersparnis |
| der Vortrocknung usw. zur Folge- und erfordert |
| keine Auslagen für teure Extraktionsmittel |
| usw., wodurch erhebliche Vorteile " für die |
| Montanwachsgewinnung aus bituminöser Braun- |
| kohle erzielt " werden: -- - - |
| #=fn der .Patentschrift 10'g73 -wird--im wei- |
| teren eine Raffvnationsmethode -beschrieben, |
| die darin.--besteht, daß - auf 43o-ö'?-C- erhitzte |
| Rohbraunkohlebitumen mit'.-25o° C 'heißem |
| Wasserdampf-destilliert -werden. Ein. solches |
| Destillat soll sich dann durch Entfärbungs- |
| mittel und .bei--Verwendung -von -Lösungs- |
| mitteln -orgänischer Natur zu gereinigtem Mon- |
| tanwachs `umwandeln,-3lassen:'-Auch wird-die |
| Destillationziriit überhitztem Wasserdampf- und |
| Vakuum- ausgeführt::- -.- |
| ;, Laut--voi'liegender Erfindung- wirdi°.die vclle |
| Trennung des Rohbitumens :außer auf - den |
| anderen. -in vorliegender Erfindung beschriebe- |
| nen. :Wegen; -die in -.der- Patentschrift 101373 |
| nicht beschrk ben sind; -auch durch Destillation |
| ausgefühzt. - - - - |
| - Die Ausführungsform ist -.aber eine -neue,- da |
| laut dieser Erfindung, nicht mit überhitztem |
| Wasserdampf. und Vakuum gearbeitet wird; san- |
| dern mit überhitzten - K-ohlenw-_asserstoff- |
| dämpfen allein- oder gemischt mit :überhitztem |
| Wasserdampf. - |
| Durch Verwendung von überhitzten Kohlen- |
| wasserstoffdämpfen allein oder mit überhitztem |
| Wasserdampf und/oder Vakuum wird eine |
| Erniedrigung der Destilla'.ionstemperatur er- |
| zielt und damit auch die Zersetzung- des Mon- |
| tanwachses verhütet. Ferner erhält man bei |
| einer solchen Destillation schon beim ersten |
| Mal reine Montanwachssubstanz, auch wird |
| der Destülationsprozeß billiger. |
i Beispiel.
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2oTeile grubenfeuchte, bitumenhaltige Braunkohle werden auf Kollergängen
vorgemahlen, dann mit ioo Teilen Wasser verdünnt, hierauf kontinuierlich °in einer
Schlagmühle geschlagen, und zwar derart, daß -die durch die Schlagmühle durchgelaufene
Mischung durch eine Pumpe in ein mit Dampf erhitztes Rührgefäß, welches über der
Schlagmühle steht, gepumpt wird, von wo aus die Mischung infolge des Eigengewichts
wieder zurück in die Mühle fließt. Während dieser Zeit wird die Mischung direkt
oder indirekt (durch Dampfmantel des Rührgefäßes) auf go bis iio° C erhitzt.
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Das Mahlen in der Schlagmühle wird so lange fortgesetzt ,(etwa ?/2
bis 3 Stunden, je nach den Kohlearten und Konstruktion der Schlagmühle); bis eine
Probe ergibt, daß eine disperse Suspension erhalten ist und nur grobe Teile, wie
Sand usw., sich abscheiden. Dann wird -die awässerige: - Mischung- der dispersen
Braunkohle und des :durch: heißes V6Tasser ernulgierten Rohmontanwachses durch eine
geeignete Filterpresse mit ,groben Sorten Filtertücherr,@, filtriert. - Das emulgierte-Rohmontanwachs
sowie die fein disperse - Braunkohle laufen- hindurch, Sand und andere grobe Bestandteile
bleiben-auf dem Filterliegen. -= --Die 'filtrierte Braunköhlen=Bitumenemulsion wird
in -große Gefäße geleitet und- heißruhig einige,Stunden stehengelassen-, damit sich
die gesamten fein-=di§persen Teile-.(Kolloidsübstanz) abscheiden.. -Durch `schwache.
=Ansäurung mit (o,:r-bis 3 Prozent) - einer *t3rken Säee- Karen i
die.
"Zeit des -Absetzens erheblich verkürzt werden, und bleibt -oben -eine völlig klare
Wasserlösung. Diese wird abgezogen, der schlammige Teil möglichst gut abgenutscht
und somit die wasserlöslichen Säuren und Salze.. mit entfernt.
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Aus dem. zurückgebliebenen dicken Schlammbrei kann nun das Rohmontanwachs
auf folgende drei Wege erhalten werden i. Man fügt dem Schlamm io bis
30 Prozent Montanwachslösungsmittel - hinzu, erhitzt im Autoklaven_ -bis
auf iio bis 13o° und läßt dann langsam erkalten. Beim Offnen ergeben sich zwei Schichten,
- die obere besteht aus Rohmontanwachs und dem organischen Lösungsmittel und die
untere aus disperser, wasserhaltiger, fast molekular feiner Kohle. Letztere kann
- nach dem Auswaschen und _ Eintrocknen als Farbe oder durch Hinzufügen von Sulfitzelluloselauge
und Pressen zu Briketts als solche, verwertet werden.
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In der oberen aus Rohmontanwachs und dessen Lösungsmittel bestehenden
Schicht ist noch etwa 15 bis 2o Prozent feinste Braunkohle vorhanden. Dieses
Gemisch kann in vielen Fällen #nach Abtreiben der benutzten Lösungsmittel direkt
als Edelbitumen in den Handel gebracht werden. Durch nochmalige Behandlung mit größeren
Mengen Lösungsmitteln kann das Rohmontanwachs völlig von dieser Braunkohle durch
Filtrieren befreit werden. Als Lösungsmittel kommen für diese Zwecke Benzol und
seine Homologen, Benzin, Anilin, Chinolin, Alkohole, Azeton und auch Chlorkohlenwasserstoffe
oder Gemische dieser Stoffe in BetrAcht.
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2. Kann aus dem erhaltenen filtrierten, eingedickten, dispersen Bitumen-Braunkohleschlamm'das
Rohmontanwachs derart von der Braunkohle getrennt werden, indem man den Niederschlag
nach möglichst vollkommenem Abnutschen des Wassers mit überhitzten Petroleum-, Anilin-,
Toluol-, Xylol- oder zuletzt auch mit Benzoldämpfen destilliert, insbesondere unter
gleichzeitiger Anwendung von Vakuum. Man erhält durch solche Destillation nicht
. nur eine Trennung des Rohmontanwachses von der Kohle, sondern auch gleichzeitig
eine Raffination des ersteren. Das Produkt ist nach Abtreiben des Destillationsmittels
hellgelb, sehr rein und besitzt einen Schmelzpunkt zwischen 85 bis 87° C. Die Destillation
kann auch in solcher Art ausgeführt werden, indem man die Anilin-, Petroleum- oder
Xyloldämpfe usw. mit überhitztem - Wasserdampf; zusammen anwendet. Dadurch wird
einerseits eine gute Übergabe der Wärme auf die destillationsführenden Köhlenwasserstoffe
erzielt, und .anderseits wird durch Anwendung von organischen, Montanwachs lösenden
Stoffen dessen Trennung- von Kohle und Schmutzbestandteilen erleichtert sowie der
Destillationskoeffizient - erheblich erhöht.
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3. Besteht die Trennung des Pohmontänwachses von der dispersen Kohle
darin; daß der Kohlebitumenschl'amm mit der zwei= bis fünffachen Menge möglichst
konzentrierter neutraler Salslösung in geeigneten Gefäßen einige Zeit (3 bis 24
oder mehr Stunden) - auf nö bis 1300 C erhitzt wird, am besten unter Druck. Dadurch
wird das Rohmontanwachs ausgeschwitzt und sammelt- sich auf der Oberfläche an. Nun
läßt man die Flüssigkeit ruhig kalt werden. Es bildet sich oben eine mehr oder weniger
dicke Kruste.Evon Rohmontanwachs, in der Mitte eine wässerige Salzlösung und auf
dem Boden feiner Kohleschlamm. - Wird zu der Salzlösung noch i bis 3 Prozent eines
Montanwachs lösenden Kohlenwasserstoffes hinzugefügt, so kann die Schwitzperiode
erheblich verkürzt werden.-Anstatt den Bitumenschlamxn-mit wässerigen Salzlösungen
ausschwitzen zu lassen, -kann derselbe auch durch Erhitzen mit solchen organischen
Stoffen; welche erst - in der Wärme als Montanwachslösungsmittel zu betrachten sind,
ausgeführt werden, z. B. Naphthalin u. dgl. @. -Die Herstellung disgerser Kohle
und-Emulgierung des Rohmontanwachses rnit Wasser kann durch Hinzufügen von Dispersion-
befördernden Mitteln, wie Alkali, Seifen ° und Spaltungs- oder Abbauprodukte von
Eiweißkörpern (sofern diese in der Hitze nicht koagulieren), Glutin und dessen Spaltungs-oder
Abbauprodukte, auch Zucker in kleinen Mengen (o;1 bis 3 Prozent), erheblich befördert
und beschleunigt und die Erhtzungstemperatur sogar erniedrigt werde.
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Obwohl die Verwendung dieser Substanzen zur Herstellung von kolloidalen
Lösungen für verschiedene andere Zwecke bekannt ist, war nicht vorauszusehen, daß
sie zur Überführung von Braunkohle in den dispersen Zustand unter gleichzeitiger
Emulgierung von Rohmontanwachs gleichfalls dienlich- sein würden, da bekannt ist,
daß in der Braunkohle viele Stoffe vorhanden sind, die der Dispersion entgegenwirken.
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Die Dispersion wird gleichfalls befördert, wenn dem Emulsionsmittel
vor dem Schlagen i bis 5 Prozent Montanwachs lösende Stoffe hinzugefügt werden.
Daß so kleine Mengen die Dispersion der Braunkohle und gleichzeitige Emulsion des
Montanwachses fördern, war auch nicht vorauszusehen, da bekannt ist, daß durch Emulgierung
mit Wasser solche: Kohlenwasserstoffe ihr Auflösungsvermögen meistens verlieren.
In einigen Fällen war es
.,möglich,-rdas Rohmontan-wachs direkt
auszu--scheiden, wenn man nach Vorschlagen mit 'Wasser so, viel neutrales Salz hinz
-fügt, daß sich eine konzentrierte Salzlösung bildet und dann. ultfier- Erwärmen
bis :zum- Siedepunkt ,.der Salzlösung weiterschlägt, filtriert und aus-:scheiden
1äßt. Selbstverständlich kann auch -direkt mit solchen Salzlösungen geschlagen werden-Daß
man durch Wasser oder wässerige -Emulsionen mit Kohlenwasserstoffen aus -bitumenhaltigen
Stoffen Rohmontanwachs, in einigen Fällen sogar in gereinigtem Zustande, 'gewinnen
kann, -war nicht bekannt - und auch nicht-vorauszusehen. Erst durch die Komhinationsausführung,
nach welcher Bitumenreiche Rohmaterialien - durch Schlagen mit -heißem>Wasser ohne
oder unter Zusatz Dispersion fördernder --Mittel in -einen fein dispersen Zustand
überführt werden; -aus welchem dann ,las - emulgierte Montanwachs entweder durch
Erhitzen mit konzentrierten Salzlösungen oder -mit ,Lösungsmitteln ausgeschwitzt
wird oder durch --direkte Destillation mit überhitzten :Kohlenwasserstoffdämpfen
allein oder gemischt .mit Wasserdämpfen und/oder unter Anwen-Aung -von Vakuum erhalten
werden .kann, ist eine: solche Möglichkeit gegeben. -Durch direkte Behandlung mit
Wasser der =Braunkohle ohne Überführung in- den dispersen Zustand -ist -es bz i
sonst gleichen Bedingungen .nicht gelungen, das Montanwachs zu - ge--.winnen.