DE3435945A1

DE3435945A1 - Waessrige kohledispersionen

Info

Publication number: DE3435945A1
Application number: DE19843435945
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr. 6832 Hockenheim Hovemann; Knut Dr. 6700 Ludwigshafen Oppenländer; Erich Dr. 6700 Ludwigshafen Schwartz; Karl Dr. 6840 Lampertheim Stork
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1984-09-29
Filing date: 1984-09-29
Publication date: 1986-04-03
Also published as: DE3575944D1; EP0176920A3; AU4827785A; EP0176920B1; JPS6189295A; EP0176920A2; ZA857521B; CA1261153A; US4657560A; AU570900B2

Description

BASF Aktiengesellschaft . " ^; - -"'; ^:-^: -O. Z. OO5O/j?7379

Wäßrige Kohledispersionen

Die Erfindung betrifft wäßrige, gegebenenfalls methanolhaltige pumpbare und fließfähige Kohledispersionen mit einem speziellen, ethoxylierten, geradkettigen, gesättigten Fettalkoholgemisch als nichtionischem Dispergiermittel sowie die Verwendung dieser Dispergiermittel in Kohle-Wasser- -Dispersionen.

Wäßrige Kohledispersionen haben in neuerer Zeit zunehmend an Bedeutung gewonnen, insbesondere im Hinblick auf Ihre günstigen Transportmöglichkeiten, z.B. in Pipelines.

Aus der US-PS 4 358 293 sind wäßrige Kohledispersionen bekannt, die als nichtionische oberflächenaktive Dispergiermittel höhermolekulare Polyalkylenoxide enthalten. U.a. werden Polyalkylenoxide von Alkylphenolen, wie Nonylphenoxypolyethylenoxid mit mehr als hundert Ethylenoxideiriheiten_s beschrieben.

Die verschiedenen Tenside erweisen sich bei der Anwendung nicht in allen Fällen als besonders gut geeignet, d.h. sie sind nicht für alle Kohlearten anwendbar. Weiterhin sind die bisher verwendeten Dispergiermittel teilweise schwierig zu handhaben, da sie u.U. in Wasser eine sehr langsame Lösungsgeschwindigkeit aufweisen und teilweise konzentrierte wäßrige Lösungen nicht herstellbar sind.

Aus den PCT-Anmeldungen WO 83/04044 und WO 83/04047 gehen in allgemeiner Form ethoxylierte aliphatische Alkohole mit 10 bis 24 C-Atomen und 40 bis 200 Ethylenoxid (EO)-Einheiten für die Herstellung von wäßrigen Kohledispersionen hervor. Dabei sind für die bevorzugten Alkohole mit 10 bis 24 C- -Atomen 40 bis 100 EO-Einheiten oder ein Verhältnis von EO-Eiriheiten zur Zahl der C-Atome von 3,5 bis 6,0, d.h. etwa 150 EO-Einheiten, bevorzugt. Aber auch hier ist die beschriebene Lösung nicht immer für die Praxis ausreichend: nachteilig ist insbesondere die zu hohe Viskosität der damit hergestellten Kohledispersionen.

Aufgabe der Erfindung ist es, neue Dispergiermittel für Kohledispersionen mit unterschiedlichen Kohletypen zur Verfügung zu stellen.

Es wurde gefunden, daß spezielle, ethoxylierte geradkettige, gesättigte primäre Fettalkoholgemische hervorragend als Dispergiermittel für wäßrige Kohledispersionen geeignet sind.

BASF Aktiengesellschaft . -~ ■£-"- - -""-i.r.O.Z. 0050/37379

Demnach sind Gegenstand der Erfindung wäßrige, pumpbare und fließfähige Kohledispersionen, enthaltend, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht, 65 bis 80 Gew.% gemahlene Kohle, 35 bis 20 Gew.% Wasser, von dem gegebenenfalls 1 bis 60 Gew.% durch Methanol ersetzt ist, und übliche Zusätze, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion als nichtionisches Dispergiermittel 0,1 bis 1,5 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, des Ethoxylierungsprodukts eines Gemisches von geradkettigen, gesättigten primären Fettalkoholen der Zusammensetzung

0,1 bis 2,0 Gew.% Cj^

3,0 bis 6,0 Gew.% C_l4-Alkohol,
20,0 bis 35,0 Gew.% C ^"Alkohol,
55,0 bis 75,0 Gew.% C_l8-Alkohol und

0,5 bis 3,0 Gew.% C₂₍₎-Alkohol
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mit 180 bis 230 Ethylenoxideiriheiten, bezogen auf das mittlere Molekulargewicht der Alkohole, enthält und die Verwendung dieser nichtionischen Dispergiermittel in wäßrigen Kohledispersionen.

Davon ist das Ethoxylierungsprodukt eines Gemisches von geradkettigen, gesättigten primären Fettalkoholen der Zusammensetzung 0,3 bis 0,7 Gew.% C₁₂"^Alkono1» ³»° ^bis 5,0 Gew.% C_l4-Alkohol, 25 bis 35 Gew.% G₁₆-Alkohol, 65 bis 70 Gew.% C₁₈-Alkohol und 0,5 bis 3,0 Gew.% C_2cfAlkohol mit 190 bis 220 Ethylenoxideinheiten bevorzugt.

In überraschender und nicht vorhersehbarer Weise wird durch die erfindungsgemäße Mischung gegenüber den als Einzelverbindungen ethoxylierten gesättigten Fettalkohole eine wesentlich bessere Wirkung im Hinblick auf eine Viskosiätsreduzierung der damit hergestellten Kohledispersionen erreicht. Das gefundene Optimum hat in keiner Weise nahegelegen.

Die erfindungsgemäßen Kohledispersionen enthalten bevorzugt eine flotierte, gemahlene Kohle mit einer zweckmäßigen Korngrößenverteilung von kleiner 300 μ.
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Eine beispielhafte und besonders zweckmäßige Verteilung bedeutet 100 % kleiner 300 μ, 80 % kleiner 200 μ und 50 % kleiner 50 μ.

Es ist selbstverständlich, daß Kohle mit einem hohen Aschegehalt in der Regel schwerer dispergiert werden kann als Kohle mit einem niederen Aschegehalt. Hoher Aschegehalt bedeutet ca. 8 bis 12 %, niederer Aschegehalt weniger als 4 % Asche. Der Schwefelgehalt der bevorzugt eingesetzten flotierten Kohle beträgt in der Regel weniger als 1 %.

BASF Aktiengesellschaft "..f J:- :.·..;. *^: O. Z. 00^0/37579

Die Eigenschaften pumpbar und fließfähig betreffen die Viskosität der Kohledispersion. In der Regel ist eine Dispersion mit 2000 mPa.s gerade noch fließfähig. Für die Praxis, damit mit möglichst geringem Energieaufwand transportiert werden kann, liegen die gewünschten Werte bei 1000 mPa.s und darunter. Der optimal gewünschte Bereich kann mit kleiner 800 mPas angegeben werden. Er wird, wie in den Beispielen gezeigt, in den erfindungsgemäßen Kohledispersionen ohne weiteres erreicht.

Wie bereits erwähnt, können 1 bis 60 Gew.% des Wassers durch Methanol ersetzt werden. Der Zusatz von Methanol dient zum Zwecke der Viskositätserniedrigung (Pumpbarkeit) der Kohledispersionen bei Temperaturen unter 0°C (z.B. bis -20"C).

Darüberhinaus enthalten die erfindungsgemäßen Kohledispersionen die dem Fachmann an sich bekannten üblichen Zusätze:

Schaumdämpfer, an sich übliche Schaumdämpfer wie Fettsäurepolyalkoxylate, z.B. Stearylalkoholpropoxylat mit 10 bis 50 Propylenoxideinheiten oder Silikonöle, etc.; als Viskositätsregler lösliche anorganische Salze, a.B«, Ammoniumchlorid und -carbonat, sowie Alkali- und Erdalkalichloride und -carbonate, insbesondere des Natriums, Calciums und Magnesiums, wasserlösliche Phosphate und Silicate, wie Natrium-hexametaphosphat oder Natrium- -metasilikat-9-hydrat; pH-Wert-Regulatoren, da für die praktische Anwendung ein pH-Wert von 8 bis 10 besonders zweckmäßig ist, wie Alkali- und Erdalkalihydroxide, Ammoniak sowie primäre und sekundäre Amine; Stabilisierhilfsmittel mit Schutzkolloid- und/oder Verdickerwirkung, hierfür kommen in Betracht Polyether (z.B. Polyethylenoxid, Copolymere von PoIyethylenoxid und Polypropylenoxid), Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Polysaccharide (z.B. Alginate), Polyalkohole, Polyacrylate und Copolymere davon; als übliche Zusätze seien auch Bioeide genannt.

Die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Dispergiermittel ist an sich bekannt und erfolgt nach beschriebenen Verfahren. Der Grad der Ethoxylierung wird auf das mittlere Molekulargewicht, das sich aus der Hydroxylzahl des Gemisches ergibt, bezogen.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen wäßrigen Kohledispersionen erfolgt in üblicher Weise. In der Regel wird eine konzentrierte wäßrige Lösung, die 40 bis 70 Gew.% erfindungsgemäßes Dispergiermittel enthält und die sich im Gegensatz zu manchen Dispergiermitteln des Standes der Technik leicht herstellen läßt, der Wassermenge zugegeben, der unter starkem Rühren die gemahlene Kohle und gegebenenfalls weitere Zusätze zugeführt werden.

BASF Aktiengesellschaft .-'- Λ ^:- ' ■ - - - ■ ■ O. Z. OOJO/5 ,'Γ (9

Beispiele

A. Herstellung der erfindungsgemäßen Dispergiermittel

Das Alkoholgemisch wird mit 1 Gew.% Kaliumhydroxid versetzt und unter Rühren bei 12O-13O*C portionsweise mit Ethylenoxid umgesetzt, wobei der Druck 10 bar nicht übersteigt. Das zu ethoxylierende Ausgangsmaterial hat folgende Zusammensetzung:

0,5 Gew.% Laurylalkohol

4 Gew.% Myristinalkohol 28 Gew.% Cetylalkohol 66 Gew.% Stearylalkohol 1,5 Gew.% Eicosylalkohol 15

B. Anwendungsb eispiele

Zusammensetzung der Kohlen-Wasser-Dispersionen:

70 Gew.% polnische Importkohle (Steinkohle, flotiert, gemahlen) 0,5 Gew.% Dispergiermittel gemäß Tabelle I 29,5 Gew.% Wasser

Das Dispergiermittel wird in Wasser gelöst und die Kohle unter Rühren unter Zuhilfenahme eines Technikumdissolvers bei ca. 1000 bis 3000 U/min innerhalb von 3 min zugegeben und anschließend bei 6500 U/min 20 min lang dispergiert.

Die Viskosität der Dispersion [mPas] wird mit einem Rotationsviskosimeter bestimmt bei 20*C und einer Schergeschwindigkeit D von 220 s

BASF Aktiengesellschaft

O.Z. OO

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Tabelle I	Dispergiermittel	100 EO	Viskosität [mPas]
Beispiele		100 EO	Dispersion gemäß B
		150 EO
I Vergleich	Laurylalkohol	100 EO	nicht meßbar
1	Myristinalkohol .	150 EO	nicht meßbar
2	Myristinalkohol .	100 EO	nicht meßbar
3	Cetylalkohol .	150 EO	nicht meßbar
4	Cetylalkohol .	100 EO	2000
5	Stearylalkohol .	150 EO	nicht meßbar
6	Stearylalkohol .	200 EO	> 2000
7	Eicosylalkohol	200 EO	> 2000
8	Eicosylalkohol .	200 EO	>2000
9	Laurylalkohol	200 EO	nicht meßbar
10	Myristinalkohol .	200 EO	nicht meßbar
11	Cetylalkohol		1930
12	Stearylalkohol .	180 EO	1150
13	Eicosylalkohol .	200 EO	1220
14		210 EO
II erfindungsgemäß	Mischung gemäß A .	230 EO	490
15	Mischung gemäß A .		350
16	Mischung gemäß A .	150 EO	380
17	Mischung gemäß A .	100 EO	520
18		250 EO
Vergleich	Mischung gemäß A .	300 EO	980
19	Mischung gemäß A .		>2000
20	Mischung gemäß A .	1060
21	Mischung gemäß A .	>2000
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In der Tabelle I bedeutet "nicht meßbar" eine Viskosität größer 20.000. Die Vergleichsbeispiele 1 bis 14 entsprechen der PCT-Anmeldung WO-83-04044. Sie sind für die praktische Anwendung nicht geeignet. Die erfindungsgemäßen Beispiele 15 bis 18 zeichnen sich durch überlegene Viskositäten aus. Die Beispiele 19 bis 22 belegen, daß eine Optimierung in dem erfindungsgemäßen Bereich vorliegt. Ein niederer oder höherer Ethoxylierungsgrad führt zu höheren Viskositätswerten.

Claims

BASF Aktiengesellschaft "'/' ''-I - j \ ' - '-"'- ^0'2' 0030/37379 Patentansprüche

1. Wäßrige, pumpbare und fließfähige Kohledispersionen, enthaltend, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht, 65 bis 80 Gew.% gemahlene Kohle, 35 bis 20 Gew.% Wasser, von denen gegebenenfalls 1 bis 60 Gew.% durch Methanol ersetzt sind, und übliche Zusätze, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion als nichtionisches Dispergiermittel 0,1 bis 1,5 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, das Ethoxylierungsprodukt eines Gemisches von geradkettigen, gesättigten primären Fettalkoholen der Zusammensetzung

0,1 bis 2,0 Gew.% C ^-Alkohol,
3,0 bis 6,0 Gew.% C ^"Alkohol,
20,0 bis 35,0 Gew.% C ^-Alkohol,
55,0 bis 75,0 Gew.% C^-Alkohol und
0,5 bis 3,0 Gew.% C₂₀-Alkohol

mit 180 bis 230 Ethylenoxideinheiten, bezogen auf das mittlere Molekulargewicht der Alkohole, enthält.
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2. Wäßrige Kohledispersion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als nichtionische Dispergiermittel das Ethoxylierungsprodukt eines Gemisches von geradkettigen, gesättigten primären Fettalkoholen der Zusammensetzung 0,3 bis 0,7 Gew.% C^-Alkohol, 3,0 bis 5,0 Gew.% C_l4-Alkohol, 25 bis 35 Gew.% (^-Alkohol, 65 bis 70 Gew.% C^-Alkohol und 0,5 bis 3,0 Gew.% C₂Q-AIkOhOl mit 190 bis 220 Ethylenoxideinheiten, bezogen auf das mittlere Molekulargewicht der Alkohole, enthält.

3. Wäßrige Kohledispersionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionen 0,2 bis 1 Gew.% des nichtionischen Dispergiermittels nach Anspruch 1 oder 2, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, enthalten.

4. Verwendung von nichtionischen Dispergiermitteln nach Anspruch 1 oder 2 in wäßrigen Kohledispersionen in einer Menge von 0,1 bis 1,5 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung.

476/84 D/HB 2'