DE752577C

DE752577C - Process for the production of bitumen-like substances from hard coal

Info

Publication number: DE752577C
Application number: DEM146218D
Authority: DE
Inventors: Adolf Dr Phil Jenkner
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1939-10-07
Filing date: 1939-10-07
Publication date: 1953-02-16

Description

Verfahrenezur Erzeugung von bitumenähnlichen Stoffen aus Steinkohle Die Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung von bitumenähnlichen Stoffen aus Steinkohle, d. h. Stoffen, die einen kolloidalen Charakter aufweisen, ähnlich dem des Erdölbitumens.Process for the production of bitumen-like substances from hard coal The invention relates to the production of bitumen-like substances from hard coal, d. H. Substances that have a colloidal character, similar to that of petroleum bitumen.

Nach der Erfindung werden Glanzkohlen bzw. Kohlen, die überwiegend aus Glanzkohle bestehen, in bekannter Weise in feinpulvriger Form mit lösend wirkenden Kohlenwasserstofföden, insbesondere Steinkohlenteerölen, bei erhöhten, unterhalb der Zersetzungstemperatur der Steinkohle liegenden Temperaturen behandelt, worauf aus dem entstandenen-Erzeugnis ohne Vornahme einer mechanischen Trennung ein Teil des Kohlenwasserstoffäles abdestilliert wird.According to the invention, bright coals or coals are predominantly consist of lustrous charcoal, in a known manner in finely powdered form with dissolving effects Hydrocarbon soils, especially coal tar oils, at elevated, below the decomposition temperature of the coal is treated, whereupon a part from the resulting product without performing a mechanical separation of the hydrocarbon valley is distilled off.

Als Behandlungsmittel gemäß der Erfindung kommen lösend wirkende Kohlenwasserstofföle, wie sie bei der Kohleextraktion Verwendung finden, insbesondere hochsiedende Steinkohlenteeröle, z. B. Anthracenöl, in Betracht.Solvent hydrocarbon oils are used as treatment agents according to the invention, as they are used in coal extraction, especially high-boiling coal tar oils, z. B. anthracene oil into consideration.

Unter Temperaturen, die unterhalb der Zersetzungstemperatur der Steinkohle liegen, sind Temperaturen zu verstehen, bei denen unter den Reaktionsbedingungen aus der Steinkohle wesentliche Mengen von niedrigsiedenden Stoffen nicht entstehen. Die Behandlungstemperatur darf aber nicht zu niedrig sein, da sonst das gewünschte bitumenähnliche Erzeugnis, das als kolloidale Lösung von Kohle in dem Behandlungsmittel aufzufassen ist, nicht oder nur unvollkommen entsteht. Im allgemeinen liegen diese Temperaturen im Bereich um 36o°, liegen also nicht unbeträchtlich höher als die Temperaturen, bei denen nach wissenschaftlichen Feststellungen merkliche Mengen flüchtiger Bestandteile zu entweichen beginnen (K r e u 1 e n , »Grundzüge der Chemie und Systematik der Kohle«, 1935, S. 84 bis 86).Temperatures which are below the decomposition temperature of the hard coal are to be understood as temperatures at which substantial amounts of low-boiling substances do not arise from the hard coal under the reaction conditions. However, the treatment temperature must not be too low, since otherwise the desired bitumen-like product, which is to be understood as a colloidal solution of coal in the treatment agent, will not or only imperfectly be produced. In general, these temperatures are in the range of 36o °, so are not inconsiderably higher than the temperatures at which, according to scientific findings, significant amounts of volatile constituents begin to escape (Kreu 1 en, "Grundzüge der Chemie und Systematik der Kohlen", 1935, Pp. 84 to 86).

Es ergibt sich ein bitumenähnlicher Rückstand, der für die verschiedensten Zwecke verwendet werden kann, insbesondere als Ersatz für das bisher bei der Isolierung von Rohren benutzte Bitumen. Der Erweichungspunkt und der Brechpunkt sind denen des Erdölbitumens ähnlich, so daß die große Spanne, die zwischen diesen beiden Punkten liegt, den wesentlichsten Vorteil des Enderzeugnisses gemäß der Erfindung darstellt.The result is a bitumen-like residue, which is suitable for the most diverse Purposes can be used, especially as a substitute for what was previously used in insulation bitumen used by pipes. The softening point and the breaking point are those of petroleum bitumen similar, so that the large margin that exists between these two points represents the main advantage of the end product according to the invention.

Es ist der Vorschlag gemacht worden, Kohle mit hochsiedenden Kohlenwasserstoffölen zu extrahieren, nach der Extraktion das Ungelöste abzutrennen und gegebenenfalls Lösungsmittel abzudestillieren. Wird dieser Vorschlag mit aufschließbaren Glanzkohlen ausgeführt, so läßt sich der erhaltene Aufschluß nicht in Gelöstes und Ungelöstes trennen. Wird dagegen eineKohleangewendet, die einen trennbaren Aufschluß ergibt, so werden keine bitumenähnlichen Erzeugnisse mit einer zufriedenstellenden Spanne zwischen Brechpunkt und Erweichungspunkt erhalten.A proposal has been made to use coal with high-boiling hydrocarbon oils to extract, to separate off the undissolved after the extraction and, if necessary Distill off solvent. This proposal is made with openable lustrous coals carried out, the digestion obtained cannot be divided into dissolved and undissolved separate. If, on the other hand, a coal is used which results in a separable digestion, thus, bitumen-like products with a satisfactory margin will not be made obtained between breaking point and softening point.

Ferner ist es bekannt, durch Erhitzen von Steinkohle mit Teer auf Temperaturen, bei denen eine Zersetzung der Steinkohle eintritt, ohne Abtrennung der festen Stoffe eine pechähnliche Masse herzustellen. Auch dieses bekannte Verfahren führt nicht zu bitumenähnlichen Erzeugnissen mit einer zufriedenstellenden Spanne zwischen Brechpunkt und Erweichungspunkt. Auch Verfahren zur Herstellung von Fließkohle, z. B. solche, bei denen kokende Kohlen mit Petroleumkohlenwasserstoffen erhitzt werden, führen nicht zu bitumenähnlichen Erzeugnissen mit den genannten Eigenschaften. Denn dort werden nicht die erfindungsgemäß in Betracht kommenden, lösend wirkenden Kohlenwasserstofföle verwendet; auch findet ein Abdestillieren von überschüssigem Behandlungsmittel nicht statt.It is also known by heating coal with tar on it Temperatures at which the coal decomposes without separation to produce a pitch-like mass of solid substances. Also this known method does not lead to bitumen-like products with a satisfactory margin between breaking point and softening point. Process for the production of fluidized coal, z. B. those in which coking coals are heated with petroleum hydrocarbons do not lead to bitumen-like products with the properties mentioned. This is because the dissolving effects that come into consideration according to the invention are not used there Hydrocarbon oils used; there is also a distillation of excess Treatment agent does not take place.

Erfindungsgemäß sind verschiedene Verfahrensbedingungen zu beachten. Ein bitumenähnliches Produkt kann nicht aus jeder Steinkohle hergestellt werden, sondern es ist notwendig, Glanzkohle anzuwenden bzw. eine Kohle, die überwiegend aus Glanzkohle besteht, wobei vorzugsweise solche Kohlen verwendet werden, die backende Eigenschaften besitzen.Various process conditions must be observed in accordance with the invention. A bitumen-like product cannot be made from every bituminous coal, rather, it is necessary to use lustrous coal or a coal that is predominantly consists of lustrous coal, preferably such coals are used, the baking Possess properties.

Ferner kann der erstrebte Erfolg nur dann erreicht werden, wenn die Ausgangskohle der Behandlung mit dem Lösungsmittel in sehr feinpulvriger Form zugeführt wird bzw. wenn die Überführung in diese sehr feinpulvrige Form vor Beendigung der Wärmebehandlung in Gegenwart der Kohlen-,v asserstofföle erfolgt.Furthermore, the desired success can only be achieved if the Starting carbon fed to the treatment with the solvent in a very finely powdered form is or if the conversion into this very finely powdered form before the end of the Heat treatment takes place in the presence of the carbon and hydrogen oils.

Die Teilchengröße soll unter o,5 mm liegen. Es empfiehlt sich, die Kohlenwasserstofföle im Überschuß anzuwenden, da sonst Überhitzungen schwer zu vermeiden sind, die zu störenden Zersetzungen führen würden. Zweckmäßig wird ein beträchtlicher Überschuß an flüssigen Behandlungsmitteln verwendet, und z. B. ein Gewichtsverhältnis von Öl zu Kohle von i : 5 angewendet. Ein Teil des Öles kann im Laufe des Verfahrens zugesetzt werden.The particle size should be below 0.5 mm. It is best to use the Use excess hydrocarbon oils, otherwise overheating will be difficult to avoid which would lead to disruptive decomposition. A considerable one becomes expedient Excess liquid treatment agents are used, and e.g. B. a weight ratio from oil to coal from i: 5 applied. Some of the oil can be used in the course of the procedure can be added.

Die Verwendung eines großen Überschusses des Lösungsmittels ist zwar bei Extraktionsverfahren bekannt. Hier jedoch lag es, da im Enderzeugnis das Lösungsmittel nur in begrenzter .Menge vorhanden sein soll, nicht nahe, zunächst mit größeren Mengen zu arbeiten, obwohl eine Extraktion nicht angestrebt wird.The use of a large excess of the solvent is true known in extraction processes. But here it was, there in the end product the solvent should only be available in a limited amount, not close, initially with larger ones Quantities to work, although extraction is not sought.

Wird eine kokende Glanzkohle mit einer Körnchengrö@ße, z. B. o, i mm, mit der fünf- bis sechsfachen Menge Anthracenöl bei Temperaturen, bei denen eine Zersetzung der Kohle nicht eintreten kann, z. B. bei 36o°. 3 bis Stunden behandelt und dann ohne Abtrennung vom Ungelösten bei gewöhnlichem Druck ungefähr die Hälfte abdestilliert, so erhält man ein Bitumenprodukt, das überraschend gute Eigenschaften aufweist.If a coking luster coal with a grain size, z. B. o, i mm, with five to six times the amount of anthracene oil at temperatures at which decomposition of the coal cannot occur, e.g. B. at 36o °. Treated 3 to hours and then, without separation from the undissolved material, about half at ordinary pressure distilled off, a bitumen product is obtained which has surprisingly good properties having.

Die bei dem Verfahren der Erfindung auftretende Wirkung kann man sich durch die Annahme erklären, daß die einzelnen Kohleteilchen in dem Öl aufquellen, ohne daß eine Zersetzung eintritt.The effect occurring in the method of the invention can be seen explain by the assumption that the individual coal particles swell up in the oil, without decomposition occurring.

Durch einfache Versuche läßt sich die im Einzelfall günstige Behandlungstemperatur unschwer feststellen, ebenso wie die im Einzelfall zweckmäßige Behandlungszeit, die je nach der angewendeten Temperatur und dem Ausgangsgut.schwankt. Die Behandlung muß so lange dauern, bis das erhaltene Endprodukt die gewünschte kolloidalen Eigenschaften aufweist. Die Überschreitung der hierfür notwendigen Behandlungsdauer ist ohne Gefahr.The treatment temperature, which is favorable in the individual case, can be determined by simple experiments easy to determine, as well as the expedient treatment time in individual cases, which fluctuates depending on the temperature used and the starting material. The treatment must take so long until the end product obtained has the desired colloidal properties having. Exceeding the duration of treatment required for this is without risk.

Bei dem nach Wärmebehandlung stattfindenden Abdestillieren des überschüssigen Lösungsmittels ist darauf zu achten, daß Zersetzungen vermieden werden.When the excess is distilled off after heat treatment Solvent, care must be taken that decomposition is avoided.

Je nach dem gewünschten Verwendungszweck des Enderzeugnisses können mehr oder weniger große Lösungsmittelmengen in dem Endprodukt belassen werden. Jedoch sollen nicht zu große Mengen des Lösungsmittels entfernt werden, da sonst eine Beeinträchtigung der kolloidalen Natur und damit der günstigen Eigenschaften eintritt. Als besonders geeignet haben sich die Produkte erwiesen, die ein Verhältnis von Kohle zu Öl von ungefähr 1 ::2 bis 1 : 3 besitzen.Depending on the intended use of the end product, you can more or less large amounts of solvent are left in the end product. However should too large amounts of the solvent are not removed, otherwise the colloidal nature and thus the favorable properties will be impaired entry. The products that have a ratio have proven to be particularly suitable from coal to oil from about 1 :: 2 to 1: 3.

Bei Anwendung von Vakuum bei der Destillation gelingt es, ohne Schädigung der Eigenschaft des Endproduktes, eine größere Menge Lösungsmittel zu entfernen, ohne daß die kolloidale Natur gestört ist.If a vacuum is used in the distillation, it succeeds without damage the ability of the end product to remove a large amount of solvent, without the colloidal nature being disturbed.

Vom Bitumen, das für die Rohrherstellung verwendet wird, verlangt man beispielsweise einen Erweichungspunkt nach Krämer -Sarnow von jo bis ioo° und einen Brechpunkt nach F r a a s z von unter -5'. Diese Spanne wird von dem erfindungsgemäß hergestellten Bitumenerzeugnis, das für den angegebenen Verwendungszweck in der Regel mit einem Füllstoff versehen wird, erreicht.Bitumen, which is used for pipe production, is required, for example, to have a softening point according to Krämer-Sarnow of 1 ° to 100 ° and a breaking point according to Fraasz of less than -5 '. This range is achieved by the bitumen product produced according to the invention, which is generally provided with a filler for the stated purpose.

Die für Zwecke der Rohrisolation hergestellten Sonderpeche haben die erwähnten physikalischen :Werte nie erreicht,. insbesondere weisen diese Sonderpeche nach der Verdampfungsprobe einen meist erheblich über o° liegenden Brechpunkt auf, was die Verwendung z. B. im Winter unmöglich macht.The special pitches produced for pipe insulation purposes have the mentioned physical: values never reached. in particular, these have special pitfalls after the evaporation test it has a breaking point which is usually considerably above 0 °, what the use z. B. makes impossible in winter.

Als Beispiel sei folgender Versuchsbericht wiedergegeben: Verwendet wurde Feinkohle der Zeche Consolidation 3/4, Gelsenkirchen. Mischung Aschegehalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7'/o flüchtige Bestandteile . . . . . . . . . . . . . 29110 Backfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zoo % Verwendete Kohlenmenge . . . . . . . . . 7009 Lösungsmittel Anthracenöl nach V. f. T. Menge . .. .. .. .. .. .. .. .. 35009. Erhitzung Dauer der Anheizung . . . . 1'/2 Stunden Konstante Temperatur . .. 36o° C Dauer der Erhitzung bei konstanter Temperatur 3 Stunden Angefüllte Menge . . . . . . . . 1814. g Destillationsrückstand .... 907 9 = 500/0. Eigenschaften des Destillationsrückstandes Erweichungspunkt nach K r ä m e r-Sarnow ... .. ................ 85° C Erweichungspunkt nach der Verdampfung .................... 99° C Brechpunkt nach F r a a s z . . . . . . . . -15' C Brechpunkt nach F r a a s z nach Verdampfung ................. - 8° C.The following test report is given as an example: Fine coal from the Consolidation 3/4 colliery, Gelsenkirchen, was used. Mixture ash content. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7% volatile constituents. . . . . . . . . . . . . 29110 baking ability. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zoo% Amount of coal used. . . . . . . . . 7009 Solvent anthracene oil according to V. f. T. Quantity. .. .. .. .. .. .. .. .. 35009. Heating Duration of heating. . . . 1/2 hour constant temperature. .. 36o ° C duration of heating at constant temperature 3 hours filled quantity. . . . . . . . 1814. g distillation residue .... 907 9 = 500/0. Properties of the distillation residue Softening point according to K rämme r-Sarnow ... .. ................ 85 ° C Softening point after evaporation .......... .......... 99 ° C breaking point according to Fraasz. . . . . . . . -15 'C Breaking point according to Fraasz after evaporation ................. - 8 ° C.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for the production of bitumen-like substances, characterized in that bright coals or coals, which are predominantly made of bright coal exist, in a known manner in finely powdered form with solvent-acting hydrocarbon oils, especially coal tar oils, at elevated temperatures below the decomposition temperature the coal lie, are treated, whereupon the resulting product without Carrying out a mechanical separation, part of the hydrocarbon oil is distilled off will.

2. The method according to claim i, characterized in that with a considerable Excess solvent, e.g. B. four to six times the amount of coal weight, is being worked on.

3. Process according to claims i and z, characterized in that the solvent is distilled off until the ratio of solvent to starting coal is about 2 to 3 to 1 in the end product. To delimit the subject matter of the invention from the state of the art, the following publications were taken into account in the granting procedure: German patent specifications No. 134 109, 32 0 0 56, 527 152; British Patent No. 268,372; Deutsche Bergwerks-Zeitung of October 14, 1932, No. 242, p. 9.