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Verfahren zur Herstellung von Pechen mit hohem Gehalt an C'elharzen
(C II-Harzen) In der Aluminiumindustrie, zur Elektrodenherstellung für metallurgische
Zwecke im allgemeinen, zur Herstellung von Rohrwickelmassen u. dgl. erscheint es
erwünscht, ein Pech mit möglichst hohem Gehalt an C II-Harzen (das sind jene Teerharze,
die sich bei Abzug des Anthracenölunlöslichen vom Benzolunlöslichen errechnen lassen)
zu verwenden, da der Gehalt an diesen Harzen in gewisser Beziehung zu den physikalischen
Eigenschaften des Pechs, insbesondere aber zu der aus diesem gewonnenen Ausbeute
an geeignetem Koks steht.
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Während aber der Gehalt an diesen Teerharzen bei mindestens 27 °/o
erwünscht ist, weisen die bisher nach den mannigfaltigsten Verfahren gewonnenen
Peche in der Regel nur einen C II-Harz-Gehalt von 13 bis 23 °/a auf. Allerdings
zielten alle bisher bekanntgewordenen Verfahren zur Veredelung von Teeren, Teerölen
und Pechen hauptsächlich darauf ab, ein Pech zu erhalten, das in seinen physikalischen
Eigenschaften dem Erdölbitumen möglichst nahekommt; das heißt man beschränkte sich
darauf, festzustellen, ob es gewissen Untersuchungsmethoden auf physikalischer Grundlage
genügt, nämlich hinsichtlich der Spanne zwischen dem Erweichungspunkt und dem Brechpunkt,
bezüglich der Kugelfallprobe, der Verdunstungsprobe, der Fließlänge u. a. m. Genau
präzisierte Ansprüche bezüglich des Gehaltes an Teerharzen wurden indes nicht gestellt,
und darum bestand bisher auch keine Veranlassung, ein Verfahren auszuarbeiten, das
die Erzielung eines Mindestgehaltes an Gelharzen (C II-Harzen) zum Ziel hat.
Es
sind wohl Verfahren bekannt, die es sich zur Aufgabe machen, Teere, Teeröle oder
Peche durch Behandlung mit strömender Luft bei erhöhter Temperatur und mit oder
ohne Gegenwart von Katalysatoren zu verdicken bzw. deren Pechgehalt zu erhöhen oder
sie auf diese Weise in Peche mit edlenEigenschaften zu verwandeln, die jenen der
Erdölbitumina nahekommen.
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Außer diesen Verfahren, die auf der» Grundlage einer oxydierenden
Behandlung von Teeren, Teerölen oder Pechen aufgebaut sind, wurden auch zwei Verfahren
bekannt, die das gleiche Ziel durch Behandlung mit organischen Sulfochloriden anstreben.
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In den Patentschriften 641393 und 642 259 ist ein Verfahren
zur Steigerung der Viskosität von Teeren beschrieben, mit dem ein möglichst zähflüssiges,
gut klebendes Material für die teerverarbeitenden Wirtschaftszweige, wie Straßenbau,
Dachpappenindustrie usw., gewonnen werden soll. Dies wird erreicht, indem man Teere
mit organischen Sulfonsäurechloriden oder Nitrosulfonsäurechloriden (Cymolsulfonsäurechlorid,
Toluolsulfonsäurechlorid, Nitrochlorbenzolsulfonsäurechlorid) in Mengen unter 5
% bei 12o° 24 Stunden lang rührt bzw. das Sulfonsäurechlorid dem Teer vor der Destillation
zusetzt.
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Die Patentschrift 748 83o beschreibt ein Verfahren zur Herstellung
von Bitumen mit höherem bzw. niedrigerem Penetrationsindex aus asphaltischen Bitumina
durch Behandlung der letzteren mit aromatischen Sulfosäuren oder Sulfohalogeniden
bei Temperaturen zwischen ioo und 25o°.
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Alle vorgenannten Verfahren verfolgen also das Ziel, entweder den
Pechgehalt von Teeren zu erhöhen (diese zu verdicken) oder Peche mit bitumenähnlichen
Eigenschaften zu gewinnen, die Viskosität von Teeren zu erhöhen oder den Penetrationsindex
von Bitumina zu verbessern.
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Keines der bisher bekanntgewordenen Verfahren aber zielte darauf ab,
ein Pech mit hohem, über einer gewissen Grenze liegendem Gehalt an Gelharzen (C
II-Harzen) herzustellen, der seinerseits wieder maßgebend ist für die Koksausbeute
und damit auch für die Eignung zur Elektrodenherstellung.
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Das hierdurch erfindungsgemäße Verfahren setzt sich indes eindeutig
zum Ziel, ein Pech herzustellen, das durch seinen über 27 0/0 liegenden Gehalt an
Gelharzen (C II-Harzen) den Ansprüchen gerecht wird, die seitens der metallurgischen
Industrie und insbesondere seitens der Aluminiumindustrie an ein Elektrodenpech
gestellt werden. Dieses Ziel wird erreicht, indem man Peche bei Temperaturen zwischen
150 und 2oo° verhältnismäßig kurze Zeit unter Zusatz von 2 0/0 eines organischen
Sulfonsäurechlorids rührt, wobei es sich als unwesentlich erwies, ob man das Rühren
mittels eines Rührwerks oder mittels eines Luftstroms bewerkstelligt. Dabei wird
ein Pech gewonnen, dessen Gehalt an Gelharzen (C II-Harzen) bei etwa 30 0/0 liegt,
was sich ansonsten durch keine Variation der angegebenen Versuchsbedingungen erreichen
läßt. Eine erhebliche Verlängerung der Reaktionszeit oder der Zusatz von Teerölen
zum Pech verringert z. B. den Gehalt an C II-Harzen zugunsten der y-Harze, und bei
Zusatz von nur 1% Sulfonsäurechlorid werden die ß-Harze auf Kosten der C II-Harze
angereichert. Das hierdurch beanspruchte Verfahren liefert nach dem vorher Gesagten
also ein ganz neues und eindeutig definiertes Erzeugnis, das durch seinen hohen
Gehalt an Gelharzen (C II-Harzen) ein für gewisse Industriezweige, wie z. B. die
Elektrodenherstellung, an Güte bisher unerreichtes Ausgangsmaterial darstellt. Zieht
man ferner in Betracht, daß es sich bei diesem Verfahren um eine Arbeitsweise handelt,
die keinerlei besonderer Apparatur oder betrieblicher Vorkehrungen bedarf, so wird
man darin zweifellos eine wertvolle Bereicherung der einschlägigen Technik erblicken
dürfen. Beispiel i Zoo Teile Pech mit einem EP von 84° n. K. S. werden bei einer
Temperatur von 150° unter Zusatz von 2 Teilen para-Toluolsuifonsäurechlorid i Stunde
lang mittels mechanischen Rührwerks (etwa 25o Touren) gerührt. Dabei wird ein Pech
mit folgenden Kennzahlen gewonnen EP 82° n. K. S. u-Bestandteile . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 36,o0/, C I-Bestandteile . . . . . . . . . . . . . . . . .
6,10/0 C II-Bestandteile . . . . . . . . . . . . . . . . 29,901,
ß-Bestandteile
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58,8% y-Bestandteile . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 5,2 0/0 Beispiel 2 Zoo Teile Pech mit einem EP von 84° n. K. S.
werden bei einer Temperatur von i5o° unter Zusatz von --Teilen eines Gemisches von
ortho- und para-Toluolsulfonsäurechlorid io Minuten lang mittels eines mechanischen
Rührwerks (etwa 25o Touren) gerührt. Das dabei anfallende Pech hat folgende Kennzahlen
EP 84° n. K. S. a-Bestandteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37,3% C I-Bestandteile
. . . . . . . . . . . . . . . . . 6,10/0 C II-Bestandteile . . . . . . . . . . .
. . . . . 31,2% ß-Bestandteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58,3)/o ;-Bestandteile
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,4% Beispiel 3 ioo Teile Pech mit einem EP
von 89' n. K. S. werden bei einer Temperatur von 175° unter Zusatz von 2
Teilen para-Toluolsulfonsäurechlorid io Minuten lang mittels eines Luftstroms (Verteilerspinne)
gerührt. Dabei resultiert ein Pech mit folgenden Kennzahlen: EP 93° n. K. S. a-Bestandteile
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37,0% C 1-Bestandteile . . . . . . . . . .
. . . . . . . 7,4% C II-Bestandteile . . . . . . . . . . . . . . . . 29,60/0 ß-Bestandteile
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56,80/0 7,-Bestandteile . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 6,2 0;'0