NL8104967A - Werkwijze voor de bereiding van mikrobolletjes van mesokoolstof met een gelijkmatige deeltjesgrootteverdeling. - Google Patents

Description

* 4

Werkwijze voor de bereiding van mikrobolletjes van mesokoolstof met een gelijkmatige deeltjesgrootteverdeling.

Achtergrond van de uitvinding

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de bereiding van mikrobolletjes van mesokoolstof met een gelijkmatige deeltjesgrootteverdeling door als uitgangsmateriaal een zware 5 olie te gebruiken, d.w.z. een zware koolwaterstofolie, afkomstig uit petroleum, kolen, oliehoudend zand, oliehoudende schalie of dergelijke.

Het is in de stand van de techniek bekend, dat mikrobolletjes mesokoolstof (hierna afgekort aangeduid als "MC") 10 kunnen worden verkregen door een zware olie te onderwerpen aan een warmtebehandeling bij een temperatuur van 350-500° C ter verkrijging van een warmtebehandelde pek en optisch anisotrope mikrobolletjes (mikrobolletjes uit de mesofase) gevormd in het pek uit de pekmatrix af te scheiden door oplosmiddelextraktie. Op deze wijze 15 verkregen MC zijn koolstofvoorlopers met een volmaakte bolletjes benaderende bolvormige konfiguratie met een diameter van 1-100 mikron en bestaat uit gekondenseerde polycyclische aromatische resten, die laagsgewijze zijn gericht in een specifieke richting. Vanwege hun unieke vorm en kristalstruktuur hebben deze MC een hoge 20 elektrische, magnetische en chemische aktiviteit en valt te verwachten dat ze op grote schaal toepassing zullen vinden in allerlei verschillende gebieden.

Meer in het bijzonder bestaan er grote verwachtingen van de toepassing van deze MC voor de bereiding of vervaar-25 diging van allerlei industriële materialen, bijvoorbeeld van: speciale koolstofmaterialen, zoals isotrope koolstofmaterialen met een hoge dichtheid en koolstofmaterialen voor elektrische weer-standsdoeleinden vervaardigd of bereid door carboniseren na in een gewenste vorm brengen ervan; samengestelde materialen, zoals elek-30 trisch geleidende keramische materialen, dispersieversterkte metalen en elektrisch geleidende kunststoffen, bereid of vervaardigd 8104967 - 2 - door carboniseren van het MC in de vorm waarin het wordt verkregen en vervolgens mengen van het verkregen materiaal met andere materialen; en chemische materialen, zoals katalysatordragers en vulmaterialen voor chrnmatografisehe doeleinden, bereid of vervaardigd 5 door het MC als zodanig of na carboniseren in de vorm van deeltjes te brengen.

Voor bepaalde toepassingen onder de bovengenoemde mogelijkheden, bijvoorbeeld voor vulmaterialen voor chromatogra-fische doeleinden en katalysatordragers, moet de deeltjesgrootte 10 van het MC gelijkmatig zijn en voldoen aan specifieke afmetingen.

De deeltjesgrootte van MC, dat wordt bereid met een werkwijze, die berust op een gewone warmtebehandeling van een zware olie is echter over een breed trajekt verdeeld, welk trajekt in de meeste gevallen kan variëren van 1-100 mikron. De bereiding van MC met een nauwe 15 deeltjesgrootteverdeling op een of andere wijze is derhalve in vele gebieden een bestaande wens. Om aan deze behoefte te voldoen heeft men gedacht aan bepaalde hierna beschreven methoden of zijn sommige van die methoden voorgesteld.

a) Een methode, waarbij een hoeveelheid met een 20 specifieke deeltjesgrootte wordt afgescheiden door middel van zeven of door mechanisch dispergeren van MC, dat met een gewone werkwijze is bereid.

b) Een methode, waarbij door inblazen van oververhitte stoom in een zware olie en zo de olie te roeren en te ver- 25 hitten, zodat een gelijkmatige warmtebehandeling van de zware olie wordt uitgevoerd, MC met een nauwe deeltjesgrootteverdeling wordt verkregen (Japanse octrooipublikatie nr. 9599/1978).

c) Een methode, waarbij de groei van de mikro-bolletjes in de mesofase wordt onderdrukt door toepassing van een 30 of meer additieven (zoals bijvoorbeeld wordt geopenbaard in "Tanso" ("Carbon"), nr. TT, p.61 (19T1*)).

Van geen van deze ndihoden kan echter worden gezegd, dat ze geheel bevredigend is. Meer in het bijzonder is het bijvoorbeeld moeilijk bij de bovengenoemde methode a) het MC, dat 35 bestaat uit mikrobolletjes met afmetingen in de orde van mikrons, 8104967 f' t - 3 - efficiënt op industriële schaal te klassificeren. Bij de methoden b) en c) wordt het moeilijk om MC te verkrijgen met een perfekte bolvorm en de effektiviteit, waarmee de gelijkmatigheid van de deeltjesgrootte wordt bewerkstelligd is nog onvoldoende.

5 Samenvatting van de uitvinding

Gezien de hiervoor beschreven stand van zaken met de bekende methoden heeft de uitvinding ten doel te voorzien in een nieuwe werkwijze voor de bereiding van MC met een nauwe deel-tj esgroott everdeling.

10 Dank zij een intensief onderzoek met de bovenge noemde doelstelling voor ogen, ten aanzien van het mechanisme van de vorming en de groei van mikrobolletjes in de mesofase bij de warmtebehandeling van zware olie of pek, werd het volgende gevonden.

Ten eerste, dat, als pek, dat mikrobolletjes in de mesofase bevat, 15 verkregen door warmtebehandeling van een zware olie, wordt onderworpen aan de volgende trappen van eenmaal koelen, herverhitten en opnieuw koelen een opmerkelijke grotere gelijkmatigheid van de deeltjesgrootte van het MC wordt bereikt. De tweede vondst is dat, door de snelheid van de laatste koeling te regelen, het mogelijk is 20 de deeltjesgrootte van het MC te regelen. De werkwijze voor de bereiding van MC met een nauwe deeltjesgrootteverdeling volgens de uitvinding is gebaseerd op en is ontwikkeld uit deze vondsten.

Volgens de uitvinding wordt, kort samengevat, voorzien in een werkwijze voor de bereiding van mikrobolletjes van 25 mesokoolstof met een nauwe deeltjesgrootteverdeling, welke omvat: bereiden van een primair aan warmtebehandeling onderworpen pek, dat mikrobolletjes in de mesofase bevat door een zware olie te onderwerpen aan een primaire warmtebehandeling; eenmaal afkoelen van het zo bereide pek tot een temperatuur gelijk aan of lager dan het ver-30 wekingspunt ervan; daarna onderwerpen van het pek aan een sekundaire warmtebehandeling bij een temperatuur, die gelijk is aan of hoger is dan 300° C en bovendien gelijk is aan of lager is dan de temperatuur, die 20° C lager is dan de temperatuur van de primaire warmtebehandeling; afkoelen van het pek met een koelsnelheid gelijk aan 35 of lager dan 200° C/uur; afscheiden uit het zo aan een warmtebehan- 8104987 i « - k - deling onderworpen pek van mikrobolletjes in de mesofase, die in de sekundaire warmt ebehandelingstrap zijn geprecipiteerd; en daarna winnen van mikrobolletjes in de mesofase met een praktisch gelijkmatige deeltjesgrootte gevormd in het resterende pek, door middel van 5 oplosmiddelextraktie.

De aard, bruikbaarheid en verdere kenmerken van de uitvinding zullen duidelijk aan het licht treden uit de volgende gedetailleerde beschrijving, te beginnen met een beschouwing van algemene en fundamentele aspekten van de uitvinding en eindigend 10 met een specifiek praktijkvoorbeeld, dat een voorkeursuitvoerings-vorm ervan illustreert en vergelijkingsvoorbeelden, een en ander beschouwd in verband met bijgaande illustraties, die tekeningen en mikrofoto's omvatten, zoals hierna kort zullen worden beschreven. Illustraties 15 Figuur 1(a), 1(b) en 1(e) geven schematisch een zijaanzicht weer, waarmee een verklaring kan worden gegeven van waarom en hoe MC met een nauwe deeltjesgrootteverdeling met de werkwijze.volgens de uitvinding wordt verkregen; figuur 2(a) en Ma) zijn mikrofoto's (vergro-20 ting 172x), gemaakt met een polarisatiemikroskoop, resp. van aan een primaire warmtebehandeling onderworpen pek en aan een sekundaire warmtebehandeling onderworpen pek; figuur 2(b) en Mb) zijn mikrofoto’s, gemaakt met een rasterelektronenmikroskoop, van resp. MC verkregen door 25 extraktie met chinoline uit aan primaire warmtebehandeling onderworpen pek en uit aan een sekundaire warmtebehandeling onderworpen pek; figuur 3 en 5 zijn grafieken, die respektieve-lijk de deeltjesgrootteverdeling weergeven van MC verkregen door extraktie met chinoline uit aan een primaire warmtebehandeling 30 onderworpen pek, respektievelijk uit aan een sekundaire warmtebehandeling onderworpen pek; en figuur 6 en 7 zijn mikrofoto’s (vergroting 172x) gemaakt met een polarisatiemikroskoop, van respektievelijk aan een primaire warmtebehandeling onderworpen pek korresponderend met 35 figuur 2(a).

8104967 r i - 5 -

Gedetailleerde beschrijving

De redenen, waarom met de werkwijze volgens de uitvinding een gelijkmatige deeltjesgrootte "bereikbaar is, zijn niet geheel duidelijk, maar verondersteld kan worden, dat ze als 5 volgt zijn.

In een pek in een toestand, waarin het verkeert na onderwerpen aan een primaire warmtebehandeling en vervolgens eenmaal afkoelen, zijn mikrobolletjes in de mesofase met verschillende deeltjesgrootten, zoals aangegeven in figuur 1(a) gedisper-10 geerd, net als in pek, dat is onderworpen aan een warmtebehandeling volgens een gewone werkwijze, zoals hiervoor beschreven. Als dit pek opnieuw wordt verwarmd, worden van de mikrobolletjes in de meso-fase die bolletjes met een hoge oplosbaarheid.(gemeend wordt, dat dit in hoofdzaak de deeltjes zijn, die zijn gevormd in de koeltrap 15 na de primaire warmtebehandeling) weer opgelost, terwijl die met een geringe oplosbaarheid (gemeend wordt, dat dit in hoofdzaak die deeltjes zijn met een hoge mate van warmtebehandeling gevormd in de verwarmingstrap) niet oplossen maar op de bodem van het vat bezinken, zoals aangegeven in figuur 1(b). Als het pek na herverwar-20 men wordt afgekoeld, scheidt de mesofasekomponent, die was opgelost, zich weer af als mikrobolletjes met een gelijkmatige deeltjesgrootte, bepaald door de koelsnelheid, zoals wordt aangegeven in figuur 1(c).

De mikrobolletjes in de msofase, die onoplosbaar zijn en op de bodem zijn bezonken, verzamelen zich als zodanig 25 op de bodem, terwijl ze tijdens de bovenbeschreven trappen coalesce-ren. Door bijgevolg de bovenste fase en de onderste fase te scheiden, bijvoorbeeld door dekanteren in een stadium, waarin de pek-matrix zijn vloeibare vorm behoudt, bijvoorbeeld in de toestand van figuur 1(b) of 1(c), bij een temperatuur van de orde van circa 30 200° C, worden mikrobolletjes in de mesofase met een gelijkmatige deeltjesgrootte verkregen in de gekoelde stoffen van de bovenste fase. Door daarna deze mikrobolletjes in de mesofase te onderwerpen aan oplosmiddelextraktie, wordt MC met een gelijkmatige deeltjesgrootte verkregen.

35 Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt 8104967 - 6 -

V

* .....* eerst een zware olie, ‘bijvoorbeeld een residuolie verkregen door behandeling bij atmosferische druk, een residuolie verkregen door behandeling onder verlaagde druk, een gedekanteerde olie afkomstig van katalytisch kraken, een thermisch gekraakte teer of koolteer, 5 verwarmd op 350-500° C en zo onderworpen aan een primaire warmtebehandeling. Hoewel de specifieke temperaturen en behandelingstij-den voor deze primaire warmtebehandeling verschillen met de aard van de als uitgangsmateriaal dienende zware olie (met inbegrip van materialen, die normaliter pek worden genoemd), wordt er de voor-10 keur aan gegeven die omstandigheden zo te kiezen, dat de hoeveelheid in chinoline onoplosbare komponent (dat wil zeggen mesofase) van het pek na de primaire warmtebehandeling 5-15 gew.% bedraagt.

Dan wordt het pek na de primaire warmtebehandeling in eenmaal afgekoeld tot een temperatuur gelijk aan of bene-15 den het verwekingspunt ervan. De benedengrens voor de koeltempera-tuur is niet kritisch en kan ook kamertemperatuur zijn. Tenzij het koelen echter wordt uitgevoerd tot een temperatuur gelijk aan of beneden het verwekingspunt, zal de afscheiding door bezinken zoals hiervoor beschreven aan de hand van figuur 1(b) en 1(c) niet in 20 wezenlijke mate optreden. De reden hiervoor kunnen geacht worden te zijn kontributieve effekten, zoals een toename als gevolg van het koelen van het verschil tussen het soortelijk gewicht van de meso-fase en van de pekmatrix en het verwijderen als gevolg van het koelen van β-hars, die aan het oppervlak van de mesofase voorkomt' 25 bij hoge temperatuur en'bijdraagt tot de vorming van een micelstruk-tuur tussen de mesofase en de. pekmatrix. De koelsnelheid is niet bijzonder kritisch en kan bijvoorbeeld elke waarde hebben beneden 1*00° C/uur.

Het zo afgekoelde pek wordt verder onderworpen 30 aan een sekundaire warmtebehandeling bij een temperatuur, die gelijk is aan of hoger is dan 300° C en gelijk is aan of lager is dan de temperatuur, die men verkrijgt wanneer men 20° C aftrekt van de temperatuur van de primaire warmtebehandeling.

Er werd gevonden, dat, als deze sekundaire 35 warmtebehandelingstemperatuur lager is dan 300° C, de deeltjes- 8104967 < i - 7 - grootte van het MC ongelijkmatig wordt. De reden hiervoor kan de volgende zijn. De sekundaire warmtebehandeling heeft de funktie om de mikroholletjes in de mesofase, die in de primaire warmtebehandeling zijn gevormd, opnieuw op te lossen in de pekmatrix en heeft 5 de funktie om de mikroholletjes in de mesofase, die niet oplossen, te doen bezinken op de bodem van het vat en zo af te scheiden. Bij een lage temperatuur wordt de oplosbaarheid echter niet voldoende groot en neemt ook de viskositeit van de pekmatrix niet in voldoende mate af om deze bezinkwerking be doen optreden.

10 Verder werd gevonden, dat, als de sekundaire warmtebehandelingstemperatuur hoger is dan de bovengrens van de primaire warmtebehandelingstemperatuur minus 20° C, de deeltjesgrootte van het MC eveneens ongelijkmatig wordt. De reden hiervoor kan zijn, dat, in het geval dat de sekundaire warmtebehandeling 15 wordt uitgevoerd bij een hoge temperatuur, het resultaat niet slechts is het weer oplossen van de in de primaire warmtebehandeling gevormde mikrobolletjes in de mesofase, maar ook is de vorming van nieuwe mikrobolletjes in de mesofase. Daarom is het noodzakelijk om de sekundaire warmtebehandeling uit te voeren bij een tempera-20 tuur, waarbij de pekmatrix in hoofdzaak geen aanleiding geeft tot een verdere thermische kraak- en thermische condensatiereaktie.

Daar de bovengrens voor de temperatuur verschilt met de chemische eigenschappen en de historie van het pek, is de bepaling van de bovengrens voor de temperatuur op basis van de temperatuur bij de 25 primaire warmtebehandeling zoals hiervoor beschreven geschikt.

Bij voorkeur is de temperatuur voor de sekundaire warmtebehandeling een temperatuur gelijk aan of hoger dan 350° C en gelijk aan of lager dan de temperatuur, die ^0° C lager is dan de temperatuur bij de primaire warmtebehandeling. De tijds-30 duur voor de sekundaire warmtebehandeling is niet bijzonder kritisch. Dat wil zeggen, de laagste grens is een tijdsduur, waarin gelijkmatig worden van de deeltjesgrootte van het MC kan worden bereikt, terwijl de bovengrens een tijdsduur is, waarin geen overmatige hoeveelheid nieuwe mesofase wordt gevormd. Op basis van werkelijke 35 resultaten echter, kan de benedengrens van een zodanige orde zijn, 8104967 * - - 8 - dat afkoelen direkt begint nadat de temperatuur voor de sekundaire warmtebehandeling is bereikt. Hoewel de bovengrens naast andere faktoren ook afhangt van de temperatuur van de sekundaire wamrtebe-handeling, kan ze van de orde van 120 minuten zijn. De tijdsduur 5 voor de sekundaire warmtebehandeling is echter bij voorkeur zo kort mogelijk mits de afscheiding van de onoplosbare mesofase door gelijkmatig bezinken kan worden bereikt. De snelheid van de temperatuurs-stijging tot de temperatuur van de sekundaire warmtebehandeling is ook niet bijzonder kritisch, maar een praktische snelheid is van de 10 orde van 1-20° C/minuut.

Het pek wordt na de sekundaire warmtebehandeling afgekoeld met een koelsnelheid gelijk aan of lager dan 200° C/uur. Gevonden werd, dat als deze koelsnelheid groter is dan 200° C/uur, de deeltjesgrootte van het MC, dat wordt verkregen, uitzonderlijk 15 klein is. Zelfs als deze koelsnelheid gelijk is aan of lager is dan 200° C/uur wordt de deeltjesgrootte van het MC beïnvloed door de gebruikte koelsnelheid. Nauwkeuriger gezegd, een hoge koelsnelheid resulteert in een kleine deeltjesgrootte van het MC, terwijl een lage koelsnelheid resulteert in een grote deeltjesgrootte van het 20 MC. De reden hiervoor is, dat de groeisnelheid van de kristallen een duidelijke invloed heeft op de deeltjesgrootte. Het is bijgevolg noodzakelijk de koelsnelheid te kiezen in overeenstemming met het gebruiksdoel van het MC. Door zo de koelsnelheid te kiezen is het mogelijk de deeltjesgrootte van het MC te regelen op elke ge-25 wenste afmeting binnen een trajekt van 1-30 mikron.

Bij het in de praktijk uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding is het noodzakelijk de sekundaire warmtebehandeling en de daaropvolgende koeltrap uit te voeren praktisch zonder te roeren. Voor de primaire warmtebehandeling kan het appa-30 raat met meerdere vaten voor de kontinue bereiding van pek, zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift ^.080.283, bijvoorbeeld worden toegepast.

De mesofase, die is bezonken en in de sekundaire warmtebehandelingstrap is gecoalesceerd of tot een massa samenge-35 bald, zoals hiervoor beschreven, wordt vervolgens afgescheiden van 8104967 - 9 - het pek, waarin de mikrobolletjes van mesofase naar gelijkmatige deeltjesgrootte zijn opgelost of gedispergeerd, bijvoorbeeld door dekanteren of aftappen via de bodem van het vat, op een of ander tijdstip, waarop het pek nog zijn vloeibare vorm heeft behouden, 5 bijvoorbeeld bij een temperatuur van circa 200° C. Het zo afgescheiden en verwijderde materiaal van de mesofase kan uiteraard worden gebruikt als uitgangsmateriaal voor het vormen van koolstof-materialen of dergelijke.

Anderzijds wordt het pek, dat mikrobolletjes 10 van mesofase met een gelijkmatige deeltjesgrootte bevat na. de sekundaire warmtebehandeling, terwijl het naar behoefte wordt verwarmd, gemengd met een aromatisch oplosmiddel van bijvoorbeeld chi-noline, pyridine, anthraceenolie of dergelijke, waardoor de pek-matrix selektief wordt opgelost en mikrobolletjes van mesofase 15 als MC worden verkregen door scheiding van de vaste stof van de vloeistof. In de onderhavige aanvrage wordt deze reeks van behande-lingstrappen aangeduid als ',oplosmiddelextraktie,'.

Hoewel de scheiding van vaste stof van vloeistof uiteraard kan worden bewerkstelligd door middel van een zeef of 20 een filter, wordt bij voorkeur een vloeistofcycloon gebruikt voor de bereiding op industriële schaal. Bij voorkeur wordt de bereiding van MC uit pek op deze wijze uitgevoerd onder toepassing van een reeks van vloeistofcylcoons, zoals beschreven in de Amerikaanse octrooiaanvrage 222.901 (waarnaar hierbij wordt verwezen). De 25 vloeistofcycloons in de nabehandelingstrap worden gebruikt voor het uitwassen van MC en voor het teweegbrengen van een verder klassifi-katie-effekt en ook daarin kan een niet-aromatisch oplosmiddel worden gebruikt.

Volgens de hiervoor beschreven uitvinding wordt, 30 door eenmaal afkoelen van een pek, dat mikrobolletjes in de mesofase bevat, verkregen door warmtebehandeling van een zware olie, vervolgens opnieuw verwarmen van het pek en daarna verder afkoelen van het pek met een gespecificeerde koelsnelheid, MC verkregen met een zeer nauwe deeltjesgrootteverdeling en bovendien een deeltjes-35 grootte, die wordt geregeld door de koelsnelheid te regelen; dit 8104967 Λ - 10 - MC is geschikt voor gebruik als vulling voor chromatografische doeleinden, katalysatordrager enz..

Om de aard en het nut van de uitvinding nader en vollediger aan te geven dient het volgende specifieke voorbeeld 5 van een praktische uitvoering van de uitvinding en dienen de verge-lijkingsvoorbeelden; deze voorbeelden dienen uiteraard slechts ter illustratie en houden geen enkele beperking van het kader van de uitvinding in.

Vergelijkingsvoorbeeld 1 10 Dekanteerolie (kooktrajekt UUo° C en hoger), verkregen door thermisch kraken van petroleum werd 75 minuten onderworpen aan een warmtebehandeling bij k50° C en daarna afgekoeld met een snelheid van circa 1*00° C/uur, waardoor een aan primaire warmtebehandeling onderworpen pek werd verkregen. Een mikrofoto (vergro-15 ting 172x) gemaakt door een polarisatiemikroskoop van dit pek is weergegeven-in figuur 2(a). In deze figuur ziet men dat er in het pek een groot aantal mikrobolletjes van mesofase zijn gevormd, maar deze mikrobolletjes hebben verschillende deeltjesgrootten. Het bovenbeschreven pek werd gemengd met een 15 maal zo grote hoeveel-20 heid chinoline en daardoor werd de pekmatrix opgelost en MC afgescheiden in een hoeveelheid van 5 Λ gew.$ (berekend op het pek).

Een mikrofoto (1000x) gemaakt met een rasterelektronenmikroskoop van het zoverkregen MC is weergegeven in figuur 2 (b) en de deel-tjesgrootteverdeling van dit MC is weergegeven in figuur 3. Zoals 25 blijkt uit figuur 3 is de deeltjesgrootte van het MC verdeeld over een groot trajekt van circa 1 mikron tot 20 mikron of zelfs meer. Voorbeeld 1

Het bij de primaire warmtebehandeling volgens vergelijkingsvoorbeeld 1 verkregen pek werd opnieuw verwarmd op 30 380° C met een temperatuurstoename van 3° C/minuut en werd daarna onmiddellijk gekoeld met een koelsnelheid van 6θ° C/uur. Daarna, toen de temperatuur 200° C was geworden, werd de bovenstaande laag van het pek afgedekanteerd. Op dat tijdstip was een sediment achtergebleven als residu op de bodem. Het bovenstaande deel van het pek 35 werd verder afgekoeld met een snelheid van 60° C/uur.

8104967 - 11 -

Een mikrofoto (vergroting 172x), gemaakt met een polarisatiemikroskoop, van het zo verkregen pek is weergegeven in figuur 4(a). Dit pek werd onderworpen aan een extraktie met chinoline, die soortgelijk was aan de extraktie in het vergelijkings-5 voorbeeld 1, waarmee MC werd verkregen. Een mikrofoto, gemaakt met een rasterelektronenmikroskoop, van het zoverkregen MC is weergegeven in figuur 4(h) en de deeltjesgrootteverdeling ervan is weergegeven in figuur 5·

Uit figuur 4(h) en 5 ziet men, dat de deeltjes-10 grootteverdeling van het MC, dat zo is verkregen, ligt in het tra-jekt van circa 10-14 mikron en dat met de werkwijze volgens de uitvinding MC wordt verkregen met een aanmerkelijk verbeterde deeltjesgrootteverdeling.

De opbrengst aan MC, berekend op het pek, die 15 zo wordt bereikt, was 3,6 gew.#. Dat wil zeggen in vergelijking met vergelijkingsvoorbeeld 1, waar 5,4 gew.# MC werd gevormd in de primaire warmtebehandeling, werd 66,7# daarvan door middel van de sekundaire warmtebehandeling omgezet in MC met een gelijkmatige deeltjesgrootte, terwijl de overige 33,3# precipiteerde zonder weer 20 op te lossen. In tegenstelling tot, zoals duidelijk blijkt uit figuur 3, dat korrespondeert met vergelijkingsvoorbeeld 1, bedroeg van het in vergelijkingsvoorbeeld 1 gevormde MC de fraktie met een deeltjesgrootte van 10-14 mikron slechts 11#.

De sekundaire warmtebehandeling heeft derhalve 25 niet slechts het karakter van alleen maar het uitselekteren van een fraktie met een specifieke deeltjesgrootte van het MC, dat in de primaire warmtebehandeling wordt gevormd, maar heeft ook het verrassende effekt, dat het weer een gewenste deeltjesgrootteverdeling tot stand brengt.

30 Vergelijkingsvoorbeeld 2

Hetzelfde uitgangsmateriaal als van vergelijkingsvoorbeeld 1 werd onder dezelfde omstandigheden als van de sekundaire warmtebehandeling van voorbeeld 1, d.w.z. door verwannen op 380° C met een temperatuurstijging van 3° C/minuut en direkt 35 daarna afkoelen tot kamertemperatuur met een koelsnelheid van 8 1 0 4 9 6 7 Λ - 12 - 60° C/uur, behandeld, hetgeen een aan een primaire warmtebehandeling onderworpen pek opleverde. Een mikrofoto, gemaakt met een pola-risatiemikroskoop van dit pek is weergegeven in figuur 6, waaruit blijkt, dat er geen mikrobolletjes van mesofase werden gevormd.

5 Het is derhalve evident, dat het MC met een gelijkmatige deeltjesgrootte, dat in voorbeeld 1 werd verkregen, niet nieuw werd gevormd door de sekundaire warmtebehandeling, maar bestond uit MC, dat afkomstig was uit mikrobolletjes van mesofase, die bij de primaire warmtebehandeling werden gevormd en waarvan de 10 afmetingen nu gelijkmatig werden gemaakt door ze opnieuw op te lossen in de pekmatrix tijdens de sekundaire warmtebehandeling en ze dan te herprecipiteren.

Vergelijkingsvoorbeeld 3

Hetzelfde uitgangsmateriaal als van vergelij-15 kingsvoorbeeld 1 werd 75 minuten onderworpen aan een warmtebehandeling bij 1*50° C en daarna geleidelijk afgekoeld met een koelsnel-héid van 6θ° C/uur tot kamertemperatuur, waardoor een aan een pri- . maire warmtebehandeling onderworpen pek werd gevormd.

Een mikrofoto, gemaakt met een polarisatiemi— · '20 kroskoop van dit pek is weergegeven in figuur 7. De mikrobolletjes van mesofase, die in dit geval werden gevormd, omvatten geen zeer kleine mikrobolletjes in tegenstelling met het produkt van vergelijkingsvoorbeeld 1, maar ze waren niet gelijkmatig van deeltjesgrootte. Het is derhalve duidelijk, dat eenvoudig langzaam afjcoelen 25 in de koeltrap onvoldoende is om een gelijkmatige deeltjesgrootte van de mikrobolletjes van. mesofase tot stand te brengen en dat het uitvoeren van een sekundaire warmtebehandeling noodzakelijk is.

8104967

Claims (6)

1. Werkwijze voor de bereiding van mikrobolletjes van mesokoolstof met een nauwe deeltj esgrootteverdeling, met het kenmerk, dat men een aan een primaire warmtebehandeling onder-5 worpen pek bereidt, dat mikrobolletjes van mesofase bevat, door een zware olie te onderwerpen aan een primaire warmtebehandeling, het zo bereide pek eenmaal afkoelt tot een temperatuur gelijk aan of lager dan het verwekingspunt daarvan, daarna het pek onderwerpt Eian een sekundaire warmtebehandeling bij een temperatuur, die 10 gelijk is aan of hoger is dan 300° C en bovendien gelijk is aan of lager is dan de temperatuur, die 20° C lager dan de temperatuur bij de primaire warmtebehandeling, het pek afkoelt met een koelsnelheid gelijk aan of lager dan 200° C/uur, uit het zo aan een warmtebehandeling onderworpen pek mikrobolletjes van mesofase afscheidt, die 15 in de sekundaire warmtebehandelingstrap precipiteren en daarna door oplosmiddelextraktie mikrobolletjes van mesofase wint met een praktisch gelijkmatige deeltjesgrootte, gevormd in het residupek.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de temperatuur bij de sekundaire warmtebehandeling gelijk 20 is aan of hoger is dan 350° C en bovendien gelijk is aan of lager is dan de temperatuur, die ^0° C lager is dan de temperatuur bij de primaire warmtebehandeling.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat door regelen van de koelsnelheid na de sekundaire warmte- 25 behandelingstrap, de deeltjesgrootte van de mikrobolletjes van mesokoolstof, die worden verkregen, wordt geregeld op een gewenste waarde binnen het trajekt van 1-30 mikron.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat het afscheiden van de geprecipiteerde 30 mikrobolletjes van mesofase plaats vindt door dekanteren van het aan de sekundaire warmtebehandeling onderworpen pek.

5. Werkwijze volgens een der conclusies 1-^, met het kenmerk, dat het aan de sekundaire warmtebehandeling onderworpen pek, na afscheiden van de geprecipiteerde mesofase, wordt 35 verdund met een aromatisch oplosmiddel en, door scheiding van vaste 8104967 V \ - iU - stof van vloeistof mikrobolletjes van mesofase met een praktisch gelijkmatige deeltjesgrootte worden gewonnen.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de scheiding van vaste stof van vloeistof wordt uitgevoerd 5 door middel van een reeks van opeenvolgende trappen van vloeistof-cycloons. 8104967