DE3006694A1

DE3006694A1 - Verfahren zur herstellung von nadelkoks

Info

Publication number: DE3006694A1
Application number: DE19803006694
Authority: DE
Inventors: Hellmut 4300 Essen Kokot; Prof. Dipl.-Chem. Dr. Georg 4300 Essen Kölling; Dipl.-Ing. Dr. Ingo 4231 Drevenack Romey
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Rain Carbon Germany GmbH
Priority date: 1980-02-22
Filing date: 1980-02-22
Publication date: 1981-08-27
Also published as: GB2071136B; JPS56120510A; AU533612B2; ZA804886B; US4333816A; FR2476671A1; DE3006694C2; GB2071136A; AU6140180A

Description

BERGWERKSVERBAND GMBH VERSUCHSBETRIEBE DER BERGBAU-FORSCHUNG

4300 Essen 13 (Kroy) , 08- 02 .1980

Franz-Fischer-Weg 61 Telefon (0201) 105-1

A 8/Fr-Be

Verfahren zur Herstellung von Nadelkoks

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Nadelkoks aus Steinkohlenpechen.

Nadelkokse besitzen gute Graphitiereigenschaften und stellen daher ein geeignetes Ausgangsmaterial für die Erzeugung hochwertiger Graphitelektroden dar.

Es ist bereits bekannt, Nadelkokse guter Qualität aus Steinkohlenpechen dadurch herzustellen, daß die Peche nach Verflüssigen durch Erhitzen auf 135 - 280° C durch eine Filtration von asche-, russ- und chinolinunlöslichen Bestandteilen befreit und die so gereinigten Peche einer Verkokung unterzogen werden. Die Filtration der Peche in Abwesenheit von Verdünnungsmitteln ist schwierig und außerordentlich zeitraubend. Das Verfahren ist daher bislang nur in kleinerem Maßstab in der Praxis ausgeführt worden, obwohl die Filtrate aus unverdünnten Pechen die besten Nadelkoksqualitäten ergeben.

130035/0280

Es wurde nun gefunden, daß man zu Nadelkoksen durch Verkoken geeigneter Peche in erträglich kurzer Zeit dadurch gelangen kann, daß man durch Erhitzen verflüssigtes Steinkohlenpech unter Drucken von 2-10 bar absatzweise bis zur Ausbildung eines Filterkuchens von 40 - 80 mm über Sieben mit öffnungen von 100 - 220 μια filtriert, wobei die Siebe eine geschlossene Fläche von mindesten 75 % der gesamten Filterfläche besitzen.

Der Fachmann weiß, daß bei einer Filtration durch Siebe der besagten Porenweite zu Beginn der Filtration nicht unerhebliche Mengen an ungereinigten Steinkohlenpech in das Filtrat gelangen, denn die durchschnittliche Größe der festen Teilchen in den Pechen liegt bei 30 - 60 pm. Die obere Grenze der Porenweite der Siebe wurde daher in der US-Patentschrift Re 25,467 mit 162 .um angegeben. Im einzelnen hat sich jedoch überraschenderweise gezeigt, daß der Durchtritt von Steinkohlenpech-Verunreinigungen bei Anwendung von größeren Porenweiten bereits aufhört, sobald der Filterkuchen eine Höhe von etwa 2-5 mm erreicht hat und daß es für die Qualität des Endproduktes von kaum merklichem Nachteil ist, daß bis zur Erreichung der besagten Filterkuchenhöhe ein Durchtritt gewisser Mengen an Steinkohlenpech-Verunreinigungen in Kauf genommen wird. Überdies spart man etwa ein Drittel der sonst für die Durchführung der Filtration z. B. über Siebe mit Poren von 50 - 100 /am erforderlichen Zeit. Dieser Vorteil ist gewichtiger als die Gewinnung eines zu 100 % reinen Filtrates, da, wie gesagt, die Qualität der Nadelkokse unter diesem Durchtritt von Verunreinigungen kaum leidet.

130035/0280

3QQ6694

Der Zeitgewinn bleibt auch dann im wesentlichen erhalten, falls, im Interesse der Erzeugung besonders hochwertiger Nadelkokse, nach Anwachsen des Pilterkuchens auf etwa 2 5 mm das bis dahin gewonnene Filtrat im Kreislauf auf das Sieb zurückgeführt wird.

Eine weitere Voraussetzung für die erfolgreiche Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist indessen neben der Wahl von verhältnismäßig großen Sieböffnungen die Größe der geschlossenen Fläche der gewählten Siebe, die mindestens 75 % der gesamten Siebfläche betragen soll. Die obere Grenze soll etwa bei 90 % liegen, da anderenfalls die Filtriergeschwindigkeit wieder vermindert wird. Nur bei großem Anteil an geschlossener Fläche lagert sich nämlich praktisch unverzüglich bei Beginn des Siebvorganges ein großer Anteil der Trübeteilchen auf den Sieben unter Brückenbildungen über den Sieböffnungen ab. Diese Brückenbildungen werden auch begünstigt durch eine gewisse Klebrigkeit der Feststoffteilchen in den erhitzten Pechen. Infolgedessen kommt es bei Aufgabe der heißen Peche sehr rasch zum Aufbau eines Filterkuchens, der im überwiegenden Maße aus Teilchen besteht, die tatsächlich kleiner sind als die Sieböffnungen bzw. als die Breite der zumeist keilförmigen Spalten der bekannten Spaltsiebe. Das Sieb selbst wirkt daher bei der Erfindung im wesentlichen nur als Auflage für den Filterkuchen. Die Zurückhaltung der Trübeteilchen erfolgt im Filterkuchen selbst. Wäre dies nicht der Fall, so würden in der Regel etwa über 80 % der

130035/0280

30Q6694

Trübefeststoffe der Peche durch, das Sieb hindurchtreten. Das ist aber überraschenderweise nicht der Fall.

Pechfiltrationen werden bevorzugt unter Drucken von 2-10 bar durchgeführt. Für die Filtergeschwindigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Filtration mit einem niedrigen Druck von 1-3 bar zu beginnen und mit fortschreitender Filtration den Druck allmählich oder schrittweise auf 6-10 bar zu erhöhen.

Zweckmäßigerweise arbeitet man im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Filtrations-Hilfsmitteln, wie z. B. Kieselgur, Aktivkohle, Anthrazit oder ähnlichen Filter-Hilfmitteln, die man in Mengen von 1-10 Gew.-% den verflüssigten Pechen zumischt.

Beispiel 1

10 kg eines rohen Brikettpeches mit einem Erweichungspunkt von 75 C nach Kraemer-Sarnow werden auf 270° C erhitzt und innerhalb 5 min auf ein Metalldruckfilter mit einer Maschenweite 140 /um und einer geschlossenen Fläche von 78 % bei einem Druck von 2 bar gegeben. Zu Beginn der Filtration

130035/0280

läuft etwa eine Minute lang ein trübes Filtrat aus dem Metalldruckfilter aus. Der Filterkuchen wächst in dieser Zeit auf eine Höhe von 3 mm.

Nach etwa 10 min ist die Filtration beendet. Auf dem Filter hat sich ein Kuchen in Höhe von 60 mm gebildet.

Das Filtrat wird in einem Delayed-Coker bei etwa 490 C und 3 bar und anschließend in einem Röhrenofen bei 1 000 C verkokt. Der Koks besitzt eine Graphitierbarkeit von 1,47.

Zum Vergleich werden weitere 10 kg dieses Brikettpeches auf einem Metalldruckfilter mit handelsüblichem Metallgewebe mit einer Maschenweite von 90 μτα. bei einem Druck von 2 bar filtriert. Das Gewebe hat eine freie Durchtrittsfläche von 58 %. Trotzdem ist erst nach 25 min die Filtration beendet. Auf
dem Filter hat sich ein Kuchen von 62 mm gebildet. Das Filter ist erst nach einer sehr schwierigen und zeitraubenden
Reinigung erneut verwendbar.

Beispiel 2

10 kg eines rohren Brikettpeches mit einem Erweichungspunkt von 65° C nach Kraemer-Sarnow werden auf 240° C erhitzt und mit 250 kg Kieselgur (Diathomen) auf ein Keilrostfilter mit einer Spaltbreite von 190 /um bei einem Druck von 1-5 bar

130035/0280

gegeben- Die geschlossene Fläche betrag 85 % der gesamten Siebfläche. Zu Beginn der Filtration läuft etwa eine Minute lang ein trübes Filtrat aus dem Filter aus. In dieser Zeit bildet sich auf dem Sieb ein Filterkuchen von 5 mm Höhe. Nach einer Minute wird das trübe Filtrat auf das Filter zurückgeführt, während unter weiterem Aufbau des Filterkuchens ausschließlich klares Filtrat aus dem Filter ausläuft. Nach 12 min ist die Filtration der aufgegebenen 10 kg Pech beendet. Auf dem Filter hat sich ein Kuchen in Höhe von 70 mm gebildet.

Das Filtrat wird gemäß Beispiel 1 verkokt, der Koks besitzt eine Graphitierbarkeit von 1,55.

Beispiel 3

10 kg eines rohen Brikettpeches mit einem Erweichungspunkt von 85 C nach Kramer-Sarnow werden auf 230 C erhitzt und innerhalb 5 min auf ein Metalldruckfilter, das eine Maschenweite von 190 /Um und eine geschlossene Fläche von 80 % besitzt, bei einem Druck von 2 bar gegeben. Zu Beginn der Filtration läuft eine Minute lang ein trübes Filtrat aus dem Metalldruckfilter.

130035/0280

Nach einer Minute wird der Druck über dem Filter allmählich auf 8 bar gesteigert. Nach 8 min fallen keine nennenswerten Filtratmengen mehr unter dem Filter an. Der Filterkuchen hat eine Höhe von 60 mm erreicht.

Das gemäß Beispiel 1 verkokte Filtrat besitzt eine Graphitierbarkeit von 1,47.

130035/0280

Claims

BERGWERKSVERBAND GMBH VERSUCHSBETRIEBE DER BERGBAU-FORSCHUNG 4300 Essen 13 (Kray) f08. 02 .1 9 Franz-Fischer-Weg 61 Telefon (0201) 105-1 A 8/Fr-Be Verfahren zur Herstellung von Nadelkoks Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Nadelkoksen durch Filtration von verflüssigten Steinkohlenpechen bei 135 - 280 C unter erhöhten Drucken zwecks Befreiung der Peche von asche-, russ- und chinolinunlöslichen Bestandteilen und anschließende Verkokung des Filtrats, dadurch gekennzeichnet, daß die verflüssigten Peche unter Drucken von 2-10 bar absatzweise bis zur Bildung von Filterkuchen einer Höhe von 40 - 80 mm über Sieben mit Öffnungen von 100 - 220 μια. filtriert werden, wobei die Siebe eine geschlossene Fläche von mindestens 75 % der gesamten Siebfläche besitzen.

130035/0280

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß das bis zur Filterkuchenhöhe von 2-5 mm gewonnene Filtrat im Kreislauf über das Sieb zurückgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck über dem Sieb während der Filtration allmählich oder absatzweise von 2 auf 6-10 bar steigt.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß dem verflüssigten Pech vor Aufgabe auf das Sieb ein Filterhilfsmittel zugemischt wird.

130035/0280