DE3006694C2

DE3006694C2 - Verfahren zur Herstellung von Nadelkoks

Info

Publication number: DE3006694C2
Application number: DE3006694A
Authority: DE
Inventors: Hellmut 4300 Essen Kokot; Georg Prof. Dipl.-Chem. Dr. 4300 Essen Kölling; Ingo Dipl.-Ing. Dr. 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: 1982-07-29
Also published as: GB2071136B; AU6140180A; GB2071136A; ZA804886B; AU533612B2; DE3006694A1; US4333816A; JPS56120510A; FR2476671A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Nadelkoks aus Steinkohlenpechen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

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 135-280⁰C 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.

Es wurde nun gefunden, daß man zu Nadelkoksen durch Verkoken geeigneter Peche in erträglich kurzer Zeit dadurch gelangen kann, daß man bei einem Verfahren der eingangs genannten Art gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 vorgeht.

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 μπι. Die obere Grenze der Porenweite der Siebe wurde daher in der US-Patentschrift Re 25 467 mit 162 μΐη angegeben — hiermit werden bei 80 bis 28O⁰C unter 1,5 bis 14 bar verflüssigte Steinkohlenteerpeche filtriert. Aus der DE-OS 26 14 490 ist es auch bekannt, verflüssigte Peche bei einem Druck bis zu i0 bar über Sieben mit öffnungen bis zu 120 μπι zu filtrieren. — Die genannten Verfahren haben sich für den erfindungsgemäßen Zweck als unzureichend erwiesen. — 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—100μπι 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

Der Zeitgewinn bleibt auch dann im wesentlichen erhalten, falls, im Interesse der Erzeugung besonders hochwertiger Nadelkokse, nach Anwachsen des Filterkuchens 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 80% der Trübefeststoffe der Peche durch das Sieb hindurchtreten. Das ist aber überraschenderweise nicht der Fall.

Pechfiltrationen werden bevorzugt unter Drucken

so 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-Hilfsmitteln, 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 270⁰C erhitzt und innerhalb 5 min auf ein Metalldruckfilter mit einer Maschenweite 140 μπι und einer geschlossenen Fläche von 78% bei einem Druck von 2 bar gegeben. Zu Beginn der Filtration 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 490⁰C und 3 bar und anschließend in einem Röhrenofen bei 1000⁰C verkokt Der Koks besitzt eine Graphitierbarkeitvon 1,47.

Zum Vergleich werden weitere 10 kg dieses Brikettpeches auf einem Metalldruckfilter mit handelsüblichem Metallgewebe mit einer Maschenweite von 90 μπι 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

20

10 kg eines rohen 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 μπι bei einem Druck von 1 —5 bar gegeben. Die geschlossene Fläche beträgt 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 230⁰C erhitzt und innerhalb 5 min. auf ein Metalidruckfilter, das eine Maschenweite von 190 μπι 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 Metal'idruckFilter.

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.

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Nadelkoksen durch absatzweise Filtration von verflüssigten Steinkohlenpechen über Sieben mit Öffnungen bis zu 162 μπι bei 135—280⁰C unter Drucken von 2—10 bar zwecks Befreiung der Peche von asche-, ruß- und chinolinlöslichen Bestandteilen und anschließende Verkokung des Filtrates, dadurch gekennzeichnet, daß die verflüssigten Peche bis zur Bildung von Filterkuchen einer Höhe von 40—80 mm über Sieben mit Öffnungen von 100—220 μπι filtriert werden, wobei die Siebe eine geschlossene Fläche von mindestens 75% der gesamten Siebfläche besitzen.

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.