DE909453C - Verfahren zur Herstellung von reaktionsfaehiger Kohle aus Steinkohle - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von reaktionsfaehiger Kohle aus Steinkohle

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DE909453C
DE909453C DEB3545D DEB0003545D DE909453C DE 909453 C DE909453 C DE 909453C DE B3545 D DEB3545 D DE B3545D DE B0003545 D DEB0003545 D DE B0003545D DE 909453 C DE909453 C DE 909453C
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DE
Germany
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coal
oxygen
temperature
gases
oxidized
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Expired
Application number
DEB3545D
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English (en)
Inventor
Bernhard Juettner
Dr Wilfried Lange
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bergwerksverband GmbH
Original Assignee
Bergwerksverband GmbH
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/02Treating solid fuels to improve their combustion by chemical means
    • C10L9/06Treating solid fuels to improve their combustion by chemical means by oxidation

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von reaktionsfähiger Kohle aus Steinkohle Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Zündwilligkeit von Brennstoffen, insbesondere von Holzkohle, dadurch zu verbessern, daß man die Brennstoffe bei mäßig erhöhter Temperatur (etwa 70 bis 8o°) mit Luft oder anderen sauerstoffhaltigen Gasen behandelt. Hierdurch soll den Brennstoffen Sauerstoff adsorptiv einverleibt werden. Man hat ferner vorgeschlagen, zur Verbesserung von Brennstoffen diese in gepulvertem Zustande bei unterhalb des Entfiammungspunktes liegenden Temperaturen mit Sauerstoff oder solchen enthaltenden Gasen, erforderlichenfalls unter Zusatz von Salpetersäure oder nitrosen Gasen, zu behandeln. Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Überführung von Steinkohle in ein hochreaktionsfähiges Produkt, das geeignet ist, die rohstoffbeschränkte Holzkohle, die besonders als Brennstoff (z. B. im Fahrzeuggenerator) und für die Herstellung von Adso,rptionskohle geeignet ist, zu ersetzen. Die Reaktions- und Adsorptionsfähigkeitder Holzkohle beruht auf ihrer feinkristallinen Struktur, die dadurch zustande korcnmt, daß beim Erhitzen des Holzes eine ;gewisse Menge des ursprünglich vorhandenen Sauerstoffs in der Faser eingelagertbleibt und so den Zusammenschluß größerer Mizellen verhindert. Bei den verhältnismäßig sauerstoffarmen Steinkohlen findet eine solche Auflockerung nicht statt, und außerdem wirkt die Teerbildung sehr umgünstig auf die Oberflächenbeschaffenheit des Kokses.
  • Man hat daher bereits vorgeschlagen, zur Herstellung aktiver Kohlen von verbesserter Dichte, Festigkeit und Härte bituminöse Kohlen, die bei der Aktivierung durch Verkokung des Bitumens eine koksartig aufgeblähte Struktur ergeben, durch längeres Erhitzen auf Zoo bis 3o0° unter Zutritt geringer Mengen von Luft vorzubehandeln, anschließend den Brennstoff in üblicher Weise mit Chlorzink oder Phosphorsäure zu imprägnieren und bei erhöhter Temperatur zu calcinieren und aktivieren. Durch das vorausgehende Erhitzen unter geringem Luftzutritt wird beim Ca,lcinieren oder Aktivieren das Schmelzen und Blähen der Kohle vermieden.
  • Es wurde nun gefunden, daß man eine hinsichtlich Reaktionsfähigkeit noch verbesserte Kohle aus Steinkohle dadurch gewinnen kann, da,ß man letztere in gemahlenem Zustand mit sauerstoffhaltigen oder oxydierend wirkenden Gasen bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen derart voroxydiert, daß die Menge an Sauerstoff im oxydierten Material etwa io bis 300;o beträgt, Lind anschließend, das oxydierte Produkt, -egebenenfalls in Anwesenheit inerter Spülgase, entgast.
  • Die Voroxydation erfolgt in der Weise, daß man die gemahlene Steinkohle unter zunächst gelinder Erwärmung mit Sauerstoff, Luft, Stickoxyden oder auch Gemischen dieser Gase behandelt, wobei man die Konzentration des Sauerstoffs bzw. der oxydierenden Gase den Eigenschaften des ge«2inschten Endproduktes anpaßt. Sie beginnt bei einer Temperatur von größenordnungsmäßig etwa ioö' und wird dann allmählich auf rund 20o° gesteigert; je nach der Kohlensorte kann man noch bis etwa 30o° hinaufgehen. Auf jeden Fall bleibt man zu Beginn der Erhitzung unter dem Flammpunkt der Kohle; erst mit fortgeschrittener Voroxydation sind weitere Temperatursteigerungen zulässig. Die Dauer einer Voroxydation beträgt bei etwa 20o' und .einem genügend feinen Kohlepulver ungefähr 2.1 Stunden. übrigens hängt die erforderliche Zeit stark davon ab@ ob man das Pulver in ruhenden. Schichten oder in einer bewegten Apparatur (Drehtrommel) behandelt.
  • Bei dieser Voroxydation entstehen nur kleine Mengen Kohlenoxyd und Kohlendioxyd, vielmehr bleibt die größte Menge des Sauerstoffs in der Kohle zurück. Nach beendeter Voroxydation beträgt der Sauerstoffgehalt der behandelten Kohle etwa io bis 309; in der Regel wird man auf ein Produkt mit etwa 15 bis -.o% hinarbeiten. Die Sauerstoffaufnahme hängt im wesentlichen von der Konzentration des oxydierenden Gases und der Reaktionstemperatur ab. Durch Variierung von Konzentration, Zeit und Temperatur lassen sich verschiedengeartete Produkte herstellen.
  • Durch die Voroxydation wird also nicht die Bläh-und Backfähigkeit der Kohle, falls eine solche vorhanden ist, aufgehoben, sondern es werden darüber hinaus entsprechend der ausgiebigen Behandlung mit den oxydierenden Gasen die beträchtlichen Mengen von io bis 30% Sauerstoff von der Kohle aufgenommen. Diese erste Arbeitsstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich die systematische Oxydation des Ausgangsmaterials, ist daher ihrem Wesen nach grundverschieden von dem eingangs .erwähnten Verfahren, das nur die Beseitigung der beim Verkoken störenden Back- und Bläheigenscliaften bituminöser Kohlen zum Ziel hat und auch nur eine solche erreicht.
  • Je nach Bedarf kann das Ausgangsmaterial vor der oxydierenden Behandlung nach irgendeinem bekannten Verfahren entascht werden, da -für manche Fälle ein aschefreies Endprodukt verlangt wird.
  • Die so voroxydierte Kohle wird nun entweder in Anwesenheit inerter (Spül-)Gase oder unter einfache:m Luftabschhiß auf höhere Temperatur, zweckmäßig zwischen 400 und 7o0`, erhitzt. Im allgemeinen wird eine Erhitzung .auf 5oo bis 6oo- ausreichen. Hierbei entstehen neben ganz geringen Mengen von Teer praktisch nur Gase, vornehmlich Kohlendioxyd und Wasser, daneben kleinere Men-. gen Kohlenoxyd. Dieses Entweichen von ausschließlich Wasserdampf und Gasen (CO, CO") ist für das vorliegende Verfahren wichtig und bezeichnend; die Bildung von Teer ist möglichst zu unterbrechen. Je stärker die Voroxydation, um so geringer die Teerbildung.
  • Diese Entgasung, die bei 50o bis 60o- einige. Stunden erfordert, liefert ein Endprodukt, das nur noch wenige Prozent Sauerstoff enthält. Sie kann in ruhender Phase oder auch kontinuierlich mit Hilfe eines laufenden Bandes oder in .einem Drehrohrofen vorgenommen werden, wobei die Reaktionszeiten je nach dem Arbeitsgang etwas verschieden sind.
  • Man kann übrigens das vorstehend beschriebene Verfahren in der Weise ,abändern, daß man zunächst bei mäßiger Temperatur voroxydiert, hierauf bei höherer Temperatur in einem Strom inerten Gases, z. B. Stickstoff, entgast, nunmehr bei dieser Entgasungstemperatur weiter oxydiert, darauf bei noch weiter gesteigerter Temperatur wiederum entgast, anschließend bei dieser letzteren Temperatur oxydiert usw. Man oxydiert und entgast also nach und nach und abwechselnd, wobei man, wie angedeutet, die Temperatur stufenweise steigert.
  • Die so auf die eine oder andere Weise hergestellten Endprodukte zeigen gegenüber gewöhnlichen Verkokungs- oder Verschwelungsprodukten völlig neuartige Eigenschaften. Sie sind ausgezeichnete Adsorptionskohlen für flüssige und gasförmige Stoffe. Ihr Zündpunkt liegt bis zu etwa ioo- niedriger als der eines ohne Voroxydation hergestellten Schwelkokses. Daher lassen sich diese neuen Produkte sehr leicht und zudem ohne Teerbildung vergasen, Eigenschaften, die sie besonders zur Verwendung im Fahrzeuggenerator geeignet machen. Auch bei chemischen Umsetzungen, wie z. B. die Herstellung von Schwefelkohlenstoff, haben Sich diese Produkte als außerordentlich reaktionsfähig erwiesen, wobei in Einzelfällen sogar eine erliebliehe Überlegenheit gegenüber der bisher verwandten Holzkohle festzustellen ist.
  • Beispiel i Pulverisierte Fettkohle wird 24 Stunden bei 155° mit Luft voroxydiert. Der Kohlenstoffgehalt sinkt von 84 auf 790;`0, der des Sauerstoffs steigt von .1 auf i 50/0. Die voroxydierte Kohle wird bei 6oo° entgast. Man erhält ein Endprodukt, dessen Zündpunkt um 6o° niedriger liegt als der des unter den gleichen Bedingungen aus nicht voroxydierter Kohle hergestellten Kokses. Das Endprodukt zeigt holzkohlenartige Beschaffenheit, ist sehr reaktionsfähig und läßt sich leicht restlos vergasen, während die nicht voroxydierte Kohle einen verschmolzenen, wenig reaktionsfähigen Koks liefert.
  • Beispiele Pulverisierte Fettkohle wird 5 Stunden bei 18o' mit Luft voroxydiert. Darauf wird 2 Stunden bei 200° im Stickstoffstrom erhitzt. Nun wird bei 200° in Gegenwart von Luft wiederum 5 Stunden oxydiert und diese abwechselnde Behandlung im Luft-und Stickstoffstrom in Temperaturintervallen von 5o bis aoo° fortgesetzt. Zuletzt erfolgt eine Behandlung im Stickstoffstrom bei etwa 4oo°, worauf man im Stickstoffstrom erkalten läßt. Das erhaltene Endprodukt ist in bezug auf Adsorptionsfähigkeit für Gase und Entfärbungsvermögen einer hochaktiven Kohle vollkommen gleichwertig.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung einer reaktionsfähigen Kohle durch oxydierende Behandlung von Steinkohle in feingemahlenem Zustand mit sauerstoffhaltigen oder oxydierend wirkenden Gasen bei mäßig erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß man die oxydierende Behandlung derart betreibt, daß die Menge an Sauerstoff im oxydierten Material etwa 1o bis 3o0;6 beträgt, und anschließend das oxydierte Produkt, ,gegebenenfalls in Anwesenheit inerter Spülgase, entgast.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man Oxydation und Entgasung in mehrfachem Wechsel miteinander durchführt und die Temperatur nach Beendigung der jeweiligen Oxydationsperiode steigert. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 518 514; französische Patentschrift Nr. 64236o.
DEB3545D 1942-01-20 1942-01-20 Verfahren zur Herstellung von reaktionsfaehiger Kohle aus Steinkohle Expired DE909453C (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE935125C (de) * 1943-03-21 1955-11-10 Bergwerksverband Zur Verwertun Verfahren zur Herstellung aktiver und zugleich chemisch besonders reaktionsfaehiger Kohle in Stueckform
DE1034158B (de) * 1954-12-10 1958-07-17 Exxon Research Engineering Co Verfahren zur Herstellung von Schwefelkohlenstoff
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DE3115485A1 (de) * 1981-04-16 1982-11-04 Ruhrkohle-Carborat GmbH, 4152 Kempen Verfahren und vorrichtung zur herstellung von filterkohle

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DE518514C (de) * 1927-05-25 1931-02-17 Carbide & Carbon Chem Corp Verfahren zur veredelnden Vorbehandlung von Rohkohlen, insbesondere bituminoeser und lignitischer Kohle, fuer die Herstellung aktiver Kohle

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