NO150245B - Fremgangsmaate ved fraskilling av kinolinuopploeselige bestanddeler fra en steinkulltjaerebek - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved fraskilling av kinolinuoppløselige bestanddeler fra en steinkulltjærebek.

Ved destillasjon av steinkulltjære, som er et av de vik-tigste kjemiske råstoffer, fåes steinkulltjærebek i en mengde av 50 - 55 vekt%. For denne steinkulltjærebek finnes der mange an-vendelsesmuligheter. For bestemte anvendelsesområder, såsom for fremstilling av høyverdige bekprodukter, såsom kullfibre eller nålekoks, må beken ha bestemte egenskaper. Spesielt er det for disse formål nødvendig at beken har et meget lavt innhold av såkalte a-harpikser, dvs. av de bekbestanddeler som er uoppløselige i kinolin. For reduksjon av QI-innholdet (QI = kinolinuoppløselige bestanddeler) i bektyper er det utviklet forskjellige separasjonsmetoder, såsom f.eks. mekanisk utskillelse gjennom filtrering eller sentri-fugering eller destillasjonsprosesser (se f.eks. DE-PS 1.189.517, spesielt spalte 1, fra og med linje 49). Ved de mekaniske separa-sjonsprosesser blir beken fortrinnsvis oppløst i et tjæreoppløs-ningsmiddel ved forhøyet temperatur og de uoppløselige bestande-deler fraskilt mekanisk. En slik fremgangsmåte beskrives i britisk patentskrift nr. 1.295.765.

Nevnte kjente fremgangsmåter er imidlertid meget innsatskrevende, ømfintlige og, spesielt hva fraskillelse ved destilla-

sjon angår, meget tapsbringende.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes det nu er fremgangsmåte som har til felles med fremgangsmåten ifølge ovennevnte britiske patentskrift at det foretas fraskilling av kinolinuoppløselige bestanddeler fra en steinkulltjærebek med mykningspunkt høyere enn 60°C (etter Kraemer-Sarnow), ved behandling av steinkulltjærebeken med et organisk, aromatholdig oppløsnings-middel og fraskillelse av de uoppløselige bestanddeler. Den nye fremgangsmåte utmerker seg ved at steinkulltjærebeken behandles med en oppløsningsmiddelblanding av minst ett oppløsningsmiddel med paraffiniske egenskaper og med en karakteriseringsfaktor etter Watson som er K >10,5 , og minst ett upolart tjæreoppløsningsmiddel med en oppløselighetsparameter S mellom 8,8 og 9,9 H ved temperaturer fra 200 til 270°C, og ved at fraskillelsen av de kinolinuopp-løselige" bestanddeler foretas ved enkel gravitasjonsavsetning ved en temperatur mellom 160 og 200°C.

Karakteriseringsfaktoren etter Watson (såkalt K-faktcr) er et mål for de aromatiske og paraffiniske oppløsningsmiddelegen-skaper (se Watson, Nelson, Ind. Eng. Chem. 25 [1933] 880). Egnede cppløsningsmidler er spesielt alifatiske og cycloalifatiske hydro-carboner( som ved relativt høyt kokepunktområde (fortrinnsvis inntil ca. 200°C) utmerker seg ved lav tetthet (0,66 - 0,89), såsom f.eks. n-hexan, decalin, kerosen med kokepunktsområde 210 - 260°C, hexadecan eller ceten.

Som tjæreoppløsningsmidler forståes oppløsningsmidler hvis aromatiske oppløsningsmiddelegenskaper dominerer. Som sådanne anvendes upolare, overveiende aromatiske oppløsningsmidler med en oppløselighetsparameter 6 mellom 8,8 og 9,9 H (Handbuch of Chemistry and Physics, 62nd edition, C-699), spesielt slike som fåes fra steinkulltjære eller jordolje-fraksjoner. Slike oppløs-ningsmidler er f.eks. anthracen, nafthaien og deres methylhemologe, men også aromatrike residuumoljer erholdt ved kracking av jord-oljefraksjoner, og spesielt steinkulltjæredestillater såsom f.eks. vaskeolje, nafthalinolje, anthracenolje, lettolje som er avgummiert og befridd for fencl, samt fraksjoner av slike.

Oppløsningsmiddelblandingen som anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, kan bestå av ett eller flere oppløs-ningsmidler av hver type. Blandingsforholdet mellom de to oppløs-ningsmiddeltyper kan varieres innenfor vide grenser. Fortrinnsvis er forholdet mellom paraffinisk oppløsningsmiddel og tjære-oppløsningsmiddel fra 0,2:1 til 3,0:1, spesielt fra 1:2 til 2:1. Det kan forøvrig være hensiktsmessig, f.eks. med tanke på gjenvinning og fornyet anvendelse av oppiøsningsmidlet, eller også for å oppnå et forbedret koksutbytte, å anvende oppløsningsmidler med tilstrekkelig distinkte kckepuhktcmråder i oppløsningsmiddel-blandingen.

Mengdeforholdet mellom beken som skal behandles, og opp-løsningsmidlet, er vanligvis fra 1:5 til 3:1, fortrinnsvis fra 1:2 til 2:1. Det. er hensiktsmessig å velge mengdeforholdet slik at det kreves minst mulig oppløsningsmiddel for å oppnå gode resultater. De to oppløsningsmiddelkomponenter bestemmes også spesielt ut fra blandingsforholdet.

Behandlingen av beken med oppløsningsmiddelblandingen utføres ved temperaturer mellom 200 og 270°C. Behandlingen kan utføres ved normaltrykk eller under et moderat overtrykk (inntil 10 bar). Fortrinnsvis foretas behandlingen ved at bestanddelene blandes godt i mer enn 1 time, f.eks. i 1 - 3 timer, f.eks. under omrøring eller i en rysteautoklav. En steinkulltjæreasfalt med mykningspunkt høyere enn 60°C (KS) er en middels hard eller hard bek, f.eks. en bek med mykningspunkt 75°C.

Fraskillelsen av QI-bestanddelene kan utføres ved enkel gravitasjonsavsetning, kontinuerlig eller diskontinuerlig. Fraskillelsen utføres ved en lavere temperatur enn behandlingstem-peraturen, nemlig ved 160 - 200°C.

Beken kan tilsettes oppløsningsmidlet direkte. Man kan imidlertid også gå frem således at beken først behandles med tjæreoppløsningsmidlet ved forhøyet temperatur, og det paraffiniske oppløsningsmiddel først tilsettes når QI-bestanddelene skal fraskilles.

Det har vist seg at man ved hjelp av fremgangsmåten

ifølge oppfinnelsen i høyt utbytte ( 75-90 %) har erholdt bek fra hvilken a-harpiksene i stor utstrekning er blitt selektivt fjernet (Qi-innhold < 0,3 %) uten at samtidig også p-harpiksene (= innholdet av i toluen uoppløselige, men i kinolin oppløselige bestanddeler) i overveiende grad er blitt redusert, til tross for det høye innhold av toluenuoppløselige bestanddeler (TI) i den ubehandlede bek. Videre oppviser fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen den fordel at den vidtgående selektive fraskillelse av a-harpikser kan foretas med godt resultat, spesielt med hensyn til behandlingstid og selektivitet, på lite innsatskrevende måte, til tross for at det benyttes enkel gravitasjonsavsetning. Ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det også mulig enkelt og raskt å fremstille en bek som i det vesentligste har bibeholdt sitt innhold av |3-harpiks, og som har meget lavt innhold av a-harpiks (QI), hvilket er ønskelig for mange formål, f.eks. for fremstilling av nålekoks.

Som det. etterfølgende sammenligningseksempel viser, er de resultater som oppnåes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ikke oppnåelige ved anvendelse av et hittil vanlig tjæreoppløs-ningsmiddel ved ellers like betingelser, selv ikke ved meget lengre fraskillelsestid.

Når ikke annet er angitt, er de foranstående og etter-følgende forhold- og prosentangivelser på vektbasis, mens koke-punktsangivelsene refererer seg til atmosfæretrykk. MP betyr mykningspunkt (efter Kraemer-Sarnow = KS), TI = toluenuoppløse-lige bestanddeler, og 3-harpiks = TI - QI.

Eksempel 1

Den ubehandlede bek hadde et QI-innhold på 5,1 %, TI-innholdet var 21,7 %, (3-harpiksinnholdet var 16,6 %, og MP (K.S.) var 75°C.

200 g bék ble behandlet i 3 timer ved 235° + 3°C med

90 g kerosen og 90 g av en nafthalinfattig methylnafthalinfraksjon (Kp: 235 - 245°C) i en rysteautoklav. Det bygget seg opp et trykk på 2,1 bar. Efter en sedimenteringstid på 1 time ved 180°C ble den QI-fattige blanding over utfeldningen fjernet. For å oppnå et hellbart residuum ble bare 80 % av det totale materiale fjernet. Et residuum på knapt 20 % ble tilbake i autoklaven. Det anvendte oppløsningsmiddel kunne gjenvinnes ved destillasjon som følge av den store forskjell i kokepunkt mellom beken og opp-løsn ingsmidlet .

Utbyttet av bek var 150 g, svarende til 75 %, beregnet på den ubehandlede bek. 85 % av oppløsningsmiddelblandingen ble gjenvunnet (en eventuell gjenvinning av det QI-rike residuum er her ikke medregnet). Den erholdte bek (MP (K.S.) 64°C)hadde et QI-innhold på 0,08 % og et TI-innhold på 14,7 %, mens Ø-harpiksinnholdet var 14,6 %.

Eksempel 2

Den ubehandlede bek hadde et QI-innhold på 3,5 %, mens TI-innholdet var 19,8 %, (3-harpiksinnholdet 16,3 % og MP (K.S) var 75°C.

Man gikk frem som i eksempel 1, idet det ble anvendt kerosen og tungbenzen (kokepunktsområde 190 - 210°C). Det ble benyttet 200 g steinkulltjæreasfalt, 83 g kerosen og 83 g tungbenzen (1 / 0,415 / 0,415).

Utbyttet av bek var 90 % (beregnet på totalmengden av ubehandlet bek). Kerosenet og tungbenzenet ble gjenvunnet som blanding i en mengde av 85 %.

Den således utvundne bek hadde følgende karakteristika: MP (K.S.): 56°C, QI-innhold: 0,1 %, TI-innhold 13,0 %, B-harpiks-innhold: 12,9 %.

Eksempel 3 ( sammenligningseksempel)

Man gikk frem på samme måte som i eksempel 1, men uten

å tilsette kerosen. Det ble således benyttet 200 g bek og 180 g nafthalinfattig methylnafthalinfraksjon. Efter en behandlingstid på 3 - 4 timer ble det erholdt en liten avsetning. Efter fråskil-lelse av den øvre del av blandingen (80 % av den totale mengde) ble det erholdt en bek med et QI-innhold på 3,2 %.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte ved fraskilling av kinolinuoppløselige bestanddeler fra en steinkulltjærebek med mykningspunkt høyere enn 60°C (etter Kraemer-Sarnow), ved behandling av steinkulltjærebeken med et organisk, aromatholdig oppløsningsmiddel og fraskillelse av de uoppløselige bestanddéler, karakterisert ved at steinkulltjærebeken behandles med en oppløsningsmiddelblanding av minst ett opp-løsningsmiddel med paraffiniske egenskaper og med en karakteriseringsfaktor etter Watson som er K > 10,5,og minst ett upolart tjæreoppløsningsmiddel med en oppløselighetsparameter 6 mellom 8,8 og 9,9 H ved temperaturer fra 200 til 270°C, og ved at fraskillelsen av de kinolinuoppløselige bestanddeler foretaes ved enkel gravitasjonsavsetning ved en temperatur mellom 160 og 200°C.

2. Fremgangsmåte if"ølgé':.'krav 1, karakterisert v'ed at det benyttes et mengde-forhold mellom paraffinisk oppløsningsmiddel og tjæreo<p>pløs-ningsmiddel som er fra 0,2:1 til 3:0,1, spesielt fra 1:2 til 2:1.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det benyttes et mengde-forhold mellom bek og oppløsningsmiddel som er fra 1:5 til 3:1, spesielt fra 1:2 til 2:1.