163532. lajstromszámú szabadalom • Eljárás formázott kokszbrikettek bevonására katalitikus módszerrel, fényesen lecsapott szénréteggel

3 163532 4 A levegővel szálló por problémájának megoldására javasolták, hogy a reaktív formázott kokszot filmképző szilárd anyag vizes diszperziójával kezeljék, amely a felületen levő és a felülethez egész közel eső pórusokba rakódik. Ez a film 0,05—3%, előnyösen 0,5—3% filmképző szilárd anyagot tartalmaz. Ez a fajta kezelés valóban hatásos a levegővel szálló por problémájának megoldására, de hátránya költséges volta. Ha csak 0,5% a szilárd anyag, ez is 4,53 kg 907,2 kg-ra, vagy 5,0 kg 1 tonnára számítva és a diszperzió elkészítése és alkalmazása a formázott koksznál költséges. A Trechock és tsai által kidolgozott módszer nehézségei megszüntethetők oly módon, hogy reaktív formázott kokszot fényes szénbevonattal látnak el. Ezt úgy végzik, hogy a kokszosítás alatt nagy koncentrációban szénhidrogéngőzöket tartalmazó gázáramot "vezetnek a brikettekbe. A szénhidrogéngőz előnyösen nyers szénből származik, amelyet a kokszosításhoz használt gázáramba betáplálnak. A betáplált nyers szén azonban végül is por alakjában a kokszosító kemencéből jövő füstgáz tisztítására szolgáló ciklonban marad vissza és ennek kezelése némelykor nehézséget jelent. A jelen találmány célja eljárás kidolgozása reaktív formázott koksz bevonására fényes szénréteggel, a nyers brikettek formázását követő műveletek során, az előállításkor képződő szénhidrogénekből, külső forrásból származó szénhidrogéngőzök hozzáadása nélkül. A találmány szerint úgy járunk el, hogy formázás után a reaktív formázott kokszbrikettek felületét fémkatalizátorral — előnyösen ónnal vagy cinkkel -, vagy e fémek sójával kezeljük, és a brikettekből fejlődő szénhidrogéngőzöket a brikettek felületén krakkóijuk. Ily módon vékony, fényes szénréteg vonja be az egész felületet és a kb. 5 mikronnál kisebb felületi pórusokat kitölti. Az így kapott reaktív formázott koksz nem porzik és nem kormol. Mivel a brikettek bevonását a kezeléssel („curing") vagy kalcinálással egyidejűleg végezzük, a találmány szerinti eljárás új műveleti lépést és pluszköltséget nem jelent. A találmány szerinti eljárás más formázott kokszokra is alkalmazható és jó eredményeket szolgáltat. Mint már említettük, a találmány megoldja azt a problémát, amely a 3 140 241 és 3 140 242 sz. amerikai szabadalmi leírások szerint készült széntartalmú briketteknél fennáll. A fenti szabadalmak szerint reaktív kalcinált anyagot úgy állítanak elő, hogy katalizálják a szénrészecskéket úgy, hogy azokat bevitt oxigén jelenlétében hevítik (3 140 241), vagy oxigéntartalmú szenet (3 140 242) hevítenek 120 °C hőmérséklet fölé, de a kátrány desztillációs hőmérséklete alatti hőfokra, majd a szénrészecskéket hirtelen a kátrány desztillációs hőmérsékletére melegítik, miközben fluid ágyra vezetik azokat, a szükséges kátránydesztillációs hőmérsékletet fenntartva, s így egy vagy több szenesítési műveletben lényegileg az összes kátrányt eltávolítják, s végül a részecskéket még magasabb hőmérsékleten 3%-ot meg nem haladó illóanyag tartalomra kalcinálják úgy, hogy a kalcinált anyagban legalább 1 súly% hidrogén maradjon. Ezt a reaktív kalcinált anyagot bitumenes kötőanyaggal brikettezik, a nyers briketteket oxigén jelenlétében kezelik olyan hőmérsékleten, amelyen az oxigén- és hőhatás a reaktív kalcinált anyag és a kötőanyag között kölcsönhatást idéz elő. Az így kezelt briketteket ezután kalcinálják (kokszosítják), s így a kívánt reaktív terméket kapják. Az így készített porózus briketteket a leírásban és az igénypontokban „reaktív formázott koksznak" nevezzük. A reaktív formázott koksz az ASTM szitatesztnél előnyösebbnek bizonyul a hagyományos koksznál, de hosszú vasúti szállítás után és nagy tömegben kezelve a már említett kellemetlen porzási probléma ismét fellép. A problémát vizsgálva azt találták, hogy a ledörzsölődött részecskék között sokkal nagyobb mennyiségű igen finomszemcsés aprószén van, mint a hagyományos kokszban, és hogy a porzásra való nagy hajlamot ezeknek a finomszemcsés, 5-20 mikron nagyságrendű részecskéknek a nagy koncentrációja okozza. Mikroszkópiai vizsgálatok azt mutatják, hogy a reaktív formázott kokszbrikettek felülete sok 5 mikronnál kisebb pórust tartalmaz, s ezekből dörzsölésre ultrafinom részecskék képződnek. A porzási probléma megoldását bonyolulttá teszi az, hogy a terméknek a nagyolvasztóban való alkalmazásához és más felhasználási területekhez szükséges leglényegesebb tulajdonságait nem szabad megváltoztatni és természetesen alapvető követelmény, hogy az eljárás költsége kicsi legyen. A fényes szénnek a brikettek felületére történő lecsapása a porzás problémáját megoldja, feltéve, hogy elegendő fényes szén képződik ahhoz, hogy lényegileg az egész felületet bevonja és az igen finom, 5 mikron alatti pórusokat kitöltse. A brikettekből a kokszosítás alatt kidesztilláló szénhidrogén általában nem képez fényes szénréteget a felületen, a kokszolt briketteket körülvevő gázban a szénhidrogénkoncentrációnak ugyanis legalább 10 térf.%-nak kell lennie, hogy megfelelő fényes szénfilm képződjék. Az előzetes kezelésnek vagy a kokszosítási műveletnek alávetett brikettekből fejlődő gőzök reakcióba lépve elegendő mennyiségű fényes szénbevonatot képeznek ahhoz, hogy az az 5 mikronnál kisebb felületi pórusokat lényegileg teljesen kitöltse és a nagyobb pórusokat bevonja, ha a brikettek felületén fémkatalizátor, legelőnyösebben ón vagy cink, vagy e fémek sója van jelen. A katalizátor jelenlétében sokkal alacsonyabb hőmérsékleten és sokkal kisebb szénhidrogénkoncentrációnál képződik fényes szénbevonat, mint katalizátor nélkül. Katalizátor nélkül kb. 504 °C feletti hőmérséklet szükséges fényes szénbevonat előállításához, katalizátorjelenlétében általában már 230—260 °C hőmérsékleten megfelelő fényes szénréteg képződik. A fémnek csak igen kis mennyiségben kell jelen lennie és lehet fém vagy fémsó alakjában. A fémet vagy fémsót bármely hagyományos módon a brikettek felületére juttathatjuk. A brikettező keverékbe azonban nem adagolhatjuk, mivel a fém ekkor a brikett belsejében képezne fényes szenet, ami a szilárd- és kötőanyag közötti reakciót megakadályozná, ami pedig lényeges ahhoz, hogy nem pattogzó brikettet kapjunk. A fémet vagy fémsót hozzáadhatjuk azonban a brikettekhez formázás után és ez a kezelés alatt már jelen lehet. Ha például a briketteket 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2