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

5 163532 6 •\ ónlemez-darabkák vagy galvanizált vas jelenlétében kezeljük, akkor elég fémgőz jut a brikettek felületén áthaladó gázba ahhoz, hogy az ezt követő kokszosításkor fényes szénbevonat képződjék. Ugyanezt a hatást érjük el, ha a nyers brikettek felületére 1 súlyrész brikettre számítva 5X10 ~6

súlyrész ónkloridot permetezünk. Egy másik módszer ugyanezen hatás elérésére abból áll, hogy ón- vagy cinkkloridot tartalmazó azbesztpapírcsíkokat függesztünk fel a szárítókemencében. Ilyenkor elegendő fém párolog el ahhoz, hogy a kívánt hatást elérjük. Hasonló eredménnyel lehet jelen a katalizátor a kokszosító kemencében is. A végtermék brikett analízisére végzett kísérletekkel a katalizátorfém nem volt kimutatható, valószínű, hogy a fém a kokszosítás alatt elpárolgott. Az a felfedezés, hogy az ón jól alkalmazható, igen szokatlan módon történt. Az Elkol-Adaville-i telérből (Kemmerer, Wyoming) származó nyers szén 200 g mennyiségét (lásd 3 184 293 sz. amerikai szabadalmi leírás) 4 literes ónedénybe helyeztük. Az edény falait és fenekét közönséges tizpennys szöggel átlyukasztva kb. 100 lyukat létesítettünk azon. Az edényre egy másik, ugyanolyan, 4 literes, dupla tömítéssel ellátott edényt borítottunk. Az edényt és tartalmát levegőcirkulációs kemence („Dispatch" oven) polcára helyeztük, s a levegőt — a kemence szellőzésével bejutó levegőn kívül - 283-425 liter/óra sebességgel vezettük be. A kemencét úgy terveztük meg, hogy az üzemi méretű kezelő kemencéhez (curing oven) hasonló körülményeket állítsunk benne elő és a kísérlet célja az volt, hogy megpróbáljuk megállapítani a kezelés során kidesztillálható könnyű szénhidrogénolajok mennyiségét. A 3 184 293 sz. amerikai szabadalmi leírás szerint a kezelés („curing") a hidrogénnek a nyers brikettből történő exoterm oxidálása. Ilyenkor jelentős mennyiségű hő fejlődik. Ha ezt a hőmennyiséget abból a térből, ahol a hő fejlődik, nagy térfogatú hidegebb levegő átvezetésével nem távolítjuk el, akkor ez a hőmérséklet 230-260 °C-ra exponenciálisan megnöveli, s ez az a szükséges reakcióhőmérséklet, amely a szén és szénhidrogének égésénél kialakulhat és fennállhat. Abban az esetben, ha a brikettek ezekben az edényekben vannak, a tizpennys szögeknek megfelelő lyukak — bár sok van belőlük — nem tudnak anyi levegőáramot átengedni, ami szükséges ahhoz, hogy a reakcióhőmérsékletet 230-260 °C szinten tartsuk. Ennek következtében a brikettek az edényben meggyulladnak. Megállapítottuk, hogy a brikettek minősége romlott. A lehűtött terméket megvizsgálva azonban azt találtuk, hogy a brikettek az égés során nem használódtak el - bár némelyik égett - és azt, hogy a brikettek felületét kemény, tömör, igen fényes, ezüstszínű szénbevonat borítja. Magának az edénynek az oldalain és a tetején kemény, rideg szurokból álló lerakódás volt, ami nem jellemző a kötőanyagpárlat maradékára vagy a kötőanyag lepárlási maradékára. A legmeglepőbb volt az a megfigyelés, hogy ha két ilyen brikettet, amelyek gyenge minőségűek, mivel törési ellenállásuk csupán 90 kg összes erő, kézierővel összedörzsöltünk, por nem keletkezett. Ahelyett, hogy a felületek ledörzsölődtek volna, a dörzsölés a lecsapott szénréteget inkább tükörfényesre polírozza. Kezeletlen brikettminták, amelyeknek törési ellenállása kb. 136 kg összes erő (25,4-12,7X25,4X22,2 mm nagyságú hasáboknál), igen porzanak, ha egyiket a másikkal könnyedén összedörzsöljük. Ezt a megfigyelést követően laboratóriumi és kísérleti üzemi vizsgálatok azt mutatták, hogy a kívánt reakció a megfelelően kezelt briketteknél a kokszosítás alatt következik be, és hogy katalizátorként az ónon kívül más fémek is használhatók. Azt találtuk továbbá, hogy a találmány szerinti eljárás alkalmazható olyan formázott kokszbriketteknél, amelyeket szokásos, nem reaktív, részben kiégetett szénből bitumenes kötőanyagokkal brikettezünk, majd kokszosítunk, adott esetben oxigén jelenlétében végzett közbeeső kezeléssel (curing step). Az így kapott, bevonattal ellátott brikettek előnye, hogy felületük tiszta és nem porzik. A nem egyenletes égés problémáját azonban, ami pattogzást idéz elő, nem sikerült megoldani. Az alábbi példák a találmány szerinti eljárást közelebbről szemléltetik. A példákban a mennyiségek — hacsak más megjelölés nincs — súlyban értendők. 1. példa Félüzemi kísérlet során 50 mm nagyságú briketteket készítettünk az Elkol-Adaville-i kalcinált szén és nagyüzemi gyártásból származó nyers kátrány keverékéből, a 3 184 293 sz. amerikai szabadalmi leírás szerint 15% kötőanyagot használva. Ezeket a briketteket 10%-os (10 g/100 ml) ónkloiid-oldattal kezeltük. Az ónklorid-oldatot 5 mm széles ecsettel hordtuk fel a brikettek vízszintes felületén kb. 5 mm oldalú négyszögletes területre. Mindegyik briketten egy ecsetvonást alkalmaztunk. A felhordott ónklorid mennyisége standard, három himbakaros mérlegen a második tizedesig nem volt mérhető. A brikettek az ónklorid felhordása előtt és után is 300 g súlyúak voltak. 10 db brikettel végeztük a kísérletet. Az ónkloridnak az ecsettel végzett felhordása után ezeket a briketteket 232 °C-on kezeltük. A briketteken a kezelő kemencébe (Dispatch No. 703-6, 42,5 liter levegő/óra bevezetéssel) helyezve, azokon 7 perceri belül ezüstös bevonat jelent meg. A bevonat megmaradt a 954 °C-on nitrogénatmoszférában végzett kokszosítás alatt is. A briketteket lehűtve egymáshoz dörzsölve koptattuk^ A kemény, tömör bevonat nem porzott és dörzsöléskor fényesebbnek látszott. A kísérletet megismételtük oly módon, hogy 30 g briketthez kb. 0,1 ml 10%-os cinkklorid-oldatot használtunk. Az eredmények az előzőhöz hasonlóak voltak. A találmány szerint nem kezelt, de különben azonos brikettek porosak voltak, megérintve szennyeztek és fehér textília felületen fekete csíkot húztak. Ezek a brikettek egymáshoz dörzsölve levegővel szálló porfelhőt képeztek, amely 60 percig is megmaradt. 2. példa Az 1, példa szerinti kiindulási brikettből 4 darabot kezelő kemencébe (lásd: 1. példa) helyeztünk 2,5 cm széles és 30 cm hosszú azbesztezett csíkkal együtt, amelyet 10%-os ónklorid-oldatba mártott 6,4 mm 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3