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(11) | EP 0 171 602 A2 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Wässrige Kohledispersionen |
| (57) Die Erfindung betrifft wäßrige, pumpbare und fließfähige Kohledispersionen mit einem
speziellen nichtionischen Dispergiermittel, das ein Polyalkylenoxid-Bisphenol A-Derivat
darstellt, sowie die Verwendung dieses speziellen nichtionischen Dispergiermittels
in Kohle-Wasser-Dispersionen. |
[0001] Die Erfindung betrifft wäßrige, gegebene falls methanolhaltige pumpbare und fließfähige Kohledispersionen mit einem spezitellen nichtionischen Dispergiermittel sowie die Verwendung eines speziellen nichtionischen Dispergiermittels in Kohle-Wasser-Dispersionen.
[0002] Wäßrige Kohledispersionen haben in neuerer Zeit zunehmend an Bedeutung gewonnen, insbesondere im Hinblick auf ihre günstigen Transportmöglichkeiten, z.B. in Pipelines.
[0003] Aus der US-PS 4 358 293 sind wäßrige Kohledispersionen bekannt, die als nichtionische oberflächenaktive Dispergiermittel höhermolekulare Pσlyalkylenoxide enthalten. U.a. werden Polyalkylenoxide von Alkylphenolen, wie Nonylphenoxypolyethylenoxid mit mehr als hundert Ethylenoxideinheiten, beschrieben.
[0004] Die verschiedenen Tenside erweisen sich bei der Anwendung nicht in allen Fällen als besonders gut geeignet, d.h. sie sind nicht für alle Kohlearten anwendbar. Weiterhin sind die bisher verwendeten Dispergiermittel teilweise schwierig zu handhaben, da sie u.U. in Wasser eine sehr langsame Lösungsgeschwindigkeit aufweisen und teilweise konzentrierte wäßrige Lösungen nicht herstellbar sind.
[0005] Aus den DE-OS 27 45 449 und 27 51 519 gehen Polyalkylenoxidderivate von Bisphenol A-Derivaten, insbesondere in sulfatierter Form, als Dispergiermittel für Dispersionsfarbstoffe und für in Wasser schwer oder unlöslichen optischen Aufhellern hervor. Dabei werden, bezogen auf die Menge der dispergierten Stoffe, 10 bis 200 Gew.% der genannten Dispergiermittel verwendet. Eine solche Menge ist beispielsweise für wäßrige Kohledispersionen völlig indiskutabel.
[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, neue Dispergiermittel für Kohledispersionen aus unterschiedlichen Kohletypen zur Verfügung zu stellen.
[0007] Es wurde nun gefunden, daß nichtsulfatierte Polyalkylenoxid-Bisphenol A--Derivate hervorragend als Dispergiermittel für wäßrige Kohledispersionen geeignet sind.
[0008] Demnach sind Gegenstand der Erfindung wäßrige, pumpbare und fließfähige Kohledispersionen enthaltend, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht, 65 bis 80, bevorzugt 70 bis 75 Gew.% gemahlene Kohle, 35 bis 20, bevorzugt 30 bis 25 Gew.% Wasser, von dem gegebenenfalls 1 bis 60 Gew.% durch Methanol ersetzt sind, und übliche Zusätze, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion 0,1 bis 1,5, bevorzugt 0,2 bis 1,0 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, eines nichtionischen Dispergiermittels der Formel I
in der R1 den Rest
und R2 bis R4 ein Wasserstoffatom oder den
[0009] Rest R1 bedeuten und x 0 oder eine Zahl von 5 bis 400, bevorzugt 50 bis 200, und für y eine Zahl von 80 bis 800, bevorzugt 100 bis 400, stehen, wobei die Propylenoxid-Ethylenoxid-Blöcke miteinander vertauscht oder Propylenoxid und Ethylenoxid in statistischer Verteilung vorhanden sein können, enthalten sowie die Verwendung von Verbindungen der Formel I als Dispergiermittel in wäßrigen Kohledispersionen.
[0010] Die erfindungsgemäßen Kohledispersionen enthalten bevorzugt eine flotierte, gemahlene Kohle mit einer zweckmäßigen Korngrößenverteilung von kleiner 300 µ.
[0011] Eine beispielhafte und besonders zweckmäßige Verteilung bedeutet 100 % kleiner 300 µ, 80 % kleiner 200 µ und 50 % kleiner 50 µ.
[0012] Es ist selbstverständlich, daß Kohle mit einem hohen Aschegehalt in der Regel schwerer dispergiert werden kann als Kohle mit einem niederen Aschegehalt. Hoher Aschegehalt bedeutet ca. 8 bis 12 %, niederer Aschegehalt weniger als 4 % Asche. Der Schwefelgehalt der bevorzugt eingesetzten flotierten Kohle beträgt in der Regel weniger als 1 %.
[0013] Die Eigenschaften pumpbar und fließfähig betreffen die Viskosität der Kohledispersion. In der Regel ist eine Dispersion mit 2000 mPa.s gerade noch fließfähig. Für die Praxis, damit mit möglichst geringem Energieaufwand transportiert werden kann, liegen die gewünschten Werte bei 1000 mPa.s und darunter. Der optimal gewünschte Bereich kann mit < 800 mPas angegeben werden. Er wird, wie in den Beispielen gezeigt, in den erfindungsgemäßen Kohledispersionen ohne weiteres erreicht.
[0014] Wie bereits erwähnt, können 1 bis 60 Gew.% des Wassers durch Methanol ersetzt werden. Der Zusatz von Methanol dient zum Zwecke der Viskositätserniedrigung, d.h. bessere Pumpbarkeit, der Kohledispersionen bei Temperaturen unter 0'C beispielsweise bis zu -20°C.
[0015] Darüberhinaus enthalten die erfindungsgemäßen Kohledispersionen die dem Fachmann an sich bekannten üblichen Zusätze:
Schaumdämpfer, an sich übliche Schaumdämpfer wie Fettsäurepolyalkoxylate, z.B. Stearylalkoholpropoxylat mit 10 bis 50 Propylenoxideinheiten oder Silikonöle etc.; als Viskositätsregler lösliche anorganische Salze, z.B. Ammoniumchlorid und -carbonat, Alkali- and Erdalkali-chloride und -earbonate, insbesondere des Natriums sowie Calciums und Magnesiums, wasserlösliche Phosphate und Silicate, wie Natrium-hexametaphosphat oder Natrium--metasilikat-9-hydrat; pH-Wert-Regulatoren, da für die praktische Anwendung ein pH-Wert von 8 bis 10 besonders zweckmäßig ist, wie Alkali- und Erdalkalihydroxide, Ammoniak sowie primäre und sekundäre Amine, Stabilisierhilfsmittel mit Schutzkolloid- und/oder Verdickerwirkung, hierfür kommen in Betracht Polyether (z.B. Polyethylenoxid, Copolymere von Polyethylenoxid und Polypropylenoxid), Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Polysaccharide (z.B. Alginate), Polyalkohole, Polyacrylate und Copolymere davon; als übliche Zusätze seien auch Biocide genannt.
[0016] Die Dispergiermittel der Formel I sind an sich bekannt oder können nach den in den DE-OS 27 45 449 und 27 51 519 beschriebenen Verfahren in an sich üblicher Weise hergestellt worden.
[0017] Besonders bevorzugte Dispergiermittel der Formel I sind solche, in denen x 0 und y 80 bis 400 und in denen x 50 bis 150 und y 200 bis 400 bedeuten.
[0018] Die Herstellung der wäßrigen Kohledispersionen erfolgt in üblicher Weise. In der Regel wird eine konzentrierte wäßrige Lösung, die 40 bis 70 Gew.% erfindungsgemäßes Dispergiermittel enthält und die sich im Gegensatz zu manchen Dispergiermitteln des Standes der Technik leicht herstellen läßt, der erforderlichen Wassermenge zugegeben, der unter starker Rotation die gemahlene Kohle und gegebenenfalls weitere Zusätze zugeführt werden.
Beispiele
I Herstellung von Dispergiermitteln der Formel I
[0019]
a) 228 g (1 Mol) 4,4'-Dihydroxy-diphenyl-dimethyl-methan, 104 g (1 Mol) Styrol und 1,66 g p-Toluolsulfonsäure als Katalysator werden bei Raumtemperatur vermischt und anschließend erwärmt. Bei ca. 60°C erfolgt die exotherme Reaktion und Temperaturanstieg auf 120 bis 130°C. Bei dieser Temperatur können gegebenenfalls weitere 1 bis 3 Mol Styrol innerhalb von ca. 2 Stunden zugetropft werden. Es wird noch 1 Stunde zur Vervollständigung der Reaktion bei 130°C nachgerührt. Es wird ein rotbraunes, viskoses öl erhalten, die Ausbeute ist quantitativ.
b) Das aus der Stufe a) erhaltene Produkt wird mit 1 Gew.% Kaliumhydroxid versetzt und unter Rühren werden bei 120 bis 130°C portionsweise Propylenoxid und Ethylenoxid, gegebenenfalls in umgekehrter Reihenfolge, so aufgepreßt, daß der Druck 8 bar nicht übersteigt.
II Anwendungsbeispiele
[0020] Zusammensetzung der Kohle-Wasser-Dispersionen:
70 Gew.X polnische Importkohle (Steinkohle, flotiert, gemahlen)
0,5 Gew.% Dispergiermittel der Formel I gemäß Tabelle 1
29,5 Gew.% Wasser
[0021] Das Dispergiermittel wird im Wasser gelöst und die Kohle unter Rühren unter Zuhilfenahme eines Technikumdissolvers bei ca. 1000 bis 2000 U/min innerhalb von 3 min zugegeben und anschließend bei 6500 U/min 20 min lang dispergiert.
[0022] Die Viskosität [mPa.s] wird mit einem Rotationsviskosimeter bestimmt bei 20°C und einer Schergeschwindigkeit D von 220 s-1.
[0023] Aus der Tabelle geht hervor, daß ein Vergleich mit Dispergiermitteln aus der US-PS 4 358 293 durchgeführt wurde:
[0024] Der Vergleich zeigt, daß mit alkoxyliertem Ethylendiamin und Nonylphenol brauchbare Werte erreicht werden, die Dispergiermittel der Formel I jedoch stets günstiger liegen.
in der R1 den Rest
und R2 bis R4 ein Wasserstoffatom oder den Rest R1 bedeuten und für x 0 oder eine Zahl von 5 bis 400 und für y eine Zahl von 80 bis 800 stehen, wobei die Propylenoxid-Ethylenoxid--Blöcke miteinander vertauscht oder Propylenoxid und Ethylenoxid in statistischer Verteilung vorhanden sein können.