DE102007034253A1

DE102007034253A1 - Verfahren zur Kohleverflüssigung

Info

Publication number: DE102007034253A1
Application number: DE200710034253
Authority: DE
Inventors: André Prof. Dr. Wagenführ
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2007-07-16
Filing date: 2007-07-16
Publication date: 2009-01-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung einer Flüssigkeit aus einem kohlenstoffhaltigen Feststoff und einer vorzugsweise kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit. Der kohlenstoffhaltige Feststoff mit einer mittleren Teilchengröße von mindestens 0,1 mm wird mit einer kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit in Kontakt gebracht und einem Ultraschallfeld ausgesetzt. Durch die Beschallung hervorgerufene physikalische und sekundär chemische Effekte sind die Partikel des kohlenstoffhaltigen Feststoffs aufgesprengt bzw. zerkleinert. Als Ergebnis liegt der kohlenstoffhaltige Feststoff in der Flüssigkeit fein dispergiert und aktiviert vor. Vorteilhaft sind dazu im erfindungsgemäßen Verfahren keine alkalischen Zusätze oder andere Zusätze, wie Tenside oder Enzyme, notwendig. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch zur Aktivierung eines kohlenstoffhaltigen Feststoffs für biologische oder chemische Prozesse. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Flüssikeit ist pumpbar und bevorzugt brennbar und eignet sich damit vorteilhaft zur Verwendung als Brennstoff, als Kraftstoff oder als Chemierohstoff.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung einer Flüssigkeit aus einem kohlenstoffhaltigen Feststoff und einer vorzugsweise kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit.
Die Flüssigkeit eignet sich insbesondere als Erdölersatz, z. B. als flüssiger Brennstoff oder Kraftstoff, aber auch als Chemierohstoff.
Der wichtigste kohlenstoffhaltigen Feststoff Kohle wird derzeit überwiegend als fester Brennstoff benutzt, um Wärme durch Verbrennung zu erzeugen.
Im Gegensatz zu den immer knapper werdenden Erdöl- und Erdgasressourcen wird davon ausgegangen, dass die Weltkohlevorräte noch für über 200 Jahre den Bedarf decken können. Darüber hinaus sind die Vorkommen weltweit gleichmäßiger verteilt.
Die derzeit und voraussichtlich in Zukunft steigenden Ölpreise machen Verfahren der Kohleverflüssigung wieder interessant.
Zur Verflüssigung von Kohle sind im wesentlichen zwei Verfahren bekannt: Die direkte Hydrierung nach dem 1913 zum Patent angemeldeten Bergius-(Pier-)Verfahren (Pott-Broche- oder -IG-Farben-Prozess) und die indirekte Hydrierung über eine Vergasung zu Synthesegas und anschließender Hydrierung nach dem 1925 zum Patent angemeldeten Verfahren von Fischer und Tropsch.
Bei der 1913 von Friedrich Bergius entwickelten Kohlehydrierung wird die Kohle mit Wasserstoff zu einem Kohleöl umgesetzt, das anschließend ähnlich Erdöl in Raffinerien zu Benzin weiterverarbeitet werden kann. Allerdings lassen sich nach dem Bergius-Verfahren nur Braunkohlen und geologisch junge Steinkohlen (sog. hochflüchtige Steinkohlen) direkt verflüssigen.
Das Fischer-Tropsch-Verfahren beschreibt die Herstellung flüssiger Kohlenwasserstoffe aus den Gasen Kohlenmonoxid und Wasserstoff mit Hilfe von Metallkatalysatoren. Die hierbei synthetisierten Kohlenwasserstoffe bestehen hauptsächlich aus flüssigen Alkanen (Paraffinöle). Als Nebenprodukt erhält man Olefine, Alkohole und feste Paraffine (Wachse). Das Fischer-Tropsch-Verfahren ist auf alle Kohlearten sowie auch auf andere kohlenstoffartige Rohstoffe anwendbar.
Großtechnisch genutzt werden heute weiterentwickelte Verfahren der indirekten Hydrierung nach Fischer und Tropsch (CTL – Coal To Liquid) zur Gewinnung flüssiger Brenn- und Treibstoffe.
All diese Verfahren bedingen extreme Reaktionsbedingungen (Drücke über 100 bar, Temperaturen über 100°C) und einen notwendigen Chemikalieneinsatz (Katalysator). Die Verfahren sind daher teuer, extrem energieintensiv und deshalb auch sehr klimaschädlich.
Als biochemisches Verfahren wird in DE 199 45 975 A1 (Fakoussa RM, Lammerich RM) mit der „Behandlung von Braunkohlebestandteilen zum Zwecke der Veredlung" eine mikrobielle Kohleverflüssigung beschrieben. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Modifikation von Huminstoffen aus Braunkohle durch Veränderung der Löslichkeits- und Präzipitationseigenschaften infolge einer mikrobiellen oder enzymatischen Decarboxylierung. Die Mechanismen der Kohleverflüssigung mittels Enzyme sind aber noch nicht vollständig erforscht. Insgesamt ist die mikrobielle Kohleverflüssigung durch die Wirkungs- und Substratspezifität der beteiligten Enzyme kein einheitlicher Prozeß und stark vom Kohletyp abhängig. In der auf den Arbeiten von Fakoussa und Lammerich aufbauenden Dissertationsschrift „Enzymatische Decarboxylierung von Benzenpolycarbonsäuren" von Jens Rudat (Universitäts- und Landesbibliothek Bonn, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, 2006, urn:nbn:de:hbz:5N-08738, S. 129, 169) wird festgestellt, dass eine großtechnische Umsetzung nur schwer erfüllbar ist und zudem wenig wirtschaftlich sein wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein vereinfachtes Verfahren zur Bereitstellung einer Flüssigkeit aus einem kohlenstoffhaltigen Feststoff und einer vorzugsweise kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit anzugeben. Aufgabe der Erfindung ist es, insbesondere einen flüssigen Brennstoff auf Kohlebasis anzugeben.
Erfindungsgemäße wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Bereitstellung einer Flüssigkeit (Dispersion) ausgehend von einem kohlenstoffhaltigen Feststoff und einer Flüssigkeit (nachfolgend Dispergierflüssigkeit), wobei man einen kohlenstoffhaltigen Feststoff mit einer mittleren Teilchengröße von mindestens 0,1 mm (bzw. bevorzugt größer 0,1 mm) mit einer (bevorzug kohlenwasserstoffhaltigen) Flüssigkeit in Kontakt bringt und einem Ultraschallfeld aussetzt.
Vorteilhaft kann das Verfahren in einem Schritt bei milden Reaktionsbedingungen durchgeführt werden.
In der durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Flüssigkeit liegt der kohlenstoffhaltige Feststoff bzw. die durch dessen chemische bzw. physikalische Umwandlung erhaltenen Produkte vorteilhaft fein dispergiert vor. Demnach ist die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Flüssigkeit eine Dispersion.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Flüssigkeit ist vorteilhaft pumpbar, d. h. sie eignet sich z. B. für den Transport durch Pipelines.
Es wurde überraschend gefunden, dass ein kohlenstoffhaltiger Feststoff, wie z. B. feste, relativ grobkörnige Kohle unter Zusatz von wässrigen oder auch nicht-wässrigen Flüssigkeiten ohne weitere Zusätze durch Eintrag von Ultraschall dispergiert und damit verflüssigt. Der Zusatz von Basen, Enzymen, Tensiden oder anderen oberflächenaktiven Stoffen ist dabei nicht notwendig. Grenzflächenreibung (Zusammenstöße der Stoffteilchen) und Kavitation (mechanische Zerkleinerung von Feststoffen und Flüssigkeiten) sowie eine rasche Durchmischung aufgrund der Strömungsvorgänge werden als Ursache dieser Dispergierung gesehen. Dieses Ergebnis wird primär durch physikalische und sekundär chemische Effekte hervorgerufen. Durch Kavitation der Flüssigkeit in dem kohlenstoffhaltigen Feststoff und der Dispergierflüssigkeit werden die Partikel des kohlenstoffhaltigen Feststoffs aufgesprengt bzw. zerkleinert. Dadurch wird die Reaktionsfläche der Partikel erhöht und Molekülketten zerlegt (Cracken). Es entstehen kleinere Moleküle und zudem mehr freie funktionelle Gruppen im kohlenstoffhaltigen Feststoff (Carboxyl-, Methoxyl- und phenolische Hydroxylgruppen), so dass der Feststoff hydrophiler und reaktiver sowohl gegenüber flüssigen Dispergiermitteln als auch zugänglicher für chemische und thermische Prozesse, wie z. B. die Verbrennung, aber auch biologische Prozesse, wie z. B. durch Enzyme und anderen Agenzien vermittelte Prozesse, wird.
Durch die Ultraschallbehandlung steigt die Gesamtacidität des kohlenstoffhaltigen Feststoff (z. B. der Kohle) um einen Faktor 1,2 bis 1,6. Wohingegen der Anteil an Carboxylgruppen nur leicht steigt (Faktor unter 1,1) steigt der Anteil der Phenolgruppen stärker an (Faktor 1,4 bis 1,8).
Bei der Ultraschallbehandlung brechen voraussichtlich Etherbindungen auf, die dann zu phenolischen Gruppen abreagieren, damit wird die Kohle besser dispergierbar. Auch die Molmasse des Feststoffs sinkt.
Vorteilhaft sind dazu im erfindungsgemäßen Verfahren keine alkalischen Zusätze oder andere Zusätze, wie Tenside oder Enzyme, notwendig.
Die Frequenz des Ultraschalls liegt im Bereich 20 kHz bis 1 GHz, bevorzugte Frequenzen liegen im Bereich von ca. 20 kHz bis ca. 40 kHz. Die Leistungen pro Schallwandler liegen bevorzugt im Bereich 50 Watt bis 16 Kilowatt. Gesamtleistungen bis 48 KW oder sogar 80 kW sind jedoch möglich, insbesondere beim Einsatz von Geräten mit mehreren Schallwandlern. Besonders bevorzugt hat der Ultraschall eine Intensität von 100 bis 1000 Watt.
Derartiger Leistungsultraschall wird bei vielen technischen Anwendungen nutzbringend eingesetzt. Bekannte Anwendungen des Leistungsultraschalls sind das Beschallen flüssiger Medien zur Unterstützung praxisbezogener Anwendungen, wie z. B. das Dispergieren, Emulgieren, Desagglomerieren, Homogenisieren sowie die Herstellung von Suspensionen oder mechanische Anwendungen, wie z. B. das Schneiden bei der Lebensmittelerzeugung und -verarbeitung. Diese Prozesse werden durch den Leistungsultraschall gefördert. Chemische Reaktionen werden dabei beschleunigt oder überhaupt erst möglich.
Die Beschallung mit Ultraschall erfolgt für einen Zeitraum von 40 Sekunden bis fünf Minuten entweder in einer durchgängigen Beschallung oder aufgeteilt in mehrere, bevorzugt 2 bis 10 Intervalle á 20 bis 60 Sekunden.
Das Verfahren arbeitet bei Normaldruck oder erhöhten Drücken, insbesondere Drücken von 1 bis 100 bar. Der Dispergiereffekt wird noch verstärkt, wenn das Kohle-Flüssigkeits-Gemisch durch Druckbeaufschlagung komprimiert wird. Bevorzugt sind Drücke von 1 bis 10 bar, besonders bevorzugt 2 bis 6 bar.
Das Verfahren kann bei Temperaturen von 0°C bis 100°C durchgeführt werden, wobei die Temperatur unterhalb des Flammpunktes des Dispergiermittels (beim jeweiligen Druck) gewählt wird. Vorteilhaft kann das Verfahren bei Temperaturen um Raumtemperatur bzw. Temperaturen von 5 bis 45°C, durchgeführt werden.
Die Dispergierflüssigkeit hat bevorzugte eine Viskosität von 0,2 bis 200 mPa s, besonders bevorzugt über 0,5 mPa s und bevorzugt unter 100 mPa s (jeweils gemessen bei Raumtemperatur, 20°C).
Als Dispergierflüssigkeit wird in einer bevorzugten Ausführungsform eine brennbare, vorzugsweise eine kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit verwendet. Die durch diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene Flüssigkeit (Dispersion) hat vorteilhaft einen guten Brennwert. Mögliche Dispergierflüssigkeiten sind Mineralölfraktionen, wie z. B. Benzin, Kerosin, Petroleum, Heizöl oder Diesel, aber auch Altöle, wie z. B. verbrauchtes Öl aus technischen Anwendungen (z. B. Motoröl, Getriebeöl, Hydrauliköl). Bevorzugt kommen jedoch Pflanzenöle oder tierische Öle oder deren Derivate oder auch andere flüssige Biokraftstoffe als nachwachsende Rohstoffe oder Mischungen von verschiedenen Flüssigkeiten als Dispergierflüssigkeit zum Einsatz. Beispiele für bevorzugte planzliche Öle sind Rapsöl (z. B. aus Brassica napus L. und/oder Brassica rapa L.) Palmöl, Palmkemöl (z. B. aus Elaeis guineensis) aber auch gebrauchtes Fritteusen-Öl. Beispiele für bevorzugte Derivate sind die Esterderivate, wie z. B. Rapsölmethylester oder Palmölmethylester. Beispiele für andere flüssige Biokraftstoffe sind Alkohole, wie z. B. Ethanol, Propanol, Butanol Methanol, Bio DME (biologisch hergestellter Dimethylether) oder DMF (Dimethylfuran). Auch aus Biomasse hergestellte Diesel, wie z. B. HTU-Diesel („HydroThermalUpgrading") oder Fischer-Tropsch-Diesel (auch BTL-Diesel „biomass to liquid" genannt) kommen als Dispergierflüssigkeiten zur Anwendung. Wasser als Dispergierflüssigkeit ist, wenn die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene Flüssigkeit als Brennstoff oder Kraftstoff eingesetzt werden soll, weniger geeignet. Bevorzugt ist die Dispergierflüssigkeit in dieser Ausführungsform möglichst wasserfrei, oder enthält zumindest unter 10%, bevorzug unter 1%, besonders bevorzugt unter 0,1% Wasser.
Als kohlenstoffhaltiger Feststoff wird bevorzugt Braunkohle, Steinkohle, Holzkohle, Bitumen, Asphalt, Teer, Torf oder auch Xylit (Bezeichnung für die in manchen Braunkohlen noch vorhandenen Holzbestandteile) eingesetzt. Der kohlenstoffhaltige Feststoff weist bevorzugt einen Wassergehalt unter 60%, bevorzugt unter 30% auf.
Der kohlenstoffhaltige Feststoff weist eine mittlere Teilchengröße von größer 0,1 mm, bevorzugt eine mittlere Teilchengröße von 0,2 mm bis 20 mm, besonders bevorzugt 0,3 bis 10 mm auf.
Bevorzugt wird die kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit in 20 bis 900 Gewichtsprozent bezogen auf den kohlenstoffhaltigen Feststoff eingesetzt. Weiter bevorzugt wird die Dispergierflüssigkeit und der kohlenstoffhaltigen Feststoff in einem Verhältnis 1:1 (z. B. 1 Liter auf 1 kg) bis 5:1 (z. B. 5 Liter auf 1 kg) eingesetzt.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Flüssigkeit (bzw. Dispersion), die mit dem erfindungemäßen Verfahren hergestellt wurde.
Die erfindungsgemäße Flüssigkeit (bzw. Dispersion) enthält:

– 10 Gewichts-% bis 90 Gewichts-%, vorzugsweise 15 Gewichts-% bis 50 Gewichts-%, besonders bevorzugt 20 Gewichts-% bis 40 Gewichts-% eines kohlenstoffhaltigen Feststoffs und
– 10 Gewichts-% bis 90 Gewichts-%, vorzugsweise 30 Gewichts-% bis 80 Gewichts-%, besonders bevorzugt 50 Gewichts-% bis 70 Gewichts-% einer kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit,
– vorzugsweise unter Gewichts-50%, bevorzugt unter 30 Gewichts-%, besonders bevorzugt unter 20% Wasser.

Der Wasseranteil in der erfindungsgemäßen brennbaren Flüssigkeit ist absolut zu verstehen, d. h. er schließt sowohl Wasser, welches ursprünglich im kohlenstoffhaltigen Feststoff, als auch in der kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit enthalten war mit ein. Die Anteile des kohlenstoffhaltigen Feststoffs und der kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit stellen dementsprechend deren wasserfreie Anteile dar. Die erfindungemäße Flüssigkeit ist vorzugsweise brennbar.
Die erfindungsgemäße Flüssigkeit weißt eine Viskosität von 0,5 mPa bis 200 mPa bevorzugt 1 bis mPa bis 150 mPa s (jeweils gemessen bei Raumtemperatur, 20°C). auf. Dadurch ist die erfindungsgemäße Flüssigkeit vorteilhaft pumpbar, d. h. sie eignet sich z. B. für den Transport durch Pipelines.
Die erfindungsgemäße brennbare Flüssigkeit eignet sich vorteilhaft zur Verwendung als Brennstoff (u. a. zur Wärme- und Stromgewinnung oder auch Dampferzeugung) und zum Einsatz als Kraftstoff (Treibstoff) in Verbrennungsmotoren z. B. Dieselmotoren (einschließlich Schiffdiesel) oder auch als Chemierohstoff, z. B. zur Herstellung von Binde- oder Klebemitteln..
Da das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft frei von Zusätzen arbeitet, ist dementsprechend auch die erfindungsgemäße brennbare Flüssigkeit bevorzugt frei derartigen Zusätzen, insbesondere frei von Tensidzusätzen und frei Zusätzen von basischen Stoffen.
Bevorzugte kohlenstoffhaltige Feststoffe und bevorzugte kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit (Dispergierflüssigkeit) sind weiter oben aufgeführt.
Durch die Beschallung hervorgerufene physikalische und sekundär chemische Effekte wie z. B. Grenzflächenreibung (Zusammenstöße der Stoffteilchen) und Kavitation (mechanische Zerkleinerung von Feststoffen und Flüssigkeiten) sind die Partikel des kohlenstoffhaltigen Feststoffs aufgesprengt bzw. zerkleinert. Dadurch ist die Reaktionsfläche der Partikel erhöht. Es sind kleinere Moleküle bzw. Partikel entstanden.
Zudem wird durch die Beschallung der kohlenstoffhaltige Feststoff aktiviert, d. h. es sind mehr freie funktionelle Gruppen im kohlenstoffhaltigen Feststoff (Carboxyl-, Methoxyl- und phenolische Hydroxylgruppen) enthalten, so dass der Feststoff hydrophiler und reaktiver sowohl gegenüber flüssigen Dispergiermitteln als auch zugänglicher wird für chemische und thermische Prozesse, wie z. B. die Verbrennung, aber auch biologische Prozesse, wie z. B. durch Enzyme und anderen Agenzien vermittelte Prozesse.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird das erfindungemäße Verfahren zur Aktivierung eines kohlenstoffhaltigen Feststoff für biologische oder chemische Prozesse eingesetzt. Diese Verfahrensvariante entspricht in ihrer Durchführung und den eingesetzten Komponenten dem oben genannten Verfahren. In dieser Ausführungsform spielt die Brennbarkeit der Dispergierflüssigkeit jedoch keine Rolle. Die Dispergierflüssigkeit kann nach erfolgter Aktivierung durch Ultraschallbehandlung abgetrennt werden.
Der erfindungsgemäßen Aktivierung kann sich vorteilhaft eine weitere Veredlung anschließen, z. B. eine Umsetzung mit Mikroorganismen oder Enzymen oder eine weitere Veredlung für die Klebstoffherstellung.
Im Falle dass der aktivierte Feststoff für biologische Prozesse eingesetzt werden soll, kann die Durchführung des Verfahrens vorteilhaft auch direkt mit Wasser als Dispergierflüssigkeit erfolgen.
Die Erfindung wird nachfolgend durch Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne die Erfindung auf diese zu beschränken:
Ausführungsbeispiel 1:
20 g Rohfeinkohle (Braunkohle) mit einer Körnung von 0...6,3 mm und einem Wassergehalt von ca. 56% wurde in einem Becherglas mit 100 ml Rapsölmethylester bei Zimmertemperatur und Normaldruck versetzt. Nach Einbringen von Ultraschall mittels einer zylindrischen Sonotrode mit 14 mm Durchmesser, 100 W Leistung, 24 kHz, konnte nach 5 Minuten ein Dispergieren der festen Kohle in der Flüssigkeit festgestellt werden. Die Viskosität der erhaltenen Flüssigkeit wurde mit einem Rotationsviskosimeter bestimmt und beträgt 17,59 mPa s bei 20°C.
Ausführungsbeispiel 2:
50 g Braunkohlestaub einer Körnung 0...0,2 mm und einem Wassergehalt von ca. 11% wurde bei Zimmertemperatur in einem Druckgefäß mit 75 ml Rapsölmethylester versetzt. Nach Eintrag von Ultraschall mit 750 W Leistung, 24 kHz, bei 4 bar mittels einer Sonotrode mit 14 mm Durchmesser konnte nach insgesamt 40 Sekunden in zwei Intervallen zu je 20 Sekunden Minuten ein Dispergieren der festen Kohle in der Flüssigkeit festgestellt werden. Die Viskosität der erhaltenen Flüssigkeit wurde mit einem Rotationsviskosimeter bestimmt und beträgt 143,28 mPa s bei 20°C.
Ausführungsbeispiel 3:
20 g Rohfeinkohle (Braunkohle) mit einer Körnung von 0...6,3 mm und einem Wassergehalt von ca. 56% wurde in einem Becherglas mit 100 ml Wasser bei Zimmertemperatur und Normaldruck versetzt. Nach Einbringen von Ultraschall mittels einer zylindrischen Sonotrode mit 14 mm Durchmesser, 100 W Leistung, 24 kHz, konnte nach insgesamt 180 Sekunden in drei Intervallen zu je 60 Sekunden ein Dispergieren der festen Kohle in der Flüssigkeit festgestellt werden. Die Viskosität der erhaltenen Flüssigkeit wurde mit einem Rotationsviskosimeter bestimmt und beträgt 0,77 mPa s bei 20°C.
Ausführungsbeispiel 4:
50 g Rohfeinkohle (Braunkohle, Wassergehalt 56%) mit einer Körnung 0...6,3 mm mit 75 ml Wasser eine Minute bei 4 bar Überdruck mit Leistungsultraschall (Schallwandlerleistung 570 W, 24 kHz) dispergiert.
Der Gehalt an aciden Gruppen in der derart dipergierten und aktivierten Kohle wurde naßchemisch bestimmt.
Als Kontrolle wurde die Rohfeinkohle (Braunkohle, Wassergehalt 56%) mit einer Körnung 0...6,3 mm ohne Ultraschallbehandlung verwendet.

Die Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle zusammengefasst:

	Kontrolle		dipergierte und a ktivierte Kohle
Parameter	[mmol_c/g]	[%TS]	[mmol_c/g]	[%TS]
Gesamtacidität	7,61		10,49
COOH	3,10	13,95	3,25	14,61
OCH₃	0,93	2,9	0,90	2,79
OH_phen.	4,51		7,24

% TS: % in der Trockensubstanz, OH_phen.: Differenz aus Gesamtacidität und COOH.

Aus den Ergebnissen der Tabelle geht hervor, dass durch die Ultraschallbehandlung die Gesamtacidität der Kohle ansteigt (Faktor 1,4). Der Anteil an Carboxylgruppen (COOH) steigt jedoch nur gering. Der Anteil der Phenolgruppen (OH_phen) steigt stärker an (Faktor 1,6).
Durch die Ultraschallbehandlung sinkt der Anteil an Methoxylgruppen (OCH₃), d. h. durch die Ultraschallbehandlung brechen voraussichtlich Etherbindungen auf, die dann zu phenolischen Gruppen abreagieren, damit wird die Kohle besser dispergierbar. Auch die Molmasse des Feststoffs sinkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19945975 A1 [0011]

Claims

Verfahren zur Bereitstellung einer vorzugsweise brennbaren Flüssigkeit aus einem kohlenstoffhaltigen Feststoff und einer vorzugsweise kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass man einen kohlenstoffhaltigen Feststoff mit einer mittleren Teilchengröße von mindestens 0,1 mm mit einer kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit in Kontakt bringt und einem Ultraschallfeld aussetzt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zugabe von Tensiden oder basischen Stoffen als weitere Komponenten unterbleibt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Ultraschall mit einer Frequenz von 20 kHz bis 40 kHz und Leistungen pro Schallwandler von ca. 50 Watt bis 16 Kilowatt oder Gesamtleistungen bis 80 Kilowatt eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es bei einem Druck von 1 bis 10 bar durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als kohlenstoffhaltiger Feststoff Braunkohle, Steinkohle, Holzkohle, Bitumen, Asphalt, Teer, Torf oder Xylit eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der kohlenstoffhaltige Feststoff unter 60% Wasser enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass 20 bis 900 Gewichtsprozent, vorzugsweise kohlenwasserstoffhaltige, Flüssigkeit bezogen auf den kohlenstoffhaltigen Feststoff eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit unter 10% Wasser enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als kohlenstoffhaltige Flüssigkeit ein Öl pflanzlichen oder tierischen Ursprungs verwendet wird.
Flüssigkeit hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Flüssigkeit enthaltend einen kohlenstoffhaltigen Feststoff und eine kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass sie 10 bis 90 Gewichts-% eines kohlenstoffhaltigen Feststoffes, 10 bis 90 Gewichts-% einer kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit und bevorzugt unter 50% Wasser, besonders bevorzugt unter 30% Wasser, enthält und eine Viskosität von 0,5 mPa bis 200 mPa s bei Raumtemperatur aufweist.
Flüssigkeit nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie keine Zusätze von Tensiden oder basischen Stoffen enthält.
Verfahren zur Aktivierung eines kohlenstoffhaltigen Feststoff für biologische oder chemische Prozesse, dadurch gekennzeichnet, dass man einen kohlenstoffhaltigen Feststoff mit einer mittleren Teilchengröße von über 0,1 mm mit einer Flüssigkeit in Kontakt bringt und einem Ultraschallfeld aussetzt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Flüssigkeit Wasser verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit anschließend entfernt wird.