Alcatrão de carvão

Rütgers Chemicals : Planta para destilação de alcatrão de carvão

O alcatrão de carvão ( alcatrão de carvão inglês ; como droga Pix lithanthracis ) é um subproduto da produção de coque (alcatrão de coque ) a partir do carvão duro . A massa negra viscosa, que exala um odor característico (como o betume ), é obtida a partir dos gases produzidos na coqueria . O alcatrão deve sua cor principalmente aos hidrocarbonetos livres em suspensão (dependendo do método de produção) e aos hidrocarbonetos escuros de alto peso molecular. O alcatrão de carvão consiste em vários milhares de compostos, principalmente aromáticos , inclusive. Hidrocarbonetos , bases nitrogenadas e ácidos ( fenóis ), muitos dos quais ocorrem apenas em pequenas frações percentuais. Em 1820, o naftaleno foi o primeiro a ser isolado.

história

Desde sua descoberta por Johann Rudolph Glauber em 1658, a desgaseificação de carvão se tornou um importante processo técnico na coqueificação de carvão duro. O alcatrão de carvão foi inicialmente um produto residual na produção de gás luminoso , mas depois encontrou um interesse particular no século 19 em conexão com a síntese de corantes orgânicos a partir de seus ingredientes. Cientistas como Friedlieb Ferdinand Runge , August Wilhelm Hofmann e William Henry Perkin lançaram as bases para a indústria de tintas com alcatrão , que com nomes como pinturas de Meister, Lucius e Brüning em Höchst , fábrica de tintas de Fr. Bayer & Co. em Elberfeld e a fábrica de anilina e refrigerante Badische em Ludwigshafen foi conectada. Até 1850, o alcatrão era um subproduto irritante das fábricas de gás , que servia como combustível, como tinta para madeira e pedra e para a produção de fuligem. Devido à demanda por óleos pesados para a impregnação de dormentes e madeira de poço e como matéria-prima para a produção de corantes artificiais de alcatrão, tornou-se um item comercial cobiçado. No final do século 19, o alcatrão de hulha era a principal fonte de matéria-prima para a crescente indústria química orgânica devido ao seu alto teor de compostos aromáticos . No entanto, como os rendimentos são baixos (50 kg por tonelada de carvão duro) e a demanda cresce de forma constante, a indústria do carvão foi substituída pela indústria petroquímica em meados do século XX .

Manufatura

Os alcatrões de carvão são feitos de gases que são produzidos durante a pirólise (destilação a seco, desgaseificação), coque e carbonização do carvão. Os gases são resfriados por água com amônia (a 80-100 ° C), por meio da qual parte (60-70%) do alcatrão de carvão se condensa. O condensado aquoso de alcatrão flui junto com o líquido de aspersão para o separador de Dicker , onde o lodo de Dicker , que contém carvão e pó de coque , é depositado (isso é realimentado no carvão de alimentação ). No topo, a água condensada e o alcatrão contendo água são removidos do separador e alimentados para o separador de condensado . O gás que sai da linha de coleta de gás é ainda resfriado no segundo estágio nos pré-resfriadores de gás (a 20 ° C) e a água de alcatrão restante é precipitada, que então também é alimentada ao sistema de separação de condensado .

Se o carvão duro for aquecido a mais de 600 ° C em recipientes fechados com a exclusão do ar, o carvão se decompõe nos seguintes produtos:

• 80% semicoca, coca
• 5% de amônia
• 5% de alcatrão de carvão
• 10% de gás de forno de coque

Tars são divididos em:

• Tieftemperaturteere (Schwelteere, Urteere) formado durante a carbonização do carvão em temperaturas de até 600 ° C. Em uma camada fina, o alcatrão ardente é um óleo marrom escuro e transparente com cheiro de dissulfeto de carbono . Dependendo do processo de combustão lenta, é feita uma distinção entre alcatrões de superfície de aquecimento (fornos sem combustão com fornecimento indireto de calor externo) e lágrimas de gás de descarga (fornos de combustão lenta com fornecimento de calor interno direto). Os óleos de aquecimento e combustível (combustível semelhante ao óleo para motores a diesel) podem ser obtidos por destilação, e os óleos diesel de alta qualidade e os carburadores por hidrogenação .

• Alcatrões de média temperatura são produzidos durante a coqueificação a 800 ° C. Eles já estão amplamente rachados e, portanto, já são muito semelhantes aos alcatrões de alta temperatura, dos quais diferem, no entanto, por apresentarem um maior teor de benzeno , fenol e homólogos e um menor teor de piche .

No entanto, esses dois métodos são de pouca importância.

• Alcatrões de alta temperatura são o grupo mais importante para o processamento técnico. São líquidos oleosos a viscosos, castanhos escuros a pretos, brilhantes com um odor semelhante ao de creosoto . Os alcatrões de alta temperatura são formados quando o carvão é coqueado a temperaturas acima de 1000 ° C. Sua formação pode ser explicada por uma forte decomposição secundária do alcatrão primário que é principalmente separado . A quantidade de alcatrão resultante da coqueificação varia entre 3 e 4%, com base no carvão seco, dependendo do tipo de carvão. Esses alcatrões contêm mais aromáticos, há mais gás e menos alcatrão. À medida que o conteúdo de oxigênio do carvão aumenta, também aumenta o rendimento de alcatrão.

em processamento

composição

Fonte:

ingredientes

Características tipícas

usar

A nafta e a nafta solvente são feitas de alcatrão de carvão , bem como creosoto e carbolineum como conservantes de madeira (por exemplo, para travessas ferroviárias e feltro de telhado ). Costumava ser a matéria-prima para a produção de várias substâncias químicas, incluindo corantes de alcatrão e fenol e derivados de fenol, como cresóis e xilenóis , que ainda hoje são amplamente obtidos a partir do alcatrão de carvão.

Obtêm-se grandes quantidades de aromáticos (naftaleno, antraceno, indeno, cumarona ), heterociclos (carbazol, indol, quinolina, piridina), fenóis (fenol, xilenol, cresol) e resinas . Uma quantidade significativa de fuligem também é obtida de óleos de alcatrão.

Os extratos de alcatrão de carvão purificados podem ser usados ​​para o tratamento de psoríase (por exemplo, psoríase vulgar ), eczema crônico e neurodermatite, mas são proibidos na Alemanha como ingrediente em cosméticos por causa de suas propriedades cancerígenas ; esta proibição não se aplica a fórmulas de prescrição . Como o alcatrão de carvão é difícil de processar devido à sua alta viscosidade , é usada uma solução de 20% de alcatrão de carvão em álcool sabão , referido como detergente Liquor Carbonis de acordo com o DAC . O alcatrão de carvão inibe a coceira ( antipruriginoso ) e tem efeito bactericida , fungicida e inseticida devido aos seus ingredientes, como os cresóis .

A grafite sintética pode ser obtida a partir do piche contido no alcatrão de carvão por tratamento térmico , que é utilizado como material eletrodo para a produção eletroquímica de alumínio , para a produção de aço elétrico , na eletrólise de cloro-álcali e para fibras de carbono .

perigos

instruções de segurança
Número CAS	8007-45-2 65996-93-2
Número CE	266-028-2
ECHA InfoCard	100.060.007
Rotulagem de perigo do GHS do  Regulamento (CE) nº 1272/2008 (CLP) , expandido se necessário perigo Frases H e P H: 350-340-360FD-410 P: ?
Processo de aprovação sob REACH	muito elevada preocupante : cancerígeno ( CMR ), persistente, bioacumulável e tóxico ( PBT ), muito persistente e muito bioacumulável ( vPvB )
Dados toxicológicos	0,9 mg l -1 ( LC 50 ,  peixe , 96 horas , valor médio) 0,11 mg l -1 ( EC 50 ,  crustáceos , 48 horas , valor médio)

O alcatrão de carvão contém várias substâncias, algumas das quais tóxicas, cancerígenas ou prejudiciais ao ambiente. Por estas razões, o fabrico, utilização e colocação no mercado na Alemanha foram severamente restringidos desde 1991 pelo Tar Oil Ordinance e tornados puníveis em circunstâncias excepcionais; Desde 2009, houve proibições na União Europeia para óleos de alcatrão e madeiras tratadas com óleo de alcatrão, que têm efeito direto nos Estados membros.

Veja também

• betume
• Má sorte
• Cores de alcatrão

literatura

• Gerd Collin, Maximilian Zander: Aspectos da química moderna do alcatrão de carvão. In: Chemistry in Our Time . 17º ano 1983, No. 6, pp. 181-189, doi : 10.1002 / ciuz.19830170603
• Fritz Schreiber: A indústria de processamento de carvão. Vieweg & Teubner, 1923, ISBN 978-3-663-03908-2 (reimpressão).

Links da web

• De-taring usando o exemplo da fábrica de gás de Viena-Simmering
• Descrição da planta da destilação de alcatrão Sterkrade em Oberhausen

Evidência individual

1. ^ W. Bleyberg, G. Meyerheim, W. Bachmann, J. Davidsohn, F. Frank, F. Fritz, J. Herzenberg, L. Jablonski, H. Kantorowicz, HP Kaufmann, EL Lederer, P. Levy, I. Lifschütz , H. Lindemann, H. Mallison: óleos e gorduras de hidrocarbonetos: bem como as substâncias química e tecnicamente relacionadas. 7ª edição, Springer-Verlag, 1933, ISBN 978-3-642-89045-1 , página 555.
2. ↑ AW Hofmann: Investigação química das bases orgânicas do óleo de alcatrão de hulha. In: Liebigs Ann . 47, pp. 37-87, 1843.
3. ↑ H. Winter: Teoria térmica e química: para funcionários de coque e minas. Springer-Verlag, 1922, ISBN 978-3-642-98135-7 , página 102.
4. ^ Andreas von Usedom: Química orgânica, bioquímica, indústria química. Mentor, 2003, ISBN 978-3-580-64134-4 , p. 50.
5. ↑ Schwelung em Spektrum.de. acessado em 4 de agosto de 2016.
6. ↑ Manfred Baerns, Arno Behr, Axel Brehm, Jürgen Gmehling, Kai-Olaf Hinrichsen, Hanns Hofmann, Ulfert Onken, Regina Palkovits, Albert Renken: Technische Chemie. John Wiley & Sons, 2013, ISBN 978-3-527-67409-1 , p. 531.
7. ^ Heinz-Gerhard Franck, Gerd Collin: alcatrão de carvão: química, tecnologia e uso. Springer-Verlag, 1968, ISBN 978-3-642-88258-6 .
8. ↑ Walter Fuchs : Investigações na composição e usabilidade de frações de alcatrão latentes. In: Relatórios de pesquisa do Ministério da Economia e Transportes da Renânia do Norte-Vestfália. Westdeutscher Verlag, 1952, ISBN 978-3-663-03223-6 .
9. ↑ Tar em Spektrum.de, acessado em 4 de agosto de 2016.
10. ^ Heinz-Gerhard Franck, Jürgen W. Stadelhofer: Química aromática industrial: Matérias-primas · Processos · Produtos . Springer, 1987, ISBN 978-3-662-07875-4 , urn : nbn: de: 1111-201301221589 (Tabela 3.1 e Tabela 3.3). 
11. ↑ C. Zerbe: Óleos minerais e produtos relacionados: Um manual para laboratório e operação. Segunda parte, 2ª edição, Springer, 1969, ISBN 978-3-642-87510-6 , página 482 f.
12. ↑ waf = livre de água e cinzas
13. ↑ Ponto de amolecimento (KS) 67 ° C.
14. ↑ Entrada em piche, alcatrão de carvão, alta temperatura no banco de dados de substâncias GESTIS do IFA , acessado em 27 de agosto de 2016. (JavaScript necessário)
15. ↑ Entrada no campo, alcatrão de carvão, alta temperatura. no Inventário de Classificação e Rotulagem da Agência Europeia dos Produtos Químicos (ECHA), acessado em 1 de agosto de 2016. Os fabricantes ou distribuidores podem expandir a classificação e rotulagem harmonizadas .
16. ↑ entrada na lista SVHC da Agência Europeia dos Produtos Químicos , acessado em 17 de agosto de 2014.
17. ↑ ^{a b} Entrada para CAS no. 65996-93-2 no banco de dados de substâncias GESTIS do IFA , acessado em 17 de agosto de 2014. (JavaScript necessário)
18. ↑ Artigo 67 do Regulamento (CE) n.º 1907/2006 do Parlamento Europeu (denominado REACH-VO) com o seu Anexo XVII, entrada 31 para as substâncias aí enumeradas na coluna 1