Способ получения смолистого пекового материала

 

Использование: углехимия. Сущность: каменноугольный пек, содержащий до 10 мас.% твердых веществ, нерастворимых в хинолине, и имеющий точку размягчения по методу Кремера-Сарнова 100°С, смешивают с фильтровальным материалом, взятым в количестве 1-10%. Смесь подвергают горячему фильтрованию с использованием пластинчатого фильтра с отверстиями диаметром 50-150 мкм. Затем проводят перегонку в тонкопленочном аппарате при 300-425°С, давлении Юмбар. Целевой продукт содержит, мас.%: мезофазу 2, нерастворимый в толуоле материал 58-78, нерастворимый в хинолине материал 2, летучие компоненты 20, золу 0,06, имеет точку размягчения по методу Кремера-Сарнова 200-300°С.2 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБ/1ИК

1838375 АЗ (51)5 С 10 С 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) :,"-...(:, lHlM I

1 Е) А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 5010830/04 (62) 4614698/04 (86) РСТ/EP 88/0031 (16.01.88) (22) 27.12,91 (23) 16.01,88 (46) 30.08.93. Бюл. N 32 (31) Р 3702720.4 (32) 30,01.87 (33) DE (71) Бергверксфербанд ГмбХ и Дидиер Инжинеринг ГмбХ (0Е) (72) Инго Ромей, Рудольф Гайер, Рольф

Хальмут Йоест и Вильхельм Вюлльшайдт (ОЕ} (56) Заявка ФРГ М 3418663, кл, С 10 С 3/06, 1985. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СМОЛИСТОГО

ПЕКОВОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение касается способа получения смолистого пекового материала из каменноугольного пека.

В основу изобретения положена задача разработки способа получения из каменноугольного пека смолистого материала, из которого могут быть изготовлены высококачественные углеродистые изделия без дополнительных операций обработки или с меньшим в сравнении с уровнем техники числом операций и который, кроме того, может служить пропиточным средством и являться высококачественным связующим материалом.

Согласно изобретению получают смолистый материал из каменноугольного пека, имеющего следующие характеристики: а)содержание меэофаэы 2 ; (57) Использование: углехимия, Сущность: каменноугольный пек, содержащий до 10 мас.% твердых веществ, нерастворимых в хинолине, и имеЮщий точку размягчения по методу Кремера-Сарнова 100 С, смешивают с фильтровальным материалом, взятым в количестве 1-10%. Смесь подвергают горячему фильтрованию с использованием пластинчатого фильтра с отверстиями диаметром 50 — 150 мкм. Затем проводят перегонку в тонкопленочном аппарате при

300 — 425 С, давлении 10 мбар. Целевой продукт содержит, мас. : меэофаэу 2, нераст воримый в толуоле материал 58 — 78, нерастворимый в хинолине материал 2, летучие компоненты 20, золу 0,06, имеет точку размягчения по методу Кремера-Сарнова

200-300 С. 2 ил. в) содержание нерастворимого в толуоле материала (P-смол) 58 — 75%; ююеЪ с) содержание нерастворимого в хинолине материала 2 (точку размягчения в пределах 200-300 С, измеренную по мета- Ы ду Кремера-Сарнова (КЯ)): ОО е) содержание летучих компонентов (Д

<20% содержание эолы <0,06%. «4 .Вследствие неожиданной для каменно- Щ угольного. пека относительно высокой точки размягчения, находящейся в диапазоне температур 200 — 300 С (KS), этот материал хорошо подается обработке, при этом отсут- 4 ствует опасность преждевременного коксования или термического разложения.

Кроме того, новый смолистый материал неожиданно имеет очень высокий выход кокса (от 90 до более 90%), что для смолистого материала из каменноугольного пека

1838375

4 является черезвычайно хорошим показателем. так как имеется возможность получения более плотного кокса, а при дальнейшей обработке также более плотного графита при меньшем числе операций переработки и более короткой продолжительности переработки.

Получение нового смолистого материала осуществляется в ходе нижеследующих технологических операций, причем:

А) в качестве исходного материала используется каменноугольный пек, содержащий до 10% твердого вещества, например золы, угольных частиц, нерастваримога в хинолине материала (первичных а-смол), и имеющий точку размягчения 100 С;

В) в исходный материал добавля,ат 1—

10% фильтровального материала, например кизельгура, активированного угля;

С) смесь подвергают горячему фильтрованию в пластинчатом фильтре;

О) затем фильтрат концентрлруют в тонкопленочном выпарном аппарате в температурном диапазоне от выше 300 до окала примерна 425 С и при давлении 10 мбар, Неожиданно было обнаружено. что новый смолистый материал может быть получен из обычного каменноугольного пека с тачкой размягчения ниже 100 С, содсржащего 1-10% твердых веществ, для чего последний сначала посредствам фильтрации (при необходимости с применением фильтравальных материалов) в значительной степени освобождают ат этих твердых веществ. состоящих из золы, угольных частиц и компонентов, не растворимых в хиналине (первичные Q -смолы). Неожиданно. сказалось, что пек, подвергнутый такои предварительной обработке, поддается надежной и непрерывной переработке в новый смолистый материал в тонкопленочном выпарном аппарате под вакуумом S 10 мбар и в температурном диапазоне выше 300 С, причем получаемый новый материал имеет форму концентрата.

Также неожиданно оказалась, чта отделяемые в виде дистиллята побочные продукты имеют исключительные свойства, что делает их пригодными для применения в качестве добавок к смолам, дегтям и маслам.

При применении операции фильтрования образуется достаточное количество сво бодных от твердого вещества фильтратов, пригодных для дальнейшей переработке в тонкопленочном выпарном аппарате, Новый смолистый материал может быть с успехом использован в промышленности по переработке углеродсодержащих материалов, так как хорошо поддается переработке.

Предпочтительным способом его использования является производство пеко5 ваго кокса вследствие неожиданно высокого выхода кокса — выше 90%.

Другим предпочтительным способом использования нового смолистого материала является изготовление углеродных формованных тел. Эти углеродные формованные тела хорошо. подходят, .например, для электродов, угольных щеток и т.п. В графитираванном виде подвергнутый термоабработке продукт может быть использован как графит для реакторов.

Новый смолистый материал может быть успешно применен также как прапиточный материал, так как неожиданно было обнаружено, что он обладает черезвычайно хорошей

20 динамлческой вязкостью в зависимости от температуры. Например, с помощью нового смолистого материала можно угольные формованные тела, изготовленные из традиционного смолистого материала, превратить посредством немногих прапиточных операций в формаванные тела высокой прочности.

Наконец, новый смолистый материал также вполне пригоден как связующее для

30 углерадсадержащих материалов.

Изобретение более подробно поясняется ниже в описании способа, а именно на, основании технологической схемы, показаннал на фиг.1, Необработанный каменноугольный деготь или необработанный каменноугольный пек IlopBI0T (прл необходимости. с добавкой фильтравальнага материала) на ступень 1 горячей фильтрац 1и, .которая состоит из

40 пластинчатага фильтра с:размером пор 50150 мкм. Температура фильтра составляет в зависимости от обрабатываемого продукта около 90-350 С. Отфильтрованный продукт поступает в накопительный резервуар 2, из которого он с помощью питательного насоса 3 подается в тонкопленочный выпарной аппарат 5, ротор которого соединен с унифицированным узлом 4 привода. Посредством ротора продукт равномерно распределяется на внутренней стенке аппарата, благодаря чему более летучие компоненты очень быстро испаряются, В выпарном аппарате 5 расположен конденсатор 6, на который осаждаются зти более летучие компоненты отфильтрованного материала, Они попадают на дно тонкопленочного выпарного аппарата 5 и оттуда отсасыва отся с помощью насоса 7 для откачки дистиллята и направляются в сборник

9 для дистиллята, Рабочие температуры в

1838375 выпарном аппарате превышают 300 С, а рабочее давление ниже или равно 10 мбар.

Неиспарившаяся часть продукта (концентрат) попадает в зону действия насоса 9 для отвода концентрата, удаляется из выпарного аппарата 5 и поступает в сборник 10 для концентрата. Вакуум в сборнике создается с помощью вакуумной системы 11.

Концентрат может быть использован, например, в качестве сырья для производства высококачественного пекового кокса или пекового графита, в качестве литейного пека, пропиточной смолы для пекового кокса, связующего вещества для углеродных формованных тел или как Tontaubenpech (это слово в терминологических словарях не обнаружено), Полученный дистиллят, который может быть к тому же разделен на фракции обычным способом, пригоден, например, для следующих способов применения; как добавочный компонент для дегтей, в частности для дегтей, содержащих твердые вещества; как добавочный компонент для смол (разжижитель); как добавочный компонент для масел.

Ниже представлены три примера получения смолистых материалов из г.еков каменноугольного происхождения в соответствии со способом., предложенным в изобретении, причем в каждом случае каменноугольный пек посредством фильтрации освобождают от его нерастворимых компонентов и после этого дистиллируют при повышенной температуре и пониженном давлении с целью удаления фракций с низкой точкой размягчения и получения концентрата с более высокой точкой размягчения. В качестве исходных пеков обычно применяют. пеки с точкой размягчения <

100 С (KS), однако в принципе могут применяться также пеки с более высокой точкой размягчения, однако при этом уменьшается достигаемая производительность фильтрации

Пример 1. Каменноугольный пек с точкой размягчения 69 С и содержанием нерастворимых в хинолине компонентов

6,9 g, нагревают до 240ОС и фильтруют при

250 С на плоском фильтре. При этом используют в качестве вспомогательного фильтровального материала 5Д целита.

Вспомогательный фил ьтровальный материап образует на плоской поверхности пористый фильтрующий слой.

В результате фильтрации все нерастворимые в хинолине компоненты были практически удалены, т.е. могли составлять количества, находящиеся ниже порога ин0,78

1,55 дикации. Материал можно было без дальнейшей предварительной обработки подавать непосредственно в тонкопленочный

5 выйарной аппарат.

Отфильтрованный исходный материал из "мягкого" пека, имеющего точку размягчения 69 С, был подвергнут одноступенчатой непрерывной термообработке при

10 температуре 328 С и рабочем давлении 1 мбар, при этом распределение в выпарном аппарате и определение направления течения осуществлялось с помощью механически перемещаемых щеток. В это же время

15 производилась механическая самоочистка.

Рабочий вакуум создавался с помощью вакумаппаратов; предпочтение отдается многоступенчатым системам.

Среднее время пребывания смолистого

20 материала в выпарном аппарате составило менее 1 мин. Прошедшее отгонку фракции отделялись помощью находящегося в выпарном аппарате конденсатора и затем отводилась из последнего.

25 Удельная пропускная способность выпарного аппарата достигала 80,0 кг/м ч.

Выход концентрата составил 49,6 мас. ) .

Получаемый концентрат имел точку размягчения (KS) 209 С.

30 Концентрат с точкой размягчения 209 С имел следующие другие специфические . свойства:

Коксовый остаток (алкан), $ 81,5

Вторичные нерастворимые

35 компоненты, /о 0,14

Р-Смолы, 50

Нерастворимый в хинолине компоненты, Динамическая вязкость в зависимости от температуры согласно кривой А на фиг.2

Летучие компоненты, (, 18,5

Зола,% 0,09

Пример 2. Исходный смолистый

45 материал и методика испытания были такими же, как в примере 1, однако в данном случае температура термической обработки была поднята до 361 С, Удельная пропускная способность достигла 74,3 кг/м ч. Выход составил 33,7 мас. j и концентрат имел точку размягчения

253 С.

Другие специфические свойства были следующими:

Коксовый остаток (алкан), $ 86,2

Вторичные нерастворимые компоненты, оь 0,9

Р-Смолы, % 69

Нерастворимый в хинолине компоненты, 1838375

Динамическая вязкость в зависимости от температуры согласно кривой В на фиг.2

Летучие компоненты, 13,8

Зола, 0,06

Пример 3, Исходный смолистый материал и методика исследований снова были такими же, как в примере 1, однако температура в данном случае была повышена до 395 С.

Удельная пропускная способность достигла 70,8 кг/м ч. Выход составил 27,6 мас., концентрат имел точку размягчения

292 С.

Другие специфические свойства были следующими;

Коксовый остаток (алкан). 90,8

Вторичные нерастворимые компоненты, о/ 1,01

/3-смолы, О/ 75

Нерастворимые в хинолине компоненты, 1,95

Динамическая вязкость в зависимости ат температуры согласно кривой С на фиг.2

Летучие компоненты, % 92

Зола, 0,06

Пример 4. Для повышения производительности фильтрования добавили 4 кизельгура в исходный каменноугольный пек, охарактеризованный в примере 1. В остальном поступали по примеру 1. Производительность фильтрации павы силась на 30%.

Дальнейшую обработку осуществляли в тонкаслойнам испарителе по примеру 1, Пример 5. Для повышения производительности фильтрования добавили 3% углеродного вспомогательного фильтрующего материала, при эта праизвадительнасть фильтрования повышается на

15 по сравнению с примером 1. Вседальнейшие операции осуществляют по примеРУ "

5 Пример 6. Для увеличения производительности фильтрования добавили 2% цемента, при этом производительность фильтрования повысилась по сравнению с примером 1 на 10, Bce дальнейшие опера10 ции осуществляли по примеру 1, Формула изобретения

Способ получения смолистого пекового материала путем перегонки каменноугольного пека, содержащего до 10 мас. твер15 дых веществ, например залы, угольных частиц, не растворимых в хиналине (первых а-смол), и имеющего точку размягчения по методу Кремера-Сарнова <100 С, а тл ич а ю шийся тем, что исходный пек

20 предварительно смешивают с фильтровальным материалом, например кизельгуром, активированным углем, взятым в количестве 1 — 10 мас., смесь подвергают горячел1у фильтрованию с использованием пластин25 чатаго фильтра с отверстиями диаметром

50-150 мкм и перегонку проводят в тонкопленочном выпарном аппарате при темпе- . ратуре 300-425 С, давлении 10 мбар, с получением целевого продукта, имеющего

30 содержание мезофазы 2 мас., содержание нерастворимого в толуоле материала fP

-смол) 50-78 мас,, содержание не растворимого в:<иналине материала 2 мас., точку размягчения по методу Кремера-Сар35 нова 200-300 С, содсржание летучих компонентов 20 мас,% и содержание золы 0,06 мас. / .

1838375

1838375

j 253 EKS) ф (292 Е

90 300 310 320 330 ЗСО 360 .360

Фиг. Z

ТЕИРЕЯАТУЯ (С J

Редактор

Заказ 2903 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

290 гва

26

2(23

22

21

19

l0

17

16

16

11

13

12

11

Составитель Н. Королева

Техред М,Моргейтал . Корректор М; Андрушенко