Способ получения связующего для изготовления углеродных материалов и изделий из них

 

Использование: изобретение относится к области получения материалов из углеродистого сырья и может быть использовано для изготовления огнеупорных, электроугольных, электродных изделий. Сущность изобретения: для получения связующего на основании каменноугольного пека путем термической обработки каменноугольной смолы, в каменноугольную смолу перед термической обработкой добавляют тяжелую смолу пиролиза нефтепродуктов в количестве 10 - 35 мас. % , а термическую обработку осуществляют при 280 - 260С при одновременной продувке реакционной массы воздухом. Изобретение позволяет резко снизить канцерогенность связующего в результате уменьшения количества бенз/а/пирена, а также расширить сырьевую базу для получения связующего.

Изобретение относится к получению материалов из углеродистого сырья и может быть использовано для изготовления огнеупорных, электроугольных, электродных изделий.

Известен способ получения связующего для изготовления углеродных изделий путем нагревания каменноугольной смолы, фракционного испарения и отгонки легколетучих фракций (легкой фракции до 170^оС, фенольной 170-200^оС, нафталиновой 200-300^оС, поглотительной 230-300^оС, антраценовой 300-360^оС), при этом в качестве кубового продукта из последнего по ходу агрегата отводится высококипящий остаток - каменноугольный пек, который и является связующим (Химическая технология твердых горючих ископаемых, под ред. Макарова Г. Н. , Харламповича Г. Д. , М. , Химия, 1986, с. 314-315, 335).

Недостатком данного способа является высокая температура в нагревателях колонн. Кроме того, получаемый каменноугольный пек содержит 3-5 бенз(а)пирена, который обладает канцерогенными свойствами.

Наиболее близким техническим решением является способ получения связующего для изготовления углеродных изделий, включающий термическую обработку каменноугольной смолы, однократное испарение легколетучих фракций и отгонку образующейся паровой фазы. Процесс осуществляют при температуре 390-405^оС [3] .

Однако получающийся при этом в качестве кубового продукта каменноугольный пек также обладает повышенной канцерогенностью вследствие высокого содержания бенз(а)пирена.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения связующего для изготовления углеродных изделий, включающем термическую обработку каменноугольной смолы, испарение легколетучих фракций и отгонку образующейся паровой фазы, согласно изобретению, перед термической обработкой каменноугольной смолы в нее добавляют тяжелую смолу пиролиза нефтепродуктов в количестве 10-35 мас. % , а термическую обработку осуществляют при 280-360^оС при одновременной продувке реакционной массы воздухом.

Тяжелая смола пиролиза нефтепродуктов является кубовым продуктом процесса переработки нефтепродуктов, в частности, бензина, путем их термической обработки при 800^оС для получения непредельных и ароматических углеводородов. Ее состав и физико-химические свойства приведены в табл. 1.

Эффект резкого снижения количества бенз(а)пирена в связующем при осуществлении изобретения можно объяснить протекающими химическими процессами термоокислительной конденсации при продувке реакционной массы воздухом.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. 450 г каменноугольной смолы, состав и физико-химические свойства которой приведены в табл. 2, смешивали в лопастном смесителе с 50 г тяжелой смолы пиролиза бензина. Полученную смесь загрузили в цилиндрический металлический реактор D= 100 мм и высотой 150 мм с крышкой, в которой имеется штуцер для улавливания паровой фазы, образующейся при испарении легких фракций. Реактор устанавливали в печь, нагревали до 280^оС и одновременно продували реакционную массу воздухом с расходом 0,25 л/мин в течение 3-ч.

В результате нагревания выделяющиеся легкие углеводороды конденсировались в холодильнике с получением дистиллята, который направлялся на фракционирование. Связующее остается в реакторе в виде кубового продукта, представляющего собой высококипящий пек, и выводится из реактора через нижний патрубок.

Условия проведения других экспериментов приведены в табл. 3, состав и физико-химические свойства полученного связующего в табл. 4.

Как видно из представленных данных, способ позволяет снизить содержание бенз(а)пирена в связующем по крайней мере в 2,7 раза и, следовательно, снизить его канцерогенность, улучшить условия труда в цехе и экологическую обстановку в целом в районе расположения завода.

Важным преимуществом изобретения является также расширение сырьевой базы для получения связующего, поскольку в настоящее время отечественная промышленность испытывает затруднения с исходным сырьем из-за сокращения производства каменноугольной смолы.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЯЗУЮЩЕГО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ ИЗ НИХ, включающий термическую обработку каменноугольной смолы, испарение легколетучих фракций и отгонку образующейся паровой фазы, отличающийся тем, что перед термической обработкой каменноугольной смолы в нее добавляют тяжелую смолу пиролиза нефтепродуктов в количестве 10 - 35 мас. % от массы смеси, а термическую обработку осуществляют при 280 - 360^oС при одновременной продувке реакционной массы воздухом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2