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 основе каменноугольного пека путем термической обработки каменноугольной смолы в каменноугольную смолу перед термической обработкой добавляют тяжелую смолу пиролиза нефтепродуктов или дистиллятный крекинг-остаток в количестве 10 - 35 мас. % . Изобретение позволяет резко снизить канцерогенность связующего в результате уменьшения количества бенз(а)пирена, а также расширить сырьевую базу для получения связующего. 1 ил.

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 - каменоугольный 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 или дистиллятный крекинг-остаток в количестве 10-35 мас. % .

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.

Дистиллятный крекинг-остаток представляет собой кубовый продукт термического крекинга нефтепродуктов, образующихся в каталитических процессах нефтепереработки при 350-480^оС, предназначенных для получения моторных топлив. Ее состав и свойства приведены в табл. 2.

Изобретение основано на установленном авторами эффекте резкого снижения содержания бенз(а)пирена в получаемом связующем в результате введения в исходную каменноугольную смолу тяжелой смолы пиролиза нефтепродуктов или дистиллятного крекинг-остатка.

На графике представлены зависимости содержания бенз(а)пирена в возгонах при нагревании полученного связующего до 1000^оС от количества тяжелой смолы пиролиза нефтепродуктов (кривая 1) или дистиллятного крекинг-остатка (кривая 2) в исходной смеси. Из представленных графиков видно, что зависимости имеют экспоненциальный характер, а на кривой 1 имеется, кроме того, четко выраженный экстремум. Следовательно, наблюдаемый эффект не может быть объяснен простым смешением более канцерогенного компонента с менее канцерогенным. В этом случае зависимость имела бы вид, представленный на кривой 3 (т. н. кривая аддитивности).

Можно предположить, что снижение содержания бенз(а)пирена происходит в результате его физико-химического взаимодействия с более реакционноспособными составляющими тяжелой пиролизной смолы и дистиллятного крекинг-остатка, сопровождающегося процессами дегидрополиконденсации по реакционноспособным атомам водорода с образованием более конденсированных соединений.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. 450 г каменноугольной смолы, состав и физико-химические свойства которой приведены в табл. 3, смешивали в лопастном смесителе с 50 г тяжелой смолы пиролиза бензина. Полученную смесь загрузили в цилиндрический металлический реактор ⊘ 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 и нагревали до 400^оС.

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

Материальный баланс получаемых продуктов в зависимости от количества смолы представлен в табл. 4, физико-химические свойства полученного связующего - в табл. 5.

П р и м е р 2. Каменноугольную смолу, состав которой приведен в табл. 3, смешивали в различных пропорциях с дистиллятным крекинг-остатком, состав которого приведен в табл. 2. Остальные условия эксперимента аналогичны примеру 1.

Материальный баланс получаемых продуктов в зависимости от количества вводимого дистиллятного крекинг-остатка представлен в табл. 6, физико-химические свойства полученного связующего - в табл. 7.

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

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 или дистиллятный крекинг-остаток в количестве 10 - 35 мас. % от массы смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5