Способ получения электродного пека

Способ получения электродного пека

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОДНОГО ПЕКА путем обработки исходного пека ароматическор фракцией три повышенной температуре с получением суспензии, разделен 1я суспензии на жидкую и твердую фазы, отделения от жидкой фазы ароматического дистиллата при повышенной температуре и рециркуляции его на обработку, о т л ич а ю п1 и и с я Tehf, что, с целью повышения качества пека и упрощения технологии процесса, в качестве ароматической фракции используют антраценовое масло, обработку исходного пека ведут при 220-280 С и отделес ние от жидкой фазы ароматического ди (О стиллата проводят путем термообработ (Л ки при 360-375 0.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 13,",",, „"",. „, 3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сйс,АИ 1 (: а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3536437/23-04 (22) 16.11.82 (46) 23.03.84. Бюл. ¹- 11 (72) Т.В. Белкина, И.Н. Питюлин, П.Э. Черняк, Б.И. Войтенко, Ю.А. Чернышов и С.Г. Шварц (71) Украинский ордена "Знак Почета" научно †исследовательск углехимический институт и Запорожский коксохимический завод. (53) 662 749.39(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 721455, кл. С 10 С 1/00, 1978.

2. Патент США N 4116815, кл. 208-87, опублик. 1978.

3. Авторское свидетельство СССР № 679614, кл. С 10 С 1/00, 1975.

4. Патент СИ!А № 3761387, кл. 20845, опублик. 1973 (прототип).

3(„-11 С 10 С 3/06; С 10 С 1/16 (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОДНОГ О ПЕКА путем обработки исхоцного пека ароматической фракцией ри повышенной температуре с получением суспензии, разделения суспензии на жидкую и твердую фазы, отделения от жидкой фазы ароматического дистиллата при повышенной температуре и рециркуляции его на обработку, о т л ич а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения качества пека и упрощения технологии процесса, в качестве ароматической фракции используют антраценовое масло, обработку исходного пека ведут при 220 †2 С и отделео, ние от жидкой фазь| ароматического ди — Я стиллата проводят путем термообработки при 360-375 С. о

1081196

Изобретение относйтся к способам получения пека из высокопиролизованного сырья, используемого для пропитки электродных изделий, а также в качестве связующего в производстве анод-5 ной массы, конструкционных углеграфитовых материалов и может найти применение в коксохимической промышленности, Качество пропиточного пека и пе- 10 ка — связующего определяется рядом показателей, основными иэ которых являются температура размягчения, а также содержание веществ, нерастворимых в толуо»»е (о -фракция) и хино- 15 лине (»»»-фракция). Иногда пек оцени» вают по К -фракции, являющейся разностью между » вЂ” < » -фракциями.

В последние годы в смоле значительно повьппается содержание ф.» -фрак-2п ции, что отрицательно сказывается на качестве пека. В соответствии с требованиями потребителя содержание

М,» -фракции в пропиточном пеке и пеке марок А, Б и В не должно превы- 25 шать 3,6,8 и 12 вес.7. соответственно °

При переработке сл»олы с содержанием

»ф»-фракции 3-5 вес.7. получение таких пеков становится невозможным.

Известен способ получения электродного нека, который включает обработку углеводородного сырья фенолом для удаления нерастворимых веществ в хинолине — с » -фракцию, отделение ее фильтрованием и обработку фильтрата водой для осаждения из него пековой фракции. Пековую фракцию затем отделяют от образовавшегося во,— нофенольного раствора фильтрованием и из осадка отгоняют фенол дистилл»вЂ” цией под вакуумом или с помощью инертного газа, попучая при этом пек с температурой размягчения 120-200 С, повьппенным содержанием 5.2 -фракции и М» фракции в пределах 0,2-1,5 вес.7. 45

В процессе разгонки воднофенольного раствора для выделения рас.творителя — фенола, получают второй вид пека, характеризующийся низкой тем0 пературой размягчения (20-45 0) низ50 ким содержа»»иел» Ж -фракции и с » -фракци»» — в пределах 0 5-1 р в,,с 7 (1)

Однако данный способ является гро моздким и нетехнологичным вследствие большого числя операций и использо- 55 вания большого количества дефицитного продукта — фснола (3:8:1 »о «есу к пеку), имеющего квалифицированное применение в качестве сырья ряда органических синтезов.

Кроме того, оба вида получаемого пека не удовлетворяют требованиям стандарта и следовательно не могут быть использованы в качестве элект тродного связующего.

Известен также способ получения игольчатого кокса из сырья предварительно освобожденного с помощью растворителей от нерастворимых веществ путем растворения каменноугольной смолы или пека в смеси ароматического и алифатического растворителя при 15-140 С, отделения нерасо творивп егося остатка и отгонки растворителя. При этом получают продукт, не содержащий веществ, нерастворимых в хинолине (о » -фракция) fZ) .

Однако такой пек также не приго— ден как электродное связующее из-за низкой температуры размягчения (23 С) и низкого содержания »х, -фракции (2,6 вес.7).

Термическая обработка этого пека с целью повышения значений перечисленных показателей не позволяет получить продукт требуемого качества, поскольку в процессе термообработки углеводородного сырья наряду с вторичным образованием оС -фракции наблюдается интенсивное накопление также нежелательной П(» -фракции.

Кроме того, получение пека с таким низким содержанием К, -фракции в процессе обработки исходного сырья смесью растворителей (2,6 вес.7) свидетельствует о том, что полное растворение» -фракции в этих усло2 виях не достигается, что приводит к потере ее в процессе *ильтрования вместе с отделяемой и(» -фракцией(а4= п »+ <2 ) .

Известен способ получения пека, основанный на обработке каменноугольной смолы вначале ароматическим растворителем (соединения ряда бензола или каменноугольные масла), отделении нерастворил»ь»х частиц, затем смешении очищенной смолы с. парафиновым углео водородом при 70 С и последующей вакуумной перегонки полученной фракции. В результате получают пек с температурой размягчения 96 С, вь 0 ° ходом летучих веществ 60,6 вес.7.р содержанием с». †фракц 25,7 вес.7 и

0 » -фракции — 0,37- )3J, Однако такой способ является громоздким и нетехнологичным из-за использования двухступенчатого растворения двумя растворителями и применения вакуумной перегонки. Относительно низкое содержание в получаемом пеке o(-фракции при температуре размягчения 96 С свидетельствует о о. том, что имеют место потери ценной (, -фракции в процессе обработки ис- 10

2 ходного сырья растворителем.

Наиболее близким к изобретению является способ получения электродного пека путем обработки угольных пеков ароматической нефтяной фракцией 1 (т.кип. ?00-300 С) в весовом соотно0 шении i:1-1:4 с получением суспензии при 80-110 С, разделения суспензии

0 фильтрованием при 80-110 С с полу— чением жидкой и твердой фаз, отделения от жидкой фазы ароматического масла дистилляцией, рециркуляцией его на обработку и окисления при

300-400 С остатка жидкой фазы (4) .

При этом достигается количественное удаление нерастворимых веществ в хинолине, но не повышается количество Р -смол (соответствующее примерно a, — фракции по принятому в

СССР делению пека на фракции). Таким

30 образом, в известном способе также имеют место потери ценной рС -ôðàêöèè.

Целью изобретения является повышение качества электродного пека (по содержанию в нем о(. †фракц) и упро— щение технологии процесса.

Поставленная цель достигается способом получения электродного пека путем обработки исходного пека антраценовым маслом при 220-280 С с по0 лучением суспензии,разделения суспен- 40 зии на жидкую и твердую фазы и последующей термической обработкой жидкой фазы при 360-375 С с выделением аро0 матического дистиллата и рециркуляции его на обработку. 45

Предлагаемый способ позволяет провести процесс обработки исходного пека избирательно, я именно не затронув -фракцию, обеспечить полное 50 растворение и перевод в жидкую фазу

:0(-фракции, В результате, при последующей термообработке полученной жидкой фазы оказывается возможным существенно повысить содержание в полу †чаемом геке с4 -фракции при незначительном образовании о -фракции и тем самым получить продукт, уцовлетво1196

К 400 г пека добавляют 200 г ан траценового масла, что го тветству1 ет массовому соотношеник пека и антря— ценового масла в смеси I:0,5. Полученную смесь нагревают ло 250 С при перемешивании, зятем центрифугирую г.

4 ряющий требованиям стандарта. Кроме этого, термическая обработка смеси пека и растворителя — антраценового масла существенно упрощает технологию процесса, поскольку не требуется в этом случае специального узла для регенерации растворителя. Оставшаяся значитепьная часть антраценового масла в результате термохимических процессов превращается в пек (за счет чего увеличивается выход целевого продукта до 40 вес.7). Выделившуюся в процессе термообработки смеси часть антраценового масла в виде дистиллата возвращают вновь для растворения пека.

Способ осуществляют следующим образом.

В .качестве исходного сырья применяют среднетемпературный пек, характеризующийся температурой размягчения, равной 65-75 С. Исходный пек смешивают с растворителем — антраценовым маслом в весовом соотношении

1:0,5 — 1: 1,5. Полученную смесь при перемешивании нагревают до 220-280 С. о

Продолжительность обработки пека антраценовым маслом составляет 2030 мин. Затем производят отделение нерастворимых примесей путем фильтрования или центрифугирования с последующей термообработкой жидкой фяэы (фильтрата) при 360-375 С в течение

1-4 ч до получения пеков, характеризующихся требуемой температурой размягчения. Выделяющиеся в процессе термообработки дистилляты возвращают вновь для растворения исходного пека в качестве добавки к исходному антраценовому маслу.

Пример. B качестве исходного сырья используют пек и антраценовое масло.

Характеристика пека — температура о размягчения 74 С, содержание фракций, вес.7 g 2288,,22, g 1100,9 Р 43, 1, 28,7, выход летучих веществ э4,0 вес.X.

Характеристика антряценового масла — плотность р4 1, 112 г/см (при

20 С), отгон до 360 С 807, содержание золы 0,3 вес.7..

1081196

Полученный фильтрат подвергают термообработке при 360 С. Далее, в зави0 симости от времени термообработки получают пеки с различной температурой размягчения, в том числе и пропиточ- 5 ный пек с температурой размягчения

60-65, С. В табл. 1 представлена характеристика полученных пеков.

В табл . 2 приведены экспериментальные данные, подтверждающие оптималь- 10 ность выбранного предела температуры процесса обработки исходного пека антраценовым маслом.

Из приведенных данных следует, д что в пределах температур 220-280 С 15 достигается полное избирательное рас— творение ю6 -фракции и достаточно высокое отделение Ж< -фракции.

Табл. 3 иллюстрирует влияние соотношения исходного пека и антраценового масла на процесс избирательного отделения.К1 -фракции и растворения -фракции. Температуру процесса об2 работки пека растворителем во всех

0 опытах поддерживают равной 250 С. 25

Из приведенных данных следует, что достаточно полное растворение рС, фракции и удаление нерастворимых веществ из пека (g -ôðàêöèè) может быть,цостигнуто в случае обработки пека антраценовым маслом при весовом соотношении 1:0,5-1:1,5. Содержание (1 -фракции при э" îì в фильтрате 0,5О, Я вес. l.

B табл. 4 приведены данные, показывающие влияние отношения пек растворитель при выделении нерастворимых примесей на качество получаемого пека. Обработка пека антраценовым маслом проведена при оптимальной

6 температуре 250 С.

Из анализа этих данных следует, что оптимальным соотношением исходТаблица 1

Продолжительность термообработки, ч-мин.

Показатели

Э-ОО

2-15

1-00

71,0

65,0

61,8

35,4

29,2

27,5 ного пека и антраценового масла при

Температура размягчения, С

О, Содержание веществ, вес.Х, нерастворимых в толуоле удалении нерастворимых примесей является 1:0,5. При более низком соотношении происходит неполное растворение Ж -фракции (см. табл, 3 1) .

При термообработке такой смеси требуется более продолжительное время для вторичного образования g -фракции,в течение которого образуется также и „-фракция. При температуре размягчения 65,3 С содержание сБ -фракции в конечном продукте ниже, а выход летучих выше нормы стандарта (см. табл. 5). Более высокое соотношение пека и антраценового масла обеспечи вает полное растворение, переход с(-фракции в фильтрат и количествен.

Z ное удаление ОС1 -фракции (см, табл. 3, и. 3,4 и 5), однако в этом случае значительно увеличивается продолжительность термообработки для достижения требуемой температуры размягчения пека, что влечет за собой ухудшение его качества за счет увеличения содержания 1 -фракции.

Используемое соотношение исходный пек — антраценовое масло позволяет получать пеки с большим запасом качества как по содержанию 0(, -фракции, так и Ж -фракции.

В табл. 5 приведено сопоставление показателей процессов получения электродного пека.

Таким образом, предлагаемый способ в сравнении с известным позволяет осуществить процесс удаления из пека веществ, нерастворимых в хинолине (g<— фракцию), с большей степенью избирательности и получать пеки, характеризующиеся широким интервалом температур размягчения (60-65-85-90 С) с низким

О содержанием в нем Ot, -фракции, Кроме того, предлагаемый способ упрощает технологию известного процесса.

1081196, Продолжение табл. 1

Показатели

1-30 2"15 3 "00

1-00

Содержание веществ вес.7, нерастворимых

4,6

6,5

2,4

2,0 в хинолине

Вымод летучих веществ, вес.7

55,2

61,4

57,6

59,2

53,7

54,6

56,1

Коксовый остаток,вес.7

53,6

Та блина 2

Температура процесса, С

18,7 18, 7

1 1,2 ос, -фракции

П р и м е ч а н и е Исходное содержание а=фракции в смеси исходного пека и антраценовогЬ масла, взятого в соотношении i:0,5 по массе, равно 18,8 вес.7. !

Т а б л и ц а 3

Содержание 0(, -фракции, вес.7, в

Содержание о q -фракции, вес.7,, в

¹ п/п, исходной смеси фильтрате исходной смеси фильтрате

1:0,25

22,5

13,2

8,8

0,3

1:0,5

l8 8

18,6

7,3

0,5

14, 1

14,6

5,4

0,6

11,3

-4 4

12,8

4 1: 1,5

5 t:2

9,4

10,1

0,9

Содержание в фильтрате, вес.7:

2 фракции

Соотношение пека и ан— траценового масла по массе

Продолжительность термообработки, ч-мин.

140 180 220 250 280 300 350

6,4 11,2 17,8 18,6 18,8

0 0 0 0 5 0 8

1081196

Таблица 4

Соотношение исходный пек:антраценовое масло по массе

11оказатели

f:2

1:1,5

1:0,5

1:0,25

66,0

65,5

64,5

63,0

65,3

28,9

28,5

28,3

27,5

22,0

4,9

6,8

5,9

2,4

59,8

59,2

66,0

59,6

58,8

54,4

53,8

54,7

54,8

52,2

2-25

2-10

1-30

2-30

2-55

Таблица5

Требования потребителя

Показатели

Пек — связующее ГОСТ

10200-73 марки

Пропиточныи

А Б В пек

Температура размягчения, С Ъ

60-65 65-70 67-73 85-90

Содержание, вес.% с(. -фракции

Не более Не более Не более .Не более

3,0 6 8 12 ц „-фракции

61-64 59-63 58-62 53-57

Температура размягчения, С о

Содержание в пеке фракций, вес.%

К -фракция

М -фракция

Выход летучих веществ, вес.%

Коксовый остаток, вес,% (двухступенчатое коксонание) Продолжительность термообработки при 360 С, ч-мин

Выход летучих веществ, вес.%

Не более

25,0 24-28

Не менее

25-31 31

1081 196 Продолжение табл. 5

Способ получения пека марок

Показатели

Промьппленный

Пропи- Предлагаемый точный пек

71,0 85 0

Содержание, вес.7

26-28 25-31 31-32 24,1 27-5 29,2 35,0 -фракции

4,6

10,0

g, — фракции

Выход летучих веществ, вес.7.

57,6 55,0

Составитель Е. Горлов

Техред JI. Микещ. Корректор В.Синицкая

Редактор Н. Джуган

Заказ 1475/22 филиал П11Г1 "Патент", г. Ужгород, ул. Проект ая, 4

Температура размягчения, С 65-70 67-73 89-90 61,8 65,0

8-10 10-12 12 — 14 2,0 2,4 59-62 57 — 60 52-56 61,4 59,2

Тираж 489 Подписнос

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб, д.4/5 в в