EA022514B1

EA022514B1 - Способ получения связующего для электродной массы

Info

Publication number: EA022514B1
Application number: EA201200682A
Authority: EA
Inventors: Александр Николаевич АНУШЕНКОВ; Сергей Андреевич Храменко; Владимир Леонидович Трехаев
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2016-01-29
Also published as: EA201200682A1; RU2489524C1

Abstract

Изобретение относится к способу получения связующего для электродной массы. Способ включает подготовку шихты из продуктов нефтепереработки, термоокисление и гомогенизацию. При подготовке шихты осуществляют предварительное термоокисление и гомогенизацию продукта нефтепереработки - тяжелой смолы пиролиза при температуре 170-200°C в гидроударно-кавитационном импульсном эмульгаторе с частотой обработки 9,5 тыс. импульсов об/с в течение 3-4 ч, затем добавляют каменноугольный пек в соотношении 1:1 и проводят совместное перемешивание при температуре 200-250°C в течение 4-5 ч. Обеспечивается снижение расхода каменноугольного пека, а также выбросов канцерогенных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), источником которых и является каменноугольный пек.

Description

Способ относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия, а именно к альтернативному получению связующего для производства электродной массы.

Известен способ производства анодной массы (патент РФ № 2080418, С 25С 3/12, 27.05.97), заключающийся в том, что в производстве анодной массы в качестве углеродсодержащего связующего используют гомогенную смесь, полученную путем смешивания каменноугольного пека с нефтяным пеком при соотношении 19:1-2:1. Смешивание каменноугольного пека с нефтяным пеком выполняют перекачиванием смеси из нижней зоны емкости в верхнюю из расчета 1-3-кратного обмана общим потоком в турбулентном режиме.

Недостатком данного способа является сложность его реального технологического осуществления, так как авторы, заявляя для гомогенной смеси достаточно широкий диапазон соотношений различных пеков (19:1-2:1), не конкретизировали, по какому принципу выбирается то или иное соотношение, по какому параметру осуществляется контроль, на стабилизацию какого технологического показателя направлена заявленная технология.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ производства анодной массы (патент КИ № 2196192, дата публикации 2003.01.10, кл. МПК С 25С 3/12), включающий подготовку шихты из пековых и/или нефтяных коксов, термостатирование, гомогенизацию углеводородного связующего из смеси каменноугольных и/или нефтяных пеков, дозирование коксов и пеков и смешивание их при нагреве.

Широкого распространения использование нефтяных пеков не получило, так как нефтяной пек обладает низкими пластифицирующими и спекающими свойствами из-за низкого коксового остатка, что затрудняет смешивание пека с коксовой шихтой и прессование коксопековой композиции, так же высокое содержание серы и связанного с нею ванадия в альтернативных пеках увеличивало экологические и технологические риски в производстве.

Задачей изобретения является разработка технологии смешения, обеспечивающая не только однородность конечного продукта, но и его химическую гомогенность на молекулярном уровне, а также снижение расхода каменноугольного пека при производстве анодной массы, и выбросов канцерогенных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), источником которых и является каменноугольный пек.

Достигается это тем, что в способе получения связующего для анодной массы, включающем подготовку шихты из продуктов нефтепереработки, термоокисление и гомогенизацию, согласно изобретению подготовку шихты осуществляют путем предварительного термоокисления и гомогенизации продукта нефтепереработки тяжелой смолы пиролиза при температуре 170-200°С в гидроударно-кавитационном импульсном эмульгаторе с частотой импульсов обработки 9,5 тыс. об/с, в течение 3-4 ч, затем добавляют каменноугольный пек в соотношении 1:1 и проводят совместное перемешивание там же при температуре 200-250°С в течение 4-5 ч.

Тяжелая смола пиролиза обладает высоким содержанием ароматических углеводородов, высоким значением коксуемости 14-16%, склонностью к реакциям уплотнения с образованием продуктов, обладающих высокими связующими и спекающими свойствами.

Предлагается технология смешения с использованием следующих устройств: для интенсивного смешивания тяжелой смолы пиролиза и каменноугольного пека, а также коксообразующих добавок используется центробежный гидроударно-кавитационный эмульгатор с генерацией импульсов частотой 210 кГц, с которым через пекопровод соединена рециркуляционная емкость для загрузки и снятия пробы. Конструктивно данная установка собрана в лабораторных условиях на базе центробежного одноступенчатого насоса.

Наличие эмульгатора с плавной регулировкой частоты вращения обеспечивает интенсивное разрушение углерод-углеродных связей алифатических молекул с одновременным окислительным дегидрированием, что приводит к конденсации радикалов в ароматические соединения и увеличению коксового остатка. Предварительное термоокисление тяжелой смолы пиролиза производится при температуре 170200°С в течение 3-4 ч, т.к. именно при данной температуре и времени проявляются значительные изменения свойств смолы таких как: повышение вязкости с 2 до 200 сП, плотности с 1,046 до 1,078 г/см³, коксового остатка с 9,1 до 14,3%, а также выхода легких фракций, которые препятствуют достижению оптимального температурного диапазона для совместного окисления ТСП и КУП. Поэтому проведена предварительная подготовка смолы термоокислением. Совместное термоокисление тяжелой смолы пиролиза и каменноугольного пека производим при температуре 200-250°С в течение 4-5 ч, т.к. именно такая температура и время обеспечивают увеличение коксообразующих свойств (содержание α-фракции с 15,3 до 31,1% и коксового остатка с 38,6 до 50,2%) с сохранением вязкости продукта приемлемой для технологии, а также гомогенизацию конечного продукта. Дальнейшее увеличение времени и температуры приводит к повышению вязкости, плотности, а следовательно и к закоксованию смеси, чего нельзя допустить в данных технологиях.

Способ осуществляют следующим образом.

Тяжелая смола пиролиза (ТСП) заливается в рециркуляционную емкость гидроударно-кавитационного эмульгатора с подачей воздуха 100-200 л/ч с частотой импульсов обработки 9,5 тыс. об/с, и с

- 1 022514 помощью нагревателей разогревается до температуры 170-200°С, происходит окисление смолы в течение 3-4 ч. После окисления смолы (повышения вязкости и плотности) производим загрузку каменноугольного пека при соотношении смолы и пека 1:1 в емкость и производим совместное перемешивание при температуре 200-250°С в течение 4-5 ч, по истечению которых свойства массы стабилизируются и получается связующее.

Представленная технология получения связующего для электродной массы позволяет уменьшить расход каменноугольного пека;

снизить количество выбросов канцерогенных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), источником которых и является каменноугольный пек;

обеспечить получение не только однородность конечного продукта, но и его химическую гомогенность на молекулярном уровне.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения связующего для анодной массы, включающий подготовку шихты из продуктов нефтепереработки, термоокисление и гомогенизацию, отличающийся тем, что подготовку шихты осуществляют путем предварительного термоокисления и гомогенизации продукта нефтепереработки - тяжелой смолы пиролиза при температуре 170-200°С в гидроударно-кавитационном импульсном эмульгаторе в течение 3-4 ч, затем добавляют каменноугольный пек в соотношении 1:1 и проводят совместное перемешивание там же при температуре 200-250°С в течение 4-5 ч.